资源简介

(共42张PPT)
幻灯片 1：封面
标题：10.3 动能和势能
副标题：探究机械能的两种基本形式
学科：物理
适用年级：八年级
教材版本：人教版
幻灯片 2：学习目标
知道能量的概念，能说出能量与做功的关系。
理解动能的定义，明确影响动能大小的因素（质量和速度）。
理解势能的分类（重力势能和弹性势能），掌握影响重力势能和弹性势能大小的因素。
能结合生活实例分析物体具有的动能或势能，解释相关现象。
幻灯片 3：引入 - 生活中的能量现象
展示图片：行驶的汽车能撞击障碍物、下落的苹果能砸坏地面、拉开的弓能射出箭、被举高的杠铃能对地面做功。
提问：这些物体都能对其他物体做功，它们具有什么共同的特性？物理学中用 “能量” 来描述物体具有的做功能力，本节课我们将学习两种常见的能量形式 —— 动能和势能。
幻灯片 4：能量的概念
定义：物体能够对外做功，表示这个物体具有能量，简称能，用符号 “\(E\)” 表示。
单位：能量的单位与功的单位相同，都是焦耳（\(J\)）。
与做功的关系：物体具有的能量越大，能够做的功就越多；物体对外做的功越多，消耗的能量就越多。例如，高速行驶的汽车比慢速行驶的汽车具有更多能量，能做更多的功。
注意：具有能量的物体不一定正在做功，但一定具有做功的能力。
幻灯片 5：动能
定义：物体由于运动而具有的能，叫做动能。
常见实例：行驶的汽车、飞行的小鸟、流动的河水、运动的子弹等都具有动能。
实验探究：影响动能大小的因素
猜想：动能大小可能与物体的质量和速度有关。
器材：斜面、小球（质量不同）、木块、刻度尺。
方法：控制变量法。
步骤 1（探究与速度的关系）：让同一小球从斜面不同高度滚下，撞击水平面上的木块，观察木块被推动的距离。
现象：小球高度越高（到达水平面速度越大），木块被推得越远。
结论：质量相同时，物体速度越大，动能越大。
步骤 2（探究与质量的关系）：让质量不同的小球从斜面同一高度滚下（到达水平面速度相同），撞击木块，观察木块被推动的距离。
现象：小球质量越大，木块被推得越远。
结论：速度相同时，物体质量越大，动能越大。
总结：动能的大小与物体的质量和速度有关，质量越大、速度越大，动能越大。
幻灯片 6：重力势能
定义：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。
常见实例：被举高的杠铃、屋顶的瓦片、空中的飞机、高山上的石头等都具有重力势能。
实验探究：影响重力势能大小的因素
猜想：重力势能大小可能与物体的质量和高度有关。
器材：钩码（质量不同）、沙盘、刻度尺。
方法：控制变量法。
步骤 1（探究与高度的关系）：让同一钩码从不同高度自由下落，观察钩码在沙盘中陷入的深度。
现象：钩码高度越高，陷入沙盘中越深。
结论：质量相同时，物体高度越高，重力势能越大。
步骤 2（探究与质量的关系）：让质量不同的钩码从同一高度自由下落，观察陷入深度。
现象：钩码质量越大，陷入沙盘中越深。
结论：高度相同时，物体质量越大，重力势能越大。
总结：重力势能的大小与物体的质量和高度有关，质量越大、高度越高，重力势能越大。
幻灯片 7：弹性势能
定义：物体由于发生弹性形变而具有的能，叫做弹性势能。
常见实例：被拉长的橡皮筋、被压缩的弹簧、被拉开的弓、形变的跳板等都具有弹性势能。
实验探究：影响弹性势能大小的因素
猜想：弹性势能大小可能与物体弹性形变的程度有关。
器材：弹簧、小球、刻度尺。
步骤：将弹簧压缩不同程度，释放后推动小球，观察小球被弹出的距离。
现象：弹簧压缩程度越大（形变越大），小球被弹出得越远。
结论：物体的弹性形变程度越大，弹性势能越大。
补充说明：弹性势能的大小还与物体的材料和弹性形变的类型有关，对于同一物体，弹性形变程度是主要影响因素。
幻灯片 8：动能和势能的对比
能量形式
定义
影响因素
常见实例
动能
物体由于运动而具有的能
质量、速度（质量越大、速度越大，动能越大）
行驶的汽车、飞行的小鸟
重力势能
物体由于被举高而具有的能
质量、高度（质量越大、高度越高，重力势能越大）
被举高的杠铃、空中的飞机
弹性势能
物体由于弹性形变而具有的能
弹性形变程度（形变越大，弹性势能越大）
压缩的弹簧、拉开的弓
幻灯片 9：生活中的动能和势能实例分析
实例 1：水电站
高处的水具有重力势能，下落时重力势能转化为动能，推动水轮机转动做功，将动能转化为电能。
实例 2：撑杆跳高
运动员助跑时具有动能；撑杆弯曲时动能转化为弹性势能；撑杆恢复形变时弹性势能转化为重力势能，使运动员升高。
实例 3：拍球运动
球下落时，重力势能转化为动能；撞击地面时动能转化为弹性势能；球反弹时弹性势能转化为动能和重力势能。
展示图片：水电站、撑杆跳高、拍球运动的示意图，标注能量形式及转化。
幻灯片 10：课堂小练习 1 - 能量形式判断
题目：下列物体中，只具有动能的是（ ），只具有重力势能的是（ ），只具有弹性势能的是（ ）
A. 停在山顶的汽车 B. 被拉开的弹弓 C. 流动的河水 D. 空中飞行的小鸟
答案：只具有动能的是 C；只具有重力势能的是 A；只具有弹性势能的是 B。
解析：A 静止在高处，只有重力势能；B 发生弹性形变，只有弹性势能；C 运动，只有动能；D 既有速度又有高度，同时具有动能和重力势能。
幻灯片 11：课堂小练习 2 - 影响因素分析
题目：质量较大的喜鹊与质量较小的燕子在空中飞行，如果它们的速度相同，则______的动能较大；如果它们的动能相同，则______的速度较大。
答案：喜鹊；燕子
解析：速度相同时，质量越大动能越大，喜鹊质量大，动能大；动能相同时，质量越小速度越大，燕子质量小，速度大。
幻灯片 12：课堂小练习 3 - 现象解释
题目：为什么建筑工地上的塔吊吊起重物时，重物的高度不能过高且不能超载？
答案：重物的重力势能与质量和高度有关，超载时质量增大，高度过高时高度增大，都会使重力势能过大。若重物坠落，重力势能转化为动能也会很大，容易造成危险。
幻灯片 13：安全与能量的关系
动能的危害：高速行驶的汽车动能大，刹车距离长，容易发生交通事故，因此需要限速；重型卡车质量大，即使速度不快，动能也较大，需限制载重。
重力势能的危害：高空抛物时，物体高度高，下落过程中重力势能转化为动能，可能砸伤行人，因此要禁止高空抛物；建筑工地上的脚手架、材料堆放过高，重力势能大，存在安全隐患。
弹性势能的应用与防护：蹦床利用弹性势能提供娱乐，但需确保弹性材料性能良好；弹簧门、减震装置利用弹性势能缓冲，减小冲击力。
幻灯片 14：课堂总结
能量概念：物体能够对外做功，就具有能量，单位是焦耳（J）。
动能：物体由于运动而具有的能，大小与质量和速度有关（质量越大、速度越大，动能越大）。
重力势能：物体由于被举高而具有的能，大小与质量和高度有关（质量越大、高度越高，重力势能越大）。
弹性势能：物体由于弹性形变而具有的能，大小与弹性形变程度有关（形变越大，弹性势能越大）。
核心思路：判断物体具有的能量形式时，需分析物体是否运动、是否被举高、是否发生弹性形变；比较能量大小时，需结合影响因素综合判断。
幻灯片 15：课后作业布置
完成课本上关于动能和势能的练习题。
列举生活中 5 个具有动能的物体、3 个具有重力势能的物体和 3 个具有弹性势能的物体。
设计一个小实验，验证 “物体的弹性形变程度越大，弹性势能越大”（写出实验器材、步骤和现象）。
思考：为什么从高处落下的冰雹会砸伤人，而小雨滴不会？结合动能和重力势能的知识分析原因。
2024沪科版物理八年级全册
10.4机械能转化及其应用
第十章 功与机械能
授课教师： . 班 级： . 时 间： .
能解释有关动能、重力势能、弹性势能之间相互转化的简单现象。（难点）
02
能用实例说明动能和势能之间可以相互转化。（重点）
01
过山车在运动的过程中，动能和势能会发生什么变化？
观察与思考
弓的弹性势能哪里去了？
观察与思考
举高的排球释放后，重力势能减小，是不是能量消失了？
观察与思考
在天空中飞行的飞机具有什么能量？
重力势能
动能
跳水运动员在空中时具有什么能量？
重力势能
动能
知识点1 机械能的相互转化
动能和势能统称为机械能。
一个物体既可以同时具有动能和势能，也可以只具有动能或只具有势能。
机械能
动能
势能
重力势能
弹性势能
1. 机械能
物体具有的机械能的总量等于动能、势能两种能量之和。
弓的弹性势能哪里去了？
弓的弹性势能
箭的动能
2. 动能和势能的相互转化
举高的球释放后，重力势能变小，是不是能量消失了？
重力势能
动能
弯弓射箭时，弓的弹性势能转化成箭的动能；
自由下落的球，重力势能转化成动能。
如图所示，将偏离了一定角度的摆球由静止释放，观察摆球速度随高度的变化情况，你可得出什么结论？
动能和势能的相互转化
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状态/过程 A A→B B B→C C
动能 零 增大 最大 减小 最小
势能 最大 减小 最小 增大 最大
动能和势能的转化 — 势能转化为动能 动能转化为势能
结论：动能和重力势能可以相互转化。
观察滚摆的运动，讨论滚摆在运动过程中动能和重力势能是如何变化的？
动能和势能的相互转化
点击播放
运动过程 下降 上升
高度 降低 升高
重力势能 减小 增大
速度 变大 变小
动能 增大 减小
能的转化 势能转化为动能 动能转化为势能
结论：动能和重力势能可以相互转化。
如果只有动能和势能相互转化，则机械能的总和不变，即机械能是守恒的。
机械能 = 动能 + 势能
势能
动能
+
保持不变
3. 机械能守恒
没有摩擦(“光滑”“不计空气阻力”等)的情况下
在动能和势能的转化中，若有摩擦，则机械能的总和减小
迷
你
实
验
室
小制作——抛掷装置
材料：橡皮筋、薄木板、瓶盖。参照左图，制作一个抛掷小球的装置。
把橡皮筋拉得紧一点，手指松开后，看看球会不会被抛得更远。实验过程中，请注意安全。
你能用所学的知识解释这一现象吗？
迷
你
实
验
室
物体的动能与势能是可以相互转化的，橡皮筋的弹性势能转化为了小球的动能，小球被抛出。
橡皮筋被拉得越紧，它具有的弹性势能越大，松手后转化成小球的动能就越大。而小球的质量一定，因此小球被抛出时的速度就越大，会被抛得更远。
杜绝高空抛物 倡导文明生活
1. 很多同学都玩过荡秋千，下列说法正确的是( )
秋千荡到最低点时只有动能
秋千荡到最高点时有重力势能和动能
从最低点荡到最高点的过程中重力势能转化为动能
从最高点荡到最低点的过程中动能增大，重力势能减小
D
练习
2. 如图所示为掉在地上的弹性小球在地面上弹跳的频闪照片。弹性小球从 A 点运动到 B 点的过程中，它的__________转化为动能；弹性小球在 B 点的机械能________（选填“大于”“小于”或“等于”）在 C 点的机械能。
重力势能
大于
水能和风能是自然界中丰富的机械能资源。
知识点2 机械能的应用
水能
水的流动
风能
空气的流动
古人很早就开始利用水能，通过水流冲击水轮转动来汲水、磨粉、碾压谷物等。
点击图片播放视频
1. 水能的利用
（1）古代对水能的利用
水的重力势能转化成动能，通过水轮机带动发电机发电，可以将水的机械能转化为电能，再通过输电线送到用电地区。
（2）水力发电
2. 风能的利用
风把风筝吹到天空，对风筝做了功
风使小风车飞转，对风车做了功
风具有机械能。
点击图片播放视频
我国早在2000多年前就开始利用风来驱动帆船航行。
（1）古代对风能的利用
（2）风力发电
风力发电的能量转化：
风能→风车叶片的动能→电能
点击图片播放视频：风力发电原理
欧玛亭嘎风电场
——高海拔地区规模最大的风电场
乌恰风电场——中国最西端的风电场
福建平潭外海——海上风电
酒泉风电基地——中国最大的风电场
机械能的转化
1. 神舟十七号载人飞船返回舱于2024年4月30日在
东风着陆场成功着陆。飞船返回减速下降过程中，重力势能
______，动能______，机械能______。(均填“变大”“变小”或
“不变”)
变小
变小
变小
2.[2023·安徽中考] 如图，在射箭比赛中，运
动员释放弓弦将箭射出，弓弦的弹性势能转
化为箭的____能。
动
3.高空抛物是一种不文明的行为，而且会带来很大的社会危
害。物体自由下落时，________能转化为____能，物体所处
的高度越高，落地时具有的____能就越大。
重力势
动
动
4.如图所示，当松手时，小球被弹簧弹起，弹簧的________
能转化为小球的____能和________能。
弹性势
动
重力势
机械能守恒
5.如图所示，将用绳子悬挂的铁锁拉到自己
的鼻子附近，稳定后松手，铁锁向前摆去，
它摆回时______(填“会”或“不会”)打到鼻子，
其上升的最大高度逐次降低，说明此过程
中机械能________(填“守恒”或“不守恒”)。
不会
不守恒
6.[2024·合肥二模改编] 如图所示，卫星在
太空中沿椭圆形轨道绕地球运动，不考虑
阻力，只有动能和势能的转化，则卫星在
从远地点向近地点运动的过程中，动能
______，重力势能______，机械能______。
(均填“变大”“变小”或“不变”)
变大
变小
不变
机械能的应用
7.［立德树人·传统文化］从能量
角度看，自然界中的流水和风都
是具有大量______能的天然资源。
机械
动
重力势
《天工开物》是我国古代的科学著作，书中记载的筒车是一
种以水流作动力，用来取水的机械，如图所示，其工作原理
是将水的____能转化为水的________能。
2星题 情境应用
8.［立德树人·五育并举］[2024·芜湖三
模] 小安同学正在进行传接排球训练。
他将排球斜向上抛出，排球的运动轨迹
小于
如图所示，、、、为轨迹上的点，其中、 两点高度
相同。若不计空气阻力，则排球在 点的动能______
(填“大于”“等于”或“小于”)在 点的动能。
9.弹簧的弹性势能与弹簧的形变大小和弹性
大小有关。先后将质量不同的两个小球放在
动
压缩程度相同的同一弹簧一端(如图)，放手后，小球被弹出
(水平面光滑)，此过程中弹簧的弹性势能转化为小球的____
能，若质量大的小球运动速度为 ，质量小的小球运动速度
为，则___(填“ ”“ ”或“”) 。
10.下列实例中物体的机械能增大的是( )
B
A.无人机在空中水平匀速飞行
B.加速起飞的 大飞机
C.乒乓球触地后向上弹起
D.滑雪运动员从山坡上滑下
11.[2024·合肥二模] 如图所示的为《清明上河图》中荡秋千
的场景，小点用往复摆动的装置模拟图中荡秋千的情形。如
图所示，将小球拉到 位置由静止释放，小球左右摆动，摆
动幅度越来越小，最终停在 点。下列说法正确的是( )
A.从点运动到 点，小球的重力势能转化为小球的动能
B.小球第一次到达 点时动能最大
C.小球在等高点、 处的动能一定相等
D.小球在点和 点时重力势能相等
B
12.如图所示，从 点沿水平桌面滚落的小球
运动轨迹如虚线所示，、两点等高， 为
小球与水平地面的接触点，不计空气阻力，
下列说法正确的是( )
C
A.小球在点和 点的机械能相等
B.小球在点和 点的动能相等
C.小球从点到 点的过程中，机械能不守恒
D.小球在 点的动能为零
13. [2024·合肥三模] 质量相等的甲、乙两个物体从
同一斜面的同一高度处以相同的初速度向下运动，每隔相等
时间曝光一次，得到的频闪照片如图所示，从照片发现甲物
块匀速下滑，乙小球加速滚下。则甲、乙物体在斜面上运动
的过程中( )
C
A.甲物块的重力势能转化为动能
B.乙小球的动能转化为重力势能
C.两个物体在初始位置的机械能相同
D.两个物体在斜面底端的机械能相同
甲为匀速运动，重力势能减小但动能不变，不存
在重力势能和动能的转化。
3星题 思维提升
14.[2024·泰州一模] 图甲是蹦床表演的情
景，图乙是运动员从最高点下落到最低
点的简化图， 点是运动员与蹦床刚开
始的接触点，不考虑空气阻力，以下说法正确的是 ( )
A.从点到 点，运动员的机械能保持不变
B.从点到 点，运动员的机械能不断减小
C.从点到 点，运动员的动能转化为蹦床的弹性势能
D.从点到 点，运动员的动能和重力势能转化成蹦床的弹性
势能
D
机械能转化及其应用
动能
机械能守恒
势能
水能和风能的利用
转化
如果只有动能和势能相互转化，机械能是守恒的。
谢谢观看！

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