初中物理动能和势能多媒体教学ppt课件

这是一份初中物理动能和势能多媒体教学ppt课件，共60页。PPT课件主要包含了WFs，速度v1v2，速度v1＞v2，重力势能，陨石坑，控制变量法或转换法，弹性势能，动能和势能的比较，弹性形变程度，不相同等内容，欢迎下载使用。
满载游客的过山车，在机械的带动下向着轨道的最高端攀行……忽然，它像一匹脱缰的野马，从轨道的最高端飞驶而下！它又如一条蛟龙，时而上下翻腾，时而左摇右摆，时而驶上高高耸立着的大回环的顶端…… 你知道过山车的速度为什么有那么多的变化吗？你知道过山车为什么能够到达大回环的最高处吗？
第3节 动能和势能
学习目标 1.能通过实例从做功的角度描述能量。能说出能量与做功的关系。记住能的单位。 2.能通过实例或实验初步认识动能势能的概念，并能运用其解释相关的现象。 3.能通过实验探究，了解动能、势能的大小跟那些因素有关。 4.具有从能量的角度分析物理问题的意识。
人在爬楼梯时，要克服自己的重力做功，功的大小等于人的重力G乘以楼梯的竖直高度h：W=Gh
1.力学中的功包括两个必要因素：一是作用在物体上的力；二是物体在这个力的方向上移动了距离。 2.功的大小：力学中规定：功等于力与物体在力的方向上移动的距离的乘积。 3.公式：功＝力×距离→W = Fs
【想一想】小小飞鸟为什么对飞行中的飞机造成如此大的危害呢？
请同学们阅读下面的事例：鸟撞飞机即鸟和飞行的飞机相撞。血肉之躯的小鸟与钢铁飞机在天空相撞，犹如以卵击石——卵破而石头无恙，然而事实并非如此，飞机与飞鸟在空中相撞，轻者飞机不能正常飞行，往往被迫紧急降落，重者机毁人亡。目前鸟撞飞机是威胁航空安全的重要因素之一，自1988年以来，由鸟击引起的坠机事故已造成219人死亡。
为什么小小的物品能够把人击伤？
①一个20克的麻将从20楼飞下可致人骨折
请同学们观察一组实验数据——《高空抛物的伤害程度》
③一个空易拉罐从25楼抛下可致人死亡
1. 能量请同学们观察以下生活中的现象并思考：
水、子弹、弓这些物体是否能够对外做功？其原因是什么？
水、子弹、弓这些物体都能够对外做功或具备做功的本领。其原因是这些物体具有能量。
① 物体能够对外做功，我们就说这个物体具有能量。简称能。②一个物体能够做的功越多，表示这个物体的能量越大。③ 能量的单位：焦耳（J）。
流水能推动水车→流水做功子弹能击碎苹果→子弹做功弓能将箭射出→弓具备做功的本领
2.动能 ：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。
观察以下物体具有的能量有什么共同特点？
以上物体的能量都是由于运动而具有的。
猜想与假设： 物体动能的大小跟哪些因素有关？ 动能的大小可能与物体的速度、质量等因素有关
3. 探究影响动能大小的因素
子弹飞行的速度比较大，对物体的杀伤力也大（做功多）用锤子击碎物体时，锤头的质量越大，破坏力越强（做功越多）
子弹的速度越大，做功越多
锤头的质量越大，做功越多
实验方案： ①实验器材：质量不同的钢球A、木块B、斜面等。 ②实验原理：如下图所示，钢球A从高为h的斜槽上滚下，在水平面上运动，运动的钢球A碰到木块B后，能将B撞出一段距离s。在同一水平面上，木块B被撞得越远，钢球A对B做的功就越多，A的动能越大。 ③实验方法：转换法、控制变量法。 转换法：通过被撞物体运动的距离s来反映动能的大小。
视频欣赏——《转换法》
控制速度不变，改变质量的方法：质量不等的小球从同一高度滚下。
控制质量不变，改变速度的方法：同一小球从不同高度滚下。
控制变量法： 在探究动能大小可能与物体运动速度、物体质量有关时，每次实验这两个变量只能变化一个。
进行实验1：探究动能大小与速度的关系①控制钢球的质量m不变。②让同一钢球A分别从不同的高度由静止开始滚下，撞击木块B。③观察并测量木块被撞出的距离s。
进行实验2：探究动能大小与质量的关系①控制速度不变，即固定钢球在滑槽上的释放位置的高度h。②改变钢球的质量m。③观察并测量木块被撞出的距离s
分析与论证： 探究1中：当钢球质量相同时，钢球达到斜面底端速度越大，木块被撞击滑行的距离越远，说明：钢球的动能大小与速度有关，速度越大，动能越大。
视频演示——《动能大小与速度的关系》
分析与论证： 探究2中：当钢球达到斜面底端速度相同时，钢球质量越大，木块被撞击滑行的距离越远，说明：钢球的动能大小与质量有关，质量越大，动能越大。
视频演示——《动能大小与质量的关系》
实验结论： 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。
交流与讨论： （1）使钢球获得动能的方法：将钢球由斜面某一高度静止释放（重力势能转化为动能）。 （2）将质量不同的钢球放在斜面上同一高度处静止释放的目的：控制钢球达到斜面底端时具有相同的初速度（钢球的速度与质量无关）。 （3）将质量相同的钢球由斜面上不同位置静止释放的目的：改变钢球达到斜面底端时的初速度。 （4）水平面绝对光滑时对实验的影响：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。
（5）实验改进： ①木块被撞后滑出木板的解决办法：换质量更大的木块，换质量更小的钢球，换更长的木板。 ②木块质量较大，确保实验现象较明显：增大钢球滚下的高度。 ③不用木块的实验改进：在桌上铺一条毛巾，钢球在毛巾上表面滚动的距离来反映动能的大小。 （6）实验结论的应用：生活中超载、超速问题（超速：速度大，超载：质量大，则动能大，危险性大）。
某段道路的标示牌显示：小型客车最高行驶速度不得超过100km/h；大型客车、载货汽车最高行驶速度不得超过80km/h。请利用物理知识解释，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？
4.运用动能解释有关现象
【解析】 同一辆汽车，质量不变，速度越大，具有的动能越大，危害性大。所以限制机动车的最高行驶速度才能保证机动车行驶的安全性。 车型不同，载重量不同，如果载货车与小汽车的行驶速度相同，由于载货车的质量大，具有的动能大，则刹车时滑行的距离长，危害性大。所以质量大的大型货车最高行驶速度要小些。
5. 小资料——《一些物体的动能》
【例题1】判断下列物体动能的变化情况：①一辆汽车加速运动，它的动能 。②火车进站时做减速运动，它的动能 ；停止后，它的动能等于 。③一辆洒水车在马路上匀速前进并洒水，它的动能 。④汽车空载和满载时以相同速度前进： 时动能大。
【解析】 根据影响动能大小的因素判断：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。
【例题2】如图1所示是“探究物体的动能跟哪些因素有关”的实验，将小钢球从高度为 的同一斜面上由静止开始滚下，推动同一木块在水平面向前移动一段距离 后停下。先后完成甲、乙、丙所示的三组实验。
（1）小钢球在滚下斜面的过程中，其动能大小是通过______（选填“高度 ”或“距离 ”）大小来反映的； （2）分析比较甲和乙两组实验可得，物体质量相同时，速度越大，动能越______； （3）分析比较________两组实验可得，物体速度相同时，质量越大，动能越大；
（4）综合上述可知，如图所示的交通标志牌是交通管理部门对不同车型设定不同的最高________； （5）在实验中，若增大水平面的粗糙程度，则木块移动的距离将________（选填“增大”、“不变”或“减小”）。
【解析】 （1）钢球从斜面滚下过程中，其动能大小是通过木块移动距离s的大小来反映的，小木块移动距离越大，说明小钢球的动能越大。 （2）分析比较甲和乙两组实验可知，小球的质量相同，而小球在斜面上释放时的高度不同，甲图中小球释放时的高度大，到达水平面时的速度大，推动木块滑行的距离远，故可得出结论：物体质量相同时，速度越大，动能越大。
（3）探究动能大小与质量的关系，保持速度相同，钢球的质量不同，故分析比较甲、丙两组实验可得出物体的动能与质量的关系。 （4）图所示的交通标志牌是交通管理部门对不同车型设定的最高速度，质量越大的车，限速越低。 （5）在实验中，若增大水平面的粗糙程度，木块受到的阻力增大，则木块移动的距离将减小。
【想一想】 重锤对桩做功了吗？ 被举高的重锤具有对桩做功的本领，故被举高的重锤应具有什么？ 那么被举高的重锤具有什么能呢？
观察打桩机打桩的过程：如图所示，打桩机在工作时，先把“重锤”高高举起，“重锤”落下，可以把桩打入地里。
【想一想】山顶的巨石、举高的重锤是否能够对外做功？是否具有能量？对比动能产生的原因，这种能量又是怎么产生的？
①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。
【分析】山顶的巨石、举高的重锤都能对外做功，具有能量。这种能量是物体由于受到重力产生的。
2.影响重力势能大小的因素 物体重力势能的大小跟哪些因素有关？ 重力势能的大小可能与物体离开地面高度、物体质量……等因素有关。
物体离地面越高、质量越大，做功的本领越强。
实验方案： ①实验器材：水槽（内盛细沙）、桌腿尖的小桌、不同质量的重物。 ②实验原理：如图所示，让物体由某一高度从静止下落到小桌面上，观察桌腿在沙坑下陷的深度。深度越大，物体做功越多，重力势能就越大。
③实验方法：转换法、控制变量法。 转换法：通过桌腿在沙坑下陷的深度反映重力势能的大小。 控制变量法：探究重力势能的大小与物体高度的关系时，控制质量不变，改变高度；探究重力势能的大小与物体质量的关系时，控制高度不变，改变质量。
进行实验： ①探究重力势能的大小与高度的关系 让同一物体分别从不同的高度由静止开始下落，观察桌腿在沙坑下陷的深度。 ②探究重力势能大小与质量的关系 让质量不同的物体分别从同一高度由静止开始下落，观察桌腿在沙坑下陷的深度。
分析与论证： 探究①中：同一物体从不同高度的位置下落时，桌腿在沙坑下陷的深度不同；高度越高，桌腿在沙坑下陷的深度越大。 说明：质量相等的物体，高度越高，重力势能越大。
分析与论证： 探究②中：质量不同的物体从同一高度下落时，质量越大，桌腿在沙坑下陷的深度越大。 说明：高度相同时，物体的质量越大，重力势能越大。
实验结论： 物体重力势能的大小跟高度、质量有关，质量相同的物体，高度越高，它的重力势能越大； 高度相同的物体，质量越大，它的重力势能也越大。
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？其中包含的物理原理是什么？
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。
这些安全警示牌表示防止高空物体的下落。可见高空坠物非常危险，为什么？
【例题3】为了探究重力势能的大小与哪些因素有关，小明找到A、B、C三个体积相同的小球。让小球从高处自由落下，通过观察小球砸入沙坑中的深浅程度来比较重力势能的大小。其中mA=mB＞mC，三次实验如下图所示：
（1）为了探究重力势能的大小与质量的关系，他应该选择图甲和图 进行对比实验。 （2）为了探究重力势能的大小与高度的关系，他应该选择图甲和图 进行对比实验。 （3）本次实验用到了多种研究物理问题的方法，请你任意指出其中一种方法，如： 。
【解析】 （1）A、B两个小球质量相同，他们从不同高度下落，砸入沙坑中的深浅不同，高处的B球砸入的深。说明B球具有的重力势能大； （2）对于A、C两个小球，在相同高度下落，质量不同，A的质量大，通过观察可以发现A球砸入的深，说明其具有的重力势能大。 （3）在研究问题时，我们控制一个物理量，研究另外两个物理量的关系，这是控制变量法。通过小球砸入沙子深浅，研究物体重力势能的大小，这是转换法。
【想一想】运动员在参加射箭比赛时，拉弯的弓为什么能将箭射出？蹦床比赛中，运动员为什么可以 “跳” 这么高？
被拉弯的弓和发生形变的蹦床可以把箭射出去、把人弹起，弓和弹簧能够对外功，说明他们具有能量。这种形式的能量是如何产生的？
物体由于发生弹性形变而具有的能叫做弹性势能。 发生形变的物体在恢复形变时可以做功，因此具有能量。例如，发生形变的网球拍能将网球弹出，具有能量。
发生形变的弹簧具有弹性势能
发生形变的网球拍具有弹性势能
发生形变的撑杆具有弹性势能
观察如图所示的射箭比赛，会发现弓的形变程度越大，箭射得越远。表明弓具有的弹性势能越大。可见弓的弹性势能与弹性形变程度有关。
弹性势能的影响因素：弹性势能的大小与弹性物体的弹性形变程度有关；同一物体，弹性形变越大，弹性势能越大。
动能和势能： 动能定义：物体由于运动而具有的能叫做动能。影响因素：物体的运动速度和质量。 势能：①重力势能：物体由于受到重力并处在一定高度时所具有的能 ；影响因素：物体的质量和所在的高度。②弹性势能：物体由于发生弹性形变而具有的能；影响因素：物体的弹性形变程度。
【参考答案】 质量一定时，自行车速度越大，动能越大，刹车时（克服阻力）做功多；根据公式W=Fs可知，在刹车阻力相同时，刹车需要的距离就越长，车越不容易停下来，易发生危险，所以骑车不能太快。
1. 请你从能量的角度解释，为什么骑自行车时速度不能太快？
【参考答案】 （1）汽车在运动，具有动能。（2）吊灯在高处，具有重力势能。（3）“在空中”“飞行”分别说明飞机具有重力势能和动能。（4）拉开的弹弓发生了弹性形变，具有弹性势能。
2. 请你判断下列物体具有哪种形式的能量：（1）在水平公路上行驶的汽车；（2）悬挂在天花板上的吊灯；（3）在空中飞行的飞机；（4）被拉开的弹弓。
【参考答案】 扔出的馒头由于具有惯性，与火车运动的速度相同，速度越大，动能越大，所以能把人砸伤。
3. 阅读图11.3的剪报。用物理知识解释：为什么此时的馒头能把人砸伤？
4. 物体的质量和它的速度都能影响物体的动能。请你研究本节小资料“一些物体的动能”提供的数据，质量与速度相比，哪个因素对物体的动能影响更大？
【参考答案】 从资料可以看知：行走的牛，尽管质量很大，约是子弹的105倍，但速度较慢，动能并不大；飞行的子弹，尽管质量不大，但速度很大，约是牛的103倍。可见速度对动能的影响比质量对动能的影响要大。
5. 拦河大坝使上游的水位升高，提高水的重力势能。水从大坝的上游流下时冲击水轮机发电，水的势能最终转化为电能。 瑞士的大笛克桑斯大坝高285m，我国葛洲坝水电站的拦河坝高70m。有人说前者水的重力势能比后者的大，能够这样简单地得出结论吗？为什么？
【参考答案】 水库中水的重力势能大小与水的质量和高度有关，虽然大笛克桑斯大坝比葛洲坝拦河坝高，但我们并不知道水库中水量的多少，所以不能简单地得出结论。
【解析】 一个物体虽然没有做功，但是只要它有做功的能力，它就具有能量，故A、C错误，D正确；物体做功越多，说明该物体具有的能量就越大，并不一定是动能越大，也有可能是重力势能或其他形式的能，故B错误。
1.关于功和能的关系的说法中，下列说法中正确的是（ ）A.一个物体没有做功，它一定不具有能量B.一个物体能够做的功越多，其动能一定越大C.一个物体具有能量，说明它正在做功D.一个物体能够做功，说明它具有能量
2.如图所示，舰载机在“山东舰”航母上起飞，其在加速上升过程中（　　）A.动能减小，重力势能增大B.动能增大，重力势能减小C.动能增大，重力势能增大D.动能减小，重力势能减小
【解析】 舰载机在“山东舰”航母上起飞，其在加速上升过程中，质量不变，速度和高度都变大，所以其动能和重力势能都增大，故ABD不符合题意，C符合题意。
【解析】 机械钟表内的发条被卷紧后，其发生了弹性形变，故①具有弹性势能；扔在空中的橡皮，没有发生弹性形变，故②不具有弹性势能；被适当拉伸的弹簧，发生了弹性形变，故③具有弹性势能；充满气的气球，发生了弹性形变，故④具有弹性势能。故B选项正确。
3.下列物体中：①卷紧的钟表发条；②扔在空中的橡皮；③被适当拉伸的弹簧；④充满气的气球。具有弹性势能的是（ ）A. ①②③④　　　B. ①③④ C. 只有①　　   D. 只有①③
【解析】 整个过程中质量不变，通过最低点时速度最大，动能最大，故A错误；下降过程中，高度变低，重力势能变小，速度增大，动能增大，故B错误；到达最高点时，高度最高，重力势能最大，故C正确；上升过程中，高度增大，重力势能增大，故D错误。
4. 如图小红和同学一起荡秋千。下列说法正确的是（ ）A. 通过最低点时的动能为零 B. 下降过程中的动能不变C. 到达最高点的重力势能最大 D. 上升过程中的重力势能减小
5. 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橡皮筋发生　　 　     大小有关；若橡皮筋被拉得长度相同，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”)。
【解析】 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弹性形变程度有关。 在橡皮筋被拉得长度相同时，橡皮筋的弹性势能相同，对子弹做的功相同，射出子弹的动能也相同，由于所用“子弹”的质量不同，其射出时的速度也会不同。
6. 某同学在做“探究决定重力势能大小的因素”实验时，观察到如图所示的现象（物块B的质量大于物块A的质量），请仔细观察图中下落的铜块与小桌陷入沙面的情况，然后归纳得出初步结论。
① 比较图中的（a）和（b）实验过程及相关条件可知： 。② 比较图中的（b）和（c）实验过程及相关条件可知： 。
【解析】 ①分析比较图（a）和（b），物体A的质量不变，所处高度不同，且物体越高所能使小桌陷入的深度越大，所具有的重力势能越大。故结论为：质量相等的物体，所处高度越高，具有的重力势能越大； ②同理比较（b）和（c），不同质量的物体A、B，所处高度相同，质量大的物体使小桌陷入的深度越大，其所具有的重力势能大。故结论为：高度相同，物体质量越大，具有的重力势能越大。
7. 小华在探究“动能的大小与什么因素有关”时，提出了如下猜想：猜想一：动能的大小可能与物体的运动速度有关；猜想二：动能的大小可能与物体的质量有关。 为了验证猜想，老师提供了如下器材：刻度尺、斜槽、较光滑的长木板、粗糙的长木板、小木块、质量不同的小钢球若干个，实验装置如图所示。请你帮助他们完成下列内容：
①让钢球从高为h的斜面由静止开始滚下，碰上水平面上静止的木块，如图所示。实验时通过观察　 　　移动的距离来判断　 　动能的大小。（均选填“钢球”或“木块”） ②对于老师提供的长度相同的较光滑长木板A和粗糙长木板B，为了使实验顺利进行，他们应选择长木板　     （选填“A”或“B”）。 ③为了验证猜想一，小华同学让同一钢球从斜面的不同高度由静止释放，高度h越高，木块被撞得越远。由此可得出的结论是：________。
质量相同时，物体的速度越大，动能越大。
【解析】 ②若长木板较光滑，钢球和木块运动的距离很远，容易滑出木板的表面，所以应选择粗糙程度大的长木板B。 ③②让同一钢球从同一斜面的不同高度由静止释放，高度h越高，钢球到达斜面底端的速度越大，木块被撞得越远，由此可得出的结论是：在质量相同时，物体的速度越大，动能越大。