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第3节 动能和势能
八年级物理下册 人教版
第十一章——功和机械能
教学目标
一
02
分析比较物体对外做功的物理过程,归纳、总结,初步形成动能、势能的概念;结合生活与实验事实,能推理、论证影响动能和势能大小的因素。
科学思维
01
通过分析实例,从做功的角度描述能量,知道能量的单位;通过实例分类和分析,初步认识动能、势能的概念,并能解释相关的现象。
物理观念
03
通过生活经验和实验事实提出影响动能、势能大小因素的初步假设;根据已有经验,利用控制变量法设计探究方案,选择实验器材进行实验。
科学探究
04
通过探究影响动能和势能大小的因素,养成良好的实验习惯、严谨的科学态度和勇于创新、团结合作的品质。
科学态度与责任
教学引入
二
一辆车停在某高层住宅的楼下，车顶遭到损毁，警察在现场只看到了一些碎的西瓜皮。经过分析，原来“罪魁祸首”正是这些西瓜皮。
脆弱的西瓜皮怎么会将坚固的车体击坏呢？
高处下落的西瓜皮具有能量
能量
三
【现象探究】做功的物体具有能量
洪水泥石流
拉完的弹弓
高举的重锤
流动的泥石流会对房屋、桥梁等建筑物造成巨大破坏，说明流动的泥石流能对外做功，即流动的泥石流具有体功的本领。
被拉弯的弓能将弹头射出。弓能对外做功，即被拉有的号具有做功的本领。
被举高的重锤，落下时可以把地面上的木桩打入地里，其对木桩做功，因此被举高的重锤具有做功的本领。
物体能够对外做功，我们就说该物体具有能量
能量
三
能量
物体能够对外做功，我们就说这个物体具有能量，简称能。
能量转化或转移的过程
实质
定义
单位
焦耳（J）
理解
物体做功本领的物理量
表示
物体能够做的功越多，表示这个物体所具有的能量越大。
能量
三
【能与功的区别与联系】
区别
功是一个过程量，能是一个状态量。
功是描述力对物体作用过程中取得成效的物理量，是相对于一个过程面言的；能是描述一个物体做功本领强弱的物理量，是一个状态量。
具有能的物体不一定正在做功，正在做功的物体一定具有能量。
联系
功是能量变化的量度
“能够做功”与“做了功”
物体”能够做功"与”做了功"是两个不同的概念,“能够做功功”表示物体具有做功的本领，与做不做功没关系，“做了功”"表示结果，是力经过一段距离后对物体取得了成效。
动能
三
白球将红球撞开，白球对红球做功，具有能量。
以下运动的物体，他们是否具有能量呢？
？
想想议议
湍急的水流推动水车转动，对水车做功，水具有能量。
子弹穿透西瓜，对西瓜做功，子弹头具有能量。
动能
1.定义：物体由于运动而具有的能量，叫做动能。
一切运动的物体都具有动能。
叙述动能的定叉时,不能说"运动的物体具有的能叫动能”，因为运动的物体除了有动能外,还可能有其他形式的能量，如高处流下来的瀑布除了有动能还有重力势能。
动能
四
动能
四
暴躁的飓风破坏力十足，甚至将大树连根拔起......
温和清缓的微风，给人清晰自然，十分舒适的感受......
同样是运动的风，为什么情况会不一样呢，动能的大小与什么因素有关呢？
2.定义：影响物体动能大小的因素
【现象探究】物体的动能跟哪些因素有关
动能
四
猜想与假设：
提出问题：
物体的动能跟哪些因素有关
①物体运动的速度
②物体的质量
铁锤砸石块时，铁锤质量越大，越容易将石块砸碎。
风越大，帆船运动越快。
动能
四
实验方法：
控制变量法
实验方案：
如图所示，实验中通过换用不同质量的钢球改变质量，让同一钢球从不同高度处释放下来改受速度。（控制变量法）
钢球动能的大小由木块被推动的距离来反映，木块被推动得越远，说明钢球的
动能越大。（转换法）
h
s
转化法
动能
四
实验过程：
1. 让同一个钢球从斜面的不同高度处由静止开始释放，推动木块移动，比较两次木块被推动距离的远近如图甲，乙所示关系。
结论：质量相同时，高度h越高，钢球运动到底部时越_____(快、慢)，木块被撞得越远。所以，质量相同时，钢球的速度越大，动能越______。
快
大
h
s1
甲
2h
s2
乙
【视频欣赏】
动能
四
2. 换用质量不同的钢球，从斜面的相同高度处由静止开始释放，比较两次木块被推动距离的远近，如图丙，丁所示关系。
h
s4
丁
s3
丙
h
结论：速度相同时，质量越_______的钢球能将物体撞得越远 。
所以，钢球的速度相同时，质量越大，动能越 ________。
快
大
【视频欣赏】
动能
四
物体动能的大小跟速度、质量有关，质量相同的物体，运动的速度越大，它的动能越大；运动速度相同的物体，质量越大，它的动能也越大。
归纳总结：
动能
四
交流与合作：
将钢球由斜面某一高度静止释放（重力势能转化为动能）。
①如何使钢球获得动能
②实验中的实验方法
控制变量法
a. 同一个钢球从不同的高度处滚下，钢球到达水平面时的速度不同，这是控制质量相同来探究动能与速度的关系；
b.用质量不同的钢球，从同一高度处滚下，控制速度相同来探究动能与质量的关系。
转换法
动能不能直接测量，我们根据被木块被撞击后运动距离的远近，来及映钢球动能的大小。
动能
四
③假设水平面绝对光滑
钢球撞击木块后木块移动的距离无法确定，钢球动能的大小无法比较。
①换质量更大的木块，换质量更小的钢球，换更长的木板。
④若木块被撞后滑出木板如何解决？
②在桌上铺上毛巾，钢球在毛巾上表面滚动的距离来反映动能的大小。
动能
四
3.理解的动能大小
①一切运动的物体都具有动能，物体的动能由物体的质量和运动的速度决定，在讨论质量和速度对动能大小的影响时，必须同时分析两个因素。
子弹速度　　　　　动车速度
大于
子弹质量　　　　　动车质量
远小于
动车动能可能更大
子弹动能可能更大
动车速度为0
子弹速度　　　　　动车速度
远大于
子弹质量　　　　　动车质量
远小于
动能
四
②在分析物体动能大小的变化时，要同时考虑物体的质量和物体的速度是否都发生变化，不能只考虑其中的一个方面。
正在酒水的酒水车
行驶速度　不变
质量　变小
动能在不断地减小
动能
四
　　在高速路上经常会看到，对不同车型设定了不一样的最高行驶速度，为什么要对机动车的最高行驶速度进行限制？为什么在同样的道路上，对不同车型设定不一样的最高行驶速度？
？
想想议议
当车辆的质量相等时，车辆的速度越大，动能越大，越不容易刹住车，所以要时车辆的速度加以限制，以免发生空通事故；当车辆的速度相等时，质量越大，动能也越大，所以大型客车、最赁汽车的限制速度比小型家车的小。
动能大小的决定因素是物体的质量和运动的速度，质量越大，速度越大，物体的动能越大。
位于高处的物体是否具有能量呢？
？
想想议议
从高处不断滴下的水，久而久之能滴穿石块，其对石块做功，具有能量。
打桩机在工作时，先把“重锤”举起，“重锤”落下，可以把桩打入地里。被举高的重锤能够对桩做功，说明被举高的重锤具有能量。
势能
五
重力势能
在地球表面附近，物体由于受到重力并处在一定高度时所具有的能，叫做重力势能。
楼上的物品具有重力势能，所以高空抛物很危险！
影响重力势能大小与什么因素有关呢？
势能
五
【现象探究】影响重力势能大小的因素
猜想与假设：
提出问题：
物体重力势能跟哪些因素有关
①物体的高度
②物体的质量
手机掉落时的高度越高，越容易摔碎。
山上滚落的石块越大，破坏力也越大。
势能
五
实验方法：
控制变量法
实验方案：
如图所示，小桌放置在沙路中镇平的沙面上，让物体以某一高处自由下落撞击小桌，观察小桌下陷得深浅情况，下陷越深说明下落的物体做的功越多（转换法）；
改变同一物体的下落高度，然后从同一高度释发不同质量的物体，比较物体对小桌做功的多少（控制变量法）。
转化法
h
势能
五
实验过程：
1. 让同一个物体从不同的高度自由下落撞击小桌，比较两次小桌被撞击后的下陷情况，如图甲，乙所示关系。
质量相同时，高度h越高，高度越高，重力势能越大。
2h
乙
h
甲
h1
h2
势能
五
【视频欣赏】
2. 让两个质量不同的物体从同一的高度自由下落撞击小桌，比较两次小桌被撞击后的下陷情况，如图丙，丁所示关系
大
高度相同，质量不同时，重量越大，重力势能越大。
丙
h
铁块
h
丁
木块
势能
五
【视频欣赏】
h1
h2
重力是势能的大小与高度、质量有关，质量相同的物体，位置越高，重力势能越大；高度相同的物体，质量越大，重力势能越大。
归纳总结：
势能
五
交流与合作：
通常情况下，所说的"高度"是相对于地面而言的，在初中阶段，通常把地面上的物体所具有的重力势能看为0。
①实验中的高度理解
②实验中的实验方法
控制变量法
a. 同一个物体从不同的高度释放，是控制质量相同来探究重力势能与高度的关系；
b.用质量不同的物体，从同一高度处下落，控制高度相同来探究动能与质量的关系。
转换法
实验中通过观察比较小桌陷入沙子的深度来比较重力势能的大小，这用的是转换法。
势能
五
因为处于高空的物体具有很大的重力势能，一旦下落后，做的功也多，对人的伤害更大。所以这些安全警示牌表示防止高空物体的下落，为了保证安全须佩戴安全帽。
当心落物
必须戴安全帽
？
想想议议
在建筑工地上，常常看到以下的指示牌，
你知道这些安全警示牌表示什么含义？
势能
五
势能
五
发生形变的物体在恢复形变时可以做功，因此也具有能量。
发生形变的网球拍能将网球弹出，其对网球做了共，具有能量。
发生形变的蹦床把人弹起来，弹簧对人做了功，其具有能量。
发生形变的物体是否具有能量呢？
？
想想议议
势能
五
弹性势能
1.定义：物体由于发生弹性形变而具有的能叫做弹性势能。
2.决定弹性势能大小的因素：
物体弹性势能的大小，与物体的弹性形变程度和物体本身的材料有关，
对于同一物体，弹性形变越大，弹性势能越大。
弹弓的形变程度越大，弹头射得越远。
弓拉得越弯，能把箭射的越远。
势能
五
捏面团时，面团被捏出各种形状其发生了形变，那么它具有弹性势能吗？
？
想想议议
一个物体是否具有弹性势统，关键看该物体是否发生了弹性形变，物体发生了弹性形变，则此物体具有弹性势能；
面团发生的不是弹性形
变因此不具有弹性势能。
没有
发生形变的弹簧具有弹性势能
势能：重力势能和弹性势能是常见的两种势能。
势能
五
【动能和势能的比较】
动能 势能 重力势能 弹性势能
概念
决定因素
相同点 物体由于运动
而具有的能量
物体由于受到重力并处在一定高度时所具有的能
物体由于发生弹性形变而具有的能量
质量和速度
质量和高度　
弹性形变程度和材料
都是能量的一种具体形式，都具有做功的本领，单位都是焦耳（J）。
弹性势能
六
【动能和势能的相对性】
1.物体所处的高度也具有相时性，所以物体所具有的重力势统也具有相时性。
放在桌上的课本，相对于地面来说有一定的高度，课本具有重力势能，而谋本相时于桌面其高度为0，则课本的重为势能为0。
2.物体的运动速度大小与选取的参照物有关，即速度大小具有相对性，那么动能的大小也具有相时性，对于不同的参照物来说，同一运动物体相对于参照物来说，其动能一般是不同的。
疾驰的汽车中，桌面上的茶杯相对于乘客是静止的，此时茶杯对乘客无害；但是相对于列车外的行人，其速度很大，动能很大，一旦扔出窗外砸到行人就会对行人造成伤害。
随堂练习
六
1. 下列说法正确的是（　　）
A．速度大的球一定比速度小的球动能大
B．质量大的球一定比质量小的球动能大
C．同一辆车运动速度越大动能就越大
D．子弹的速度比火车的速度大，所以子弹的动能就比火车的动能大
C
2. 关于能的概念，下列说法中错误的是（　　）
A．一个物体能够做功越多，这个物体具有的能量越多
B．动能、势能及机械能的单位都是焦耳
C．用线悬挂着的静止的小球没有做功，所以小球没有能
D．甲物体的速度比乙物体的速度大，但甲物体具有的动能不一定比乙物体多
C
随堂练习
六
随堂练习
五
3. 在中国科技馆的展厅里，摆着一个如图所示，叫做“最速降线”的展品：两个并排轨道的起点高度一样，终点高度也一样；一个是倾斜的直轨道，另一个是向下弯曲的弧形轨道。将甲、乙两个完全相同的小球同时分别从直轨道和弧形轨道的起点释放，弧形轨道上的乙球先到达终点。若不计一切摩擦阻力，则关于两小球从起点至终点的运动过程中，下列说法正确的是（　　）
A．乙球的动能先增大后减小
B．乙球的重力势能先变小后变大
C．甲球所受重力对甲球做功比乙球所受重力对乙球做功快
D．在同一高度处，两小球的速度大小相同
D
4. 如图，木块以一定的速度滑过A、B点，到C点滑出下落至D点。A和B、C和D之间的垂直距离均为h，若空气阻力忽略不计，则对木块在运动过程中能量变化的分析，正确的是（　　）
A．D点与A点相比，动能增加，势能减少，机械能不变
B．A点到C点减少的重力势能大于C点到D点减少的重力势能
C．B点的动能可能等于A点的动能，可能大于C点的动能
D．B点的动能可能等于D点的动能，但一定大于A点的动能
C
随堂练习
六
动能和势能
能量
弹性
势能
动能
重力势能
①定义：物体能够对外做功，就说这个物体具有能量.
②实质：物体做功的过程，就是能的转化过程.
能量是表示物体做功本领的物理量.
③单位：焦耳（J）.
①定义：物体由于运动而具有的能叫做动能.
②影响因素：物体的运动速度和质量.
①定义：物体由于受到重力并处在一定高度时所具有的能.
②影响因素：物体的质量和所在的高度.
①定义：物体由于发生弹性形变而具有的能.
②影响因素：物体本身的材料和弹性形变的程度.
随堂练习
六

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