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第3節 動能和勢能
八年級物理下冊 人教版
第十一章——功和機械能
教學目標
一
02
分析比較物體對外做功的物理過程,歸納、總結,初步形成動能、勢能的概念;結合生活與實驗事實,能推理、論證影響動能和勢能大小的因素。
科學思維
01
通過分析實例,從做功的角度描述能量,知道能量的單位;通過實例分類和分析,初步認識動能、勢能的概念,并能解釋相關的現象。
物理觀念
03
通過生活經驗和實驗事實提出影響動能、勢能大小因素的初步假設;根據已有經驗,利用控制變量法設計探究方案,選擇實驗器材進行實驗。
科學探究
04
通過探究影響動能和勢能大小的因素,養成良好的實驗習慣、嚴謹的科學態度和勇于創新、團結合作的品質。
科學態度與責任
教學引入
二
一輛車停在某高層住宅的樓下，車頂遭到損毀，警察在現場只看到了一些碎的西瓜皮。經過分析，原來“罪魁禍首”正是這些西瓜皮。
脆弱的西瓜皮怎么會將堅固的車體擊壞呢？
高處下落的西瓜皮具有能量
能量
三
【現象探究】做功的物體具有能量
洪水泥石流
拉完的彈弓
高舉的重錘
流動的泥石流會對房屋、橋梁等建筑物造成巨大破壞，說明流動的泥石流能對外做功，即流動的泥石流具有體功的本領。
被拉彎的弓能將彈頭射出。弓能對外做功，即被拉有的號具有做功的本領。
被舉高的重錘，落下時可以把地面上的木樁打入地里，其對木樁做功，因此被舉高的重錘具有做功的本領。
物體能夠對外做功，我們就說該物體具有能量
能量
三
能量
物體能夠對外做功，我們就說這個物體具有能量，簡稱能。
能量轉化或轉移的過程
實質
定義
單位
焦耳（J）
理解
物體做功本領的物理量
表示
物體能夠做的功越多，表示這個物體所具有的能量越大。
能量
三
【能與功的區別與聯系】
區別
功是一個過程量，能是一個狀態量。
功是描述力對物體作用過程中取得成效的物理量，是相對于一個過程面言的；能是描述一個物體做功本領強弱的物理量，是一個狀態量。
具有能的物體不一定正在做功，正在做功的物體一定具有能量。
聯系
功是能量變化的量度
“能夠做功”與“做了功”
物體”能夠做功"與”做了功"是兩個不同的概念,“能夠做功功”表示物體具有做功的本領，與做不做功沒關系，“做了功”"表示結果，是力經過一段距離后對物體取得了成效。
動能
三
白球將紅球撞開，白球對紅球做功，具有能量。
以下運動的物體，他們是否具有能量呢？
？
想想議議
湍急的水流推動水車轉動，對水車做功，水具有能量。
子彈穿透西瓜，對西瓜做功，子彈頭具有能量。
動能
1.定義：物體由于運動而具有的能量，叫做動能。
一切運動的物體都具有動能。
敘述動能的定叉時,不能說"運動的物體具有的能叫動能”，因為運動的物體除了有動能外,還可能有其他形式的能量，如高處流下來的瀑布除了有動能還有重力勢能。
動能
四
動能
四
暴躁的颶風破壞力十足，甚至將大樹連根拔起......
溫和清緩的微風，給人清晰自然，十分舒適的感受......
同樣是運動的風，為什么情況會不一樣呢，動能的大小與什么因素有關呢？
2.定義：影響物體動能大小的因素
【現象探究】物體的動能跟哪些因素有關
動能
四
猜想與假設：
提出問題：
物體的動能跟哪些因素有關
①物體運動的速度
②物體的質量
鐵錘砸石塊時，鐵錘質量越大，越容易將石塊砸碎。
風越大，帆船運動越快。
動能
四
實驗方法：
控制變量法
實驗方案：
如圖所示，實驗中通過換用不同質量的鋼球改變質量，讓同一鋼球從不同高度處釋放下來改受速度。（控制變量法）
鋼球動能的大小由木塊被推動的距離來反映，木塊被推動得越遠，說明鋼球的
動能越大。（轉換法）
h
s
轉化法
動能
四
實驗過程：
1. 讓同一個鋼球從斜面的不同高度處由靜止開始釋放，推動木塊移動，比較兩次木塊被推動距離的遠近如圖甲，乙所示關系。
結論：質量相同時，高度h越高，鋼球運動到底部時越_____(快、慢)，木塊被撞得越遠。所以，質量相同時，鋼球的速度越大，動能越______。
快
大
h
s1
甲
2h
s2
乙
【視頻欣賞】
動能
四
2. 換用質量不同的鋼球，從斜面的相同高度處由靜止開始釋放，比較兩次木塊被推動距離的遠近，如圖丙，丁所示關系。
h
s4
丁
s3
丙
h
結論：速度相同時，質量越_______的鋼球能將物體撞得越遠 。
所以，鋼球的速度相同時，質量越大，動能越 ________。
快
大
【視頻欣賞】
動能
四
物體動能的大小跟速度、質量有關，質量相同的物體，運動的速度越大，它的動能越大；運動速度相同的物體，質量越大，它的動能也越大。
歸納總結：
動能
四
交流與合作：
將鋼球由斜面某一高度靜止釋放（重力勢能轉化為動能）。
①如何使鋼球獲得動能
②實驗中的實驗方法
控制變量法
a. 同一個鋼球從不同的高度處滾下，鋼球到達水平面時的速度不同，這是控制質量相同來探究動能與速度的關系；
b.用質量不同的鋼球，從同一高度處滾下，控制速度相同來探究動能與質量的關系。
轉換法
動能不能直接測量，我們根據被木塊被撞擊后運動距離的遠近，來及映鋼球動能的大小。
動能
四
③假設水平面絕對光滑
鋼球撞擊木塊后木塊移動的距離無法確定，鋼球動能的大小無法比較。
①換質量更大的木塊，換質量更小的鋼球，換更長的木板。
④若木塊被撞后滑出木板如何解決？
②在桌上鋪上毛巾，鋼球在毛巾上表面滾動的距離來反映動能的大小。
動能
四
3.理解的動能大小
①一切運動的物體都具有動能，物體的動能由物體的質量和運動的速度決定，在討論質量和速度對動能大小的影響時，必須同時分析兩個因素。
子彈速度　　　　　動車速度
大于
子彈質量　　　　　動車質量
遠小于
動車動能可能更大
子彈動能可能更大
動車速度為0
子彈速度　　　　　動車速度
遠大于
子彈質量　　　　　動車質量
遠小于
動能
四
②在分析物體動能大小的變化時，要同時考慮物體的質量和物體的速度是否都發生變化，不能只考慮其中的一個方面。
正在酒水的酒水車
行駛速度　不變
質量　變小
動能在不斷地減小
動能
四
　　在高速路上經常會看到，對不同車型設定了不一樣的最高行駛速度，為什么要對機動車的最高行駛速度進行限制？為什么在同樣的道路上，對不同車型設定不一樣的最高行駛速度？
？
想想議議
當車輛的質量相等時，車輛的速度越大，動能越大，越不容易剎住車，所以要時車輛的速度加以限制，以免發生空通事故；當車輛的速度相等時，質量越大，動能也越大，所以大型客車、最賃汽車的限制速度比小型家車的小。
動能大小的決定因素是物體的質量和運動的速度，質量越大，速度越大，物體的動能越大。
位于高處的物體是否具有能量呢？
？
想想議議
從高處不斷滴下的水，久而久之能滴穿石塊，其對石塊做功，具有能量。
打樁機在工作時，先把“重錘”舉起，“重錘”落下，可以把樁打入地里。被舉高的重錘能夠對樁做功，說明被舉高的重錘具有能量。
勢能
五
重力勢能
在地球表面附近，物體由于受到重力并處在一定高度時所具有的能，叫做重力勢能。
樓上的物品具有重力勢能，所以高空拋物很危險！
影響重力勢能大小與什么因素有關呢？
勢能
五
【現象探究】影響重力勢能大小的因素
猜想與假設：
提出問題：
物體重力勢能跟哪些因素有關
①物體的高度
②物體的質量
手機掉落時的高度越高，越容易摔碎。
山上滾落的石塊越大，破壞力也越大。
勢能
五
實驗方法：
控制變量法
實驗方案：
如圖所示，小桌放置在沙路中鎮平的沙面上，讓物體以某一高處自由下落撞擊小桌，觀察小桌下陷得深淺情況，下陷越深說明下落的物體做的功越多（轉換法）；
改變同一物體的下落高度，然后從同一高度釋發不同質量的物體，比較物體對小桌做功的多少（控制變量法）。
轉化法
h
勢能
五
實驗過程：
1. 讓同一個物體從不同的高度自由下落撞擊小桌，比較兩次小桌被撞擊后的下陷情況，如圖甲，乙所示關系。
質量相同時，高度h越高，高度越高，重力勢能越大。
2h
乙
h
甲
h1
h2
勢能
五
【視頻欣賞】
2. 讓兩個質量不同的物體從同一的高度自由下落撞擊小桌，比較兩次小桌被撞擊后的下陷情況，如圖丙，丁所示關系
大
高度相同，質量不同時，重量越大，重力勢能越大。
丙
h
鐵塊
h
丁
木塊
勢能
五
【視頻欣賞】
h1
h2
重力是勢能的大小與高度、質量有關，質量相同的物體，位置越高，重力勢能越大；高度相同的物體，質量越大，重力勢能越大。
歸納總結：
勢能
五
交流與合作：
通常情況下，所說的"高度"是相對于地面而言的，在初中階段，通常把地面上的物體所具有的重力勢能看為0。
①實驗中的高度理解
②實驗中的實驗方法
控制變量法
a. 同一個物體從不同的高度釋放，是控制質量相同來探究重力勢能與高度的關系；
b.用質量不同的物體，從同一高度處下落，控制高度相同來探究動能與質量的關系。
轉換法
實驗中通過觀察比較小桌陷入沙子的深度來比較重力勢能的大小，這用的是轉換法。
勢能
五
因為處于高空的物體具有很大的重力勢能，一旦下落后，做的功也多，對人的傷害更大。所以這些安全警示牌表示防止高空物體的下落，為了保證安全須佩戴安全帽。
當心落物
必須戴安全帽
？
想想議議
在建筑工地上，常常看到以下的指示牌，
你知道這些安全警示牌表示什么含義？
勢能
五
勢能
五
發生形變的物體在恢復形變時可以做功，因此也具有能量。
發生形變的網球拍能將網球彈出，其對網球做了共，具有能量。
發生形變的蹦床把人彈起來，彈簧對人做了功，其具有能量。
發生形變的物體是否具有能量呢？
？
想想議議
勢能
五
彈性勢能
1.定義：物體由于發生彈性形變而具有的能叫做彈性勢能。
2.決定彈性勢能大小的因素：
物體彈性勢能的大小，與物體的彈性形變程度和物體本身的材料有關，
對于同一物體，彈性形變越大，彈性勢能越大。
彈弓的形變程度越大，彈頭射得越遠。
弓拉得越彎，能把箭射的越遠。
勢能
五
捏面團時，面團被捏出各種形狀其發生了形變，那么它具有彈性勢能嗎？
？
想想議議
一個物體是否具有彈性勢統，關鍵看該物體是否發生了彈性形變，物體發生了彈性形變，則此物體具有彈性勢能；
面團發生的不是彈性形
變因此不具有彈性勢能。
沒有
發生形變的彈簧具有彈性勢能
勢能：重力勢能和彈性勢能是常見的兩種勢能。
勢能
五
【動能和勢能的比較】
動能 勢能 重力勢能 彈性勢能
概念
決定因素
相同點 物體由于運動
而具有的能量
物體由于受到重力并處在一定高度時所具有的能
物體由于發生彈性形變而具有的能量
質量和速度
質量和高度　
彈性形變程度和材料
都是能量的一種具體形式，都具有做功的本領，單位都是焦耳（J）。
彈性勢能
六
【動能和勢能的相對性】
1.物體所處的高度也具有相時性，所以物體所具有的重力勢統也具有相時性。
放在桌上的課本，相對于地面來說有一定的高度，課本具有重力勢能，而謀本相時于桌面其高度為0，則課本的重為勢能為0。
2.物體的運動速度大小與選取的參照物有關，即速度大小具有相對性，那么動能的大小也具有相時性，對于不同的參照物來說，同一運動物體相對于參照物來說，其動能一般是不同的。
疾馳的汽車中，桌面上的茶杯相對于乘客是靜止的，此時茶杯對乘客無害；但是相對于列車外的行人，其速度很大，動能很大，一旦扔出窗外砸到行人就會對行人造成傷害。
隨堂練習
六
1. 下列說法正確的是（　　）
A．速度大的球一定比速度小的球動能大
B．質量大的球一定比質量小的球動能大
C．同一輛車運動速度越大動能就越大
D．子彈的速度比火車的速度大，所以子彈的動能就比火車的動能大
C
2. 關于能的概念，下列說法中錯誤的是（　　）
A．一個物體能夠做功越多，這個物體具有的能量越多
B．動能、勢能及機械能的單位都是焦耳
C．用線懸掛著的靜止的小球沒有做功，所以小球沒有能
D．甲物體的速度比乙物體的速度大，但甲物體具有的動能不一定比乙物體多
C
隨堂練習
六
隨堂練習
五
3. 在中國科技館的展廳里，擺著一個如圖所示，叫做“最速降線”的展品：兩個并排軌道的起點高度一樣，終點高度也一樣；一個是傾斜的直軌道，另一個是向下彎曲的弧形軌道。將甲、乙兩個完全相同的小球同時分別從直軌道和弧形軌道的起點釋放，弧形軌道上的乙球先到達終點。若不計一切摩擦阻力，則關于兩小球從起點至終點的運動過程中，下列說法正確的是（　　）
A．乙球的動能先增大后減小
B．乙球的重力勢能先變小后變大
C．甲球所受重力對甲球做功比乙球所受重力對乙球做功快
D．在同一高度處，兩小球的速度大小相同
D
4. 如圖，木塊以一定的速度滑過A、B點，到C點滑出下落至D點。A和B、C和D之間的垂直距離均為h，若空氣阻力忽略不計，則對木塊在運動過程中能量變化的分析，正確的是（　　）
A．D點與A點相比，動能增加，勢能減少，機械能不變
B．A點到C點減少的重力勢能大于C點到D點減少的重力勢能
C．B點的動能可能等于A點的動能，可能大于C點的動能
D．B點的動能可能等于D點的動能，但一定大于A點的動能
C
隨堂練習
六
動能和勢能
能量
彈性
勢能
動能
重力勢能
①定義：物體能夠對外做功，就說這個物體具有能量.
②實質：物體做功的過程，就是能的轉化過程.
能量是表示物體做功本領的物理量.
③單位：焦耳（J）.
①定義：物體由于運動而具有的能叫做動能.
②影響因素：物體的運動速度和質量.
①定義：物體由于受到重力并處在一定高度時所具有的能.
②影響因素：物體的質量和所在的高度.
①定義：物體由于發生彈性形變而具有的能.
②影響因素：物體本身的材料和彈性形變的程度.
隨堂練習
六

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