八年级下册第十一章 功和机械能11.3 动能和势能教案

这是一份八年级下册第十一章 功和机械能11.3 动能和势能教案，共12页。教案主要包含了能量，动能，重力势能，弹性势能等内容，欢迎下载使用。

主备人
学科
物理
时间
课题
第十一章 功和机械能 第3节 动能和势能
教
学
目
标
知识与技能
1．理解动能和势能的概念，并能识别具有动能和势能物体的事例；
2．在探究实验中理解影响动能、势能大小的因素；
3. 具有从能量的角度分析物理问题的意识。
过程与方法
1. 通过参与科学探究活动，培养初步的科学探究能力；
2．通过探究物体的动能受哪些因素影响的实验，学生的分析问题能力和解决问题能力得以提高。
情感态度与价值观
1. 通过探究实验，培养学生严谨的科学态度、敢于探索创新的科学精神；
2. 通过生活实例渗透交通安全意识和社会公德意识。
教学重点
1．动能和势能的概念；动能和势能的大小与哪些因素有关；
2. 探究影响动能和势能大小的影响因素。
教学难点
1. 对能量的认识；
2. 探究动能和势能的影响因素。
教具准备
斜面（光滑的长木板）、体积相同的钢球和铝球、木块、纸盒、刻度尺、沙子、玩具车等。
教学方法
实验探究 观察法 归纳法
导入新
课
观察思考：下列现象中，哪些物体能做功？

流动的水推动皮筏 狂风吹倒树木

滚下的巨石砸毁路面 拉弯的弓把箭射出
(2)
新课学习
一、能量
1.一个物体能够做功，我们就说它具有能量.

流动的水推动皮筏 拉弯的弓把箭射出 滚下的巨石砸毁路面
流动的水具有能量 拉弯的弓具有能量 山顶的巨石具有能量
2.一个物体能够做的功越多，这个物体的能量就越大。
3.单位 : 焦耳 简称 焦,符号是 J
4.物理意义：能量是表示物体做功本领大小的物理量。
二、动能
呼啸的海浪有时会冲坏海堤、推到房子；弹出去的玻璃球能把静止的球弹的远远的……这些现象说明了运动的物体有对其他物体做功的能力，也就是说运动的物体具有能量。

湍急的流水能推动水车 风吹动船帆使船航行 飞行的子弹能穿透苹果
对水车做功，具有能量 流动的空气具有能量 对苹果做功，具有能量
1．定义：物体由于运动而具有的能。
一切运动的物体都具有动能。
问题： 小鸟和飞机迎面相撞时，能量大到足以击落飞机，那么物体的动能大小跟哪些因素有关呢？
猜想：汽车速度越大，出事故时破坏就越严重；一辆汽车以同一速度运动，重载比空载时出事故更严重，因此动能的大小可能与物体的速度、质量等因素有关。
实验探究 物体动能的大小跟那些因素有关
实验方法：
（1）控制变量法： = 1 \* GB3 ①质量一定，动能大小与速度的关系； = 2 \* GB3 ②质量一定，动能大小与质量的关系
（2）转化法：
小球动能的大小不能直接显示,可以通过木块被撞击后移动距离的远近来反映,木块被推得越远,说明钢球对木块做的功越多,钢球的动能越说明小球的动能越大 。
实验器材：质量不同的钢球和玻璃球、表面光滑的斜面、纸盒。
实验步骤：
（1）当探究动能大小与速度的关系时，控制质量一定，改变速度大小。将同一个小球，从不同高度由静止自由释放，到达水平面时速度不同，动能不同。
（2）探究动能大小与质量的关系时，控制速度大小一定，改变质量。将质量不同的钢球和玻璃球从光滑斜面的同一高度由静止自由释放，下滑到水平面时速度相同。
从同一高度滚下是为保证小球到达平面的速度一样。
实验结论：物体动能的大小跟速度和质量有关。质量相同的物体，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。
交流讨论：将质量不同小球从同一斜面不同高度由静止释放，不能探究速度大小跟动能大小的关系，原因是没有控制物体质量相同；也不能探究质量大小跟动能大小的关系，原因是没有控制速度大小相同。
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？
分析：机动车的行驶速度越大,动能就越大,越不容易刹车,所以要对车辆的速度加以限制,以免发生交通事故.
不同车型的车, 速度相同,质量越大,动能越大,越不容易刹车,所以大型客车的限制速度比小型客车更小.
观察思考
物体的质量和它的速度都能影响物体的动能。请你研究小资料的数据，能不能看出：质量和速度相比，哪个对物体动能的影响更大？
一些物体的动能
物体
动能/J
物体
动能/J
抛出去的篮球
约30
跑百米的运动员
约3×103
行走的牛
约60
飞行的步枪子弹
约5×103
从10 m高处落下的砖块
约2.5×103
行驶的小轿车
约2×105
分析：对比行走的牛和飞行的子弹的动能，可见：物体的速度对动能的影响更大。
三、重力势能
1.重力势能：物体由于位置较高而具有的能量叫做重力势能．

水滴石穿，表明位于 举高的重锤能具有重力 从高空落下的陨石把地面砸出
高处的水具有能量。 势能，把木桩打入地下 大坑.表明高处的陨石具有能量
问题：物体具有的重力势能的多少跟什么因素有关呢？
猜想：重力势能的大小跟物体被举高度和物体质量有关
探究方法：控制变量法 ； 对比法； 转换法：通过小桌陷入沙子的深度来反映重力势能的大小。
实验器材：质量不同的物体、沙子、小桌、刻度尺。
实验步骤：
如图所示：
（1）探究重力势能大小与质量的关系时，控制物体的高度一定，使用质量不同的物体。
（2）探究重力势能大小与高度的关系时，控制物体质量一定，就选择同一个物体，改变高度。
量出桌子腿陷入沙中的深度,来比较重物重力势能的大小。
实验结论：重力势能大小与质量和高度有关。在质量一定时，高度越高，重力势能越大；在高度一定时，质量越大，重力势能越大。
交流讨论：将质量不同砝码从不同高度由静止释放，不能探究质量大小跟重力势能大小的关系，原因是没有控制高度相同；也不能探究高度跟重力势能大小的关系，原因是没有控制质量相同。
四、弹性势能
1．定义：物体由于弹性形变而具有的能量。
2．探究影响弹性势能大小的因素
影响弹性势能大小的主要因素是弹性形变的大小、自身材料性质。在自身材料性质一定时，物体的弹性形变的大小越大，弹性势能就越大。

拉弯的弓具有弹性势能 发生形变的网球拍具有弹性势能 压弯的跳板具有弹性势能
一切发生弹性形变的物体都具有弹性势能。
弹性势能的大小与物体的弹性以及形变的程度有关；同一物体，弹性形变越大，弹性势能越大。

弓的形变越大,箭射得越远, 弹簧压缩程度越大, 砝码被弹起得越高.
弓具有的弹性势能越大. 弹簧具有的弹性势能越大.
3.势能：重力势能和弹性势能统称为势能．
比较动能和势能的异同
异同点
动能
势能
重力势能
弹性势能
不同点
形成原因
物体由于运动而具有的能量
物体由于被举高
物体由于发生弹性形变而具有的能量
特点
一切运动的物体都具有动能
一切被举高的物体都具有重力势能
一切发生弹性形变的物体都具有弹性势能
决定因素
质量和速度
质量和高度
弹性形变程度、材料
相同点
都是能量的一种具体形式,都具有做功的本领
课堂小结
课堂练习
1.（2020福建）疫情期间，某快递公司用无人机进行无接触配送包裹。无人机携带包裹匀速上升时，包裹的（ ）
A．动能减少，重力势能增加 B．动能不变，重力势能增加
C．动能不变，重力势能不变 D．动能增加，重力势能减少
【答案】B
【解析】无人机携带包裏匀速上升时，包裏的质量不变，速度不变，动能不变，高度增加，重力势能增加。故选B。
2.（2020 临沂）2019年10月27日7时35分，临沂国际马拉松赛鸣枪开赛。本次赛事使用无人机（如图）进行了航拍，无人机匀速下降的过程中（ ）。
A．失去了惯性B．重力不做功C．动能减小D．机械能减小
【答案】D。
【解析】A、任何物体都有惯性，无人机匀速下降的过程中具有惯性，故A错误；
B、无人机匀速下降的过程中，在重力方向上通过了距离，所以重力做了功，故B错误；
CD、无人机匀速下降的过程中，质量不变，速度不变，动能不变；高度越来越小，重力势能越来越小；所以机械能减小，故C错误，D正确。故选：D。
3.（2020乐山）2020年6月17日15时19分，我国在酒泉卫星发射中心用长征二号丁运载火箭，成功将高分九号03星送入预定轨道，发射获得圆满成功。在运载火箭加速升空的过程中，下列说法正确的是（ ）
A．动能增大，势能减小B．动能不变，势能增大
C．动能增大，势能增大D．动能减小，势能增大
【答案】C
【解析】火箭加速升空时，质量不变，速度增大，动能增大；高度增大，重力势能增大。故选C。
4.（2020 天津）2020年6月23日，我国北斗三号全球卫星导航系统最后一颗组网卫星发射成功｡若某卫星沿椭圆轨道从远地点向近地点运动时速度增大了，由此可知其动能（ ）
A．减小 B．增大 C．不变 D．消失
【答案】B
【解析】卫星沿椭圆轨道从远地点向近地点运动时，高度减小重力势能减小，速度增大，动能增大，总的机械能不变。故选B。
5.（2020 湘西）在常吉高速某段平直路面上匀速行驶的小汽车，其动能大小的情况是（ ）
A．一直变大 B．一直变小 C．先变大后变小 D．始终不变
【答案】D
【解析】影响动能大小的因素：质量和速度，质量越大，速度越大，动能越大。在常吉高速某段平直路面上匀速行驶的小汽车，速度不变，质量不变，动能不变。故选：D。
6.（2020泰州）在水平地面上铺一张纸，将一只皮球表面涂黑，使其先后从高处下落，在纸上留下黑色圆斑A、B。如图所示。关于皮球两次下落形成圆斑的过程，下列说法正确的是（ ）
A．皮球对纸的最大压力相等 B．皮球刚到达纸面时的速度相等
C．皮球刚到达纸面时的动能相等 D．皮球获得的最大弹性势能不等
【答案】D
【解析】A．由图可知，黑色圆斑B比较大，而力的大小影响力的作用效果，力越大作用效果越明显形变量越大，可知从B处落下的皮球对纸的最大压力较大，故A错误；
BCD．皮球从不同的高度落下时，高度减小，速度变大，重力势能转化为动能；在纸上留下黑色圆斑A、B，留下圆斑说明皮球下落到纸面上时发生了弹性形变，此过程是动能转化为弹性势能，由图中两个圆斑大小可看出，圆斑大的（B）皮球转化的弹性势能较大，说明它原来所具有的重力势能大，即B所处的高度较高；可知从B处落下的皮球刚到达纸面时的速度较大，此时动能也较大，故BC错误；D正确。故选D。
7.（2020大连）体育课上，同学们进行投掷铅球的练习。铅球在空中下落时，铅球的（ ）
A．重力势能变大，速度变小B．重力势能变小，速度变小
C．重力势能变大，速度变大D．重力势能变小，速度变大
【答案】D
【解析】铅球在空中下落时，其高度降低、速度不断增大，所以它的重力势能减小，动能增大，重力势能不断向动能转化。故选D。
8.（2020牡丹江）现代农业利用喷药无人机喷洒农药，安全又高效。如图所示，喷药无人机在农田上方沿水平方向匀速飞行，同时均匀喷洒农药。此过程中，喷药无人机的（ ）
A．升力大于重力
B．空气阻力和重力是一对平衡力
C．动能减小、重力势能减小
D．动能不变、重力势能减小
【答案】C
【解析】A．喷药无人机在农田上方沿水平方向匀速飞行，在竖直方向受力平衡，即升力等于重力，故A不符合题意；
B．空气阻力和重力不在同一条直线上，不是一对平衡力，故B不符合题意；
CD．喷药无人机在农田上方沿水平方向匀速飞行，同时均匀喷洒农药时，重量变小，速度不变、高度不变，故动能与重力势能都将减小，故C符合题意、D不符合题意。故选C。
9.（2020黄石）如图，弹簧下端悬挂一个实心小球，用手托住小球，小球静止在A点，此时弹簧处于自然长度。释放小球，小球向下运动到最低点B（不超过弹簧弹性限度），小球从A点运动到B点的过程中，下列说法正确的是（ ）
A
B
A．小球的重力势能--直在减少，动能一直在增加
B．小球减少的重力势能全部转化为动能
C．弹簧的弹性势能不断增大
D．小球运动到B点时，重力势能最小，动能最大
【答案】C
【解析】A．小球高度下降，故小球的重力势能一直减小，小球受重力和弹力作用，在开始阶段时，重力大于弹力物体将一直加速，当弹力等于重力后物体开始减速，故小球的动能先增大后减小，故A错误；
B．弹簧的形变量增大，小球减少的重力势能转化为动能和弹簧的弹性势能，故B错误；
C．弹簧的形变量一直增大，弹簧的弹性势能不断增大，故C正确；
D．小球运动到B点时，高度最小，重力势能最小，速度为0，动能为0，故D错误。故选C。
10.（2020株洲）今年的十三届全国人大三次会议表决通过了《中华人民共和国民法典》，其中把“高空坠物”纳入了违法行为，使受害者能依法追责。高空坠物过程中，下坠的物体（ ）
A．动能增大 B．动能减小 C．势能增大 D．势能不变
【答案】A
【解析】高空坠物过程中，下坠的物体高度减小，
11.（2020襄阳）在练习立定跳远时，当你双脚离开地面后，由于______你仍然要继续向前运动；在上升的过程中，你所具有的动能将逐渐______（选填“增加”“减小”或“不变”）。
【答案】 (1). 惯性 (2). 减小
【解析】[1]立定跳远时，当你双脚离开地面后，由于惯性，在空中仍然保持向前的运动状态。
[2]在上升的过程中，质量不变，速度减小，动能将减小。
12.（2020绍兴）2020年5月5日，我国自主研发的长征5号B型运载火箭圆满完成发射任务，图为起飞阶段加速上升的火箭，该过程中，内部的新型返回舱的动能__________（选填“增大”、“减小”或“不变”），火箭整体的机械能__________（选填“增大”、“减小”或“不变”）。
【答案】 (1). 增大 (2). 增大
【解析】[1][2]火箭加速上升时，内部的新型返回舱的速度变大，动能变大；高度增大，重力势能增大，火箭整体的机械能增大。
13.（2020无锡）用“模拟打桩”来探究物体重力势能的大小与哪些因素有关，物体的质量m1＝m2＜m3，实验时，让物体从木桩正上方的某一高度处自由下落，将木桩打入沙中，三次实验木桩进入沙中的深度如图所示，木桩进入沙中的深度越深，则物体对木桩做的功越______，比较a、b可知：物体重力势能的大小与物体的______有关；比较______可知：物体重力势能的大小与物体的质量有关。
【答案】 (1). 多 (2). 高度 (3). a、c
【解析】（1）物体下落过程中，物体的重力势能转化为动能，物体的重力势能就越大，对木桩做功越多，木桩陷入沙坑越深，所以我们可以通过木桩陷入沙坑的深度观察来判断重力势能的大小，这用到了转换法；
（2）由a、b两图可知，物体的质量m1＝m2，从不同高度落下，落下的位置越高，木桩被打得越深，物体的重力势能越大，说明重力势能与高度有关；
比较a、c两图可知，物体的质量m1＜m3，物体从同一高度落下，质量越大，木桩被打得越深，说明重力势能与质量有关。故答案为：多；高度；a、c。
14.（2020泰安）如图所示是 “探究物体的动能跟哪些因素有关”的实验装置示意图，让小球A从斜面上某点滚下，撞击在水平面上的木块B，木块B移动一段距离。
（1）该实验中所探究物体的动能是指______（选填“小球A”或“木块B”）的动能。
（2）实验表明，让小球A分别从斜槽不同高度由静止滚下，高度越大，速度越______，木块B被撞得越远。可得结论：质量相同时，小球的速度越______，动能越大。
（3）若要研究物体动能与质量的关系，应让不同质量的小球A从斜面______高度由静止滚下，观察比较木块B被撞移动的距离。
【答案】 (1). 小球A (2). 大 (3). 大 (4). 同一
【解析】(1)[1]该实验研究的是小球A动能的大小与速度和质量的关系。
(2)[2][3]同一小球从不同的高度滚下，位置高的滚到斜面底端的速度较大，把木块推得越远，说明小球做功多，动能大，说明了物体的动能与物体的速度有关，由此得出结论：在质量一定时，小球的速度越大，动能就越大。
(3)[4]要研究物体动能与质量的关系，根据控制变量法可知，控制小球到达水平面的速度相同，让不同质量的小球A从斜面同一高度由静止滚下，观察比较木块B被撞移动的距离。
板
书
设
计
第3节 动能和势能
一、能量
1．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。一个物体能够做的功越多，表示这个物体的能量越大。
2.能量的单位：焦耳（J）。
二、动能
1.定义：物体由于运动而具有的能，叫做动能。
2.大小：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。
三、势能：
1.重力势能：
（1）定义：物体由于高度而具有的能，叫做重力势能。
（2）大小：物体的质量越大，位置越高，它具有的重力势能越大。
2.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）大小：同一物体的弹性形变越大，它具有的弹性势能就越大。
3.重力势能和弹性势能是最常见的两种势能。
布
置
作
业
【必做题】
教材第70页动手动脑学物理的2、5题.
【选做题】
教材第32页动手动脑学物理的1、3、4题.
课
后
反
思
学生第一次认识能量的概念，从实际例子出发，分析能量的表现，借助于功的概念来理解能量的不同形式。。探究动能大小决定因素时，引发学生的争论，学生提出动能大小可能跟物体的质量、速度、力等有关。这个实验装置曾在探究阻力对物体运动的影响时出现过。实验方法、实验过程类似。但实验目的不同，可以对比两个实验的各方面，加强实验方法的培养。
因此在教学中需要教师引导学生发散思维，从全方位、多角度来考虑问题、描述问题，培养学生透过现象看本质；因此在的教学中注意学生实验能力的培养，培养学生分析问题的能力。