人教版八年級物理（下冊）第十一章功和機械能第3節動能和勢能（導學案）【學習目標】1、能通過實例從做功的角度描述能量。能說出能量與做功的關系。記住能的單位；2、通過實驗探究，了解動能、重力勢能的大小各與什么因素有關，并能解釋簡單的現象；進一步體會控制變量法在研究物理問題中的作用；3、通過能量的學習，進一步認識物理知識在實際生活中的作用，做到學以致用，增強學習物理的主動性。通過小組合作探究，養成交流合作的團隊意識及人相處，合作的習慣。【學習重難點】學習重點：通過實例理解動能的初步概念，探究影響動能和重力勢能大小的因素學習難點：對能量的認識；勢能的概念【學習過程】學習任務一：能量學生活動1：閱讀課本67頁：找出“能量”的概念。回答問題：以下物體都具有能量嗎？【總結】1、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。一個物體能夠做的功越多，表示這個物體的能量越大。2、能量的單位：焦耳（J）。學習任務二：動能思考：它們能量的存在形式有什么共同特點？【分析】這些物體都在運動。思考：以同樣速度行駛的電單車、汽車，它們的動能一樣大嗎？動能大小跟什么有關呢？學生活動2：閱讀課本67頁“實驗”部分內容，小組討論并回答以下問題：=1\*GB3①實驗時如何比較動能的大小？=2\*GB3②動能的大小可能與兩個或兩個以上的因素有關，在實驗中應如何具體操作？=3\*GB3③如何控制質量不同的小球撞擊物體時的速度相同？=4\*GB3④如何控制質量相同的小球撞擊物體的速度不同？【總結】二、動能：1、定義：物體由于運動而具有的能叫做動能。2、動能的大小與物體的質量和速度有關。學生活動3：閱讀課本第69頁小資料，了解一些物體的動能，討論回答：你能看出質量和速度哪個對動能的影響大嗎？【分析】根據分析牛和百米運動員的動能，可以得出，速度對動能的影響大。學生活動4：討論回答課本第67頁“想想議議”：為什么不允許車輛超載？為什么對機動車的行駛要限速？同一路段，小轎車和大卡車限速相同嗎？為什么？【及時反饋1】1．在探究物體的動能大小跟哪些因素有關的實驗中。同學們設計了如圖所示的實驗。實驗中讓鋼球從斜面上某個高度由此沿斜面滑下。在底部與靜止在水平面上的木塊發生碰撞，碰撞后鋼球反彈，木塊沿水平方向向右運動直至停止，其中（不考慮空氣阻力）。

（1）實驗中是通過觀察A來判斷___________（選填“鋼球”或“木塊”）的動能大小；用圖甲和圖___________的實驗可以探究物體的動能與物體___________的關系；（2）實驗中鋼球碰撞木塊后繼續向前運動一段距離，則開始時鋼球的重力勢能___________木塊克服摩擦力所做的功（選填“>”、“<”或“=”）；鋼球碰后反彈至斜面的最大高度比開始下落時的高度___________（選填“大”或“小”或“相等”）；（3）在實際操作的過程中，發現鋼球從斜面上滾下時，運動的方向難控制，有時撞不到木塊，有時撞歪了，請你為小明提供一種對斜面結構的改進方案：___________。【答案】鋼球乙速度>小將斜面換成斜槽【詳解】（1）[1]本實驗的研究對象是鋼球，所以實驗中探究的是鋼球的動能的影響因素。[2][3]分析甲、乙實驗可知，質量相同，高度不同，即小球到達平面的速度不相同，故可以探究物體的動能與速度之間的關系；在圖甲、丙中，高度相同，即小球到達平面的速度相同，質量不同，故可以探究物體的動能與質量之間的關系。（2）[4][5]鋼球滾下時，鋼球的重力勢能轉化為鋼球的動能，鋼球碰撞后繼續運動，鋼球的一部分動能轉化為木塊的動能，木塊運動過程中，動能轉化為內能，所以鋼球的重力勢能大于木塊克服摩擦力所做的功；鋼球碰后反彈時的動能小于碰撞前的動能，反彈后，鋼球的動能轉換為重力勢能，鋼球的重力勢能比剛下滑時的重力勢能小，因此，鋼球碰后反彈至斜面的最大高度比開始下落時的高度小。（3）[6]小球撞擊木塊后，小球偏離了原來的軌道，說明球在撞擊木塊時偏離了方向，要讓球滑下時方向不偏可以讓球在凹形槽中運動。學習任務三：勢能小組合作學習：指導學生以小組合作方式閱讀課本第69頁有關內容，回答下列問題：（1）什么叫重力勢能？（2）重力勢能的大小與什么因素有關？請設計一個實驗來驗證你的結論。（3）舉例說明哪些物體具有重力勢能。（4）什么叫彈性勢能？（5）彈性勢能的大小與什么因素有關？請用實驗驗證你的結論。（6）舉例說明哪些物體具有彈性勢能。【總結】三、勢能：重力勢能和彈性勢能是最常見的兩種勢能。1、重力勢能：（1）定義：物體由于高度而具有的能，叫做重力勢能。（2）大小：物體的質量越大，位置越高，它具有的重力勢能越大。2、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）大小：同一物體的彈性形變越大，它具有的彈性勢能就越大。【及時反饋2】2、請你判斷下列物體具有哪種形式的能量：（1）在水平公路上行駛的汽車；（2）懸掛在天花板上的吊燈；（3）在空中飛行的飛機；（4）被拉開的弓。答案：（1）動能（2）重力勢能（3）動能、重力勢能（4）彈性勢能3．下列選項中，物體具有彈性勢能的是（）A．被跳水運動員壓彎的跳板 B．矗立在高山上的巨石C．水平地面上行駛的汽車 D．空中上升的籃球【答案】A【詳解】A．被跳水運動員壓彎的跳板由于發生彈性形變具有彈性勢能，故A符合題意；B．矗立在高山上的巨石具有重力勢能，故B不符合題意；C．水平地面上行駛的汽車由于運動具有動能，故C不符合題意；D．空中上升的籃球具有動能和重力勢能，故D不符合題意。故選A。4．如圖所示是“探究影響重力勢能大小因素”的實驗，裝置：由沙子，鐵塊，鐵釘組成（mA＝mC＜mB，hA＝hB＜hC），下面是猜想：猜想一：重力勢能大小與物體質量有關猜想二：重力勢能大小與物體所處高度有關猜想三：重力勢能大小與物體密度有關（1）物體重力勢能大小通過_______反映。（2）驗證猜想一可選擇_______兩幅圖，得出的結論是_______。（3）實驗室還提供了與A，C質量相同的銅塊和鋁塊：通過實驗得出的結論是_______。【答案】鐵釘陷入沙子深度①②見解析見解析【詳解】（1）[1]根據轉換法，通過鐵釘陷入沙面的深度來反映重力勢能的大小。（2）[2][3]研究物體的重力勢能大小與物體質量有關，要控制物體所處高度相同，而鐵塊的質量不同，可選擇①②兩幅圖，因mA＜mB，且B鐵釘陷入沙面的深度更大，故得出的結論是：當物體所處高度相同時，物體質量越大，重力勢能越大。（3）[4]通過實驗得出的結論是：當物體所處高度和質量相同時，重力勢能與物體密度無關。【課堂小結】【課堂檢測】1．高空中勻速直線飛行的飛機，向地面投下救災物資，則飛機的動能和重力勢能的變化情況（）A．動能、重力勢能都不變B．動能不變，重力勢能變大C．重力勢能不變，動能變大D．動能、重力勢能都變小【答案】D【詳解】飛機沿水平方向勻速飛行，空投物資時，速度不變，高度不變，但飛機的質量變小，所以它的動能和重力勢能都減小，故D符合題意。故選D。2．垂直升降式立體車庫能有效緩解車位不足的問題。停在載車板上的汽車勻速上升過程中，下列說法正確的是（）A．動能不變，重力勢能不變 B．動能不變，重力勢能增大C．動能增大，重力勢能不變 D．動能增大，重力勢能增大【答案】B【詳解】汽車在勻速上升的過程中，質量不變，速度不變，則動能不變，同時高度增加，故重力勢能增大，故ACD不符合題意，B符合題意。故選B。3．如圖所示，運動員用彈簧拉力器鍛煉身體時，將拉力器從原長逐漸緩慢拉伸到某一伸長狀態（不超過彈性限度），下列說法正確的是（）A．未被拉伸的拉力器彈簧具有彈性勢能B．在拉伸過程中，拉力器的彈簧產生的彈力逐漸變大C．拉力器被水平拉長的過程中，人對拉力器沒有做功D．拉力器被水平拉長的過程中，手對拉力器的力大于拉力器對手的力【答案】B【詳解】A．未被拉伸的拉力器的彈簧沒有發生彈性形變，不具有彈性勢能，故A錯誤；B．在拉伸過程中，拉力器的彈簧形變程度變大，所產生的彈力逐漸變大，故B正確；C．在這一次鍛煉過程中，對拉力器施加了力，彈簧在力的方向上通過了距離，因此運動員對拉力器做了功，故C錯誤；D．手對拉力器的力與拉力器對手的力是一對相互作用力，二力大小相等，故D錯誤。故選B。4．2022年4月16日神舟十三號載人飛船返回艙在東風著陸場完美著陸。圖中返回艙減速下落時，下列說法正確的是（）A．動能減小，重力勢能減小 B．動能減小，重力勢能增大C．動能增大，重力勢能減小 D．動能增大，重力勢能增大【答案】A【詳解】返回艙減速下落時，質量不變，速度變小，動能變小，高度變小，重力勢能減小，故A正確，BCD錯誤。故選A。5．為創建文明城市，環衛工人采用電動掃地車將水平地面上的雜物吸入車內，在此過程中，掃地車整體的慣性_______，當關閉吸塵功能后，掃地車繼續勻速前進，掃地車整體的動能_______，重力勢能______。（均選填“不變”、“變大”或“變小”）【答案】變大不變不變【詳解】[1]環衛工人采用電動掃地車將水平地面上的雜物吸入車內，掃地車的質量變大，慣性變大。[2][3]當關閉吸塵功能后，掃地車繼續勻速前進，速度不變，動能不變；高度不變，重力勢能不變。6．道路交通安全法規定：嚴禁車輛超載。這是因為超載車輛的質量_______，對路面的壓力_______，在輪胎的受力面積一定時，車輛對路面的壓強_______，會使路面、橋梁的使用年限大大縮短；車輛超載時行車中危險性會增大，因為其慣性_______，容易發生交通事故；在速度一定時，超載車輛的動能會_______，一旦發生交通事故，其破壞力會更大。（以上均選填“增大”“減小”或“不變”）【答案】增大增大增大增大增大【詳解】[1][2][3]超載車輛的質量增大，重力增大，則對路面的壓力增大，在輪胎的受力面積一定時，根據可知，車輛對路面的壓強增大。[4]車輛超載后質量增大，因此慣性增大，制動距離增長，遇到緊急情況不容易剎車，危險性增大。[5]在速度一定時，超載車輛的質量變大，動能會增大，一旦發生交通事故，其破壞力會更大。7．機械手表里擰緊的發條具有______能，可以帶動小齒輪和指針轉動；風具有______能，可以推動帆船航行；打樁機舉高的重錘具有______能，可以完成打樁工作。【答案】彈性勢動重力勢【詳解】[1]擰緊的發條發生了彈性形變，所以其具有彈性勢能。[2]風是流動的空氣，由于其運動，所以其具有動能。[3]舉高的錘由于相對于地面位置被舉高，所以其具有重力勢能。8．如圖所示，小明在玩蹦蹦桿，在小明將蹦蹦桿中的彈簧向下壓縮的過程中，小明的重力勢能______，彈簧的彈性勢能______。（選填“增大”、“減小”或“不變”）【答案】減小增大【詳解】[1][2]小明將蹦蹦桿中的彈簧向下壓縮的過程中，小明的質量不變，高度降低，因此重力勢能減小；彈簧受力壓縮，彈性形變程度增大，因此彈性勢能增大。9．在“探究影響動能大小的因素”實驗時，小明提出了如下猜想，實驗步驟如圖所示。

（1）由“十次車禍九次快”可猜想：汽車的動能可能跟___________有關：由“安全駕駛莫超載”可猜想：汽車的動能可能跟___________有關；（2）該實驗所探究物體的動能是指___________（選填“木塊”“鋼球”或“斜面”）的動能；（3）要探究動能大小與物體質量的關系，應保證鋼球達到水平面的速度相同，為了達到這一目的所采取的具體操作方法是__________________（4）小明根據乙、丙兩圖得出結論：物體的動能大小與質量有關，他的結論是否正確？___________（選填“正確”或“錯誤”），理由是_________________。【答案】速度質量鋼球讓小球從同一位置同一高度由靜止滑下錯誤沒有控制速度相同【詳解】（1）[1][2]“十次車禍九次快”指的是汽車速度快容易造成車禍，所以動能的大小與速度有關；“安全駕駛莫超