人教版8下物理11.3动能和势能（导学案）（解析版）

人教版八年级物理（下册）第十一章功和机械能第3节动能和势能（导学案）【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、通过实验探究，了解动能、重力势能的大小各与什么因素有关，并能解释简单的现象；进一步体会控制变量法在研究物理问题中的作用；3、通过能量的学习，进一步认识物理知识在实际生活中的作用，做到学以致用，增强学习物理的主动性。通过小组合作探究，养成交流合作的团队意识及人相处，合作的习惯。【学习重难点】学习重点：通过实例理解动能的初步概念，探究影响动能和重力势能大小的因素学习难点：对能量的认识；势能的概念【学习过程】学习任务一：能量学生活动1：阅读课本67页：找出“能量”的概念。回答问题：以下物体都具有能量吗？【总结】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）。学习任务二：动能思考：它们能量的存在形式有什么共同特点？【分析】这些物体都在运动。思考：以同样速度行驶的电单车、汽车，它们的动能一样大吗？动能大小跟什么有关呢？学生活动2：阅读课本67页“实验”部分内容，小组讨论并回答以下问题：=1\*GB3①实验时如何比较动能的大小？=2\*GB3②动能的大小可能与两个或两个以上的因素有关，在实验中应如何具体操作？=3\*GB3③如何控制质量不同的小球撞击物体时的速度相同？=4\*GB3④如何控制质量相同的小球撞击物体的速度不同？【总结】二、动能：1、定义：物体由于运动而具有的能叫做动能。2、动能的大小与物体的质量和速度有关。学生活动3：阅读课本第69页小资料，了解一些物体的动能，讨论回答：你能看出质量和速度哪个对动能的影响大吗？【分析】根据分析牛和百米运动员的动能，可以得出，速度对动能的影响大。学生活动4：讨论回答课本第67页“想想议议”：为什么不允许车辆超载？为什么对机动车的行驶要限速？同一路段，小轿车和大卡车限速相同吗？为什么？【及时反馈1】1．在探究物体的动能大小跟哪些因素有关的实验中。同学们设计了如图所示的实验。实验中让钢球从斜面上某个高度由此沿斜面滑下。在底部与静止在水平面上的木块发生碰撞，碰撞后钢球反弹，木块沿水平方向向右运动直至停止，其中（不考虑空气阻力）。

（1）实验中是通过观察A来判断___________（选填“钢球”或“木块”）的动能大小；用图甲和图___________的实验可以探究物体的动能与物体___________的关系；（2）实验中钢球碰撞木块后继续向前运动一段距离，则开始时钢球的重力势能___________木块克服摩擦力所做的功（选填“>”、“<”或“=”）；钢球碰后反弹至斜面的最大高度比开始下落时的高度___________（选填“大”或“小”或“相等”）；（3）在实际操作的过程中，发现钢球从斜面上滚下时，运动的方向难控制，有时撞不到木块，有时撞歪了，请你为小明提供一种对斜面结构的改进方案：___________。【答案】钢球乙速度>小将斜面换成斜槽【详解】（1）[1]本实验的研究对象是钢球，所以实验中探究的是钢球的动能的影响因素。[2][3]分析甲、乙实验可知，质量相同，高度不同，即小球到达平面的速度不相同，故可以探究物体的动能与速度之间的关系；在图甲、丙中，高度相同，即小球到达平面的速度相同，质量不同，故可以探究物体的动能与质量之间的关系。（2）[4][5]钢球滚下时，钢球的重力势能转化为钢球的动能，钢球碰撞后继续运动，钢球的一部分动能转化为木块的动能，木块运动过程中，动能转化为内能，所以钢球的重力势能大于木块克服摩擦力所做的功；钢球碰后反弹时的动能小于碰撞前的动能，反弹后，钢球的动能转换为重力势能，钢球的重力势能比刚下滑时的重力势能小，因此，钢球碰后反弹至斜面的最大高度比开始下落时的高度小。（3）[6]小球撞击木块后，小球偏离了原来的轨道，说明球在撞击木块时偏离了方向，要让球滑下时方向不偏可以让球在凹形槽中运动。学习任务三：势能小组合作学习：指导学生以小组合作方式阅读课本第69页有关内容，回答下列问题：（1）什么叫重力势能？（2）重力势能的大小与什么因素有关？请设计一个实验来验证你的结论。（3）举例说明哪些物体具有重力势能。（4）什么叫弹性势能？（5）弹性势能的大小与什么因素有关？请用实验验证你的结论。（6）举例说明哪些物体具有弹性势能。【总结】三、势能：重力势能和弹性势能是最常见的两种势能。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。【及时反馈2】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）被拉开的弓。答案：（1）动能（2）重力势能（3）动能、重力势能（4）弹性势能3．下列选项中，物体具有弹性势能的是（）A．被跳水运动员压弯的跳板 B．矗立在高山上的巨石C．水平地面上行驶的汽车 D．空中上升的篮球【答案】A【详解】A．被跳水运动员压弯的跳板由于发生弹性形变具有弹性势能，故A符合题意；B．矗立在高山上的巨石具有重力势能，故B不符合题意；C．水平地面上行驶的汽车由于运动具有动能，故C不符合题意；D．空中上升的篮球具有动能和重力势能，故D不符合题意。故选A。4．如图所示是“探究影响重力势能大小因素”的实验，装置：由沙子，铁块，铁钉组成（mA＝mC＜mB，hA＝hB＜hC），下面是猜想：猜想一：重力势能大小与物体质量有关猜想二：重力势能大小与物体所处高度有关猜想三：重力势能大小与物体密度有关（1）物体重力势能大小通过_______反映。（2）验证猜想一可选择_______两幅图，得出的结论是_______。（3）实验室还提供了与A，C质量相同的铜块和铝块：通过实验得出的结论是_______。【答案】铁钉陷入沙子深度①②见解析见解析【详解】（1）[1]根据转换法，通过铁钉陷入沙面的深度来反映重力势能的大小。（2）[2][3]研究物体的重力势能大小与物体质量有关，要控制物体所处高度相同，而铁块的质量不同，可选择①②两幅图，因mA＜mB，且B铁钉陷入沙面的深度更大，故得出的结论是：当物体所处高度相同时，物体质量越大，重力势能越大。（3）[4]通过实验得出的结论是：当物体所处高度和质量相同时，重力势能与物体密度无关。【课堂小结】【课堂检测】1．高空中匀速直线飞行的飞机，向地面投下救灾物资，则飞机的动能和重力势能的变化情况（）A．动能、重力势能都不变B．动能不变，重力势能变大C．重力势能不变，动能变大D．动能、重力势能都变小【答案】D【详解】飞机沿水平方向匀速飞行，空投物资时，速度不变，高度不变，但飞机的质量变小，所以它的动能和重力势能都减小，故D符合题意。故选D。2．垂直升降式立体车库能有效缓解车位不足的问题。停在载车板上的汽车匀速上升过程中，下列说法正确的是（）A．动能不变，重力势能不变 B．动能不变，重力势能增大C．动能增大，重力势能不变 D．动能增大，重力势能增大【答案】B【详解】汽车在匀速上升的过程中，质量不变，速度不变，则动能不变，同时高度增加，故重力势能增大，故ACD不符合题意，B符合题意。故选B。3．如图所示，运动员用弹簧拉力器锻炼身体时，将拉力器从原长逐渐缓慢拉伸到某一伸长状态（不超过弹性限度），下列说法正确的是（）A．未被拉伸的拉力器弹簧具有弹性势能B．在拉伸过程中，拉力器的弹簧产生的弹力逐渐变大C．拉力器被水平拉长的过程中，人对拉力器没有做功D．拉力器被水平拉长的过程中，手对拉力器的力大于拉力器对手的力【答案】B【详解】A．未被拉伸的拉力器的弹簧没有发生弹性形变，不具有弹性势能，故A错误；B．在拉伸过程中，拉力器的弹簧形变程度变大，所产生的弹力逐渐变大，故B正确；C．在这一次锻炼过程中，对拉力器施加了力，弹簧在力的方向上通过了距离，因此运动员对拉力器做了功，故C错误；D．手对拉力器的力与拉力器对手的力是一对相互作用力，二力大小相等，故D错误。故选B。4．2022年4月16日神舟十三号载人飞船返回舱在东风着陆场完美着陆。图中返回舱减速下落时，下列说法正确的是（）A．动能减小，重力势能减小 B．动能减小，重力势能增大C．动能增大，重力势能减小 D．动能增大，重力势能增大【答案】A【详解】返回舱减速下落时，质量不变，速度变小，动能变小，高度变小，重力势能减小，故A正确，BCD错误。故选A。5．为创建文明城市，环卫工人采用电动扫地车将水平地面上的杂物吸入车内，在此过程中，扫地车整体的惯性_______，当关闭吸尘功能后，扫地车继续匀速前进，扫地车整体的动能_______，重力势能______。（均选填“不变”、“变大”或“变小”）【答案】变大不变不变【详解】[1]环卫工人采用电动扫地车将水平地面上的杂物吸入车内，扫地车的质量变大，惯性变大。[2][3]当关闭吸尘功能后，扫地车继续匀速前进，速度不变，动能不变；高度不变，重力势能不变。6．道路交通安全法规定：严禁车辆超载。这是因为超载车辆的质量_______，对路面的压力_______，在轮胎的受力面积一定时，车辆对路面的压强_______，会使路面、桥梁的使用年限大大缩短；车辆超载时行车中危险性会增大，因为其惯性_______，容易发生交通事故；在速度一定时，超载车辆的动能会_______，一旦发生交通事故，其破坏力会更大。（以上均选填“增大”“减小”或“不变”）【答案】增大增大增大增大增大【详解】[1][2][3]超载车辆的质量增大，重力增大，则对路面的压力增大，在轮胎的受力面积一定时，根据可知，车辆对路面的压强增大。[4]车辆超载后质量增大，因此惯性增大，制动距离增长，遇到紧急情况不容易刹车，危险性增大。[5]在速度一定时，超载车辆的质量变大，动能会增大，一旦发生交通事故，其破坏力会更大。7．机械手表里拧紧的发条具有______能，可以带动小齿轮和指针转动；风具有______能，可以推动帆船航行；打桩机举高的重锤具有______能，可以完成打桩工作。【答案】弹性势动重力势【详解】[1]拧紧的发条发生了弹性形变，所以其具有弹性势能。[2]风是流动的空气，由于其运动，所以其具有动能。[3]举高的锤由于相对于地面位置被举高，所以其具有重力势能。8．如图所示，小明在玩蹦蹦杆，在小明将蹦蹦杆中的弹簧向下压缩的过程中，小明的重力势能______，弹簧的弹性势能______。（选填“增大”、“减小”或“不变”）【答案】减小增大【详解】[1][2]小明将蹦蹦杆中的弹簧向下压缩的过程中，小明的质量不变，高度降低，因此重力势能减小；弹簧受力压缩，弹性形变程度增大，因此弹性势能增大。9．在“探究影响动能大小的因素”实验时，小明提出了如下猜想，实验步骤如图所示。

（1）由“十次车祸九次快”可猜想：汽车的动能可能跟___________有关：由“安全驾驶莫超载”可猜想：汽车的动能可能跟___________有关；（2）该实验所探究物体的动能是指___________（选填“木块”“钢球”或“斜面”）的动能；（3）要探究动能大小与物体质量的关系，应保证钢球达到水平面的速度相同，为了达到这一目的所采取的具体操作方法是__________________（4）小明根据乙、丙两图得出结论：物体的动能大小与质量有关，他的结论是否正确？___________（选填“正确”或“错误”），理由是_________________。【答案】速度质量钢球让小球从同一位置同一高度由静止滑下错误没有控制速度相同【详解】（1）[1][2]“十次车祸九次快”指的是汽车速度快容易造成车祸，所以动能的大小与速度有关；“安全驾驶莫超