第十一章功和机械能导学案.docx
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第十一章功和机械能导学案
第十一章功和机械能导学案
第一节功
年级:
八学科:
物理编制人:
审核:
组长:
签发:
【教学目标】:
1.知识与技能
◆知道做功的两个必要因素。
◆解功的定义、计算公式和单位,并会用功的公式进行简单计算。
◆知道使用任何机械都不能省功。
【新知探究】
如上图,用细绳拉着木块在水平桌面前进,木块受到几个力的作用?
作出它的受力示意图,哪个力对木块的移动作出了贡献?
在力学中,我们把对木块的移动作出贡献的这个力,说它对物体做了功,这节课我们就来学习有关功的一些知识。
【自主学习】:
功
1.让学生自学课本第一、二自然段,完成以下问题:
力学主要是研究的关系。
如果一个作用中物体上,物体在
,力学里就说这个力做了功。
2.请学生观察教材图15.1-1中力做功和15.1-2中力不做功的实例,分析、总结一下力学中的做功有哪些共同特点?
小组内讨论总结。
我们的结论是要想做功必须同时具备和。
【想想议议】
1.接下来看老师这里的几个例子是否有做功的情况存在?
(1)你把书包举高过程的中是否对书包做功?
(2)举在高处停留不动的过程中是否做功?
(3)张明同学提着书包在水平方向上匀速移动一段距离,张明对书包做功了吗?
(4)李强同学用脚踢足球,足球在地面上滚动了一段距离,脚对足球做功了吗?
(5)小球在光滑水平地面做匀速直线运动,小球在竖直方向上受什么力的作用?
是否做功?
在水平方向上是否受力?
是否做功?
通过以上几个实例我知道有三种情况不做功:
1.
2.
3.
【自主学习】:
功的计算
1.做功必须有力和距离,那么我们猜想一下,力学中的功的大小可能与哪些因素有关呢?
指导学生带着问题去阅读教材。
在力学中,把叫做功。
力学中的“功”的公式是
“功”的单位是
2.焦耳的物理意义是。
3.出示焦耳的照片,了解焦耳的事迹和成就。
焦耳(1818~1889)是英国物理学家。
1818年12月24日生于索尔福。
他父亲是酿酒厂的厂主。
焦耳从小体弱不能上学,在家跟父亲学酿酒,并利用空闲时间自学化学、物理。
他很喜欢电学和磁学,对实验特别感兴趣。
后来成为英国曼彻斯特的一位酿酒师和业余科学家。
焦耳可以说是一位*自学成才的杰出的科学家。
焦耳最早的工作是电学和磁学方面的研究,后转向对功热转化的实验研究。
1866年由于他在热学、电学和热力学方面的贡献,被授予英国皇家学会柯普莱金质奖章。
【学以致用】
1.质量为50Kg的雪橇上装载了350Kg的货物,一匹马拉着它将货物匀速运到了3000m外的货场。
如果雪橇行进中受到的摩擦力是800N,求马运货时做的功。
(g=10N/Kg)
小贴士:
①在使用公式求功之前,要明确哪个力做功。
②要搞清力的大小:
对于本题来说,要写出拉力等于摩擦力等于多少。
③要注意单位的统一。
2.一质量为2000Kg的小车在拉力作用下沿水平路面前进了400m,做了3×105J的功,求拉力的大小和重力所做的功。
【课内探究】功的原理
通过前面的学习,我们知道使用简单机械有的能省力,有的能省距离,根据课前预习考虑一下,它们能不能在省力的同时也省距离,也就是能省功呢?
【想想议议】
为了探究使用机械是否省功,就需要比较什么?
需要测量哪些物理量?
需要计算哪些量?
我们该怎样来探究?
需要选择哪些实验器材?
(学生讨论后,阐明自己小组的结论,教师选取两个思路清晰的小组上台演示。
下面的同学帮他们做好记录和计算。
)
图1图2
小贴士:
◆使用机械对物体做的功等于不用机械时人直接对物体所做的功,使用机械时所做的功是指人对机械做的功。
◆探究杠杆做功时,手的拉力方向要始终竖直向上。
这样虽然砝码和手的运动轨迹都是圆弧,但是由于重力方向始终竖直向下,手的拉力方向始终竖直向上,所以它们做功的距离是沿力的方向的距离,即h和s,而不是弧长或弦长。
◆注意:
该实验可改为用弹簧测力计测出拉力大小,这样计算出的使用机械时做的功比不用机械时做的功多,便于学生理解功的原理。
所测物机械理量
种类
不使用机械时人做的功
使用机械时人做的功
钩码重G/N
钩码升高高度h/m
人直接做的功W1/J
动力F/N
手移动的距离S/m
使用机械所做得功W2/J
杠杆
动滑轮
师生评价实验过程与方法,教师点拨,师生共同讨论、分析实验数据,得出结论。
使用机械所做的功,都不会少于不用机械时所做的功,也就是使用任何机械都不省功,这个结论叫做功的原理。
它是一切机械都遵循的普遍原理,是人们经过很长时间的研究,在大量实践的基础上得出的。
所以不可能有既省力又省距离的机械。
【达标检测】
1.用10N竖直向上的拉力,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__________J。
2.林雨将掉在地上的物理课本拾回桌面,所做的功接近于____________。
3.放学后,小明背着重40N的书包沿水平路面走了200m,又登上大约10m高的四楼才回到家,则他在回家的过程中的书包所做的功为____________。
4.斜坡长10m,顶端与底端的竖直高度为6m,当小莉沿着斜坡用F=100N的力把一质量为10kg的货箱从斜坡底端缓慢地推到斜坡顶端的过程中,她对货箱做的功为____________J,货箱克服斜坡的摩擦力做的功是____________J。
(g取10N/kg)。
5.举重运动员在2s的时间内,用1200N的力把杠铃匀举高2m,在这段时间内他对杠铃做的功是____________J。
若他举起后在空中停留3s,在这3s内对杠铃做的功是____________J。
6.小明体重是500牛,他提着重100牛的水桶在水平地面上前进10米,水桶高度始终不变,小明对水桶做功()
A、100牛焦B、0焦C、5000焦D、功的大小无法计算
7.如图所示,用水平力F拉着重为100N的物体,在水平地面上向左匀速移动了5m,物体所受地面的摩擦力大小为20N,则()
A、重力做的功是500JB、拉力大小为100NC、拉力大小为120ND、拉力做的功为100J
8.某人用20N的力将重为15N的球推出去后,球在地面上滚动了10m后停下来,球在地面上滚动的过程中,手对球所做的功为()
A、0JB、200JC、150JD、350J
9.某人用同样的力拉同一物体,分别在光滑面和粗糙面上移动相同的距离,在光滑路面做的功为W1,在粗糙路面做的功为W2,则下列关系中正确的是()
A、W1>W2B、W1 10.在水平地面上有三块密度为0.5×103kg/m3、边长均为10cm的正方体木块(如图甲所示),某小孩把三块木块逐一竖直堆叠起来(如图乙所示),问: (1)一块木块的质量是____________kg。 (2)三块木块堆叠起来后对地面的压强是____________Pa。 (3)小孩叠起这堆木块至少做了____________J的功。 【巩固提升】 11.一台起重机将重6000牛的建筑材料提起10米后又向前移动了20米,整个过程中哪一段路程上做功了? 做了多少功? 哪一段路程上未做功? 为什么? 12.在灾后重建中,村民住房重建所用砖的承压是必须考虑的一个重要指标,用砖砌墙修房时,考虑各种因素砌墙的最大实际高度只能是最大理论高度的30%。 红星村村民在住房重建中,使用的是一种本村生产的长方体实心砖,这种砖长为0.24m,宽为0.12m,高为0.05m,重为36N,所能承受的最大压强是5×105(Pa)(g取10N/kg)求: (1)用这种砖来修房砌墙,墙实际最高可以多高? (2)如果将100块这种砖从地面搬到5m高的平台上,最少要做多少功? 13.“世界第一拱”卢浦大桥共需要安装钢结构桥面板15块,每块桥面板的质量为390t。 2002年12月2日,卢浦大桥第一块桥面板被专家用桥面吊机提高46m后准确安装在指定位置。 求: (1)每块桥面板的重力。 (2)每块桥面板所用的钢材的体积( )。 (3)吊机将第一块桥面板匀速提高10m所做的功。 课堂总结: 课后反思我的收获是: ________________________________________________ 我的问题是: ________________________________________________ 第二节功率导学案 年级: 八学科: 物理编制人: 审核: 组长: 签发: 学习目标 1.能理解功率的概念和意义。 2.会用功率的公式进行简单计算。 3,能用对比的方法说出它与机械效率的异同。 重点: 功率的物理意义和计算.难点: 对比功率与机械效率的异同。 【预习生成】 任务一: 知识回顾和预习新课(10分钟7分) 1.一个力作用在物体上,物体在这个力的方向上________,力学中就说这个力对物体做了功。 2.力学里所说的功包括两个必要因素: 一是_____________________;二是物体在__________________________。 3.力学里规定: 功等于_________跟物体在力的方向上通过的__________的乘积。 公式: W=_____________________。 4.功的单位: _________,1J=1N·m。 5.功的原理的内容: 使用机械时,人们所做的功,都不会___________________;即: ____________________________。 任务二、认真预习课本: 学生独立完成。 功率表示__________________的物理量;_________________________叫做功率. 计算公式是: ___________.其中W表示______,单位是____;t表示________,单位是______.P表示_______,根据公式写出的功率的单位是_______,专用单位是______简称_____,符号是______,两个单位之间的关系是______________.工程技术上还常用________做单位,1kW=________W.功率是机械的_____________之一. 某物体的功率是1000W,它的物理意义是_____________________________________. 【新知探究】 功率的定义(8分钟,8分) 1.比较两物体做功快慢时的方法。 (1)做功时间相同,比较 。 (2)做功相同,比较 。 (3)做功不同,所用时间也不同时,则比较 。 2.仔细阅读课本“想想议议”,思考: 女孩和老人爬楼是克服做功,做功相同吗? 俩人相比,做功多。 如果做功相同,先到达指定的楼层,做功快。 3.类比法: 前边我们学过速度,它是表示的物理量,公式是。 通常我们用什么方法比较物体运动的快慢? (对学交流) 4.与速度一样,做功有快有慢,你能给做功的快慢下定义吗? 物理学中, 叫做功率,它表示做功快慢的物理量,用符号表示。 功率 1.物理意义: 描述物体做功的物理量。 2.定义: 叫功率。 3.公式: , 4.单位: (1)国际单位: 瓦特(W)。 1W数值意义: 。 (2)常用单位: 1KW=103W;1马力=735W 任务三: 功率的计算(5分钟。 5分) 1.功率的计算公式是,单位是,还有,。 (计算时,单位要统一哦) 2.做功过程中,如果物体在力的作用下做匀速直线运动,根据W=FS和S=Vt,你能不能推导出计算功率的新公式P=.(但它只适用于匀速直线运动的物体) 《讨论交流》,你有什么发现? ①发动机在一定功率下运行,牵引力F与速度v成,要增大牵引力就要速度; ②当速度保持一定时,牵引力F与功率P成,要增大牵引力就要增大机器的; ③当保持牵引力F不变时,功率P与速度v成,要增大速度就要增大机器的。 【达标检测】 1.下列说法中正确的是() A机械做的功越多,它的功率一定大B机械做功时间短,它的功率一定大 C机械做功越快,它的功率就越大D做相同的功,机械用的时间长,它的功率大 2.下列都是功率的单位的是() AW、J/sBKW、PaCW、N/mDN/m2、N·m 3.某机械在2min内把600N的物体匀速提升4m,这个机械的功率为() A2400WB1200WC20WD50W 4.10kw的机器正常工作时,每分钟做的功是() A10JB2.4×107JC6×105JD104J 5.一台机器的功率是750W,它表示的意思是() A这台机器1min做功是750WB这台机器1min做的功是750J C这台机器1s做的功是750JD这台机器1s做的功是750W 6.甲乙两台机器,功率之比为2: 3,工作时间之比为1: 3,则它们所做的功之比为() A2: 9B2: 1C3: 2D3: 1 7.计算功率的公式是P=_______,由此公式变形可得计算功的另外一个公式W=_______.此公式中只有功率的单位是______,时间的单位是_______,功的单位才是焦耳. 8.甲乙两台机械,它们的功率之比是3: 1,在相同的时间里,所做的功之比为______,若做相同的功,则所需时间之比是______. 9.蓝鲸游动时的功率可达350KW,合__________W;某洗衣机的功率是350W,合_______kW. 10.在水平地面上,小明用50N的水平推力推重100N的箱子,在10s内前进了10m,小明推箱子的功率为__________W. 11.起重机以0.1m/s的速度将重400N的重物匀速提高5m,起重机做功________J,它的功率是_______W,合________KW. 【巩固提升】 12.一同学用1min的时间将质量为5Kg的水桶从离井口5m 深处提到井口,后用2min的时间拎着水桶走了10m。 问: (1)这个同学在将水桶从井中提起过程中做了多少功? 这个过程中他做功的功率为多少? (2)这个同学在拎着水桶走的过程中做了多少功? 这个过程中他做功的功率为多少? (3)在整个过程中这个同学做功的功率为多少? 13.某人站在地面上用一个定滑轮和一个动滑轮组成的滑 轮组提升重物,经5秒钟把重400N的货物升高了2m, 他所用的力为250N。 求: (1)他拉绳的着力点移动的速度; (2)他做的功和功率; (3)滑轮组的机械效率。 14.如图所示,每个滑轮重为8N,不计摩擦及绳重,当重物以0.3m/s的速度匀速上升时,弹簧测力计A的示数为60N. 求: (1)拉力的功率? (2)5s钟拉力做的有用功? (3)滑轮组的机械效率? 课堂总结: 课后反思我的收获是: ________________________________________________ 我的问题是: ________________________________________________ 第三节动能和势能导学案 年级: 八学科: 物理编制人: 审核: 组长: 签发: 学习目标 1.能说出什么是能量,记住能量的单位 2.能说出什么是动能,能运用实验探究动能的大小与哪些因素有关。 3.能说出什么是重力势能,能运用实验探究重力势能的大小与哪些因素有关。 4.能说出什么是弹性势能及影响的因素。 【预习生成】 (一)能量 我们在日常生活中经常提到能,你能说出几种来? 诸如: 。 “能”确是物理学中的一个重要概念,能的概念跟功的概念有密切联系。 比如: 电流能做功,说明具有电能;燃料燃烧放热可以做功,说明具有热能;因此,我们认为: 一个物体能够 它就具有 。 思考: 一个物体具有能量它一定做功吗? 小结: 能与功的关系是: 。 (二)动能 1.什么样的物体具有动能? 急流的河水能把石头冲走,流水能做功;飞行的子弹能把木板打穿,飞行的子弹能做功;风吹动帆船航行,空气流动形成的风能做功。 这些物体能做功,它们都具有能。 它们的能量由于 才具有的。 水由于 、子弹由于 、空气由于 而具有能。 物理学中把 而具有的能叫动能。 一切运动的物体都具有 能。 2.请同学们判断下列物体中哪些物体具有动能。 A、静坐的人;B、足球场上奔跑的运动员; C、炮膛中准备发射的炮弹;D、从飞机上投出的炸弹; E、被电风扇吹动的空气。 具有动能的是: ;理由是 ; 3.动能的大小或多少跟哪些因素有关。 思考: 影响动能大小的因素有: (三)势能 运动的物体具有动能。 生活中也有很多物体并没有运动,但是它们也能做功,也具有能。 1.什么样的物体具有重力势能? 人们在打桩时,必须把重锤高高举起,当重锤落下时可以做功,因为重锤受到竖直向下的重力,重锤下落时沿着重力的方向向下通过了一段距离,所以举高的重锤可以做功,将木桩打入地里。 试想,一个重锤如果静止地压在本桩上是不能做功的。 重锤只有在被 的情况下才能做功,即重锤被举高时才具有做功的本领——能。 一池静止的水是不能做功的,但是这一池静止的水如果处在高山上,水落下时就可以做做功,把水车冲得转起来。 因此,物体由于 叫重力势能。 2.重力势能的大小跟哪些因素有关。 思考: 影响重力势能的因素是: 3、物体由于 叫做弹性势能 【新知探究】 聚焦目标一: 阅读课本114页第一自然段,找出: 1.能量是指: _______________________。 物体能够做的功越多,说明具有的能量就越______。 能量的单位是_________。 (记住) 独立思考: (1)能够做功和正在做功的关系 (2)能量与做功的关系。 试试你的身手: 判断是非(独立完成后小组交流) 2.正在做功的物体一定具有能量。 ()2、具有能的物体一定正在做功。 () 3.不在做功的物体没有能。 () 聚焦目标二: 一、认识动能: 1.运动的钢球推动木块前进,钢球对木块做功。 2.风吹着帆船航行,流动的空气对帆船做功; 3.流水推动水轮转动,水对水轮做功 运动的钢球,流动的空气,水共同特点: 它们都在________,都在对外________,因而都具有________。 这种形式的能叫________。 动能: 物体由于。 举出物体具有动能的例子(小组交流) 总结得出: _____________物体都有动能。 二、探究动能大小与什么因素有关: 学法指导: 探究影响摩擦力大小的因素的实验方法是? 1.如狂风能吹倒大树,而微风只能使树枝摇动。 猜测: 动能的大小可能与________有关。 2.同样速度行驶的大货车和出租车,假设撞在电线杆上,货车将其撞弯的程度要比出租车严重。 猜测: 动能的大小可能与________有关 小组合作探究: (1)研究动能的大小与质量的关系时,应控制_____一定,如何做到? 实验结论______________________________________ (2)研究动能的大小与速度的关系时,应控制_____一定,如何做到? 实验结论: 物体的动能大小与________、________有关: 关系是_______________________、__________________________________。 做一做,你一定能行: 1.正在加速行驶的汽车,具有的动能________,因为________在增大。 2.地面上静止的铅球和正在滚动的乒乓球,________的动能大。 聚焦目标三: 一、认识势能 自主学习: 阅读教材115页势能部分回答下面问题: 1.什么是弹性势能? 影响的因素? 2.什么是重力势能? 举例物体具有重力势能的例子 (独立完成后小组交流) 二、探究重力势能大小与哪些因素有关: 学法指导: 上面实验采用的方法是? 学生独立思考下面的问题然后小组交流,并猜测重力势能大小与哪些因素有关 1.举起同样高度的铅球和乒乓球,落到沙地上,铅球砸得深些,谁做的功多? 猜想: 重力势能大小与___________有关 2.同一个铅球被举高1米和2米,落到沙地上,哪次做的功多? 猜想: 重力势能大小与___________有关 3.研究重力势能的大小与质量的关系时,应控制_____一定,如何做到? 得出结论: ______________________ 4.研究重力势能的大小与高度的关系时,应控制_____一定,如何做到? 得出结论: _____________________实验结论: 物体的重力势能大小与____________、________有关: 关系是: ___________________、_________________________ 【达标检测】 1.势能分为_______、_______。 2.重力势能的大小与物体的_______、_______有关。 同一高度飞行的飞机和飞鸟,_______的重力势能大,因为它的_______大。 3.跳伞运动员匀速下落的过程中,动能_______,重力势能_______。 三、弹性势能大小与哪些因素有关? 大家看一个实验。 (教师演示,学生回答) 把一个砝码放在弹簧上的小木板上,用力将弹簧压缩,使其发生(弹性形变)。 此时,弹簧静止,没有 能。 弹簧也没有被举高,也没有 。 可是大家猜想,弹簧能不能做功? ,放开手,我们观察到 可见,被压缩的弹簧也具有能。 这种能区别于动能和重力势能,它是由于 而具有的能。 所以,发生弹性形变的物体具有的能叫 。 物体在很多情况下都具有弹性势能。 请你举出几个应用弹性势能的例子 我们住地上拍打篮球的时候,球发生弹性形变的程度越大,球就弹起得越 ,这说明: 物体的弹性势能的大小跟物体 有关,弹性形变越大,它具有的弹性势能越大。 【巩固提升】 l.一个物体____________,我们就说这个物体具有能。 2._____________________叫动能,与物体的_______、_______有关。 3._____________________叫重力势能,与物体_______、_______有关。 物体由于发生______具有的能叫弹性势能,物体弹性势能的大小与______有关。 4.下列物体各具有什么形式的能? (1)在地上滚动的足球 (2)山顶上的一块石头 (3)地面上被拉弯的弓 (4)天空中
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