第十一章功与机械.doc

第十一章功与机械
11.1.1功导学学案
1．知道功的概念，知道做功的两要素
2．知道做功的计算公式W=Fs，并能进行简单的计算
3．知道功的单位——焦耳
4．能区别力是否做功
5．通过与速度类比，理解功率
6．理解功率公式，并能进行简单计算
7.能估测常见功率。
问题串：
1、 观察图11-1-1回答问题：
两个同学推或拉箱子，他们对箱子施加力了吗？在力的方向上有没有移动距离？

2、 做功必须满足哪两个因素？分别用什么字母表示？

3、请你判断下列所示的情景中，人做功了吗？为什么？
⑴女孩把一箱报刊搬起来；

⑵学生背者书包在水平路面上匀速前进；

⑶虽然司机费了九牛二虎之力，汽车还是纹丝不动；

⑷运动员踢了一下足球，球在草地上滚动了一段距离。

4、物理学规定：功的计算公式是什么？

5、功的单位是什么？

例题1：重为500N的小车，在水平推力的作用下，在水平路面上前进了20米，求推力做的功？

例题2、重力为1N的小车、在拉力的作用下沿水平面匀速前进10m后撤去拉力,已知小车所受阻力为车重的0.3倍，则拉力对小车做的功是多少？
6、功率概念的建立（与速度类比）
交流自学后填写下表：

速度
功率
作用
比较运动的快慢

定义
单位时间内通过的路程

公式

单位

物理意义

基础练习：
知识点1：功
1．力与物体在力的方向上通过的距离的乘积是一个有物理意义的量，被称为____________，简称_______。用公式为__________________________，单位：_________，符号：_______。
2．做功有两个必要时条件下：一是_____________________________________________，二是___________________________________________________。
3．判断力是否做功:
a.女孩把一箱报刊搬起来，这个“搬力”_______（填“做了”或“没做”）功；
b.学生背着书包在水平面路面上匀速进，“背书包的力”______（填“做了”或“没做”）功；
c.司机推汽车未推支，这个“推力”_______（填“做了”或“没做”）功；
d.足球在草地上滚动了一段距离，滚动时，“踢力” _______（填“做了”或“没做”）功。
知识点2：
4．物理学中用_____________表示做功快慢，做功快则__________大，做功慢则______小。
5．功率定义：________________________________________________________________,
单位：_____________单位的符号________________。
6．估测功率：麻雀飞行功率约_____________ 人骑车功率约___________
人上楼功率约_________
7. 如果你想通过爬楼梯来测量自己的功率。下列物理量不需要测量的是（ ）
A．人的质量 B楼梯高度 C人的身高 D爬楼梯的时间
综合练习：
1．如图所示的四种情景中，人对物体做功的是： ( )

2．下列说法中正确的是( )
A．用手从地面提起水桶，手的拉力对水桶做了功
B．提着水桶在路面上水平向前移动一段路程，手的拉力对水桶做了功
C．抛出手的铅球在空中向前运动的过程中，推力对它做了功
D．用力推一辆汽车，汽车静止不动，推力在这个过程中对汽车做了功
3．在校运会中，小翔参加了铅球比赛。如果他用200N的力，将重50N的铅球投到了10m远处。则下列关于他投球时做功情况的说法中，正确的是：
A．做功2000J　 B．做功500J C．没有做功 D．条件不足，无法计算
4.林雨同学将一袋10kg的大米从地面扛到肩上所做的功最接近于
A.1500J B.150J C.15J D.1.5 J
5．马拉着车在水平路面上匀速前进的过程中，下列说法正确的是
A、以地面为参照物车是静止的 B、马快跑拉车比慢走拉车功率大
C、车受的重力方向是竖直向上的 D、马拉车的力与车受的重力是一对平衡力
6．体重相同的小明和小军进行爬竿比赛，小明比小军先爬到竿顶，则小明克服重力做的功W1与小军克服重力做的功W2相比，W1____ W2 ；小明爬竿的功率Pl与小军爬竿的功率P2相比，则Pl P2 。(选填“>”、“<”或“=”)
7、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，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

11.1.2功和功率专题导学学案
知识点：功
1．下列关于功的说法中正确的是 （ ）
A．篮球运动员投篮，篮球在空中运动的过程中，运动员对篮球做了功
B．摄影师端着照相机为为人照像的过程中，摄影师用力对照相机做了功
C．雨滴从高处自由落下，重力对雨滴做了功
D．小球在光滑的桌面上移动了一段距离，桌面对小球做了功
2．小亮同学从地面走上10 m高的四楼教室，估计他克服重力做的功为 （ ）
A．500W B．500J C．5000W D．5000J
3．奥运会举重运动员杨霞在比赛时，第一阶段把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3s，三名裁判都亮出了白灯，这次试举成功。关于她举重时对杠铃做功的说法中正确的是 （ ）
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．她在两个阶段内一直都在做功 D．她在两个阶段内一直都没有做功
4．如图所示的四种情景中，所用的力对物体没有做功的是 （ ）

5．足球运动员用500N的力将重3N的足球踢出后，足球在草地上滚动了10 m，则运动员踢力做功为 （ ）
A．5000 J B．30 J C．0 J D．条件不足，无法确定
6．一个人用同样大小的水平方向的力拉木箱，分别在光滑和粗糙两种水平地面前进相同的距离。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．物体运动快的，做功较多 D．两次做功一样多
知识点：功率
典型例题：
1.关于功率,下列说法中正确的是 ( )
A.做功多的机械,功率一定大 B.做功时间短的机械,功率一定大
C.做相同的功,所用时间短的机械,功率大 D.做功少的机械,功率一定大
2.甲乙功率相同汽车，如果在相同时间内匀速通过距离之比为S甲：S乙=2：1，那么两辆汽车的牵引力之比 ，两辆汽车做的功之比 。
3.某人骑着一辆自行车，在平直公路上以某一速度匀速行驶。若人和车所受的阻力位20N，则通常情况下，骑车人消耗的功率最接近 （ ）
A.1W B.10W C.100W D.1000W
4.小云想粗略地测定自己的功率，在做引体向上时，他用尺量出握拳时手臂的长度，并测出自己连续拉上去的次数和时间填入下表，请在空格出补上相应的数据.

臂长L/m
体重G/N
拉上去的次数
每次克服重力做功W/J
时间t/s
功率P/W
0．6
500
5

12

5.甲乙两个集装箱质量相同，先用起重机将甲集装箱以0.5m/s的速度提升10m，再将乙集装箱以1m/s的速度提升到相同高度，那么起重机 （ ）
A.第一次做功多，功率大 B.第二次做功多，功率大
C.两次做功一样多，功率一样大 D.两次做功一样多，第二次功率大
t/s
W/J
乙
甲
6.如图所示是甲、乙两物体做功与所需时间的关系图像，由图可知甲物体的功率P甲与乙物体P乙相比是： （ ）
A.P甲>P乙
B.P甲功一定比自行车的多
综合练习：
1.我们可以用两种方法来判断物体做功的快慢，一是做功时间相同，比较做功多少；二是 相同，比较 。用挖掘机与人同时进行挖土工作， 的功率大。
2.正常人的心脏推动血液流动的功率约1.5W，那么在一小时内心脏做功 J，这些功可以把一个质量为60Kg的人匀速举高 m（g=10N/kg）
3.小明将一袋15kg的米匀速背上15m高的六楼，上楼共用时3min，在此过程中，小明对这袋米做了 J的功，对米做功的功率为 。（g=10N/kg）
4.用50N的水平拉力拉着重为200N的小车沿水平道路在1min内前进60m，则拉力做功为 ，拉力的功率为 。
5.机器甲的功率比乙的功率大，表示： （ ）
A.甲做的功比乙做的多 B.甲做功的时间比乙少
C.甲做功比乙做功快 D.机器甲做功比机器乙做功省力
6、暑假中，明明和爸爸到花果山去游玩，同时他们进行了爬山比赛，已知明明和爸爸的体重之比为2：3，从山底分别沿两条不同的路线爬上同一山顶所用的时间之比是3：4，则明明和爸爸爬山的功率之比为 （ ）
A．2：3 B．1：2 C．9：8 D．8：9
7．在中考体育测试的跳绳项目中，某同学取得了每分钟跳150次的好成绩。假设他每跳一次所用时间相等，每次跳离地面的平均高度为6cm。则他跳绳时的功率最接近于：（ ）
A．7.5W B．75W C．4500W D．7500W
8、如图所示，粗略测量小明同学引体向上运动的功率时，下列物理量不需要测量的是（ ）
A.小明的质量 B.单杠的高度
C.每次身体上升的高度 D.做引体向上的时间

9、如图所示，铁明同学向上跳台阶进行晨练，铁明重500N，在10s内匀速连跳12个台阶，每个台阶的高度为0.2m，在这个过程中，已知铁明克服摩擦做功为2800J，求在此过程中：（1）铁明竖直向上跳的平均速度是多大？（2）铁明克服重力做功是多少？（3）铁明做功的总功率是多大？

推导计算公式：p=W/t=F.v。
10、上海自主研发了一种氢燃料汽车，它使用氢气代替汽油。在一次测试中，汽车在水平路面受到2400N的水平牵引力，5min内匀速直线行驶了9000m。
（1）汽车受到水平方向的阻力是多少？
（2）汽车牵引力所做的功和功率是多少？

11.桑塔纳2000轿车的质量是1.6t，它以108km/h的速度在水平路面上匀速行驶20min，
轿车受到的阻力是车重的0.1倍，求轿车在这段时间内：
⑴发动机牵引力；
⑵发动机所做的功；
⑶发动机的功率。

12.小刚在体育中考“跳绳”项目中，1min跳了120次，每次跳起的高度为5cm，小刚的质量为50kg，求：
⑴小刚跳一次做的功；
⑵小刚跳绳的平均功率。（g=10N/kg）

11.2．1杠杆导学学案
1．通过观察、体验建立杠杆概念
2．知道杠杆五要素
3．会画杠杆示意图
问题串：
1、 下图是一些日常生活中的工具，这些工具统称机械。

观察上面的图片，尝试找出它们的共同点有哪些？

发明和使用机械，始终是伴随人类社会发展的重要活动。这里我们从最简单的机械——杠杆入手，了解它们是如何帮助我们人类的！请同学们说说上图中谁属于杠杆？

2、 什么是杠杆？

3、根据图片结合自学，说说杠杆的五个基本要素是什么？

4.阅读教材83页，回答什么是力臂？如何画力臂？
例题：画出右图杠杆作用力F1、F2力臂。

5.杠杆五要素的画法：
例题：在图上标出杠杆的五要素。（即画杠杆示意图）

练习1：找出下面图中的杠杆（把杠杆模型画在虚线框内）并在杠杆上标出五要素。

练习2.补充画出杠杆五要素。（即画杠杆示意图）

6.进一步学会特定条件下力臂的画法。
⑴画出力F的力臂；
⑵请在图中画出使右面杠杆平衡加在A点最小的力。
O
A

A
O
F

最小力臂：
最长力臂：
7.作杠杆示意图中存在的问题，强调：
⑴阻力、动力的作用点一定要画在杠杆上；
⑵由重力产生的阻力，要注意阻力的作用点一定在杠杆上，而不是画在物体的重心上。
基础练习：
1.画出杠杆动力臂和阻力臂。

2.分别画出下列三个图中的力臂

3.画出使杠杆AB在图示位置时最长力臂。

能力提升
1．图3画出物体A所受重力的杠杆示意图．
2．画出图4中杠杆示意图

图3 图4
3．图5示，铡刀工作时的动力F1，O为支点。请在图中作出动力臂L1和铡刀受到的阻力
4．用钓鱼竿钓鱼的示意图如图6所示，O为支点，F1是手对鱼竿的作用力请画出：（1）鱼线对钓鱼竿拉力F2的示意图；（2）F1的力臂。

图5 图6
5．如图7轻杆A端挂重物，OA在绳子拉力作用下保持平衡，画出绳对A点的拉力及力臂。
6．在图8中画出动力F1的力臂L1。

图7 图8
l
O
图9

7．右图9所示，轻质杠杆可绕O转动，杠杆上吊一重物G，在力F作用下杠杆静止在水平位置，l为F的力臂，请在图中作出力F的示意图及重物G所受重力的示意图。

11.2.2杠杆的平衡条件及应用
1.通过探究活动了解杠杆的平衡条件：
2.能利用杠杆的平衡条件描述实际问题；
3.知道杠杆的种类以及各种杠杆的特点。
问题串：
探究杠杆的平衡条件
实验准备：
1.什么是杠杆的平衡状态？
2.把杠杆调节在什么位置平衡，为什么？

3.怎样调节杠杆平衡？

4.要探究杠杆平衡条件，应该在支点固定时，研究动力、动力臂、阻力、阻力臂四者关系。
猜一猜：动力、动力臂、阻力、阻力臂满足什么条件时杠杆才平衡呢？

做一做：
1.取数目不等的两组钩码，一组作动力，另一组作阻力。把它们分别挂在杠杆的两臂上，改变动力臂和阻力臂的长度直至杠杆水平平衡；
2.改变不同数目的钩码，一组作动力，另一组作阻力。把它们分别挂在杠杆的两臂上，改变动力臂和阻力臂的长度直至杠杆水平平衡；
3.再次改变不同数目的钩码，一组作动力，另一组作阻力。把它们分别挂在杠杆的两臂上，改变动力臂和阻力臂的长度直至杠杆水平平衡；
4.多次重复以上步骤。
把数据填入表中。
实验次数
动力F1/N
动力臂L1/m
阻力F2/N
阻力臂L2/m
1

2

3

根据表中的数据进行分析，你能得出什么结论：

进一步分析论证：
1.动力等于阻力时，对力臂 阻力臂，这类杠杆称为 杠杆，
2.动力大于阻力时，对力臂 阻力臂，这类杠杆称为 杠杆，
3.动力小于阻力时，对力臂 阻力臂，这类杠杆称为 杠杆，
例题：阅读下图，了解几种剪刀各有什么用途，这样设计得合理吗？为什么？说说怎样对杠杆进行分类。

基础练习：
知识点：杠杆的平衡条件
1．如右图所示，轻质杠杆支点为O，在已调平的杠杆两端分别挂上一些钩码，每一个钩码的质量相等，杠杆恰好在水平位置平衡，如果两边各拿走一个钩码，杠杆将 ( )
A．仍保持平衡并静止 B．不平衡，顺时针转动
C．不平衡，逆时针方向转动 D．匀速转动
2．在探究杠杆平衡条件的实验中：
(1)小明发现杠杆右端低左端高，要使它在水平位置平衡，应将杠杆右端的平衡螺母向 调节。小明调节杠杆在水平位置平衡的主要目的是 、 。
(2)如图甲所示，在杠杆左边A处挂四个相同钩码，要使杠杆在水平位置平衡，应在杠杆右边B处挂同样钩码
个。
(3)如图乙所示，用弹簧测力计在C处竖直向上拉，当弹簧测力计逐渐向右倾斜时，使杠杆仍然在水平位置平衡，则弹簧测力计的示数将 (变大/变小/不变) ，其原因是 。
(4)在如右下图所示的装置中，每个钩码重1N（杠杆上每格等距，杠杆自重不计），要使杠杆在水平位置平衡，小张在A处应挂 个1N重的钩码，而邻组的小强在B处施加一个竖直方向的力，也使杠杆在水平位置平衡，则这个力的方向应 ,大小为 N。
(5)张强同学的实验记录如下表格所示，杨明同学对其进行了评估：
这三组数据中实验序号为_____的一组数据肯定是错误的。
经检查后，发现是测量动力臂时读错了数，动力臂应该是________m.
改正错误后，得出杠杆的平衡条件是：________________________（用公式表示）。
知识点2：杠杆分类
1.天平属于___ ____杠杆，船桨属于___ ____ 杠杆，汽水瓶起子属于___ __杠杆。
2.人体的运动系统相当复杂，但最基本的运动形式是，骨骼在肌肉提供的动力作用下绕关节转动。如图所示是手端起茶杯的情景，其前臂骨骼相当于
杠杆，肱二头肌收缩提供动力。由图可以看出这是一个
杠杆。
3.下列工具中属于省力杠杆的是 （ ）
A.用钓鱼竿钓鱼 B.用镊子夹邮票
C.用钢丝钳剪铁丝 D.理发师用剪刀修头发
4．用如图4所示的钢丝钳来剪钢丝时，钢丝放在刀口尽量靠近0点的位置，手握在B点的位置.这种钢丝钳是
A．省力杠杆 B．费力杠杆 C．等臂杠杆 D．都不是
5．图5中属费力杠杆的是

6、如图7是指甲刀的结构图，下面说法正确的是（ ）
A、指甲刀可以看成是由一个省力杠杆和一个费力杠杆组成

图7
B、指甲刀可以看成是由一个省力杠杆和两个费力杠杆组成
C、指甲刀使用的越久，用它剪指甲就越省力
D、用指甲刀剪指甲时，大段的往下剪比小段的往下剪省力
图8
图7
7．如图8所示，一名同学在做俯卧撑，如果把人的躯干看作一个杠杆，这是一个________（填“省力”或“费力”）杠杆，该杠杆的支点是________（填图中字母）。

A B
图1
11.3．1滑轮
问题串：
1．滑轮的主要构造：圆轮，中间有孔，内有转轴，轮可绕轴转动；周边有槽，可穿绳。
2.如图A所示为________滑轮，这种滑轮使用时轴的位置______________生活中见到的_________________________就有这样的滑轮；如图B所示为________滑轮，这种滑轮使用时轴的位置____________，我们见过的____________________属于这种滑轮.
L1
L2
C
A
B
A
B
C
L1
L2
1．如右图甲所示，定滑轮使用时相当于一个___________杠杆，这个杠杆的支点是_____,动力F的力臂为_________，物重对滑轮拉力为阻力，其力臂为_________，由圆的基本知识可知，两个力臂均为圆的_________，故L1=L2，F______G，所以定滑轮属于________杠杆。如图乙所示，动滑轮使用时可看成是一个______________杠杆，这个杠杆支点在_________点，动力F力臂为滑轮圆的___________，阻力臂为滑轮这个圆的___________。
1．如图3中B图所示的滑轮是________滑轮，观察图中弹簧测力计的示数， F1____F2____F3______F4_____G，由此可以知道使用这种滑轮可以改变__________________，不能________________。

钩码重G/N
钩码升高高度h/m
测力计示数F/N
测力计移动距离S/m
甲
1
0.2
1
0.2
乙
1
0.2
1
0.2
丙
1
0.2
0.5
0.4
图2
2．如图3是小海同学“研究定滑轮和动滑轮特点”的实验装置。他按图示提起钩码时注意保持测力计匀速移动，分别测得一组数据如下表所示
图3
(1)比较测力计示数的大小，可知：使用动滑轮的好处是             ；
 (2)比较测力计拉力的方向，可知：使用定滑轮的好处是             ；
 (3)把钩码升高相同的高度，比较乙和丙实验测力计移动的距离，可知：使用动滑轮                                       ；

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