【大单元核心素养】人教版物理八年级下册11.3《动能和势能》课件+教案+大单元教学设计

第十一章  功和机械能11.3 动能和势能物理观念:通过分析实例,从做功的角度描述能量,知道能量的单位;通过实例分类和分析,初步认识动能、势能的概念,并能解释相关的现象:通过实验探究,了解动能、势能大小的影响因素。科学思维:从生活实例出发,分析比较物体对外做功的物理过程,归纳、总结实例中的共同本质特征,初步形成动能、势能的概念;会利用转换法比较动能、势能的大小;结合生活与实验事实,能推理、论证影响动能和势能大小的因素。科学探究:通过生活经验和实验事实提出影响动能、势能大小因索的初步假设:根据已有经验利用控制变量法设计探究方案,选择实验器材进行实验。科学态度与责任:用能量的观念分析生活实例,感悟物理与生活、社会等密切关联;通过探究影响动能和势能大小的因素,养成良好的实验习惯、严谨的科学态度和勇于创新、团结合作的品质:通过应用动能和势能的知识解释生活生产中的相关现象,培养将科学知识应用于实践的习惯。1.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，记住能量的单位；2.利用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；重点难点3.能通过实验探究，了解动能、势能的大小跟哪些因素有关。新知导入 1.用手推动木块，使木块运动一段距离。在此过程中，手的推力是否做了功？ 2.演示钢球从斜槽上滚下，在水平桌面上撞击木块，使木块移动了一段距离。分析钢球是否做功？观察思考推力做了功，钢球对木块做了功新知导入一个物体能够做功，我们就说它具有能量能量不同的物体做功的本领也不同。一个物体能够做的功越多，表示这个物体的能量越大。单位：焦耳 简称 焦，符号是 J物理意义：能量是表示物体做功本领大小的物理量。新知讲解湍急的流水风吹动船帆飞行的子弹物体由于运动而能够做功，它们具有的能量叫做动能。一切运动的物体都具有动能新知讲解小鸟和飞机迎面相撞时，能量大到足以击落飞机新知讲解 汽车速度越大，出事故时破坏就越严重；一辆汽车以同一速度运动，重载比空载时出事故更严重。猜 想物体动能大小可能跟速度有关物体动能大小可能跟质量有关新知讲解通过观察B被撞出的距离，比较小球A具有动能的大小。转换法新知讲解探究物体动能大小跟速度的关系控制变量法新知讲解探究物体动能大小跟速度的关系 实验表明钢球从高处滚下，高度h越高，钢球运动到底部时越_____(快、慢)，物体B被撞得越远。所以，质量相同时，钢球的速度越大，动能越 _____。快大新知讲解探究物体动能大小跟质量的关系控制变量法新知讲解探究物体动能大小跟质量的关系 实验表明，速度相同时，质量越_____的钢球能将物体B 撞得越远 。所以，钢球的速度相同时，质量越大，动能越 _____。大大新知讲解结 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。在相同的道路上，不同车型的机动车质量不同，速度相同时，质量大的动能大，制动距离大，质量小的动能小，制动距离小，当制动距离相同时，不同车型限速就不同。新知讲解想想议议 用物理学的术语解释，为什么要对机动车的行驶速度进行限制？为什么在同样的道路上，不同车型的限制车速不同？机动车质量一定，速度越快，动能越大，刹车时制动距离越大，容易出现交通事故，所以要限速行驶； 新知讲解 例1：在5月21日举行的长春市马拉松比赛中，运动员所穿跑鞋的底部有凹凸不平的花纹，这是为了 摩擦；临近终点加速冲刺时，运动员的惯性 ，动能 （均选填“增大”、“减小”或“不变”）。【答案】 增大 不变 增大【详解】[1]运动员所穿跑鞋的底部有凹凸不平的花纹，这是在压力一定时，通过增大接触面的粗糙程度来增大摩擦。[2]临近终点加速冲刺时，运动员的质量不变，惯性不变。[3]临近终点加速冲刺时，运动的质量不变，速度增大，动能增大。新知讲解 例2：小明和小刚一起去商场购物，当他们站在扶梯上，自动扶梯将他们从一楼匀速送上二楼时，小刚认为小明没有动，小刚选取的参照物是 ，在这个过程中小明的动能 。（选填“增大”、“不变”或“减小”）【答案】 自动扶梯 不变【详解】[1]以自动扶梯或以小刚自己为参照物，小刚看到小明的位置没有变化，所以说小明没有动。[2]小明随自动扶梯匀速上升过程中质量不变，速度不变，所以动能不变。新知讲解 木块静止放在水平桌面上，问：木块受到重力，重力对木块做功吗？怎样才能使重力对木块做功？分析 课本静止放在水平桌面，课本没有在重力方向上移动一度距离，此时重力不做功。要让重力对课本做功，可以让木块举高后释放。新知讲解水滴石穿举高的重锤从高空落下的陨石重力势能：物体由于被举高而具有的能量。新知讲解猜 想思 考重力势能可能与什么因素有关？重力势能的大小跟物体被举高度有关重力势能的大小跟物体的质量有关新知讲解通过观察小桌陷入沙子的深度，反映重力势能的大小转换法新知讲解探究物体重力势能大小跟高度的关系控制变量法新知讲解探究物体重力势能大小跟高度的关系 实验表明铁块从高处下落，高度h越高，桌子陷入沙子的深度越_____(深、浅)。所以，质量相同时，铁块的高度越高，重力势能能越 _____。深大新知讲解探究物体重力势能大小跟质量的关系控制变量法新知讲解探究物体重力势能大小跟质量的关系 实验表明，高度相同时，质量越_____的铁块能将桌子陷入沙中更深的深度。所以，钢球的高度相同时，质量越大，重力势能越 _____。大大新知讲解结 论 重力势能大小与质量和高度有关。在质量一定时，高度越高，重力势能越大；在高度一定时，质量越大，重力势能越大。新知讲解 例3：如题图所示，大人比小孩重，他们用相同时间从一楼爬到三楼， 做功多， 做功快，到三楼时 重力势能大。（均选填“大人”或“小孩”） 新知讲解 一根弹簧，把一个砝码放在弹簧上的小木板上，用力将弹簧压缩，使其发生弹性形变。此时，弹簧静止，没有动能。弹簧也没有被举高，也没有重力势能。可是大家想象，弹簧能不能做功？分析 放开手，木块被弹簧弹出去，说明被压缩的弹簧能够做功，也具有能量。新知讲解拉弯的弓生形变的网球拍压弯的跳板发生弹性形变的物体具有的能叫弹性势能。新知讲解 学生表演用橡皮筋弹射纸弹的游戏。用不同的力使橡皮筋形变程度不同，观察纸弹弹射的距离有何不同？分析 橡皮筋形变程度不同，纸弹弹射的距离不同，说明橡皮筋对纸弹的做功不同，进一步说明橡皮筋具有的弹性势能不同 物体的弹性势能的大小跟形变程度有关，弹性形变越大，它具有的弹性势能越大。重力势能和弹性势能都叫做势能新知讲解 例4：如图所示是舰载机在我国自主建造的国产航母“山东舰”甲板上降落时的情景。舰载机着舰后必须适时放下着舰钩，钩住甲板上的拦阻索，达到强行减速的目的，最后舰载机停在航母水平甲板上。从舰载机放下着舰钩钩住拦阻索至舰载机停下的过程中，拦阻索（可视为弹性绳）的弹性形变越来越大，则飞机受到的弹力将越来越 （选填“大”或“小”）；发生弹性形变的拦阻索具有 能。【答案】 大 弹性势【详解】[1]弹力的大小与物体的形变程度有关，形变量越大，弹力越大，所以拦阻索（可视为弹性绳）的弹性形变越来越大，飞机受到的弹力将越来越大。[2]拦阻索（可视为弹性绳）发生弹性形变，所以发生弹性形变的拦阻索具有弹性势能。课堂练习1、甲、乙两辆相同的汽车在同一水平路面上做直线运动的图像如图所示。由图可知，甲车的动能 （选填“大于”、“小于”或“等于”）乙车的动能；若汽车的发动机功率保持不变，经过相同的时间，甲、乙两车牵引力做功之比为 。（空气阻力忽略）【答案】 小于 1∶4【详解】[1]由图中数据计算出甲车、乙车的速度分别为因为甲、乙两辆车质量相同，甲车速度小，故甲车动能较小。[2]由于甲、乙两车相同，忽略空气阻力，则在水平路面上匀速行驶时摩擦力相同，故两车牵引力相同。若汽车发动机功率保持不变，两车运动的速度也不变，则两车牵引力在相同时间内做功之比为新知讲解2、如图所示为游乐园过山车的轨道示意图；过山车从高处加速滑下的过程中，过山车重力势能 （选填“增加”、“减少”或“不变”）。【答案】减小【详解】过山车从高处加速滑下的过程中，质量不变，高度变小，重力势能减小。课堂练习3、运动着的锤子能将钉子钉入木板中，运动着的子弹能射穿鸡蛋，这些现象都能说明运动着的物体具有 ；用弹弓弹射“子弹”时橡皮筋的形变越大，“子弹”被弹射得越远，钟表上的发条上得越紧，钟表走的时间越长，这些都能说明弹性形变越大，物体的 就越大。【答案】 动能 弹性势能【详解】[1]物体由于运动而具有的能量，叫动能，故运动着的子弹能射穿鸡蛋，这些现象都能说明运动着的物体具有动能。[2]物体由于发生弹性形变而具有的能量，叫弹性势能，橡皮筋的形变越大，钟表上的发条上的得越紧，说明发条的弹性形变越大，物体的弹性势能越大。课堂练习4、小明在“探究物体的动能大小跟哪些因素有关”的实验中，选用质量不同的两个钢球m和M（M的质量大于m），分别从不同的高度h和H（H>h）由静止开始滚下，观察木块B被撞击后移动的距离，实验过程如图所示：（1）该实验中物体的动能是指 （选填“钢球”或“木块”）的动能；实验中观察到木块B移动的距离越长，则说明钢球对木块 越多，动能就越大；（2）比较 两图进行的实验，可以探究小球的动能与速度的关系，并由此得出结论：当物体质量相同时，速度越大，动能越大；（3）图乙和图丙换用质量不同的钢球从斜面的相同高度由静止开始滚下，目的是控制 相同，探究钢球的动能大小与 的关系；（4）木块在水平面上滑动时，受到水平面的摩擦力 （选填“变大”、“变小”或“不变”），克服摩擦力做功的功率 （选填“变大”、“变小”或“不变”）。课堂练习【答案】 钢球 做功 甲、乙 速度 质量 不变 变小【详解】（1）[1][2]该实验中所探究的物体的动能是指钢球的动能；该实验中钢球动能的大小是通过木块被撞距离的远近来反映的，木块被撞得越远，说明钢球对木块做功越多，钢球的动能就越大，这里采用了转换法。（2）[3]探究小球的动能与速度的关系时，需要控制小球的质量相同，速度不同，即让质量相同的小球从斜面的不同高度由静止滑下，故需要对甲、乙两次实验。（3）[4][5]换用质量不同的钢球从斜面的相同高度由静止开始滚下，由于高度相同，则到达水平面的速度是相同的，所以目的是控制速度相同，由于质量是不同的，所以探究钢球的动能大小与物体质量的关系。（4）[6][7]木块在水平面上滑动时，受到水平面的摩擦力是滑动摩擦力，滑动摩擦力与压力大小和接触面粗糙程度有关，二者不变，滑动摩擦力不变；克服摩擦力做功的功率    则滑动摩擦力不变，速度减小，木块在水平面上滑动时，克服摩擦力做功的功率变小。课堂练习6、小安同学设计了图甲和图乙所示的实验来探究物体的动能大小与哪些因素有关。如图甲所示，让不同质量的两个小球沿同一光滑斜面分别从2h高处开始由静止向下滚动，然后与放在水平面上的纸盒相碰，纸盒在水平面上移动一段距离后静止。如图乙所示，让质量相同的两个小球沿同一光滑斜面分别从高h处和2h处开始由静止向下滚动，然后与放在水平面上的纸盒相碰，纸盒在水平面上移动一段距离后静止。（1）在图甲和图乙所示的两组实验中，研究的是 （选填“纸盒”“小球”或“斜面”）的动能与哪些因素有关；（2）图甲中让不同质量的两个小球从同一高度滚下的目的是使两球到达水平面时，具有相同的 ；课堂练习（3）分析图乙所示实验的现象，可得出结论：在物体的质量相同时，物体的 越大，动能越大；（4）如图丙所示的是交通管理部门对不同车型在某一路段设定的最高速度，相关资料表明，大部分重大交通事故是由于汽车超载、超速造成的。汽车超载会造成重大交通事故的原因是 。【答案】 小球 速度 速度 在相同的速度情况下，超载会使汽车的质量增大，动能增大【详解】（1）[1]根据转换法，通过比较纸盒在同一水平面上被撞击的距离来判断物体动能的大小。实验中探究的动能是指小球撞击纸盒前瞬间的动能。（2）[2]研究动能与质量的关系时，要控制到水平面速度一定，改变质量大小，故让小球从斜面相同高度处由静止下滑。（3）[3]研究动能与速度的关系时，要控制质量一定，改变速度大小，故让小球从斜面不同高度处由静止下滑，比较图乙两实验可以得出物体质量一定时，速度越大，动能越大。（4）[4]汽车超载会造成重大交通事故的原因是：在速度相同时，质量越大，动能越大。不同的车质量不同，若控制速度相同，质量大的车动能更大，不易刹车，造成的危害更大。 板书设计一、能量1.一个物体能够做功，我们就说它具有能量。2.单位 : 焦耳 简称 焦，符号是 J二、动能1.定义：物体由于运动而具有的能。一切运动的物体都具有动能。2.物体动能的大小跟速度和质量有关。质量相同的物体，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。三、重力势能1.重力势能：物体由于位置较高而具有的能量叫做重力势能。2.重力势能大小与质量和高度有关。在质量一定时，高度越高，重力势能越大；在高度一定时，质量越大，重力势能越大。四、弹性势能1.定义：物体由于弹性形变而具有的能量。2.弹性势能的大小与物体的弹性以及形变的程度有关；同一物体，弹性形变越大，弹性势能越大。谢 谢 观 看！