第十一章《功和机械能》导学案.docx
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第十一章《功和机械能》导学案
第十一章功和机械能
第1节功
【学习目标】
1.知道做功的两个必要因素。
2.通过交流讨论,结合实例判断力是否对物体做功。
3.理解功的定义、计算公式和单位,并会运用功的公式进行简单计算。
【自学指导】
学点1:
力学中的功
1.如果一个作用在物体上,物体在这个力的方向上移动了一段,就说这个力对物体做了。
2.力学里所说的做功,包含两个必要因素:
一个是;另一个是。
学点2:
功的计算
3.力学中,功等于与物体在上移动的的乘积,用公式表示为。
4.在国际单位制中,力的单位是牛,距离的单位是米,则功的单位是牛·米,它有一个专门的名称叫做,简称,符号是。
(把两个鸡蛋举高1m做的功大约1J)
【能力提升】
团结协作攻克难点:
判断一个力是否对物体做了功,功的两个必要因素必须同时满足:
一是必须有作用在物体上;二是物体必须在移动了距离。
二者缺一不可,否则就没有做功。
1.力没有对物体做功的三种情况:
(1)求实趣味运动会上,王老师点球射门,足球离开脚后飞出15米,足球飞出15米远的过程中,人没有对足球做功。
这是因为:
物体没有受到力的作用,因具有而移动了一段距离,所以没有力对物体做功。
(即:
有距离无力,物体靠惯性运动)
(2)小琪想把一个箱子移动位置,用力搬没搬起来用力推又没推动,这个过程中他没有对箱子做功。
这是因为:
物体虽然受到力的作用,但移动距离(填“有”或“没有”),所以力没有对物体做功。
(即:
有力无距离)
(3)小斌提着一桶水沿水平方向移动了10米,小斌没有对物体做功。
这是因为物体虽受到力的作用,且发生了移动,但提力的方向向上,而物体是沿水平方向移动,物体在提力的方向上未移动距离,提力对物体做功(填“有”或“没有”)。
(即:
力的方向与物体移动方向垂直)
合作探究占领重点:
2.符号的意义及单位:
F---------力-------牛顿(N)
s---------距离------米(m)
W--------功--------焦耳(J)且1J=1N·m
你能说出1J的物理含义吗?
3.阅读课本63、64页,理解做功大小的影响因素,并由功的计算公式推导出变形公式:
W=,F=,S=
4.在水平地面上,嘉豪用50N的力拉着重为100N的小车,沿水平方向匀速前进5m,拉力做的功等于J,重力做的功等于J。
【达标测试】
1.
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。
2.()下图所示的过程中,人对物体做功的是
3.()☆起重机将重3×103N的楼板以1m/s的速度吊到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.6×103JB.9×103JC.3×104JD.3.9×104J
4.()小畅用相同的力,沿水平方向分别拉物重不同的两辆车,使它们前进相同的距离,则
A.拉重车做的功多B.拉轻车做的功多
C.拉两辆车做的功一样多D.条件不足,无法判断
5.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)
功作业
1.在下列各种情况中,所做的功分别为:
(1)小洁用向前的力200N推质量为80kg的小车,没有推动,手对小车做的功为_____J。
(2)小玉手托一个重为25N的铅球,水平移动了3m,手对铅球做的功为______J。
(3)一只质量为0.4kg的苹果,从高为2m的树上落下,重力做功为______J。
2.小冬扛着重400N的箱子。
他的肩对箱子的作用力大小是N,方向是的。
如果他沿水平地面走5m,他对箱子做的功为J;如果他沿楼梯走到5m高的楼上,他对箱子做的功为J。
3.小陶用100N的水平推力,使重500N的物体沿水平面移动20m。
这个过程中重力对物体做的功为J,水平面对物体的支持力做的功为J,推力对物体做的功为J。
4.举重运动员在2s的时间内,用1200N的力把杠铃匀速举高2m,在这段时间内他对杠铃做的功是_____J。
若他举起后在空中停留3s,在这3s内对杠铃做的功是______J。
5.☆求实中学九年级正在进行投掷实心球的体育训练。
小帅同学将质量为2千克的实心球从地上拿起,用双手举高至2米高处,然后用力抛出,球离手后被投出11m,超出满分线。
在举高过程中小帅同学克服实心球的重力做功J,球离手后被投出11m的过程中,小帅同学对实心球做的功为J(g取10N/kg)。
6.2013年1月26日下午14:
00许,我国首款自主战略重型运输机"运-20"在跑道上加速后,一跃而起,起飞成功。
“运-20”代号“鲲鹏”,可运输我国陆军全部种类装甲车辆。
以66吨的最高载重量,跻身全球十大运力最强运输机之列。
如果“运-20”以最高载重量升高1000m,发动机至少做功J。
7.☆2011年5月15日,在国际田联钻石联赛上海站男子110m栏比赛中,刘翔首次采用七步上栏技术,并以13.07s获得冠军,创造了该项目当年世界最好成绩!
(1)在这次比赛中,刘翔跑完110m的平均速度是m/s;(保留两位小数)
(2)若体重为87kg的刘翔在跨栏时重心上升了0.32m,则他每跨过一个栏需要克服重力做功J。
(g取10N/kg)
8.()☆如图三种情况中物体所受的拉力都是F,甲图中物体上升5m,乙图中物体沿斜面向上移动5m,丙图中物体水平移动5m。
比较拉力F做的功,结论正确的是
A.甲图做功最多
B.乙图做功最多
C.丙图做功最多
D.做功一样多
9.
()☆在相同的水平推力作用下,使较重的A物体沿光滑的平面移动,较轻的B物体沿粗糙的平面移动,若移动相同的距离,则下列说法中正确的是
A.推力对A物体做的功多
B.推力对B物体做的功多
C.推力对A物体和B物体做的功一样多
D.条件不足,无法比较推力对它们做功的多少
10.()小昕用力把一个重10N的冰块水平推出,冰块在水平的冰面上滑行40m远停下来。
则冰块在滑行过程中
A.人对冰块做了400J的功B.重力对冰块做了400J的功
C.人和重力都没有对冰块做功D.以上说法都不对
11.( )小纯同学把掉在地上的物理课本捡起来,放回到桌面,根据你平时对物理课本的重力和桌面高度的观察,估算小纯同学捡回课本时,手克服课本的重力所做的功约为
A.0.015JB.0.15JC.1.5JD.15J
12.( )小淞在班级打扫卫生时,想将讲桌移动一下位置,他用了30N的力去推讲桌,结果没有推动。
下列关于这一过程中的描述正确的是
A.小淞对讲桌的推力小于讲桌与地面间的摩擦力,同时他没有对讲桌做功
B.小淞对讲桌的推力等于讲桌与地面间的摩擦力,同时他没有对讲桌做功
C.小淞对讲桌的推力小于讲桌与地面间的摩擦力,但是他仍对讲桌做了功
D.小淞对讲桌的推力大于讲桌与地面间的摩擦力,同时他没有对讲桌做功
13.我市中心地标式建筑“鼓楼”复建工程正在进行中,施工人员用挖掘机开挖地基,挖掘机每次可将0.8m3体积的泥土匀速举高3m,再水平匀速移动5m倒人卡车车厢,此过程中挖掘机对泥土做了多少功?
(泥土密度为1.5×103kg/m3,g取l0N/kg)
14.2013年3月25日晚9时35分井冈山号机动编队,在复杂敏感的南海某海域进行直-8夜间行进中着舰训练。
如图所示,58号机驾驶员新飞行员闫宇操纵重力为9×l04N的直升飞机,在20s内竖直下降10m,最后停在井冈山舰的飞行甲板上。
求:
(1)飞机竖直下降20s内的平均速度。
(2)飞机竖直下降20s内重力做的功。
第2节功率
【学习目标】
1.理解功率的概念,知道功率的单位。
2.学会运用功率的基本公式进行简单计算。
3.联系生活实际了解功率的物理意义以及在实际生活中的应用。
【自学指导】
学点1:
比较做功快慢的方法
1.阅读课本65页几段内容,知道物体做功有快慢之分,结合运动快慢的比较方法填写下列空白:
建筑工地上要把砖送到楼顶,无论是工人搬运,还是用起重机搬运,都是克服重力对砖块做功,那么运送砖块所做的功,我们可以用公式来计算。
运送同样多的砖块,起重机和工人所做的功(填“相同”或“不同”),但是工人所用的时间较__(填“长”或“短”),所以工人做功较___(填“快”或“慢”)。
做相同的功,所用时间短的物体做功较____,所用时间长的物体做功较_____。
(填“快”或“慢”)做功时间相同,所做的功多的物体做功较___,所做的功少的物体做
功较____。
(填“快”或“慢”)由此可见物体做功有快慢之分,这跟物体的运动也
有快慢之分是一样的。
你是否还记得:
当路程和时间都不相同时,怎样比较运动的快慢的呢?
交流一下能否用同样的方法比较做功快慢。
。
学点2:
功率的概念及公式
2.阅读课本65、66页几段内容,了解功率的概念、计算公式、及生活中一些常见物体的功率。
功率是表示______________的物理量,______________________叫做功率。
功率的计算公式是:
______。
功率越大表示做功越,功率越小表示做功越。
学以致用:
班级里组织登楼比赛活动,比一比谁登楼的功率最大。
为此,在活动中必须测量的物理量有:
_________,_________,_________。
【能力提升】
合作探究占领重点:
1.功率的单位:
功率的计算公式:
P=W/t
其中:
W表示,单位是,符号是______;
t表示,单位是,符号是______;
P表示,根据公式写出的功率的单位是,符号是______;
国际单位制中功率的专用单位是,简称_____,符号是____,工程技术上还常用千瓦(kW)作为功率的单位,1kW=________W。
某物体的功率是1000W,它表示的物理意义是_____________________________。
根据上节对功的单位1J的认识,你知道1W有多大吗?
。
补充:
生活中,常用“马力”来表示汽车的发动机的大小。
“马力”也是功率的单位。
1马力=735W,这个单位我们在物理上一般不用,只是在日常生活中使用。
团结协作攻克难点:
2.功率的公式:
计算功率的公式是P=_______,由此公式变形可得W=_______;t=。
公式中只有当功的单位是______,时间的单位是_____时,功率的单位才是瓦特。
因此要注意单位的统一。
当物体在力F的作用下,以速度V做匀速直线运动时,由W=FS,V=S/t可得P=W/t=FS/t=FV。
由此可知当机器的功率一定时,减小速度可以牵引力。
你能用这个知识解释生活中汽车爬坡时,为什么要换低速挡同时加大油门吗?
。
3.一位父亲与他7岁的儿子一起上楼回家,对此下列说法错误的是
A.爬相同的楼梯,儿子体重小做的功少
B.爬相同的楼梯,父亲体重大做的功多
C.爬相同的楼梯,父亲比儿子先到达,父亲的功率一定大
D.爬相同的楼梯,儿子比父亲先到达,儿子的功率一定大
4.学习课本上的例题,学会写文字说明和步骤。
(注意计算时单位要统一)
【达标测试】
1.()下列都是功率的单位的是
A.W、 J/sB.KW、PaC.W、N/m D.N/m2、N·m
2.()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.机械做功时间越短,它的功率一定大
C.机械做功越快,它的功率就越大
D.机械做相同的功,用的时间越长,它的功率越大
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.2400WB.1200WC.20WD.50W
4.()10kw的机器正常工作时,每分钟做的功是
A.10JB.2.4×107JC.6×105JD.104J
5.()一台机器的功率是750W,它表示的意义是
A.这台机器1min做功是750WB.这台机器1min做的功是750J
C.这台机器1s做的功是750JD.这台机器1s做的功是750W
6.()☆甲乙两台机器,功率比为2:
3,工作时间比为1:
3,它们所做的功之比为
A.2:
9B.2:
1C.3:
2D.3:
1
7.☆“歼-20”是我国自行研发的新型战机,当发动机以1.2×l05N的推力,使其以二倍声速(声速为340m/s)飞行时,10s飞行的距离________m,发动机推力的功率是_______W。
8.开封古城墙修复建筑工地上,一块水泥板质量是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)
功率作业
1.一辆开封产的“奇瑞”轿车,在高速公路上以30m/s的的速度匀速行驶,受到的阻力是2000N,这辆汽车1min做的功是_________J,发动机的功率是________W。
2.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。
3.☆正常人的心脏推动血液流动的功率为1.5W,那么在一天时间内心脏做功J,这些功可以把一个质量为600N的人匀速举高m。
4.求实中学举行跳绳比赛,小晴同学1min跳了180次,若她的质量为40㎏,每次跳起的高度为5㎝,她跳一次做的功是J,跳绳时的功率是W(取g=10N/㎏)。
5.()小强同学家住求实小区3号楼五楼。
放学后,他从一楼上到五楼共用了20s。
若小强及书包总重为480N,每层楼的高度为3m,则他上楼的功率是
A.288WB.360WC.2880WD.3600W
6.()下列实例中,力做了功的是
A.起重机吊着楼板从一楼运送到三楼 B.静止的小车在拉力作用下向前运动
C.用力搬石头但没有搬起 D.用力提着一桶水在水平路面上前进
E.冰雹在重力作用下向下落 F.冰块在光滑的水平面上滑动
G.举重运动员举着杠铃不动 H.人用力把铅球推出去
7.
()图示瀑布的落差(瀑布顶端和底端的高度差)约为100m。
在4.5s内有18kg的水流过瀑布顶端,经过4.5s落到瀑布底端。
质量为18kg的这些水从顶端落到底端的过程中,重力的功率约为
A.4×102W B.4×103W C.1.8×104W D.1.8×105W
8.()☆有甲、乙两辆功率相等的汽车,如果在相同时间内匀速通过距离之比S甲:
S乙=2:
1,那么
A.两辆汽车牵引力之比F甲:
F乙=1:
2B.两辆汽车牵引力之比F甲:
F乙=2:
1
C.两辆汽车做的功之比W甲:
W乙=1:
2D.两辆汽车做的功之比W甲:
W乙=2:
1
9.()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
10.()甲、乙二人的体重相同,同时从一楼开始登楼,甲比乙先到三楼,则他
们二人
A.做的功相同,但甲的功率较大B.做的功相同,功率也相同
C.甲做的功较多,但功率相同D.甲做的功率多,功率也较大
11.()三辆汽车用同样大小的牵引力和速度行驶,甲沿上坡路,乙沿水平路,丙沿下坡路,都行驶相同的时间,下列说法中正确的是
A.甲车的功率最大 B.乙车的功率最大
C.丙车的功率最大D.三辆车的功率一样大
12.求实中学东校区新宿舍楼建筑工地上,水泥板质量为0.7t,起重机在14s内匀速把它提升到4m的高度,起重机提升重物的功率是多少?
(g=10N/kg)
13.
如图所示,小松在跑步机上锻炼身体。
设他在跑步机上以5m/s的速度匀速跑动30min,跑动的总动力为40N。
求:
(1)他在这段时间内相当于跑了多少路程?
(2)他在这段时间内做了多少功?
(3)他做功的功率是多少?
第3节动能和势能
【学习目标】
1.了解什么是能量以及能量的单位。
2.知道什么是动能及动能与什么因素有关。
3.知道什么是重力势能、弹性势能及重力势能与什么因素有关。
4.学会利用动能、势能的知识解释生活中的现象。
【自学指导】
学点1:
能量以及能量的单位
阅读课本67页第1、2自然段,思考能量、动能的概念,完成下列问题。
1.
(1)物体表示这个物体具有能量。
(2)能量与功的单位相同,都是。
学点2:
动能及动能的影响因素
阅读课本67、68页探究实验:
探究物体的动能跟哪些因素有关,完成课本填空及下列问题。
2.
(1)物体由于而具有的能叫动能。
(2)钢球A从斜面上滚下来把木块B推动了一段距离,对木块B做了功,木块
被推得越远,说明A的动能越。
(3)质量相同的物体,越大,它的动能越大;运动的速度相同的物体,越大,它的动能越大。
学点3:
重力势能、弹性势能及影响因素
阅读课本69页,理解重力势能、弹性势能的概念;重力势能大小和什么因素有关。
3.
(1)物体由于而决定的能叫重力势能。
例如:
缆车把滑雪运动员
送到山顶,给他的身体存储了能量。
(2)物体由于发生而具有的能叫弹性势能。
例如:
球拍将网球击扁网球发生了弹性形变,使网球存储了能量。
运动员将弓拉弯,弓发了弹性形变,使弓存储了能量。
(3)和是常见的两种势能。
(4)重为1N的物体被举高1m所具有的能量就是。
【能力提升】
合作探究占领重点:
1.探究物体的动能跟哪些因素有关的实验中,让同一个钢球分别从不同的高度由静止开始滚下,是为了使钢球在水平面上开始运动时具有不同的,动能的大小与物体的高度。
2.合作探究课本68页“想想议议”中的问题。
3.阅读课本69页“小资料”思考:
物体的质量和速度都能影响物体的动能。
质量与速度相比哪个动能的影响更大?
举例说明。
4.
合作小组的同学在探究“物体的重力势能的大小跟哪些因素有关”时,设计了以下实验方案:
三个相同的木桩插在沙坑里,露出沙坑的高度相同,如图1甲所示。
取三个铁块从空中静止释放后撞击木桩,木桩陷入沙坑,如乙图所示。
(1)在此实验中,我们可以通过观察
_______________来比较铁块重力势能的大小。
(2)若hA=hB>hC,mA比较B、C情况,说明________________________。
(3)实验得出的结论是:
重力势能的大小跟物体的____和_______有关。
(4)探究物体的动能、重力势能的影响因素的实验采用了几种物理研究方法?
分别是什么法?
前面的学习中哪些实验也用到了同样的方法,分别举例说明。
物理方法:
,举例:
物理方法:
,举例:
【达标测试】
1.请你判断下列物体各具有哪种形式的能量?
(1)在水平地面上滚动的铅球;
(2)悬挂在天花板上的吊灯;
(3)在空中飞行的“运-20”飞机;(4)玩具车内被卷紧的发条;
(5)被拉长的橡皮条;(6)正在爬坡的汽车。
2.鹰和燕子在同样的高度飞行,的重力势能大,如果它们的动能相等飞得更快。
3.一架执行人工降雨任务的飞机沿水平方向匀速飞行,并不断向下洒“液氮”,在此过程中,飞机的动能,重力势能。
4.()—物体沿斜面匀速下滑,物体的
A.动能增加,重力势能减小B.动能、重力势能都减小
C.动能不变,重力势能减小D.动能,重力势能都增加
5.5月29日晚,从沈阳开往上海的195次旅客列车经过上海铁路分局管辖的沪宁线1.3K区段时,突然从列车左翼车窗飞出一只馒头,不偏不倚正好打在当班的上海铁路分局苏州工务段职工***的鼻梁上,当场将其击昏。
用物理知识解释:
为什么小小的馒头能把人砸伤?
动能和势能作业
1.动能是指物体由于而具有的能,其大小与物体的和有关.
2.势能包括势能和势能两种。
物体由于高度所决定的能叫做势能,它与物体的和有关;物体由于发生而具有的能叫做弹性势能。
3.我们常用的能量单位是,用字母来表示。
4.神州8号飞船完成与天宫一号对接任务后返回。
在距离地面1m时,返回舱的4台发动机开始向下喷气,由于物体间力的作用是___________的,舱体受到向上的阻力增大,因此再次减速下降,(如左下图)在这个过程中返回舱的动能_______,重力势能__________。
5.下列物体各具有什么形式的能量?
(1)高速升空的火箭
(2)被拉弯的钢板尺
(3)被水电站拦河坝拦住的上游的水(4)奔流的河水
(5)高速飞行的子弹(6)空中下落的皮球
6.☆如右上图所示,在书柜上放有四个体积相同、形状完全一样的金属盒甲、乙、丙、丁,其中甲和乙为铅制的,丙和丁为铝制的.则甲和乙相比,的势能大;丙和乙相比,的势能大.四个金属盒中,势能最小的是。
7.
小慧猜想动能的大小可能与物体的质量m和运动速度v有关,于是设计了如图甲、乙所示的实验,探究动能的大小与物体的质量m和运动速度v的关系。
甲、乙两组实验中:
(1)甲图中让不同质量的两个小球从斜面的同一高度自由滚下,目的是使两球到达水平面时,具有相同的。
(2)图甲探究的是动能与的关系,得出的结论是:
(3)图乙探究的是动能与的关系,得出的结论是:
8.()下列说法中正确的是
A.用同样的速度抛出去的铅球和乒乓球具有相等的动能
B.重力势能相等的物体一定在同一高度上
C.两辆相同的汽车,行驶在同一条公路上,它们具有相等的动能
D.同一物体的弹性形变越大时,它所具有的弹性势能也越大
9.()小孩从滑梯上匀速下滑的过程中,下列说法中正确的是
A.重力势能减少,动能增加B.重力势能增加,动能减少
C.重力势能增加,动能不变D.重力势能减少,动能不变
10.()关于能量的大小,下列说法中错误的是
A.运动速度越大的物体,动能也越大
B.质量大的物体,动能不一定大
C.质量大的物体,重力势能不一定大
D.质量越大的物体,被举得越高,其重力势能就越大
11.()骑自行车上坡前,一般要加紧蹬几下,这是为了
A.增大惯性B.增大动能C.增大势能D.增大冲力
12.()☆一位司机驾驶大货车在某路段行驶,由于超速被警察拦住,警察对司机说:
“先生,刚才你的车速为70km/h,超速了。
”这位司机不满地说:
“为什么小车的限速为80km/h,而大车的限速却为60km/h,不合理!
”如果从物理学角度向司机解释,这是由于
A.物体的惯性跟速度和质量有关B.摩擦力的大小跟速度和质量有关
C.物体的动能跟速度和质量有关
D.压强的大小跟速度和质量有关
13.()质量相等的甲、乙两辆小车,在同一水平地面上做匀速直线运动,它们的s-t图像如右图所示。
分析图像可判断
A.乙车的动能