第十一章功和机械能复习教案.docx

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第十一章功和机械能复习教案

第十一讲：

功和机械能

适用学科

初中物理

适用年级

初三

适用区域

人教版

课时时长（分钟）

120

知识点

1、功

2、功率

3、动能和势能

4、机械能及其转化

教学目标

一、知识与技能

1、结合实例知道机械功的概念；能用生活、生产中的实例解释机械功的含义。

2、理解功率的概念，结合实际理解功率的概念；了解功率在实际中的应用。

3、知道使用任何机械都不能省功。

4、通过实例理解动能、势能的概念。

5、能用实例理解动能和势能的相互转化。

6、能解释一些有关动能、重力势能、弹性势能之间相互转化的简单物理现象。

二、过程与方法

1．通过观察和实验、理解做功和做功的快慢，掌握功和功率的计算公式。

2．通过实验探究，总结归纳出影响动能和重力势能的条件，培养初步的分析概括能力，收集信息和处理信息的能力。

3．在对实例的调研、分析中理解动能和势能的转化，理解机械能守恒的条件。

三、情感态度与价值观

1．使学生感受到功和机械能在生活中有广泛的应用，提高探究的乐趣。

2．运用学过的科学知识解释生活中的功和机械能，进一步感受到生活和科学的关系。

教学重点

功和功率的计算

教学难点

影响动能和重力势能的因素、功率变形公式的应用

教学过程

1、复习预习

本章我们着重学习了有关功的知识，知道三种常见的不做功情景，并引出功率的概念来表示做功的快慢。

重点在于培养我们具有对科学的求知欲，乐于探索自然现象和日常生活中的物理学道理，并将科学技术应用于日常生活、社会实践的意识。

本章的另一个重点是机械能及其相互转化，通过实验，了解动能、重力势能的大小各与什么因素有关并能解释简单的现象。

体现了物理是以实验为基础的基础自然科学。

二、知识讲解

课程引入：

观察下面的图片，提问：

你能从这些图片中你能发现什么？

生活中我们会说有功无功。

那么物理上的功到底是什么呢？

考点/易错点1、功

1、功：

（1）力学中的功：

如果一个力作用在物体上，物体在这个力的方向移动了一段距离，这个力的作用就显示出成效，力学里就说这个力做了功。

（2）功的两个因素：

一个是作用在物体上的力，另一个是物体在这个力的方向上通过的距离。

两因素缺一不可。

（3）不做功的三种情况：

①有力无距离；②有距离无力；③有力有距离，但是力垂直距离。

2、功的计算：

（1）计算公式：

物理学中，功等于力与力的方向上移动的距离的乘积。

即：

W=Fs。

（2）符号的意义及单位：

W表示功，单位是焦耳（J），1J=1N·m；F表示力，单位是牛顿（N）；s表示距离，单位是米（m）。

（3）计算时应注意的事项：

①分清是哪个力对物体做功，即明确公式中的F。

②公式中的“s”是在力F的方向上通过的距离，必须与“F”对应。

③F、s的单位分别是N、m，得出的功的单位才是J。

考点/易错点2、功率

1、功率的概念：

功率是表示物体做功快慢的物理量。

2、功率

（1）定义：

功与做功所用的时间叫做功率，用符号“P”表示。

单位是瓦特（W）常用单位还有kW。

1kW=103W。

（2）公式：

P=W/t。

式中P表示功率，单位是瓦特；W表示功，单位是焦耳；t表示时间，单位是秒。

考点/易错点3、动能和势能

1、能量

（1）物体能够对外做功，表示这个物体具有能量，简称能。

（2）单位：

焦耳（J）

2、动能：

（1）定义：

物体由于运动而具有的能，叫做功能。

（2）影响动能大小的因素：

①物体的质量；②物体运动的速度。

物体的质量越大，运动速度越大，物体具有的动能就越大。

3、重力势能：

（1）定义：

物体由于被举高而具有的能，叫做重力势能。

（2）影响重力势能大小的因素：

①物体的质量；②物体被举高的高度。

物体的质量越大，被举得越高，具有的重力势能就越大。

4、弹性势能：

（1）定义：

物体由于发生弹性形变而具有的能，叫做弹性势能。

（2）影响弹性势能大小的因素：

物体发生弹性形变的程度。

物体的弹性形变程度越大，具有的弹性势能就越大。

考点/易错点4、机械能及其转化

1、机械能

（1）定义：

动能和势能统称为机械能。

机械能是最常见的一种形式的能量。

（2）单位：

J。

2、动能和势能的转化

（1）在一定的条件下，动能和势能可以互相转化。

（2）如果只有动能和势能香菇转化，尽管动能、势能的大小会变化，但是机械能的总和不变，或者说机械能是守恒的。

（3）在分析动能和势能转化的实例时，首先要明确研究对象是在哪一个过程中，再分析物体质量、运动速度、高度、弹性形变程度的变化情况，从而确定能的变化和转化情况。

3、水能和风能的利用

（1）从能量的角度来看，自然界的流水和风都是具有大量机械能的天然资源。

让水流冲击水轮转动，用来汲水、磨粉；船靠风力鼓起帆来推动航行。

到19世纪，人类开始利用水能发电。

（2）修筑拦河坝来提高上游的水位，一定量的水，上、下水位差越大，水的重力势能越大，能发出的电就越多。

风能也可以用来发电，风吹动风车可以带动发电机发电。

4.人造地球卫星

（1）人造地球卫星沿椭圆轨道绕地运行，所以存在动能和势能。

（2）卫星在大气层外运行，不受空气阻力，只有动能和势能的转化，因此机械能守恒。

（3）当卫星从远地点向近地点运动时，它的势能减小、动能增大；当卫星从近地点向远地点运动时，它的势能增大、动能减小。

三、例题精析

【例题1】

【题干】对于功的理解，下列说法正确的是（）

A.作用在物体上的力越大做的功越多

B.物体通过的距离越长，对物体做的功越多

C.物体由于惯性在光滑水平面上匀速滑动时，没有力做功

D.有力作用在物体上这个力就一定做功

【答案】C

【解析】做功的必要条件是1）有力作用在物体上；2）在力的方向上通过了距离；因此

作用在物体上的力越大，做的功不一定越多，故A错误。

物体通过的距离越长，对物体做的功不一定越多。

如果物体不受力，则不对物体做功，故B错误。

物体由于惯性在光滑水平面上匀速滑动时，在水平方向上不受力，没有力做功，故C正确为答案。

有力作用在物体上，但没有在力的方向上通过距离，这个力就一定不做功，故D错误。

【例题2】

【题干】科学研究活动小组的同学学习了功率的知识后，进行了一场“看谁上楼功率大”的比赛，其中小芳同学从一楼跑到三楼用了l0s，则她上楼过程中的功率大约是（）

A.30WB.300WC.3000WD.30000W

【答案】B

【解析】上楼需要克服自身重力做功，做功的大小等于重力和楼高的成积，学生重力约500N一层楼高约3m,人上楼的功率P=W/t=Gh/t=500N

6m/10s=300W故选B

【例题3】

【题干】一起重机吊着建筑材料匀速上升，在此过程中建筑材料（）

A.动能减少，机械能增加B.动能增加，机械能增加

C.动能不变，机械能增加D.动能不变，机械能减少

【答案】C

【解析】动能大小的影响因素：

质量、速度，质量越大，速度越大，动能越大；重力势能大小的影响因素：

质量、被举得高度．质量越大，高度越高，重力势能越大，机械能等于动能和势能之和。

起重机吊着建筑材料匀速上升的过程中建筑材料的质量不变，速度不变，高度变大，所以动能不变，重力势能变大，机械能等于动能和势能之和，所以机械能也变大，故选C。

【例题4】

【题干】在温哥华冬奥会上，来自黑龙江省的选手李妮娜在自由式滑雪比赛中获得银牌。

她在比赛过程中运动的轨迹如图所示，如果不计空气阻力，下列说法正确的是（）

A.从a点向b点运动过程中，重力势能全部转化为动能

B.在a点和c点速度都为零，因此重力势能相等

C.在a点和e点都处于静止状态，因此机械能相等

D.从c点下落到d点过程中，重力势能转化为动能

【答案】D

【解析】滑雪运动员由a到b的运动过程中，重力势能转化为动能和克服摩擦力做功转化为内能，A说法错误；a点和c点速度都为零，但c点的高度低于a点高度，故a点的重力势能大于c点的重力势能，B说法错误；a点和e点都处于静止状态，但a点的高度大于e点，故a点的机械能大于e点的机械能，C说法错误；从c点下落到d点过程中，忽略空气阻力，重力势能转化为动能，D说法正确。

四、课堂运用

【基础】

1、如图中的几种情景中，人做了功的是（）

A.踢出去的足球在草地上滚动一段距离

B.司机推汽车纹丝不动

C.女孩把一箱报刊搬起来

D.学生背着书包在水平路面上匀速前进

【答案】C

【解析】物理学中功等于力与物体在力的方向通过距离的乘积；A踢出去的足球离开人体，人不在对足球施加力的作用，故人没有对足球做功；B司机推汽车汽车没动，在力的方向上物体没有移动距离，故人对物体没有做功；C女孩把一箱报刊搬起来，女孩对箱子施加了力，箱子在力的方向上通过一段距离，故人对物体做了功；D学生背着书包在水平路面上匀速行驶，在运动的方向上没有施加力的作用，在竖直方向上没有移动距离，故人对物体没有做功。

答案选C。

2、下列说法中正确的是（）

A.人造地球卫星在近地点时势能最大，动能最小

B.起重机将水泥构件匀速提升，在提升的过程中，水泥构件机械能增加

C.苹果从树上落向地面的过程中，重力对苹果做功，苹果的重力势能增大

D.推出的铅球在下降过程中增加的动能是由重力势能转化来的

【答案】BD

【解析】人造地球卫星运行过程中动能与重力势能相互转化，从近地点向远地点运动时动能转化为重力势能，从远地点向近地点运动时，重力势能转化为动能，故远地点时势能最大，近地点时动能最小，A说法错误；起重机将水泥构件匀速提升，在提升的过程中，动能大小不变，重力势能增加，故水泥构件机械能增加，B说法正确；苹果从树上落向地面的过程中，重力势能转化为动能，苹果在重力方向上通过距离，故重力对苹果做功，苹果的动能增大，C说法错误；推出的铅球在下降过程中重力势能转化为动能，故增加的动能是由重力势能转化来的，D说法正确；答案选BD。

3、根据功的公式可知，对物体做功有两个必要条件：

一是有____的作用，二是在此作用方向上移动____。

一辆重为400N的车在50N的水平拉力下沿水平方向前进了15米，则拉力做功为____焦，重力做功____焦。

【答案】力距离7500

【解析】做功的两个必要因素：

一是作用在物体上的力，二是在力的方向上通过的距离；故拉力做的功：

W=Fs=50N×15m=750J；因为物体在重力的方向上没有移动距离，所以，重力对物体做功为0J。

【巩固】

1、在同一水平面上，用弹簧测力计沿水平方向拉动同一物体两次，两次运动的

图象如图所示．其对应的弹簧测力计示数分别为

、

，相同时间内所做的功分别为

、

，则它们的关系正确的是（）

A.

，

B.

，

C.

，

D.

，

【答案】D

【解析】根据图象知道，物体两次都做匀速直线运动，拉力等于滑动摩擦力，由于在同一水平面上拉动同一物体，所以压力和接触面的粗糙程度相同，因此滑动摩擦力相等，故拉力也相等，即F1=F2；从图象中可以判断出相同时间内第一次通过的距离大，根据公式W=FS，当拉力相等时，通过的距离越大，拉力做的功就越大，即W1＞W2，故选D。

2、如图所示，小明和小强分别用沿水平方向的力F1、F2拉A、B两个木箱，使它们沿着拉力的方向在不同水平面移动的距离分别为S1、S2，对它们所做的功分别为W1、W2，且W1＝W2．则下列说法中不正确的是（）

A.如果F1>F2，则S1>S2B.如果F1S2

C.如果F1＝F2，则S1＝S2D.如果F1>F2，则S1

【答案】A

【解析】由题知道，F1做功W1=F1S1，F2做功W2=F2S2，因为W1=W2，所以F1S1=F2S2。

若F1＞F2，则S1＜S2，故A错误，D正确；若F1＜F2，则S1＞S2，故B正确；若F1=F2，则S1=S2，故C正确，故选A。

3、甲乙两种机械所做的功W随时间t变化的图象如图所示，则从图象可以判断（　　）

A.甲比乙做功少B.甲比乙做功多

C.甲比乙做功慢D.甲比乙做功快

【答案】D

【解析】图像中横坐标为时间，纵坐标为功，两种机械没有给出做功时间，因而无法比较做功的多少，AB说法均错误；从图像中可以看出在时间相同时甲做的功大于乙做的功，故甲比乙做功快，C说法错误，D说法正确，答案选D。

【拔高】

1、一个小球从A点由静止开始下落，速度越来越大，相继经过B、C两点，如图所示。

若A、B两点间的距离等于B、C两点间的距离，则下列说法中正确的是（）

A.小球在下落过程中动能不变

B.小球在C点的重力势能小于在B点的重力势能

C.小球从A点运动到C点的过程中，重力做了功

D.小球所受的重力在AB段做功的功率等于在BC段做功的功率

【答案】BC

【解析】小球从A点由静止开始下落，速度越来越大，因物体动能大小与物体质量和速度有关，小球质量不变，速度越来越大，可得动能越来越大，A说法错误；物体的重力势能与物体的质量和物体的高度有关，小球的质量不变时，因C点的位置低于B点，可得小球在C点的重力势能小于在B点的重力势能，B说法正确；小球从A点运动到C点的过程中，小球在重力的方向上通过了距离，故重力做了功，C说法正确；小球在下落过程中速度越来越快，故小球在AB段的速度小于在BC段的速度，又P=W/t=Gh/t=Gv；可得小球所受的重力在AB段做功的功率小于在BC段做功的功率，D说法错误；答案选BC。

2、中国科技馆中有一件叫做“最速降线”的展品，图是它的示意图。

其中有甲、乙两条轨道，甲为直轨，乙为弯轨，两轨道的起点高度相同，终点高度也相同。

若将两个相同的小球A和B分别放在甲、乙两轨道的起点，同时释放，发现在乙轨道上的小球B先到达终点。

则下列说法中正确的是（）

A.若不计阻力，A和B两小球到达终点时动能相等

“师”之概念，大体是从先秦时期的“师长、师傅、先生”而来。

其中“师傅”更早则意指春秋时国君的老师。

《说文解字》中有注曰：

“师教人以道者之称也”。

“师”之含义，现在泛指从事教育工作或是传授知识技术也或是某方面有特长值得学习者。

“老师”的原意并非由“老”而形容“师”。

“老”在旧语义中也是一种尊称，隐喻年长且学识渊博者。

“老”“师”连用最初见于《史记》，有“荀卿最为老师”之说法。

慢慢“老师”之说也不再有年龄的限制，老少皆可适用。

只是司马迁笔下的“老师”当然不是今日意义上的“教师”，其只是“老”和“师”的复合构词，所表达的含义多指对知识渊博者的一种尊称，虽能从其身上学以“道”，但其不一定是知识的传播者。

今天看来，“教师”的必要条件不光是拥有知识，更重于传播知识。

B.在起点处小球B的重力势能大于小球A的重力势能

C.小球B全程的平均速度大于小球A全程的平均速度

D.全程中重力对小球B做的功大于重力对小球A做的功

【答案】AC

【解析】根据能的转化和守恒定律可知，小球由起点到达终点过程重力势能转化为动能，因两球重力势能减小量相同，故到达终点时动能相等，A说法错误；重力势能的大小与物体的质量和高度有关，在起点处小球完全相同即质量相同，小球的高度相同，可得小球的重力势能相同，B说法错误；同时释放，发现在乙轨道上的小球B先到达终点，可知B球通过的路程大，用时小，故小球B全程的平均速度大，C说法正确；全程中重力对小球做的功W=Gh，两球完全相同即G相同，h又相同，可得全程中重力对小球B做的功等于重力对小球A做的功，D说法错误；答案选AC。

3、某汽车以20m/s的速度匀速行驶时，汽车牵引力的功率是6×104W。

汽车以该速度匀速行驶了2019m。

求：

（1）汽车牵引力在这段路程中做的功是多少J？

（2）汽车牵引力为多少N？

【答案】

（1）6×106J

（2）3×103N

【解析】汽车牵引力的功率P=6×104W；又因为P=Fv；可得6×104W=F×20m/s；解得F=3000N；汽车做功W=Fs=3000N×2019m=6×106J.

五、课程小结

1.功

（1）功的定义：

如果一个力作用在物体上，物体在这个力的方向上移动了一段距离，这个力的作用就显示出成效，力学里就说这个力做了功。

（2）功的公式：

W=FS做功的两个必要因素：

（1）力F，

（2）力的方向上通过的距离s

（3）不做功的三种情况：

（1）有力，没有移动距离；

（2）有移动距离，没有力；

（3）有力，有距离，但力的方向与运动方向垂直。

2.功率

（1）功率：

在物理学中，功与做功所用时间之比叫功率。

功率是表示物体做功快慢的物理量。

（2）功率的符号是P，P=

。

功率的单位是瓦特，简称瓦，符号W。

3.动能和势能

（1）能的概念：

一个物体能够对外做功，我们就说这个物体具有能量，简称能。

能量的单位：

焦耳（J）

（2）动能：

物体由于运动而具有的能叫做动能。

一切运动的物体都具有动能。

质量相同的物体，速度越大，动能越大；速度相同的物体，质量越大，动能越大。

（3）重力势能：

物体由于高度所决定的能叫做重力势能。

重力势能与质量和高度有关。

质量相同的物体，高度越大，重力势能越大，高度相同的物体，质量越大，重力势能越大。

（4）弹性势能：

物体由于发生弹性形变而具有的能，叫做弹性势能。

弹性势能与弹簧的形变量有关。

重力势能和弹性势能统称为势能。

4.机械能及其转化

（1）机械能：

动能和势能统称为机械能。

一个物体只要具有动能或者势能，此时都可以说物体具有机械能。

（2）机械能守恒：

在只有动能和势能转化的过程中，机械能的总量保持不变。

六、课后作业

1、如图所示是跳水运动员跳板跳水时的情景，跳板跳水运动有起跳、腾空、落水几个阶段，若不计空气阻力，从腾空到落水的过程中（）

A.动能增加，机械能增加

B.重力势能减小，机械能减少

C.动能先减小后增大，机械能不变

D.重力势能先减少后增大，机械能不变

【答案】C

【解析】由题意可知，不计空气阻力，只有重力做功，所以机械能是守恒的，故AB错；从腾空到最高点的过程中，动能减小，重力势能增加，动能转化为重力势能；从最高点到落水的过程中，动能增加，重力势能减小，重力势能转化为动能；故可知C正确，D错；应选C。

2、下列有关力做功的说法中正确的是（）

A.书静止在水平桌面上，书受到的重力对书做了功

B.挂钩上的书包静止时，书包受到的拉力对书包做了功

C.起重机提着集装箱沿水平方向移动一段距离，提力对集装箱做了功

D.人用力把水桶从地面上提起来，人提水桶的力对水桶做了功

【答案】D

【解析】解答：

A.书静止在水平桌面上，书受到了重力，没有在重力的方向上移动距离，所以重力对书没有做功，故A错误；B.挂钩上的书包静止时，书包受到了拉力，但书包静止、没有移动距离，所以拉力没有对书包做功，故B错误；C.起重机提着集装箱沿水平方向移动一段距离，提力是向上的，但移动的距离是水平方向上的，所以提力没有对集装箱做功，故C错误；D.人用力把水桶从地面上提起来，人提水桶提力是向上的，且沿向上的方向运动了一段距离，所以提力对水桶做了功，故D正确；

3、在学校组织的登山比赛中，小杨同学第一个登顶。

以下说法正确的是（）

A.小杨同学做的功最多B.小杨同学做功最快

C.小杨同学的动能增大了D.小杨同学的重力势能增大了

【答案】D

【解析】小杨和其它同学登山时，上升的高度相同，因为不知道其他同学的体重，无法比较克服体重做功的多少，故A不符合题意；无法比较做功多少，又不知上山的具体时间，更无法比较做功快慢，故B不符合题意；小杨上山过程中，质量不变，上山过程中速度无法确定，无法确定动能的变化，故C不符合题意；小杨上山过程中，质量不变，高度增大，重力势能增大，故D符合题意，故选D。

4、如图所示，光滑斜面

，沿斜面

和

分别将同一重心从它们的底部拉到顶部，所需拉力分别

和

，所做的功分别为

和

，则（）

A.

，

B.

，

C.

，

D.

，

【答案】A

【解析】由于斜面是光滑的，没有摩擦力，所以做的功就是克服重力做的功，两次把物体提的高度是相等的，物体重是一样的，所以做的功是相等的，故BC错；做的功相同，AB边较长，所以力F1较小，故A正确，D错；应选A。

教师范读的是阅读教学中不可缺少的部分，我常采用范读，让幼儿学习、模仿。

如领读，我读一句，让幼儿读一句，边读边记；第二通读，我大声读，我大声读，幼儿小声读，边学边仿；第三赏读，我借用录好配朗读磁带，一边放录音，一边幼儿反复倾听，在反复倾听中体验、品味。

唐宋或更早之前，针对“经学”“律学”“算学”和“书学”各科目，其相应传授者称为“博士”，这与当今“博士”含义已经相去甚远。

而对那些特别讲授“武事”或讲解“经籍”者，又称“讲师”。

“教授”和“助教”均原为学官称谓。

前者始于宋，乃“宗学”“律学”“医学”“武学”等科目的讲授者；而后者则于西晋武帝时代即已设立了，主要协助国子、博士培养生徒。

“助教”在古代不仅要作入流的学问，其教书育人的职责也十分明晰。

唐代国子学、太学等所设之“助教”一席，也是当朝打眼的学官。

至明清两代，只设国子监（国子学）一科的“助教”，其身价不谓显赫，也称得上朝廷要员。

至此，无论是“博士”“讲师”，还是“教授”“助教”，其今日教师应具有的基本概念都具有了。

5、小阳打排球,排球离开手后向上运动到一定高度又落回地面,不计空气阻力,关于排球离开手后的运动过程,下列说法中不正确的是（）

与当今“教师”一称最接近的“老师”概念，最早也要追溯至宋元时期。

金代元好问《示侄孙伯安》诗云：

“伯安入小学，颖悟非凡貌，属句有夙性，说字惊老师。

”于是看，宋元时期小学教师被称为“老师”有案可稽。

清代称主考官也为“老师”，而一般学堂里的先生则称为“教师”或“教习”。

可见，“教师”一说是比较晚的事了。

如今体会，“教师”的含义比之“老师”一说，具有资历和学识程度上较低一些的差别。

辛亥革命后，教师与其他官员一样依法令任命，故又称“教师”为“教员”。

A.在排球上升过程中,小阳对排球做功

B.在排球上升过程中,排球受到的力的方向竖直向下

C.在排球下落过程中,排球的机械能变小

D.在排球下落过程中,排球所受的重力做功越来越快

【答案】AC

【解析】解答：

A.排球在上升过程中，小阳不再给排球施加力，小阳对排球不做功。

故A错误；B.排球在上升过程中，不计空气阻力，排球只受到重力作用，重力的方向竖直向下，故B正确；C.排球在下落过程中，高度变小，排球的重力势能变小；但速度增大，动能增大。

此过程中重力势能转化为动能，由于不考虑空气阻力，所以机械能不变。

故C错误；D.排球在下落过程中,重力做功快慢（功率）P=W/t=Gh/t=G/v；由于排球下落速度越来越大，所以重力做功越来越慢。

故D正确。

故选AC.

6、如图所示，重为150N的物体在大小为40N的水平拉力F作用下，向右匀速运动了10m，所用的时间为20s，则拉力做的功是__________J，拉力所做功的功率为__________。

【答案】40020

【解析】拉力做的功为W=Fs=40N×10m=400J，拉力的功率p=W/t=400J/20s=20W。

7、重为100N的物体A，放在水平地面上，在20N水平拉力F作用下，以0.2m／s的速度做匀速直线运动，求：

（1）拉力在5s内对物体A所做的功；

（2）拉力F的功率．

【答案】

（1）20J

（2）4W

【解析】

（1）5s内物体通过的距离s＝vt＝0.2m/s

5s＝1m；拉力做的功W＝Fs＝20N×1m＝20J；

（2）拉力的功率P＝

＝

＝4W