物理八年级下册11.3 动能和势能公开课教案

人教版 八年级物理下册 第11章《功和机械能》

第3节 动能和势能 讲义

（知识点总结+例题讲解）

一、能的基本概念：

1.能的定义：一个物体能够对外做功，我们就说这个物体具有能量，简称能；

2.符号：E；   单位：焦耳（单位符号：J）；例如：E=100J

3.说明：

（1）能量表示物体做功本领大小的物理量；能量可以用能够做功的多少来衡量；一个物体能够做的功越多，它具有的能量就越多。

（2）一个物体“能够做功”，并不是一定“要做功”，也不是“正在做功”或“已经做功”；

如：山上静止的石头具有能量，但它没有做功，也不一定要做功；

（3）功就是能转化多少的量度；功代表了能量从一种形式转化为一另种形式，因而功和能的单位也是相同的；功的单位是焦耳（J），能的单位也是焦耳（J）。

4.功和能的区分：

（1）功：一种形式的能转化成另一种形式的能的多少，功是一个过程量；

（2）能：表示物体做功本领大小的物理量，是一个状态量。

【例题1】关于能的概念，下列说法中正确的是（　　）

A．一个物体能够做功，就说这个物体具有能 

B．一个物体已做过的功越多，说明这个物体具有的能越多 

C．一个物体做了功，说明这个物体具有能 

D．用线悬挂着的小球，没有做功，所以没有能

【答案】A

【解析】一个物体能够做功，我们就说这个物体具有能量，但是具有能量的物体不一定做功。

解：A、由能量的概念可知，一个物体能够做功，就说这个物体具有能量，简称能，故A正确；

B、一个物体做了功，说明原来具有能量，但做功后不一定还具有能，故B错误；

C、物体能量多可以做更多的功，但一个物体已做的功越多，不能说明这个物体具有的能越多，故C错误；

D、一用线悬挂着的小球，没有做功，但它有一定的高度，所以具有重力势能，故D错误。

故选：A。

【变式练习1】关于能的概念，下列说法中正确的是（　　）

A.物体不做功时就不具有能        B.物体能对其他物体做功，它就具有能

C.物体具有能，肯定在做功        D.物体具有机械能，它肯定在做功

【答案】B

【解析】解决此题的关键是知道一个物体能够对另一个物体做功，这个物体就具有能量，能量反映了物体做功的本领，不同的物体做功的本领也不同，一个物体能够做的功越多，表示这个物体的能量越大。

解：物体具有能量说明物体具有做功的本领，不一定正在做功，故C、D都不符合题意；

物体能够做的功越多，表示这个物体的能量越大，但具有能量不一定就要做功，A不符合题意；

物体能对其他物体做功，它就具有能，B符合题意；

故选：B。

【例题2】下列关于功和能量的说法正确的是（　　）

A.1J、1N•m都可以表示功的单位

B.一个物体只有对其他物体做了功，这个物体才具有能量

C.推出后的铅球在空中飞行的过程中，没有力对铅球做功

D.吊装码头上，只要货物受到的合力为0，它的机械能就不变

【答案】A

【解析】（1）由公式W＝Fs，可得出：1J＝1N•m；

（2）一个物体如果能够对其他物体做了功，我们就说这个物体具有能量；

（3）铅球在空中受到竖直向下的重力作用，且向下运动了距离；

（4）合力为零时处于平衡状态，但物体的能量同样会发生变化，可根据动能、重力势能的影响因素进行分析。

解：A、由公式W＝Fs，可得出：1J＝1N•m，因此，1J、1N•m都可以表示功的单位，故A正确；

B、能量表示物体能够对外做功的本领，而不是一定要对物体做功。一个物体具有能量不一定要对物体做功，故B错误；

C、根据做功的两个必要条件知，推出后的铅球在空中飞行的过程中，受重力作用，且在重力方向上通过了距离，因此重力对铅球做了功，故C错误；

D、吊装码头上，如果货物匀速竖直上升或竖直下降，其受到的合力为0，它的动能不变，但它的高度变化，所以重力势能改变，则机械能就改变，故D错误。

故选：A。

【变式练习2】关于功和能的关系，下列几种说法中，正确的是（　　）

A.具有能的物体一定正在做功           B.物体具有的能越大，它做的功就越多

C.物体做的功越多，它具有的能越大     D.物体能够做的功越多，它具有的能就越大

【答案】D

【解析】物体做功越多，说明具有的能量越大，但具有的能量大，做功不一定多。

解：

A、能够做功的物体具有能，具有能的物体不一定正在做功，故A错误；

B、物体具有能量大，它可能没做功，例如，静止在高处的石块可以做功，但还未做功，故B错误；

C、物体做功越多，它具有的能量不一定越多；不做功的物体，具有的能量也不一定越少；故C错误；

D、物体能够做的功越多，那么它具有的能量一定越大，故D正确。

故选：D。

二、动能：

1.动能概念：物体由于运动而具有的能；

2.物体动能的大小影响因素：①物体的质量，②物体运动的速度大小；

（1）当物体的质量一定时，物体运动的速度越大其动能越大，物体的速度越小其动能越小；

（2）具有相同运动速度的物体，质量越大动能越大，质量越小动能越小。

（3）实验：动能与速度的关系：

实验表明小车从高出滚下，高度h越高，小车运动到底部时越 快 ，物体B被撞得越远；

所以，质量相同时，小车的速度越大，动能越 大 。

（4）实验：动能与质量的关系：下车在斜面的高度相同，物体到斜面底的速度相同。

实验表明，速度相同时，质量越 大 的小车能将物体B 撞得越远；

所以，小车的速度相同时，质量越大，动能越 大 。

3.说明：

动能是“由于运动”这个原因而产生的，一定不要把它理解成“运动的物体具有的能量叫动能”。

例如在空中飞行的飞机，不但有动能而且还具有其它形式的能量。

【例题3】下列物体具有动能的是(　　)

A.静止在高山上的石头                      B.被拉开的弓

C.被举重运动员举起后静止在空中的杠铃      D.百米跑道上正在比赛的运动员

【答案】D

【解析】物体由于运动而具有的能量叫动能，百米跑道上正在比赛的运动员正在运动，故具有动能，故选D。

【变式练习3】关于物体的动能，下列说法中正确的是（　　）

A.质量大的物体动能一定大                 B.速度大的物体动能一定大

C.质量相等的物体，举得越高的动能越大     D.质量相等的物体，速度大的动能大

【答案】D

【解析】（1）物体由于运动而具有的能称为动能，动能的大小与物体的质量、速度有关，质量越大，速度越大，动能就越大。

（2）重力势能的大小与物体的质量、高度有关。

解：A、质量大的物体但速度很小，可能动能很小，故A错误；

B、速度大的物体但质量很小，可能动能很小，故B错误；

C、质量相等的物体，举得越高的重力势能越大，故C错误；

D、质量相等的物体，速度大的动能大，故D正确；

故选：D。

【例题4】赛车的速度很快，选手极小的失误都会导致赛车撞开护栏，冲出赛道。影响赛车对护栏破坏程度的决定因素是（　　）

A.质量 B.速度

C.动能 D.惯性

【答案】C

【解析】（1）物体由于运动而具有的能是动能，影响动能大小的因素是质量和速度；

（2）物体具有的动能越大，能够做的功就越多，破坏性也就越大。

解：赛车有一定的质量，速度很快，具有的动能也就很大，冲出赛道时对护栏的破坏程度也就越大，所以影响赛车对护栏破坏程度的决定因素是动能的大小。

故选：C。

【变式练习4】对在高速公路上行驶的汽车要进行限速，其实质是限制了汽车的（　　）

A.动能 B.摩擦力 C.惯性 D.惯性和动能

【答案】D

【解析】动能大小和物体的质量、运动速度大小有关，质量一定时，速度越大，动能越大；

摩擦力大小和压力大小、接触面的粗糙程度有关；惯性只和物体的质量大小有关。

解：（1）摩擦力、惯性两个量的大小都与速度无关，所以对汽车进行限速不是限制汽车的摩擦力和惯性；

（2）动能大小和物体的质量、运动速度大小有关。对在高速公路上行驶的汽车，质量不变，进行限速，其动能会变小，即在突发事件时，对外做的功少，破坏力小。

综上分析可知，选项A正确。

故选：A。

【例题5】如图所示，表示甲、乙两辆相同小车的s﹣t图像，关于这两辆小车的动能，以下判断中正确的是（　　）

A.甲、乙两车的动能相等

B.甲车的动能大

C.乙车的动能大

D.缺乏条件，无法判断

【答案】B

【解析】由s﹣t图像判断出车的速度关系，根据物体的动能与质量和速度有关，质量相等，速度越大，动能越大，判断车的动能关系。

解：由图像知，甲乙两小车都做匀速直线运动，在相同的时间内0～5s，甲通过的路程长，由速度公式v知甲车的速度大，因为甲、乙两辆相同的小车，速度越大动能越大，所以甲车的动能最大，故B正确，ACD错误。

故选：B。

【变式练习5】如图所示，甲乙两个质量相同的小球从相同高度同时开始运动。甲球由静止释放，乙球以一水平初速度抛出，甲球下落过程中经过P、Q两点，忽略空气阻力，则下列说法错误的是（　　）

A.两球下落过程中受力情况相同

B.落地瞬间，两球的动能相等

C.释放后，甲乙两球经过相同的时间同时落地

D.甲球先后经过P、Q两点机械能相等

【答案】B

【解析】（1）不计空气阻力，两球在空中只受重力的作用。

（2）不计空气阻力时，机械能没有转化为内能，机械能守恒，分析两球一开始的动能和重力势能可做出判断。

（3）甲球为自由落体运动，乙球为平抛运动，可分解为水平方向的匀速直线运动和竖直方向的自由落体运动分析。

（4）不计空气阻力，机械能守恒。

解：A、不计空气阻力，两球在空中只受重力的作用，因此，两球下落过程中的受力情况相同，故A正确；

B、忽略空气阻力，两球在下落过程中机械能都是守恒的，两球一开始的重力势能相等，但乙球具有一定的水平速度，因此还具有一定的动能，所以乙球的机械能更大，最终着地瞬间的动能也较大，故B错误；

C、忽略空气阻力，甲球为自由落体运动，乙球为平抛运动，可分解为水平方向的匀速直线运动和竖直方向的自由落体运动，

因两球从一高度开始运动，故释放后，甲乙两球经过相同的时间同时落地，故C正确；

D、不计空气阻力，甲球的机械能守恒，因此，甲球先后经过在P、Q两点的机械能相等，故D正确。

故选：B。

三、势能：

1.重力势能：物体由于被举高而具有的能量，叫做重力势能；

2.弹性势能：物体由于发生弹性形变，而具有的能叫做弹性势能。

3.说明：

①重力势能的大小与质量和高度有关。物体的质量越大，被举得越高，则它的重力势能越大；

②重力势能是“被举高”这个原因而产生的，一定不要把它理解成“被举高的物体具有的能量叫重力势能”。例如在空中飞行的飞机，不但有重力势能而且还具有其它形式的能量；

③弹性势能的大小与弹性形变的程度有关。

【例题6】高空抛物存在巨大的安全隐患，因为位于高处的物体具有较大的（　　）

A.弹性势能 B.重力势能 C.内能 D.动能

【答案】B

【解析】物体由于被举高而具有的能叫重力势能，重力势能的大小与物体的质量和高度有关。

解：由题意可知，高空抛物现象只所以会造成危害，是因为物体被举高后具有了重力势能，而且物体的质量越大、高度越高，重力势能越大，下落到地面能做的功越多，因此高空抛物会造成很大的危害，故ACD错误，B正确。

故选：B。

【变式练习6】唐朝诗人杜甫的诗作《登高》中有这样的两句诗：“无边落木萧萧下，不尽长江滚滚来。”从物理学的角度来说，“落木萧萧下”的过程中（不考虑空气作用）（　　）

A.没有受到任何力的作用                B.受到重力

C.受力方向垂直向下                    D.落木下落过程中不再具有重力势能

【答案】B

【解析】（1）地球附近的物体都受到地球的吸引﹣﹣由于地球的吸引而使物体受到的力叫重力，重力的施力物体是地球，重力的作用点叫重心，重力的方向是竖直向下的。

（2）机械能包括动能和势能；物体由于运动而具有的能量叫动能；物体由于被举高而具有的能量叫重力势能；物体发生弹性形变而具有的能量叫弹性势能。动能的大小与质量和速度有关，重力势能大小与质量和高度有关。

解：A、“落木萧萧下”的过程中，受到重力作用，故A错误。

B、落木萧萧下”的过程中，不计空气阻力，落木受到重力作用，故B正确。

C、落木受到的重力的方向是竖直向下，故C错误。

D、落木下落过程中，有一定的高度，所以落木具有重力势能，故D错误。

故选：B。

【例题7】下列事例中的物体都与能量有关，其中，描述的物体具有弹性势能的是（　　）

A.被撑杆跳高运动员跳高时压弯的撑杆

B.为了捕获到食物，在森林里快速奔跑的猎豹

C.举到高处的重锺

D.竖直向上运动到达到最高点的皮球

【答案】A

【解析】利用弹性势能的定义，分析出物体具有弹性势能的特征，从而可判定出选择项中提到的物体是否具有弹性势能。

解：A、被撑杆跳高运动员跳高时压弯的撑杆发生了弹性形变，具有弹性势能，故A正确；

B、为了捕获到食物，在森林里快速奔跑的猎豹具有一定的速度和质量，具有动能，不具有弹性势能，故B错误；

C、举到高处的重锺具有质量和高度，具有重力势能，不具有弹性势能，故C错误；

D、竖直向上运动到达到最高点的皮球，具有一定的高度和质量，具有重力势能，不具有弹性势能，故D错误。

故选：A。

【变式练习7】暴雨来临前，狂风把小树吹弯了“腰”，这说明是风力使小树发生　 　；被吹弯“腰”的小树具有　  　能。

【答案】形变；弹性势。

【解析】（1）力能改变物体的运动状态和改变物体的形状。

（2）物体由于发生弹性形变而具有的能量。

解：（1）力的作用效果：①改变物体的运动状态；②改变物体的形状。题中考查的是改变了物体的形状，使小树发生了形变。

（2）物体由于发生弹性形变而具有的能量，叫弹性势能。

故答案为：形变；弹性势。

【例题8】如图所示，将一木块放在弹簧上，用手压木块，弹簧被压缩。松开手，木块竖直向上飞起直到最高点。下列说法正确的是（　　）

A.手压木块时，手对木块的压力与弹簧对木块的支持力是一对平衡力

B.弹簧恢复原状过程中，弹性势能不变

C.木块在没有离开弹簧前，所受弹力方向竖直向上

D.木块到达最高点时，木块处于平衡状态

【答案】C

【解析】（1）一对平衡力必须大小相等、方向相反、作用在同一直线上、作用在同一物体上；

（2）弹性势能大小的影响因素：发生弹性形变的大小，发生弹性形变的难易程度。弹性形变越大，发生弹性形变越难，弹性势能越大；

（3）弹力方向与物体恢复弹性形变的方向相同；

（4）木块上升到最高点时对其进行受力分析。

解：A、手压木块时，木块受到重力、压力和弹簧的支持力，这三个力平衡。手对木块的压力小于弹簧对木块的支持力所以这两个力不是一对平衡力，故A错误；

B、弹簧恢复原状过程中，弹性形变的程度变小，弹性势能减小，故B错误；

C、木块在没有离开弹簧前，弹簧被压缩，所以木块受弹力方向竖直向上，故C正确；

D、木块上升到最高点时，受到重力作用，合力不为0，不是平衡状态，故D错误。

故选：C。

【变式练习8】如图所示是玩弹弓的情景。经验表明，橡皮筋拉得越长，同样的“子弹”射得越　  　，这说明橡皮筋的弹性势能与物体发生　   　大小有关；若橡皮筋被拉的长度相同，所用“子弹”的质量不同，则发现射出时的速度也　   　（选填“相同”或“不相同”）。在此过程中，橡皮筋对“子弹”做的功　  　（选填“相同”或“不相同”）。

【答案】远；形变程度；不相同；相同。

【解析】物体由于发生弹性形变而具有的能称为弹性势能；要分析质量大的“子弹”射出时哪个物理量减小，应从能量转化的角度分析，思考“子弹”的能量是如何转化的，从而得出正确的结论。

解：（1）橡皮筋弹性势能的大小可以通过子弹射出的距离来表示；橡皮筋拉得越长，同样的“子弹”射得越远，则橡皮筋的弹性势能越大；这说明橡皮筋的弹性势能与形变程度有关。

（2）当“子弹”射出时，“子弹”具有的动能是橡皮筋的弹性势能转化来的，橡皮筋被拉的长度相同，说明橡皮筋的弹性势能相同，转化成子弹的动能也相同；因为动能的影响因素是质量和速度，所以，在动能相同时，所用“子弹”的质量不同，其射出时的速度也会不同；

（3）橡皮筋被拉的长度相同，所以具有的弹性势能相同，对子弹的做功相同。

故答案为：远；形变程度；不相同；相同。

【例题9】有甲、乙两个完全相同的小球。在同一高度以大小相等的速度，将甲球竖直向下抛出、将乙球竖直向上抛出，如图所示。若不计空气阻力，下列说法正确的是（　　）

A.抛出时刻，甲球比乙球的动能小

B.抛出时刻，甲球比乙球的重力势能小

C.落地时甲的机械能等于乙的机械能

D.落地时甲的机械能小于乙的机械能

【答案】C

【解析】（1）影响动能大小的因素：质量、速度。质量越大，速度越大，动能越大；

（2）影响重力势能大小的因素：质量、被举的高度。质量越大，高度越大，重力势能就越大；

（3）机械能等于动能和势能之和。

解：AB、甲、乙的质量相同，并且在抛出时的速度及所处的高度相等，所以它们的动能和重力势能相等，机械能相等，故A、B都错误；

CD、若不计空气阻力，甲、乙的机械能守恒，所以落地时，甲的机械能等于乙的机械能，故C正确，D错误。

故选：C。

【变式练习9】如图所示，甲乙两个质量相同的小球，从相同高度同时开始运动，甲球由静止释放，乙球以一水平初速度抛出。甲球下落过程中经过P、Q两点，忽略空气阻力，则下列说法错误的是（　　）

A.释放瞬间，两球的重力势能相等

B.着地瞬间，两球的动能相等

C.两球下落过程中的受力情况相同

D.甲球先后经过在P、Q两点的机械能相等

【答案】B

【解析】（1）重力势能大小的影响因素：质量、被举的高度。质量越大，高度越高，重力势能越大。

（2）不计空气阻力时，机械能没有转化为内能，机械能守恒，分析两球一开始的动能和重力势能可做出判断。

（3）不计空气阻力，两球在空中只受重力的作用。

（4）不计空气阻力，机械能守恒。

解：A、释放瞬间，两球所处高度相同，质量相同，所以两球的重力势能相等，故A正确；

B、忽略空气阻力，两球在下落过程中机械能都是守恒的；两球一开始的重力势能相等，但乙球具有一定的水平速度，因此还具有一定的动能，所以乙球的机械能更大，最终着地瞬间的动能也较大，故B错误；

C、不计空气阻力，两球在空中只受重力的作用，因此，两球下落过程中的受力情况相同，故C正确；

D、不计空气阻力，甲球的机械能守恒，因此，甲球先后经过在P、Q两点的机械能相等，故D正确。

故选：B。