初二物理(人教版)-《功和机械能》单元学习指导-3学案

《<功和机械能>单元学习指导》学习任务单【学习目标】1.形成《功和机械能》的知识框架。2.深化理解功、功率、机械能的概念3.能够说出功和能之间的联系，并利用功和能的关系解决简单的问题。4.初步理解能量守恒定律的内容【课前预习任务】请你根据《功和机械能》一章的内容，画出这一章内容的知识结构图。【课上学习任务】一、知识结构1.通过两个实例的分析，初步体会功和能之间的关系（1）在水平光滑地面，用水平力F推木箱运动了一段距离S，F对木箱做功了，F做功的同时引起了其他什么变化？（2）手托物体，手对物体的力是F，使物体匀速升高高度为h,F对物体做功，做功的同时，引起了其他什么变化？通过上面的分析，你觉得功和能之间有什么关系？2.完成本章的知识结构图二、重点和难点知识点一：判断力是否做功1.做功的两个必要因素:_____________和___________________2.请举例说明不做功的三种情况3．情境分析例:判断举重运动员对杠铃竖直向上的力F是否做功？同时请分析杠铃的动能和势能变化的情况。情境一：举重运动员在举重比赛中，手抓杠铃举过肩膀的过程。情境二：举重运动员举着杠铃站立了一会儿情境三：运动员由于站立不稳定，举着杠铃水平移动了一段距离知识点二：功的计算例：如图所示，两个滑梯的高度相等，小阳分别从两个滑梯上滑到地面，比较两种情况重力所做的功大小？如果两个滑梯的光滑程度不同，哪种情况重力做功更多？知识点三：功和功率的比较物理量物理意义符号计算公式单位及符号功功率例：如图所示,小红和她的爷爷一起从一楼爬到五楼,小红先于爷爷到达五楼，已知爷爷的体重大于小红的体重。下列说法中正确的是（）A．小红做的功可能等于爷爷做的功B．小红做的功一定小于爷爷做的功C．小红的功率可能等于爷爷的功率D．小红的功率一定大于爷爷的功率知识点四：判断机械能的变化1.机械能=_________+_____________。2.（1）如果没有阻力的影响，滚摆和单摆一直可以摆到原来释放的高度，说明此过程中机械能____________（填“增大”、“不变”、“减小”），只有_________和________转化，机械能守恒。（2）实际中一定有阻力的影响，滚摆和单摆高度逐渐降低，说明此过程中机械能____________（填“增大”、“不变”、“减小”），机械能转化给了其他形式的能量，机械能不守恒。3.实例分析例：人造地球卫星在绕地球椭圆轨道运行的过程中卫星在大气层外运行，不受空气阻力，只有动能和势能的转化，分析卫星从远地点到近地点运动过程中，动能、势能、机械能如何变化？分析近地点和远地点的机械能的情况。例：下列说法正确的是（  ）A．起重机将水泥构件匀速提升，在提升的过程中，水泥构件机械能增加B．在平衡力作用下运动的物体，机械能保持不变C．加油机在给战斗机加油过程中，保持同一水平高度匀速飞行，其机械能保持不变D．自由下落的物体运动速度越来越快，重力势能转化为动能三、科学方法方法一：数学定义法思考：本章中我们学习了两个新的物理量，他们分别用什么方法定义的？1.比值定义法：_____________在以前的学习中哪些物理量用的是这样的方法？2.多因子乘积定义：________________方法二：物理实验中的科学方法1．控制变量法（1）探究动能与哪些因素有关可探究的科学问题一：_____________________________________________________自变量___________，因变量______________，控制变量______________________可探究的科学问题二：自变量___________，因变量______________，控制变量______________________（2）探究重力势能与哪些因素有关可探究的科学问题一：_____________________________________________________自变量___________，因变量______________，控制变量______________________可探究的科学问题二：自变量___________，因变量______________，控制变量______________________2.转换法动能不易测量转换为___________________，进一步转换为______________________重力势能能不易测量转换为__________________，进一步转换为______________________四、知识拓展知识拓展一：克服力做功1.在粗糙水平地面上滑行的小车，小车的速度越来越慢，运动一段距离，最终停下来，有力做功吗？2.中考体育测试，垫排球的考试项目中，排球竖直上升的过程中，有力做功吗？知识拓展二：功能关系例：水平地面上有一个重4N的足球处于静止状态，小阳用10N的力踢足球，足球以2m/s的速度离开球离开脚后在地面上滚动了2m停下来，受到阻力大小始终为0.4N，足球的动能减小了多少？知识拓展三：能量守恒定律【课后作业】1．下面四种情景中，人对物体做功的是（）A．静止的小车在拉力的作用下向前运动B．搬而未起C．提着水桶在水平地面上匀速前进D．运动员将杠铃举起后停留了3秒2．中国北京—张家口2022年将共同主办第24届冬季奥运会。如图1所示，是我国运动员在往届冬奥会上参加不同比赛项目时顽强拼搏的英姿。下列说法中正确的是（）图1图1甲乙丙丁A．甲图中：速度滑冰运动员在水平冰道上加速冲刺的过程中，她的机械能不变B．乙图中：自由滑雪空中技巧运动员在空中加速下落过程中，他的重力做功变快C．丙图中：运动员将冰壶推出，冰壶在冰面上滑行过程中动能增大D．丁图中：3．如图2甲、乙所示，甲图地面粗糙、乙图地面光滑。质量分别为m，2m的两物体在大小均为F的恒力作用下，在力的方向上前进了相同的距离，则下列结论正确的是（）A．甲图中F做的功小于乙图中F做的功B．甲图中F做的功等于乙图中F做的功图2C．甲图中F做的功大于乙图中F图2D．条件不足，无法确定甲、乙图中F做的功谁大4.如图3所示，斜面与水平面均光滑，斜面与水平面在M点通过小圆弧相连，弹簧左端固定在竖直墙壁上，原长时右端在N点．小物块从斜面上P点由静止滑下，与弹簧碰撞后又返回到P点．则()图3A.小物块从P向M运动过程中，重力势能减少图3B.小物块从P向M运动过程中，机械能减少C.小物块从N向M运动过程中，动能增加D.弹簧被压缩到最短时，弹簧的弹性势能最大5.为了模拟研究汽车超载和超速带来的安全隐患，小明同学设计了如图4甲、乙、丙所示的探究实验，将A、B、C三个小球先后从同一装置，高度分别为hA、hB、hC的位置滚下（mA=mB＜mC，hA=hC＞hB），推动小木块运动一段距离后静止，请你根据生活经验和所学的物理探究方法，对以下问题进行解答：（1）用来研究超速安全隐患时，自变量是，实验时应选择两个图所示实验进行比较；（2）用来研究超载安全隐患时，应选择两个图所示实验进行比较，通过这个实验得到的结论是．图4图46．同学们所用的笔，有些在靠近笔端的地方装有一个轻质弹簧，如图5甲所示。小文和小军各自拿自己装有弹簧的笔玩弹笔游戏。结果发现小军的笔弹得高一些。小文分析：笔弹起的高度与笔内弹簧的弹性势能的大小有关，那么弹簧弹性势能的大小又跟什么因素有关呢？图5图5小文猜想：①弹簧弹性势能的大小可能跟它的材料有关；②弹簧弹性势能的大小可能跟它弹性形变的程度有关。（1）为了验证猜想②，小文利用两个外形完全相同但材料不同的弹簧A和B、一个小钢球、一个轻木块，在同一水平面上进行了如图5乙所示的实验：a．将小球置于弹簧A的右端，使弹簧被压缩的长度为2cm，放手后小球被弹出，并与一木块相碰，木块被推动了一段距离S1；b．将另一个弹簧B压缩的程度稍大一些，把小球置于弹簧的右端，观察小球撞击木块后木块移动的距离S2；（2）请你指出小文实验中存在的问题：（3）写出改进措施：7.如图6甲所示，重500N的小车受到80N的水平推力，在水平地面上做直线运动，其距离随时间变化的图像如图乙所示。（1）小车运动的速度多大？（2）10s内重力对小车所做的功是多少？（3）10s内人对小车做多少功？功率多大？图6图68.动手做一做并回答问题：如图7制作的神奇滚筒。制作过程如下：用曲别针将拧上螺母的螺栓挂在两股橡皮筋上、然后将橡皮筋固定在透明塑料筒的顶部和底部，使螺栓平行于塑料桶的轴线，神奇的滚筒就做好了。沿某一方向推动滚筒，吊着的螺栓在滚筒运动过程中会不断扭紧，滚筒滚到一定时刻就会停下来，然后向回运动。（1）滚筒反复滚动过程中是橡皮筋的_____能和滚筒的_____能相互转化。图