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1、机械能、功与功率一. 教学内容： 机械能、功与功率二. 学习目标：1. 了解动能和势能的概念以及它们的大小与什么因素有关，并能解释简单的现象。（重点）2. 知道动能和势能可以相互转化以及机械能守恒的含义。（重点）3. 了解做功是能量的转化或转移的过程。4. 理解功的概念，理解功率的概念。5. 判断作用在物体上的力是否对物体做功，运用功和功率的公式进行计算。（难点）三. 重难点讲解：【知识点1】能量能量：一个物体能够做功，我们就说这个物体具有能量。理解：能量是表示物体做功本领大小的物理量；能量可以用做功的多少来衡量。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
2、静止的石头具有能量，但它没有做功。也不一定要做功。【知识点2】动能（重点）物体由于运动而具有的能叫动能。一切运动的物体都具有动能。实验表明：两个质量相等的物体，速度大的能够做的功较多，所以它具有的动能也越大；两个速度相等的物体，质量大的能够做的功较多，所以它具有的动能也越大。可见物体动能的大小是由质量和速度两个因素共同决定的。运动物体的速度越大，质量越大，它的动能也就越大。【知识点3】重力势能（重点）物体由于被举高而具有的能叫重力势能。实验表明，两个质量相等的物体，被举得较高的物体对外做的功越多，说明它具有的能量多，所以被举得高些的物体具有的重力势能较大；两个高度相同的物体，质量较大的物体对外
3、做的功较多，说明它具有的能量较多，所以质量较大的物体具有的重力势能较大。可见，物体重力势能的大小是由物体的质量和被举的高度两个因素共同决定的。物体的质量越大，被举得越高，它的重力势能就越多。【知识点 4】弹性势能物体由于发生了能恢复原状的弹性形变而具有的能叫弹性势能。弹性势能的大小是由弹性形变的大小决定的。同一物体的弹性形变越大，弹性势能就越大。【知识点 5】机械能（重点）动能和势能统称为机械能，其中势能又包括重力势能和弹性势能。【知识点 6】机械能转化和守恒定律在机械运动中，物体具有的动能和势能在一定的情况下是可以相互转化的；如果没有摩擦阻力，在动能和势能的相互转化过程中，机械能的总量保持不
4、变，这就叫机械能守恒定律。水电站的工作原理：利用高处的水落下时把重力势能转化为动能，水的一部分动能转移到水轮机，利用水轮机带动发电机把机械能转化为电能。【知识点7】功（难点）1、对“机械功”的理解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。只有同时满足上述两个条件，我们才说物体做了功，如果缺少其中一个条件，物体就没有做功。例如不做功的三种情况：有力无距离、有距离无力、力和距离垂直。2、功的计算方法：力跟物体在力的方向上通过的距离的乘积叫机械功，简称功。W=FS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
5、的单位“焦”（牛米 = 焦），不要与力和力臂的乘积（牛米，不能写成“焦”）单位搞混。做功的过程的实质：做功的过程实际上是能量的转化和转移过程，所以功和能量的单位是一致的【知识点 8】功率（难点）1、功率：单位时间里所做功的多少叫做功率。功率是表示做功快慢的物理量，功率大，表示做功快，功率小表示做功慢。2、功率的计算方法：公式：P= = Fv单位：主单位 W 常用单位 kW【典型例题】例1. 体积相同的实心铜球和木球放在水平桌面上，铜球静止，木球在桌面上做匀速直线运动，则（ ）A. 铜球的动能小于木球的动能 B. 铜球的势能小于木球的势能C. 铜球的机械能一定小于木球的机械能 D. 铜球的机械能
6、一定等于木球的机械能解析：解决这一题，要紧紧抓住决定动能、势能大小的因素进行分析。铜球静止，没有动能，木球运动着，具有动能。铜球和木球都在水平桌面上，离地面的高度相同，但铜球的质量大于木球的质量，因此铜球的重力势能大于木球的重力势能。机械能等于物体的势能与动能之和。铜球的动能为零，但势能大；木球的动能大，但势能小。由于不知它们的具体大小，所以无法比较铜球和木球的机械能的大小。答案：A例2.如图所示，小妍把铁球拉近刚好贴着自己的鼻子，松开手后，头保持不动，铁球由a点沿弧线abc运动到c点，然后从c点往回摆动，则下列说法正确的是（ ） A. 铁球位于c点时动能最大 B. 铁球位于b点时势能最大 C
7、. 铁球摆回时不可能碰伤鼻子 D. 改用铜球会碰伤鼻子解析：这一题考查的主要是动能与势能之间的转化和机械能守恒定律。铁球从ab运动时，高度逐渐减小，说明铁球的重力势能逐渐减少；而铁球的运动速度逐渐增大，说明铁球的动能逐渐增大，故选项B错；铁球从b点移到c点，是铁球被举高的过程，因此铁球在c点具有的重力势能最大，但在c点速度为零，不具有动能，故A错；当铁球从c点往回摆动，从b点向a点运动，根据机械能守恒定律，铁球最多只能到达a点，而不能超越a点，故C项正确；换成铜球照样遵守机械能守恒定律，不可能碰伤鼻子，故D项错误。答案：C例3.如图所示四种情景中，人对物体做了功的是（）解析：关于物体是否做功的
8、问题，关键看是否满足做功的两个必要因素：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。只有同时满足上述两个条件，我们才说物体做了功，如果缺少其中一个条件，物体就没有做功。A中人的提力对水桶没有做功，这是由于人对水桶的力是竖直向上的，水桶移动的距离是沿水平方向的，故竖直方向上的提力对水桶不做功；B和D中，人尽管出了力，但只要物体未被挪动，就不能说人做了功，因为缺少第二个因素。那么正确答案只有C，撬杆对石头有力的作用，又使石头在力的方向上挪动了距离，所以人对物体做了功。答案：C例4. 小徐的体重为500牛顿，他想粗略地测算自己在单杠上做引体向上运动的功率。他用尺量出握拳时手臂的长度为0.
9、6米，并测出自己连续拉上去5次的时间为10秒（如图所示），请计算：（1）小徐在这段时间内克服重力所做的功为多少？（2）小徐做引体向上运动的功率为多大？解析：（1）功的计算方法：力跟物体在力的方向上通过的距离的乘积即W=FS，此题中拉力克服重力做功，它们是同一直线上的一对平衡力，因而F = G =500N；又因拉了5次，每次0. 6米，故S=0. 65=3米，所以：W=FS=500N0.6m5=1500J。（2）根据公式P= ，要求P，需要知道W和t。第一问中我们已经算出W=1500J，题目中已知t=10秒，所以：P= =150w答案：如上。【模拟试题】（答题时间：45分钟）1、一架飞机在某灾区
10、上空沿水平方向匀速飞行，同时向地面投放救灾物资。投下物资后，飞机的动能和势能发生变化是（ ）A. 动能不变，势能减小 B. 动能变小，势能不变C. 动能和势能都变小 D. 动能和势能都不变2、小星乘超市的自动扶梯匀速上升的过程中，小星的A. 动能转化为势能，机械能不变B. 动能转化为势能，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3、不同的物理现象往往反映出相同的物理规律. 下图所示的现象中在能量转化方面的共同点是（ ）A. 物体的机械能转化为其他形式的能量B. 物体的动能全部转化为重力势能C. 其他形式的能量转化为物体的机械能D. 物体的重力势能转化为
11、其他形式的能量4、如图所示，小明和小强分别用沿水平方向的力F1、F2推A、B两个木箱，使它们沿着推力的方向移动的距离分别为S1、S2，对它们所做的功分别为W1、W2，且W1W2。则下列说法正确的是（ ） A. 如果F1F2，则S1S2；B. 如果F1F2，则S1S2；D. 如果 F1F2，则S1S25、下列现象中，力没有对物体做功的是 （ ） A. 用力将铅球掷出 B. 将书包背上楼 C. 骑自行车匀速前进 D. 人提着水桶在水平路面上行走6、跳绳是今年体育考试新调整的项目。小强同学每跳起一次，克服重力做的功最接近（ ）A. 3J B. 30J C. 300J D. 600J 7、用10N竖直
12、向上的拉力，使放在水平地面上重为8N的物体竖直向上移动了2米，则拉力做功为（ ）A. 4JB. 16J C. 20J D. 36J8、如图是人造地球卫星的轨道示意图，人造地球卫星在大气层外环绕地球运行的过程中，它在近地点的动能（选填：大于、小于、等于）它在远地点的动能；它从近地点向远地点运行的过程中，机械能的变化情况是_（选填：变大、变小、不变）。9、皮球从某一高度释放，落地后反弹上升，上升的最大高度比释放时的高度低一些，皮球上升的过程重力势能 ，皮球在整个运动过程中的机械能 （选填“增加”、“减小”或“不变”）. 10、自行车下坡时，不蹬脚踏板，其速度也会越来越大，在此过程中，自行车的动能逐
13、渐 ，自行车的重力势能逐渐 。11、如图所示，小明从滑梯上自由加速下滑时，感到臀部灼热，在此过程中发生了能的转化. 其中，动能 ，重力势能 ，机械能 . （选填“增大”、“减小”或“不变”）12、东风牌汽车在平直的公路上匀速行驶160m，所用时间为10s，若此时卡车所受的牵引力为5000N，则这段时间内牵引力所做的功为_J，牵引力的功率是_W。13、小晗从学校一楼打水匀速走上三楼。每层楼的高度为4m. 水和桶的总重为l0N。上三楼后又水平匀速走100m到达班级。那么小晗在这个过程中对水桶做的功为 J. 14、临沂市某商场二楼到三楼的自动扶梯高度是4m。扶梯长6m。孙琪同学体重500N，自动扶梯
14、把孙琪同学从二楼运送到三楼的过程中对她做功_J。如果要测算自动扶梯对她做功的功率. 还应该测量的物理量是_。15、一辆汽车总重为2104N，在平直水平路面上以20ms的速度匀速行驶，汽车所受阻力为总重的0.03倍，在10s内. 汽车克服阻力做的功为_J. 功率为_W。16、在“探究动能的大小与哪些因素有关”的实验中，小车碰撞木块后继续向前运动，木块在水平木板上滑动0.4m后停下，如图所示，木块在滑动过程中受到0. 5N的摩擦力，则木块克服摩擦力所做的功W=_J，设小车与木块碰撞前的动能为Ek，则Ek_（大于等于小于）W. 17、为了增强体能，全班同学进行爬楼梯训练。体重500N的小刚在10s内
15、连续爬楼梯的总高度为7m。求： （1）小刚爬楼梯所做的功。 （2）小刚爬楼梯的功率。18、小强的身高只有165cm，质量却有80kg，每天放学背着10kg的书包爬上约20m高的6楼，总是累得他气喘吁吁。如果小强上到楼顶共要5min时间，（g=10N/kg）求：小强上楼过程中要对书包做多少功？ 小强上楼过程中克服总重力做功的功率是多少？【试题答案】1、C2、C3、A4、D5、D6、B7、C8、大于、不变 9、增加、减小 10、增大、减小11、增大、减小、减小 12、8105，810413、80 14、2103，时间15、1.2105 ，1.210416、0. 2 大于17、（1）W=FS=Gh=500N7m=3.5103 J（2）：P= =3.5102W 18、（1）W=FS=Gh=mgh=10kg10N/kg 20m=2.0103 J（2）：P= =60W