初三物理教案12功和机械能.docx

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初三物理教案12功和机械能

功和机械能

第一课时：

功

教学目标：

能结合实例知道机械功的概念。

通过观察和实验，了解功的物理意义。

能用生活、生产中的实例解释机械功的含义。

理解功的概念，知道使用任何机械都不省功。

有将科学技术应用于生活实践的意识。

教学内容:

一、功

1、力学中的功

①做功的含义：

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，力学里就说这个力做了功。

②力学里所说的功包括两个必要因素：

一是作用在物体上的力,二是物体在这个力的方向上移动的距离

③不做功的三种情况：

有力无距离、有距离无力、力和距离垂直

2、功的计算：

①物理学中把力与在力的方向上移动的距离的乘积叫做功。

②公式：

W=FS③功的单位：

焦耳（J），1J=1N·m。

④注意：

①分清哪个力对物体做功，计算时F就是这个力;②公式中S一定是在力的方向上通过的距离，强调对应。

③功的单位“焦”（牛·米=焦），不要和力和力臂的乘积（牛·米，不能写成“焦”）单位搞混。

3、功的原理：

①内容：

使用机械时，人们所做的功，都不会少于直接用手所做的功;即：

使用任何机械能不省功。

②说明：

（请注意理想情况功的原理可以如何表述?

）

功的原理是一个普遍的结论，对于任何机械都适用。

功的原理告诉我们：

使用机械要省力必须费距离，要省距离必须费力，既省力又省距离的机械是没有的。

使用机械虽然不能省功，但人类仍然使用，是因为使用机械或者可以省力、或者可以省距离、也可以改变力的方向，给人类工作带来很多方便。

我们做题遇到的多是理想机械（忽略摩擦和机械本身的重力）

理想机械：

使用机械时，人们所做的功（FS）=直接用手对重物所做的功（Gh）

【例题选讲】

例1.扁担长

m，两端物体的重力分别为G1=500N，G2=300N。

若不考虑扁担的重力。

例2、有一个结构不明的滑轮组，只知道拉力F向下拉绳子时，每拉下12m，重物就上升3m，拉力F=400N，重物为多大，试画出滑轮的结构图。

例3、如图甲所示，用F=10N的力，拉着物体在地面上匀速运动，则物体与地面的摩擦力是多大？

若物体向前移动1m，绳子要拉过多少m？

例4、用100N水平拉力，将质量为100kg的物体沿水地面匀速拉动10m，则拉力对物体做多少功？

重力对物体做多少功？

物体受到的阻力是多少？

例5、一台拖拉机耕地的最大牵引力是2．5

N，若每小时拖拉机行驶7．2千m，它的功率多大？

每小时作功多少？

例6、在100m深的矿井里，每分钟积水9m3，要想不让水留在矿井里，应该用至少多大功率的水泵抽水？

例7、某人用如图所示的滑轮组（不计磨擦）提升某一重物，所用拉力F为200N，若滑轮组的机械效率为80%。

求

（1）被提升的物重？

（2）动滑轮重？

例8、测“滑轮组机械效率”的实验中所用的测量仪器有___________________________________________________________________________________________________________________________________________________

（1）画出测量由一个动滑轮和一个定滑轮组成的滑轮组的机械效率装置示意图

（2）若动滑轮重0.5牛，弹簧秤测量范围是0~2.5牛，则实验时，被提起的重物不得超过___________________。

（3）为记录本实验的数据，请你设计一个表格

（4）实验时，必须使弹簧秤做____________________运动。

例9、如图是一个竖直放置的半圆轨道半径R=1米,G=1牛的小球从A点由静止滚下,

（1）小球滚到最低点O时重力做功W多大。

（2）小球滚到与A点等高的B点后还能上升吗？

例10、射箭时，能的转化关系是怎样的，为什么拉满弓时射出的箭速度更快？

例11、判断下列几种情况下物体的动能、势能是否变化？

是增大还是减小？

（1）汽车沿着斜坡匀速上行

（2）电梯上升得越来越快

（3）皮球在空中下落（4）汽车在平直马路上匀速前进

例12、动能和势能相互转化时，有什么规律？

例13、图中所示装置的机械效率是90%，物体A在拉力F的作用下，以1.5米/秒的速度在水平面上匀速移动。

已知物体A重200牛，A运动时受的阻力是72牛，求拉力F的功率。

课后练习：

1、做功包括两个必要的因素，一是__________________；二是__________________。

功的计算式：

W=，在国际单位制中，功的单位是。

2、一个木箱，在水平地面上受到10N的水平推力，木箱沿地面移动了2m，那么，推力对木箱做的功为____J。

此时重力对木箱做的功为。

3、使用机械时，人们所做的功_______不用机械而直接用手所做的功，也就是______________________，这个结论叫做功的原理。

4、关于做功，下列叙述中正确的是（）

A．举重运动员举着杠铃不动，举力做了功

B．起重机吊着货物沿水平方向匀速移动了一段距离，向上的拉力做了功

C．重物竖直下落，重力做了功

D．小球在水平面上滚动，重力做了功

5、某人用20N的力将重为15N的球推出去后，球在地面上滚动了10m后停下来，这个人对球所做的功为（）

A．0JB．200JC．150JD．条件不足，无法计算

6、某人用20N的力将重为15N的球推出去后，球在地面上滚动了10m后停下来，球在地面上滚动的过程中，手对球所做的功为（）

A．0JB．200JC．150JD．350J

7、一起重机将重为1.2×104N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　　　J．

8、如图甲所示，物体A以2cm/s的速度，在水平地面上做匀速直线运动，此时弹簧测力计的示数为3N，水平拉力F=__________N，物体A受到的摩擦力f=__________N，2s内拉力F做功W=__________J．（滑轮、弹簧测力计的重力以及滑轮与绳的摩擦不计）

9、重为1000N的小车，在拉力的作用下沿水平地面匀速前进10m，小车所受阻力为车重的0.3倍，则拉力对小车做的功为J；小车重力做的功为J。

10、一只重500N的箱子放在水平地面上，甲学生用100N的水平力将箱子水平移动10m，乙学生把这只箱子匀速提高2m，那么，他们做功的大小是（）（题型二）

A．相等B．甲学生做功多C．乙学生做功多D．条件不够，无法确定

11、在举重比赛时，一运动员在第一阶段把150kg的杠铃很快举过头顶，第二阶段使杠铃在空中停留3s。

下列关于运动员对杠铃做功的说法，正确的是（）（题型一）

A．他在第一阶段内没做功B．他在第二阶段内没做功

C．他在两个阶段内都没做功D．他在两个阶段内都做了功

12、如图所示的四种情景中，其中力对物体没有做功的是（）

A．火箭腾空而起的推力B．叉车举起重物的举力

C．人推石头未动时的推力D．马拉木头前进的拉力

13、在举重比赛时，一运动员在第一阶段把150kg的杠铃很快举过头顶，第二阶段使杠铃在空中停留3s。

下列关于运动员对杠铃做功的说法，正确的是（）

A．他在第一阶段内没做功．B．他在第二阶段内没做功．

C．他在两个阶段内都没做功．D．他在两个阶段内都做了功．

14、如图所示的四幅图是小新提包回家的情景，小新提包的力不做功的是（）

15、以下事例中，重力做功的是（）

A.冰球在水平的冰面上滚动B.皮划艇在平静水面快速滑行

C.跳水运动员下落

D.举重运动员把杠铃举起停在空中静止不动

16、在图中的几个情形中所提到的力没有做功的是（）

17、下列各种情况中做功的是（）

Ａ.用竖直向上的力提水桶在水平面行走　

Ｂ.用水平力推重物在水平地面上行走

Ｃ.运动员举高1800牛的杠铃坚持10秒钟　

Ｄ.水球重50牛，沿光滑水平面运动10米

18、用三种方法来提升同一个重物：

a.用不计摩擦的定滑轮将重物提高h；b.沿光滑斜面将重物提高h；c.用手直接将重物提高h.其中做功大小是：

（）

Ａ.a方式做功最少　　　　　　　Ｂ.b方式做功最少

Ｃ.c方式做功最少　　　　　　　Ｄ.三种方式做功一样多

19、汽车在平直道路上做匀速直线运动，下列说法中正确的是（）

A．汽车的牵引力为零B．汽车所受的摩擦力为零

C．汽车牵引力所做的功为零D．汽车所受的合力为零

20、以下估测中，基本符合实际情况的是（）

A.人正常步行的速度约5m/s，

B.某同学走路时对地面的压强约1.5×103Pa

C.中学生的体重约50ND.把一个鸡蛋举高1m做的功约0.5J

21、某学生用40牛的力将重60牛的铅球抛出5米远，则铅球在空中运动过程中，人对铅球所做的功是：

（）

Ａ．200焦　　　Ｂ．300焦　　　Ｃ．0焦　　Ｄ．500焦

22、重50N的重物，在10N水平力的作用下，沿水平方向移动了5m，那么重力对重物做的功是（）

A.50JB.250JC.0D.上述都不对

23、在2000年9月22日悉尼奥运会上，我国运动员丁美媛获得女子75kg以上级举重金牌，她的挺举成绩是165kg。

估算她在挺举全过程中对杠铃做的功为（）

A.3×102JB.1×103JC.3×103JD.5×103J

24、教学大楼每层楼高为３m，小明提着一重为50Ｎ的箱子，沿楼梯从一楼登上三楼，再沿三楼水平走廊走了４m进入课室，从一楼到课室过程中小明对箱做的总功为（）

Ａ．0JＢ．300JＣ．450JＤ．500J

25、如图所示，用水平力F拉着重为100N的物体，在水平地面上向左匀速移动了5m，物体所受地面的摩擦力大小为20N，则（）

A.重力做的功是500JB.拉力大小为100N

C.拉力大小为120ND.拉力做的功为100J

26、如图，在水平拉力F作用下，使重40N的物体A匀速移动5m，物体A受到地面的摩擦力为5N，不计滑轮、绳子的重力及滑轮与绳子间的摩擦，拉力F做的功为（）

A．50JB.25J

C.100JD.200J

27、下列说法中正确的是（）

A.有些简单机械省功

B.斜面越长越省功

C.使用任何机械都不省功

D.定滑轮在使用过程中虽不省功，但是能省力

第二课时：

机械效率

教学目标：

了解什么是有用功，额处功和总功

理解什么是机械效率

课堂练习：

一、填空题

1、机械效率的定义是____________________________，公式：

η=；利用机械做功时，因为总是要做额外功，所以总功_________有用功，机械效率总_______1。

（选填“大于”、“小于”或“等于”）

2、如果利用一台机械做功时，有用功为60J，额外功为20J，则机械效率为。

3、用一根机械效率为90%的杠杆将一个18Kg的物体提升50cm，则所做的有用功为____________J，总功为____________J（g取10N/kg）。

4、用一个动滑轮匀速提升质量为20kg的物体，所用竖直向上的拉力为125N。

物体上升2m的过程中，拉力所做的有用功为______J，总功为______J，动滑轮的机械效率为_______。

（g取10N/kg）

5、小华用20N的力把重为25N的物体沿着长为20cm、高为10cm的斜面，从斜面底端拉到顶端。

则斜面的机械效率为　　　　。

6、外力对水泵做了7.5×105J的功，水泵把5×103kg的水送到10m高的水池，水泵做的有

用功是       J，水泵的机械效率是        

7、一台起重机将重5000N的货物提高2m，如果额外功是2500J，则起重机做的有用功是　　　　　J，该起重机的机械效率是　　　　　。

6．如图14-34所示，在不计绳重和摩擦的情况下，用动滑轮把重40N的物体匀速提高2m，所用的拉力为25N，则拉力做功是________J，动滑轮的机械效率是______；果把重100N的物体匀速提升相同高度，则这个动滑轮的机械效率将_________。

（填“变大”、“变小”或“不变”）

二、选择题

8、如右图所示，用拉力F使物体竖直匀速上升，下列说法正确的是（  ）

A．拉力F对物体做的功是额外功B．拉力F做的功是有用功

C．拉力F移动的距离是物体移动距离的2倍D．增加物体重力可以增加滑轮组的机械效率

9、如图所示，工人用250N的力将重400N的物体匀速提升2m，在此过程中滑轮组的机械效率和所做的额外功

分别为

A．80%　　800J  B．80%　　1000J

C．62.5%　　200J D．80%　　200J

10、采取下列措施，可以提高机械效率的是（   ）

A.有用功一定，增大总功           B.总功一定，增大额外功

C.有用功一定，减小额外功           D.额外功一定，减少总功

11、现要利用斜面将木箱拉上汽车，下列做法可以提高斜面机械效率的是（）

Ａ．以较快的速度拉木箱           Ｂ．以较慢的速度拉木箱

Ｃ．减小斜面的倾斜程度           Ｄ．增大斜面的倾斜程度

12、一个工人用如图14-27所示的滑轮组提起2000N的货物，所用的拉力是800N，绳子自由端被拉下4m，下列说法中正确的是　（）

A．总功是3200J，机械效率是40％

B．有用功是8000J，机械效率是40％

C．有用功是3200J，机械效率是62.5％

D．总功是3200J，机械效率是62.5％

13．关于机器的功率，下列说法中正确的是（　　　　）

A．机器的功率越小，做功越慢　　　B．机器的功率越大，做功越多

C．机器的功率越小，机械效率越低D．机器的功率越大，做的有用功越多

14．如图14-36所示，用一动滑轮把100N的沙子匀速提到3m高处，作用在绳末端的拉力为60N，则滑轮组的机械效率为（）

A．30％B．60％C．83．3％D．120％

15.下列机械效率的说法正确的是（）

A．机械效率可以提高到100%B．机械效率总小于1

C．功率大的机械机械效率高D．机械效率越高,有用功就越多

16、用如图所示的滑轮组将重为500N的物体，在2s内匀速提升6m，已知拉力F的大小为200N，求：

（1）滑轮组提升重物时所做的有用功。

（2）滑轮组的机械效率。

17、如图所示，物重G为2000N，斜面长5m，高3m，斜面和滑轮组装置的总机械效率为80%，若将重物沿斜面以0.2m/s的速度拉上来，求：

（1）所需拉力F是多少？

（2）机械的总功率是多少？

18、某建筑工地上，工人用图所示的动滑轮将重450N的物体匀速竖直提升了6m，若已知动滑轮此时的机械效率为

90％。

请计算；

（1）工人提升重物所做的有用功是多少?

（2）工人提升重物所做的总功是多少?

19、某工地用图14-30所示的滑轮组匀速提升质量为500kg的物体，在重物上升0.8m的过程中，拉力F的功率为2500W，此时滑轮组的机械效率为80%，求：

（1）滑轮组做的有用功（g取10N/kg）。

（2）重物上升的速度。

20、工人用如图14-32所示的滑轮组提升重物，不计绳重和摩擦。

若工人用250N的力恰好能将重400N的物体竖直向上匀速提升，求：

（1）该滑轮组此时的机械效率。

（2）若用此滑轮组将重900N的物体竖直向上匀速提升2m，求拉力F在这一过程中所做的功。

21、一辆汽车不小心开进了泥潭中，司机取来一套滑轮组欲将汽车从泥潭中拉出，如图14-33所示。

若车重为8×104N，汽车受到的阻力为车重的0.03倍，滑轮组的机械效率为80％，问：

（1）该司机至少需用多大的力才能将汽车从泥潭中拉出？

（2）若拉动汽车时，汽车前进的速度为0.1m/s，则司机做功的功率是多少？

22、一个工人用图14-46所示的滑轮组提升2000N的货物，所用拉力600N，绳子自由端4s内拉下4m，不考虑绳重和摩擦，求：

（1）有用功和总功率；

（2）机械效率；

（3）若用此滑轮组提升3200N的货物，所需拉力为多少?

第五单元简单机械功和能

【方法指导与教材延伸】

1、正确理解“功”的意义

物理学上引入功的概念，并定为：

一个物质受到力的作用，并在力的方向上通过一

段距离，称这个力对物体作了功。

功和日常生活中常常讲的“工作”很相似，但两者并不相同。

“工作”的含义比较广泛，它是指用体力劳动或脑力劳动来完成的任何一种活动，物理学中功的含义要狭窄得多，但是比较严格。

功是由两个因素决定的，一个是作用力，一个是作用力方向上物体通过的路程，两者缺一不可。

下列三种情况对物体都没有做功：

⑴物体移动了一段距离，但没有受到力的作用。

例如物体在光滑水平面做匀速运动，在水平方向没有受到阻力，也没有受到动力，物体由于惯性而运动，因而没有力对物体做功。

⑵物体受到力的作用,但没有沿力的方向通过距离,例如,用力推车,车没有推动。

推车的力没有对物体做功。

又如，一个人举着重物不动，他对重物的举力没有对重物做功。

⑶物体受到了力的作用,也通过了距离.但物体移动的距离跟物体受到力的方向垂直.例如,手用竖直向上的拉力提水桶,沿水平方向移动距离,水桶没有在竖直方向上移动距离,这个拉力也没有对水桶做功。

2、正确理解功率的概念

功率是表示物体做功快慢的物理量。

功率和功是两个不同的概念，做功多，不一定做功快；反之，做功快不一定做功多。

功率大，表示单位时间内做功多。

功率是由物体所做的功和完成这个功所用的时间两个因素决定的。

从公式P=

可知，相同的时间内做功多的，功率大；做相同的功，所用时间少的，功率大。

∵W=F˙S∴P=

=F˙v

物体在拉力F的作用下,以速度v沿拉力的方向做匀速直线运动,则拉力做功的功率等于力与物体速度的乘积。

在功率Ｐ一定时，力Ｆ与速度Ｖ成反比。

当汽车上坡时，司机采取换挡的办法，减小速度，以获得较大的牵引力。

3、机械效率等于有用功跟总功的比值，它与机械是否省力和机械功率大小，做功多少是无关的，一般情况下，省力的机械效率低。

4、测滑轮组的机械效率，在这分组实验中，应把根据原理图装配器材，为培养学生实验能力，老师应让学生知道本实验的原理，按排实验步骤，装配器材，设计表格，以达到逐步发展学生实验能力的目的。

5、关于本节课文后面的实验思考题，应启发引导学生自己解答，必要时，教师也可作适当提示或组织学生讨论三个问题，可按如下思路分析（题目略）：

（1）因为W总=W有用+W额外

所以=

=

一般情况下，同一滑轮组挂不同的钩码时，W额外变化不大，因而可以近似地认为其不变，但挂不同钩码时，W有用不同，由上式可知，这时机械效率η也不同。

（2）两滑轮组同时挂2个钩码时，当提升相同高度时，W有用是相同的，此过程中，滑轮组所做的额外功主要为提升滑轮，所做功与克服摩擦力所做功之和，因第二种滑轮组提升的动滑轮为2个，它需做的额外功大于第一种滑轮组需做的额外功。

故由上式即可知，第二种滑轮组的机械效率比第一种的小。

（3）提高滑轮组机械效率的主要措施有：

使滑轮组在满载情况下工作，以增大有用功在总功中的比例，在滑轮的转轴中加润滑油，以减小摩擦阻力，减小滑轮组中动滑轮的自重等，即在有用功一定的情况下，减少额外功，提高效率。

6、能是物理学中的重要概念，比较抽象，不易理解，只要求学生知道物体做功的本领叫做能（或能量），物体能够做多少功，它就具有多少能。

7、用生活实例共同探讨动能和势能的大小与哪些因素有关，在生活实例及课本中提出的一系列问题的讨论中归纳出有关的结论。

8、“机械能转化和守恒定律”可以分两个层次进行。

（1）通过观察实验与实例分析，得出机械能可以相互转化的结论。

（2）说明机械能可以相互转化后再考虑到“守恒”的概念，事例应由简到较复杂的先后顺序考虑进行分析归纳，尽量应用贴近学生生活的事例，及简单明了的实验进行讲解。

【例题选讲】

例1、扁担长

m，两端物体的重力分别为G1=500N，G2=300N。

若不考虑扁担的重力。

例2、有一个结构不明的滑轮组，只知道拉力F向下拉绳子时，每拉下12m，重物就上升3m，拉力F=400N，重物为多大，试画出滑轮的结构图。

例3、如图甲所示，用F=10N的力，拉着物体在地面上匀速运动，则物体与地面的摩擦力是多大？

若物体向前移动1m，绳子要拉过多少m？

例4、用100N水平拉力，将质量为100kg的物体沿水平

地面匀速拉动10m，则拉力对物体做多少功？

重力对物体做多少功？

物体受到的阻力是多少？

例5、一台拖拉机耕地的最大牵引力是2．5

N，若每小时拖拉机行驶7．2千m，它的功率多大？

每小时作功多少？

例6、在100m深的矿井里，每分钟积水9m3，要想不让水留在矿井里，应该用至少多大功率的水泵抽水？

例7、某人用如图所示的滑轮组（不计磨擦）提升某一重物，所用拉力F为200N，若滑轮组的机械效率为80%。

求

（1）被提升的物重？

（2）动滑轮重？

例8、测“滑轮组机械效率”的实验中所用的测量仪器有___________________________________________________________________________________________________________________________________________________

（1）画出测量由一个动滑轮和一个定滑轮组成的滑轮组的机械效率装置示意图

（2）若动滑轮重0.5牛，弹簧秤测量范围是0~2.5牛，则实验时，被提起的重物不得超过___________________。

（3）为记录本实验的数据，请你设计一个表格

（4）实验时，必须使弹簧秤做____________________运动。

例9、如图是一个竖直放置的半圆轨道半径R=1米,G=1牛的小球从A点由静止滚下,

（1）小球滚到最低点O时重力做功W多大。

（2）小球滚到与A点等高的B点后还能上升吗？

例10、射箭时，能的转化关系是怎样的，为什么拉满弓时射出的箭速度更快？

例11、判断下列几种情况下物体的动能、势能是否变化？

是增大还是减小？

（1）汽车沿着斜坡匀速上行

（2）电梯上升得越来越快

（3）皮球在空中下落（4）汽车在平直马路上匀速前进

例12、动能和势能相互转化时，有什么规律？

例13、图中所示装置的机械效率是90%，物体A在拉力F的作用下，以1.5米/秒的速度在水平面上匀速移动。

已知物体A重200牛，A运动时受的阻力是72牛，求拉力F的功率。

【专题训练】

一．选择题

1．在图中的四种情境中，人对物体做功的是（）

2．如图所示，在水平拉力F作用下，使重40N的物体A匀速移动5m，物体A受到地面的摩擦力为5N，不计滑轮、绳子的重力及摩擦，拉力F做的功（）

A．50JB．25JC．100JD．200J

3．下列说法中，最接近实际情况的是（）

A．成年人走两步的距离大约是1.5mB．家用白炽灯功率约为1000W．

C．一名中学生体重约为50N．D．物理课本质量是16kg．

4．图3中的铡刀、瓶盖起子、手推车、铁锨都属于杠杆，其中费力杠杆是（）

图3

图4