第十五章功及机械能1.doc

第十五章 功和机械能
第一节 功
学习目标
1.结合实例理解功的概念,能根据做功的两个必要因素来判断力 对物体是否做功.
2.能运用功的计算公式进行功的简单计算.
3.了解功的物理意义.
自学指导
一阅读课本P56前两段,知道什么是力学中的功,知道力何时能做功.并填写下列空格:
如果一个力作用在物体上,物体在________________________,力学里就说这个力做了功.
二、观察课本P56的图8.1-1中三个图,找出三个实例的共同点:____________________
P56的图8.1-2中,力都没有做功,想一想这些力为什么没有做功?并写出原因:
甲图:没有做功的原因是:________________________________________________.
乙图:没有做功的原因是:________________________________________________.
阅读课本P57第一段,找出力学力所说的功包含的两个必要因素:一个是_______________;另一个是_________________________________________.

阅读课本P57第二段,了解两种不做功的情况,要知道为什么不做功.通过各个实例可知力学里功的两个必要因素缺一不可,必须同时具备,力才做功.

三功的原理
使用杠杆、滑轮这些简单机械能够省力，是否在省力的同时也能省距离呢？
结论 ：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是多做的功，也就是使用任何机械都不省功。这个结论叫做 -
合作探究
判断下列说法的正误:
(1)只要有力作用在物体上,力就对物体做了功( )
(2)物体只要移动了距离,就做了功( )
(3)物体从高处落下重力做了功( )
(4)有力作用在物体上,物体又移动了距离,这个力就做了功( )
(5)受提着重物在水平地面上行走,人做了功( )
(6)人用力推车,但车未动,人没有做功( )
三、阅读课本P57“功的计算”部分的内容,然后合上课本,填写下列空白.
作用在物体上的力越大,使物体移动的距离越大,力所做的功就___________.在物理学中,把__________________________________________叫做功.
功=_____×____________________________.公式表示为:________________.
符号的意义及单位:W---- 功 -----_________( )
F----____-----_________( )
S----____-----_________( )
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做_________,简称_______,符号是______,且1J=_____N·m

【典型例题】质量为100kg的物体,在拉力F=200N的作用下沿水平地面前进了10m,则拉力所做的功是多少?

课堂达标
1.已知物体受10N的拉力,并沿拉力方向匀速前进了5m,拉力对物体做功_________J.
2.用100N的拉力将重500N的木箱在水平地面上运速移动了5m,拉力做功________J,重力做功为_______J.
3.马拉着质量为2000kg的车在平路上前进,马的水平拉力是500N,做了2×105J的功,则马拉车前进了_______m.
4.某人沿水平方向用力推着重1500N在水平路面上匀速前进10m,已知受到的阻力为100N,求它推车做的功.

课后巩固
1.下面几种情况下,力做了功的是( )
A 用力把杠铃举在空中不动 B 用力提着水桶水平匀速移动
C 用力在斜面上拉车前进 D 物体在光滑的平面上运速移动
2.一个物体的质量是5kg,用10N的水平拉力在地面上前进了10m,则拉力做的功是_____J,若把物体匀速向上提起10m,则需要的拉力是_______N,拉力所做的功又是_________J.
3.起重机将重3×103N的楼板以1m/s的速度举到10m高的三层楼后,又将楼板水平移动了3m,在整个过程中,起重机对楼板做的功是( )
A 6×103J B 9×103J C 3×104J D 3.9×104J
4.某同学用50N的力将重10N的足球踢出去15m远,该同学对足球做的功是( )
A 750J B 150J C 没有做功
D 做了功,但条件不足,无法确定
5.两辆车的重力分别是100N和500N,用200N的力都使它们前进了15m,则( )
A 拉大车做的功多 B 拉小车做的功多
C 拉力对两车做的功一样多 D 无法比较
6.如图所示三种情况下,物体在力F的作用下都沿接触面匀速移动了S的距离,则功的计算公式W=FS( )

A 只适于甲 B 只适于乙 C 只适于甲和丙
D 甲、乙、丙都适用
7.质量为100kg的物体,在拉力F的作用下沿水平地面匀速前进了5m,物体运动时受到的摩擦力是重力的0.05倍,求拉力F做的功.(g=10N/kg)

第二节 机械效率
学习目标
1.理解什么是有用功、额外功和总功.2.理解什么是机械效率.3.会计算简单机械的机械效率.
自学指导
一、阅读课本P86的图9.4-1,务必解决好以下几个问题:
1.把重100N的沙子运上三楼,如果忽略所使用器械的重及摩擦,则需要做功多少?试计算.

2.按实际情况考虑,图中用三种方法把重100N的沙子运上三楼,人都要克服哪些物体的重力做功?并分别计算这些功的大小.
方法一:

方法二:

方法三:

3.你认为哪种方法最好?哪种方法最不好,为什么?

二、阅读课本P87上半部分的内容,理解什么是有用功、额外功、总功.
1._____________________________________叫有用功;
_____________________________________叫额外功;
_____________________________________叫总功.
2.以图9.4-1中第二种方法为例,克服_________的重力做得功是有用功,克服__________的重力做得功是额外功.在做功的时候,我们总希望______功在总功中占的比例高些.
3.分别计算图9.4-1中三种方法中有用功在总功中占的比例.
方法一:

方法二:

方法三:

三、阅读课本P87下半部分的内容,理解什么是机械效率.
1.______________________________叫机械效率.用_______表示总功,_______表示有用功,________表示机械效率.
计算机械效率的表达式是:__________________
2.起重机的机械效率一般为_____________,滑轮组的机械效率一般为______________,抽水机的机械效率一般为_______________.
3.提高机械效率的办法主要有哪些?

4.思考:为什么使用任何机械的机械效率总是小于1?

典型例题
用一个动滑轮、一个定滑轮组成的滑轮组来匀速提升重物G，如图所示。已知物重G=600N，拉力F=250N，求重物升高0.5m时，拉力所做的有用功、额外功及机械效率。若不计绳重和摩擦力，求动滑轮的重。
提示：竖直方向提升物体过程中，有用功W=Gh,在不计绳重和摩擦力的情况下，克服动滑轮重所做的功就等于额外功，既W额外=G动h

课堂达标
1_____________________叫有用功.______________________叫额外功.______________________总功.计算机械效率的公式为_______________________.
2. 在下图所示滑轮组装置中所挂重物G=50N,当施加在绳子自由端的拉力为F=30N时,重物恰好匀速上升绳子及一切磨擦都不计.由此可知（ ）
A.该装置的机械效率为60% B. 该装置的机械效率为55.6%.
C.该滑轮组中动滑轮重为5N D.该滑轮组中动滑轮重为10N
3.下列叙述中能够提高机械效率的是( )
A.增加有用功, B. 减少机械间的摩擦力.
C. 减少总功. D. 使用更省力的机械.
G
F

巩固练习
1．如图所示，用一个动滑轮把重200N的物体提高了1m，所用的拉力为125N，则动滑轮所做的有用功W有用=________J，它的机械效率η=__________。若不计摩擦，被提升的物重增加时，滑轮组的机械效率将_______________（选填“变大”、“变小”或“不变”）．
2． 如图所示，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, 物体与地面间的滑动摩擦力为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．
3．小红同学在利用如图所示的滑轮组做“测滑轮组的机械效率”的实验中，用弹簧测力计匀速竖直拉起重3N的物体，物体升高了0.2m，弹簧测力计的示数是____N，在实验过程中对物体所做的有用功是________J，滑轮组的机械效率是_____________．

第2题图
第3题图

1
1
2
2
第1题图

第3节 功率
学习目标：
1.结合实例理解功率的意义，建立功率概念，得出计算公式。
2.了解功率在实际中的应用，能进行简单计算。
3.通过建立功率概念的过程，学习比较的方法。
学习重点： 建立功率的概念，能用功率进行计算
学习难点： 理解功率的概念。
温故知新：
1.做功包含的两个必要因素 -
2.功的计算公式： -
新课学习：
　我们来观察下面这幅图，这是在日常生产生活中需要注意到的问题。

在工地上，工人可以用滑轮组搬运砖头，或者用吊车吊砖。这两个过程中是否有力做功？做功的大小怎么计算？你还能提出什么问题？

一、想一想，我们在研究物体运动快慢的物理量时，是怎样进行比较的？
　　(1)
　　(2)
　　(3)利用路程和时间之比，即速度来描述。
　　由速度的启发，你能想一想怎样比较人和吊车做功的快慢吗？
(1)时间相同，
(2)运砖多少相同，
(3)如果时间和做功多少都不一样，我们可以利用做功多少和时间之比来描述做功的快慢，再进行比较。
二、功率
　　物理意义：表示物体做功快慢的物理量。
定义：
公式： ，其中W表示功，t表示时间，P表示功率。
单位： 符号（ ） 1kW= W，1MW= W。
三、阅读课本112页小资料了解一些功率值
四、功率的计算
在中，W的单位是J，t的单位是s，得出的功率才是以W作单位的，计算时要注意单位统一。
看课本112页的例题 ，然后进行计算
典型例题
例1.建筑工地上,水泥板质量是1t,起重机在20s内匀速把它提升到5m的高度,起重机提升重物的功率是多少W?合多少KW?(g=10N/kg)

例2.质量为50kg的雪橇上装载了350kg的货物,一匹马拉着它沿水平道路将货物匀速运到了3000m外的货场,共用时40min,如果雪橇行进中受到的摩擦力是800N,求马运货时做功的功率.

五、当堂达标
1. 功率表示做功的 ，功率越大表示做功越　　　。功率的大小由　 　　　和　　　　共同决定。
２. 判断关于下列说法正确的是（　）
Ａ．做功越多表示功率越大 Ｂ．功率小，表示做功少。
Ｃ．做工时间越短，表示功率越大 Ｄ做功快，表示功率大。
3`一架起重机在5min内把60000N的重物匀速举高25m，它的功率是多少kw？

六、课堂小结
１、功率的物 理 意义:
２、功率的定义　　
3、功率的公式:　
4、单位及换算: 1W=1J/s

课后巩固
1.下列说法中正确的是( )
A 机械做的功越多,它的功率一定大 B 机械做功时间短,它的功率一定大
C 机械做功越快,它的功率就越大 D 做相同的功,机械用的时间长,它的功率大
2.下列都是功率的单位的是( )
A W、J/s B KW、Pa C W、N/m D N/m2、N·m
3.某机械在2min内把600N的物体匀速提升4m,这个机械的功率为( )
A 2400W B 1200W C 20W D 50W
4.10kw的机器正常工作时,每分钟做的功是( )
A 10J B 2.4×107J C 6×105J D 104J
5.一台机器的功率是750W,它表示的意思是( )
A 这台机器1min做功是750W B 这台机器1min做的功是750J
C 这台机器1s做的功是750J D 这台机器1s做的功是750W
6.甲乙两台机器,功率之比为2:3,工作时间之比为1:3,则它们所做的功之比为( )
A 2:9 B 2:1 C 3:2 D 3:1
7.甲乙两台机械,它们的功率之比是3:1,在相同的时间里,所做的功之比为______,若做相同的功,则所需时间之比是______.
8.蓝鲸游动时的功率可达350KW,合__________W;某洗衣机的功率是350W,合_______kW.
9.在水平地面上,小明用50N的水平推力推重100N的箱子,在10s内前进了10m,小明推箱子的功率为__________W.
10.起重机以0.1m/s的速度将重400N的重物匀速提高5m,起重机做功________J,它的功率是_______W,合________KW.
11.建筑工地上有300块砖,已知每块砖的质量是1.2kg,把这些砖运送到15m高的楼顶,如果用起重机需要1min,而如果用工人则需要1个小时,分别计算起重机和工人的功率.(g=10N/kg)

第4节 动能和势能
学习目标：
1. 知道什么是动能及影响动能大小的因素．
2. 知道什么是重力势能和弹性势能及影响势能大小的因素．
3. 能举例说明物体的动能、重力势能、弹性势能．
4. 能用动能、势能大小的因素解释简单的现象．
学习重点：动能和势能概念的建立．
学习难点：动能和势能的大小与哪些因素有关
实验器材：小铁球、玻璃球、斜面、木块、橡皮筋
引入新课
实验：演示铁球从斜面上滚下，在水平面上撞击木块，使木块移动一段距离，分析在碰撞过程中，做功的情况．
结论：一个物体能够做功，我们就说它具有 。
一、动能
1.概念的建立
看课本P114和分析生活中的实例：风吹动帆船航行，急流的河水把石头冲走，演示实验中小铁球撞击木块使木块移动。
概念： 。
2.动能的大小与什么因素有关
研究动能跟哪些因素有关的实验过程中需要让同一钢球从不同高度滚下,这是为了探究物体动能与_______之间的关系;还要换用_______不同的钢球,让他们从_______高度滚下,这是为了探究物体动能与_______之间的关系.
结论 -------------------

针对练习
如图所示,让钢球从斜面上由静止滚下,打到一个小木块上,能将木块撞出一段距离,放在同一水平面上相同位置的木块,被撞地越远,表示钢球的动能越大.现用质量不同的钢球从同一高度滚下,看哪次木块被推得远,回答以下问题:

(1)设计本实验的目的是研究_______________________________________________.
(2)让不同的钢球从同一高度滚下是为了______________________________________.
(3)此实验得出的结论是_____________________________________________________.
二、势能
1.重力势能概念的建立和影响重力势能大小的因素
看图15.4-甲滑雪运动员从高处滑下时具有动能，能量从哪里来？

重锤被举高，当下落时，能够把木桩打入地里，重锤对木块做功。
概念 。
2.自主探究： 重力势能与哪些因素有关
结论： 重力势能的大小与物体的 和 有关。

3.弹性势能概念的建立和影响弹性势能大小的因素
将橡皮筋做成简易弹弓，会把粉笔头弹射出去。运动员把弓拉弯，给弓储存能量
概念： 。
弹性势能的大小与 有关。
势能是 和 的统称。
典型例题
1.物体所具有的能的判断.
例1.下列物体具有什么形式的能,请写在空白处.
(1)在水平公路上行驶的汽车__________(2)竖直上抛的小球在最高点时________
(3)静止在空中的气球_________(4)从空中降落的雨点__________
(5)被压缩了的弹簧___________.(6)飞流之下的瀑布_______________
思路引导:解答此类问题的方法是:判断跟动能和势能有关的因素是否存在.判断物体是否有动能的关键是判断物体是否运动;判断重力势能关键是判断物体是否具有高度.
2.动能、势能、变化的判断.
例2.直升飞机在空中匀速上升过程中,它的( )
A 重力势能增大,动能减小 B 重力势能和动能增大
C 动能不变,重力势能增大 D 动能和重力势能减小
思路引导:动能的大小跟_______和_______有关,重力势能跟_______和______有关.
当直升飞机在空中匀速上升时,它的质量______,速度________,所以它的动能______,但是它的高度逐渐_______,所以重力势能逐渐________.(填“增大”、“不变”或“减小”)
解答此类题目的关键是:判断好跟动能和势能有关的因素如何变化.
三、巩固训练
1.竖直向上抛出的小石子，上升到最高点时速度为零，此时石子具有_________能；当石子落到地面时，速度不为零，此时石子具有_________能
2.一辆小汽车与一辆装满货物的大卡车以相同的速度行驶，小汽车的动能_______大卡车的动能（填“大于”“等于”或“小于”）.
3.体积相同的铁球和木球，放在同一水平桌面上，铁球静止，木球运动，_______球的重力势能大，_______球的动能大.
四、课堂小结
1.动能及影响大小的因素

2.重力势能及影响大小的因素

3.弹性势能及影响大小的因素

五、达标检测
1.汽车匀速沿斜坡向上行驶，则汽车的_______能不变，_______能增大.自行车下坡时，不蹬脚踏板速度也会越来越大，在此过程中，自行车的动能逐渐_______，自行车的重力势能逐渐_______.
2.起重机沿竖直方向匀速吊起重为G的物体，在这一过程中，物体的（ ）
A.动能增加，重力势能减小 B.动能不变，重力势能增加
C.动能减小，重力势能增加 D.动能减小，重力势能不变
3.下列物体中具有弹性势能的是（ ）
A.拉弯的弓把箭射出去 B.钟表里的发条带动齿轮转动
C.火箭发射升天 D.小孩荡秋千从高处向低处落下
4.如图所示，电动小车沿斜面从A匀速运动到B，在运动过程中（ ）
A.动能减小，重力势能增加 B.动能增加，重力势能减小
C.动能不变，重力势能增加 D.动能不变，重力势能减小

第5节 机械能及其转化
学习目标：
1.理解动能、势能的相互转化。
2.能解释一些有关动能、重力势能、弹性势能之间相互转化的简单物理现象。
3.知道什么是机械能和机械能守恒
4.通过观察和实验认识动能和势能的转化过程。
重点难点：
理解动能和势能的相互转化；机械能和机械能守恒
器材准备：单摆、滚摆、溜溜球。
知识回顾
1.动能的大小跟物体的_________和_________有关.
2.重力势能跟物体的_________和___________有关.
自学指导
一、阅读课本P67前三段的内容,回答下列问题:
1.滚摆下降时,高度逐渐_______,速度越来越______,重力势能逐渐_______,动能逐渐______,________能转化为________能.
2.当滚摆处于什么位置时动能最大?重力势能最小?当处于什么位置时动能最小,重力势能最大?

二、分组讨论想想议议部分的实验,回答下列问题:
甲图中:是________能转化为________能.
乙图中:小球从A点运动到B点时,______能转化为_______能;从B点运动到C点时,_____能转化为______能;从C点运动到B点时,______能转化为_______能;从B点运动到D点时,_______能转化为________能.
丙图中:小球从左端摆向右端的过程中,先是小球的_______能转化为_______能,然后再由________能转化为_______能,当小球运动到________位置时,动能最大.
三、阅读课本P68 1-4段,完成下列填空.
_________________统称机械能.机械能守恒的条件是____________________________.
阅读课本P68的想想做做的实验,回答下列问题:
1.铁锁的动能和势能是怎样转化的?

2.铁锁回不到原来的位置,为什么?

3.在此实验中,机械能的总量守恒吗?如果不守恒,它有什么变化?

四、阅读课本P68的例题,仔细理解每一句话,并通过此题的学习,学会解释生活中的简单现象.
1.在这个例题中,什么情况下,机械能守恒?什么情况下,机械能不守恒?

2.日常生活中,处处存在阻力和摩擦,机械能总是守恒吗?过山车你见过吗?当它从最高处滑下后,再爬上另外一个坡,这个坡的高度能不能与最高处相等,为什么?

五、阅读课本P69“科学世界”的文章,完成文章后面的问题.
典型例题
例1.向上抛出的石块在空中上升时是______能转化为______能;到达最高点后下落,是_______能转化为_________能.

例2.电动小车沿斜面向上匀速行驶,则在这个过程中( )
A 动能减小,重力势能增大,总机械能不变
B 动能增大,重力势能减小,总机械能不变
C 动能不变,重力势能减小,总机械能不变
D 动能不变,重力势能增加,总机械能增大
课堂训练
1. 一只皮球落到地上又被弹起.在此过程中，自皮球接触地面到静止，_______能转化为_______能；自皮球恢复原状到跳起，_______能转化为_______能.
2. 运动员掷出的标枪在上升过程中，_______能转化为_______能；在下落过程中，_______能转化为_______能.
3. 甲、乙两位同学各买了一只同样大小的球.甲说：在同样条件下，我的球比你的球弹得更高，乙要甲证明这一点，甲应当（ ）
A.将两球向上抛起，落下后，看哪个球弹得高
B.将两球向地面掷去，看哪个球弹得高
C.用手捏球，看哪个球较硬
D.在同样高度，两球以同样速度落下，看哪个球弹得高
4. 一个小球从光滑的斜面上由静止开始滚下，它在斜面顶端时重力势能为100 J，当它滚到斜面的某一位置时重力势能只有30 J了.小球减少的重力势能哪儿去了？此时小球的机械能是多少？

课堂小结
本节课你学到了哪些知识，有哪些收获？

达标检测
1.物体由于 而具有的能叫做动能.物体由于 而具有的能叫做重力势能；物体由于发生 而具有的能叫做弹性势能.动能和势能统称为 .
2.动能和势能是可以相互 的.如果只在二者之间发生转化，则机械能的总和保 持不变，即机械能
3.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 ；当它到达最低处时，重力势能 ，动能 ；当它由下而上滚动时，重力势能 ，动能 .

4.关于机械能，下列说法错误的是( )
A.一个物体具有动能就是具有机械能
B.物体具有重力势能就是具有机械能
C.物体具有弹性势能就是具有机械能
D.只有当物体同时具有动能和势能时，才能说物体具有机械能
5.乒乓球由高处静止下落的过程中，它的机械能的转化情况是( )
A.弹性势能转化为动能 B.重力势能转化为动能
C.动能转化为重力势能 D.重力势能转化为弹性势能
6.跳伞运动员在空中匀速下落时，以下说法中正确的有( )
A.重力势能减少，动能增加，机械能不变
B.重力势能增加，动能减少，机械能不变
C.重力势能减少，动能不变，机械能减少
D.重力势能增加，动能不变，机械能增加

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