资源描述
功和机械能,知识与技能: (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。,动能 机械能 重力势能 势能 弹性势能,动能,势能,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; 物体凭惯性运动。,1、如图5所示的四种情景中,人对物体做功的是 ( ) 2、下列关于力做功的说法,正确的是 ( ) A人提着箱子站在地面不动,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,C, B,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。,使用弹簧测力计时首先要做的是什么呢?,用弹簧测力计测钩码的重力,你还可以组装成其它的滑轮组!,讨论:,为得出滑轮组的机械效率,需要求出有用功和总功,为此需要测出哪些物理量?每个量怎样测量?,刻度尺、钩码、弹簧秤、滑轮组两个、铁架台、长约2m的细绳,实验器材:,钩码上升的高度(h),细绳自由端通过的距离(s),匀速拉动弹簧秤使钩码升高到某一位置处,从弹簧秤读出拉力F的数值,过程与方法: (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。 情感、态度与价值观: (1)培养学生严谨的科学态度。 (2)培养学生的科学世界观。,练习1,计算这三种办法运沙子的机械效率,W有用=Gh=100N6m=600J,W额外=G人h +G桶h=400N 6m+20N 6m=2520J,W总=W有用+W额外=600J+2520J=3120J,=600J/3120J=19.2%,=,W有用=Gh=100N6m=600J,W额外=G动h+G桶h=10N 6m+20N 6m=180J,W总=W有用+W额外=600J+180J=780J,=600J/780J=76.9%,=,W有用=Gh=100N6m=600J,W额外= G动h+G袋h=10N 6m+5N 6m=90J,W总=W有用+W额外=600J+90J=690J,=600J/690J=87%,=,判断:下面说法中是否正确 1有用功越多,机械效率越高 2额外功越少,机械效率越高 3物体做功越慢,机械效率越低 4做总功越多,机械效率越低 5做相同的有用功,额外功越少,机械效率越高 6做相同的总功时,有用功越多,机械效率越高 7用不同的滑轮组,做的有用功相同时,机械效率一定相同 8因为有用功总小于总功,所以机械效率总小于1 9做的额外功一定时,总功越少,机械效率越高 10有用功在总功中占的比例越大,机械效率越高,重点和难点 重点:功和功率的概念;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。,例2、小红在学习中收集了一些与机械能有关的实例,如图所示,其中机械能增大的是( ),C,汽车水平匀速行驶 A,小孩从滑梯上滑下 B,火箭升空时 C,滚摆上下摆动时 D,动能不变,势能不变,机械能不变,人受到摩擦阻力,机械能转化为内能,火箭动能增大,重力势能增大,机械能增大,由于存在空气阻力,机械能变小,例3、2003年10月15日,“神舟5号”载人飞船在震天的轰鸣声中腾空而起,飞向太空。 火箭在加速上升过程中机械能增大, 这个能量是由_能转化过来的,燃料在燃烧过程中消耗了_能 (2)飞船完成任务后,飞船的返回舱在进入大气层时与大气层发生剧烈摩擦,变成一个火球,此时是将_转化为_;穿过黑障区后,迅速弹出减速伞和主伞。从弹出减速伞和主伞到着陆的过程中,飞船返回舱的动能_,势能_。,化学,内,减小,内能,减小,机械能,例4、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345米的高度跳下,下落一段时间后打开降落伞做匀速直线运动。在整个下落过程中,运动员和降落伞的 ( ),A势能不断减少,动能不断增加,机械能不变 B势能不断减少,动能不断增加,机械能减少 C势能不断减少,动能先增加然后保持不变,机械能减少 D势能不断减少,动能先增加后减少,机械能不变,C,模拟 蹦极,例5、模拟“蹦极” 的实验中。橡皮筋一端系一个小石块,另一端固定在a点,b点是橡皮筋不系小石块自然下垂时下端所在的位置,c点是系上小石块后自然下垂下端所在位置,d点是小石块从a点自由下落所能到达的最低点。在小石块从a点到d点运动的过程中,(1)动能的变化是_,_点的动能最小。_点动能最大 (2)小石块最终将_,由于_ (3)小石块经过b点时,橡皮筋 _(“具有”或“不具有”)弹性势能,_点的弹性势能最大。,先增大后减小,a、d,静止,空气阻力的存在,能量损耗了,不具有,d,C,c,过翻车,例题2,3:用杆秤(如图)测量 鱼的质量,当秤钩挂在A 点,绳纽挂在O点(支点), 秤锤挂在B点时杆秤处于平 衡状态AO是10cm,BO 是30cm,秤锤的质量是 0.5kg,鱼的质量是 kg 4:请在图5中画出用瓶起 子启瓶盖的动力F1的力臂 L1和阻力F2。,. 5,L,F2,5 在“探究杠杆的平衡条件”实验中,应先调 节杠杆两端的平衡螺母,使杠杆在 位置 平衡,这样做是为了便于测量 ;如发现 杠杆左端偏高,则可将右端的平衡螺母向 调节,或将左端的平衡螺母向 调节。,上图是小明同学三次实验的情景,实验时所用的每个钩码重05N, 杠杆上每一格长5cm,部分实验数据已记录在下表中。 (1)请将表格中的实验数据补充完整。 (2)小明的第3次实验存在错误,其错误是 。,水平,力臂,左,左,读错了,练习、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= 1Nm 。 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),功的原理: (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。 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 。,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: PWt = 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 常用单位 kW 换算:1kW=103W 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,课时训练,11.一根直杆可绕轴O转动,在直杆的中点挂一重物,在杆的另 一端施加一个方向始终 杠杆垂直的力F,如图6-1-18所示,当 直杆从竖直位置慢慢抬到水平位置的过程中,力 F的大小变化 情况应是( ) A.一直增大 B.一直减小 C.先增大后减小 D.不变,图6-1-18,A,课时训练,15.做“研究杠杆平衡条件”实验前,发现杠杆左端低于右端, 应将杠杆左端的螺母向_移动,右端的螺母向_移动,才能 使杠杆在水平位 置平衡,当在A处挂2个钩码后(见图6-1-23), 欲使杠杆平衡,应在B处挂 _个钩码;若拿掉B处钩码,改在 C处用弹簧测力计沿_ 方向拉,当弹簧测力计示数为 _N才能使杠杆平衡.(所有钩码 质量均匀50 g),图6-1-23,右,右,4,竖直向上,2.94,1、将一圆锥体推上台阶,现分别在A、B、C点用力,力的方向如图,则最小的推力是( ) A、FA B、FB C、FC D、一样大,B,3、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)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。,解:(1)vSt 5.4103m1560s6m/s (2)WFS 4000N5.4103m2.16107J (3)PFv 4000N6m/s2.4104w,(5)机械效率的测量: 原 理:W有W总GhFs,4、在不计绳重和摩擦的情况下,利用图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,A, 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,1、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),解:(1)W有Gh6000N6m3.6104J P有Wt3.6104J60s600w (2)W总FSF4h2000N46m4.8104J W有W总3.6104J4.8104J75% (3)减小动滑轮、绳重、减小摩擦等,2、如图6所示,将体积为2.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。),解:(1)GmgVg 0.5lO3kgm32.l-3m310NKg10N (2)W有Gh10N30102m3J W总FS4N1m4J W有W总3J4J75%,3、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。 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),弹簧测力计,同一斜面,机械效率相同,.%,摩擦、倾斜程度,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。,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,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。,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;,1、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 2、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。,C,动能增大、重力势能减小,不能,3、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,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。,等于,重力势,重力势能,动能,谢谢同学们 同学们再见,
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