物理做功的讲解.doc

【本讲教育信息】一. 教学内容： 能量、功学习目标： 1. 理解能量的相互转化是有普遍意义的。 2. 知道消耗能量、利用能量或获得能量的过程就是能量相互转化和转移的过程。 3. 识别各种能量形式的转化。 4. 理解功的概念，知道功的两个必要的因素。理解能的转化跟做功的关系。 5. 知道功的计算公式，知道功的单位，初步掌握功的计算方法。 6. 知道功率的概念，知道用功率来描述做功的快慢，知道功率的单位，初步掌握功率的计算方法。二. 重点、难点： 能量的相互转化是有普遍意义的，消耗能量、利用能量或获得能量的过程就是能量相互转化和转移的过程，具体情景中分析各种能量形式的转化 功的概念的内涵和外延 教学过程： 分析下列：一. 能的转化 1. 自然界中各种形式的能量都不是孤立的，不同形式的能量会发生相互转化，能量也会在不同的物体间相互转移。所谓的消耗能量、利用能量、获得能量的实质是能量相互转化和转移的过程。 能量形式的转化 胶片感光成像：光能化学能 特技跳伞：势能动能和内能 激光切割金属：光能内能 森林火灾：化学能内能、光能 植物生长需要阳光：光能化学能 小型水电站工作时：机械能电能 小结：能量转化是一个普遍的现象，自然界中物质运动形式的变化总伴随着能量的相互转化。 例： 1. 物理变化中的能量转化：将风车水平放在点燃的蜡烛的上方，看到了风车会转动。 分析：此现象中化学能内能机械能，即石蜡的化学能空气的内能风车的机械能 2. 化学变化中的能量转化： 氢氧化钠溶于水温度升高 硝酸铵溶于水温度降低 这两种物质在溶解过程中，物质的能量形式各发生了怎样的转化？ 分析：1. 化学能内能；2. 内能化学能二. 功 1. 功：物体受到力的作用，并且在这个力的方向上通过一段距离，我们就说这个力对该物体做了功。力做功也常说成物体做功。如果物体移动的方向与力的方向相反，则称物体克服该力做功。 2. 做功的两个必要因素： （1）作用在物体上的力； （2）物体在力的方向上通过的距离 在光滑的水平面上，一钢球由惯性运动了一段距离s，见下图 请同学们分析一下在这段匀速运动过程中有没有力对钢球做功。提议先对小球的受力情况进行分析，再逐步确定没有力对小球做功。 几种不做功的情况： （1）物体没有受到力的作用，但因为惯性通过一段距离；（F=0） （2）物体受到力的作用，但没有移动距离；（s=0） （3）物体受到了力的作用，同时也运动了一段路程，但在力的方向上没有通过距离；（力和通过的距离方向垂直）（Fs） *所以力学中的“做功”与日常生活中的“工作”不完全一样，平常我们所说的“工作”是对一切消耗体力和脑力劳动的总称。“做功”比“工作”的涵义要狭窄且严格得多。譬如一个人在水平地面担了一天水，他当然是工作了，但从力学角度来说，他基本上没有对水做功。 分析概念： 要搞清楚是什么物体用力，什么物体受力，在力的方向上产生了什么效果。 要注意做功与“做工”和“工作”的区别。 功必须具备两个要素（力和力的方向上通过的距离）。 3. 功的计算 分析：由图甲可知，用力把一木板提升1米做了一定的功，图乙把同样三块木板提升1米高，拉力做多少功？把一块木板提升3米呢？（见图丙） 从以上分析可知，在通过相同的距离时，作用在物体上的力越大，做功越大；作用在物体上的力相等时，物体在力的方向上通过的距离越大，则做功越大。即功的大小跟作用在物体上的力成正比，还跟物体在力的方向上通过的距离成正比。在力学中规定： （1）功的大小：功等于力和物体在力的方向上通过的距离的乘积。 （2）计算公式：功=力距离，即W=Fs （3）功的单位：焦耳，简称焦（J） 1焦=1牛米 （体会1焦的大小：把2个鸡蛋举高1米，做的功大约是1焦）（介绍人物焦耳） 4. 功和能的关系 （1）能：物体具有做功的本领，就说物体具有能（单位：焦耳）。 （2）做功的过程实质上就是能量转化的过程。 （3）功用来量度能量转化的多少。 分析：现象1 建筑工地上需要将1000块砖送到15米高的楼上。 方法如下：人用筐将砖运送到楼上。人用滑轮将砖运送到楼上。使用起重机将砖运送到楼上。 提问：以上三种方法所做功的情况有什么不同。（待学生思考不必要求立即回答）。 现象2 一个人用通常的步伐走上三楼，或快速地跑到三楼上。 提问：两种方法所做的功的情况有何不同。（要求同上题，先认真去思考，不必急于作答。） 现象3 展示两张图片三. 功率 1. 引入：反映该物体做功的快慢的科学量（功率也表示了能量转化的快慢） 2. 定义：单位时间里完成的功叫功率。 3. 计算公式： （1）定义式：功率功/时间 PW/t （2）推导式：（注意：F与v同方向！） （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。） 4. 单位：瓦特（W）或焦/秒（J/s）或牛米/秒（Nm/s） 说明科学量的单位可以通过推导的公式来获得 1瓦特1焦耳/秒，1千瓦1000瓦，1兆瓦106瓦特。 介绍：功率是机器的主要技术性能之一，选购机器考虑它的功率时要从实际出发。【典型例题】 例1. （1）某同学提着一桶水走上二楼，这位同学对水桶做不做功？ （2）这位同学提着一桶水在二楼沿水平走廊走了50米，在这一段路程上这位同学对水桶做不做功？ （3）李明同学在上学的路上，看到一汽车翻倒在路中央，他和师傅一起用尽全力推车，结果车子纹丝不动，李明对这个汽车做了功吗？ （4）小王用力踢足球，足球离脚后在草地上滚动了很长的距离，在这段距离上，小王对足球做了功吗？ 分析做功与否，就是看有没有满足功的两个必要因素。 （1）做功，因为有竖直方向的力，和物体在竖直方向上通过的距离 （2）没有做功，因为有力没有在力的方向上通过的距离 （3）没有做功，没有推动，是因为没有移动距离 （4）没有做功，因为是由于惯性在做功，没有力作用在物体上 例2. 一物体重100牛，把该物体从地面匀速提到高为1米的桌面上，需要做多少功？如果将这个物体沿水平方向用50牛的力，沿水平地面拖动10米，需要做多少功？ 分析：计算时需注意的问题： （1）分清是哪个力对物体做的功，计算功时的F就是这个力 （2）计算时要注意F与S同物、同时、同向 （3）提升物体所做的功常直接用W=Gh计算 （4）功的单位：功的单位是焦耳，简称“焦” 答案：100焦 500焦 例3. 高出水面30米处有一个容积是50米3的蓄水池，要用一台离心式水泵抽水给蓄水池，1小时能把水池充满即可，这台水泵的功率至少是多少千瓦？ 分析：要求出功率的大小，要先求出功，要求出力等于重力，可以用体积质量和密度求出，然后求出在力的方向上通过的距离是30米，时间是1小时。 答案： 4.0833千瓦 例4. 一辆汽车在平直公路上匀速行驶，速度为36千米/时，牵引力为6000牛，求5分钟内汽车牵引力做的功；汽车的功率。 分析：根据概念，要求功，找到力和距离，要求功率，可以用P=Fv求出。 答案：1.8107焦 60000瓦【模拟试题】（答题时间：45分钟） 1. 关于功的概念，下列说法正确的是（ ） A. 只要有力作用在物体上，力就对物体做功 B. 物体只要移动了距离就做了功 C. 有力作用在物体上，物体又移动了距离，这个力就对物体做了功 D. 有力作用在物体上，物体在力的方向上移动了距离，那么该力对物体做了功 2. 以下说法正确的是（ ） A. 举重运动员举着杠铃不动，举力做了功 B. 用力推桌子，但桌子没有动 C. 重物竖直下落，重力做了功 D. 小球在光滑水平桌面上移动了一段距离，支持力做了功 3. 奥运会举重冠军杨霞在比赛时，第一阶段把100kg的杠铃很快地举过头顶，第二阶段使杠铃在空中稳稳地停留了3秒，三名裁判都亮起了白灯，这次举重成功。关于她举重时对杠铃做功的情况，下列说法中正确的是（ ） A. 她在第一阶段没有做功 B. 她在第二阶段没有做功 C. 她在两个阶段内一直都在做功 D. 她在两个阶段内一直都没有做功 4. 一人挑着重400牛的货物沿着长10米坡度为30度的斜坡匀速由坡底走到坡顶，他做的功为（ ） A. 4000牛 B. 2000牛 C. 0 D. 条件不足，无法计算 5. 某同学用力将重为200牛的物体在水平地面上推动了10米，该同学做的功为（ ） A. 2000牛 B. 0 C、大于2000牛 D. 条件不足，无法计算 6. 小明用100 N的力猛踢一个静止在水平草地上的重为6 N的足球，球离脚后在草地上前进了25 m，则人对足球做的功是（ ） A.0J B.150J C. 2500J D.条件不足，无法判断 7. 某足球运动员在水平方向用25牛的力，将10牛的球沿水平地面踢出，踢出后球在地面上滚了30米才停下来。在球滚动过程中，脚对球所做的功为（ ） A. 750焦 B. 300焦 C. 450焦 D. 0 8. 某同学把落在地面上的科学课本捡回课桌，他做的功最接近下列哪个值（ ） A. 0.2焦 B. 2焦 C. 20焦 D. 200焦 9. 有一段粗细均匀的圆木，重为G，用绳子绕过其中部（如图）绳子一端固定在圆木上，另一端在大小不变的水平拉力F的作用下，拉着圆木沿水平地面匀速滚动一段距离S，在此过程中，拉力F所做的功是（ ） A. FS B. （F+G）S C. 2FS D. 2（F+G）S 10. 下面哪种说法正确（ ） A. 做功越多，功率越大 B. 做功时间越长，功率就越小 C. 在相同时间内，功率越大，做的功越多 D. 功率越大，做功越多 11. 一台机器功率是1000瓦特，它的意思是（ ） A. 这台机器每次只能做1000焦耳的功 B. 这台机器每小时能做1000焦耳的功 C. 这台机器每秒钟能做1000焦耳的功 D. 这台机器每秒钟能做1000瓦特的功 12. 甲物体重100牛，乙物体重50牛，用20牛的水平拉力分别拉甲、乙两物体，使甲物体在粗糙水平面匀速移动10米，使乙物体在光滑水平面加速移动10米，则拉力对甲、乙两物体所做的功较多的是（ ） A. 甲 B. 乙 C. 一样多 D. 无法判断 13. 甲、乙两个集装箱质量相同，用起重机将甲集装箱以0.5米/秒的速度提升10米，再将乙集装箱以1米/秒的速度提升相同的高度，那么起重机（ ） A. 第一次做的功多，功率大 B. 第二次做的功多，功率大 C. 两次做功一样多，功率一样大 D. 两次做功一样多，第二次功率大 14. 质量相同的甲、乙两同学，从一楼跑到五楼，甲用了3分钟，乙用了2分钟，则两人所做的功W甲、W乙及做功的功率P甲、P乙大小比较（ ） A. W甲W乙、P甲=P乙 B. W甲W乙、P甲P乙 C. W甲=W乙、P甲=P乙 D. W甲=W乙、P甲P乙 15. 小明同学因上课迟到，一口气便从一楼跑到三楼，用时10秒，则他上楼过程中克服自己重力做功的功率最接近（） A. 3W B. 30W C. 300W D. 3000W 16. 功率相等的两辆汽车，在相等的时间内匀速通过的距离之比为3：2，则（ ） A. 两辆汽车的牵引力之比为3：2 B. 两辆汽车的牵引力之比为2：3 C. 两辆汽车做功之比为3：2 D. 两辆汽车做功之比为2：3 17. 汽车上坡时，驾驶员通常要换成低挡，以减少汽车行驶速度，这样做的目的是（ ） . 省油 B. 增大摩擦 C. 安全 D. 增大爬坡的牵引力 18. 大吊车起吊货物上升5米，是_力对_做了功。一块石头从悬崖边掉下，是_力对_做了功。 19. 在水平路面上拉质量是100千克的车，2分钟内匀速前进了10米，测出水平拉力是120牛，则拉力做功 焦，重力做功 焦。 20. 某人用30牛的竖直向上的力把重为10牛的物体向上移动了2米，该人做功 。 21. 如图所示，三物体在相同的力F作用下沿力的方向移动了距离s，力对物体做功为W1、W2、W3，则W1、W2、W3的关系为 。 22. 功率是10千瓦的拖拉机, 它1 小时能做 焦耳的功；如果它1小时行驶3600米，它的发动机的牵引力是 牛。 23. 一架起重机在1分钟之内将重3105牛的物体匀速举高10米, 则起重机做的功是 焦耳，功率是 千瓦。 24. 一举重运动员将1500牛的杠铃在3秒钟内举高2米，然后在空中停留3秒钟，则他总过程做的功为 ，前3秒功率为 ，后3秒功率为 。 25. 在学校跳绳比赛中，小红同学1分钟跳了120次，每次跳起的高度为5厘米，已知她的质量是40kg，那么小红同学跳绳时的平均功率为 ，跳一次做的功是 。 26. 重100牛的物体在水平力F的作用下，5秒内沿水平面匀速前进4米，已知物体与水平面之间的滑动摩擦力为20牛，则力F对物体所做的功为 ，功率为 。 27. 子弹在枪膛内受火药爆炸后产生的气体的平均推力是800牛，子弹的质量为20克，枪膛长55厘米，射出后子弹在空中飞行了80米，则气体对子弹所做的功是多少？ 28. 有一矿井深100米，每分钟积水4.5立方米，为了不让水留在矿井里，则水泵每分钟至少要做多少功？ 29. 电动自行车以其轻便、实用、环保的特点受到了消费者的青睐，某型号电动自行车以车速18千米/时在水平路面上匀速行驶时，电动机输出的有用功率为180瓦。求经过半小时，电动自行车行驶的距离是多少； 电动机半小时