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.知识与技能结合实例知道机械功的概念。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能省功。2.过程与方法通过观察和实验了解功的物理意义。3.情感态度与价值观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。【重、难点】理解功的概念。【自主学习】1.如果_ _ _，这个力的作用就显示出成效，力学里就说这个力做了功。2.认真分析下列做功的事例，你会发现力学中的“功”包含的两个必要因素：一个是_ _，另一个是_ _。A、人把车水平推动 B、运动员把杠铃 C、苹果由树上落下举过头顶3.在物理学中，把_的乘积叫做功，公式为_ _，在国际单位制中力的单位是_ _，距离的单位是_ _，功的单位是_ _，它有一个专门的名称叫_，简称_，符号_。4.大量事实表明：使用机械时，人们所做的功，都不会少于不用机械时所做的功，也就是_。这个结论叫做_。【能力生成】1.下列几种情境中，人对物体做功的是（ ）A、用力搬石头，但没有搬动 B、举着杠铃原地不动C、提着水桶水平行走 D、用水平推力推着小车水平前进2.下列关于物体是否做功的说法正确的是（ ）A、起重机吊着钢筋水平移动一段距离，起重机对钢筋做了功B、被脚踢出的足球在草地上滚动的过程中，脚对足球做了功C、小刚从地上捡起篮球的过程中，小刚对篮球做了功D、小丽背着书包在路边等车，小丽对书包做了功3.分别用杠杆、斜面和滑轮组将同一物体举到相同高度，对物体所做的功：（ ）A、杠杆最多 B、斜面最多C、滑轮组最多 D、一样多。4.在水平地面上，用50N的水平拉力拉动重100N的小车，使小车沿水平方向前进5m，拉力所做的功等于多少焦？重力所做功多少焦？【检测与反馈】1.下列过程中，力对物体做功的是（ ）A、人提水桶水平匀速移动一段距离 B、人推桌子，没有推动C、冰块在冰面上靠惯性匀速滑动D、气球吊着重物缓缓升高2.关于对物体做功，下列说法正确的是（ ）A、悬挂着的电灯，电线的拉力对电灯做了功B、起重机将重物提升，起重机对重物做了功C、小球沿水平面向前滚动，重力做了功D、人提着书包，使书包沿水平方向移动距离，手对书包竖直向上的拉力对书包做了功3.如图4所示，李晶同学将放在课桌边的文具盒水平推至课桌中央，她针对此过程提出了如下的猜想。你认为合理的是( )A. 文具盒所受重力对它做了功B文具盒所受支持力对它做了功C文具盒所受的推力F对它做了功D在此过程中没有力对文具盒做功4.一个同学用120N的水平方向的力，将一只重4N的足球踢到25m远处，对他踢球时做功的情况，下列说法正确的是（ ）A做功3000J B做功100J C没有做功 D做了功，但条件不足，无法计算5.一个人先后用同样大小的力沿水平方向拉木箱，使木箱分别在光滑和粗糙两种不同的水平地面上前进相同的距离。关于拉力所做的功，下列说法中正确的是（ ）A在粗糙地面上做功较多 B在光滑地面上做功较多 C两次做功也一样多 D条件不足，无法比较6.把质量为20Kg的箱子，从地面匀速搬到10m高的楼上，对箱子所做功为_J。7.在水平桌面上，将重为20N的木块沿直线匀速向前推了5m，所用的推力为4N，撤去推力后，木块由于惯性又前进了1m，则推力所做的功是 J，重力所做的功为 J。8.正方体物块的重力为100N，边长为1.2m，人用50N的水平推力使物体匀速移动了一段距离（如图所示），推力做的功是_J，重力做的功是_J9.如图所示，用滑轮组将重为900N的物体匀速提升2m，不计摩擦和滑轮重，所施加的拉力F=_N，这一过程中拉力F做功_J。10.马拉着质量是2000Kg的小车在水平路面上前进了400m，做了3105J的功，马的水平拉力是多少牛？11.一辆重为6104N的载重汽车以10m/s的速度匀速驶上一个长为500m的斜坡，已知汽车的牵引力为4.8103N，求：（1）汽车从斜坡底端开到顶端所需的时间（2）汽车的牵引力做的功【课后反思】第二节 功率【学习目标】1.知识与技能理解功率的概念。知道功率的计算公式和单位。2.过程与方法通过观察了解功率的物理意义。3.情感态度与价值观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。【重点】功率的计算公式和单位。【难点】功率的概念。图1【自主学习】1.图1中，小红与爷爷进行登楼比赛，小红和爷爷的体重都是500N，每层楼高3m。（1）他们第一次比赛都从一楼登上三楼，小红用时15s，爷爷用时30s,则小红做功 J，爷爷做功 J。小红每秒做功 J，爷爷每秒做功 J， 做功较快。可见： 做功越快。（2）他们第二次比赛都用时20s，小红从一楼登上三楼，爷爷从一楼登上二楼，则小红做功 J，爷爷做功 J。小红每秒做功 J，爷爷每秒做功 J， 做功较快。可见： 做功越快。2.就像用速度表示运动的快慢一样，为了表示 ，物理学中引入了功率的概念。 叫做功率。功率的公式： 。其中， p表示 ，单位： ；W表示 ，单位 ；t 表示 ，单位 。 3.1瓦特（W） 焦/秒（J/s）1千瓦（kW） 瓦（W）4.你从一楼走上三楼的功率约为 W。【能力生成】1.某机械功率为200W，表示该机械( )A.每秒做功200J/s B.能做200J的功C.每秒的功率为200W D.每秒钟做200J的功2.关于功率，下列说法中正确的是（ ）A、机器的功率越大，做的功就越多B、机械效率越大，机械的功率就越大图2C、机械的功率越大，做的功就越快D、使用省力的机械，可以提高机械做功的功率。3.一个工人用如图2所示的滑轮组在4s内把重350N的货物匀速提起1m，所用的拉力是l00N则拉力做功的功率是_W，此滑轮组的机械效率是_。图34.如图3所示，在50N的水平拉力F作用下, 重800的物体沿水平地面做匀速直线运动, 物体与地面间滑动摩擦力为120，则滑轮组的机械效率为 _，若物体的速度为0.2m/s,则1min内拉力做的功为 _ J。拉力做功的功率为 W。5.学校买了一箱物理器材，小军同学将它从一楼搬运到三楼，小丽同学想测量小军同学搬运器材过程中对箱子做功的功率。测量所需要的器材有： 小丽同学设计的测量步骤如下，其中多余的是（ ）A.测出箱子所受的重力B.测出楼梯的总长度C.测出一楼到三楼的竖直高度D.测出小军上楼梯所用的时间E.算出小军搬运箱子的功率请你帮小丽设计一个实验记录表格。6.建筑工地上，水泥板质量为0.7t，起重机在20s内把它匀速提升到4m的高度，则起重机提升重物的功率是多少？【检测与反馈】1.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2. 甲、乙两台机器，它们的功率分别为50W和10W，在相同的时间里，甲做的功_乙做的功；完成相同的功，甲用的时间 _乙用的时间。（填“大于”，“小于”或“等于”）3.下列关于功率的说法中，正确的是 ( )A物体做功越多，功率越大 B物体做功时间越长，功率越大C物体做功越快，功率越大 D物体做功时间越短，功率越大4.下列说法中正确的是 ( )A、机械效率越高，机械做功一定越快 B、做功越多的机械，机械效率一定越高C、功率越大的机械做功一定越多 D、做功越快的机械，功率一定越大5.班里组织一次比赛活动，从一楼登上三楼，看谁的功率最大。为此，需要测量一些物理量，下列物理量中必须测量的是（ ）三楼地面到一楼地面的高度；从一楼到达三楼所用的时间每个同学的质量或体重； 一楼到三楼楼梯的长度A D C D6.登楼梯比赛时，某同学从底楼匀速登上五楼，共用了12s，该同学登楼时克服重力做功的功率最接近于( )A500W B100W C50WD10W7.小刚要锯开厚度均匀的木板，每拉一次，据条移动的距离为0.3m，所用的力为180N，连续拉锯50次用了1min，这个过程中小刚做功为_ J，功率_W8.甲、乙两位同学分别把同样重的木头从一楼搬到三楼，甲用的时间比乙用的时间长，两位同学对木头做功的大小关系是W甲_W乙（选填、或），对木头做功快的是_同学。图49.如图4所示，一个质量为50kg的人，在10s内连续向上跳12个台阶，已知每个台阶的高度为0.2m，则这个人在这段时间内的功率是（g取10N/kg）（ ）A. 1200W B. 10W C. 12W D. 120W 10.一吊车在2s内将1500N的货物提高2m后，在空中停留了3s，又在5s内沿水平方向将货物移送了10m，则10s内吊车的功率为（ ）A300W B2000W C3000W D1500W11.五一假期，小林和爸爸一起去登山，小林用了15min登到山顶，爸爸用了20min登上了山顶，爸爸的体重是小林的1.5倍，则小林与爸爸的登山功率之比为（ ）A98B89C12D2112.甲、乙两辆汽车在水平路面上匀速行驶，两辆汽车的功率相等,在相同的时间内通过的路程之比为31,则甲、乙两台机器的( )A. 做功之比为11，受到的牵引力之比为31B. 做功之比为11，受到的牵引力之比为11C. 做功之比为11，受到的牵引力之比为13D. 做功之比为13，受到的牵引力之比为3113.在平地上，用75N的水平推力推动重120N的箱子，匀速前进了5m，所用的时间是3s，问：（1）人做了多少功？（2）人做功的功率是多少千瓦？14.一滑轮组在10s内把受重力是500N的物体匀速提高0.5m，绳子的自由端被拉动2m，己知滑轮组的机械效率是75，求：(1)作用于绳端的拉力；(2)拉力的有用功率。15.一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5所示,若车重为8104N,汽车受到的阻力为车重的0.03倍，滑轮组机械效率为80%，问：(1)该司机至少需要用多大的力才能将汽车从泥潭中拉出?图5(2)若拉动汽车时，汽车前进的速度为0.2m/s，则司机做功的功率是多少?【课后反思】第三节 动能和势能【学习目标】1.知识与技能通过实例理解动能、势能的概念。2.过程与方法通过实验，了解动能、势能的大小各与什么因素有关并能解释简单现象。3.情感态度与价值观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。【重点】决定动能、势能大小的因素。【难点】理解动能、势能的概念。【自主学习】1.子弹能击穿靶，流水推动竹排，子弹和流水都做了功。物体能够 _，表示这个物体具有 _，简称 。2.动能（1）物体由于 _而具有的能量叫做动能。如 等都具有动能。（2）探究：动能大小与什么因素有关如图所示，小球从光滑斜面上由静止开始下滑，到达底端的速度只与起点高度有关。起点高度越高，到达底端的速度就越大，平面上的木块被撞得就越远，说明小球具有的动能越 _。步骤一：让铁球甲从斜面F点滚下，打到一个小木块上，推动木块使木块从位置A移动到位置B。步骤二：让铁球甲从斜面E点滚下，打到相同的小木块上，推动木块使木块从位置A移动到位置C。步骤三：换一铁球乙（）从斜面上F点滚下，打到相同的小木块上，推动木块从位置A移动到位置D。分析步骤一、二，得出的结论是： 。分析步骤一、三，得出的结论是： 。3.势能（1）物体由于 _ _而具有的能量，叫做重力势能。如 等都具有重力势能。（2）探究：重力势能的大小与什么因素有关取两个完全相同的铝球，从不同高度自由落至同一沙地上，观察到从较 _处落下的铝球砸出的坑深。可见，在 相同时，物体 _ _ _，重力势能越大。取两个体积相同的实心铜球和铝球，从同一高度自由落至同一沙地上，观察到_ _球砸出的坑深。可见，在 相同时，物体 _ _ _，重力势能越大。4.物体由于 _而具有的能量叫弹性势能。如 _ _ 都具有弹性势能。5. _ _和 _ _统称势能。【能力生成】1.江河里流动的水具有 能。如果在江河上修筑拦河坝，抬高坝内水位就能增大坝内水的 能。2.下列实例中具有动能的是（ ）A. 射箭运动员把弓拉弯，给弓存储了能量B. 被球拍击扁的网球，也具有能量C. 停在空中的直升机D. 流水能推动竹排3.下列实例中具有弹性势能（ ）A. 滑雪运动员从高处滑下时具有了能B. 飞行的网球C. 正在上升的火箭D. 被压缩的弹簧4.人骑自行车从坡上下来时，速度会越来越大，在这运动过程中（ ）A人和车的动能增大 B人和车的动能减小够 C人和车的重力势能增大D人和车的动能保持不变【检测与反馈】1.说明下列物体各具有哪种机械能：（1）被举过头顶的杠铃具有 （2）抛向空中正在飞行的标枪具有 （3）在水平桌面上行驶的汽车具有 （4）一张拉开的弓具有 2.5月12日，汶川特大地震发生后， 15名空降兵勇士在地形十分复杂、气候特别恶劣，又无地面指挥引导、无地面标识的情况下，奋不顾身地从4999米高空跳伞。他们跳出飞机舱门，在打开降落伞之前下降的速度越来越大，这一过程中伞兵勇士的（ ）A动能增大，重力势能增大 B动能增大，重力势能减小C动能减小，重力势能增大 D动能减小，重力势能减小3.如图所示，在弹簧上放一砝码，这时弹簧具有 能；如果继续向下用手压木板上的砝码，弹簧会变 ，它的弹性势能 ；放手后，发现砝码被弹开了，这说明被压缩的弹簧能 。4.蹦极运动员从几十米高的高台上竖直跳下，橡皮绳的一端固定在高台上，另一端系在运动员脚上，运动员从起跳到下落至最低点的过程中（ ）A. 重力势能减小，动能增加B. 重力势能和动能之和不变C. 当运动员所受的弹力和重力相等时，动能最大D. 当运动员所受的弹力和重力相等时，弹性势能最大5.骑自行车上坡前，往往要用力紧蹬几下脚踏板，这是为了（ ）A. 减少自行车所受阻力B. 增大自行车的惯性C. 增大自行车的动能D. 增大自行车的势能6.如图所示，小明在玩蹦蹦杆，在小明将蹦蹦杆中的弹簧向下压缩的过程中，小明的重力势能、弹簧的弹性势能的变化是（ ）A. 重力势能减小，弹性势能增大B. 重力势能增大，弹性势能增大C. 重力势能减小，弹性势能减小D. 重力势能增大，弹性势能减小【课后反思】第四节 机械能及其转化【学习目标】1.知识与技能能用实例理解动能和势能的相互转化。能理解一些有关动能、重力势能、弹性势能之间相互转化的简单物理现象。2.过程与方法通过观察和实验认识动能和势能的转化过程。【重、难点】理解动能和势能的相互转化。【自主学习】1.滚摆在上升过程中速度变 _，位置变 _，所以动能变 _，重力势能变 _，即 _ _能转化为 _ _能；滚摆在下降过程中速度变 _，位置变 _，所以动能变 _，重力势能变 _，即 _ _能转化为 _ _能。可见动能和势能之间可以互相 _。2.动能和势能统称为 _能。一个物体具有的动能和势能的总和，等于它的 _ _能。3.如果只有 _ _能和 _ _能相互转化，机械能的总和不变，或者说机械能是 _ _的。4.用绳子把一个铁锁悬挂起来，把铁锁拿近自己的鼻子，稳定后松手，头不要动，铁锁摆回时 （选填“会”或“不会”）碰到鼻子。在能的转化过程中，机械能的总量变 。5.人造卫星在近地点的动能最 _ _，势能最 _ _，在远地点的动能最 _ _，势能最 _ _。卫星从近地点向远地点运动过程中 能转化为 能。【能力生成】1.体积相同的实心铜球和铝球，铜球静止在水平桌面上，铝球则在同一水平桌面上匀速运动，由此可知（ ）A.两球的势能相等 B.两球的动能相等C.两球的机械能一定不等 D.两球的机械能可能相等2.在大型游乐场里，小明乘坐匀速转动的“摩天轮”，正在向最高点运动，对此过程，下列说法正确的是（ ）A小明的重力势能保持不变 B小明的动能保持不变C小明的机械能守恒 D小明的机械减少3.下列现象中，物体动能转化为势能的是（ ）A.秋千由最高处向最低处荡去 B.张开的弓把箭水平射出去C.骑自行车匀速上坡 D.腾空上升的礼花弹4.一个小朋友从滑梯的顶端匀速地滑到滑梯的底部，在这个过程中，该小朋友具有的机械能 （填“增大”、“不变”或“减小”）。5.跳水运动是奥运会的正式比赛项目，我国运动员在该项目上一直处于国际领先地位。比赛中，跳水运动员从腾空跳起向上运动后再向下落入水中，若不计空气阻力，在整个空中运动过程中，运动员的（ ）A动能先减小后增大，重力势能先增大后减小，机械能不变B动能先增大