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

第一节功

学习目标：

1、理解功的两个必要因素；

2、记住功的定义、计算公式和单位，并会用功的公式进行简单计算

3、了解功的原理

学习重点：

能识别物体在什么情况下做了功，在什么情况下未做功。

学习难点：

能利用功的公式进行简单计算。

自主学习：

1．阅读教材第62－63页“力学中的功”，完成下列问题：

功反映力的______，一个力是否做了功，必须包括两个必要因素：

①_____________；②__________________________°

2．阅读教材第63－64页“功的计算”，完成下列问题：

在物理学中，把_____________________________________的乘积叫做功。

计算公式是____________，单位为__________；F表示_________，单位为________；s表示_________，单位为____________。

目标导学

知识点一：

力学中的功

1、

（1）观察体验力的成效：

在水平桌面上用大小不同的力分别拉同一辆小车。

观察小车速度的变化，评价这两个力的作用成效是否相同？

（2）用力推讲桌，没推动，推力是否有成效？

（3）踢出去的足球，在水平地面滚动，球的重力是否是使球运动的原因，重力是否有成效？

2、功的定义：

由演示实验总结力学中关于“功”的含义：

如果一个____________作用在物体上，并且使物体在____________通过一段距离，这个力的作用就有了成效，力学里面就说这个力做了功。

3、做功的两个必要因素：

观察教材图11．1－2中力做功和11．1－3中力不做功的实例，分析、总结一下力学中的做功有哪些共同特点？

分组讨论总结。

力学中做功的两个必要因素：

一是作用在物体上的____________；二是物体在____________移动的距离。

小组讨论：

下列哪种情况力对物体做了功？

哪种情况力对物体没有做功？

（1）、人搬石头，但没搬动

（2）、冰块在水平光滑的冰面上匀速滑动

（3）、起重机匀速吊起重物

（4）、起重机吊着重物沿水平方向匀速移动了一段距离

（5）、用力将木块沿斜面匀速拉上一段距离

（6）、一同学在讲台前提起一桶水，然后在水平方向上移动一段距离，在整个过程中手对水桶做了功吗？

讨论：

在下列几个实例中，力对物体没有做功的是

知识点二功的计算

阅读第63、64页内容，完成下列填空：

1、在物理学中，功等于____________________________________。

2、在力学中计算力对物体做的功的公式____________，功的国际单位是____________。

小组讨论：

完成下面两小题，说说功的计算要注意的事项：

1、重150N的物体在50N的水平方向的拉力的作用下，沿水平地面前进10m后拉力消失，物体又由于惯性向前滑动了2m，则拉力做的功是___________J，重力做的功是__________J。

2、小明提着一个重10N的水桶，由一楼走上二楼，又沿水平走廊前进了5m，在这一过程中，小明对水桶做了____________J的功。

（一层楼高3m）

讨论：

阅读教材中例题，并思考：

当雪橇在水平地面上行驶时，重力是否做了功？

为什么？

问题一起重机将重为1.2×l04N的钢材竖直匀速提升3m后，又沿水平方向匀速移动5m，在整个过程中起重机对钢材做的功为多少焦耳？

教师点拨：

进行功的计算时要注意以下问题：

1、要弄清研究的对象，明确要计算哪个力所做的功。

要用所需要的力乘以物体在该力的方向上通过的距离。

2、公式中的F是作用在物体上的力，s为物体在F的方向上通过的距离。

达标检测：

1、（2012、北京）水平桌面上的文具盒在水平方向的拉力作用下．沿拉力的方向移动一段距离，则下列判断正确的是（）

A、文具盒所受重力做了功B、文具盒所受支持力做了功

C、文具盒所受拉力做了功D、没有力对文具盒做功

2、（2012·济宁）一位同学沿教学楼的楼梯从一楼匀速上到三楼，该同学上楼做的功最接近（）

A、30000JB、3000JC、300JD、30J

3、起重机将l000N的重物匀速竖直提升3m后，又把重物水平移动了lm，则起重机对重物所做的功是（）

A、1000JB、2000JC、3000JD、4000J

4、（2012·连云港）一个人先后用同样大小的力F将不同质量的物体分别在光滑水平面、粗糙水平面和粗糙斜面上沿力的方向移动相同的距离s（如图所示），该力在这三个过程中所做的功分别为W1、W2、W3，，关于它们之间的大小关系说法正确的是（）

A、W1＜W2＜W3B、W1＜W2＝W3

C、W1＝W2＝W3D、W1＝W2＜W3

4．将重力为l0000N、体积为0．2m3的物体在水中匀速提高2m（未露出水面），拉力做的功多少焦？

第二节功率

第1课时比较做功快慢的方法

学习目标：

1、理解功率的意义及计算公式；

2、会用功率公式简单计算。

学习重点：

功率的概念的理解。

学习难点：

功率的计算。

自主学习

一、阅读本节第65、66页内容，完成下列问题：

1、回忆如何比较物体运动的快慢？

2、小强体重500N，在5s内跑到5m高的楼上，则小红做了_________J的功。

小明体重500N，在lOs内走到5m高的楼上，则小明做了________J的功。

小红体重400N，在lOs内跑到6m高的楼上，则小强做了________J的功。

小组讨论:

上面三道题中：

小强和小明，________做功快，你是怎么比较出来的？

小明和小红，________做功快，你是怎样比较出来的？

3、物理学中用一新的物理量功率来表示________，它的定义是________________________。

4、功率的计算公式是________。

功率用符号________表示，功用符号________表示,时间用符号________表示，因此用符号表示公式是________。

将公式变形计算功:

________________,变形计算时间:

________________

5、功的单位是________，时间的国际单位是________，所以功率的单位是________，为了纪念英国的工程师______，人们将功率的单位叫做_______，简称瓦，符号W。

所以：

lW＝________J／s，lW的物理意义是________________，常见的单位还用kW。

lkW＝________W。

6、利用功率的公式，计算出小强的功率＝________W，小明的功率＝_______W，小红的功率＝_______W。

点拨:

功与功率的计算区别：

功——力和在力的方向上移动的距离的乘积，单位：

J

功率——功和完成这些功的时间的比值，单位：

J／s（或W）

目标导学：

知识点一认识功率

1、小明的教室在五楼，通常上楼需要1.5min，一次他跑步上楼只用了40s。

ˉ

讨论1小明在两种情况下，做的功是否相同？

讨论2你认为这两种上楼做功方法，从物理的角度思考有什么不同？

2、一位老人体重为650N，爬上高为10rn的楼用时20s；一位小女孩体重为400N，爬上同样高的楼用时10s。

讨论3他们各做功多少J？

讨论4哪个做功更快？

说出你比较的方法。

3、甲机器的功率是5000W，它表示这台机器________________。

乙机器的功率是8000W，它表示这台机器________________。

这两台机器中________机器做功快。

知识点二测量爬楼的功率

实验请你设计一个实验方案，估测人爬楼的功率。

（1）用到的物理原理：

______________（公式）

（2）需要测量的物理量和对应的工具：

____________________________

（3）与同学合作，完成测量。

讨论5还可以测出人的哪些功率？

4、甲乙二人同时开始登山，甲先到达山顶。

你能判定哪个人的功率大吗？

为什么？

知识点三功率的计算

自学第66页例题，并思考下列问题：

起重机提升水泥板的功率为1.9×l03W，起重机做功的功率也是1.9×l03W吗？

5、如图所示《向左走，向右走》的漫画中，箱子相对_______是运动的。

在50s的时间内，男孩提着重15N的小提琴水平向左匀速走了100rn，女孩用5N的水平拉力拉箱子向右匀速走了100rn，他们中，对物体有做功的是_______（选填“男孩”或“女孩”），做功的功率是_______。

小组讨论：

认真读题，你能用几种方法解答下面问题？

体能竞赛中，小强在20s内就完成了l0个引体向上动作，已知小强的体重为500N，每个动作身体向上移动的距离约为50cm，则小强在整个过程中做功的功率约为多少瓦？

点拨：

功率是表示做功快慢的物理量，公式P＝W／t中反映了三个量之间的关系。

已知其中的两个量可以确定另外一个量，但如果只知道其中的一个，将无法确定另外两个量的大小。

达标测评：

1、下列关于功率的说法中，正确的是（）

A、做功多的机械，功率一定大B、做功快的机械，功率一定大

C、做功时间少的机械，功率一定大D、功率是用做相同的功比较做功时间的方法比较快慢的

2、小明用相同的水平推力，分别使较重的A物体沿较光滑的平面移动，较轻的B物体沿较粗糙的平面移动，若在相同的时间内移动相同的距离。

则下列说法正确的是（）

A、小明对A物体做的功多B、小明对B物体做的功多

C、小明推A物体时的功率小D、小明推A、B两物体时的功率相同

3、体重为900N的爷爷与体重为300N的小孙子举行登楼活动，楼高三层共l0米。

若：

（1）爷、孙两人同时从一楼起步，半分钟后同时到达三楼

（2）爷爷年纪大、身体较重，孙子登楼用了半分钟，爷爷所用的时间是孙子的2倍；

（3）孙子登楼用了半分钟，爷爷所用的时间是孙子的3倍，以上三种情况下，谁做功多？

谁做功少？

谁用的时间多？

谁用的时间少？

谁做功快？

谁做功慢？

4、如图所示，蚂蚁用l0-3N的力拉着树叶，10s内沿着拉力方向前进了l0cm，则蚂蚁对树叶做功为_________，此时的功率为_________

5、在体育考试中，小明投出的实心球在空中的

运动轨迹如图所示。

若实心球重20N，从最高点到落地点的过程中，球下降的高度为2.7rn，用时约0.75s。

则球下降过程中重力做功为_________J，功率为_________W。

6、质量为50kg的小华同学骑着一辆自行车在平直公路上匀速运动500m，自行车在行驶过程中受到的阻力为其体重的1／10，其功率为100W。

求：

他骑500m所用的时间为多少秒？

（取g＝l0N／kg）

第2课时功率的综合应用

学习目标：

1、会推导功率的另一计算公式P＝Fv；

2、理解2个功率公式的应用方法；

自主学习：

1、功率单位的换算：

0．32kW＝_________W1．5MW＝_________kW＝_________W3500W=_________kW。

2、P＝W/t和P＝Fv这两个公式的使用是有条件、有区别的：

前者是指发生在时间t内的平均功率；而后者，若F和v为定值，则P为_________，若F和v在变化，则P也在_________，所以它反映的是即时功率。

3、一辆江西产的“全顺牌”汽车，在昌九高速公路上以30m／s的速度匀速行驶，受到的阻力是2000N，这辆汽车Imin做的功是_________J，发动机的功率是_________W。

目标导学：

知识点一功率公式P＝Fv的推导与应用

1、如何由P＝W／t推导P＝Fv呢？

2、

（1）一汽车重20000N，受到的阻力是车重的1／20，当汽车以20rn／s的速度行驶时汽车的功率是多大？

（2）请解释为什么汽车在爬坡时总是换低速档？

而在平路上换高速档？

点拨:

因为P＝W／t，W＝Fs，所以P＝Fs／t＝Fv。

该公式可以计算瞬时功率。

如果在拉力F作用下物体做匀速直线运动，则F做功的快慢也将不变。

该公式表示：

某个力做功的功率，等于这个力乘以这个力的作用点的速度。

注意公式中速度v的单位必须是m／s。

小组讨论：

1、科学家研制了一种新型装甲飞车——“飞行悍马”（如图所示），它是汽车和直升飞机的结合体。

在水平地面上匀速行驶的“飞行悍马”5s内通过125m，它的速度是_________m／s，在这段时间内牵引力做功3．5×105J，发动机的功率是_________W。

2、起重机将某集装箱以2m／s的速度匀速向上提升10m后，又以0．5m／s的速度匀速向上提升相同的高度，则起重机（）

A、第一次做功多，功率大B、两次做功一样多，第一次功率大

C、两次做功一样多，功率一样大D、第二次做功多，功率大

知识点二功率的综合应用

在中考体育加试活动中，李宁选择的加试项目是引体向上，如图是李宁同学做引体向上的图片，若李宁同学的质量是60kg，手臂的长度是0.6m，他在连续完成15个引体向上的过程中，身体向上运动的时间总共是1min，请结合以上所提供的信息计算李宁做引体向上时克服重力做功的功率。

（g取10N／kg）

小组讨论：

3、电动自行车轻便、安全、无污染，很受人们喜爱，某同学在双休日骑电动自行车到海滨、岛屿观光，途经全长7000rn、被人们称之为“神州第一堤”的连云港拦海大堤。

若电动自行车以18km／h的速度匀速行驶，电动自行车牵引力的功率为150W。

求：

（1）该同学通过大堤全程所需的时间；

（2）电动自行车通过太堤全程牵引力所做的功；

（3）电动自行车的牵引力。

达标测评：

1、李华同学用了半分钟时间，从一楼上到二楼，他上楼的功率为80W，则他所做的功为多少焦？

2、甲乙两人做功之比是5：

6，所用时间之比是2：

3，则他们的功率之比是_______。

甲同学重600N，乙同学重500N，他们进行登楼比赛，从一楼跑上六楼甲用了60s，乙用了40s，则_____同学做功较多，____同学功率较大。

3、质量为50kg的何勇同学，在一次爬杆比赛中，用12s爬到了5m高的杆顶：

（1）何勇受到的重力是多少？

（2）何勇爬杆过程中做了多少功？

功率多大？

4、功率为10KW的拖拉机在平直公路上匀速前进。

受到的阻力是2000牛，在半小时内拖拉机做了多少焦的功？

前进了多少米？

5、一辆小汽车在平直公路上匀速行驶，发动机的牵引力为2000N，速度为l08km／h。

（1）求小汽车匀速行驶时受到的阻力大小。

（2）求牵引力在l0mm内所做的功。

（3）若发动机的牵引力用F表示，小汽车的速度用v，请推导出牵引力的功率P＝Fv．

第三节动能和势能

学习目标：

1、了解能量的初步概念；

2、知道什么是动能及影响动能大小的因素；

3、知道什么是势能及影响势能大小的因素。

学习重点：

动能和势能的概念，探究影响动能的因素。

学习难点：

势能的概念。

自主学习：

阅读教材第67－68页“动能”，完成下列问题：

1、物体_________，表示这个物体具有能量。

一个物体能够_________，表示这个物体的能量越大。

2、物体由于__________________，叫做动能。

动能的大小可能与_________、_________有关。

实验中通过观察__________________来判断小球动能的大小。

实验中要注意采用_________法。

目标导学

知识点一动能

探究动能与什么因素有关

小组讨论：

现象：

①静止的子弹没有杀伤力，而高速射出的子弹具有很大的杀伤力；

②你能用手接住一个飞来的乒乓球，但你不敢也不能用手直接接住一个飞来的铅球。

猜想：

动能的大小与物体的________有关，________越大，物体的动能越大。

动能的大小与物体的________有关，________越大，物体的动能越大。

探究：

影响动能的大小与什么因素有关

利用所给的器材：

两个质量不同的小钢球、斜面、木块、直尺，设计实验方案。

讨论1应该怎样反映钢球动能的大小？

讨论2探究动能与质量的关系时，应该控制什么一样？

怎样控制？

f

讨论3探究动能与速度的关系时，应该控制什么一样？

应该改变什么？

怎样改变？

观察：

出示斜槽，并演示钢球从斜槽上滚下，在水平上撞击木块，使木块移动了一段距离。

实验：

①将同一钢球，从斜面不同高度滚下，观察钢球将木块推动的距离．木块被推动的距离越大，说明钢球对木块做的功_________，钢球的动能越大。

实验说明：

从不同高度滚下的钢球，具有不同的动能。

进一步说明：

物体的动能与物体的_________有关，_________越大，物体的动能越大。

②换用不同质量的钢球，从同一高度让其滚下，让学生观察钢球推动木块的距离。

从而得出结论：

运动物体的_________越大，动能就越大。

结论：

影响动能大小的因素：

_________和_________。

在质量相同时，物体的速度越大，动能_________；在速度相同时，物体的质量越大，动能_________。

点拨：

1、利用木块被推动的距离表示钢球动能的大小运用的是转换法，

2、此实验还运用到控制变量法。

知识点二识别动能、重力势能和弹性势能

阅读教材第69页“势能”，完成下列问题：

1、物体由于__________________的能量，叫做重力势能。

重力势能的大小与_________和_________有关。

2、物体由于__________________而具有的能量叫做弹性势能。

3、_________和_________统称势能。

势能是一种_________着的能量。

小组讨论：

1、如果重锤被举的越________。

________越大，它打击木桩时，对木桩做的功就越多，重力势能就越大。

可见，重力势能大小与________和________有关。

2、①子弹能击穿靶；②被拉弯的弓③山顶的滑雪运动员；④风吹动帆船航行；⑤被压缩的弹簧；⑥被拦河大坝抬高的水；⑦流水能推动竹排；⑧放在桌上的书；⑨被压弯的钢尺。

物体有动能的有___________________；有重力势能的有_____________；有弹性势能的有________。

3、图中的四幅图片是生活和生产中的场景，对其能量变化的描述错误的是（）

A、甲图中，货物被举高后动能增加了

B、乙图中，列车速度增大后动能增加了

C、丙图中，握力计发生形变后弹性势能增加了

D、丁图中，飞机升空后重力势能增加了

达标检测：

1、距CCTV报道：

今年5月29日，在高速公路上驾驶客车的司机吴斌，被前方突然飞来一小物块击破挡风玻璃后击中腹部。

他整个肝脏破裂，却以超人的意志力忍着剧痛，完成了靠边停车等保障安全的一系列动作，保证了25名乘客安全，自己却献出了宝贵的生命。

飞来的物块使吴师傅致命的主要原因，是因为它具有（）

A、较大的动能B、较大的势能C、较大的密度D、较大的硬度

2、一跳伞运动员跳离飞机，当降落伞张开后，他将匀速下降，此时他的重力势能将________，他的动能将________。

（填“增大”“减小”或“不变”）

3、下列各物体具有什么形式的势能：

A、被举高的铁锤________B、被拉长的弹簧________C、被拉弯的弓________

D、被水库蓄的水________E、空中飞行的鸟________F、云彩中的小冰粒________

4、如图是固定在水平桌面上的圆弧轨道，将一小球由轨道的P点自由释放，滚动到Q点。

在此过程中，动能________________，重力势能________________。

第四节机械能及其转化

学习目标：

1、理解动能和势能的转化；

2、了解机械能守恒；

3、了解水能和风能的利用。

学习重点：

动能和势能的转化。

学习难点：

能量守恒的理解。

目标导学：

知识点一：

机械能及其转化

自主学习：

动能和势能的转化

阅读教材第71－72页课文，完成下列问题：

1、_______________与_______________统称为势能，_______________与_______________统称为机械能。

2、荡秋千时，秋千从最低点荡到最高点时，_______能转化为_______能；从最高点荡到最低点时，_______能转化为_______能。

3、拉弯的弓将箭射出时，将弓箭的______能转化为箭的______能。

4、动能和势能的转化：

动能和势能之间可以相互_______，动能可以转化为_________，势能也可以转化为_______________。

5、手持粉笔头高高举起。

问题：

①被举高的粉笔具不具有能量？

为什么？

②当粉笔头下落路过某一点时，粉笔头具有什么能量？

③分析比较在该位置和起始位置，粉笔头的重力势能和动能各有什么变化？

小组讨论：

观察滚摆的运动，思考动能和势能的变化：

实验1：

滚摆实验

①释放摆轮时，摆轮在最高点处于_______状态，此时摆轮只具有_______能，没有_______能。

摆轮下降时其高度降低，_______能减少；摆轮旋转着下降；而且越转越快，其_______能越来越大。

摆轮到最低点时，_______最快，_______能最大；其高度最低，_______能最小。

在摆轮下降的过程中，其_______能逐渐转化为_______能。

②仿照摆轮下降过程的分析，得出摆轮上升过程中，摆轮的动能和势能的变化情况。

实验2：

单摆实验

①将摆绳一端挂在黑板上边，使单摆在黑板前，平行于黑板振动，在黑板上记录摆球运动路线中左最高点A、右最高点C和最低点B的位置。

②分析单摆实验：

小球从A摆到B的过程中是_______能转化为_______能；从B点摆到C点的过程中是_______能转化为_______能；小球在_______点动能最大，在_______点动能最小；小球在_______点重力势能最大，在_______点重力势能最小。

实验3：

弹性势能和动能的相互转化。

课件（或实验）演示：

动能和弹性势能的转化实验

点拨：

1、在动能和势能的相互转化过程中，必定有动能和势能各自的变化，而且是此增彼减。

2、动能的增减变化，要以速度增减来判断。

3、重力势能的增减变化，要以物体离地面高度的增减变化来判断。

4、判断弹性势能的增减，要根据弹性形变大小的变化。

自主学习：

机械能守恒

阅读课本第71页、第72页及第73页科学世界“人造地球卫星的机械能转化”内容后完成填空：

1、观察书中演示实验思考：

（1）铁锁的机械能发生了什么变化？

是什么原因造成了这种变化？

（2）在上面的实验中，满足什么条件铁锁可再次碰到鼻子？

（3）人造卫星沿椭圆形轨道围绕地球运行，离地球最近的一点叫______，最远的一点叫______，卫星在近地点时动能最______，重力势能最______，卫星在远地点时动能最______，重力势能最______。

从近地点向远地点运动的过程中，卫星的速度______，动能______，重力势能______；从远地点向