11.3 動(dòng)能和勢(shì)能（導(dǎo)學(xué)案）【原卷版】（人教版）

學(xué)而優(yōu)教有方第3節(jié)動(dòng)能和勢(shì)能（導(dǎo)學(xué)案）【學(xué)習(xí)目標(biāo)】1.能通過(guò)實(shí)例從做功的角度描述能量。能說(shuō)出能量與做功的關(guān)系。記住能的單位.2.能通過(guò)實(shí)例或?qū)嶒?yàn)初步認(rèn)識(shí)動(dòng)能勢(shì)能的概念，并能運(yùn)用其解釋相關(guān)的現(xiàn)象.3.能通過(guò)實(shí)驗(yàn)探究，了解動(dòng)能、勢(shì)能的大小跟那些因素有關(guān)。4.具有從能量的角度分析物理問(wèn)題的意識(shí)。【學(xué)習(xí)重點(diǎn)】影響動(dòng)能和勢(shì)能大小的因素?！緦W(xué)習(xí)難點(diǎn)】影響動(dòng)能和勢(shì)能大小的因素。【自主預(yù)習(xí)】閱讀教材，完成以下問(wèn)題：1．如果一個(gè)物體能夠，表示這個(gè)物體具有能量，簡(jiǎn)稱能。在物理學(xué)中，能的單位是。2．物體由于而具有的能，叫做動(dòng)能。物體動(dòng)能的大小跟它的和有關(guān)。質(zhì)量相同的物體，運(yùn)動(dòng)的速度越大，它的動(dòng)能越；運(yùn)動(dòng)速度相同的物體，質(zhì)量越大，它的動(dòng)能也越。3．在地球表面附近，物體由于受到并處在一定時(shí)所具有的能，叫做重力勢(shì)能。物體的重力勢(shì)能跟它的和有關(guān)。對(duì)于高度相同的物體，質(zhì)量越大，重力勢(shì)能越；對(duì)于質(zhì)量相同的物體，高度越高，重力勢(shì)能越。4．物體由于而具有的能量叫做彈性勢(shì)能。彈性勢(shì)能的大小與物體的有關(guān)；同一物體，彈性形變?cè)酱螅瑥椥詣?shì)能越大。5.重力勢(shì)能和彈性勢(shì)能統(tǒng)稱為。【合作探究】探究一、能量【想一想】流動(dòng)的水、飛行的子彈、拉開(kāi)的弓這些物體是否能夠?qū)ν庾龉?？其原因是什么？這些現(xiàn)象中，水、子彈、弓這些物體都能夠?qū)ν庾龉Γㄋ?、子彈）或具備做功的本領(lǐng)（弓），原因是這些物體具有。1．能量①物體能夠?qū)ν猓硎具@個(gè)物體具有能量，簡(jiǎn)稱為“能”。②能量的單位：，簡(jiǎn)稱焦，符號(hào)J。探究二：動(dòng)能【觀察思考】以下物體具有的能量有什么共同特點(diǎn)？臺(tái)風(fēng)把物體刮跑臺(tái)風(fēng)把物體刮跑行駛的汽車子彈擊穿木樁【分析】以上物體的能量都是由于而具有的。1.動(dòng)能物體由于而具有的能量，叫做動(dòng)能。一切運(yùn)動(dòng)的物體都具有動(dòng)能?！鞠胍幌搿课矬w動(dòng)能的大小跟哪些因素有關(guān)？2.探究“影響動(dòng)能大小的因素”生活中的事例：子彈飛行的速度比較大，對(duì)物體的殺傷力也大（做過(guò)多）；用錘子擊碎物體時(shí)，錘頭的質(zhì)量越大，破壞力越強(qiáng)（做過(guò)越多）；汽車行駛的速度越大，出事故時(shí)就越嚴(yán)重；一輛汽車以同一速度運(yùn)動(dòng)，重載比空載時(shí)事故更嚴(yán)重?！拘纬刹孪搿縿?dòng)能的大小可能與物體的、等因素有關(guān)。【設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)】①實(shí)驗(yàn)器材：幾個(gè)質(zhì)量不同的鋼球A、木塊B、斜面（帶槽）等。②實(shí)驗(yàn)原理：如圖所示，鋼球A從高為h的斜槽上滾下，在水平面上運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)的鋼球A碰到木塊B后，能將B撞出一段距離s。在同一水平面上，木塊B被撞得越遠(yuǎn)，則鋼球A對(duì)B做的功就越多，A的動(dòng)能越大。③實(shí)驗(yàn)方法：轉(zhuǎn)換法、控制變量法。a.轉(zhuǎn)換法：通過(guò)被撞物體來(lái)反映動(dòng)能的大小。s越大，表示鋼球的動(dòng)能越。b.控制變量法：在探究動(dòng)能的大小可能與物體運(yùn)動(dòng)速度、物體質(zhì)量有關(guān)時(shí)，每次實(shí)驗(yàn)這兩個(gè)變量控制一個(gè)不變，探究動(dòng)能大小與另一個(gè)變量之間的關(guān)系?？刂瀑|(zhì)量不變，改變速度的方法：同一小球從（相同/不同）高度滾下?？刂扑俣炔蛔?，改變質(zhì)量的方法：質(zhì)量不等的小球從同一高度滾下?！具M(jìn)行實(shí)驗(yàn)】①探究動(dòng)能大小與速度的關(guān)系控制鋼球的質(zhì)量m不變；讓同一鋼球A分別從（相同/不同）的高度由靜止開(kāi)始滾下，撞擊木塊B；觀察并測(cè)量木塊被撞出的距離s。②探究動(dòng)能大小與質(zhì)量的關(guān)系控制速度不變，即固定鋼球在滑槽上的釋放位置的高度h；改變鋼球的質(zhì)量m；觀察并測(cè)量木塊被撞出的距離。【分析與論證】探究①中：當(dāng)鋼球質(zhì)量相同時(shí)，鋼球達(dá)到斜面底端速度越大，木塊被撞擊滑行的距離越遠(yuǎn)，說(shuō)明：鋼球的動(dòng)能大小與有關(guān)，越大，動(dòng)能越大。探究②中：當(dāng)鋼球達(dá)到斜面底端速度相同時(shí)，鋼球質(zhì)量越大，木塊被撞擊滑行的距離越遠(yuǎn)，說(shuō)明：鋼球的動(dòng)能大小與有關(guān)，越大，動(dòng)能越大?！緦?shí)驗(yàn)結(jié)論】物體動(dòng)能的大小跟、有關(guān)，質(zhì)量相同的物體，運(yùn)動(dòng)速度越大，它的動(dòng)能越大；運(yùn)動(dòng)速度相同的物體，質(zhì)量越大，它的動(dòng)能越大?！窘涣髋c討論】①使鋼球獲得動(dòng)能的方法：將鋼球由斜面某一高度靜止釋放（重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能）。②將質(zhì)量不同的鋼球放在斜面上同一高度處?kù)o止釋放的目的：控制鋼球達(dá)到斜面底端時(shí)具有相同的（鋼球的速度與質(zhì)量無(wú)關(guān)）。③將質(zhì)量相同的鋼球由斜面上不同位置靜止釋放的目的：改變鋼球達(dá)到斜面底端時(shí)的。④實(shí)驗(yàn)改進(jìn)：a.若木塊質(zhì)量較大，為確保實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象較明顯：可（增大/減?。╀撉驖L下的高度。b.不用木塊的實(shí)驗(yàn)改進(jìn)：在桌上鋪一條毛巾，通過(guò)鋼球在毛巾上表面來(lái)反映動(dòng)能的大小。⑤實(shí)驗(yàn)結(jié)論的應(yīng)用：生活中超載、超速問(wèn)題（超速：速度大，超載：質(zhì)量大；則使車輛的動(dòng)能大，危險(xiǎn)性大）。【想想議議】某段道路的標(biāo)示牌顯示：小型客車最高行駛速度不得超過(guò)100km/h；大型客車、載貨汽車最高行駛速度不得超過(guò)80km/h。請(qǐng)利用物理知識(shí)解釋，為什么要對(duì)機(jī)動(dòng)車的最高行駛速度進(jìn)行限制？為什么在同樣的道路上，對(duì)不同車型設(shè)定不一樣的最高行駛速度？【分析】同一輛汽車，質(zhì)量不變，速度越大，具有的動(dòng)能越大，危害性越大。所以限制機(jī)動(dòng)車的最高_(dá)__________才能保證機(jī)動(dòng)車行駛的安全性。車型不同，載重量不同，如果載貨車與小汽車的行駛速度相同，由于載貨車的質(zhì)量大，具有的動(dòng)能大，則剎車時(shí)滑行的距離長(zhǎng)，危害性大。所以質(zhì)量大的大型貨車最高行駛速度要些。一些物體的動(dòng)能一些物體的動(dòng)能物體動(dòng)能/J物體動(dòng)能/J拋出去的籃球約30跑百米的運(yùn)動(dòng)員約3×103行走的牛約60飛行的步槍子彈約5×103從10m高處落下的磚塊約2.5×103行駛的小汽車約2×105【例題1】判斷下列物體動(dòng)能的變化情況：①一輛汽車加速運(yùn)動(dòng)，它的動(dòng)能__________.②火車進(jìn)站時(shí)做減速運(yùn)動(dòng)，它的動(dòng)能_____；停止后，它的動(dòng)能等于___.③一輛灑水車在馬路上勻速前進(jìn)并灑水，它的動(dòng)能_________.④汽車空載和滿載時(shí)以相同速度前進(jìn)：________時(shí)動(dòng)能大.【例題2】如圖1所示是“探究物體的動(dòng)能跟哪些因素有關(guān)”的實(shí)驗(yàn)，將小鋼球從高度為h的同一斜面上由靜止開(kāi)始滾下，推動(dòng)同一木塊在水平面向前移動(dòng)一段距離后停下。先后完成甲、乙、丙所示的三組實(shí)驗(yàn)。（1）小鋼球在滾下斜面的過(guò)程中，其動(dòng)能大小是通過(guò)______（選填“高度”或“距離”）大小來(lái)反映的；（2）分析比較甲和乙兩組實(shí)驗(yàn)可得：__________________；（3）分析比較________兩組實(shí)驗(yàn)可得，物體速度相同時(shí)，質(zhì)量越大，動(dòng)能越大；（4）綜合上述可知，如圖2所示的交通標(biāo)志牌是交通管理部門對(duì)不同車型設(shè)定不同的最高_(dá)____；（5）在實(shí)驗(yàn)中，若增大水平面的粗糙程度，則木塊移動(dòng)的距離將________（選填“增大”、“不變”或“減小”）。探究三：勢(shì)能【觀察并思考】①打樁機(jī)打樁的過(guò)程：如圖所示，打樁機(jī)在工作時(shí)，先把“重錘”高高舉起，當(dāng)“重錘”落下時(shí)，可以把樁打入地里。②山頂?shù)木奘４驑稒C(jī)打樁機(jī)巨石重錘對(duì)樁做功了嗎？高處的巨石有沒(méi)有做功的本領(lǐng)？其原因是什么？【分析】當(dāng)“重錘”落下時(shí)，可以把樁打入地里，對(duì)樁做了功，故被舉高的重錘應(yīng)具有能量；同樣的道理，高處的巨石也具有能量。這種能量是物體由于受到產(chǎn)生的.1.重力勢(shì)能：在地球表面附近，物體由于受到重力并處在一定時(shí)所具有的能，叫做重力勢(shì)能?！舅伎肌课矬w重力勢(shì)能的大小跟哪些因素有關(guān)？2.探究“影響重力勢(shì)能大小的因素”事例：物體離地面越高、質(zhì)量越大，一旦落到地面，做的功越多，做功的本領(lǐng)越強(qiáng)?！静孪肱c假設(shè)】重力勢(shì)能的大小可能與物體離開(kāi)地面、物體等因素有關(guān)?！驹O(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)】①實(shí)驗(yàn)器材：水槽（內(nèi)盛細(xì)沙）、桌腿尖的小桌、不同質(zhì)量的重物。②實(shí)驗(yàn)原理：如圖所示，讓物體由某一高度從靜止下落到小桌面上，觀察桌腿在沙坑下陷的深度。深度越大，物體做功越多，重力勢(shì)能就越大。③實(shí)驗(yàn)方法：轉(zhuǎn)換法、控制變量法。a.轉(zhuǎn)換法：通過(guò)桌腿在沙坑反映重力勢(shì)能的大小。b.控制變量法：探究重力勢(shì)能的大小與物體高度的關(guān)系時(shí)，控制質(zhì)量不變，改變；探究重力勢(shì)能的大小與物體質(zhì)量的關(guān)系時(shí)，控制高度不變，改變?！具M(jìn)行實(shí)驗(yàn)】①探究重力勢(shì)能的大小與高度的關(guān)系讓同一物體分別從不同的高度由靜止開(kāi)始下落，觀察測(cè)量桌腿在沙坑下陷的深度。②探究重力勢(shì)能大小與質(zhì)量的關(guān)系讓質(zhì)量不同的物體分別從同一高度由靜止開(kāi)始下落，觀察桌腿在沙坑下陷的深度?！痉治雠c論證】探究①中：同一物體從不同高度的位置下落時(shí)，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。說(shuō)明：質(zhì)量相等的物體，越高，重力勢(shì)能越大。探究②中：質(zhì)量不同的物體從同一高度下落時(shí)，質(zhì)量越大，桌腿在沙坑下陷的深度越大.說(shuō)明：高度相同時(shí)，物體的越大，重力勢(shì)能越大?！緦?shí)驗(yàn)結(jié)論】物體重力勢(shì)能的大小跟、有關(guān)，質(zhì)量相同的物體，高度越高，它的重力勢(shì)能越大；高度相同的物體，質(zhì)量越大，它的重力勢(shì)能也越大?！鞠胂胱h議】在建筑工地上，常?？吹揭韵碌闹甘九疲阒肋@些安全警示牌表示什么含義？其中包含的物理原理是什么？【答案】這些安全警示牌分別表示：；；。因?yàn)樘幱诟呖盏奈矬w具有很大的能，一旦下落后，做的功也多，對(duì)人的傷害更大?！纠}3】為了探究重力勢(shì)能的大小與哪些因素有關(guān)，小明找到A、B、C三個(gè)體積相同的小球。讓小球從高處自由落下，通過(guò)觀察小球砸入沙坑中的深淺程度來(lái)比較重力勢(shì)能的大小。其中mA=mB＞mC，三次實(shí)驗(yàn)如下圖所示：①為了探究重力勢(shì)能的大小與質(zhì)量的關(guān)系，他應(yīng)該選擇圖甲和圖____進(jìn)行對(duì)比實(shí)驗(yàn)。②為了探究重力勢(shì)能的大小與高度的關(guān)系，他應(yīng)該選擇圖甲和圖_____進(jìn)行對(duì)比實(shí)驗(yàn)。③本次實(shí)驗(yàn)用到了多種研究物理問(wèn)題的方法，請(qǐng)你任意指出其中一種方法，如：__________。3.彈性勢(shì)能【想想議議】運(yùn)動(dòng)員在參加射箭比賽時(shí)，拉彎的弓為什么能將箭射出？蹦床比賽中，運(yùn)動(dòng)員為什么可以“跳”這么高？射箭比賽射箭比賽蹦床比賽【分析】被拉彎的弓和發(fā)生形變的蹦床可以把箭射出去、把人彈起，弓和彈簧能夠?qū)ν庾龉?，說(shuō)明他們具有?！舅伎肌窟@種形式的能量是如何產(chǎn)生的？【分析】這種形式能量的產(chǎn)生是由于發(fā)生的物體在恢復(fù)形變時(shí)可以做功，因此具有能量。例如，發(fā)生形變的網(wǎng)球拍能將網(wǎng)球彈出，具有能量。①?gòu)椥詣?shì)能：物體由于發(fā)生而具有的能叫做彈性勢(shì)能。②影響彈性勢(shì)能大小的因素：觀察如圖所示的射箭比賽，會(huì)發(fā)現(xiàn)弓的形變程度越大，箭射得越遠(yuǎn)。表明弓具有的彈性勢(shì)能越大?？梢?jiàn)弓的彈性勢(shì)能與彈性形變程度有關(guān)?！窘Y(jié)論】彈性勢(shì)能的大小與物體的有關(guān)；同一物體，彈性形變?cè)酱?，彈性?shì)能越。4.勢(shì)能：重力勢(shì)能和彈性勢(shì)能統(tǒng)稱為勢(shì)能．動(dòng)能和勢(shì)能的異同：異同點(diǎn)動(dòng)能勢(shì)能重力勢(shì)能彈性勢(shì)能不同點(diǎn)形成原因物體由于運(yùn)動(dòng)而具有的能物體由于受到重力并處在一定高度所具有的能物體由于發(fā)生彈性形變而具有的能特點(diǎn)一切運(yùn)動(dòng)的物體都具有動(dòng)能一切被舉高的物體都具有重力勢(shì)能一切發(fā)生彈性形變的物體都具有彈性勢(shì)能決定因素質(zhì)量和速度質(zhì)量和高度彈性形變程度相同點(diǎn)都是能量的一種具體形式,都具有做功的本領(lǐng)【歸納整理】①定義：物體由于①定義：物體由于運(yùn)動(dòng)而具有的能叫做動(dòng)能.②影響因素：物體的運(yùn)動(dòng)速度和質(zhì)量.動(dòng)能①物體由于發(fā)生彈性形變而具有的能.②影響因素：物體的彈性形變程度.動(dòng)能和勢(shì)能①物體由于受到重力并處在一定高度時(shí)所具有的能；②影響因素：物體的質(zhì)量和所在高度.重力勢(shì)能勢(shì)能彈性勢(shì)能【精講點(diǎn)撥】1．從做功的角度描述能量。物體能夠?qū)ν庾龉Γɑ蚓邆渥龉Ρ绢I(lǐng)），就表示這個(gè)物體具有能量，對(duì)外做功越多，能量越大。2．動(dòng)能：由于運(yùn)動(dòng)而具有的能叫做動(dòng)能。質(zhì)量相同的物體，運(yùn)動(dòng)的速度越大，它的動(dòng)能越大；運(yùn)動(dòng)速度相同的物體，質(zhì)量越大，它的動(dòng)能也越大。在速度、質(zhì)量這兩個(gè)因素中，速度對(duì)動(dòng)能的影響要大。3.重力勢(shì)能：物體由于受到重力并處在一定高度時(shí)所具有的能叫做重力勢(shì)能。比較重力勢(shì)能的大小時(shí)，通常以地面為參照物，可以認(rèn)為，處在地面上的物體的重力勢(shì)能為0；物體被舉得越高，質(zhì)量越大，具有的重力勢(shì)能也越大。4．彈性勢(shì)能：物體由于彈性形變而具有的能量叫做彈性勢(shì)能。物體的彈性形變?cè)酱?，具有的彈性?shì)能越大?！菊n堂練習(xí)】1．關(guān)于功和能的關(guān)系的說(shuō)法中，下列說(shuō)法中正確的是（）A.一個(gè)物體沒(méi)有做功，它一定不具有能量B.一個(gè)物體能夠做的功越多，其動(dòng)能一定越大C.一個(gè)物體具有能量，說(shuō)明它正在做功D.一個(gè)物體能夠做功，說(shuō)明它具有能量2.如圖所示，艦載機(jī)在“山東艦”航母上起飛，其在加速上升過(guò)程中（）A．動(dòng)能減小，重力勢(shì)能增大B．動(dòng)能增大，重力勢(shì)能減小C．動(dòng)能增大，重力勢(shì)能增大D．動(dòng)能減小，重力勢(shì)能減小3．下列物體中：①卷緊的鐘表發(fā)條；②扔在空中的橡皮；③被適當(dāng)拉伸的彈簧；④充滿氣的氣球。具有彈性勢(shì)能的是（）A.①②③④B.①③④C.只有①

D.只有①③4.如圖1所示，小紅和同學(xué)一起蕩秋千。下列說(shuō)法正確的是（）A.通過(guò)最低點(diǎn)時(shí)的動(dòng)能為零 B.下降過(guò)程中的動(dòng)能不變C.到達(dá)最高點(diǎn)的重力勢(shì)能最大 D.上升過(guò)程中的重力勢(shì)能減小圖圖1圖25.如圖2所示是玩彈弓的情景。經(jīng)驗(yàn)表明，橡皮筋拉得越長(zhǎng)，同樣的“子彈”射得越_____，這說(shuō)明橡皮筋的彈性勢(shì)能與橡皮筋發(fā)生_______大小有關(guān)；若橡皮筋被拉得長(zhǎng)度相同，所用“子彈”的質(zhì)量不同，則發(fā)現(xiàn)射出時(shí)的速度也_____（選填“相同”或“不相同”）；在此過(guò)程中，橡皮筋對(duì)“子彈”做的功_____（選填“相同”或“不相同”）。6.某同學(xué)在做“探究決定重力勢(shì)能大小的因素”實(shí)驗(yàn)時(shí)，觀察到如圖所示的現(xiàn)象（物塊B的質(zhì)量大于物塊A的質(zhì)量），請(qǐng)仔細(xì)觀察圖中下落的銅