新人教版初中物理《功和机械能》全章

第十一章 功和机械能,1放在桌面上的木块受到几个力的作用？作出力的示意图？,2在光滑的水平面上推木箱，箱子受到几个力的作用？什么力对物体的移动作出了贡献？,分析：有一推力作用在物体上，使物体在推力的方向上移动了一段路程，显然是这个推力对物体的移动做出贡献物理学中规定在这种情况下：推力对物体做了功,有一只箱子，让一位同学把它从一楼匀速地提到二楼；若让另一位同学把这只箱子从一楼匀速地提到四楼，他们两个人用的力一样大吗？,他们的成效一样吗？,一样大,不一样,（一）.力学中的功,他们用的力一样大，为什么说他们的成效不一样呢？,有些问题只考虑“力”来描述就不够了，还必须同时考虑“距离”这个因素，在物理学中，用“功”这个物理量来述上面的问题。,他们提升的距离不一样大,物理学中的“功”吸收了一种“贡献”和 “成效”意思在里面.它是指:,功的定义：,一个力作用在物体上,使这个物体在力的方向上移动了一段距离,就说这个力对物体做了功,F,s,人的压力将图钉压入木块。,工人推车前进,起重机和直升飞机吊起重物,有力作用在物体上,物体在力的方向上移动了一段距离,原因,以上五个例子中，做功了吗？,谁能归纳出做功的两个必要因素是什么？,（作用在物体上的力）,（物体在力的方向上移动的距离）,必要因素,必须需要，缺一不可,“两个必要因素”的含义是指“缺一不可”,当你端着一盆水不动时，你累吗？你做功了吗？为什么？用力推讲台,讲台没有动，人累吗？人做功了吗,分析：,=,没有做功（劳而无功）,做功了吗？,有力无距,“两个必要因素”的含义是指“缺一不可”,用脚踢出足球，球在地面上滚动，滚动过程中，人对球做功了吗？,分析：,没有做功（不劳无功）,做功了吗？,有距无力,“两个必要因素”的含义是指“缺一不可”,人推着木箱前进时，箱子的重力和支持力做功了吗？为什么？,分析：,没有做功（劳而无功）,人提一桶水沿水平方向前进，提力做功了吗？,做功了吗？,力距垂直,有力无距不做功,有距无力不做功,力和物体运动方向垂直时力不做功,冰柱在光滑的冰面上滑动,做功为0的几种情况：,有力，但是在力的方向上通过的距离为零,有距离，但是和距离同一方向上没有力的作用,有力，也有距离，但是力和距离方向是相互垂直的,结论：有力才有可能做功，但有力不一定 做功，无力就谈不上做功。,下图所示的四幅图是小新提包回家的情景，小新提包的力不做功的是 ( ),B,共同探讨：,下列情况中，人有没有对所带的皮箱做功：（1）人用力提放在地上的皮箱，但没有提起（2）人再一次用力把箱子提起,（3）人用力提着皮箱在原地不动（4）人提着箱子在水平路面上走了50米（5）人提着箱子站在水平匀速行使的汽车上（6）人把箱子放在电梯上，电梯从一楼上升到十楼（7）人提着皮箱在电梯中上升,（二）、功的计算：,力的成效就越明显,作用在物体上的力越大,物体运动的距离越大,做的功就越多,那么：功的大小与什么有关呢？,3m,1m,图甲,图乙,图丙,思考,把同样三块木 板提升1米高，拉力做了多少功？,把一块木板提升3米呢？,分析推理,力与物体在力的方向上移动的距离的乘积,分析推理：猜想功与力和距离的关系？,1焦耳=1牛米 1J=1Nm,功的计算,针对功的定义式的几点说明：,使用时，要注意单位的统一做功的多少只由决定，要明确哪个力做功，与物体的质量，速度，运动方向，是否有摩擦无关知道的物理意义，知道的大小,1牛的力使物体在力的方向上，通过1米的距离时所做的功为1焦。,练习,用50N的水平拉力拉重为100N的物体，使该物体在水平方向上前进了20m，拉力和重力各做了多少功？,100N,20m,解：拉力做的功：W=FS=50N20m=1000Nm=1000J重力做的功：W=FS=100N0m=0Nm=OJ,小结,23,1、某足球运动员在水平方向用25牛的力，将10牛的球沿水平地面踢出，踢出后球在地面上滚了30米才停下来。在球滚动过程中，脚对球所做的功为（ ） A、750焦 B、300焦 C、450焦 D、0,D,2.起重机把重为1000牛的货物竖直提高米后，又沿水平方向移动米起重机钢绳拉力做了功？,A. 1000焦耳 2000焦耳.3000焦耳不能确定,B,功率,爱辉中学 路宜春,功的计算公式:,W=FS,做功包括两个必要因素,有力作用在物体上,物体在力的方向上通过距离,功的单位 ：,焦耳（J）,课前准备：,速度的定义是_、它是表示_的物理量。,单位时间内通过的路程,物体运动快慢,农民用一台拖拉机匀速耕地，半小时耕完一块地,若由一头牛来完成这些工作，则需一天的时间，问拖拉机与牛做功的本领相同吗？谁做功快？,不同的物体做功的快慢一般是不同的。,我的思考,做功有快慢,所以，在工农业生产中，人们越来越多地使用机器来代替人力、畜力做功。使做功更快！,今天我们学习,思考?,物体做功的快慢可能与什么因素有关呢？,可能与 W 和 t 有关,怎样比较做功的快慢,问题一:在建筑工地上将同一堆砖全部送到楼顶上,方法如下:1、用滑轮将砖运到楼上 、使用起重机将砖运到楼上问：）这两种方法，做功相同吗？ ）做功的时间相同吗? ）谁做功快？可见我们可 以用什么样的方法比较做功的快慢,怎样比较做功的快慢,问题二:建筑工地上，同时用滑轮或起重机向楼顶上运砖，都运min的时间，那种方法做功多？谁做功快？可见我们还可以用什么方法比较物体做功的快慢？,问题三：小明用铁锨挖土，10min 做功600J，爸爸min做功300J,谁做功多？谁做功快？为什么？,单位时间内做功越多,做功越快.用单位时间内所做的功可以比较做功的快慢。,怎样比较做功的快慢,功与做功所用时间之比叫功率.功率越大，表示单位时间内所做的功越多， 即做功越快。符号:P,1、物理意义：,表示物体做功快慢的物理量。,3、定义式：,4、功率的单位:,瓦（W）千瓦（kw）,功率概念,2、定义：,功与完成这些功所用时间的比值。,1w=1 J/S,瓦特为蒸汽机的推广、使用做出了不可磨灭的重要贡献。有力的推动了社会的前进。恩格斯在自然辨证法中这样写道:“蒸汽机是第一个真正国际性的发明瓦特给它加上了一个分离的冷凝器，这就使蒸汽机在原则上达到了现在的水平。”后人为了纪念这位伟大的英国发明家，把功率的单位定为“瓦特”。,一些常见机器设备的功率,、功率表示做功的_，功率越大表示做功越_。功率的大小有_和_共同决定。、试判断（t）做功越多功率越大（）功率小，表示做功少。（）做功时间越短，则功率越大（）做功快，则功率大（）,我能行,快慢,快,W,t,X,X,X,功率的应用,例1.一架起重机在5min内把60000N的重物匀速举高25m，它的功率是多少kw？,解:W=Fs=60000N25m=1500000J,P=W/t=1500000J/300S=5000W=5KW,答：起重机的功率是5KW.,例2.质量为50kg的物体，用50N的水平推力使它在粗糙水平面上以2m/S的速度匀速移动10m。问(1)功率多大？(2)重力的的功率多大？,解:(1)t=s/v=10m/2m/s=5s,W=Fs=50NX10m=500J,P=W/t=500J/5S=100W,(2)因为在重力方向上没有通过距离，所以W=0,P=0.,（P=W/t=FS/t=Fv=50N2m/s =100w）,若力与位移（或速度）的方向在同一直线，如图,v,功率的另一种表达形式,s,(1)当功率p一定时，牵引力F和v之间关系如何?,(2)当速度v一定时，牵引力F和P之间关系如何?,(3)当牵引力F一定时，功率P和速度V之间有什么关系?,若保持P不变，则F与v成反比；,若保持v不变，则 P与F成正比；,若保持F不变，则P与v成正比；,在汽车等交通工具一类问题中，式中P 为发动机的实际功率，F 为发动机的牵引力，v为汽车的瞬时速度。,关于公式P=Fv的思考,(1)汽车以恒定功率上坡，驾驶员应如何操作？,讨论汽车的上坡方式,答：汽车以恒定功率上坡，上坡需要较大的牵引力，根据 ，P一定时，需增大F，则需减小速度v，驾驶员如何减速，即换档（变速调节装置）,（提示：上坡需要较大的牵引力）,讨论汽车的上坡方式,(2)汽车以恒定速度上坡，驾驶员应如何操作？,答：汽车以恒定速度上坡，上坡需要较大的牵引力，根据 ，v一定时，需增大F，则需增大功率P，驾驶员如何增大功率，即加大油门。,小结,一、物 理 意义: 描述物体做功快慢的物理量。二、定 义: 单位时间内物体所做的功。三、公 式: P=W/t=FV四、单位及换算: 1W=1J/s 1MW=106W 1KW=103W,功率(Power),1、关于功率下列叙述中正确的是（ ）A 做功所用的时间越少，功率越大B 功率越大，做的功就越多C 在相同时间内，作功越多，功率越大D 做功所用的时间越多，功率越大,C,当堂测试,2、两台机器,甲的功率是750瓦,乙的 功率是2250瓦,甲、乙在相同时间 里,做功之比是( );若完成相 同的功,甲、乙所用时间之比 是( ),1:3,3:1,再见,动能和势能,1、在探究阻力对物体运动的影响实验中，小车在斜面的同一高度滑下的目的_ ，小车在斜面的高度越高，滑下后在水平面开始运动的速度越_。2、如何判断某个力对物体是否做功（1） _ (2) _,在水平面获得相同的速度,快,作用在物体上的力,物体在力的方向上移动的距离,3.下列几种情况中，人对物体做功的是（ ）A举重运动员举着杠铃不动接受记者照相B人提着重物沿水平路面匀速前进C人用力推车同时车沿力的方向在水平地面上运动D小孩用力搬石头，未能搬动,C,新民晚报 一铁路职工“中弹”昏倒 1990年6月10日 沈阳开往上海的195次列车经过上海分局管辖的沪宁线103区段时，突然从列车左翼车窗飞出一只馒头，不偏不倚正好打在当班的上海铁路分局苏州工务段职工的鼻梁上，当场将其击昏。,为什么小小的馒头能把人砸伤?,风对大树、人做了功,轿车对电线杆做了功,洪水对阻挡物做了功,物体能够对外做功，我们就说这个物体具有能量，简称能。能量的单位和功的单位一样都是：焦耳（J）,流水推竹排前进,风吹帆船前进,举高的重锤,高山上的大石块,他们都具有能量，你能给他们分分类吗？,流水推竹排前进,风吹帆船前进,举高的重锤,高山上的大石块,流水推竹排前进,高山上的大石块,风吹帆船前进,举高的重锤,动能,物体由于 而具有的能量,运动,重力势能,物体由于 而具有的能量,被举高,弹性势能,弹性形变,物体由于_而具有的能量,势能,下列物体具有什么形式的能：（1）水平行驶的汽车：_（2）正在爬坡的汽车：_（3）山顶上的石头：_（4）山顶上滚下的石头：_（5）天花板上的吊灯： _（6）天花板上摇摆的吊灯：_（7）拉长的橡皮筋：_（8）下落的雨滴：_,动能,动能和重力势能,重力势能,动能和重力势能,重力势能,动能和重力势能,动能和重力势能,弹性势能,学以致用,动能的大小跟哪些因素有关？,猜想：,1、动能的大小跟物体运动的速度有关,2、动能的大小跟物体的质量有关,设计实验方案：,探究：,提示,（1）考虑“控制变量法”,（2） 怎样比较动能的大小？ （转换法）,h1,h2,h1,h1,结论：,质量相同的物体，运动的速度越大，动能越大,运动速度相同的物体，质量越大，动能越大,城市街道上的最高行驶速度v（km/h）,从能量的角度分析： （1）为什么要对机动车限速？ （2）为什么对重载车限制速度小？,反思、拓展,物体的质量和它的速度都能影响物体的动能。请你研究小资料的数据，能不能看出：质量和速度相比，哪个对物体动能的影响更大？,最美女教师张丽莉,重力势能的大小与什么因素有关,探究：,猜想：,物体的质量,高度,设计实验、进行实验：,利用你身边的物品，例如笔、纸、橡皮等进行实验，验证你的猜想，可以从物体下落时的破坏力来判断它的势能大小。,提示,(1)打地基时，质量是20千克的石头重锤和质量是100千克的铁制重锤被举得同样高度，谁的重力势能大？(2)同一个重锤，被举高1米或3米两种情况下，哪种情况重力势能大？,结论：,高度相等的物体，质量越大，重力势能越大,质量相等的物体，高度越高，重力势能越大,知道这些安全警示牌表示什么含义？,当心吊物 当心落物 必须戴安全帽,“感动中国”的最美妈妈吴菊萍，当一个2岁女童突然从10楼坠落，在楼下的吴菊萍奋不顾身地冲过去用双手接住了孩子，女孩稚嫩的生命得救了，但吴菊萍的手臂成粉碎性骨折。,为什么“最美妈妈”手臂受伤如此严重？,弹性势能与什么因素有关,探究：,结论：,同一物体，弹性形变越大，弹性势能越大。,新民晚报 一铁路职工“中弹”昏倒 1990年6月10日 沈阳开往上海的195次列车经过上海分局管辖的沪宁线103区段时，突然从列车左翼车窗飞出一只馒头，不偏不倚正好打在当班的上海铁路分局苏州工务段职工的鼻梁上，当场将其击昏。,为什么小小的馒头能把人砸伤?,小结,动能,势能,重力势能,弹性势能,与速度和质量有关,能量,2、一架飞机在灾区上方水平匀速飞行，并不断向灾区空投救灾物资，则飞机在这个过程中，动能_，重力势能_ (填“变大”或“变小”),变小,变小,3、一个沿竖直方向匀速上升的气球，它的（ ）,A、动能不变，势能不变,B、动能不变，势能增加,C、动能增加，势能增加,D、动能增加，势能不变,B,1、动能的多少由物体的_和_决定，重力势能的多少由物体的_和_决定，弹性势能由物体的_决定,当堂测试,速度,质量,质量,被举的高度,弹性形变,4一架沿竖直方向上升的直升机，它具有( )。 A动能 B重力势能 C弹性势能 D动能和重力势能,5某同学骑自行车上坡时，速度越来越慢，则车和人的（ ）。 A动能变大，重力势能变大 B动能变小，重力势能变小 C动能不变，重力势能不变 D动能变小，重力势能变大,D,D,第十一章第四节,机械能及其转化,爱辉中学 路宜春,1、一个物体的势能和动能之和，就是物体的总的机械能。2、动能是物体运动时具有的能量。3、势能是存储着的能量（包括重力势能，弹性势能）。,机械能,动能与势能统称为机械能,观察滚摆的运动，滚摆的运动过程中动能与势能是如何变化的。,最大,最小,零,最大,最大,最大,零,零,参考面,1、上升：速度 ，高度 ， 动 能 ，重力势能 ， 能转 化为 能。2、下降：速度 ，高度 ，动 能 ，重力势能 ， 能 转化为 能。,变慢,变高,变小,变大,动,动,重力势,重力势,变快,变低,变大,变小,结论:动能和重力势能可以相互转化。,单摆,小球从A到B：速度加大，动能增加；高度减少，势能减少。小球从B到C：速度减少，动能减少；高度增加，势能增加。,结论:动能和重力势能可以相互转化。,动能和弹性势能的转化,拉开的弓把箭射出去的过程中，弓的弹性势能减小，箭的动能增大，弓的弹性势能转化为箭的动能,在生活中，你还能举哪些例子呢？,撑杆跳高,蹦极,打弹弓,3. 分析皮球在下落过程中，物体动能、势能的转化。,高度减小,速度增大,重力势能减小,动能增大,转 化,（1）皮球下落：,（2）皮球接触地面：,动能减小,弹性势能增大,转 化,速度减小,形变增大,（3）皮球在恢复原状的过程中：,动能增大,弹性势能减小,转 化,形变减小,速度增大,（4）皮球上升时：,高度增大,速度减小,重力势能增大,动能减小,转 化,分析整个下落过程，皮球能量的转化是：,动能,重力势能,弹性势能,分析皮球从手中落下又弹起的过程中的能量的转化。,皮球落向地面时， 能转化为 能；撞击地板时， 能转化为 能，恢复形变（未离开地面）向上弹起时， 转化为 能，离开地面向上弹跳时， 能转化为 能。,动,动,动,弹性势能,弹性势,重力势,动,重力势,如果只有动能和势能相互转化，机械能的总和不变，或者说，机械能是守恒的。 机械能守恒定律,人造地球卫星,1、卫星绕地运行时，同时具有动能和重力势能。2、运行轨道是椭圆，存在近地点和远地点。3、卫星在运行过程中，机械能守恒。4、在远地点时，重力势能最大，动能最小；在近地点时，重力势能最小，动能最大。,用绳子把一个铁锁悬挂起来。把铁锁拿