2019-2020学年八年级物理下册 第十一章 第3节 动能和势能课件 （新版）新人教版

第十一章功和机械能,知识点一能动能1.能(1)定义:如果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。一个物体能够做的功越多,就表明这个物体的能量越大。流动着的风、张开的弓、举高的重锤都可以对外做功,说明它们都具有能。,温馨提示判断一个物体是否具有能就是看它能否对外做功。“能够做功”并不等于正在做功,只要该物体具有做功的本领,不论它是否正在做功,该物体都具有能。(2)能量的单位:在国际单位制中能量的单位是焦耳。一个物体能够对外做多少焦耳的功,它就具有多少焦耳的能。,2.动能,例1(2019浙江杭州模拟)如图11-3-1,两个质量不相等的实心铁球甲和乙(m甲m乙)相距s,在无限长的光滑水平面上以相同的速度向右运动(空气阻力不计),则(选填“甲”或“乙”)球的动能大,随着时间的延长,甲球(选填“可能”或“不可能”)撞上乙球。图11-3-1,解析动能的大小与物体的质量和速度有关。由题意可知,甲、乙两球的速度相同,甲的质量大,所以甲的动能大;由于空气阻力不计,甲、乙在光滑的水平面以相同的速度运动,故甲、乙两球都做匀速直线运动,即甲、乙之间的距离不会改变,两球不可能相撞。,答案甲不可能,知识点二势能重力势能和弹性势能是常见的两种势能。1.重力势能,2.弹性势能,例2如图11-3-2是小虎传球时足球的一段运动轨迹,其中足球在a点的重力势能(选填“大于”、“小于”或“等于”)在b点的重力势能。图11-3-2,解析由图可见a点的高度小于b点的高度,足球的质量不变,因此足球在a点的重力势能小于在b点的重力势能。答案小于,题型一判断物体具有动能或势能的类型例1(2019四川成都双流模拟)下列物体中不具有弹性势能的是()a.被压紧的弹簧b.被撑杆跳运动员压弯的撑杆c.从拉弯的弓中射出的箭d.形变的蹦床,解析被压紧的弹簧、被撑杆跳运动员压弯的撑杆和形变的蹦床都发生了弹性形变,所以它们都具有弹性势能,而从拉弯的弓中射出的箭在运动,具有动能,但没有发生弹性形变,因此不具有弹性势能。答案c点拨解答此类问题的关键是认真审题,明确研究对象的状态和位置,根据动能、重力势能和弹性势能的定义做出判断。,题型二判断物体动能和势能大小的变化例2蹦床运动是运动员从蹦床弹向空中表演技巧动作的一项体育活动。当运动员离开蹦床后弹向空中的过程中,运动员具有的()a.动能增加,势能减少b.动能增加,势能增加c.动能减少,势能减少d.动能减少,势能增加,解析,答案d,点拨分析判断物体具有的动能、重力势能和弹性势能大小的变化时,要注意明确研究对象,然后分析影响研究对象动能、重力势能和弹性势能大小的因素的变化情况,从而做出判断。,题型三影响动能和势能大小因素的实验探究例3实验小组的同学用如图11-3-3所示的装置探究“物体动能大小与质量和速度的关系”。将钢球从某一高度由静止释放,钢球摆到竖直位置时,撞击水平木板上的木块,将木块撞出了一段距离。图11-3-3(1)本实验钢球动能的大小是通过来判断的。该科学探究方法叫做。(2)表是他们记录的实验数据,从表中数据分析可知,该实验探究的是物体动能的大小与的关系。在第3次实验中,木块被撞后滑出木板,需,要重做第3次实验,请你给他们第3次实验操作提出一条合理的建议:。,(3)由实验数据和现象可得出结论:。(4)本实验的科学研究方法还用到了控制变量法,请写出一个你所学的用到了这个研究方法的物理探究实验:。,解析(1)钢球动能的大小是通过钢球对木块做功的多少来体现出来的,木块运动的距离越长,就表示钢球的动能越大,这种方法是转换法。(2)使质量不同的钢球从相同的高度摆下,可使钢球到达竖直位置时速度相同,从而探究动能与质量的关系;第3次实验操作时木块被撞后滑出木板,应换用同样但较长的木板。(3)由表中的数据知:速度一定时,质量越大动能越大。答案(1)木块被推动的距离转换法(2)质量用同样但较长的木板(3)速度一定时,质量越大动能越大(4)探究滑动摩擦力的大小跟哪些因素有关,方法归纳探究影响动能和势能大小因素的实验中,运用了“转换法”和“控制变量法”。在设计实验和分析得出结论时,要注意控制变量法的运用。,知识点一能动能1.(2019四川自贡模拟)在相同路面的情况下,汽车在水平的公路上运行时,速度越大,紧急刹车后,前进的距离就长,这是因为()a.汽车速度越大,受到的地球引力越小b.汽车速度越大,摩擦力越小c.汽车速度越大,惯性越大d.汽车速度越大,动能越大,答案d汽车在水平的公路上运行时,速度越大,所具有的动能就越大,能够对外做的功就越多,所以紧急刹车后,前进的距离就长。,2.叙述功和能的关系时有以下几种说法,哪一种是正确的()a.物体具有的能量越大,做的功越多b.具有能量的物体一定做功c.做功的物体一定具有能量d.物体不做功就没有能答案c物体具有的能量越大,能够做的功越多,但做的功不一定越多,故a错误;山坡上的巨石具有重力势能,但落下前并未做功,所以说,具有能量的物体不一定做功,不做功的物体也不一定没有能,故b、d错误;一个物体如果能对外做功,我们就说它具有能量,故做功的物体一定具有能量,故c正确。,3.为了模拟研究汽车超载和超速带来的安全隐患,小明选用小车、斜面、木板、砝码、木块等器材进行如图11-3-1所示的实验探究:图11-3-1(1)为了研究汽车超速问题,实验中应选择两个图进行比较,得到的结论是:小车的质量一定时,速度越大,则动能越大。(2)为了研究汽车超载问题,实验中应选择乙、丙两个图进行比较,得到的结论是:。,答案(1)甲、乙(2)小车的速度一定时,质量越大,动能越大解析(1)为了研究汽车超速问题,应保持小车的质量不变,改变小车到达水平面时的速度大小,故实验中应选择甲、乙两个图进行比较,得到的结论是:小车的质量一定时,速度越大,则动能越大;(2)为了研究汽车超载问题,应保持小车到达水平面时的速度不变,改变小车的总质量,故实验中应选择乙、丙两个图进行比较,得到的结论是:小车的速度一定时,质量越大,动能越大。,知识点二势能4.如图11-3-2是“注意落石”标志,静止在容易松动山坡上的石头也具有危险性,是因为()图11-3-2a.石头受力平衡b.石头具有重力势能,能够做功c.石头受到重力作用d.石头具有弹性势能,能够做功,答案b质量一定时,物体所处的高度越高具有的重力势能越大。高处的石头积蓄了很大的重力势能,能够对外做功,所以有潜在的危险性。,5.(独家原创试题)乒乓球被誉为中国的国球,如图11-3-3为许昕击球时的情景。动能、重力势能、弹性势能这三种能量,被击出去的乒乓球在空中飞行过程中()图11-3-3a.只有动能b.同时具有动能和重力势能c.同时具有动能和弹性势能d.三种能量都具有,答案b乒乓球在空中运动具有动能,乒乓球被举高,具有重力势能,乒乓球离开球拍后没有发生弹性形变,故不具有弹性势能。,6.(2017上海交大二附中期中)如图11-3-4所示,是某小组同学在研究“重力势能与哪些因素有关”时所做的实验,小华同学将a、b、c、d四个体积相同,重力分别为2g、g、g、g的钢球从不同高度释放,都落在同样的花泥上,a比b使花泥凹陷得深一些,c比d使花泥凹陷得深一些,在实验中,该同学是通过观察比较花泥来反映物体重力势能的大小。其中由(a)图可知:;由(b)图可知:。,图11-3-4,答案凹陷程度在高度相同时,物体的质量越大,重力势能就越大在质量相同时,物体的高度越高,重力势能就越大解析重力势能的大小是不容易直接观察的,所以该题中我们通过观察花泥的凹陷程度来比较物体重力势能的大小,花泥凹陷得越深,物体的重力势能越大;通过比较(a)图中的现象和条件可知,两个球的高度相同,但质量不同,a比b的质量大,a比b使花泥凹陷得深一些,说明a的重力势能大,所以可得出:在高度相同时,物体的质量越大,重力势能就越大;通过比较(b)图中的现象和条件可知,两个球的质量相同,但高度不同,c比d高一些,c比d使花泥凹陷得深一些,说明c的重力势能大,所以可得出:在质量相同时,物体的高度越高,重力势能就越大。,1.下列关于能的叙述中,正确的是()a.一个物体能够做功,我们就说这个物体具有能b.挂在树枝上的苹果,没有做功,所以没有能c.一个物体已做过的功越多,说明这个物体具有的能越多d.运动的物体具有能,静止的物体没有能,答案a一个物体能够做功,我们就说这个物体具有能,故a说法正确;挂在树枝上的苹果,虽然没有做功,但具有做功的本领,所以具有能,故b错误;一个物体已做过的功的多少与这个物体具有的能没有必然联系,故c错误;运动的物体具有动能,静止的物体可能具有势能,故d错误。,2.(2019山东济宁邹城一模)改革开放以来,我国的航天事业得到了空前的发展,并取得了举世瞩目的成就。如图,为我国神舟号飞船返回舱减速降落的情景。返回舱在此过程中()a.动能减小,重力势能减小b.动能不变,重力势能减小c.重力不做功d.不受力作用,答案a返回舱减速降落时,高度及速度都变小,但质量不变,所以动能和重力势能都变小。,3.如图所示生活中的物品,利用弹性势能工作的是(),答案c夹子工作时发生了弹性形变,所以夹子利用了弹性势能。,4.(2017安徽合肥瑶海二模)据解放军报2017年2月15日报道,为应对域外大国对我国南海的挑衅,我国最新研制的防空利器红旗-9防空导弹出现在南海军演中,如图是该导弹发射的场景,导弹在上升过程中,重力势能将(选填“增大”“减小”或“不变”)。,答案增大解析导弹在上升过程中,质量不变,高度不断增加,重力势能不断增大。,5.(2019安徽淮北濉溪二模)小明为了研究超速、超载车辆碰撞时发生的危险,他设计了如图所示的实验,为了研究“超速”带来的危害,他需要选择图(选填“甲”或“乙”)来进行对比实验。,答案甲解析汽车的质量一定,速度越大,动能越大,故研究超速车辆碰撞时发生的危险时应该选择质量相同而到达水平面速度不同的小球进行实验,即甲图符合题意。,6.(2018山东济宁微山一模)将体积相等的实心铅球和铁球放在同一个水平桌面上,则铅球的重力势能(选填“大于”“等于”或“小于”)铁球的重力势能(以地面为参考面,铅铁)。运动会上小刚将铅球斜向上方抛出落至地面,此现象表明力是改变物体的原因,此过程中铅球的动能变化是。,答案大于运动状态先减小后增大解析实心铅球和铁球的体积v相同,其密度关系为铅铁,由m=v可知,两球的质量关系为:m铅m铁。重力势能的大小与质量和高度有关;两球在同一个水平桌面上且体积相同,相对于地面,其高度h相等,由m铅m铁可知铅球的重力势能大。将铅球斜向上方抛出落至地面,铅球在空中时受到重力的作用,其运动状态是改变的,说明力是改变物体运动状态的原因;将铅球斜向上方抛出落至地面,铅球在上升过程中,质量不变,速度减小,所以动能减小;铅球从最高点下落过程中,质量不变,速度增大,所以动能增大。因此整个过程中,铅球的动能先减小后增大。,7.(2019天津模拟)如图所示是研究重力势能大小影响因素的装置:由沙子,铁块,木桩组成(ma=mc铁,由m=v可知,a、b两球的质量大于c、d两球的质量。a与b相比,质量相同,但a的高度更高,所以a球的重力势能更大;b与c相比,高度相同,b球的质量更大,所以b球的重力势能更大,故b球的做功本领更大。,3.(2018浙江台州中考,26,)将普通塑料水管进行改装,能做多个实验。将塑料水管侧面开口并标上刻度,再将塑料水管在侧面不同高度开两个大小合适的口。(1)将两根塑料管按图11-3-13甲连接,选合适的滑块放入管,将一钢球从管的一口放入后,静止释放。观察并记录。取出钢球,将滑块移回原位,将钢球从另一个口放入,重复实验。该实验可验证动能大小与的关系。,图11-3-13(2)将两根塑料管按图乙连接,验证“重力势能大小与质量的关系”。请你写出实验步骤。,答案(1)滑块被撞击后移动的距离速度大小(2)将一钢球从管的一口放入后,静止释放,观察滑块被撞击后移动的距离;取出钢球,将滑块移回原位,将另一质量不同的钢球从同一个口放入,重复实验解析(1)将两根塑料管按图甲连接,选合适的滑块放入管,将一钢球从管的一口放入后,静止释放。通过观察滑块被撞击后移动的距离来反映钢球动能的大小。将滑块移回原位,将钢球从另一个口放入,在质量相同时,改变钢球的释放高度,可验证动能大小与速度大小的关系;(2)研究重力势能与质量关系时控制高度一定,使用质量不同的钢球。,1.(2019湖南湘西中考,7,)跳伞运动员在空中匀速下落的过程中()a.重力势能减小b.动能增加c.机械能增加d.机械能不变,答案a跳伞运动员在空中匀速下落的过程中,高度越来越低,则重力势能变小;速度不变,则动能不变;机械能减小。,2.(2019山东聊城中考,7,)如图是探究“物体的动能跟哪些因素有关”的实验。实验中,让同一铜球从斜面的不同高度由静止释放,撞击同一木块,下列说法正确的是()a.该实验探究的是物体动能大小与高度的关系b.该实验探究的是物体动能大小与质量的关系c.该实验中,物体的动能是指木块的动能d.该实验结论可以解释为什么对机动车限速,答案d让同一个铜球从斜面的不同高度由静止释放,撞击同一个木块,可以探究物体的动能大小与速度的关系,故a、b错误;这里的动能是指铜球的动能,而不是指木块的动能,故c错误;本实验可以得到一个结论:在物体的质量相同时,速度越大动能越大,这个结论能够解释“为什么机动车要限速”,故d正确。,3.(2016广东揭阳中考,5,)如图所示,人骑自行车下坡,速度会越来越快,在这一过程中()a.人和车的动能保持不变b.人和车的动能增大c.人和车的动能减小d.人和车的重力势能增大,答案b人骑自行车下坡,速度会越来越快,在这一过程中人和车的质量不变,速度增大,动能增大,高度减小,重力势能减小,故选b。,4.(2018江苏扬州中考,25,)如图所示,探究重力势能的大小与哪些因素有关时,为了显示重力势能的大小,甲用橡皮泥代替沙子,乙用海绵代替沙子,你认为更合适的是(甲/乙)的方法,理由是。,答案乙用海绵代替沙子,现象要比橡皮泥明显解析本实验是通过观察桌子陷入沙中的深浅来探究影响重力势能大小的因素;因重力势能的大小无法直接观察到,所以采用的是转换法。相同条件下,海绵的凹陷程度要比橡皮泥大,故用海绵代替沙子,现象要比橡皮泥明显。,5.(2018安徽中考,18,)图为探究物体(钢球)动能大小跟哪些因素有关的实验装置。(1)实验原理:钢球从平滑斜面上由静止开始向下运动,到达斜面底端时的速度只与钢球起点位置的高度有关,起点位置越高,该速度越。钢球从平滑斜面上由静止开始向下运动,在水平木板上撞击木块,木块运动的距离越长,运动钢球所具有的动能越。(2)实验现象:,同一钢球从斜面上不同高度处由静止向下运动,在水平木板上撞击木块,钢球开始向下运动时的起点位置越,木块运动的距离越长。质量不同的钢球从斜面上同一高度由静止向下运动,在水平木板上撞击木块,钢球的质量越,木块运动的距离越长。,答案(1)大大(2)高大解析(1)钢球从平滑斜面上由静止开始向下运动,重力势能转化为动能,起点位置越高,重力势能越大,到达水平面时的动能越大,速度越大;实验中是通过钢球撞击木块移动的距离来反映钢球动能大小的,利用了转换法;被撞木块的运动距离越长,说明钢球对被撞木块所做的功就越多,钢球原来所具有的动能就越大;(2)质量一定的钢球开始向下运动的起点位置越高,到达水平面时的速度越大,因此动能越大,对木块做功越多,木块移动的距离越长;不同质量的钢球从斜面上同一高度由静止向下运动,到达水平面时的速度一定,质量越大,所具有的动能越大,对木块做功越多,木块移动的距离越长。,我国研制的高压水流切割器的技术已达到国际先进水平,这种很细的高速水流一次可顺利切割26层牛皮,或2.3mm厚的钢板如果在水中加入某种砂质磨料,在水的流速相同的情况下,可切割300mm的花岗岩,或130mm厚的钢板请简要回答:(1)高速水流能切割坚硬的物体,是因为高速水流具有很大的。(2)加入砂质磨料后,在流速相同的情况下,切割能力大大提高了,是因为。,答案(1)动能(2)速度一定时,流体的质量增加,动能增大解析本题以高压水流切割器的技术为背景,从能量的角度分析了它的工作原理,重点考查对知识应用等科学素养。(1)高速水流能切割坚硬的物体,是因为高速水流具有很大的动能;(2)加入砂质磨料后切割能力大大提高了,是因为速度一定时,流体的质量增加,动能增大。,1.物理课本中给出了一些物体的动能,如下表所示:,请根据表中的数据和所学的相关物理知识推断:在质量和速度这两个物理量中,对动能影响较大的是(填“质量”或“速度”);物体的动能(e)与物体的质量(m)和运动速度(v)的定量关系,你认为正确的可能是下面的。a.e=mvb.e=c.e=mv2,答案速度c解析本题重在考查信息的获取与处理、推理等素养。子弹的质量约为运动员质量的,子弹的速度约为运动员速度的80倍,而子弹的动能却比运动员的动能大,说明速度对物体动能的影响更大;关系式应该体现出速度对动能的影响大于质量对动能的影响,所以推测可能是c。,2.如图所示,某兴趣小组同学用弹弓进行弹子弹比赛。他们发现弹出的子弹飞行情况各不相同,因此展开了讨论。(1)拉开的弹弓具有能,弹弓上的橡皮筋弹性形变,具有的能量越多;(2)他们在研究影响弹出子弹飞行距离的因素时,提出以下猜想:猜想1:与子弹的质量有关;猜想2:与子弹的形状有关;猜想3:与弹弓上的橡皮筋的弹性形变程度有关。,根据所学知识,可以断定猜想3是正确的,判断的依据是。请设计一个简单实验,验证猜想2是否正确,简述你的实验方案。简要做法:;如何判断:。,答案(1)弹性势(或势)越大(2)弹弓上的橡皮筋的弹性形变越大,具有的能量越多,子弹弹出时的能量就越多,子弹就飞得越远使用同一弹弓,使之伸长相同的长度,取质量相同但形状不同的几个子弹,沿一定方向将子弹射出,测量子弹飞行的距离若子弹射出后飞行的距离不同,则说明子弹飞行距离与子弹形状有关;若子弹射出后飞行的距