2023学年完整公开课版功和机械能

第九章功和机械能一：问题的引入二：知识网络

图中展示的情景涉及到我们学过的哪些知识？你能解答吗？功能量能够做功力沿力方向移动距离必要因素焦耳（J）1J=1NmW=Fs功率瓦特（w）1w=1J/sP=w/tP=Fv（匀速直线）动能重力势能弹性势能势能运动举高弹性形变机械能相互转化影响因素：质量、速度影响势能因素：质量高度或弹性形变三：例题分析（一）：功和功率例题1：一位同学正在进行投掷实心球训练，以下情景中，他对实心球做功的是（）A：手拿球静止 B：手托球水平匀速直线运动C：将球举起 D：抛出后球在空中继续运动C分析：A中球受到手给它向上的支持力，但在支持力方向上无距离通过不做功；B中球受到的支持力与它运动距离垂直，不做功；D中球抛出后不再受他的作用力，但由于惯性仍能继续运动，不做功。故只有C中有力，力方向上有距离做功故选C不做功的几种情况：1：有力无距离2：有力有距离但力与距离垂直3：无力但由于惯性运动了一段距离4：无力无距离判断物体是否做功的方法：1：判断物体是否受力，受什么力2：判断物体在此力方向上有无距离通过，若有，此力做功，否则不做功。变式练习：如图示李萍同学将放在桌边的文具盒推至课桌中央，她针对此过程提出下列猜想，你认为合理的是（）A.文具盒所受重力对它做了B.文具盒所受支持力对它做了功C.文具盒所受推力F对它做了功D.此过程中没有力对文具盒做功F乙C甲F例题2：在水平地面上，用60N的力沿水平方向拉重为200N的小车前进5m试求:拉力做功多少？重力做功多少？S=5mF=60NF=60NG=200NG=200N分析：解：由题知：拉力F=60N拉力方向上距离s=5m

拉力做功：W=Fs=60N×5m=300J

重力G=200N重力方向上距离S1=0

重力做功：W1=200N×0m=0J答：略应用公式W=Fs计算时注意：首先弄清楚所求功是哪个力做的功，其次力F、s必须对应同一物体同一过程，且s必须是力F方向上移动的距离，另外,力F与距离s的单位必须是N、m。例题3：一款集自动清扫技术与人工智能于一体的地面清扫机器人，小王在室内运动场上试用中发现，该机器人在1min内沿直线匀速清扫的距离为18m，若它在运动中所受阻力为105N，问：此过程中机器的水平推力所做的功及功率分别为多大？解：机器人沿水平直线匀速运动受到的水平推力F、水平阻力f是一对平衡力即：F=f=105N，匀速直线运动的距离s=18m水平推力做功

：W=Fs=105N×18m=1890J机器人运动的时间：t=1min=60s推力做功的功率：P=W/t=1890J/60s=31.5w

答：略思考：机器人的水平推力做功的功率还有其他求法吗？P=

W

t=Fst=Fv注意1：匀速直线运动2：速度v的方向应与力F的方向一致可见：特定条件下可以利用P=Fv计算功率，但要注意计算题不能直接运用，必须有推导过程。1小明在上学路上是否对书包做功？讨论结果：小明沿水平路面走时对书包不做功；爬坡、登楼时对书包做功若书包重为30N,小明重为570N则小明在登上三楼时对书包做功多少？如何求得：小明在登楼过程中对自己和书包做功的平均功率？分析：小明登上三楼时对书包所施加的力F=G=30N小明登上三楼时移动的距离：s=2×3m=6m

对书包做功：W=Fs=30N×6m=180J小明登楼过程中克服自己和书包的中做功W=Gh（其中G---小明和书包的总重h---所等楼高），欲求其平均功率需先找所做功和做功所需时间，根据P=W/t即可求得。而题中缺少所登楼高和登楼时间故不能求。要求学生根据自己的生活经历补充条件并求解练习拓展如何估测你登楼的功率？写出你的测量方案延伸测量原理：P=Gh/tG---登楼者的重h---所登楼高t---登楼的时间测量的工具：台秤卷尺停表测量的步骤：1用台秤测出登楼者的质量m求得他的重力G=mg

2用卷尺测出所登楼高h3测出登上楼时所用的时间t功率的表达式：P=mg/t利用此法还可测量哪些情况下的功率？登山、引体向上、跳绳、攀岩等的功率巩固练习如图甲示小明用弹簧测力计拉木块，使它在同一水平木板上滑动，图乙是他两次拉动同一木块得到的路程与时间变化的图像，请根据图像判断：在相同时间内木块两次受到的拉力F1

、F2大小关系？两次拉力对木块做功W1、W2的大小关系？拉力功率P1

、P2的大小关系？F图甲s/mt/s第1次第2次图乙分析：1.由图乙知木块两次沿同一水平木板都做匀速直线运动，可见，它两次受到的拉力F1

、F2、分别与摩擦力f1、f2是一对平衡力，又同一木块沿同一木板表面运动故他所受摩擦力不变即;f1、=f2因此：

拉力F1=F2

2.由图乙知：相同时间内木块第一次通过的路程比第二次的大即：s1

＞s2根据W=Fs可知：第一次做功比第二次多即：W1＞W23.由P=W/t可知：在相同时间内第一次拉力做功的功率比的二次的大即：P1

＞P2或：由图乙知第一次运动的速度比第二次大v1

＞v2，根据P=Fv可知：在F1=F2

条件下，P1

＞P2控制变量的思想方法（二）：机械能及其转化例题1：直升飞机在空中匀速下降的过程中（忽略燃油的变化），关于直升飞机的动能和重力势能的变化情况描述正确的是（）

A动能减小重力势能减小B动能不变，重力势能增大

C动能不变重力势能减小D

动能增大，重力势能不变

【分析解答】（1）动能大小跟质量、速度有关．质量一定时，速度越大，动能越大；速度一定时，质量越大，动能越大．

（2）重力势能大跟质量、高度有关．质量一定时，高度越高，重力势能越大；高度一定时，质量越大，重力势能越大．而直升机在匀速下降的过程中，质量不变，速度不变，故其动能不变；高度减小，故重力势能减小．故选C．

c例题2：跳水运动是奥运会的正式比赛项目我国运动员在该项目一直处于领先地位。比赛中，跳水运动员从腾空跳起向上运动后再向下落入水中，若不计空气阻力在整个空中运动过程中，试分析：运动员的动能、重力势能、机械能怎么变化？分析：跳水运动员在腾空跳起向上运动的过程中，高度增加在质量不变时重力势能增大；速度减小，动能减小。向下落入水中的整个空中运动过程中，高度减小，在质量不变时重力势能减小；速度变大动能也增大。但在整个过程中由于不计阻力因此机械能不变。故：动能先减小后增大，重力势能先增大后减小，机械能不变例题3：探究：动能大小跟那些因素有关？猜想：一物体的动能可能跟物体的质量有关。二动能可能恩物体的速度有关。实验设计如图甲示图甲1、

让同一小球从同一斜面的不同高度静止滚下，其目的（）2、

实验中是通过：使小球在与木块碰撞前具有不同的速度即改变小球的速度小球撞击木块移动距离的大小来判断动能的大小的本实验采用控制变量法和转化法图乙3、

图甲的实验能验证猜想（）实验得出的结论是：4、图乙所示：让不同质量的小球从同一斜面的同一高度静止滚下其目的（）5、图乙实验验证猜想（）该实验的结论:（）一在质量不变时，物体的速度越大，动能也越大使小球在撞击前具有相同的速度二在物体速度不变时，质量越大，的动能也越大。6、某同学根据实验现象：”小球撞击木块移动一段距离后停下“得出小球和木块具有的机械能消失的结论。你认为他的观点正确吗？（）原因是：（）

7、在实验中如果水平面绝对光滑，本实验能达到目的吗？（）理由是

（）不正确小球和木块沿水平面运动时受到摩擦力，运动过程中克服摩擦力做功使机械能全部转化为内能不能木块被小球装机后将保持匀速直线运动，无法通过比较距离判断动能大小。8、运用上述结论尝试解释：汽车超速、超载会带来安全隐患。1、请你利用身边的器材设计实验探究重力势能跟那些因素有关？写出所需器材和实验的方案实验拓展：练习1、运用知识分析导入中的问题二分析：跳远助跑阶段：只具有动能且动能逐渐增大

起跳上升阶段:既有动能又有重力势能，且动能逐渐减小，势能逐渐增大，到最高点时势能最大，动能最小。此过程中动能转化为势能。

下落阶段：既有动能又有势能，且动能逐渐增大，势能逐渐减小，此过程中是能转化为动能。注意：运动员在上升下落阶段若不考虑空气阻力则机械能守恒。拓展延伸2、此运动项目中还涉及那些物理学知识试列举：

助跑利用了惯性

起跳时用力蹬地利用物体间里的作用是相互的

跳起后在空中仍能继续运动是由于惯性。

落地时落入沙面是为了减小压强

落入沙坑时沙面发生性变说明力可以使物体发生形变反馈练习：1、一名中学生从地面拿起一枚鸡蛋并缓慢举过头顶，此过程中他对鸡蛋大约做功（）A:0.1JB:1JC:10JD:100J2、高空抛物会造成很大的危害是因为高出物体具有较大的（）A:弹性势能B:重力势能C:重力D:动能3、物体在相同拉力F作用下，分别在光滑水平面、粗糙水平面、粗糙斜面上沿里的方向移动了相同的距离s，力F做的功分别为W1、W2、W3，则下列说法正确的是（）A:W2＞W3B:W2=W3C:W1=W2D:W1

＞W3若力F做的功的功率分别为P1、P2、P3则有（）4、小茗同学的质量为60kg他在半分中内能做12个规范的引体向上，每次引体向上都能使他的重心提高0.4m则他一次引体向上做功（）整个过程中他的平均功率为（）5、小明脚踏滑板车坡顶滑下，在下滑过程中，动能（）重力势能（）机械能（