功和机械能全章教案教学提纲.doc

功和机械能全章教案

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博思教育课堂教案
学生姓名

授课教师
黄凯
日 期（周次）
2011/11/6
授课题目：第十五章《功和机械能》(上节课该教案未用)
重点难点：
重点：(1) 功和功率的概念
(2) 机械功和机械能的概念
(3) 机械效率的计算和怎样提高机械效率
(4) 了解动能和势能的相互转化
难点：(1)做功的两个因素：结合实际理解功率的概念

知识框架
一、功
 　　1．力学里所说的功包括两个必要因素：一是作用在物体上的力；二是物体在力的方向上通过的距离。
 　　2．不做功的三种情况：有力无距离、有距离无力、力和距离垂直。
 　　3．力学里规定：功等于力跟物体在力的方向上通过的距离的乘积。公式：W=FS。
 　　4．功的单位：焦耳，1J=1N·m。把一个鸡蛋举高1m，做的功大约是0．5J。
 　　5．应用功的公式注意：①分清哪个力对物体做功，计算时F就是这个力；②公式中S一定是在力的方向上通过的距离，强调对应。③功的单位“焦”（牛·米=焦），不要和力和力臂的乘积（牛·米，不能写成“焦”）单位搞混。
 　　二、功的原理
 　　1．内容：使用机械时，人们所做的功，都不会少于直接用手所做的功；即：使用任何机械都不省功。
 　　2．说明：
 　　①功的原理是一个普遍的结论，对于任何机械都适用。
 　　②功的原理告诉我们：使用机械要省力必须费距离，要省距离必须费力，既省力又省距离的机械是没有的。
 　　③使用机械虽然不能省功，但人类仍然使用，是因为使用机械或者可以省力、或者可以省距离、也可以改变力的方向。
 　　④我们做题遇到的多是理想机械（忽略摩擦和机械本身的重力）理想机械：使用机械时，人们所做的功（FS）=直接用手对重物所做的功（Gh）。
 　　3．应用：斜面
 　　①理想斜面：斜面光滑；②理想斜面遵从功的原理；
 　　③理想斜面公式：FL=Gh，其中：F：沿斜面方向的推力；L：斜面长；G：物重；h：斜面高度。
 　　如果斜面与物体间的摩擦为f，则：FL=fL+Gh；这样F做功就大于直接对物体做功Gh。
 　　三、机械效率
 　　1．有用功：定义：对人们有用的功。
 　　公式：W有用＝Gh（提升重物）=W总－W额=ηW总　斜面：W有用=Gh
 　　2．额外功：定义：并非我们需要但又不得不做的功。
 　　公式：W额=W总－W有用=G动h（忽略轮轴摩擦的动滑轮、滑轮组）　斜面：W额=fL
 　　3．总功：定义：有用功加额外功或动力所做的功
 　　公式：W总=W有用＋W额=FS= W有用／η　斜面：W总= fL+Gh=FL
 　　4．机械效率：①定义：有用功跟总功的比值。②公式：η= W有用/ W总　③有用功总小于总功，所以机械效率总小于1。通常用百分数表示。某滑轮机械效率为60%表示有用功占总功的60%。
 　　④提高机械效率的方法：减小机械自重、减小机件间的摩擦。
 　　5．机械效率的测量：
 　　①原理：η= W有用/ W总
 　　②应测物理量：钩码重力G、钩码提升的高度h、拉力F、绳的自由端移动的距离S。
 　　③器材：除钩码、铁架台、滑轮、细线外还需刻度尺、弹簧测力计。
 　　④步骤：必须匀速拉动弹簧测力计使钩码升高，目的：保证测力计示数大小不变。
 　　⑤结论：影响滑轮组机械效率高低的主要因素有：
 　　A、动滑轮越重，个数越多则额外功相对就多。　B、提升重物越重，做的有用功相对就多。
 　　C、摩擦，若各种摩擦越大做的额外功就多。绕线方法和重物提升高度不影响滑轮机械效率。
四、功率
 　　1．定义：单位时间里完成的功。　2．物理意义：表示做功快慢的物理量。3．公式：P=W/t
4．单位：主单位W；常用单位kW mW 马力。换算：1kW=103W  1mW=106 W  1马力=735W。
 　　某小轿车功率66kW，它表示：小轿车1s内做功66000J。
 　　5．机械效率和功率的区别：
 　　功率和机械效率是两个不同的概念。功率表示做功的快慢，即单位时间内完成的功；机械效率表示机械做功的效率，即所做的总功中有多大比例的有用功。
 　　五、机械能　能量：一个物体能够做功，我们就说这个物体具有能。
 　　理解：①能量表示物体做功本领大小的物理量；能量可以用能够做功的多少来衡量。
 　　②一个物体“能够做功”并不是一定“要做功”也不是“正在做功”或“已经做功”。如：山上静止的石头具有能量，但它没有做功。也不一定要做功。
六、动能和势能的转化
1．知识结构： 2．动能和重力势能间的转化规律：
①质量一定的物体，如果加速下降，则动能增大，重力势能减小，重力势能转化为动能。
②质量一定的物体，如果减速上升，则动能减小，重力势能增大，动能转化为重力势能。
3．动能与弹性势能间的转化规律：
①如果一个物体的动能减小，而另一个物体的弹性势能增大，则动能转化为弹性势能。
②如果一个物体的动能增大，而另一个物体的弹性势能减小，则弹性势能转化为动能。
4．动能与势能转化问题的分析：
⑴如果除重力和弹力外没有其他外力做功（即：没有其他形式能量补充或没有能量损失），则动能势能转化过程中机械能不变。
⑵题中如果有“在光滑斜面上滑动”则“光滑”表示没有能量损失──机械能守恒；“斜面上匀速下滑”表示有能量损失──机械能不守恒。
重要知识点讲解
知识点一：功、功率的概念
例题1（08临沂市）两名举重运动员，甲比乙高，如果他们举起相同质量的杠铃所用的时间相等，如图所示，则（ ）
　　A.甲运动员做功较多，功率较小
　　B.甲运动员做功较多，功率较大
　　C.甲运动员做功较多，他们的功率相等
　　D.甲、乙运动员做功相等，功率相等
例题2（08淄博市）户外探险、攀岩是当今许多青年朋友喜欢的运动方式，所谓攀岩也就是人们借助于岩壁上的某些支撑点通过手脚并用的方式攀上岩壁的运动。在某次室内攀岩比赛中，质量为60kg的小王同学在20s内攀上高为15m的竖直岩壁，取得了很好的成绩。请问：（g=10N／kg）
　　（1）小王同学攀岩的速度是多少？
　　（2）小王攀岩过程中至少做多少功？功率多大？

变式1粗糙水平面上有一个重为100N的物体，用10N的水平推力使其以3m／s的速度沿力的方向匀速运动了10s，则此过程中（ ）
A．重力做了3000J的功 B．推力的功率为30W
　　C．推力做了1000J的功 D．摩擦力为100N
变式2（08常州市）中考体育跳绳项目测试中，小明同学在lmin内跳了120次，则他跳绳时的功率大约是（ ）
A. 0. 5 W B. 5 W C. 50W D. 500 W
变式3如图所示，用10N的水平推力推着重为60N的物体沿水平方向做直线运动。若推力对物体做了60J的功，则在这一过程中（ ）
　　A．物体一定受到10N的摩擦力 B．重力做的功一定为360J
　　C．物体一定运动了lm D．物体一定运动了6m
知识点二 ：动能、重力势能的影响因素，及动能和势能的相互转化
例题3一人汽车从斜坡滑下（不蹬车），速度越来越快，它的动能_______，重力势能_______
例题4同学们都玩过秋千吧，闭上眼睛，那种时高时低的感觉如同在飞……，你知道其中能量的转化吗？对于右图中荡秋千的小孩，下列分析正确的是（ ）
　　A、小孩在A点具有最大动能
　　B、小孩从Ｃ荡到Ｂ的过程中，动能转化为势能
　　C、小孩从Ｂ荡到Ｃ的过程中，动能转化为势能
D、小孩从Ａ荡到Ｂ的过程中，在Ｂ点的机械能
大于Ａ点的机械能
例题5李岚同学到自贡的百货大楼购物，自动扶梯把它从一楼送到二楼的过程中，他的( )
A、动能增大B、势能不变C、机械能增大D、机械能不变

变式4“神州六号”载人飞船的返回舱下落到地面附近时,由于受到空气阻力而做减速运动。在减速下降的过程中,返回舱的 ( )
　　A.动能增大,势能减小B.动能减小,势能减小
　　c.动能不变,势能减小D.动能减小,势能增大
变式5如图所示，是小朋友坐滑梯的情景，下列说法正确的是（ ）
A．滑道表面很光滑．是为了增大摩擦
B．小朋友下滑过程中速度增大，机械能增大：
C．小朋友从滑梯上滑下后，由于惯性在水平面上还能滑行一段距离
D．下滑过程中重力对小朋友不做功

知识点三：机械效率的计算

例题6（2008河南）为了省力，工人师傅常用图所示的斜面把物体搬运到汽车上。设斜面长为s，高为h，把重为G的物体沿斜面匀速推到车上所用力的大小为F，则搬
运物体所做的有用功为 ，该斜面的机械效率为 ×100%（用题中代表各物理量的字母表示）。
例题7（2007黄石）东风牌汽车在平直的公路上匀速行驶160m，所用时间为10s，若此时卡车所受的牵引力为5000N，则这段时间内牵引力所做的功为________J，牵引力的功率是________W。
变式5（2008乐山）探究“斜面的机械效率”的实验装置如图所示，某实验小组提出了“斜面的机械效率与斜面的倾斜程度有关”的猜想：
21题图
下表是该小组根据此猜想进行实验所记录的数据：
⑴请将表格中空格处的数据填写完整；
⑵由以上表格小明得出“斜面越陡机械效率越高”的结论，要得到此结论需要控制不变的因素有：
①______________________________________________
②______________________________________________
③______________________________________________
⑶分析表格中的实验数据还可推知：高度相同的斜面，越长越___________（填“省力”或“费力”）；斜面在我们生活中的应用有_____________________（只写出一条即可）
随堂练习

1 在下列情况中，物体既具有动能又具有重力势能的是
（ ）
A．海上航行的轮船 B．空中飞行的子弹
C．吊在天花板上的电灯 D．拉开的弓
2 在水从高处流向低处的过程中
（ ）
A．势能减少，动能增加 B．动能减少，势能增加
C．势能不变，动能增加 D．动能不变，势能增加
3 下列各种情况中，属于动能转化为势能的是
（ ）
A．“无边落叶萧萧下，不尽长江滚滚来”
B．空中匀速下降的跳伞运动员
C．拧紧的钟表发条带动指针走动
D．正在上升的滚摆
4 直升机在匀速下降过程中，能量变化情况是（ ）
A．势能减少，动能增加，机械能不变
B．势能减少，动能不变，机械能减少
C．势能不变，动能不变，机械能不变
D．势能减少，动能不变，机械能不变
5 关于机械能的论述，下列说法正确的是（ ）
A．在空中飞行的飞机只具有动能
B．炮弹具有的机械能一定比子弹具有的机械能大
C．质量和速度都相同的物体具有的动能一样大
D．质量大的物体的具有的重力势能一定大
6 关于机械效率的说法正确的是（ ）
A．越省力的机械，其机械效率越高
B．做的总功越多，机械效率越高
C．做的有用功越多，机械效率越高
D．有用功一定时，额外功越少，机械效率越高
7 在图14-6所示的实例中，其中没有做功的是
（ ）

A．叉车举起货物 B．直升机吊起架电线的铁塔

C．马拉动原木 D．李刚用力但没有推动大石块
8 奥运举重冠军陈小敏在比赛时，第一阶段她把100 kg的杠铃很快地举过头顶，第二阶段使杠铃在空中稳稳地停留了3 s，三名裁判都亮出了白灯，举重成功．关于她举重时对杠铃做功的情况，下列说法正确的是
（ ）
A．她在第一阶段内没有做功 B．她在第二阶段内没有做功
C．她在两个阶段内都做了功 D．她在两个阶段内都没有做功
9 下列说法中正确的是（ ）
A．用水桶从井中提水的时候，对桶做的功是有用功
B．用水桶从井中提水的时候，对水做的功是总功
C．桶掉到井里，从井里把桶捞上来的时候，对桶做的功是有用功
D．桶掉到井里，从井里把桶捞上来的时候，桶里带了一些水，对桶和水做的功是有用功
10 甲、乙两辆汽车，功率之比为2∶1，在相同时间内沿水平路面通过的距离之比为1∶2．则它们所做的功之比为
（ ）
A．2∶1 B．1∶1 C．1∶4 D．4∶1
11 下列单位中不是功的单位的是
（ ）
A．W·s B．J C．J/s D．N·m
12 某人用手将一物体竖直举高2m和用机械效率为80％的斜面将它升高2 m．比较两种情况
（ ）
A．用手举高时做功多 B．用斜面升高时做功多
C．两种情况做功一样多 D．两种情况都不做功
13 2003年10月15日，我国自行设计制造的“神舟”五号飞船发射升空，浩瀚的太空迎来了第一位中国访客．飞船升空后，首先进入的是近地点高度约200 km，远地点高度约343 km的椭圆轨道．飞船从近地点向远地点运动的过程中，它的势能________．
14 水电站修筑较高的拦河坝是为了________________．
15 上海桑塔纳牌小轿车的功率是：66 kW＝________W＝________J/s．“66kW”的物理意义是________________．
16 一辆小汽车与一辆装满货物的大卡车以相同的速度行驶，则小汽车的动能________大卡车的动能．（填“大于”“等于”或“小于”）
17 跳水运动员从最高点向水面下落的过程中，他的________能逐渐减少，________能逐渐增加．
18 弹簧门在推开后能自动关闭，这是由于门被推开后，弹簧被卷紧变形，具有________能；放手后，这个能转化为门的________能，使门被关上．
19 一只小鸟在空中飞行时具有40J的机械能，若它具有10J的势能，则它具有________J的动能．
20 小明在水平面上用50 N的水平推力，加速推着一辆重120 N的小车，前进了10 m，小明的推力做功是________J．水平面对小车的支持力做功是________J．
21 甲、乙两辆汽车在公路上匀速行驶．如果它们的功率相同，行驶速度之比v甲∶v乙＝2∶1．在相同的时间内，甲、乙两车牵引力做功之比为________．</PGN0021.TXT/PGN>

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