第十一章 功和机械能 单元复习 课件 2025-2026学年人教版物理八年级下册

该初中物理课件围绕“功和机械能”展开，涵盖功的必要因素、功率计算、机械能（动能、重力势能、弹性势能）的影响因素及转化，通过“探究影响动能大小的因素”等实验导入，构建从基础概念到实验探究再到实际应用的学习支架。 其亮点在于以实验探究为核心，运用控制变量法和转换法（如通过木块移动距离判断动能大小）培养科学思维，结合限速、安全行车等实例渗透科学态度与责任。学生能提升探究能力和能量观念，教师可借助系统实验设计与例题高效教学。

功和机械能 1、 在“探究影响动能大小的因素”的实验中，如图甲、乙、丙所示，让质量为m、2m的两个钢球分别从斜面上由静止滚下，钢球撞击放在水平木板上的木块，使木块滑动，虚线位置为木块滑动一段距离后停止的位置。 (1)实验通过观察木块被撞后移动______的大小，从而判断钢球动能的大 小，这种研究问题的方法叫_________。 知识检测 (2)将钢球放在同一斜面上不同高度处由静止释放，第一次实验的情景如图甲所示，在进行第二次实验前，应先将撞出的木块_____________。 (3)比较甲、丙两图进行的实验，探究的是动能与_______的关系， 得出的结论是___________________________________。 距离 转换法 移回到原处 质量 当速度一定时，质量越大，动能越大 知识检测 (4)小明根据乙、丙两图得出结论，物体的动能与质量有关，她的看法是否正确？_____(选填“正确”或“错误”)，理由是___________________________。 (5)若在进行甲、乙两图实验时，乙图中木块被撞后滑出木板，为了使木块不滑出木板，需改进乙图实验，再与甲图实验对比。在不改变木板长度的情况下的操作是： ________________________ ___。 (6)实验过程中若不用斜面而直接通过人手推动钢球，也可以使钢球在水平面上运动，若采用此方法________(选填“能”或“不能”)探究动能大小与质量的关系，理由是：____________________________ 错误 没有控制钢球撞击木块前的速度相同 适当降低钢球在斜面上的高度或选用质量小一些的钢球 不能 不能保证每次钢球与木块碰撞前的速度相同 知识检测 (10)探究“动能大小与速度的关系”时，小明拿走了木块，在水平木板上铺上毛巾，通过比较钢球在毛巾面上开始滚动到静止的距离，也得出了正确的结论，你认为他的方案是否合理：______，理由是_______________________________ ________________________ ______________。 合理 相同的表面对钢球的阻力是相同的， 通过观察钢球在毛巾面上滚动的距离大小可以判断出钢球的动能大小 （7）若水平面绝对光滑，木块受到小钢球撞击后将 ， （选填“能”或“不能”）达到实验探究的目的； 做匀速直线运动 不能 （8）实验过程中，小明发现木块移动的距离较短，不易进行观察和比较，对此请你写出一条改进措施： ； 增大钢球在斜面的高度 （9）小明发现钢球从斜面滚下时，运动的方向难控制，有时撞不到木块，有时撞歪了，请你为小明提供一种改进方案： ； 将斜面改成斜槽 （11）小欣联想到“探究阻力对物体运动的影响”时，也用到了斜面，让小车从斜面顶端同一高度由静止滑下，比较小车在不同表面滑行的距离，则小车在三个表面克服摩擦力做功 （选填“相等”或“不相等”）； 不相等 实验拓展 （12）①请你根据得出的实验结论解释为什么相同路段不同车型的限速不同（如图丁所示）： ； 由此联想到高速公路限速牌上标明“120”和“100”字样， 限速100 km/h的应该是________(选填“大客车”或“小轿车”)。 由于不同的车质量不同，速度相同时， 质量大的车动能更大，不易刹车，造成的危害更大。 ②请你从物理学的角度谈谈安全行车需要注意的问题： ； 大客车 为了安全驾驶，不超载行驶，不超速行驶。 （13）同学们进一步想知道，在影响物体动能大小的因素中，哪个对动能影响更大，于是利用实验器材进行了测定，得到数据如表： 实验序号 小球的质量m/g 小球自由滚下到水平面的速度v/cm.s-1 木块被撞后运动的距离s/cm 1 30 2 4 2 30 4 16 3 60 2 8 分析表格中对应的数据可知， 对物体的动能影响更大。 速度 实验拓展 (14)实验结束后，各小组对实验提出各种改进方案： ①小明认为在“探究动能与速度关系”的实验中，可以撤走木块并使用足够长的木板，记录小球在相同表面上滑行直到静止的距离，你认为小明的实验方案是否合理？ （选填“合理”或“不合理”）； ②小华利用图丙装置做“探究动能与质量关系”实验，通过观察小球撞击上端固定的相同塑料软片，通过比较撞击的软片数目来比较小球的动能大小。此装置 （选填“能”或“不能”）完成该探究； 原因是 实验拓展 合理 不能 不同体积小球撞击时，使得塑料片的形变不同， 所以不能通过比较撞击塑料片的数目来比较动能的大小。 ③小刚设计了丁图所示的装置进行实验。 A．若用同一小球将同一弹簧压缩不同程度后静止释放，撞击同一木块，将木块撞出一段距离，可以研究小球的动能大小与 （选填“质量”、“速度”或“质量和速度”）的关系； B．若用A、B两个质量不同的小球（mA＞mB）将同一弹簧压缩相同程度后由静止释放，同一木块受到撞击后相应移动距离SA SB（选填“>”、“<”或“=”）； (15)小明认为还可以通过甲、乙两图探究物体重力势能的影响因素，他的设想是 （选填“可行”或“不可行”）的。 实验拓展 速度 = 可行 一、功和功率 1.功的两个必要因素：力和力的方向上移动的距离 2.力对物体不做功的三种情况： ①有距离无力； 踢出去的足球靠惯性在空中飞行时，脚对球没有做功。 ②有力无距离； 人用力搬石头，但没有搬动，人对石头没有做功。 ③力与距离垂直。 人提着水桶在水平地面上行走，人对水桶没有做功。 1.功的两个必要因素：力和力的方向上移动的距离 2.力对物体不做功的三种情况： ①有距离无力 3.功的计算：W=Fs , 单位1J=1N﹒m 注意:s是物体沿F的方向移动的距离,不一定是物体实际通过的距离。如人上楼时克服重力做功，s是楼的高度，不是楼梯长度。 4.功率： ①物理意义:表示做功的快慢; ②定义式:P=W/t(适用于任何情况下功率的计算) ③推导式:P=Fv(仅适用于物体做匀速直线运动的情况,且F、v同向) ②有力无距离； ③力与距离垂直。 一、功和功率 例1：测量将器材从一楼搬到三楼过程中对箱子做功的功率。测量步骤如下： A.测出箱子的质量m B.测出楼梯的总长度L C.测出一楼到三楼的竖直高度h。测出小云上楼所用的时间t E.算出小云搬运箱子的功率P 其中多余的步骤是______（选填序号），功率的表达式为_________。 B 一、功和功率 例2：跳绳是中考体育项目之一，图一是小欣同学练习的情景，他的质量为50kg，每次跳起高度约为6cm（人整体上升，如图所示），一分钟跳了180次，小欣在这1min内跳绳的功率为____W（g取10N/kg）。 90 例3：长L=80cm的细绳上端固定，下端系一个质量m=100g的小球，将小球拉起至细绳与竖直方向成角的位置，然后由静止释放，不计空气 阻力，则小球摆到最低点时重力做功_____J，绳子做功_____J。 0.4 0 一、功和功率 例4：用水平推力F把小车从甲匀速推到乙用时为t1；在乙停车卸货用时为t2；再用水平推力将空车从乙匀速推到丙用时为t3；两次推力做功之比为2:1,求: (1)全程的平均速度; (2)从乙到丙的过程中的水平推力; (3)从乙到丙的过程中，推力做功的功率; (4)若把空车从丙沿原路匀速推回到甲，推力做的功是否等于 F(s1+s2)?请说明理由. 解:(1)全程的平均速度 (2) (3) (4)从丙沿原路匀速推回到甲时，小车的总重力减小了，所受摩擦力也减小，所以把空车从丙沿原路匀速推回到甲所用的推力小于F，所以推力所做的功小于F(s1+s2). 一、功和功率 例5：如图甲所示，用弹簧测力计两次水平拉同一块木块，使它在同一水平木板上做匀速直线运动，图乙是它运动的S-t图象，下列说法正确的是( ) A.木块第一次和第二次速度之比为1:2 B.木块两次受到拉力之比为2:1 C.拉力两次对木块做功的功率之比为2:1 D.拉力两次对木块做功之比为1:1 C A:时间相同时 B:同一木板上匀速运动,压力和接触面粗糙程度相同,故两次受到拉力均为F=f,两 次受到拉力之比为1:1 C: D: 一、功和功率 二、机械能及其转化 1.动能Ek的影响因素: 质量 速度的大小 2.重力势能EP的影响因素: 质量 高度 3.弹性势能影响因素：材料性能、弹性形变程度。物体的弹性形变越大，它具有的弹性势能越大 4.机械能：动能、重力势能和弹性势能统称为机械能。 5.机械能守恒：只有动能和势能相互转化，尽管动能、势能的大小会变化，但两者的总和不变，或者说，机械能是守恒的。 二、机械能及其转化 对机械能守恒的理解： 一看过程：若只有动能和势能的相互转化，则机械能守恒，若有其他形式的能参与了转化，则机械能不守恒。 二看标志：“物体只受重力作用，没有其他力的作用”“不计能量损失”“不计空气力及摩擦”等都是其他形式能量没有参与转化的标志。 6.水能和风能的利用 （1）水电站：高处的水下落时把重力势能转化为动能，部分动能转移到水轮机，水轮机带动发电机发电，把机械能转化为电能。水电站修筑拦河大坝是为了提高上游水位，增大水的重力势能。 （2）风能：优点：设备简单，无污染环境。缺点：不稳定。 例1：低空无人机正在运输货物的无人机( ) A.无人机上升过程中，货物的重力势能可能减小 B.无人机水平匀速飞行时，货物的机械能保持不变 C.无人机在某一高度悬停时，货物的机械能一定为零 D.无人机下降过程中，货物的动能一定增大 B 二、机械能及其转化 例2：运动员从平台上由静止开始下落，从开始下落至第 一次到达最低点的过程中，则( ) A.动能一直增大 B.重力势能一直减小 C.机械能保持不变 D.机械能一直增大 B 二、机械能及其转化 例3：炎热的夏天，一辆正在喷洒水的汽车匀速行驶在水平公路上，汽车的动能 ，重力势能 ，机械能 ，惯性 .(均填“变大”“变小”或“不变”) 例4：图甲中过山车从A点出发，先后经过B、C、D、E点.图乙是过山车在B、 C、D、E点的动能和重力势能大 小的示意图，则过山车的动能在 点最大，B点重力势能的大小 E点动能的大小.在这个过 程中，过山车的机械能是 (填“变化”或“不变”)的. 变小 变小 变小 变小 C 等于 变化 例5：将篮球掷向地面，经过甲位置后碰到地面，接着向上反弹经过乙位置，忽略空气的作用力。篮球经过甲、乙两位置时的机械能和重力势能如表所示，则篮球与地面碰撞过程损失的机械能为____J，在乙位置时的动能为____J。 二、机械能及其转化 位置 机械能/J 重力势能/J 甲 13 6 乙 12 10 1 2 例6：科学家对银河系中心附近的恒星S2进行了多年的持续观测，给出了从1994年到2002年间恒星S2的位置如图所示，科学家认为S2恒星的运动轨迹是一个椭圆。推测银河系中心可能存在着超大质量的黑洞。忽略S2恒星质量的变化，根据图片信息，下列说法中正确的是( ) A. 黑洞可能位于椭圆轨道内部的P点 B. S2恒星在运动过程中所受合力为零 C. S2恒星在1995年时期的动能大于2001年时期 的动能 D. S2恒星在1995年时期的重力势能大于2001年 时期的重力势能 D 二、机械能及其转化 黑洞对S2恒星的引力大，在引力作用下S2恒星会逐渐向黑洞靠近，S2恒星在1995年到2001年运行过程中，离黑洞越来越近，质量不变，高度变小，重力势能变小，动能变大。 二、机械能及其转化 例7：放在水平地面上的物体，受到方向不变的水平推力F 的作用，其推力大小随时间变化的图像（F-t图像）和物体速度大小随时间变化的图像（v-t图像）分别如图所示，下列说法正确的是( ) A.当t=1s时，物体处于静止状态，摩擦力为0 N B.当t=3s时，物体受到的摩擦力是3N C.在匀速直线运动阶段，拉力F做的功是16J D.2~4s内，物体的机械能保持不变 C t=1s时静止,f静=F1=1N t=2~6s受f滑作用,4~6s匀速f滑=F3=2N 4~6s拉力的功W=F3vt=2×4×2=16J 2~4s加速动能增加,机械能增加 三、实验1：探究物体的动能跟哪些因素有关 1.实验方法： （1）控制变量法 （2）转换法：通过木块在水平木板上移动的距离的远近来反映钢球动能的大小。 2.进行实验： （1）探究物体的动能大小与速度的关系：将同一钢球分别从斜槽的不同高度由 静止释放...... （2）探究物体的动能大小与质量的关系：将质量不同的钢球从斜槽的同一高度由静止释放 3.实验结论：（1）质量相同的物体，运动的速度越大，它的动能越大。（2）运动速度相同的物体，质量越大，它的动能越大。 三、实验1：探究物体的动能跟哪些因素有关 4.注意： （1）实验中将质量不同的钢球从斜槽的 同一高度由静止释放的目的：使钢球到达 水平木板上的速度相同。 （2）在钢球从斜槽上滚下的过程中，钢球的重力势能转化为动能。 （3）木块最终停下来的原因：受到摩擦力作用。 三、实验1：探究物体的动能跟哪些因素有关 例8：如图为“探究动能大小跟哪些因素有关”的实验操作： （1）小华认为由实验步骤乙和实验步 骤丙可以判断动能大小与速度的关系， 你认为该观点是的 （选填“正确” 或“错误”），理由是 。 （2）通过比较步骤____和____可以判 断动能大小与物体质量的关系。 没有控制小球质量相同 错误 乙 甲 四、实验2：探究物体的重力势能跟哪些因素有关 （1）控制变量法：控制质量不变，改变重物的高度，研究重力势能的大小与高度的关系；控制高度不变，改变重物的质量，研究重力势能的大小与质量的关系。 （2）转换法：物体陷入沙中越深（用刻度尺测量），重力势能越大。 （3）不能用海绵代替沙子的原因：将同一重物从不同高度由静止释放，它撞击桌面后，观察到海绵的凹陷程度最终是相同的，所以不能通过比较海绵的凹陷程度来反映物体重力势能的大小。 四、实验2：探究物体的重力势能跟哪些因素有关 例9：A、C、D三球的质量为m，B球质量为2m，让球由静止下落，D球在光滑管道中运动时的能量损失不计，测得四个球陷入沙中深度h1<h2<h3. （1）比较A、C两球，，可得出 结论: （2）由B、C两球不能探究重力势能的大小与质量的关系，理由: ； （3）比较C、D两球，可得出结论: 物体的重力势能与物体运动的路径无关 当物体质量相同时，下落的高度越高，物体的重力势能越大 没有控制小球质量相同 如图所示是小刚同学“探究重力势能大小影响 因素”的实验。实验器材有体积较大的容器、A的 质量比B的质量小的实心铁块、小方桌、橡皮泥。 (1)该实验探究的是 （选填“铁块”或“小桌”）的重力势能； (3)通过对比图甲、乙两次实验，发现同一个重物从不同高度落下，高度越高，能够对外做功越多，说明它的重力势能越 A 铁块 大 (2)实验中通过 来反映铁块重力势能的大小；在物理学中，这种方法叫 （选填“控制变量法”或“转换法”）； 橡皮泥的凹陷程度 转换法 (4)下列现象或应用与本实验结论有关的是___________； A．禁止高空抛物 B．大货车限载限速 C．机翼上部总是凸起下部平滑 在探究弹性势能的大小跟哪些因素有关时，小明提出了如下猜想： 猜想一：弹性势能的大小与弹簧被压缩的程度有关； 猜想二：弹性势能的大小与弹簧的材料有关； 猜想三：弹性势能的大小与弹簧的长度有关； 猜想四：弹性势能的大小与弹簧的粗细有关。 （1）为验证猜想一，他设计了如图所示实验，实验时将同一弹簧压缩 （填“相同”或“不同”）的长度（弹簧被压缩后未超过其弹性限度），将小球置于弹簧的右端，松开后小球碰到同一位置的相同木块上，分析比较 ，从而比较弹性势能的大小。 不同 木块被推动的距离 （2）为验证猜想二，需选用两根材料不同的弹簧，实验时将两根弹簧压缩 （填“相同”或“不同”）的长度，将小球置于弹簧的右端，松开后小球碰到同一位置的相同木块上，对数据进行比较分析时，若 ，说明弹性势能的大小与弹簧的材料有关。 相同 木块被推动的距离不同 （3）若水平面绝对光滑，本实验将 （填“能”或“不能）达到探究目的。 （4）小明根据实验现象认为：小球和木块移动一段距离后都要停下来，所以弹簧、小球和木块所具有的机械能最终都消失了，你认为小明的观点是 （填“正确”或“不正确”）的。 不能 不正确 $