人教版物理八年級(jí)下冊(cè) 第十一章 功和機(jī)械能 教案講義

第十一章功和機(jī)械能

一'功

（-）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:

（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）1F(2)一S

補(bǔ)充：不做功的三種情況:

①有力，沒有移動(dòng)距離,即母0

勞而無功

bs=o

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)。

②移動(dòng)了距離，但是沒有力,即F=0

不勞無功

s#o

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)。F翔

③有力，有距離，但力的方向與運(yùn)動(dòng)方向垂直，即S翔垂直無功

F±S

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。

(-)功的計(jì)算

1.概念：物理學(xué)中，把叫做功。即：=X

派2.公式：W=FS(此公式都用國際單位)

W:功單位>焦耳(J)

S:距離——>米(m)

單位：牛?米(N，m)lN-m=lJ物理意義：IN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？

nF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)。

【例2】質(zhì)量為50kg的雪橇上裝載了350kg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/kg)

［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

(-)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。

（-）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

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

比較方法

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

物理意義：表示物物理意義：表示物

體運(yùn)動(dòng)的快慢體做功的快慢

引入物理概念速度概念：物體通過的功率概念：功與時(shí)間之

路程與時(shí)間之比比

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。

【例4】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-N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Wo

【練習(xí)11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（）

A.7idFB.2?idFC.4?idFD.0

【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（）

A.F>F

甲乙

B.F<F

甲乙

C.F=F

甲乙

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100WB.支持力做功的功率為100W

C.拉力做功的功率為200WD.拉力做功的功率為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Wo

【練習(xí)6】汽車質(zhì)量為L8XICPkg,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)能和勢能

（-）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

（-）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)能減小

（三）勢能

1.重力勢能

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

被舉高的重錘能對(duì)木樁做功，說明舉高的重錘具有能量

能把木樁打入地里

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能。

重力勢能的大小與哪些因素有關(guān)？

總結(jié)：

2.彈性勢能:

概念：

彈性勢能的大小與哪些因素有關(guān)？

總結(jié)：

重力勢能和彈性勢能統(tǒng)稱為勢能。

【例8】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

(-)機(jī)械能及其轉(zhuǎn)化

1.機(jī)械能：動(dòng)能和勢能統(tǒng)稱為機(jī)械能。

一個(gè)物體只要具有動(dòng)能或者勢能，此時(shí)都可以說物體具有機(jī)械能。

2.動(dòng)能和重力勢能的轉(zhuǎn)化：

運(yùn)動(dòng)方向高度重力勢能速度動(dòng)能能的轉(zhuǎn)化

a至！Jc降低減小變大增大重力勢能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能

c至Uba

b至!]c

c至1Ja

3.動(dòng)能和彈性勢能的轉(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（）

O//量高點(diǎn)

助電起跳—各

A.助跑階段機(jī)械能不變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)重力勢能最大

（-）機(jī)械能的守恒

1.機(jī)械能守恒：在只有動(dòng)能和勢能轉(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：Ej200J,E=300Jo

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)：

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)能與重力勢能相互轉(zhuǎn)化，衛(wèi)星的機(jī)械能守恒。

【例11］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)^________(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O

(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)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。

一水庫水電站水庫rx

(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

作用在物體匕的力

I做功的兩個(gè)必要條件

|物體在力的方向上通過的距離

'I計(jì)算公式:W=Fs|

｛單位:焦耳（J）,1J=1Nm

|物理含義：表示做功的快慢

［定義：功與做功所用時(shí)間之用

TE.xzt：P=w/t.推導(dǎo)式：P=Wt=Fs/t=Fv

|單位：瓦特（W）,常用單位：千瓦（kW）,1kW=1000W,1W=1J/s

/|定義：物體由于運(yùn)動(dòng)而具有商

八一影響大小的因素：物體的質(zhì)量和物體的運(yùn)動(dòng)速度

功和機(jī)械能

,-------,［定義:物體由于高度所決定的能

!動(dòng)能和勢能重力勢能'-------------------------------------

1-------）'〔影響大小的因素：物體的質(zhì)量和被舉高的高度

,-,T定義「物體由于彈性形變而具有的能

彈性勢能:_________

'I影響大小的因素：形變程度（同一物體）

I定義：動(dòng)能與勢能統(tǒng)稱為機(jī)械篦

T動(dòng)能和勢能可以相互轉(zhuǎn)化

機(jī)內(nèi)能是主洋：士札喊戟守皆打緊巴:只有幼能和若能拒互亞化

!單位：焦耳（J））

..能疝永能的珂畝

單元測試

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J

C.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（）。

BCIT

A.高山上的石頭，穩(wěn)穩(wěn)地靜止在那里，它沒有重力勢能

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)具有的彈性勢能大，被壓縮時(shí)具有的彈性勢能小哧一.

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|疝J-

和摩擦），設(shè)小球剛落地時(shí)的速度分別為匕、乜、V,貝U（）

A、V>V>VB>V<V<VC、V=V=VD、無法確定

123123123

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(xiàn)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)系如圖乙、丙所示。則下列說法正確的是

A.0~2s內(nèi)物體處于靜止?fàn)顟B(tài)

B.4~6s內(nèi)物體的機(jī)械能不變

C.2~4s內(nèi)物體受到的摩擦力為3N

D.4~6s內(nèi)拉力對(duì)物體做功的功率為8W

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。轉(zhuǎn)動(dòng)。木板從水平位置0A緩慢地轉(zhuǎn)到0B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1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：①匕和2對(duì)物塊都不做功；②匕對(duì)物塊做功為2J,F2對(duì)物塊不做

功；③果對(duì)物塊不做功，吃對(duì)物塊做功為2J；④￡和F?對(duì)物塊所做的總功為2J；⑤物塊的重力勢能增加了

2J,其中正確的是（).一匚二

A.①⑤B.③④C.③④n

1A

⑤D.②④⑤第1$題圖，

8、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分米如圖已給出整個(gè)過程中彈簧秤的示|然

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I\

JI1I*1**1

A.圓柱體的體積為4義10-3米3B.圓柱體的密度為1.5X103千克/米3?

C.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：P是

甲乙

A、4：3B、3：4C、27：25D、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

⑴為什么要讓同一輛小車從同一個(gè)斜面的同一高度滑下？;

⑵小車在運(yùn)動(dòng)過程中受力是否平衡？；

⑶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、要測測某同學(xué)做“引體向上”的功率。1―（HKjnr

（1）已經(jīng)測出他的質(zhì)量為m,還要測出哪些物理量，如何測量？（同時(shí)用字母表示=I

這些要測量的物理量）Fj!

（2）用測出的物理量寫出計(jì)算功率的表達(dá)式：p出

l盧T￥jF::，■產(chǎn)一

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)槟苻D(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Jo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,

在此過程中小強(qiáng)對(duì)小車做的功為J,功率為Wo

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。

①:

②_____________________________________________________________________________________________________

③_____________________________________________________________________________________________________

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1