2013春人教版物理八下第十一章《功和机械能》word教案.doc

1、第十一章 功和机械能 一、功 （一）力学中的功 1.功的定义： 如果一个力作用在物体上，物体在这个力的方向上移动了一段距离，这个力 的作用就显示出成效，力学里就说这个力做了功。 做功实例： （甲）物体在绳子 （乙）静止的小车在拉力的 （丙）汽车在刹车阻力的作拉 力的作用下升高 作用下向前运动 用下滑行了一段距离 不做功实例： （甲）搬而未起 （乙）提着小桶在水平路上匀速前进，提桶的力没有做 功 2做功的两个必要因素：（1） F （2） S 补充：不做功的三种情况： 有力，没有移动距离，即 F0 S=0 例：a.甲图中搬而未起；b.端一盆水站着不动；c.用力推讲台，讲台没有动。 移动了距离，但是

2、没有力，即 F=0 S0 例：a.我将手中笔丢出，粉笔 在空中飞行，飞行过程中我对笔没有做功。 b.把足球踢出，足球在地面上滚动。 F0 有力，有距离，但力的方向与运动方向垂直，即 S0 垂直无功 FS 例：a.乙图中，人提一桶水沿水平方向前进，提桶的力没做功。 b.人推木箱前进，箱子的重力和支持力，没有做功。 【例 1】下列情况中，人有没有对所带皮箱做功？ （1）人用力提放在地上的皮箱，但没有提起。 （2）人再一次把箱子提起。 （3）人用力提着皮箱在原地不动。 （4）人把箱子放在电梯上，一起随电梯上升。 （5）人提着箱子在水平路面上匀速前进了 50m。 （6）人提着箱子上楼。 （二）功的计算

3、 1.概念：物理学中，把 叫做功。即： = 2.公式：W=FS (此公式都用国际单位) W:功 焦耳（J） S:距离 米（m） 单 位 单位：牛 米（N m） 1N m=1J 物理意义： 3.注意： （1）力的大小、方向不变时，才可用此公式计算功。 如：现用以总垂直于一均匀木棒方向的力将它抬起一头到竖直为止，至少要做多少功？ F 大小、方向在改变，不能用此公式。 （2）F、S 必须具有同时性，即 S 必须是 F 一直参与下物体在力的方向上移动的距离。 如：一人用 500N 的力将球踢出 20m，球在运动过程中，求人对球做多少功 （3）做功的多少只由 W=FS 决定，与物体的质量、速度、运动方向

4、，是否有摩擦无关。 【例 2】质量为 50的雪橇上装载了 350的货物，一匹马拉着它将货物匀速运到了 3000m 外的货场。如果雪橇行进中受到的摩擦力是 800N，求马运货时做的功。 （g=10N/） 【例 3】在平地上用 50N 的水平推力推动重 100N 的箱子前进了 10m，箱子的重力做了多 少功？如果把这个箱子匀速举高 15cm,他做了多少功？ 二 、功率 （一）比较做功的快慢 比较做功的快慢必须考虑的两个因素：做功的多少和做功的时间。 （二）功率 1用比较法建立功率的概念 比较运动的快慢 比较做功的快慢 通过相同的路程，比较运动时间 完成相同的功，比较所用的时间 比较方法 运动时间相

5、同，比较路程 在相同时间内，比较做功的多少 物理意义：表示 物体运动的快慢 物理意义：表示 物体做功的快慢 概念：物体通过 的路程与时间之 比 概念：功与时间 之比 引入物理概念 速度 公式： = 功率 公式： = 2功率：在物理学中，功与做功所用时间之比叫功率。功率是表示物体做功快慢的物理量。 3功率的符号是 P，功率的单位是瓦特，简称瓦，符号 W。 【例 4】下列关于功率的说法正确的是（ ） A物体做功越多，功率越大 B物体做功时间越短，功率越大 C物体做功越快，功率越大 D物体做功时间越长，功率越大 【例 5】蚂蚁用 10-3N 的力拉着树叶，10s 内沿拉力方向前进了 10cm，则蚂蚁

6、对树叶做功 为 J，此时的功率为 W。 【练习 1】下列哪种情况有力对物体做了功（ ） A小车在光滑水平面做匀速直线运动 B举重运动员把杠铃举在头顶不动 C物体沿斜面滑下 D小民提着水桶在水平路面上行走 【练习 2】如图所示，直径为 d 的圆筒上绕着绳子，某同学 用恒力 F 拉着绳子的自由端使圆筒在地上滚动，则他使圆筒 滚动一周所做的功是 ( ) AdF B2dF C4dF D0 【练习 3】用大小不同的甲、乙两个力拉同一物体，两力所做的功 W 与这两个力的方向上 移动的距离 s 的关系图像如图 7，由图可知，甲乙两个力的大小关系是（ ） AF 甲 F 乙 BF 甲 F 乙 C F 甲 =F

7、乙 D条件不足，无法比较 【练习 4】粗糙水平地面上有一个重为 100N 的物体。用 20N 的 水平拉力使其在 10s 内匀速前进了 10m，在此过程中（ ） A重力做功的功率为 100W B支持力做功的功率为 100W C拉力做功的功率为 200W D拉力做功的功率为 20W 【练习 5】立定跳远项目中，体重为 500N 的某同学从最高点到落地点的过程中，重心下降 的最大距离为 0.3m，用时.5s。则此过程中重力做的功为 J，重力的功率为 W。 【练习 6】汽车质量为 1.8103kg，车轮与地面的总接触面积为 0.09m2，当汽车以 90km/h 的速度在平直路面上匀速行驶时，汽车发动

8、机牵引力为 1000N（g 取 10N/kg） 。求： （1）汽车静止时对路面的压强。 （2）汽车以 90km/h 的速度匀速行驶时，牵引力的功率。 （3）若汽车按照这种方式行驶，全程 250km，牵引力做的功是多少？ 三、动能和势能 （一）能量 1能的概念：能够对外做功的物体具有能量，简称能。 2实质：物体做功的过程就是能量转化过程。 3能量的单位：焦耳（J） 【例 6】关于功和能的说法，下列几种说法，正确的是（ ） A具有能的物体一定正在做功 B物体具有的能量越大，它做的功就越多 C物体做的功越多，它具有的能量就越大 D物体能够做的功越多，它具有的能就越大 （二）动能 1问题探究 现象 分

9、析 风吹着帆船航行，风对帆船做了功 风（流动的空气）具有能量 子弹能击穿靶，子弹对靶做了功 运动的子弹具有能量 急流的河水把石头冲走，水对石头做了功 流水具有能量 运动的钢球打在木块上，把木块推走，钢球对木块做了功 运动的钢球具有能量 总结发现：运动的物体具有能。 2动能：物体由于运动而具有的能叫做动能。一切运动的物体都具有动能。 3实验探究：动能的大小与哪些因素有关 结论： 【例 7】一列正在减速进站的载有乘客的地铁，小李同学坐在该车的座位上。在进站过程 中，以站台为参照物，对该列车和小李同学的叙述正确的是（ ） A小李同学的运动状态保持不变 B小李同学的动能不变 C列车的运动状态保持不变

10、D列车的动能减小 （三）势能 1重力势能 现象 分析 人们在打木桩时，先把重锤高高举起，重 锤落下就能把木桩打入地里 被举高的重锤能对木桩做功，说明举高的重锤 具有能量 在高空中的铅球落到地上，能在地上打出 一个小坑 高处的铅球能够做功，高处的铅球具有能量 归纳总结：一切被举高的物体都具有能量 物体由于高度所决定的能叫做重力势能。 重力势能的大小与哪些因素有关？ 总结： 2弹性势能： 弹性势能的大小与哪些因素有关？ 总结：重力势能和弹性势能统称为势能。 【例 8】如图所示是玩弹弓的情景。经验表明，橡皮筋拉得越长，同样的“子弹”射得越 远，这说明橡皮筋的弹性势能与 有关；若橡皮筋被拉的长度相同，

11、则质量大的 “子弹”射出的距离较小，原因是质量大的“子弹”射出时的 小。 四、机械能及其转化 （一）机械能及其转化 1机械能：动能和势能统称为机械能。 一个物体只要具有动能或者势能，此时都可以说物体具有机械能。 2动能和重力势能的转化： 运动方向 高度 重力势能 速度 动能 能的转化 a 到 c 降低 减小 变大 增大 重力势能转化为动能 c 到 b b 到 c c 到 a 3动能和弹性势能的转化： 【例 9】跳远运动的几个阶段如图所示，则运动员（ ） A助跑阶段机械能不变 B起跳时机械能为零 C经过最高点时动能最大 D经过最高点时重力势能最大 （二）机械能的守恒 1机械能守恒：在只有动能和势

12、能转化的过程中，机械能的总量保持不变。考虑到摩擦力 等阻力时机械能总量会减小。 动能、势能和机械能的单位与功的单位相同，也是焦耳，比如可以书写为：E 动 =200J，E 势 =300J。 2判断机械能是否变化的方法： （1）无外力情况下的机械能转化 （2）存在外力情况下的机械能变化 【例 10】如图所示，小球沿轨道由静止从 A 处运动到 D 处的过程中，忽略空气阻力和摩 擦力，仅有动能和势能互相转化。则（ ） A小球在 A 处的动能等于在 D 处的动能 B小球在 A 处的动能大于在 D 处的动能 C小球在 B 处的机械能小于在 C 处的机械能 D小球在 B 处的机械能等于在 C 处的机械能 3

13、人造地球卫星的机械能转化 近地点： 远地点： 人造地球卫星围绕地球沿椭圆轨道运行的过程中，动能与重力势能 相互转化，卫星的机械能守恒。 【例 11】如图所示，人造地球卫星在大气层外环绕地球运行的过程 中，它的近地点的动能 （选填“大于” “小于”或“等于” ） 它在远地点的动能；它从近地点向远地点运行的过程中，机械能的变化情况是 。 （三）风能和水能的利用将机械能转化为电能 【例 12】唐诗中有“黄河远上白云间”和“不尽长江滚滚来”的诗句，表明我国水资源丰 富，较大河流有 1500 多条，水能蕴藏量达 6.8 亿千瓦，可开发的就有 3.8 亿千瓦，居世界 第一位。水能的利用在我国得到了很好的发

14、展。三峡水电站是我国利用水能的最大的工程 项目。下面是利用水能来发电的水电站，请简要回答有关水电站的下列问题。 （1）从能量转化的角度说明水电站的工作原理。 （2）建设水电站选址时，从能量利用角度来看，你将选择图甲所示 A 址还是图乙所示 B 址？说明理由。 （3）为什么水坝的横截面做成上小下大的梯形？ （4）唐诗句中含有什么物理知识？ 单元总结思维导图 单元测试 一、选择题 1、如图，AB、AC、AD 为三个光滑斜面，其中 AD 为曲面，小球 M 从 A 点 分别沿三个面自 由滑下，撞击放在 B、C、D 三点完全相同的物块上，物块在撞击力的作用下移动相同的距 离停下，则( ) A. 小球 M

15、 对三物块做功一样多 B. 小球 M 对 B 点物块做功多 C. 小球 M 对 C 点物块做功多 D. 小球 M 对 D 点物块做功多 2、关于物体的机械能，下列说法中正确的是（ ）。 A高山上的石头，稳稳地静止在那里，它没有重力势能 B运动速度大的物体，具有的机械能不一定就大 C一根弹簧被拉长时具有的弹性势能大，被压缩时具有的弹性势能小 D没有做功的物体一定没有能 3、 如图，同一小球在同一高度以相同速度向三个不同方向抛出 （不计空气阻力和摩擦），设小球刚落地时的速度分别为 V1、V 2、V 3，则 （ ） A、V 1V 2V 3 B、V 1V 2V 3 C、V 1=V2=V3 D、无法确定

16、 4、如图甲所示，水平地面上的一物体受到方向不变的水平拉力 F 的作用， F 的大小与时间 t 的关系及物体速度 v 与时间 t 的关系如图乙、丙所示。则下列说法正确的是 A02s 内物体处于静止状态 B46s 内物体的机械能不变 C24s 内物体受到的摩擦力为 3N D46s 内拉力对物体做功的功率为 8 W 5、如图所示，一小钢球从光滑固定斜面的 A 点静止释放，相继经过 B、C 两点，AB=BC,则 下列分析正确的是（忽略空气阻力的影响） A小钢球下滑过程中做匀速直线运动 B小钢球在 AB、BC 两段内运动的平均速度相等 C小钢球所受重力在 AB、BC 两段内做功相等 D就 A、B、C

17、三点而言，小钢球在 A 点具有的机械能最大 6、甲、乙两物体处于同一水平地面上，甲的动能比乙的动能大。下列说法正确的是（ ）。 A甲的质量一定比乙大 B甲能够做的功一定比乙多 C甲的速度一定比乙大 D甲已经做的功一定比乙多 7、如图所示，木板可绕固定的水平轴 O 转动。木板从水平位置 OA 缓慢地转到 OB 位置，木 板上的物块始终相对于木板静止。在这一过程中，物块的机械能增加了 2J。用 F1表示物块 受到的支持力，用 F2表示物块受到的摩擦力，在这一过程中，下列说法： F1和 F2对物块 都不做功； F1对物块做功为 2J， F2对物块不做功； F1对 物块不做功， F2 对物块做功为 2

18、J； F1和 F2对物块所做的 总功为 2J；物块的重力势能增加了 2J，其中正确的是（ ） A B C D 8、如图所示是使用汽车打捞水下重物的示意图。在将重物从水底拉到井口的过程中，汽车 以恒定速度向右运动。忽略水的阻力和滑轮的摩擦，四位同学画出了汽车功率 P 随时间 t 变化的图象，其中正确的是 9、一弹簧秤下挂一圆柱体，将圆柱体从盛有水的烧杯上方离水面某一高度处缓缓下降，直 到圆柱体的底部与烧杯底部接触为止(设烧杯底面积为 1 分米 2)，如图已给出整个 过程中弹簧秤的示数 F 随圆柱体下降高度 h 变化的实验图线。则下列说法错误的 是 A圆柱体的体积为 410-3米 3 B圆柱体的密

19、度为 1.5103千克/米 3 C圆柱体所受的最大浮力为 8 牛 D圆柱体在下降的全过程重力所做的功为 10.8 焦 10、有一次体育课上，甲、乙两同学进行爬竿比赛。甲从某一位置匀速爬到竿项用时 9s， 乙从同一位置匀速爬到竿顶用时 10s。若甲、乙两人体重之比是 5：6，则他们爬竿的功率 之比 P 甲 ：P 乙 是 A、4：3 B、3：4 C、27：25 D、25：27 二、实验,探究题 11、在实验室里，小明和同学们做如图所示的实验。他们使同一辆小车从同一斜面的同一 高度由静止开始滑下，接着在不同材料的水平表面上继续运动。实验完毕后，同学们讨论 时提出了一些问题，请你帮助他们回答： 为什么

20、要让同一辆小车从同一个斜面的同一高度滑下？_； 小车在运动过程中受力是否平衡？_； 小车在水平平面上运动的全过程中，三次克服阻力做的功是否相等？ _。（填：“相等”、“不等”或“无法判断”） 12、要测测某同学做“引体向上”的功率。 (1)已经测出他的质量为 m，还要测出哪些物理量，如何测量? (同时用字母表示这些要测量的物理量) (2)用测出的物理量写出计算功率的表达式： 三、填空题 13、骑自行车上坡前，往往要加紧蹬几下，这是为了增大 能；下坡时不蹬，速度还 会越来越大，这是因为 能转化为 能。 14、在水平地面上，用 50N 的水平拉力拉重为 100N 的小车，使小车沿水平方向前进 3

21、米， 所用的时间是 5 秒，则拉力做功为 J,重力做功为 J。拉力做功的功率为 W. 15、唐家山堰塞湖是震后最牵动人心的地方。随着湖水深度的增加，堤坝侧壁受到的 _增大，溃坝的危险也在增加。由于水量增加和水位升高，湖水具有的_能增 加，一旦溃坝对下游造成的破坏也更大。 16、小强推着小车，30s 内在水平地面上匀速前进了 15m，则小车的速度为 m/s如果 水平推力为 10N，在此过程中小强对小车做的功为 J，功率为 W。 四、简答题 17、如图 7 是一个阶梯形的 光滑台面，小球以一定的速 度 V 沿上一级水平台面向右运动。在你看来，此后小球经斜面和下一级水平台面的运动路 线是甲或乙中的哪

22、一种情况?回答后简要说明理由。 18、在去年的汶川大地震救援行动中，一直升飞机悬停于空中对处于危险地段的幸存者实 施救援。请仿照示例列举与该直升机相关联的能量形式。 示例：在驾驶舱，显示直升机工作状态的仪表盘内的发光二极管工作，具有光能。 ； ； 。 五、综合题 19、为迎接 2008 年北京奥运会，我国体育健儿在紧张地备战。如图 所示，该运动员在一 次训练中，用 0. 7s 的时间将 140kg 的杠铃举高 1.7m ，请你算一算 （g 取 10N/kg) （l）杠铃所受的重力为多少 N? （2）该运动员这一次举起杠铃的过程中至少做了多少 J 的功？ （3）该运动员举起杠铃的功率至少是多少

23、W? 20、2008 年 8 月北京奥运会上龙岩籍选手获得三枚金牌。 （1）何雯娜获得女子蹦床个人金牌。何雯娜向下压蹦床这一过程中，她的 能转化 为蹦床的 能。 （2）林丹获得羽毛球男子单打金牌。球拍击打羽毛球时两者均要形变，说明力的作用是 的；球拍击球的效果，使球的运动方向和速度大小发生了变化，说明力可以使物 体的 发生改变。 （3）张湘祥获得男子举重 62kg 级金牌。他在举重过程中大约要把杠铃举高 m，举 起杠铃保持 3s 不动，裁判示意成功。在保持不动这一时间内他对杠铃做功 J。 六、计算题 21、天津在支援四川德阳地区抗震救灾活动中，一辆满载物资的总重为 G 牛顿的运输车， 将物资沿

24、 ABCD 路线运至 D 处，AB 段海拔高度为 h1米，CD 段海拔高度为 h2米，如左图所示。 在整个运输过程中，汽车以恒定速度 v 米秒运动，汽车 t=0 时经过 A 处，t l时经过 B 处， t2时经过 C 处，在此过程中汽车牵引力功率 P 随时间，变化的图象可简化为右图所示 (P1、P 2、t l和 t2也为已知量)。 （1）请分析说明汽车在 AB 段和 BC 段运动时牵引力的大小关系。 （2）请用已知量求汽车沿斜坡 BC 段运动时所受总阻力的表达式(总阻力包括摩擦力和空气 阻力)。 22、学校新近买了 30 套总质量为 300 kg 的物理实验器材，每套一箱。现在，某实验员需 要

25、把这批实验器材搬运到 14 m 高的物理实验室。 （1）该实验员需要做多少功？（不考虑他克服自身重力所 做的功，取 g = 10 N/kg） （2）假设他身体可以提供的功率 P 如图 14 那样取决于所搬 运物体的质量 m。若要尽可能快地把这批器材搬上去，那么 他每次搬运的箱子数应为 个。 （3）不考虑搬起箱子、放下箱子和下楼的时间，求他搬运这批实验器材的最短时间。 23、电动自行车是倍受人们青睐的一种交通工具，它可以电动骑行，亦可以脚踏骑行。一 款电动自行车，质量 40kg，轮胎与地面接触面积共为 20cm2，电动自行车在平直的公路上 匀速行驶时受到的平均阻力为 30N。 （1）从环保的角度，电动车相比汽车有什么优点？请你列举一条。 （2）当电动自行车半小时匀速行进 6 km，功率多大？ （3）小标质量为 50kg，当他骑着该电动自行车在平直的公 路 上行驶时，地面受到的压强是多大？（取 g=10N/kg）