第十一章功和機(jī)械能教案[共8頁]

1、第十一章 功和機(jī)械能一、功（一）力學(xué)中的功1.功的定義： 如果一個(gè)力作用在物體上,物體在這個(gè)力的方向上移動(dòng)了一段距離,這個(gè)力的作用就顯示出成效,力學(xué)里就說這個(gè)力做了功。 做功實(shí)例： （甲）物體在繩子 （乙）靜止的小車在拉力的 （丙）汽車在剎車阻力的作拉力的作用下升高 作用下向前運(yùn)動(dòng) 用下滑行了一段距離不做功實(shí)例： （甲）搬而未起 （乙）提著小桶在水平路上勻速前進(jìn), 提桶的力沒有做功2做功的兩個(gè)必要因素：（1） F （2） S補(bǔ)充：不做功的三種情況：有力,沒有移動(dòng)距離,即 F0 S=0例：a.甲圖中搬而未起；b.端一盆水站著不動(dòng)；c.用力推講臺(tái),講臺(tái)沒有動(dòng)。移動(dòng)了距離,但是沒有力,即 F=0 S

2、0例：a.我將手中筆丟出,粉筆在空中飛行,飛行過程中我對(duì)筆沒有做功。b.把足球踢出,足球在地面上滾動(dòng)。 F0 有力,有距離,但力的方向與運(yùn)動(dòng)方向垂直,即 S0 垂直無功 FS 例：a.乙圖中,人提一桶水沿水平方向前進(jìn),提桶的力沒做功。b.人推木箱前進(jìn),箱子的重力和支持力,沒有做功。 【例1】下列情況中,人有沒有對(duì)所帶皮箱做功？（1）人用力提放在地上的皮箱,但沒有提起。 （2）人再一次把箱子提起。 （3）人用力提著皮箱在原地不動(dòng)。 （4）人把箱子放在電梯上,一起隨電梯上升。 （5）人提著箱子在水平路面上勻速前進(jìn)了50m。 （6）人提著箱子上樓。 （二）功的計(jì)算1.概念：物理學(xué)中,把 叫做功。即：

3、 = 2.公式：W=FS (此公式都用國際單位)W:功焦耳（J）S:距離 米（m）單位：牛米（Nm） 1Nm=1J 物理意義：1N的力使物體在力的方向上移動(dòng)1m的距離,即做功1J。3.注意：（1）力的大小、方向不變時(shí),才可用此公式計(jì)算功。如：現(xiàn)用以總垂直于一均勻木棒方向的力將它抬起一頭到豎直為止,至少要做多少功？F大小、方向在改變,不能用此公式。（2）F、S必須具有同時(shí)性,即S必須是F一直參與下物體在力的方向上移動(dòng)的距離。如：一人用500N的力將球踢出20m,球在運(yùn)動(dòng)過程中,求人對(duì)球做多少功（3）做功的多少只由W=FS決定,與物體的質(zhì)量、速度、運(yùn)動(dòng)方向,是否有摩擦無關(guān)?！纠?】質(zhì)量為50的雪橇

4、上裝載了350的貨物,一匹馬拉著它將貨物勻速運(yùn)到了3000m外的貨場。如果雪橇行進(jìn)中受到的摩擦力是800N,求馬運(yùn)貨時(shí)做的功。（g=10N/）【例3】在平地上用50N的水平推力推動(dòng)重100N的箱子前進(jìn)了10m,箱子的重力做了多少功？如果把這個(gè)箱子勻速舉高15cm,他做了多少功？二 、功率（一）比較做功的快慢比較做功的快慢必須考慮的兩個(gè)因素：做功的多少和做功的時(shí)間。（二）功率1用比較法建立功率的概念比較運(yùn)動(dòng)的快慢比較做功的快慢比較方法通過相同的路程,比較運(yùn)動(dòng)時(shí)間完成相同的功,比較所用的時(shí)間運(yùn)動(dòng)時(shí)間相同,比較路程在相同時(shí)間內(nèi),比較做功的多少引入物理概念速度物理意義：表示物體運(yùn)動(dòng)的快慢功率物理意義：

5、表示物體做功的快慢概念：物體通過的路程與時(shí)間之比概念：功與時(shí)間之比公式：公式：2功率：在物理學(xué)中,功與做功所用時(shí)間之比叫功率。功率是表示物體做功快慢的物理量。3功率的符號(hào)是P,功率的單位是瓦特,簡稱瓦,符號(hào)W?！纠?】下列關(guān)于功率的說法正確的是（ ）A物體做功越多,功率越大 B物體做功時(shí)間越短,功率越大C物體做功越快,功率越大 D物體做功時(shí)間越長,功率越大【例5】螞蟻用10-3N的力拉著樹葉,10s內(nèi)沿拉力方向前進(jìn)了10cm,則螞蟻對(duì)樹葉做功為 J,此時(shí)的功率為 W。【練習(xí)1】下列哪種情況有力對(duì)物體做了功（ ）A小車在光滑水平面做勻速直線運(yùn)動(dòng)B舉重運(yùn)動(dòng)員把杠鈴舉在頭頂不動(dòng)C物體沿斜面滑下D小民

6、提著水桶在水平路面上行走【練習(xí)2】如圖所示,直徑為d的圓筒上繞著繩子,某同學(xué)用恒力F拉著繩子的自由端使圓筒在地上滾動(dòng),則他使圓筒滾動(dòng)一周所做的功是 ( )AdF B2dF C4dF D0【練習(xí)3】用大小不同的甲、乙兩個(gè)力拉同一物體,兩力所做的功W與這兩個(gè)力的方向上移動(dòng)的距離s的關(guān)系圖像如圖7,由圖可知,甲乙兩個(gè)力的大小關(guān)系是（ ）AF甲F乙 BF甲F乙 C F甲=F乙 D條件不足,無法比較【練習(xí)4】粗糙水平地面上有一個(gè)重為100N的物體。用20N的水平拉力使其在10s內(nèi)勻速前進(jìn)了10m,在此過程中（ ）A重力做功的功率為100W B支持力做功的功率為100WC拉力做功的功率為200W D拉力做

7、功的功率為20W【練習(xí)5】立定跳遠(yuǎn)項(xiàng)目中,體重為500N的某同學(xué)從最高點(diǎn)到落地點(diǎn)的過程中,重心下降的最大距離為0.3m,用時(shí).5s。則此過程中重力做的功為 J,重力的功率為 W?！揪毩?xí)6】汽車質(zhì)量為1.8103kg,車輪與地面的總接觸面積為0.09m2,當(dāng)汽車以90km/h的速度在平直路面上勻速行駛時(shí),汽車發(fā)動(dòng)機(jī)牽引力為1000N（g取10N/kg）。求：（1）汽車靜止時(shí)對(duì)路面的壓強(qiáng)。（2）汽車以90km/h的速度勻速行駛時(shí),牽引力的功率。（3）若汽車按照這種方式行駛,全程250km,牽引力做的功是多少？三、動(dòng)能和勢(shì)能（一）能量1能的概念：能夠?qū)ν庾龉Φ奈矬w具有能量,簡稱能。2實(shí)質(zhì)：物體做功的

8、過程就是能量轉(zhuǎn)化過程。3能量的單位：焦耳（J）【例6】關(guān)于功和能的說法,下列幾種說法,正確的是（ ）A具有能的物體一定正在做功B物體具有的能量越大,它做的功就越多C物體做的功越多,它具有的能量就越大D物體能夠做的功越多,它具有的能就越大（二）動(dòng)能1問題探究現(xiàn)象分析風(fēng)吹著帆船航行,風(fēng)對(duì)帆船做了功風(fēng)（流動(dòng)的空氣）具有能量子彈能擊穿靶,子彈對(duì)靶做了功運(yùn)動(dòng)的子彈具有能量急流的河水把石頭沖走,水對(duì)石頭做了功流水具有能量運(yùn)動(dòng)的鋼球打在木塊上,把木塊推走,鋼球?qū)δ緣K做了功運(yùn)動(dòng)的鋼球具有能量總結(jié)發(fā)現(xiàn)：運(yùn)動(dòng)的物體具有能。2動(dòng)能：物體由于運(yùn)動(dòng)而具有的能叫做動(dòng)能。一切運(yùn)動(dòng)的物體都具有動(dòng)能。3實(shí)驗(yàn)探究：動(dòng)能的大小與哪

9、些因素有關(guān)結(jié)論：【例7】一列正在減速進(jìn)站的載有乘客的地鐵,小李同學(xué)坐在該車的座位上。在進(jìn)站過程中,以站臺(tái)為參照物,對(duì)該列車和小李同學(xué)的敘述正確的是（ ）A小李同學(xué)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)保持不變B小李同學(xué)的動(dòng)能不變C列車的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)保持不變D列車的動(dòng)能減?。ㄈ﹦?shì)能1重力勢(shì)能現(xiàn)象分析人們?cè)诖蚰緲稌r(shí),先把重錘高高舉起,重錘落下就能把木樁打入地里被舉高的重錘能對(duì)木樁做功,說明舉高的重錘具有能量在高空中的鉛球落到地上,能在地上打出一個(gè)小坑高處的鉛球能夠做功,高處的鉛球具有能量歸納總結(jié)：一切被舉高的物體都具有能量物體由于高度所決定的能叫做重力勢(shì)能。重力勢(shì)能的大小與哪些因素有關(guān)？總結(jié)：2彈性勢(shì)能：概念：彈性勢(shì)能的大小與

10、哪些因素有關(guān)？總結(jié)：重力勢(shì)能和彈性勢(shì)能統(tǒng)稱為勢(shì)能?！纠?】如圖所示是玩彈弓的情景。經(jīng)驗(yàn)表明,橡皮筋拉得越長,同樣的“子彈”射得越遠(yuǎn),這說明橡皮筋的彈性勢(shì)能與 有關(guān)；若橡皮筋被拉的長度相同,則質(zhì)量大的“子彈”射出的距離較小,原因是質(zhì)量大的“子彈”射出時(shí)的 小。四、機(jī)械能及其轉(zhuǎn)化（一）機(jī)械能及其轉(zhuǎn)化1機(jī)械能：動(dòng)能和勢(shì)能統(tǒng)稱為機(jī)械能。一個(gè)物體只要具有動(dòng)能或者勢(shì)能,此時(shí)都可以說物體具有機(jī)械能。2動(dòng)能和重力勢(shì)能的轉(zhuǎn)化：運(yùn)動(dòng)方向高度重力勢(shì)能速度動(dòng)能能的轉(zhuǎn)化a到c降低減小變大增大重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能c到bb到cc到a3動(dòng)能和彈性勢(shì)能的轉(zhuǎn)化：【例9】跳遠(yuǎn)運(yùn)動(dòng)的幾個(gè)階段如圖所示,則運(yùn)動(dòng)員（ ）A助跑階段機(jī)械能不變

11、 B起跳時(shí)機(jī)械能為零C經(jīng)過最高點(diǎn)時(shí)動(dòng)能最大 D經(jīng)過最高點(diǎn)時(shí)重力勢(shì)能最大（二）機(jī)械能的守恒1機(jī)械能守恒：在只有動(dòng)能和勢(shì)能轉(zhuǎn)化的過程中,機(jī)械能的總量保持不變?？紤]到摩擦力等阻力時(shí)機(jī)械能總量會(huì)減小。動(dòng)能、勢(shì)能和機(jī)械能的單位與功的單位相同,也是焦耳,比如可以書寫為：E動(dòng)=200J,E勢(shì)=300J。2判斷機(jī)械能是否變化的方法：（1）無外力情況下的機(jī)械能轉(zhuǎn)化（2）存在外力情況下的機(jī)械能變化【例10】如圖所示,小球沿軌道由靜止從A處運(yùn)動(dòng)到D處的過程中,忽略空氣阻力和摩擦力,僅有動(dòng)能和勢(shì)能互相轉(zhuǎn)化。則（ ）A小球在A處的動(dòng)能等于在D處的動(dòng)能B小球在A處的動(dòng)能大于在D處的動(dòng)能C小球在B處的機(jī)械能小于在C處的機(jī)械

12、能D小球在B處的機(jī)械能等于在C處的機(jī)械能3人造地球衛(wèi)星的機(jī)械能轉(zhuǎn)化近地點(diǎn)：遠(yuǎn)地點(diǎn)：人造地球衛(wèi)星圍繞地球沿橢圓軌道運(yùn)行的過程中,動(dòng)能與重力勢(shì)能相互轉(zhuǎn)化,衛(wèi)星的機(jī)械能守恒?！纠?1】如圖所示,人造地球衛(wèi)星在大氣層外環(huán)繞地球運(yùn)行的過程中,它的近地點(diǎn)的動(dòng)能 （選填“大于”“小于”或“等于”）它在遠(yuǎn)地點(diǎn)的動(dòng)能；它從近地點(diǎn)向遠(yuǎn)地點(diǎn)運(yùn)行的過程中,機(jī)械能的變化情況是 。（三）風(fēng)能和水能的利用將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能【例12】唐詩中有“黃河遠(yuǎn)上白云間”和“不盡長江滾滾來”的詩句,表明我國水資源豐富,較大河流有1500多條,水能蘊(yùn)藏量達(dá)6.8億千瓦,可開發(fā)的就有3.8億千瓦,居世界第一位。水能的利用在我國得到了很好的發(fā)

13、展。三峽水電站是我國利用水能的最大的工程項(xiàng)目。下面是利用水能來發(fā)電的水電站,請(qǐng)簡要回答有關(guān)水電站的下列問題。（1）從能量轉(zhuǎn)化的角度說明水電站的工作原理。（2）建設(shè)水電站選址時(shí),從能量利用角度來看,你將選擇圖甲所示A址還是圖乙所示B址？說明理由。（3）為什么水壩的橫截面做成上小下大的梯形？（4）唐詩句中含有什么物理知識(shí)？單元總結(jié)思維導(dǎo)圖單元測(cè)試一、選擇題1、如圖,AB、AC、AD為三個(gè)光滑斜面,其中AD為曲面,小球M從A 點(diǎn) 分別沿三個(gè)面自由滑下,撞擊放在B、C、D三點(diǎn)完全相同的物塊上,物塊在撞擊力的作用下移動(dòng)相同的距離停下,則( )A. 小球M對(duì)三物塊做功一樣多 B. 小球M對(duì)B點(diǎn)物塊做功多C

14、. 小球M對(duì)C點(diǎn)物塊做功多 D. 小球M對(duì)D點(diǎn)物塊做功多2、關(guān)于物體的機(jī)械能,下列說法中正確的是（ ）。A高山上的石頭,穩(wěn)穩(wěn)地靜止在那里,它沒有重力勢(shì)能B運(yùn)動(dòng)速度大的物體,具有的機(jī)械能不一定就大C一根彈簧被拉長時(shí)具有的彈性勢(shì)能大,被壓縮時(shí)具有的彈性勢(shì)能小D沒有做功的物體一定沒有能 3、如圖,同一小球在同一高度以相同速度向三個(gè)不同方向拋出（不計(jì)空氣阻力和摩擦）,設(shè)小球剛落地時(shí)的速度分別為V1、V2、V3,則 （ ）A、V1V2V3 B、V1V2V3 C、V1=V2=V3 D、無法確定4、如圖甲所示,水平地面上的一物體受到方向不變的水平拉力F的作用,F的大小與時(shí)間t的關(guān)系及物體速度v與時(shí)間t的關(guān)系

15、如圖乙、丙所示。則下列說法正確的是A02s內(nèi)物體處于靜止?fàn)顟B(tài)B46s內(nèi)物體的機(jī)械能不變C24s內(nèi)物體受到的摩擦力為3N D46s內(nèi)拉力對(duì)物體做功的功率為8 W 5、如圖所示,一小鋼球從光滑固定斜面的A點(diǎn)靜止釋放,相繼經(jīng)過B、C兩點(diǎn),AB=BC,則下列分析正確的是（忽略空氣阻力的影響）A小鋼球下滑過程中做勻速直線運(yùn)動(dòng)B小鋼球在AB、BC兩段內(nèi)運(yùn)動(dòng)的平均速度相等C小鋼球所受重力在AB、BC兩段內(nèi)做功相等D就A、B、C三點(diǎn)而言,小鋼球在A點(diǎn)具有的機(jī)械能最大6、甲、乙兩物體處于同一水平地面上,甲的動(dòng)能比乙的動(dòng)能大。下列說法正確的是（ ）。A甲的質(zhì)量一定比乙大 B甲能夠做的功一定比乙多C甲的速度一定比乙

16、大 D甲已經(jīng)做的功一定比乙多 7、如圖所示,木板可繞固定的水平軸O轉(zhuǎn)動(dòng)。木板從水平位置OA緩慢地轉(zhuǎn)到OB位置,木板上的物塊始終相對(duì)于木板靜止。在這一過程中,物塊的機(jī)械能增加了2J。用F1表示物塊受到的支持力,用F2表示物塊受到的摩擦力,在這一過程中,下列說法：F1和F2對(duì)物塊都不做功；F1對(duì)物塊做功為2J,F2對(duì)物塊不做功；F1對(duì)物塊不做功,F2 對(duì)物塊做功為2J；F1和F2對(duì)物塊所做的總功為2J；物塊的重力勢(shì)能增加了2J,其中正確的是（ ）A B C D8、如圖所示是使用汽車打撈水下重物的示意圖。在將重物從水底拉到井口的過程中,汽車以恒定速度向右運(yùn)動(dòng)。忽略水的阻力和滑輪的摩擦,四位同學(xué)畫出了

17、汽車功率P隨時(shí)間t變化的圖象,其中正確的是9、一彈簧秤下掛一圓柱體,將圓柱體從盛有水的燒杯上方離水面某一高度處緩緩下降,直到圓柱體的底部與燒杯底部接觸為止(設(shè)燒杯底面積為1分米2),如圖已給出整個(gè)過程中彈簧秤的示數(shù)F隨圓柱體下降高度h變化的實(shí)驗(yàn)圖線。則下列說法錯(cuò)誤的是A圓柱體的體積為410-3米3 B圓柱體的密度為1.5103千克/米3C圓柱體所受的最大浮力為8牛 D圓柱體在下降的全過程中重力所做的功為10.8焦 10、有一次體育課上,甲、乙兩同學(xué)進(jìn)行爬竿比賽。甲從某一位置勻速爬到竿項(xiàng)用時(shí)9s,乙從同一位置勻速爬到竿頂用時(shí)10s。若甲、乙兩人體重之比是5：6,則他們爬竿的功率之比P甲：P乙是

18、A、4：3 B、3：4 C、27：25 D、25：27二、實(shí)驗(yàn),探究題11、在實(shí)驗(yàn)室里,小明和同學(xué)們做如圖所示的實(shí)驗(yàn)。他們使同一輛小車從同一斜面的同一高度由靜止開始滑下,接著在不同材料的水平表面上繼續(xù)運(yùn)動(dòng)。實(shí)驗(yàn)完畢后,同學(xué)們討論時(shí)提出了一些問題,請(qǐng)你幫助他們回答：為什么要讓同一輛小車從同一個(gè)斜面的同一高度滑下？_；小車在運(yùn)動(dòng)過程中受力是否平衡？_；小車在水平平面上運(yùn)動(dòng)的全過程中,三次克服阻力做的功是否相等？_。（填：“相等”、“不等”或“無法判斷”）12、要測(cè)測(cè)某同學(xué)做“引體向上”的功率。(1)已經(jīng)測(cè)出他的質(zhì)量為m,還要測(cè)出哪些物理量,如何測(cè)量?(同時(shí)用字母表示這些要測(cè)量的物理量)(2)用測(cè)出

19、的物理量寫出計(jì)算功率的表達(dá)式：三、填空題13、騎自行車上坡前,往往要加緊蹬幾下,這是為了增大 能；下坡時(shí)不蹬,速度還會(huì)越來越大,這是因?yàn)?能轉(zhuǎn)化為 能。 14、在水平地面上,用50N的水平拉力拉重為100N的小車,使小車沿水平方向前進(jìn)3米,所用的時(shí)間是 5秒,則拉力做功為 J,重力做功為 J。拉力做功的功率為 W. 15、唐家山堰塞湖是震后最牽動(dòng)人心的地方。隨著湖水深度的增加,堤壩側(cè)壁受到的_增大,潰壩的危險(xiǎn)也在增加。由于水量增加和水位升高,湖水具有的_能增加,一旦潰壩對(duì)下游造成的破壞也更大。16、小強(qiáng)推著小車,30s內(nèi)在水平地面上勻速前進(jìn)了15m,則小車的速度為 m/s如果水平推力為10N,

20、在此過程中小強(qiáng)對(duì)小車做的功為 J,功率為 W。 四、簡答題17、如圖7是一個(gè)階梯形的光滑臺(tái)面,小球以一定的速度V沿上一級(jí)水平臺(tái)面向右運(yùn)動(dòng)。在你看來,此后小球經(jīng)斜面和下一級(jí)水平臺(tái)面的運(yùn)動(dòng)路線是甲或乙中的哪一種情況?回答后簡要說明理由。18、在去年的汶川大地震救援行動(dòng)中,一直升飛機(jī)懸停于空中對(duì)處于危險(xiǎn)地段的幸存者實(shí)施救援。請(qǐng)仿照示例列舉與該直升機(jī)相關(guān)聯(lián)的能量形式。示例：在駕駛艙,顯示直升機(jī)工作狀態(tài)的儀表盤內(nèi)的發(fā)光二極管工作,具有光能。 ； ； 。五、綜合題19、為迎接2008年北京奧運(yùn)會(huì),我國體育健兒在緊張地備戰(zhàn)。如圖所示,該運(yùn)動(dòng)員在一次訓(xùn)練中,用0. 7s的時(shí)間將140kg的杠鈴舉高1.7m,請(qǐng)

21、你算一算（g取10N/kg)（l）杠鈴所受的重力為多少N?（2）該運(yùn)動(dòng)員這一次舉起杠鈴的過程中至少做了多少J的功？（3）該運(yùn)動(dòng)員舉起杠鈴的功率至少是多少W?20、2008年8月北京奧運(yùn)會(huì)上龍巖籍選手獲得三枚金牌。（1）何雯娜獲得女子蹦床個(gè)人金牌。何雯娜向下壓蹦床這一過程中,她的 能轉(zhuǎn)化為蹦床的 能。（2）林丹獲得羽毛球男子單打金牌。球拍擊打羽毛球時(shí)兩者均要形變,說明力的作用是 的；球拍擊球的效果,使球的運(yùn)動(dòng)方向和速度大小發(fā)生了變化,說明力可以使物體的 發(fā)生改變。（3）張湘祥獲得男子舉重62kg級(jí)金牌。他在舉重過程中大約要把杠鈴舉高 m,舉起杠鈴保持3s不動(dòng),裁判示意成功。在保持不動(dòng)這一時(shí)間內(nèi)他對(duì)杠鈴做功 J。