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1、学习必备欢迎下载第十四章功和机械能一、单元复习目的1、知识与技能目标：（1）使学生深刻理解功的概念，明确功的公式，掌握功的计算。（2）知道什么是机械功以及怎样量度机械功的大小。会理解和计算机械功功率. （3）知道什么是机械效率, 它的大小与那哪些因素有关。（4）知道动能和势能的初步概念以及决定它们大小的因素。了解动能和势能如何转化的。2、过程与方法目标：（1）通过师生互动，让学生理解做功的两个必要因素，理解功的计算公式，知道功的原理和功率的概念。（2）培养学生的观察能力。3、情感、态度与价值观目标：（1）培养学生严谨的科学态度。（2）培养学生的科学世界观。二、复习的重点和难点重点： 功和功率的
2、概念；机械功和机械能的概念；机械效率的计算和怎样提高机械效率；动能和势能的相互转化。难点：做功的两个因素；结合实际理解功率的概念。三、知识梳理做功的两个必要因素功(N) 公式 W FS 单位： 1焦耳1牛 米表示做功快慢的量概念定义：单位时间完成的功叫功率功和功率功率(P) 公式 PWtPFv单位： 瓦焦秒11/有用功：机械对物体做的功。机械工作时额外功： 机械克服自重和摩擦做的功机械效率 () 总功：动力对机械做的功。机械效率WW有总m 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页，共 12 页学习必备欢迎下载机动能 V 重力势能 m
3、械势能 h 弹性势能形变程度能转化：动能势能四、教学课时：三课时第一课时一、基础练习1、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 力的方向上通过的距离 。2、功的原理： 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：使用任何机械都不省功。公式： W=FS 3、功率： 单位时间内所做的功，它是表示 物体做功快慢 的物理量。公式P=W/t二、复习内容1、功：（1）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；二是物体在力的方向上通过的距离。（2）不做功的三种情况：有力无距离、有距离无力、力和距离垂直。即物体受力没有移动；是物体沿力方向通过的距离；物体凭惯
4、性运动。巩固： 某同学踢足球，球离脚后飞出10m远，足球飞出10m的过程中人不做功。（原因是足球靠惯性飞出）。（3）力学里规定：功等于力跟物体在力的方向上通过的距离的乘积。公式： W=FS （4）功的单位：焦耳，1J= 1N m 。把一个鸡蛋举高1m ，做的功大约是0.5 J 。（5）应用功的公式注意：分清哪个力对物体做功，计算时F 就是这个力。公式中S 一定是在力的方向上通过的距离，强调对应。 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。2、功的原理：精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页
5、，共 12 页学习必备欢迎下载（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：使用任何机械都不省功。力的大小（ F）移动距离（ s）做功多少（ W ）手提升 G G h Gh 动滑轮提升G G/2 2h Gh 结论1、 W=Fs ； 2、使用任何机械都不能省功（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
6、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 ）（3）应用：斜面理想斜面：斜面光滑理想斜面遵从功的原理；理想斜面公式：FL=Gh 其中： F：沿斜面方向的推力；L：斜面长； G：物重； h：斜面高度。如果斜面与物体间的摩擦为f ， 则： FL=fL+Gh； 这样 F 做功就大于直接对物体做功Gh 。3、功率：（1）定义：单位时间里完成的功（2）物理意义：表示做功快慢的物理量。（3）公式： = Fv 根据功率的导出式：PFv 可知功率一定时，要增大F，必须减小v，即汽车上坡时要换低速档。（4）单位：主单位 W 常用
7、单位 kW 、mW 、马力换算： 1kW=103W 1mW=106 W 1 马力 =735W 某小轿车功率66kW ，它表示：小轿车s 内做功 66000J （5）比较功率大小方法a、做功时间相同，比较做功的多少，在时间相同时，做功越多功率越大。b、做功相同时，比较做功时间长短，在做相同多的功，用时越短，功率越大三、复习过程例 1：(北京 )如图 5 所示的四种情景中，人对物体做功的是P W t = 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页，共 12 页学习必备欢迎下载例 2：. (广州 )下列关于力做功的说法，正确的是A人提着箱子站
8、在地面不动，手的拉力对箱子没有做功B人把箱子从二楼提到三楼，手的拉力对箱子没有做功C汽车在水平公路上匀速行驶，汽车所受重力对汽车有做功D过山车向下运动过程中，车上乘客所受重力对乘客没有做功例 3：（ 86 黄岗）如图是一种开瓶器。使用时将螺旋钻头旋进软木塞，再用双手按压把即可将瓶塞拔出。钻头做得尖细是为了，压把相当于。王哲在 5s 内将瓶塞拔出，若瓶塞长5 ，瓶塞受到的平均阻力为200N，则王哲克服瓶塞阻力做了J 功，其做功的功率为W 。例 4 (泰州 )你思考过“人在水平路面上前进时是否要克服重力做功”这个问题吗？小文同学对此进行了研究她通过查阅资料得知，人体的重心大约位于肚脐上方2 寸、脊
9、椎前1寸处，人只要走路，其重心就必然会发生上下位置的变化，重心升高就需要克服重力做功小文假设人在正常走路时，重心在人体中的位置近似不变，她行走了100m，有关测量数据如下表（表中的步距是指跨出每一步两脚之间的距离）：质量 m/kg 步距 S/m 腿长 l/m 时间 t/s 50 050 065 100 （1）小文同学注意到，当自己的前脚跨出时重心会下降，而后脚收起时重心会升高，则她每走一步，自己的重心会下降或升高多少米？（2）小文行走100m 需要克服重力做多少功？克服重力做功的功率多大？（3）通过分析，你认为人在水平路面上通过走路来进行锻炼时，哪些因素会影响人的锻炼效果？例 5 （08）请你
10、设计一个测量两位同学从一楼上到三楼做功快慢的实验。（1）已提供的器材是秒表和皮尺，还需要的器材是_；（ 2）实验需要测量的物理量是_、_和_。（ 3）请写出比较两位同学做功快慢的方法。四、堂上练习1、（无锡）下列过程中，人对物体做功的是 ( ) 2、下列关于功率和机械效率的说法中，正确的是（）A 功率大的机械，做功一定多B做功快的机械，功率一定大压把螺旋钻头压把精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页，共 12 页学习必备欢迎下载B 效率高的机械，功率一定大D做功多的机械，效率一定高3、（ 08）以下几种情况中，力对物体做功的有( B
11、 ) A人用力提杠铃，没有提起来B沿着斜面把汽油桶推上车厢C用力提着水桶水平移动2 米，水桶离地面高度不变D物体在光滑水平面上匀速前进二米4、图 4 是中国科学家在建造的世界上第一个全超导核聚变“人造太阳” 。在组装时， 需要用如图 4 所示的滑轮把重为1000 牛的物体匀速提升12 米，则作用在滑轮上的拉力F 为_牛，绳子对重物所做的功为_焦，若提升重物所用的时间为1 分钟， 则绳子对重物做功的功率为_瓦。5、（ 08 广东）一质量为3000kg 的汽车沿着长为5.4km 的盘山公路匀速行驶，当它从山脚行驶到高为0.5km 的山顶时，耗时15min，汽车发动机的牵引力为4000N。求：（1）
12、汽车行驶的速度。（2）汽车发动机牵引力做的功。（3）汽车发动机牵引力的功率。6、(08 韶关 ) 如图小明同学体重为50kg，背着重为60N的书包，书包带与小明的肩部接触的总面积为300cm2求：(1) 书包带对小明肩部的压强. (2) 小明背着书包走到了三楼的课室，在这过程中他做的功(3) 此过程小明用了20s他做功的功率是多少五、教学反思什么情况不做工要特别强调. 第二课时一、基础练习1、有用功：定义：对人们有用的功。公式： W有用Gh （提升重物）2、额外功：定义：并非我们需要但又不得不做的功；公式： W额= W总W有用3、总功：定义： 有用功加额外功或动力所做的功；公式： W总=W有用
13、W额=FS4、机械效率：定义：有用功跟总功的比值。公式：二、复习内容1、机械效率：（1）有用功：定义：对人们有用的功。公式： W有用 Gh （提升重物） =W总W额=W总斜面： W有用= Gh （2）额外功：定义：并非我们需要但又不得不做的功公式： W额= W总W有用=G动h（忽略轮轴摩擦的动滑轮、滑轮组）斜面： W额=f L （3）总功：定义：有用功加额外功或动力所做的功W有W= 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页，共 12 页学习必备欢迎下载公式： W总=W有用W额=FS= W有用斜面： W总= fL+Gh=FL （4）机械
14、效率：定义：有用功跟总功的比值。公式：斜 面：定滑轮：动滑轮：滑轮组 有用功总小于总功，所以机械效率总小于1 。通常用百分数表示。某滑轮机械效率为 60% 表示有用功占总功的60% 。提高机械效率的方法：减小机械自重、减小机件间的摩擦。通常是减少额外功，如搞好润滑，减轻机械自重；在无法减小额外功的情况下，采用增大有用功来提高机械效率。例如，在用滑轮组提高重物（不计摩擦）时：WWGhGhWWGhGhGhGG有总额额轮轮111111为提高机械效率，在机械结构一定的情况下，可以采取增加提升物重的办法来实现。（5）机械效率的测量：原 理：应测物理量：钩码重力G、钩码提升的高度h、拉力 F、绳的自由端移
15、动的距离S 器 材：除钩码、铁架台、滑轮、细线外还需刻度尺、弹簧测力计。步骤：必须匀速拉动弹簧测力计使钩码升高，目的：保证测力计示数大小不变。结论：影响滑轮组机械效率高低的主要因素有：动滑轮越重，个数越多则额外功相对就多。提升重物越重，做的有用功相对就多。 摩擦，若各种摩擦越大做的额外功就多。绕线方法和重物提升高度不影响滑轮机械效率。2、机械效率和功率的区别：功率和机械效率是两个不同的概念。功率表示做功的快慢，即单位时间内完成的功；机械效率表示机械做功的效率，即所做的总功中有多大比例的有用功。三、复习过程W有 用W总= GhFL = GhFS = GhFh = GF = GhFS = GhF2
16、h = G2F = GhFS = GhFnh = GnF = W有 用W总= GhFS = 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页，共 12 页学习必备欢迎下载例 1：（ 08 南宁）图16 是工厂车间里用来吊运物体的天车及其滑轮组示意图，钢丝绳用2000N 的力将重为6000N 的物体匀速吊起若在1min内，货物从地面被提升到6m 高处，求：（1）钢丝绳提升货物时所做的有用功和有用功率；（2）滑轮组的机械效率；（3） 要提高滑轮组的机械效率，可采用哪些方法？ （答出 2 种方法即可）例 2：（08 吉林）如图6 所示，将体积为2.
17、 l-3m3的松木块，沿斜面匀速上拉时弹簧测力计的示数为4N松木块沿斜面移动lm，上升的高度为 30cm求：(1)松木块的重力 (2)斜面的机械效率(g=10Nkg 木=0.5lO3kgm3。) 例 3：（08 南昌）瑞瑞同学家住楼上，最近正在装修房子，需要搬运装修材料，但有些材料由于楼道过窄不方便搬运，于是瑞瑞建议采用如图19 所示的滑轮组，这样站在地上就可以把材料运上楼若某次搬运的材料重765N，被提升的高度为10m，人所用的拉力为 450N求：(1)请你帮助瑞瑞画出滑轮组的绕线示意图(2)用滑轮组提升材料时做的有用功是多少? (3)该滑轮组的机械效率是多少? (4)随后，瑞瑞同学查阅了有
18、关机械效率知识的资料，看到右表中的一组数据，请你找出这些机械设备效率的共同特点例 4 （08）在某次升国旗的仪式上，小强同学通过滑轮组将质量为08 千克的国旗缓缓匀速升高15 米，如图所示。问：(1)小强匀速拉绳的力为多少?(2)此过程巾， 小强对旗做了多少功?(3)如果升旗用了 50 秒的时间，则小强做功的功率为多大?(不计滑轮与绳的摩擦，滑轮、绳的质量忽略不汁，取g=10 牛千克 ) 例 5 长沙）如图是小红同学探究影响斜面机械效率因素的实验装置。实验准备的器材有：三个质量不同的木块A；三条粗糙程度不同的长木板B；三个高度不同的长方体铁块C；刻度尺。（1）实验还需补充的器材有_；（2）下面
19、是小红探究斜面机械效率与物重的关系时记录的有关数据。测量次数斜面粗糙程度物重G( N)斜面高h( m)沿斜面的拉力F(N)斜面长L(m)有用功W有( J)总功W总( J)机械效率1 较粗糙1.5 0.1 0.6 0.4 0.15 0.24 62.52 较粗3 0.1 1.2 0.4 0.3 0.48 62.5精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页，共 12 页学习必备欢迎下载通过分析数据，你可以得出结论：_ ；（3）上述实验中，保持斜面长度不变，将斜面升高到0.2m，把一个重6N 的物体沿斜面向上拉时，所需拉力为3.8N，则此时斜面
20、的机械效率是_；（4）斜面的机械效率可能与斜面的_ 有关。（只填一个因素）例 6 （06 山东）小军和小民在用图12 所示的实验装置完成了“测定滑轮组的机械效率”的实验后， 想：在所用滑轮组一定的情况下，它的机械效率与哪些因素有关呢？两人根据各自的生活经验和所学知识提出了多种猜想，经过激烈讨论并虚心听取了其他同学的意见，最后形成了以下两个猜想：猜想 1 可能与提升的速度大小有关；猜想 2 可能与被提升的物体重有关。小军和小民用图12 所示的实验装置对上面两个猜想进行了探究，得到的实验数据记录如下表。（1）请帮助小民完成表中的一项计算；（2）分析小军和小民的实验数据，得到的实验结论是：在滑轮组一
21、定的情况下， 它的机械效率与有关；它们的关系是：。四、堂上练习1、6 攀枝花）如图14 所示，建筑工地上的吊车是靠电动机来提升货物，货物重103N，电动机的额定电流为4A，电阻为20 ；电动机正常工作时，作用在绳子上的拉力为 500N， l 分钟内将货物匀速提升了6m。求：（ 1）滑轮组的机械效率是多少？（2）电动机的额定功率是多少？小军的实验记录小民的实验记录物理量控制因素钩码重/N 绳端拉力/N 机械效率物理量控制因素钩码重/N 绳端拉力/N 机械效率较小提升速度10 4.2 79.4% 大致相同的提升速度10 4.2 79.4% 中等提升速度10 4.2 79.4% 15 6.0 83.
22、3% 较大提升速度10 4.2 79.4% 20 7.5 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 8 页，共 12 页学习必备欢迎下载2、(广州 )用如图 7 的滑轮组把货物拉上货仓，货物重500N，用 350N 的力 F 拉绳端使货物匀速上升1m， 此过程有用功为J， 总功为J， 滑轮组的机械效率为3、 (06 兰州 )利用如图3 所示装置将重为l00N 的物体匀速从斜面的底端拉到顶端。 已知斜面的长是5m， 高是 2m， 拉力为 F=50N，则该装置的机械效率为( ) A40B 50C80D1004、烟台）在不计绳重和摩擦的情况下，利用
23、图4 所示的甲、乙两装置，分别用力把相同的物体匀速提升相同的高度若用 甲、乙表示甲、乙两装置的机械效率，W甲、W乙表示拉力所做的功。A甲乙，W甲W乙B甲乙，W甲W乙C甲乙，W甲W乙D甲乙，W甲w乙五、教学反思机械效率要求降低. 不必训练难题第三课时一、基础练习1、动能是 物体运动 而具有的能，动能的大小决定物体的质量 和速度 。2、势能是由于 物体被举高 或发生 弹性形变 而具有的能。 重力势能的大小由物重 和 高度 决定。弹性势能的大小与物体发生弹性形变的大小等因素有关。3、机械能 是动能和势能的总称。4、动能和势能可以相互转化 ，一个物体如果只有动能和势能的相互转化，在转化过程中动能和势能
24、的大小都会改变，但总机械能 不变 。实际上动能和势能在转化过程中会有一部分能量转化成其它形式的能，虽然总的能量仍然守恒 ，但机械能减少了。二、复习内容1、动能和势能（1）能量：一个物体能够做功，我们就说这个物体具有能理解：能量表示物体做功本领大小的物理量；能量可以用能够做功的多少来衡量。一个物体“能够做功”并不是一定“要做功”也不是“正在做功”或“已经做功”如：山上静止的石头具有能量，但它没有做功。也不一定要做功。（2）知识结构：机械能重力势能定义：物体由于被举高而具有的能量。决定其大小的因素：物体质量越大、举得越动能定义：物体由于运动而具有的能量决定其大小的因素：物体速度越大、质量越大，动能
25、就越大精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 9 页，共 12 页学习必备欢迎下载（1）探究决定动能大小的因素：猜想：动能大小与物体质量和速度有关；实验研究：研究对象：小钢球方法：控制变量；？如何判断动能大小：看小钢球能推动木快做功的多少？ 如何控制速度不变：使钢球从同一高度滚下，则到达斜面底端时速度大小相同；？ 如何改变钢球速度：使钢球从不同同高度滚下；分析归纳：保持钢球质量不变时结论：运动物体质量相同时；速度越大动能越大；保持钢球速度不变时结论：运动物体速度相同时；质量越大动能越大；得出结论：物体动能与质量和速度有关；速度越大动能越大，
26、质量越大动能也越大。（4）机械能：动能和势能统称为机械能。理解： 有动能的物体具有机械能；有势能的物体具有机械能；同时具有动能和势能的物体具有机械能。2、动能和势能的转化（1）知识结构：（2）动能和重力势能间的转化规律：质量一定的物体，如果加速下降， 则动能增大， 重力势能减小， 重力势能转化为动能；质量一定的物体，如果减速上升， 则动能减小， 重力势能增大， 动能转化为重力势能；（3）动能与弹性势能间的转化规律：如果一个物体的动能减小，而另一个物体的弹性势能增大，则动能转化为弹性势能；如果一个物体的动能增大，而另一个物体的弹性势能减小，则弹性势能转化为动能。（4）动能与势能转化问题的分析：首
27、先分析决定动能大小的因素，决定重力势能（或弹性势能）大小的因素看动能和重力势能（或弹性势能）如何变化。还要注意动能和势能相互转化过程中的能量损失和增大如果除重力和弹力外没有其他外力做功即：没有其他形式能量补充或没有能量损失），则动能势能转化过程中机械能不变。动能转化转化势能弹性势能重力势能精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 10 页，共 12 页学习必备欢迎下载题中如果有“在光滑斜面上滑动”则“光滑”表示没有能量损失机械能守恒；“斜面上匀速下滑”表示有能量损失机械能不守恒。三、复习过程例 1：下表中给出了一头牛漫步行走和一名中学生百米赛
28、跑时的一些数据：分析数据，可以看出对物体动能大小影响较大的是速度你判断的依据：人的质量约为牛的1/12 ，而速度约为牛的12 倍此时动能为牛的12 倍说明速度对动能影响大例2：江苏省宿迁 超市的自动扶梯把小明从一楼匀速送到二楼的过程中，小明的A动能减小，势能增大，机械能不变B动能增大，势能增大，机械能增大C动能不变，势能增大，机械能增大D动能不变，势能不变，机械能不变例 3：广州市 用绳子把一个铁锁悬挂起来把铁锁拉到刚好贴着自己的鼻子，稳定后松手，头不动（如图16），铁锁由开始位置a沿弧线ac向另一侧的最高点c运动，然后再从c往回运动（l ）从a点到最低点b点的过程中，铁锁的动能、重力势能如何
29、变化？（2）从能的转化和守恒角度分析铁锁摆回时能否碰到鼻子。例 4 宁波市 每次铅球项目测试，小明同学的成绩总是不理想。他想影响铅球掷得远近的因素到底有哪些呢？为此他以一支玩具手枪为实验器材进行了以下探究：（1）熟悉手枪结构：玩具手枪的内部结构中有一根弹簧，弹簧压缩的长度可调节。压缩的弹簧伸长时，将子弹射出，弹簧的能转化成子弹的动能。（2）探究过程：提出假设：在相同条件下，子弹的射程可能和枪管与水平面的夹角有关。设计实验，记录数据：他把手枪固定在某一高度后，保持子弹从枪口射出时的速度相同改变枪管与水平面夹角，用同一颗子弹做了五次试验，记录数据如下：分析数据，得出结论：在相同条件下，子弹的射程跟
30、枪管与水平面的夹角有关，夹角在度左右时， 子弹射程最远。 小明由此推想： 相同条件下， 铅球以这一角度掷出，掷得最远。交流和评价：第二天，小明与同桌交流探究成果，同桌认为小明对子弹射程与水平夹角 B的探究还可进一步完善。同桌的话启发小明对实验方案进行改进，获得了更准确的结论。小明所作的改进是物体质量 m/kg 速度 v/(m.s-1) 动能 E/J 牛约 600 约 0.5 约 75 中学生约 50 约 6 约 900 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 11 页，共 12 页学习必备欢迎下载（3）完成上述探究后，小明想到影响子弹射程的
31、因素可能还有许多，又提出一个合理的假设。你认为他的假设是：。小明开始了新的探究四、堂上练习1、（海淀区） 跳伞运动员在“中华第一高楼”-上海金茂大厦进行跳伞。运动员从345m的高度跳下， 在下落过程中运动员的重力势能 (选填“增大”“不变”或“减小” ) ，若以 _为参照物，运动员是静止的2、江西省 初三（ 1）班八荣八耻宣传栏中记述着：“某高楼大厦发生高空抛物不文明行为，一位老太太被抛下的西瓜皮砸伤”，被抛下的西瓜皮在下落过程中逐渐增大的物理量是A重力势能 B动能 C重力 D密度3、杭州市下图表示撑杆跳高运动的儿个阶段：助跑、撑杆起跳、 越横杆。 在这几个阶段中能量的转化情况是：. 助跑阶段
32、，运动员消耗体内的化学能_ ( 选填“大于”、“小于”或“等于” ) 运动员和撑杆获得的动能。. 撑杆起跳阶段，运动员的_能增加。. 运动员越过横杆后，运动员将_能转化_能。4、浙江省绍兴市在学习势能知识时，小明同学猜想物体的重力势能的大小可能与以下三个因素有关：物体高度， 物体质量大小， 物体所处地理位置。为了证明自己的猜想，首先决定对因素进行验证他把橡皮泥平铺在水平面上，让 1 个小球从不同高度自由下落，记录结果如表所示。（1）该同学依据判断重力势能的大小；（2）本实验的结论是；（3）若想对因素进行验证，你认为实验中应控制相等的变量是。5、如何有效地提高能量利用率是人类所面临的一项主要任务，图3 是某轻轨车站的设计方案示意图，该图表明与站台前后连接的轨道都有一个小坡度。请说明这种设计可以节能的理由。五、教学反思由现象到结论, 用结论解释现象一定的注意.助跑撑杆起跳越横杆精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 12 页，共 12 页