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第十一章 功和机械能
第一节 功
【学习目标】
1.知识与技能
●结合实例知道机械功的概念。
●能用生活、生产中的实例解释机械功的含义。
●理解功的概念，知道使用任何机械都不能省功。
2.过程与方法
●通过观察和实验了解功的物理意义。
3.情感态度与价值观
●具有对科学的求知欲，乐于探索自然现象和日常生活中的物理学道理，有将科学技术应用于日常生活、社会实践的意识。
【重、难点】理解功的概念。
【自主学习】
1.如果__________ _______________ __________，这个力的作用就显示出成效，力学里就说这个力做了功。
2.认真分析下列做功的事例，你会发现力学中的“功”包含的两个必要因素：一个是____________ ____________，另一个是_________________ ______。
A、人把车水平推动 B、运动员把杠铃 C、苹果由树上落下
举过头顶
3.在物理学中，把____________________________的乘积叫做功，公式为_____ ___，在国际单位制中力的单位是__ ___，距离的单位是__ __，功的单位是__ __，它有一个专门的名称叫_______，简称________，符号________。
4.大量事实表明：使用机械时，人们所做的功，都不会少于不用机械时所做的功，也就是_________________________。这个结论叫做______________。
【能力生成】
1.下列几种情境中，人对物体做功的是（ ）
A、用力搬石头，但没有搬动
B、举着杠铃原地不动
C、提着水桶水平行走
D、用水平推力推着小车水平前进
2.下列关于物体是否做功的说法正确的是（ ）
A、起重机吊着钢筋水平移动一段距离，起重机对钢筋做了功
B、被脚踢出的足球在草地上滚动的过程中，脚对足球做了功
C、小刚从地上捡起篮球的过程中，小刚对篮球做了功
D、小丽背着书包在路边等车，小丽对书包做了功
3.分别用杠杆、斜面和滑轮组将同一物体举到相同高度，对物体所做的功：（ ）
A、杠杆最多 B、斜面最多
C、滑轮组最多 D、一样多。
4.在水平地面上，用50N的水平拉力拉动重100N的小车，使小车沿水平方向前进5m，拉力所做的功等于多少焦？重力所做功多少焦？

【检测与反馈】
1.下列过程中，力对物体做功的是（ ）
A、人提水桶水平匀速移动一段距离
B、人推桌子，没有推动
C、冰块在冰面上靠惯性匀速滑动
D、气球吊着重物缓缓升高
2.关于对物体做功，下列说法正确的是（ ）
A、悬挂着的电灯，电线的拉力对电灯做了功
B、起重机将重物提升，起重机对重物做了功
C、小球沿水平面向前滚动，重力做了功
D、人提着书包，使书包沿水平方向移动距离，手对书包竖直向上的拉力对书包做了功
3.如图4所示，李晶同学将放在课桌边的文具盒水平推至课桌中央，她针对此过程提出了如下的猜想。你认为合理的是( )
A. 文具盒所受重力对它做了功
B．文具盒所受支持力对它做了功
C．文具盒所受的推力F对它做了功
D．在此过程中没有力对文具盒做功
4.一个同学用120N的水平方向的力，将一只重4N的足球踢到25m远处，对他踢球时做功的情况，下列说法正确的是（ ）
A．做功3000J B．做功100J
C．没有做功 D．做了功，但条件不足，无法计算
5.一个人先后用同样大小的力沿水平方向拉木箱，使木箱分别在光滑和粗糙两种不同的水平地面上前进相同的距离。关于拉力所做的功，下列说法中正确的是（ ）
A．在粗糙地面上做功较多
B．在光滑地面上做功较多
C．两次做功也一样多
D．条件不足，无法比较
6.把质量为20Kg的箱子，从地面匀速搬到10m高的楼上，对箱子所做功为______J。
7.在水平桌面上，将重为20N的木块沿直线匀速向前推了5m，所用的推力为4N，撤去推力后，木块由于惯性又前进了1m，则推力所做的功是 J，重力所做的功为 J。
8.正方体物块的重力为100N，边长为1.2m，人用50N的水平推力使物体匀速移动了一段距离（如图所示），推力做的功是_______J，重力做的功是_______J．
9.如图所示，用滑轮组将重为900N的物体匀速提升2m，不计摩擦和滑轮重，所施加的拉力F=_______N，这一过程中拉力F做功______J。
10.马拉着质量是2000Kg的小车在水平路面上前进了400m，做了3×105J的功，马的水平拉力是多少牛？

11.一辆重为6×104N的载重汽车以10m/s的速度匀速驶上一个长为500m的斜坡，已知汽车的牵引力为4.8×103N，求：
（1）汽车从斜坡底端开到顶端所需的时间．
（2）汽车的牵引力做的功．

【课后反思】

第二节 功率
【学习目标】
1.知识与技能
●理解功率的概念。
●知道功率的计算公式和单位。
2.过程与方法
●通过观察了解功率的物理意义。
3.情感态度与价值观
●具有对科学的求知欲，乐于探索自然现象和日常生活中的物理学道理。
【重点】功率的计算公式和单位。
【难点】功率的概念。
图1
【自主学习】
1.图1中，小红与爷爷进行登楼比赛，小红和爷爷的体重都是500N，每层楼高3m。
（1）他们第一次比赛都从一楼登上三楼，小红用时15s，爷爷用时30s,则小红做功 J，爷爷做功 J。小红每秒做功 J，爷爷每秒做功 J， 做功较快。可见：
做功越快。
（2）他们第二次比赛都用时20s，小红从一楼登上三楼，爷爷从一楼登上二楼，则小红做功 J，爷爷做功 J。小红每秒做功 J，爷爷每秒做功 J， 做功较快。可见： 做功越快。
2.就像用速度表示运动的快慢一样，为了表示 ，物理学中引入了功率的概念。 叫做功率。功率的公式： 。其中， p表示 ，单位： ；W表示 ，单位 ；t 表示 ，单位 。
3.1瓦特（W）＝ 焦/秒（J/s）
1千瓦（kW）＝ 瓦（W）
4.你从一楼走上三楼的功率约为 W。
【能力生成】
1.某机械功率为200W，表示该机械( )
A.每秒做功200J/s B.能做200J的功
C.每秒的功率为200W D.每秒钟做200J的功
2.关于功率，下列说法中正确的是（ ）
A、机器的功率越大，做的功就越多
B、机械效率越大，机械的功率就越大
图2
C、机械的功率越大，做的功就越快
D、使用省力的机械，可以提高机械做功的功率。
3.一个工人用如图2所示的滑轮组在4s内把重350N的货物匀速提起1m，所用的拉力是l00N．则拉力做功的功率是_____W，此滑轮组的机械效率是______。
图3
4.如图3所示，在50N的水平拉力F作用下, 重800Ｎ的物体沿水平地面做匀速直线运动, 物体与地面间滑动摩擦力为120Ｎ，则滑轮组的机械效率为 _____，若物体的速度为0.2m/s,则1min内拉力做的功为 _____ J。拉力做功的功率为 W。
5.学校买了一箱物理器材，小军同学将它从一楼搬运到三楼，小丽同学想测量小军同学搬运器材过程中对箱子做功的功率。
⑴测量所需要的器材有：
⑵小丽同学设计的测量步骤如下，其中多余的是（ ）
A.测出箱子所受的重力
B.测出楼梯的总长度
C.测出一楼到三楼的竖直高度
D.测出小军上楼梯所用的时间
E.算出小军搬运箱子的功率
⑶请你帮小丽设计一个实验记录表格。

6.建筑工地上，水泥板质量为0.7t，起重机在20s内把它匀速提升到4m的高度，则起重机提升重物的功率是多少？

【检测与反馈】
1.当两台机器正常工作时，功率大的机器一定比功率小的机器 （ ）
A.做功多 B . 做功少
C . 做功快 D . 做功慢
2. 甲、乙两台机器，它们的功率分别为50W和10W，在相同的时间里，甲做的功__________乙做的功；完成相同的功，甲用的时间 __________乙用的时间。（填“大于”，“小于”或“等于”）
3.下列关于功率的说法中，正确的是 ( )
A．物体做功越多，功率越大 　
B．物体做功时间越长，功率越大
C．物体做功越快，功率越大 　
D．物体做功时间越短，功率越大
4.下列说法中正确的是 ( )
A、机械效率越高，机械做功一定越快
B、做功越多的机械，机械效率一定越高
C、功率越大的机械做功一定越多
D、做功越快的机械，功率一定越大
5.班里组织一次比赛活动，从一楼登上三楼，看谁的功率最大。为此，需要测量一些物理量，下列物理量中必须测量的是（ ）
①三楼地面到一楼地面的高度；
②从一楼到达三楼所用的时间
③每个同学的质量或体重；
④一楼到三楼楼梯的长度
A．②④ D．①④ C．①②③ D．②③
6.登楼梯比赛时，某同学从底楼匀速登上五楼，共用了12s，该同学登楼时克服重力做功的功率最接近于( )
A．500W B．100W C．50W D．10W
7.小刚要锯开厚度均匀的木板，每拉一次，据条移动的距离为0.3m，所用的力为180N，连续拉锯50次用了1min，这个过程中小刚做功为________ J，功率________W．
8.甲、乙两位同学分别把同样重的木头从一楼搬到三楼，甲用的时间比乙用的时间长，两位同学对木头做功的大小关系是W甲_____W乙（选填"＞"、"＝"或"＜"），对木头做功快的是_______同学。
图4
9.如图4所示，一个质量为50kg的人，在10s内连续向上跳12个台阶，已知每个台阶的高度为0.2m，则这个人在这段时间内的功率是（g取10N/kg）（ ）
A. 1200W B. 10W
C. 12W D. 120W
10.一吊车在2s内将1500N的货物提高2m后，在空中停留了3s，又在5s内沿水平方向将货物移送了10m，则10s内吊车的功率为（ ）
A．300W B．2000W C．3000W D．1500W
11."五一"假期，小林和爸爸一起去登山，小林用了15min登到山顶，爸爸用了20min登上了山顶，爸爸的体重是小林的1.5倍，则小林与爸爸的登山功率之比为（ 　）
A．9∶8　　　B．8∶9　　　C．1∶2　　　D．2∶1
12.甲、乙两辆汽车在水平路面上匀速行驶，两辆汽车的功率相等,在相同的时间内通过的路程之比为3∶1,则甲、乙两台机器的( )
A. 做功之比为1∶1，受到的牵引力之比为3∶1
B. 做功之比为1∶1，受到的牵引力之比为1∶1
C. 做功之比为1∶1，受到的牵引力之比为1∶3
D. 做功之比为1∶3，受到的牵引力之比为3∶1
13.在平地上，用75N的水平推力推动重120N的箱子，匀速前进了5m，所用的时间是3s，问：
（1）人做了多少功？
（2）人做功的功率是多少千瓦？

14.一滑轮组在10s内把受重力是500N的物体匀速提高0.5m，绳子的自由端被拉动2m，己知滑轮组的机械效率是75％，求：
(1)作用于绳端的拉力；
(2)拉力的有用功率。

15.一辆汽车不小心开进了泥潭中，司机取来一套滑轮组欲将汽车从泥潭中拉出，如图5所示,若车重为8×104N,汽车受到的阻力为车重的0.03倍，滑轮组机械效率为80%，问：
(1)该司机至少需要用多大的力才能将汽车从泥潭中拉出?
图5
(2)若拉动汽车时，汽车前进的速度为0.2m/s，则司机做功的功率是多少?

【课后反思】

第三节 动能和势能
【学习目标】
1.知识与技能
●通过实例理解动能、势能的概念。
2.过程与方法
●通过实验，了解动能、势能的大小各与什么因素有关并能解释简单现象。
3.情感态度与价值观
●具有对科学的求知欲，乐于探索自然现象和日常生活中的物理学道理。
【重点】决定动能、势能大小的因素。
【难点】理解动能、势能的概念。
【自主学习】
1.子弹能击穿靶，流水推动竹排，子弹和流水都做了功。物体能够         _，表示这个物体具有         _，简称 。
2.动能
（1）物体由于         _而具有的能量叫做动能。如
等都具有动能。
（2）探究：动能大小与什么因素有关
①如图所示，小球从光滑斜面上由静止开始下滑，到达底端的速度只与起点高度有关。起点高度越高，到达底端的速度就越大，平面上的木块被撞得就越远，说明小球具有的动能越        _。
②步骤一：让铁球甲从斜面F点滚下，打到一个小木块上，推动木块使木块从位置A移动到位置B。
③步骤二：让铁球甲从斜面E点滚下，打到相同的小木块上，推动木块使木块从位置A移动到位置C。
④步骤三：换一铁球乙（）从斜面上F点滚下，打到相同的小木块上，推动木块从位置A移动到位置D。
⑤分析步骤一、二，得出的结论是：                                              
。
分析步骤一、三，得出的结论是：                                              
。
3.势能
（1）物体由于      _       _ 而具有的能量，叫做重力势能。如
等都具有重力势能。
（2）探究：重力势能的大小与什么因素有关
①取两个完全相同的铝球，从不同高度自由落至同一沙地上，观察到从较 _ _ 处落下的铝球砸出的坑深。可见，在 相同时，物体      _       _       _   ，重力势能越大。 
②取两个体积相同的实心铜球和铝球，从同一高度自由落至同一沙地上，观察到_  _ 球砸出的坑深。可见，在 相同时，物体      _       _       _   ，重力势能越大。
4.物体由于               _ 而具有的能量叫弹性势能。如      _       
_  都具有弹性势能。
5. _        _ 和      _       _ 统称势能。
【能力生成】
1.江河里流动的水具有 能。如果在江河上修筑拦河坝，抬高坝内水位就能增大坝内水的 能。
2.下列实例中具有动能的是（    ）
A. 射箭运动员把弓拉弯，给弓存储了能量
B. 被球拍击扁的网球，也具有能量
C. 停在空中的直升机
D. 流水能推动竹排
3.下列实例中具有弹性势能（    ）
A. 滑雪运动员从高处滑下时具有了能
B. 飞行的网球
C. 正在上升的火箭
D. 被压缩的弹簧
4.人骑自行车从坡上下来时，速度会越来越大，在这运动过程中（    ）
A．人和车的动能增大
B．人和车的动能减小够
C．人和车的重力势能增大
D．人和车的动能保持不变
【检测与反馈】
1.说明下列物体各具有哪种机械能：
（1）被举过头顶的杠铃具有         
（2）抛向空中正在飞行的标枪具有        
（3）在水平桌面上行驶的汽车具有         
（4）一张拉开的弓具有         
2.5月12日，汶川特大地震发生后， 15名空降兵勇士在地形十分复杂、气候特别恶劣，又无地面指挥引导、无地面标识的情况下，奋不顾身地从4999米高空跳伞。他们跳出飞机舱门，在打开降落伞之前下降的速度越来越大，这一过程中伞兵勇士的（    ）
A．动能增大，重力势能增大
B．动能增大，重力势能减小
C．动能减小，重力势能增大
D．动能减小，重力势能减小
3.如图所示，在弹簧上放一砝码，这时弹簧具有 能；如果继续向下用手压木板上的砝码，弹簧会变 ，它的弹性势能 ；放手后，发现砝码被弹开了，这说明被压缩的弹簧能 。
4.蹦极运动员从几十米高的高台上竖直跳下，橡皮绳的一端固定在高台上，另一端系在运动员脚上，运动员从起跳到下落至最低点的过程中（    ）
A. 重力势能减小，动能增加
B. 重力势能和动能之和不变
C. 当运动员所受的弹力和重力相等时，动能最大
D. 当运动员所受的弹力和重力相等时，弹性势能最大
5.骑自行车上坡前，往往要用力紧蹬几下脚踏板，这是为了（    ）
A. 减少自行车所受阻力
B. 增大自行车的惯性
C. 增大自行车的动能
D. 增大自行车的势能
6.如图所示，小明在玩蹦蹦杆，在小明将蹦蹦杆中的弹簧向下压缩的过程中，小明的重力势能、弹簧的弹性势能的变化是（    ）
A. 重力势能减小，弹性势能增大
B. 重力势能增大，弹性势能增大
C. 重力势能减小，弹性势能减小
D. 重力势能增大，弹性势能减小
【课后反思】

第四节 机械能及其转化
【学习目标】
1.知识与技能
●能用实例理解动能和势能的相互转化。
●能理解一些有关动能、重力势能、弹性势能之间相互转化的简单物理现象。
2.过程与方法
●通过观察和实验认识动能和势能的转化过程。
【重、难点】理解动能和势能的相互转化。
【自主学习】
1.滚摆在上升过程中速度变       _ ，位置变        _ ，所以动能变    _ ，重力势能变        _ ，即    _       _ 能转化为      _     _ 能；滚摆在下降过程中速度变      _   ，位置变      _   ，所以动能变    _ ，重力势能变        _ ，即    _       _ 能转化为      _     _ 能。可见动能和势能之间可以互相           _ 。
2.动能和势能统称为      _    _ 能。一个物体具有的动能和势能的总和，等于它的      _       _ 能。
3.如果只有      _       _ 能和      _       _ 能相互转化，机械能的总和不变，或者说机械能是      _  _ 的。
4.用绳子把一个铁锁悬挂起来，把铁锁拿近自己的鼻子，稳定后松手，头不要动，铁锁摆回时 （选填“会”或“不会”）碰到鼻子。在能的转化过程中，机械能的总量变 。
5.人造卫星在近地点的动能最      _       _ ，势能最      _       _ ，在远地点的动能最      _       _ ，势能最      _       _ 。卫星从近地点向远地点运动过程中 能转化为 能。
【能力生成】
1.体积相同的实心铜球和铝球，铜球静止在水平桌面上，铝球则在同一水平桌面上匀速运动，由此可知（    ）
A.两球的势能相等
B.两球的动能相等
C.两球的机械能一定不等
D.两球的机械能可能相等
2.在大型游乐场里，小明乘坐匀速转动的“摩天轮”，正在向最高点运动，对此过程，下列说法正确的是（ ）
A．小明的重力势能保持不变
B．小明的动能保持不变
C．小明的机械能守恒
D．小明的机械减少
3.下列现象中，物体动能转化为势能的是（    ）
A.秋千由最高处向最低处荡去
B.张开的弓把箭水平射出去
C.骑自行车匀速上坡
D.腾空上升的礼花弹
4.一个小朋友从滑梯的顶端匀速地滑到滑梯的底部，在这个过程中，该小朋友具有的机械能 （填“增大”、“不变”或“减小”）。
5.跳水运动是奥运会的正式比赛项目，我国运动员在该项目上一直处于国际领先地位。比赛中，跳水运动员从腾空跳起向上运动后再向下落入水中，若不计空气阻力，在整个空中运动过程中，运动员的（ ）
A．动能先减小后增大，重力势能先增大后减小，机械能不变
B．动能先增大后减小，重力势能减小先后增大，机械能不变
C．动能先减小后增大，重力势能先增大后减小，机械能增大
D．动能先增大后减小，重力势能先减小后增大，机械能减小
【检测与反馈】
1.人造地球卫星在运行过程中可以认为其机械能守恒。它在轨道上运行的过程中，有时离地面较远，有时离地面较近。离地球中心最远的一点叫远地点，这里卫星的势能 ，动能 ；离地球中心最近的一点叫近地点，这里卫星的势能 ，动能 。
2.如图，先用绳子把一个铁锁悬挂起来，然后把铁锁拿近到自己的鼻子，松手后，铁锁向前摆动又摆回来。有关铁锁在摆动过程中的能量转化，下列说法正确的是( )
A．铁锁回摆后能碰到鼻子，因为铁锁的机械能始终不变
B．铁锁下降过程中，重力势能转化为动能
C．铁锁上升到最高点，重力势能最小
D．铁锁下降到最低点，动能最小
3.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，Ｂ点的机械能大于Ａ点的机械能
4.如图为麦克斯韦滚摆，当它在最高处时，重力势能 ，动能 ；当它由上而下滚动时，重力势能 ，动能 ， 能转化为 能；当它到达最低处时，重力势能 ，动能 ；当它由下而上滚动时 能转化为 能。
5.物体从光滑斜面的顶端滑至底端的过程中，如图所示，它的能量变化是（ ）
A. 动能转化重力势能
B. 重力势能转化为动能
C. 动能不变，机械能减少
D. 动能增加，机械能减少
6.一只乒乓球由高处下落撞击地板后又上升，在这个过程中，乒乓球机械能转化情况是（    ）
A. 势能→动能→势能
B. 动能→势能→动能
C. 动能→势能→动能→势能→动能
D. 势能→动能→势能→动能→势能
【课后反思】