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第十四章 机械能专题一、动能和势能马路上行使的汽车具有能量,海面上行使的轮船具有能量,天空中飞行的飞机具有能量,从空中下落的物体也具有能量, 今天我们就来学习这些能量.学习完本专题后你应该做到的1、知识与技能方面知道什么是动能和势能，并能用实例说明物体具有的动能和势能。知道决定动能、重力势能、弹性势能大小的因素。2、过程与方法方面我们应学会运用控制变量的方法通过实验探究动能、重力势能的大小各与什么因素有关并能解释简单的现象。3、情感态度价值观方面通过实例了解动能、势能在生活中的应用，树立应用科学意识。下面，让我们这样来学习本专题的知识动能让我们来阅读下面的资料 风吹帆船航行是流动的空气具有能量推动帆船前进、急流的河水能将石头冲走是流动的河水具有能量将石头冲走了、飞行的子弹具有杀伤力是运动的子弹具有能量产生杀伤力、运动着的钢球打在木块上将木块推走是运动的钢球具有能量将木块推走。流动的空气和水、飞行的子弹、运动的钢球由于都在运动而具有能量，称之为具有动能。物体由于运动而具有的能量，叫做动能.一切运动的物体都具有动能。 物体的动能大小可能与哪些因素有关？让我们自己动手试一下让我们来通过实验探究“动能大小可能与哪些因素有关?”一、探究过程:探究课题一：“物体动能的大小与速度的关系”猜想与假设：物体的速度越大，它的动能越大。设计实验：器材:斜面、钢球、木块步骤：如图使用同一个小球,可控制小球的质量不变；让小球从不同的高度滑下,到达斜面底端小球获得的速度不同,释放高度越高,小球到达底端获得的速度越大。第一次实验将小球放在斜坡的中间使其自由滑下，观察木块被推进的距离；第二次将小球放在斜面的最顶端使其自由滑下，木块仍放回原处，观察木块被推进的距离。小球的动能无法直接观察，我们转换成观察木块被推的远近，木块被推得越远，说明小球的动能越大。图现象：通过实验发现第一次木块被推的近，说明小球的动能小；第二次木块被推的远，说明小球的动能大。结论:在小球质量一定,速度越大,物体动能越大。探究课题二 ：“物体的动能大小与质量的关系”猜想与假设：物体的质量越大，物体的动能越大。设计实验：器材：斜面、木块、质量不同的两个球步骤：如图:让质量不同的两个小球从斜面同一高度滑下,使小球到达斜面底端获得相同的速度,这样可控制小球两次撞击木块前的速度相同。第一次实验将质量较小的小球放置斜面的顶端使其自由滑下，观察木块被推进的距离；第二次实验将质量较大的球放置斜面的顶端使其自由滑下，木块仍放回原处，观察木块被推进的距离。实验中木块被推得越远，说明小球的动能越大。图现象：通过实验发现第一次木块被推的近，说明小球的动能小；第二次木块被推的远，说明小球的动能大。结论:在小球速度一定,质量越大,物体动能越大。综合结论:决定物体动能大小的因素是物体的质量和物体的速度.运动物体的质量越大、运动速度越大,这个物体的动能越大。二、 探究方法1这个探究实验涉及到动能的变化受两个因素(质量和速度)的影响,实验过程中应注意采用控制变量法。 2实验中动能的大小无法直接观察,我们是通过转换成观察木块被推的远近来间接地反映物体动能的大小.这种方法在物理学中也经常用到,称之为转换法。让我们关注下列问题：例：如果说“运动的物体所具有的能叫动能”这句话对吗？分析：这句话是不对的。动能是”由于运动”这个原因而产生的哪部分能量,一定不要把它理解成”运动的物体所具有的能量叫动能.例如:空中下落的雨点,由于雨点在运动，它具有动能，下落的雨点不但具有动能而且还具有其他形式的能量，不能说下落的雨点所具有的能量就是雨点的动能。让我们自己试着解答有关问题1、看一看，是对还是错？（ ）（1）飞驰的小轿车可能比行驶的大卡车的动能大。（ ）（2） 在速度一定的情况下，大象的动能一定比猎豹的动能大。2、想一想，应该填什么？（1）流动的水具有能、 、 。 因此我们把物体由于 而具有的能叫动能。（2）物体动能的大小决定于 和 。火车加速前进，它的动能 。火车进站时做减速运动，它的动能 ，停止后，它的动能 。洒水车沿街道匀速行使,将水洒向路面,在此过程中它的动能将_ _,这是因为_ _.小明体重500N，百米赛跑时，原来速度8m/s，当冲刺时速度达到9 m/s，这一过程中他的动能_；若体重600 N的小刚以同样的速度冲刺，则_的动能大。3、想一想,应选哪一项？（ ）下列物体只具有动能的是：A空中飞行的铅球 B草地上滚动的足球C阳台上的花盆 D下落的瀑布4、议一议，应该怎样答？为什么交通部门对机动车行驶速度进行限制？答：交通部门对在不同路段的机动车行驶速度进行限制,是因为质量一定时， 越大,物体的动能越大；在同一路段,不同车型限速不同，是因为 一定时, 越大,物体的动能越大。 为什么自枪口射出的子弹对人体有杀伤力,而静止的子弹没有?为什么以相同速度飞行的炮弹比子弹的杀伤力大?势 能让我们来阅读下面的资料 如图14- 如图14-人们在打桩时,先把重锤高高举起,重锤落下时就能将水泥桩打入地里(图14-),这是因为重锤被举高了具有了能量,像这样物体由于被举高而具有的能量叫重力势能.例如:阳台上的花盆、课桌上的粉笔盒、吊灯等都具有重力势能。射箭运动员把弓拉弯，放手后被拉弯的弓能把箭射出去（图14-），这是由于弓发生了弹性形变具有了能量，这种物体由于发生弹性形变而具有的能量叫弹性势能。例如:拉长的橡皮筋,被压缩的弹簧等都具有弹性势能。重力势能和弹性势能统称为势能。物体的势能大小可能与哪些因素有关?让我们自己动手试一下：一、让我们来通过实验探究“重力势能大小可能与哪些因素有关?”探究课题一： “重力势能的大小与质量的关系”猜想与假设：质量越大，物体的重力势能就越大。设计实验：器材：沙子、两个同样的铁钉、体积相同的铜块和木块步骤：如图所示，将两个相同的铁钉，竖直插在沙子上，用两个体积相同的铜块和木块（铜块的质量大）从相同的高度自由下落砸钉子，观察钉子下陷的深度。物体的重力势能无法直接观察，我们转化成观察钉子下陷的深度，钉子下陷的越深，物体的重力势能越大。图现象：铜块使钉子下陷的深，木块使钉子下陷的浅。结论：在高度一定时，质量越大，物体的重力势能越大。探究课题二 ： “重力势能的大小与高度的关系”猜想与假设：高度越高，物体的重力势能的越大。设计实验：器材：沙子、两个同样的铁钉、铜块步骤：如图14-6所示，将两个相同的铁钉，竖直插在沙子上，用同一铜块（控制质量相同）从不同的高度自由下落砸钉子，观察钉子下陷的深度。钉子下陷的越深，物体的重力势能越大。图14-6 现象：位置高的铜块将铁钉砸的深。位置低的铜块将铁钉砸的浅。结论：在质量一定时，高度越高，物体的重力势能越大。综合结论:重力势能的大小与物体的质量和被举的高度有关,物体质量越大,被举的越高,它的重力势能越大。实验探究方法:这个探究实验涉及到重力势能的变化受两个因素(质量和高度)的影响,实验过程中我们仍然运用物理学经常用到的控制变量法来进行研究 . 实验中我们还用到了转换法,重力势能的大小无法直接测量,我们转换成观察钉子被砸的深浅间接地反映物体重力势能的大小。二、让我们来通过实验探究“弹性势能大小可能与什么因素有关?”探究课题：“弹性势能大小与弹性形变程度的关系”猜想与假设：物体的弹性形变程度越大，弹性势能越大。设计实验：器材：弹簧、木块 步骤：如图14-7所示，使用同一根弹簧，两次实验中弹簧被压缩的程度不同，第一次弹簧被压缩程度小，第二次弹簧被压缩程度大，观察木块被弹地远近，木块被弹的越远，说明弹簧具有的弹性势能越大。 图 14-7现象：第一次实验木块被弹的近，第二次实验木块被弹的远。探究实验结论：弹性势能大小与物体弹性形变程度有关.物体的弹性形变越大,物体所具有的弹性势能越大.例如:钟表的发条被拧的越紧,它的弹性形变越大,它的弹性势能越大,钟表走的时间越长。实验探究方法:实验中我们也用到了转换法,弹性势能的大小无法直接测量,我们转换成观察木块被推的远近来间接地反映物体弹性势能的大小。让我们关注下列问题：我们研究重力势能大小时应注意:重力势能是由于“被举高”这个原因而产生的那部分能量,而不是“被举高的物体所具有的能量”。例如:空中飞行的飞机,不但具有重力势能还具有动能。我们在研究弹性势能时应注意:物体在外力的作用下,它的形状会发生改变,称为形变.如果外力撤销后,物体能够恢复原状,这种形变就称之为弹性形变.决定物体弹性势能大小的因素是物体的弹性形变程度,而不能理解为形变程度.弹性势能是由于“发生弹性形变”这个原因而产生的那部分能量,而不是“发生弹性形变的物体所具有的能量”。 例:关于物体的动能和势能,下列说法中正确的是A. 质量大的物体比质量小的物体动能大 B. 高速飞行的子弹一定比缓慢行驶的汽车的动能大C. 质量相同的两个物体放在同一高度处,它们的重力势能一样大D. 一个弹簧被拉长时弹性势能增大,被压缩时弹性势能减小分析:物体的动能大小由物体的质量、速度决定。仅由其中的一个因素无法确定其大小，不能认为质量大或速度大的物体动能就一定大，A、B两选项只考虑了影响动能大小的一个因素，所以是错误的。弹性势能的大小由物体发生弹性形变的程度决定，弹簧被拉长或被压缩时，它的弹性形变都是增大的，所以弹性势能都应增大，D答案对弹性形变的大小理解是错误的。C答案考虑到了决定重力势能大小的所有因素，其结论是正确的。让我们自己试着解答有关问题：1、 想一想，应该填什么？（1）势能分 势能和 势能。（2）例如：被举高的重锤具有能、 、 。因此我们把物体由于 而存储的能叫重力势能。（3）我们在探究“重力势能大小跟哪些因素有关”时,先控制 不变,探究重力势能跟 的关系;再控制 不变,探究重力势能跟 的关系,然后通过归纳分析得到的结论是 .我们把这种研究问题的方法,叫做 法。（4）我们把物体由于 而存储的能叫弹性势能。如 、 。物体弹性势能的大小跟 有关， 越大，弹性势能就越大。2、看一看，是对还是错？（ ）（1）屋顶的吊灯比桌面的茶壶的重力势能大。（ ）（2）弹簧具有弹性势能。( )（3）推出去的铅球，在未落地之前，重力势能大小不变。（ ）（4）高山上有一块大石头稳稳地静止在那儿，既没有动能也没有重力势能。3、想一想,应选哪一项? ( )下列物体具有弹性势能的是A下落的陨石 B.海上行驶的轮船 C.静止在桌面的茶杯 D.上紧发条的钟表（ ）竖直向上仍出的乒乓球，在上升到最高点的过程中，以下说法中正确的是：A动能增大，重力势能增大 B动能减小，重力势能减小C动能减小，重力势能增大 D. 动能增大，重力势能减小让我们把刚才学习的内容总结一下1、刚才所学的知识可以列出如下的知识树： 定义 动能 质量决定因素 速度动能和势能 定义 重力势能 质量 决定因素势能 高度 定义 弹性势能 决定因素:弹性形变程度2、我们可以总结的方法：本专题有两个重要的探究实验“动能大小和什么因素有关”,“重力势能大小和什么因素有关”都是采用了物理学常用的方法控制变量法和转换法进行研究的,应注意学会运用这些常用的研究方法.让我们自己检查一下学习的情况1、想一想，应该填什么？（1） 下列只具有动能的物体是 特征是 ，只具有重力势能的是 特征是 ，只具有弹性势能的物体是 特征是 ，同时具有动能和势能的是 。A.挂在墙上的像框 B.海上行驶的轮船 C.上紧的钟表发条 D. 下落的雨点 E.高空中悬浮在云彩中的小冰粒 F. 落在树上的小鸟 G.水平马路上跑步的人 H吊在天花板上的吊扇 J .正在上坡的汽车 I压缩的弹簧 K. 拉长的弹弓皮筋 L.树上高挂的苹果小亮乘自动扶梯匀速从一楼到二楼的过程中，它具有的动能 ，重力势能 。2、看一看，是对还是错？（ ）（1）具有动能的物体不会具有重力势能( )（2）空中飞翔的海鸥同时具有动能和重力势能.（ ）（3）质量大的物体动能和重力势能都大 3、想一想,应选哪一项? （ ）（1） 一辆汽车正在上坡，下列说法正确的是 A.动能不断减小 B.重力势能不断增大 C.动能不断增大 D.动能不变，重力势能增大( )(2)空中沿水平方向匀速飞行的一架飞机,正在向灾区空投物资,空投过程中,飞机的动能和势能的变化情况是: A.动能和重力势能都增大 B. .动能和重力势能都减小C. .动能减小,重力势能增大 D. .动能不变,重力势能减小 现在，让我们用所学的知识尽情发挥自己的才能吧！1举出在日常生活中利用动能、重力势能、弹性势能的例子各2个。2.自选器材，设计实验验证“重力势能的大小和高度有关“这一结论。3.质量和速度是影响动能大小的两个因素,下表中给出了几组数据,分析数据想一想哪个因素对动能的大小影响更大?为什么?物 体质量(Kg)速度(m/s)动能(J)行走的牛约600 约 0.5 约 120行走的中学生约50约1 约75行使的小汽车约1000约20约4000004.在探究“动能大小可能与哪些因素有关”的实验中，小红提出了这样一个问题“改变斜面的长度，让小球从同样的高度滑下，小球的动能变不变？”同桌的小明说“当然不变了，因为小球的高度没有变。”小红接着说“毕竟斜面的坡度变了，到底斜面的坡度对动能有没有影响？”他们决定利用身边的器材，自己动手来探究一下。以下是他们设计的探究报告，请你帮他们补充完整。探究课题：物体动能的大小与斜面倾斜程度的关系 猜想：同一小球尽管从不同坡度的斜面上滚下，只要从相同的高度开始滚下，到达斜坡底端的动能是相同的。进行实验：1实验器材： 。2实验步骤：.3.实验表格(请设计一个纪录实验数据的表格,不必填写数据)4.如果你的猜想是正确的,在试验中应该看到的现象是:我们还想了解更多 自然界里蕴含着大量的能量,在能源危机的今天,开发和利用这些能源具有重要的意义.例如:凤就是运动着的空气,因而具有动能,凤吹动风车可以直接来工作,如抽水、碾米等，也可以带动发动机发电。同样流动的水也具有动能、高处的水具有重力势能也可以直接工作，如水磨房，水力发电等。我国有许多水力发电站，水利资源在世界上最为丰富，正在建设的三峡工程将成为我国最大的水利工程，在世界上也处于领先地位。如果还想知道其他关于动能和势能的更多知识,可查阅下列网站:人民教育出版社网站的科学与社会栏目： /kjsh/index.htm大科普网：/physics/physics-index.htm中国科普博览/gb/index.html我的更多的想法1、我最得意的地方：2、我想到这样一个点子可以改进实验3、我有这样一个小发明、小制作、小实验专题二、机械能及其转化你坐过过山车吗?它的速度时而变大,时而变小,惊险刺激,那么它的能量是怎样变化的呢?当我们给带发条的玩具上满弦后,它就可以运动了,它的动能又是哪里来的呢?学习完本专题的内容你就会知道了。学习完本专题后你应该做到的1、知识与技能方面：能用实例说明物体的动能和势能以及它们的转化。能用实例说明机械能和其他形式的能的转化。2、过程与方法方面：通过观察和实验认识动能和势能的转化过程。3、情感态度价值观方面：理论联系实际,体会物理来源于生活并应用于生活。下面，让我们这样来学习本专题的知识动能和势能的转化 让我们来阅读下面的资料 让我们来观察并思考一个问题“向上抛出去的小球,在上升和下降的过程中,它的动能和重力势能是怎样变化的?”我们发现小球的质量一定,小球在上升的过程中,它的运动速度越来越小,因而动能逐渐减小,它的高度在不断地增加,因而重力势能在不断地增大,那么小球减小的动能到哪里去了?小球增大的重力势能又来自哪里?实际上小球减小的动能逐渐转化为自身的重力势能储存起来了.反之,当小球下降时,它将储存的重力势能再逐渐地转化为小球的动能.由此看来,物体的动能可以转化为重力势能,重力势能也可以转化为动能,物体的动能和势能可以互相转化。 图14-8让我们自己动手试一下 实验一：“自制单摆”研究动能和重力势能的转化器材：细绳，小石块步骤：如图14-9用细绳将石块拴好制成单摆，把石块拉到A点，然后放开，观察石块运动情况。现象：A B石块下降，重力势能转化为动能.B C石块上升,动能转化为重力势能.C B石块下降，重力势能转化为动能.B A:石块上升,动能转化为重力势能.结论：动能和重力势能可以互相转化。 图14-9实验二：研究动能和弹性势能的转化器材：木球、斜槽、水平槽、弹簧片。 甲 乙 丙图14-10步骤：如图14-10让木球从斜槽的顶端自由滑下滚入水平槽中，在水平槽的一端固定一弹簧片，注意观察木球与弹簧片撞击的过程，并思考这一过程中能量的转化。现象：甲图：木球刚刚撞击弹簧片，木球在运动具有动能。乙图：木球进一步把弹簧片压弯，在木球撞击弹簧片的过程中，木球的速度由大逐渐减小到零，木球的动能逐渐减小，弹簧片的形变在逐渐的增大，弹簧片的弹性势能逐渐增大。在这一过程中，木球的动能逐渐转化为弹簧片的弹性势能，说明动能可以转化为弹性势能。丙图：弹簧片恢复原状把木球弹出去，在弹簧片反弹木球的过程中，弹簧片在逐渐恢复形变，弹性势能在逐渐减小，木球的速度由零逐渐变大，木球的动能在增加，弹簧片具有的弹性势能逐渐转化为木球的动能。说明弹性势能可转化为动能。结论：动能和弹性势能可相互转化。让我们关注下列问题例1：如图14-11人造卫星绕地球沿椭圆形轨道运行，它的位置有时 离地球中心近，有时离地球中心远，离地球中心最近的一点叫 近地点，离地球中心最远的一点叫远地点。人造地球卫星绕地球运行时，其动能和势能总在不断的变化。卫星从远地点向近地点运动时，势能减小，动能增加，速度越来越大；反之，从近地点向远地点运动时，势能增加，动能减小，速度越来越小。卫星在运行过程中，也发生了动能和势能的相互转化。图14-11 例2：下列过程中，属于弹性势能转化为动能的是： A推开弹簧门的过程B用力拉长橡皮筋C弹簧枪将子弹射出去D跳水运动员将跳板踏弯分析：本题解题关键是弹性势能转化为动能的过程是弹性势能减小，而动能增加。A选项推开弹簧门的过程中弹簧的弹性势能增加，B选项用力拉长橡皮筋的过程中橡皮筋的弹性势能增加， D选项跳水运动员将跳板踏弯过程中跳板的弹性势能增加，只有C选项正确，弹簧枪将子弹射出去“子弹”射出去的过程中，弹簧的弹性势能减小，子弹的动能增大，弹簧的弹性势能转化为子弹的动能。让我们自己试着解答有关问题1、想一想，应该填什么？投篮时，篮球投出飞向篮筐，篮球的 能转化为 。滑雪运动员从山顶沿斜坡下滑时， 转化为 。一个小朋友在蹦床上玩,从跳起到最高点的过程中， 能逐渐增大， 逐渐减小。2、想一想,应选哪一项?（ ）下列过程中，属于动能转化为势能的是：A.雪橇从山坡上滑下 B.推开的弹簧门自动关上C.卫星从近地点向远地点运动 D.雨滴从空中落下（ ）瀑布下落的过程中，机械能的变化情况正确的是：A.动能变大，势能不变 B.动能变大，势能减小C.动能变小，势能变大 D.动能变小，势能变小（ ）变形的网球拍将网球弹出去的过程中： A.动能转化为重力势能 B.弹性势能转化为动能 C.重力势能转化为动能 D.动能转化为弹性势能3、想一想,应该怎样答?拍电影时,从山上滚下的大石头都是用泡沫塑料做成,为什么?机械能让我们来阅读下面的资料： 一个物体可以既具有动能，又具有势能。例如：飞行中的飞机因为它在运动而具有动能，由因为它在高处而具有重力势能，飞行飞机的这两种能量加在一起，称为飞机的机械能。 物体动能和势能统称为机械能。机械能是最常见的一种能量。 动能、势能、或机械能的单位与我们前面学过的电能单位相同，也是焦耳。例如：空中飞行的一个球的重力势能6J，动能是4J，球的机械能为10J。 物体的动能和势能可以互相转化。在动能和势能的的相互转化过程中，如果没有机械能与其他形式能之间的转化，机械能的总量是保持不变的，即物体动能和势能的总和是保持不变的。或者说机械能是守恒的。让我们关注下列问题 我们在做单摆的实验中，发现单摆每次上升的最大高度总比前一次低，这表明它们的机械能在减小，这是因为它们要克服摩擦力和空气阻力的缘故，从而使一部分机械能转化为其他形式的能，因此机械能减小。如果机械能没有转化为其他形式的能，则机械能是守恒的。 例1：用力将乒乓球从一米高处抛下，反弹后能上升到高于一米的地方，这是否违反了机械能守恒规律？为什么？分析：不违反机械能的守恒规律。因为乒乓球是在1米处被用力“抛下”的，而不是让它自由下落的，因此乒乓球在1米处已经具有了速度，即具有了动能，同时它还有重力势能，此时的机械能应是两部分能量之和。而乒乓球在被反弹上升至最高点时，所有的机械能都最终转化为它的重力势能，故上升的高度可以大于1米。让我们自己试着解答有关问题：1、想一想，应该填什么？ 能与 能之和叫机械能。能的单位是 。如果只有 能和 能相互转化，机械能的总和 ，或者说，机械能是 的。2、想一想,应该怎样答?小明从滑梯上匀速滑下，机械能如何变化？如何转化？答：小明从滑梯上匀速滑下，因为质量和 不变，所以动能不变：因为 降低，所以 减小。又因为机械能等于 和 之和，所以机械能 。让我们把刚才学习的内容总结一下刚才所学的知识可以列出如下的知识树： 动能和重力势能可以相互转化 动能和势能的转化 动能和弹性势能可以互相转化机械能 定义：动能和势能统称为机械能。让我们自己检查一下学习的情况1、想一想，应该填什么？动能和重力势能可以相互 ，动能可以 为势能，势能也可以 动能。如图14-12把一个滚摆挂在框架上，用手捻动滚摆使悬线缠在轴上，滚摆升至最高点，放手后，滚摆旋转着下降，且越来越快，在下降过程中， 能转化为 能，滚摆达到最低点后旋转上升，且越转越慢，在上升过程中 转化为 。 图14-122、想一想,应选哪一项?（ ）（1）跳伞运动员从高空的飞机上跳下，在未打开降落伞前的下降过程中，运动员 A.动能增大，重力势能减小 B.动能减小，重力势能增大 C.动能和重力势能都增大 D.动能和重力势能都减小（ ）（2）人造地球卫星沿着椭圆形轨道运行如图14-13，在轨道上不同的位置距地心的距离不同，则下列说法错误的是 A.卫星在运行过程中，动能和势能不断的相互转化 B. 卫星绕地球运行的过程中，机械能保持不变 C.卫星在近地点，势能最小，动能最大，速度最大 D.卫星在远地点，动能最大，势能最小 图14-133、看一看 ，应该怎样答？自行车上坡前为什么要加紧蹬几下？答：骑自行车，人和自行车的 不变，上坡前加紧蹬几下， 增大，所以 增大，在上坡的过程中， 转化为 ，可以使人容易骑上坡。现在，让我们用所学的知识尽情发挥自己的才能吧！1请你举出日常生活中利用动能转化为势能、势能转化为动能的例子各两个2.请你利用能的转化解释为什么骑自行车下坡时，不用蹬脚踏板，速度也越来越快。3古代战争中常用滚木和擂石作为武器来阻止敌人的进攻，你能利用所学的知识来解释其中的道理吗？怎样才能使杀伤力更大？为什么？4.唐诗中有“黄河远上白云间”，“不尽长江滚滚来”的诗句，表明我国水利资源丰富.我国有较大河流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.水能的利用,在我国得到了很好地发展,三峡水电站将是我国利用水资源的最大的工程项目.下图14-14是利用水能来发电的水电站.请简要回答下列问题. 甲 乙 图14-14建水电站为什么要修拦河大坝?从能量转换的角度分析,建设水电站选址时,你将选择甲图A址还是乙图B址,说明理由。建设水电站时,所选地址应具备怎样的自然条件比较好,为什么?为什么水坝的横截面建成上小下大的梯形?修了拦河大坝怎样解决船舶航运问题,用到了我们学过的什么物理知识 ?5.探究实验：如图14-15利用三个高度相同，斜面长度不同的光滑斜面，做重力势能转化为动能的实验，看看你能得出什么规律，和同学一块做做看。 图14-15我们还想了解更多你还想知道其它的知识，可查阅下列网站：中国科普博览/gb/index.html中国基础网/subject/physics//subject/physics/wlbk.php我的更多的想法1、我最得意的地方：2、我想到这样一个点子可以改进实验3、我有这样一个小发明、小制作、小实验专题三、功和功率 在日常生活中我们经常用到“功”和“功率”这两个词,以前我们曾学过电功、电功率,在今后学习物理时我们经常还会提到“功”和“功率”这两个词,那么什么是我们物理学所研究的功和功率呢?让我们一起来学习本专题的内容。学习完本专题后你应该做到的1、知识与技能方面我们要结合实例知道功的概念，知道做功的过程就是能量转化或转移的过程。我们要结合实例记住功率的概念，了解功率在实际中的应用。2、过程与方法方面通过观察与实验了解功的物理意义运用类比的方法学习功率的概念。3、情感态度价值观方面具有对科学的求知欲，乐于探索自然现象和日常生活中的物理学道理，有将科学技术应用于日常生活、社会实践的意识。下面，让我们这样来学习本专题的知识功 让我们来阅读下面的资料 甲 乙 丙 图14-16 如图14-16甲所示，叉车的举力将货物提高，在这一过程中，叉车的举力增加了货物的重力势能，我们就说叉车的举力对货物做了功。如图14-16乙所示，马拉动原木，在这一过程中，马的拉力增加了原木的动能，我们就说马的拉力对原木做了功。如图14-16丙所示，草地上滚动的足球慢慢地停下来，足球在阻力的作用下速度越来越慢，动能减小了。 物体在力的作用下动能或势能发生了改变，我们就说这个力对物体做了功。 如图14-17所示的两个例子，推石头没推动，搬石头没搬起，虽然都有力作用在物体上，但是石头的动能或势能没有改变，花的力气没有成效，做的功为零，都是劳而无功。 如图 14-17 如图14-18甲所示，提着小桶在水平路面上匀速前进，小桶的动能和势能没有改变，人对小桶的拉力没有做功。如图14-18乙所示，光滑水平面上匀速滚动的小球，动能和势能都没有改变，没有力对它做功。 甲 乙 图14-18让我们自己动手试一下 我们可以用手直接把重物提起，也可以使用简单机械来提起重物，下面我们就研究使用动滑轮提起重物做功的情况。探究实验：利用动滑轮做功提起重物器材：砝码、细绳、滑轮、弹簧称步骤：用手直接把重量为G的钩码提升一个高度h。算出Gh的数值。如图14-19所示，使用动滑轮将同一砝码提高同样的高度，手用的力变为G/2，用刻度尺测量出手移动的距离，再算出手用力与手移动距离的乘积。算出数据于第一次的数据进行比较，看看有什么规律？ 图14-19现象：第二次使用动滑轮手用的力为G/2，手移动的距离为2h，力和移动的距离都变了，但是G/22h=Gh，即力与距离的乘积与第一次实验相同。结论：使用简单机械和直接用手时，力和移动距离的乘积相等。在物理学中，把力和在力的方向上移动距离的乘积叫做功。功 = 力 力的方向上移动的距离用公式表示为： W = F S 公式中W：功- 焦耳（J）F：力- 牛顿（N）S:物体在力的方向上移动的距离- 米（m）做功的多少就表示物体的动能、势能增加（或减少）了多少，因此功的单位与能的单位一样，都是焦耳，简称焦，符号是J。让我们关注下列问题1、注意力对物体做功包括两个必要因素：一是有作用在物体上的力；二是物体在这个力的方向上移动的距离。这两个因素缺一不可。以下三种情况力对物体没有做功：有力但无力方向上移动的距离。例如：一辆静止的汽车，一个人用很大的力没推动，推力对汽车没做功。有距离但无作用力。例如：在光滑表面上靠惯性滑行的物体，物体靠惯性通过一段距离，没有什么力做功。有力也有距离，但力与距离垂直，在力的方向上没有通过距离。例如：在平直公路上行使的汽车，重力和支持力都与水平移动的距离垂直，这两个力都没做功。2、知道使用任何机械，人们所做的功，都等于不用机械而直接用手所做的功，也就是说使用任何机械都不省功。例1：某人在平直公路上用100牛的水平力拉着重量是1500牛的车前进10米，求此人做了多少功？分析：我们不能说人所做的功是重力乘以距离，即1500牛10米 = 15000焦，因为重力的方向竖直向下，车并没有在它的作用下向下移动。而车是沿水平方向移动了10米，水平拉力对车做了功，W = F S =100牛10米 = 1000焦例2：关于做功，下列说法中正确的是： A举重运动员举着杠铃，举力做了功B起重机吊着货沿着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，重力做了功分析：根据力对物体做功包括两个必要因素：一是有作用在物体上的力；二是物体在这个力的方向上移动的距离。选项A不对，因为举着杠铃不动，在重力和举力的方向上没有通过距离，举力对杠铃没有做功。选项B不对，因为货物在竖直方向上受到重力和拉力，而在水平方向上有移动的距离，力与距离垂直，举力没做功。选项D不对，因为小球在水平面上滚动，有水平移动的距离，重力是在竖直方向的，力与距离垂直，重力没做功。选项C是正确的， 竖直下落的物体，有竖直向下移动的距离，受到的重力也是竖直向下的，所以重力做了功。让我们自己试着解答有关问题1、想一想，应该填什么？物体在力的作用下 能或 能发生了变化，我们就说力对物体做了功。如 、 力学中规定，功等于 ，功的计算公式是 ，国际单位制中，功的单位是 。2、看一看，是对还是错？（ ）（1）一个小球在光滑的水平地面上匀速滚动时，没有力做功。（ ）（2）有力作用在物体上，物体也通过了一定的距离，则力一定对物体做功。3、想一想,应选哪一项? ( )（1）小华用力将100N的物体,沿水平方向推动10m,则小华所作的功A.沿水平方向做功1000J B.沿竖直方向做功1000JC.没有做功 D.条件不足，无法判断（ ）（2）小明分别在大理石地面和水泥地面上，将同一木箱用力100N 推动20m，比较两次推力做功的大小：A.推力和摩擦力是一对平衡力，所以没做功B.在水泥地面上所需摩擦力大，所以做功多C.推力和摩擦力相互抵消，所以没做功D.两次做功一样多功率让我们来阅读下面的资料 在建筑工地上，有一大堆砖需要搬到正在修建的楼房上去。我们可以用人力把它分批的搬上去，也可以用滑轮把它们分批提上去，还可以用起重机把它们一次吊上去。这三种办法做的功一样多，但区别是很明显的，第一种办法最慢，第二种办法快一些，第三种办法最快。所以，做功不但有个多少问题，还有一个快慢的问题。在实际生活中，做功的快慢常常是很重要的。物理学中，用功率表示做功的快慢。 我们知道，运动的快慢是用单位里通过的路程来表示的，类比速度，做功的快慢可以用单位时间里完成的功来表示。单位时间里完成的功叫功率。 功功率 = 时间 用公式表示为：P = W/t W： 功 - 焦耳（J）P： 功率 瓦特（W）t： 时间 秒（S）功率的单位是由功的单位和时间的单位决定的。在国际单位制中，功的单位是焦耳，时间的单位是秒，功率的单位就是焦耳/秒。物理学里给焦耳/秒一个专门的名称叫瓦特。1瓦特=1焦耳/秒让我们关注下列问题注意理解功率的物理意义。功率是表示做功快慢的物理量。注意区别做功快慢和做功多少的不同。做功的快慢不仅决定于做功的多少，还与做功所用的时间有关。比较功率大小有两种方法：一是在相同时间内比较谁做功多少，谁做功多，谁做功就快，谁的功率就大。二是做相同的功，看谁用的时间少，谁做功就快，谁的功率就大。例:一架起重机在两分钟里把50吨的物体举高了20米，起重机的功率是