（机械制造行业 ） 功和机械能(附历年真题例题分析+随堂练习)人教版

第十四章 功和机械能一、单元复习目的1、知识与技能目标： （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。2、过程与方法目标：（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。3、情感、态度与价值观目标：（1）培养学生严谨的科学态度。（2）培养学生的科学世界观。二、复习的重点和难点重点：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。三、知识梳理 m 机 动能 V 重力势能 m械 势能 h 弹性势能形变程度能 转化：动能 势能 四、教学课时：三课时第一课时一、基础练习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、功的原理：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。 公式：W=FS3、功率：单位时间内所做的功，它是表示物体做功快慢的物理量。公式P=W/t 二、复习内容1、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。巩固：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），不要和力和力臂的乘积（牛米，不能写成“焦”）单位搞混。2、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。力的大小（F）移动距离（s）做功多少（W）手提升GGhGh动滑轮提升GG/22hGh结论1、W=Fs ；2、使用任何机械都不能省功（2）说明： （请注意理想情况功的原理可以如何表述？）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 。3、功率：（1）定义：单位时间里完成的功PWt=（2）物理意义：表示做功快慢的物理量。（3）公式： = 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 、mW 、马力换算：1kW=103W 1mW=106 W 1马力=735W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，功率越大三、复习过程例1：(06北京)如图5所示的四种情景中，人对物体做功的是 压把螺旋钻头压把例2：. (06广州)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，手的拉力对箱子没有做功 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例3：（06黄岗）如图是一种开瓶器。使用时将螺旋钻头旋进软木塞， 再用双手按压把即可将瓶塞拔出。钻头做得尖细是为了，压把相当于。王哲在5s内将瓶塞拔出，若瓶塞长5，瓶塞受到的平均阻力为200N，则王哲克服瓶塞阻力做了J功，其做功的功率为W。例4 (06泰州)你思考过“人在水平路面上前进时是否要克服重力做功”这个问题吗？小文同学对此进行了研究她通过查阅资料得知，人体的重心大约位于肚脐上方2寸、脊椎前1寸处，人只要走路，其重心就必然会发生上下位置的变化，重心升高就需要克服重力做功小文假设人在正常走路时，重心在人体中的位置近似不变，她行走了100m，有关测量数据如下表（表中的步距是指跨出每一步两脚之间的距离）：质量m/kg步距S/m腿长l/m时间t/s50050065100（1）小文同学注意到，当自己的前脚跨出时重心会下降，而后脚收起时重心会升高，则她每走一步，自己的重心会下降或升高多少米？（2）小文行走100m需要克服重力做多少功？克服重力做功的功率多大？（3）通过分析，你认为人在水平路面上通过走路来进行锻炼时，哪些因素会影响人的锻炼效果？例5 （06昆明）请你设计一个测量两位同学从一楼上到三楼做功快慢的实验。（1）已提供的器材是秒表和皮尺，还需要的器材是_；（2）实验需要测量的物理量是_、_和_。（3）请写出比较两位同学做功快慢的方法。四、堂上练习1、（06无锡）下列过程中，人对物体做功的是 ( )2、06荷泽）下列关于功率和机械效率的说法中，正确的是（ ）A 功率大的机械，做功一定多 B做功快的机械，功率一定大B 效率高的机械，功率一定大 D做功多的机械，效率一定高3、（06攀枝花）以下几种情况中，力对物体做功的有( B ) A人用力提杠铃，没有提起来 B沿着斜面把汽油桶推上车厢 C用力提着水桶水平移动2米，水桶离地面高度不变D物体在光滑水平面上匀速前进二米4、图4是中国科学家在建造的世界上第一个全超导核聚变“人造太阳”。在组装时，需要用如图4所示的滑轮把重为1000牛的物体匀速提升12米，则作用在滑轮上的拉力F为_牛，绳子对重物所做的功为_焦，若提升重物所用的时间为1分钟，则绳子对重物做功的功率为_瓦。5、（06广东）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。6、(06韶关)如图小明同学体重为50kg，背着重为60N的书包，书包带与小明的肩部接触的总面积为300cm2求：(1)书包带对小明肩部的压强.(2)小明背着书包走到了三楼的课室，在这过程中他做的功(3)此过程小明用了20s他做功的功率是多少五、教学反思第二课时一、基础练习1、有用功：定义：对人们有用的功。公式：W有用Gh（提升重物）2、额外功：定义：并非我们需要但又不得不做的功；公式：W额= W总W有用3、总功： 定义：有用功加额外功或动力所做的功；公式：W总=W有用W额=FSW有用W总 =4、机械效率：定义：有用功跟总功的比值。公式： 二、复习内容1、机械效率：（1）有用功： 定义：对人们有用的功。 公式：W有用Gh（提升重物）=W总W额=W总 斜面：W有用= Gh（2）额外功： 定义：并非我们需要但又不得不做的功公式：W额= W总W有用=G动h（忽略轮轴摩擦的动滑轮、滑轮组）斜面：W额=f L（3）总功： 定义：有用功加额外功或动力所做的功 公式：W总=W有用W额=FS= W有用 斜面：W总= fL+Gh=FL（4）机械效率： 定义：有用功跟总功的比值。W有用W总 =GhFL=GhFS=GhFh=GF=GhFS=GhF2h=G2F=GhFS=GhFnh=GnF= 公式： 斜 面：定滑轮： 动滑轮： 滑轮组 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：为提高机械效率，在机械结构一定的情况下，可以采取增加提升物重的办法来实现。W有用W总 =GhFS=（5）机械效率的测量： 原 理：应测物理量：钩码重力G、钩码提升的高度h、拉力F、绳的自由端移动的距离S器 材：除钩码、铁架台、滑轮、细线外还需 刻度尺、弹簧测力计。步骤：必须匀速拉动弹簧测力计使钩码升高，目的：保证测力计示数大小不变。结论：影响滑轮组机械效率高低的主要因素有：动滑轮越重，个数越多则额外功相对就多。提升重物越重，做的有用功相对就多。 摩擦，若各种摩擦越大做的额外功就多。 绕线方法和重物提升高度不影响滑轮机械效率。2、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。三、复习过程例1：（06南宁）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