资源简介

11.3动能和势能
【学习目标】
1．能通过实例从做功的角度描述能量，能说出能量与做功的关系，记住能量的单位。
2．能利用实例或实验初步认识动能、势能的概念，并能运用其解释相关的现象。
3．能通过实验探究，了解动能、势能的大小跟哪些因素有关。
4．在了解动能、势能的大小跟哪些因素有关的活动中，学会用科学探究的方法研究物理问题。
【教学重难点】
重点：理解动能和势能的概念、探究影响动能和势能的因素。
难点：能的概念的建立。
【教学方法】
启发诱导法、实验探究法、讨论法、观察对比法。
【教学过程】
新课导入：
鸽群“杀”客机
一架刚从某机场起飞的民航班机突然遭遇鸽群，一台发动机被撞坏，飞机载着116名乘客在空中盘旋1个小时后才安全着陆。民航安全监督人员事后在被撞坏的飞机起落架上发现一只残留的鸽子脚和血迹。经查，飞机左发动机的38块风扇叶片，已有19块全部报废，估计造成直接损失约300万元。
为什么鸟类在空中飞行时，伤害力如此之大？
新课讲授：
探究点一：动能
活动1：观察现象并思考：
流水能推动竹排，运动着的子弹射穿鸡蛋，运动着的锤子能将钉子钉入木板中，流水、子弹、锤子都做了功。
物体能够对外做功，我们就说这个物体具有能量（energy），简称能。能量的单位与功的单位相同，也是焦耳。
一个物体能够做的功越多，表示这个物体的能量越大。
活动2：思考与讨论：运动着的子弹、流水、运动着的锤子有什么共同特征？
----运动
物体由于运动而具有的能，叫做动能（kinetic energy）。一切运动的物体都具有动能。
活动3：提出问题：动能的大小跟哪些因素有关呢？
活动4：实验：探究物体的动能跟哪些因素有关
猜想与假设：动能大小可能与速度有关
动能大小可能与质量有关
进行实验：
我们把钢球放到斜面上由静止滚下，到达平面上撞击一个小木块，推动木块做功，根据木块被推动的距离远近来判断钢球具有的动能的大小。
教师演示，学生观察实验。
第一次，我们使小钢球从某一高度由静止开始滚下，注意观察木块被推的距离。
第二次，我们换一个质量大的钢球，从同一位置由静止开始滚下，到达平面上时和刚才的小钢球具有同样的速度，再观察木块被推动的距离。很显然，第二次木块被推的距离比第一次远得多。说明大钢球做的功多，也就是大钢球具有的动能大。
提问：这个实验说明了什么？
学生讨论归纳：这个实验说明了物体的动能大小跟它的质量有关，速度相同时，质量越大，动能越大。
我们用同一个钢球再做两次实验。教师演示，学生观察。
第一次，我们让钢球从比较低的位置由静止开始滚下。第二次我们让钢球从比较高的位置由静止开始滚下。比较两次实验中木块被推的距离大小。
很显然，钢球从更高的位置滚下来，到达水平面上时具有更大的速度，木块被推得更远。
提问：这个实验说明了什么？
学生讨论归纳：：这个实验说明同一个物体速度越大，动能越大。
通过以上实验可知，物体的质量越大，速度越大，动能就越大。(运用事例对比进行思考，学生易于接受新知识。)
提问：一列缓慢行驶进站的火车和一辆高速行驶的汽车相比较，谁的动能更大？
让学生分组讨论，鼓励学生从网上搜索信息，分析论证。
活动5：想想议议：用物理学的术语解释，为什么要对机动车的行驶速度进行限制？为什么在同样的道路上，不同车型的限制车速不同？
抛出去的篮球 约30
行走的牛 约60
从10 m高处落下的砖块 约2.5×103
跑百米的运动员 约3×103
飞行的步枪子弹 约5×103
行驶的小轿车 约2×105
车型不同，车的载重量就不同，也就是说，车的质量有大有小。如果车的行驶速度相同，质量大的，动能大，在道路上行驶时，危险性就大。因此，在同样的道路上，交通管理部门会对不同车型设定不同的最高行驶速度。
活动6：小资料：一些物体的动能(单位：J )
探究点二、势能
活动1：运动的物体具有动能。生活中也有很多物体并没有运动，但是它们也能做功，也具有能。
活动1：什么样的物体具有重力势能？
人们在打桩时，必须把重锤高高举起，当重锤落下时可以做功，因为重锤受到竖直向下的重力，重锤下落时沿着重力的方向向下通过了一段距离，所以举高的重锤可以做功，将木桩打入地里。试想，一个重锤如果静止压在木桩上是不是能做功？
物体由于受到重力并处在一定高度时所具有的能叫重力势能。
活动2：重力势能的大小跟哪些因素有关？
研究：重物的重力势能
观察：桩被打入的深度
研究方法：控制变量法、转化法、对比法
视频播放实验，引导学生观看并总结结论
归纳：
1．质量相同时，物体被举得越高重力势能越大。
2．被举高度相同时，物体的质量越大重力势能越大。
结论：被举高的物体质量越大，位置越高，具有的重力势能越大。
发生形变的网球拍能将网球弹出，具有能量 拉弯的弓能将箭射出，具有能量
物体由于发生弹性形变而具有的能叫做弹性势能。
活动3：弹性势能的大小与哪些因素有关？
射箭时弓的形变越大，箭射得越远。主要决定因素：弹性形变的大小。弹性形变越大，弹性势能越大。
重力势能和弹性势能是常见的两种势能（potentialenergy）。
课堂练习：
1．长沙市的高层建筑越来越多，同时高空抛物也存在巨大的安全隐患，2021年3月1日起高空抛物入刑法，因为高处下落的物体具有较大的（　　）
A．弹性势能 B．重力势能 C．体积 D．阻力
【答案】B
【解析】由题意可知，高空抛物现象之所以会造成危害，是因为物体被举高后具有重力势能，而且物体质量越大、高度越高，重力势能就越大，因此高空抛物存在巨大的安全隐患，故B正确。
故选：B。
2．下列物体中不具有势能的是（　　）
A．悬挂在天花板上的吊灯
B．水平地面上静止的小石块
C．空中飞行的飞机
D．被拉开的弹弓
【答案】B
【解析】A．悬挂在天花板上的吊灯具有重力势能，故A不符题意；
B．水平地面上静止的小石块，具有动能，因为没有处在一定高度，所以不具有重力势能，故B符合题意；
C．空中飞行的飞机，既具有动能又具有重力势能，故C不符题意；
D．被拉开的弹弓发生弹性形变，具有弹性势能，故D不符题意。
故选：B。
3．如图所示，在动能大小与质量的关系的实验研究中，下列分析正确的是（　　）
A．实验中不需要控制钢球在同一高度由静止滚下
B．当木块最终静止时，木块的惯性也会随之消失
C．如果木块滑行的距离越远，说明小球的动能越大
D．该装置不能探究重力势能和高度的关系
【答案】C
【解析】A．研究动能大小与质量的关系的实验中，要控制速度相同，故要控制不同钢球在同一高度由静止滚下，A错误；
B．一切物体在任何情况下都有惯性，当木块最终静止时，木块的惯性不会随之消失，B错误；
C．根据转换法可知，如果木块滑行的距离越远，说明小球的动能越大，C正确；
D．该装置能探究重力势能和高度的关系，根据控制变量法知，需让同一小球从不同高度滚下即可，D错误。
故选：C。
4．如图所示，在“探究重力势能的大小跟哪些因素有关”的实验中（m1＝m2＜m3），下列说法错误的是（　　）
A．实验中木桩下陷的深度越深，则物体的重力势能越大
B．比较a、b两图可知：物体被举的越高，重力势能越大
C．选择b、c两图可比较物体的重力势能大小与质量的关系
D．本实验用到的实验方法有控制变量法和转换法
【答案】C
【解析】
A．根据转换法可知，实验中是把物体的重力势能转化成木桩下陷的深度来比较各物体重力势能的大小的，故A正确；
B．比较a、b两图可知：物体的质量相同，物体被举的越高，木桩下陷的深度越深，重力势能越大，故B正确；
C．选择b、c两图，其质量不同，高度不同，无法比较物体的重力势能大小与质量的关系，故C错误；
D．本实验用到的实验方法有两个：控制变量法和转换法，故D正确。
故选：C。
5．建筑工地上的起重机将重物沿竖直方向匀速提起，则货物在匀速上升过程中（不计摩擦和空气阻力）（　　）
A．动能增加，重力势能增加
B．动能不变，机械能增加
C．动能不断转化为重力势能
D．重力势能不断转化为动能
【答案】B
【解析】不计摩擦和空气阻力，货物在匀速上升过程中，质量不变，速度不变，所以动能不变；高度增加，因此重力势能增加，则机械能增加。
故选：B。
课堂小结：
通过以下问题的讨论，进一步帮助学生理解能量、动能、势能等概念及其单位。
(1)高山上有一块大石头，稳稳地待在那里，它有没有能量？有什么能量？
(2)列举几个物体具有动能、重力势能、弹性势能的事例。
(3)在同一高度铅球和棒球具有的重力势能不相等，若使它们的重力势能相等，可采取哪些方法？
(4)从斜槽上端滚下的小球，它有没有重力势能？在它下滚的过程中重力势能的大小有没有变化？为什么？在滚下的过程中有没有动能？它的动能有没有变化？为什么？
作业布置：
完成配套课后练习。
【板书设计】
一、动能
1．定义：物体由于运动而能够做功，它们具有的能量叫做动能。
2．决定因素：质量相同时，速度越大的物体具有的动能越大；速度相同时，质量越大的物体具有的动能越大；物体的动能与物体的速度和质量有关，速度越大，质量越大，物体具有的动能就越大。
二、重力势能
1．定义：物体被举高而具有能量，这种能量与重力有关
2．决定因素：物体的重力势能与物体的被举的高度和质量有关，被举的高度越大，质量越大，物体具有的动能就越大
三、弹性势能
1．定义
2．决定因素
四、机械能
定义：动能和势能统称为机械能。
【课后反思】
本节课主要的教学内容有：动能、势能的概念、探究动能和势能的影响因素。能是物理学中最重要的概念之一，它比较抽象，不易理解，只能通过有关的物理现象来肯定它的存在。而八年级学生的思维比较单一，思维处于感性阶段，他们容易接受相对形象的物理概念，对抽象的“能”的概念感到困惑，所以本节教学的重点是初步理解动能、势能的概念，知道影响动能和势能的因素。

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