第七章機械守恒定律

1、第七章 機械能及其守恒定律三維目標知識與技能：1理解功是能量轉(zhuǎn)化的量度，理解功和功率。 2理解動能和動能定理。能用動能定理解釋生活和生產(chǎn)中的現(xiàn)象。 3理解重力勢能。知道重力勢能的變化與重力做功的關系。 4理解機械能守恒定律。能用機械能守恒定律分析生活和生產(chǎn)中的有關問題。 5了解自然界中存在多種形式的能量。知道能量守恒是最基本、最普遍的自然規(guī)律之一。過程與方法：1通過實驗，探究恒力做功與物體動能變化的關系。2通過實驗，驗證機械能守恒定律情感態(tài)度與價值觀：1關心生活和生產(chǎn)中常見機械功率的大小及其意義。2了解能源與人類生存和社會發(fā)展的關系，知道可持續(xù)發(fā)展的重大意義。內(nèi)容預覽 本章是以功和能的關系為主

2、線，先復習并拓寬了功和功率的概念，然后定義了動能，歸納出外力對物體做的總功等于物體動能的變化動能定理，再定義了重力勢能和機械能，最后研究了機械能守恒定律的條件和應用 學習中要打好基礎、掌握規(guī)律、學會應用本章的基礎是功、功率、動能和重力勢能；本章的重要規(guī)律是功是能量轉(zhuǎn)化的量度這條主線和不同能量之間的轉(zhuǎn)化；本章的主要應用有二，一是動能定理，二是機械能守恒定律 本章內(nèi)容可分為三個單元：第一單元主要是功和功率，第二單元講述功和能的關系動能和動能定理，第三單元是重力勢能和機械能守恒定律及其應用其中動能、重力勢能、動能定理和機械能守恒定律是重點學法指導 物理思維方法功和能的概念是物理學中重要的基本概念，功

3、和能的關系以及各種不同形式的能相互轉(zhuǎn)化和守恒的規(guī)律，貫穿于全部物理學的始終，是物理學的基本規(guī)律。機械能的概念和機械能守恒定律，是學習各種不同形式的能量轉(zhuǎn)化規(guī)律的起點，也是運動學和動力學知識的進一步綜合的擴展，解決力學問題，從能量的觀點入手分析，往往很方便。功和能量轉(zhuǎn)化的關系不僅為解決力學問題開辟了一條重要途徑，同時也是分析解決電磁學、熱學等物理現(xiàn)象的重要依據(jù)，運用能量的觀點去分析解決有關問題，可以不涉及整個過程作用的細節(jié)，只涉及起始狀態(tài)和終了狀態(tài)，既避免了直接應用牛頓定律所運道的困難，同時也簡化了解決問題的步驟。 基本解題思路1應用動能定理解題思路：物體動能發(fā)生變化必定是外力做功的結果，外力做

4、的總功可以量度物體動能變化步驟： 選擇確定的研究對象，對研究對象進行受力分析； 分析這些力對整個過程(或某個階段)做正功還是做負功； 分析研究對象始末狀態(tài)物體動能的變化，對同一參考系列出動能的表達式； 運用動能定理列出方程求解2應用機械能守恒定律解題思路：物體只有動能和重力勢能發(fā)生變化，如果只有重力做功，機械能的總量保持不變步驟： 選取合適的研究對象，對研究對象進行受力做功分析，判斷研究對象機械能是否守恒； 選取某一物理過程進行研究，對選定的參考平面及參考系確定這一過程初末狀態(tài)動能的重力勢能的表達式； 根據(jù)機械能守恒定律列式求解第一節(jié) 追尋守恒量學海導航課標導引【內(nèi)容目標】了解守恒思想的重要性

5、.1.知道能量概念的形成過程.2.知道動能和勢能的概念,了解勢能和動能的決定因素.3.知道動能和勢能可以相互轉(zhuǎn)化,且在轉(zhuǎn)化過程中能量守恒.【提示與建議】 守恒定律是自然界的普遍規(guī)律,已成為人們認識自然的重要工具,尋找守恒量的目的就揭示、發(fā)現(xiàn)自然界的普遍規(guī)律，以便為認識自然、利用自然服務。教材中值得重視的題目是伽利略斜面實驗，重要的思想方法是守恒的思想。生活探知古希臘哲學家德謨克利特寫過這樣一首詩：無中不能生有，任何存在的東西也不會消滅?？雌饋砣f物是死了，但是實則猶生；正如一場春雨落地，霎時失去蹤影；可是草木把它吸收，長成花葉果實，依然欣欣向榮?？梢姡诤芫靡郧叭藗兙驮谧兓袑ふ也蛔兊臇|西了。盡

6、管這個世界是前邊萬化的，但是這種變化不是沒有規(guī)律的，主宰這些變化過程的是某些守恒量。溫故知新. 談談你對“守恒”這個詞的理解。試著說說我們生活中的“守恒”現(xiàn)象。學點探究經(jīng)歷發(fā)現(xiàn)【探究問題一】追尋守恒量1.我們這個世界是千變?nèi)f化的，這種變化有規(guī)律嗎?你能列舉物體的運動說明可能存在的守恒量嗎?查閱資料看看我們現(xiàn)在已經(jīng)知道的守恒量有哪些?【探究問題二】探究守恒量2.小球由靜止從同一高度的不同光滑斜面下滑到底端時的動能相同嗎?一定質(zhì)量小球的動能跟哪些因素有關?【關鍵詞】1.有。機械能守恒。機械能守恒，能量守恒，動量守恒，質(zhì)量守恒，電荷守恒。2.相同。速度大小。知識梳理【學點1】能量及守恒的初步概念1.

7、能量：在物理學中，“有某個量是守恒的”，這個量叫做 或 2.能量是一個守恒量，但它有不同的表現(xiàn)形式： 相互作用的物體憑借其 而具有的能量，叫做 物體由于 而具有的能量，叫做動能3.不同的運動形式在相互轉(zhuǎn)化的過程中對應的能量也在不斷 著，總的能量守恒意味著運動是守恒的，不能被消滅，能量守恒定律使人類對自然界有了本質(zhì)的定量的認識【學點2】運用動能和勢能的概念對伽利略的理想斜面實驗的描述4.小球從A斜面滑下，動能 ，勢能 小球滑上B斜面，動能 ，勢能 在動能與勢能相互轉(zhuǎn)化的過程中， 保持不變?！緦W點3】【關鍵詞】1.能量，能。2.位置，勢能。 運動。3.轉(zhuǎn)化。4.增加，減小。減小，增加。機械能總量。

8、核心講解1.（重點解讀）使學生了解守恒思想的重要在物理學的發(fā)展過程中，能量的概念幾乎是與人類對能量守恒的認識同步發(fā)展起來的，能量的概念之所以重要，就是因為它是個守恒量。守恒關系是自然界中十分重要的一類關系?！皺C械能守恒”這個詞學生并不陌生，但是讓學生說出自己對它的認識又不是一件容易的事。在教學中可以讓學生先自己閱讀教材，提出一些問題。2.（難點剖析）讓學生建立守恒的觀點 教師除了演示斜面的實驗以外，還可以演示滾擺實驗和單擺實驗，同時說明：在運動過程中物體的動能和勢能是可以相互轉(zhuǎn)化的，如果沒有摩擦和介質(zhì)阻力，物體好像“記得”自己初始的高度，即某一量是守恒的。典例精析【例1】 行駛中的汽車制動后滑

9、行一段距離，最后停下來；流星在夜空中墜落，并發(fā)出明亮的光焰；降落傘在空中勻速下降；條形磁鐵在下落過程中穿過閉合線圈線圈中產(chǎn)生感應電流上述不同現(xiàn)象中所包含的相同物理過程是 ( ) A物體的動能轉(zhuǎn)化為其他形式的能量 B物體的勢能轉(zhuǎn)化為其他形式的能量 C物體的機械能轉(zhuǎn)化為其他形式的能量 D其他形式的能轉(zhuǎn)化為物體的機械能提示:(1)一切運動過程都滿足一定的守恒定律；(2)能量是一切運動物體最普遍的守恒量【解析】汽車制動后受到摩擦阻力的作用，動能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能；流星在空中墜落時受到空氣阻力的作用。機械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能和光能；降落傘在空中勻速下降，受到空氣阻力的作用。勢能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能；條形磁鐵在下落過程中穿過閉合線

10、圈，線圈中產(chǎn)生感應電流，機械能轉(zhuǎn)化為電能正確選項為C答案：C解題總結：能量轉(zhuǎn)化有不同的過程與形式,而在轉(zhuǎn)化過程中，能的總量總是保持不變的，即能量是守恒的【例2】試以伽利略的斜面理想實驗為例，說明不同形式的機械能之間可以相互轉(zhuǎn)化，且轉(zhuǎn)化過程中能的總量保持不變提示：(1)機械能的形式有：動能、重力勢能和彈性勢能；(2)伽利略的斜面理想實驗實現(xiàn)的是小球的重力勢能與動能相互轉(zhuǎn)化【解析】在伽利略的斜面理想實驗中，當小球從斜面滾下時，小球的高度在降低，而速度卻在增大，小球的重力勢能轉(zhuǎn)化為動能；當小球滾上另一斜面時，小球的高度在增加，而速度卻在減小，小球的動能又轉(zhuǎn)化為重力勢能小球能達到與起始點相同的高度，說

11、明在轉(zhuǎn)化過程中，能的總量保持不變【例3】試說明下列物體的機械能轉(zhuǎn)化情況，轉(zhuǎn)化過程中機械能的總量是否保持不變? (1)將石子豎直上拋，石子上升到最高點后又落回原處； (2)小球落到豎直放置的彈簧上，并將彈簧壓縮提示：(1)不同形式的機械能轉(zhuǎn)化就是動能、重力勢能和彈性勢能的轉(zhuǎn)化；(2)如果不同形式的機械能轉(zhuǎn)化過程中機械能的總量保持不變，則只有動能、重力勢能和彈性勢能的轉(zhuǎn)化【解析】(1)石子上升階段，高度增加，速度減小，石子的動能向重力勢能轉(zhuǎn)化；石子下落階段，高度降低，速度增大，石子的重力勢能向動能轉(zhuǎn)化若不考慮空氣阻力，石子在空中運動的全過程中機械能的總量保持不變 (2)小球下落過程中，在接觸彈簧前

12、，高度降低，速度增大，小球的重力勢能向動能轉(zhuǎn)化；在接觸彈簧到彈簧彈力與小球重力相等的過程中，高度降低，速度繼續(xù)增大，彈簧被壓縮，小球的重力勢能向動能和彈簧的彈性勢能轉(zhuǎn)化；在小球繼續(xù)下落的過程中，小球高度降低，速度減小，彈簧進一步被壓縮，小球的重力勢能和動能向彈簧的彈性勢能轉(zhuǎn)化若不考慮空氣阻力，小球與彈簧的機械能總量保持不變特別提醒：分析物體的運動狀態(tài)，把握其位置與速度的變化情況，這是分析不同形式的機械能之間轉(zhuǎn)化情況的基礎學力測評基礎鞏固1.人造地球衛(wèi)星繞地球沿橢圓軌道運行，它的位置有時離地球中心較近，有時離地球中心較遠，離地球中心最近的一點叫 ,此時，衛(wèi)星的勢能最 ，動能最 .離地球中心最遠的

13、一點叫 ，此時，衛(wèi)星的勢能最 ,動能最 2.諾貝爾物理學獎獲得者費恩曼曾說：有一個事實，如果你愿意也可以說是一條定律，支配著至今所知的一切現(xiàn)象這條定律就是( ) A牛頓第一定律 B牛頓第二定律 C牛頓第三定律 D能量守恒定律3下列說法正確的是( ) A“力”這個最抽象的概念，是物理學中最重要、意義最深遠的概念 B“能量”這個最抽象的概念，是物理學中最重要、意義最深遠的概念 C“力”是牛頓沒有留給我們的少數(shù)力學概念之一 D“能量”是牛頓沒有留給我們的力學概念之一.4伽利略斜面理想實驗使人們認識到引入能量概念的重要性.在此理想實驗中，能說明能量在小球運動過程中不變的理由是( ) A小球滾下斜面時，

14、高度降低，速度增大 B小球滾上斜面時，高度增加，速度減小 c小球總能準確地到達與起始點相同的高度 D小球能在兩斜面之間永不停止地來回滾動5以豎直上拋的小球為例說明小球的重力勢能和動能的轉(zhuǎn)化的情況在這個例子中是否存在著能的總量保持不變?6對于伽利略的斜面實驗，若小球與斜面間的摩擦力及空氣阻力不能忽略，小球?qū)⒉荒苓_到與起始點相同的高度，而是在兩個斜面間來回滾動，所能達到的高度越來越低，最終停在最低處這種情況還能說明能量在小球運動過程中是不變的嗎?能力提升 7伽利略的斜面實驗表達了一個最重要的事實：如果空氣阻力和摩擦阻力小到可以忽略，小球必將準確地終止于同它開始點相同的高度，決不會更高一點，也不會更

15、低一點這說明在小球運動過程中，有一個“東西”是不變的，這個“東西”就是 ( ) A動能 B勢能 C力 D能量8理想實驗是科學研究中的一種重要方法，它把可靠事實和理論思維結合起來，可以深刻地揭示自然規(guī)律以下實驗中屬于理想實驗的是 ( ) A驗證平行四邊形定則 B伽利略的斜面實驗 c用打點計時器測物體的加速度 D利用自由落體運動測定反應時間9在圖7.1-1所示的伽利略的斜面理想實驗中(斜面光滑)， 以下說法正確的是 ( ) A小球從A到B運動的過程動能保持不變 B小球從A到B運動的過程重力勢能減少 C只有小球從B到C運動的過程中動能和重力勢能的總和保持不變 D小球在斜面CD上運動的最大距離等于AB

16、10關于伽利略的斜面實驗，以下說法正確的是 ( ) A.無論斜面是否光滑，小球滾上的高度一定與釋放的高度相同 B實際上，小球滾上的高度會比釋放的高度要小一些 C只有在斜面絕對光滑的理想條件下，小球滾上的高度才與釋放的高度相同 D伽利略的斜面實驗在理想的情況下反映了在小球的運動過程中存在某個守恒量11下列關于能量概念的說法正確的是 ( ) A能量的概念是牛頓首先提出的一個力學概念 B能量的概念是伽利略提出的，并用斜面理想實驗來驗證能量的存在 C人們從伽利略的斜面實驗得到啟發(fā)，認識到引入能量概念的重要性 D以上說法都不正確12伽利略實驗的條件是 ,忽略次要矛盾抓住主要矛盾后來發(fā)展為伽利略的理想斜面

17、實驗，為 最終的提出奠定了基礎13請指出下圖7.1-2事例中能量轉(zhuǎn)化的情況：拓展創(chuàng)新14如圖7.1-3所示，將一個帶軸的輪子用兩根細線懸吊起來，使輪軸處于水平狀態(tài)，做成一個“滾擺”讓細線繞在輪軸上，然后由靜止開始釋放滾擺滾擺就會邊旋轉(zhuǎn)邊下落，繞在輪軸上的細線也隨之不斷退出；到達最低點后，滾擺又會邊旋轉(zhuǎn)邊上升，細線又隨之逐漸繞在輪軸上試分析滾擺運動過程中的能量轉(zhuǎn)化情況在阻力小到可以忽略的情況下，你猜想滾擺每次都能回升到起始點的高度嗎?請說明你猜想的依據(jù)15.如圖7.1-4所示是上?！懊髦榫€”某車站的設計方案，由于站臺建的稍高，電車進站時要上坡，出站時要下坡。忽略斜坡的摩擦力，你能通過機械能守恒定

18、律分析這種設計的優(yōu)點嗎？學習延伸： 能量守恒定律是誰提出的德國醫(yī)生邁爾和英國物理學家焦耳作出了重要貢獻，他們各自通過獨立地研究得出了相同的結論1842年邁爾在論無機界的力一文中，曾提出了機械能和熱量的相互轉(zhuǎn)換原理，并由空氣的定壓比熱容同定容比熱容之差計算出熱功當量的數(shù)值1845年出版的論有機體的運動和新陳代謝一書，描述了運動形式轉(zhuǎn)化的25種情況焦耳從1840年起做了大量有關電流熱效應和熱功當量方面的實驗于18401845年間陸續(xù)發(fā)表了論磁電的熱效應及熱的機械作用以及論由空氣的脹縮所產(chǎn)生的溫度變化等文章他通過各種精確的實驗，直接求得了熱功當量的數(shù)值，其結果的一致性，給能量守恒和轉(zhuǎn)換定律奠定了堅實

19、的實驗基礎 第二節(jié) 功學海導航課標導引【內(nèi)容目標】1理解功的定義及做功的兩個必要因素。2明確功是標量，知道功的定義式的適用范圍，會應用功的公式進行計算。3理解功的正、負及總功的含義，會根據(jù)公式計算多個力的功。【提示與建議】 在本章開始時最好復習一下初中講過的功和能的知識，并舉例著重說明，做功的過程是能量轉(zhuǎn)化的過程，突出本章的基本線索本節(jié)教材的重點是正功和負功，除課本上的例子之外，還可以多舉些例子，說明在什么情況下做正功和負功“思考與討論”的內(nèi)容涉及如何判斷滑動摩擦力的方向，希望復習有關摩擦力的知識，重點復習滑動摩擦力的方向與物體相對運動的方向相反，總是阻礙“相對滑動”，要使學生清楚地認識到，滑

20、動摩擦力既可做正功，也可做負功，既可是阻力，也可是動力關于在變力和曲線運動情況下，如何計算功的思路，屬于選學內(nèi)容，有條件的，教師可講一講這個問題，但不做一般要求，目的是開闊學生的思路生活探知 生活中,當人用一個向前的推力推一笨重的物體而沒有推動,我們呢會說他“勞而無功”；在光滑的水平冰面上滑動的木塊，水平方向有位移，但沒有力的作用，做功也為零，這種現(xiàn)象我們稱為“不勞無功”.這里的“功”和我們平時說的“工作”是一回事嗎？溫故知新. 談談你對初中學過的功的概念的理解. 做功的兩個必要因素是什么?學點探究經(jīng)歷發(fā)現(xiàn)【探究問題一】做功的兩個不可缺少的因素1、靜止在桌面上的物體，重力和支持力對物體做功了嗎

21、？為什么？【探究問題二】功2、力的方向與物體的運動方向一致，如圖7.2-1所示，則力F做的功是多少？3、力的方向與物體的運動方向成某一角度，如圖7.2-2所示，這種情況下如何計算力F的功呢？思考與討論：在上述分析過程，如果不分解力，而分解物體的位移，會得到相同的結論嗎?【探究問題三】關于正功與負功4、通過學習，我們已明確了力F和位移l之間的夾角的取值范圍是°180°。那么，在這個范圍之內(nèi)，cos可能大于0，可能等于0，還有可能小于0，從而得到功W也可能大于0、等于0、小于0。功大于0，功小于0有什么含義呢?【探究問題四】幾個力的總功的計算5、 物體所受到的力往往不只一個，那

22、么，如何求解這幾個力對物體所做的功呢? 【關鍵詞】1 不做功。在力的方向上沒有位移。2 FL.3 ，會。4 分別表示力對物體是動力效果，阻力效果。5 求出合力，然后求合力所做的功；或求出各個力所做的功，再求功的代數(shù)和。知識梳理【學點1】功1.力對物體所做的功，等于 、 、 的乘積，表達式為 。2.在國際單位制中，功的單位是焦耳，簡稱焦，符號是J。1J= （可通過公式進行推導）【學點2】功的正負 3. 請同學們閱讀課文正功和負功一段，并分析以下幾個問題：當/2時，cos0，W 。這表明了力F和位移l的方向垂直時，力F 。當0/2時（如圖7.2-3所示），cos0，W 0。這表示力F對物體做 功。

23、當/2時（如圖7.2-4所示），cos0，W 0。這表示力F對物體做 功。【關鍵詞】1.力、位移、力和位移夾角，2.3.0,不做功,>,正,<,負.核心講解1（重點解讀）理解功的概念（1）定義：一個物體受到力的作用，如果物體在這個力的方向上發(fā)生一段位移，就說力對物體做了功.（2）公式：W=F·scos.（為F、s二者之間的夾角）（3）物理意義：功是能量轉(zhuǎn)化的量度.（4）單位：焦耳（J）.（5）功是標量，只有大小，沒有方向，但有正負.（6）做功的兩個不可缺少的因素為：力和物體在力的方向上發(fā)生的位移.（7）正負功的意義：力對物體做正功，說明物體在發(fā)生該段位移的過程中，該力是動

24、力，使物體的能量增加。力對物體做負功，說明物體在發(fā)生該段位移的過程中，該力是阻力，使物體的能量減少。2.（難點剖析)判斷力做正功或負功的方法（1）根據(jù)力和位移方向的夾角判斷：當0°90°時，W0，力對物體做正功；當90°180°時，W0，力對物體做負功，也稱物體克服這個力做了功；=90°時，W=0，力對物體不做功.（2）根據(jù)力和瞬時速度方向的夾角判斷：此法常用于判斷質(zhì)點做曲線運動時變力做的功.當=90°時，力F對物體不做功.例如，向心力對物體不做功；作用在運動電荷上的洛倫茲力對電荷不做功.當90°時，力F對物體做正功.當90

25、°時，力F對物體做負功，即物體克服力F做功.（3）根據(jù)質(zhì)點或系統(tǒng)能量是否變化，彼此是否有能量的轉(zhuǎn)移或轉(zhuǎn)化進行判斷.若有能量的變化，或系統(tǒng)內(nèi)各質(zhì)點間彼此有能量的轉(zhuǎn)移或轉(zhuǎn)化，則必定有力做功.3.（疑點點撥）進一步理解功的公式 公式W=Flcos并不是普遍適用的，它只適用于大小和方向均不變的恒力做功；公式中各字母正負取值：F、l均取正值，W的正負取決于cos的正負；L的確切含義：本教材中指出L是物體位移的大小，因為高中階段研究的是質(zhì)點。物體的位移與“受力作用的質(zhì)點”的位移是一致的； 功與物體的運動狀態(tài)及運動形式無關。典例精析【例1】在下列各種情況中，所做的功各是多少？（1）手用向前的力F推

26、質(zhì)量為m的小車，沒有推動，手做功為 .（2）手托一個重為25 N的鉛球，勻速平移3 m，手對鉛球做的功為 . （3）一只質(zhì)量為m的蘋果，從高為h的樹上落下，重力做功為 .【解析】推而不動,有力無位移.故做功等于零.手對鉛球的力和位移垂直,故對鉛球做功等于零.重力做功為mgh.評析:做功需要滿足兩個條件,要從這兩個條件出發(fā)判斷對物體的做功情況.【例2】關于摩擦力做功下列說法中正確的是 A 滑動摩擦力總是對物體做負功。 B滑動摩擦力可以對物體做正功。C靜摩擦力對物體不做功。D靜摩擦力可以對物體做正功，也可以做負功?！窘馕觥磕Σ亮ψ龉Φ那闆r如何,決定于摩擦力與物體在力的方向上通過的位移的方向關系.而

27、摩擦力可以和物體位移方向相同、相反，也可以垂直。故答案BD正確?！纠?】如圖7.2-5所示，質(zhì)量為m的物體沿著傾角為的斜面下滑了長為L的距離.若物體與斜面間的動摩擦因數(shù)為,求這一過程：（1）重力做的功；（2）彈力做的功；（3）滑動摩擦力做的功；（4）力對物體做的總功.【解析】（1）（2）（3）（4）特別提醒：在求解功時，一定要明確是求總功還是求某個力的功，是求變力做的功還是求恒力做的功。尋找方便合適的求功的方法。【例4】如圖7.2-6所示，用恒力通過光滑的定滑輪，將靜止在水平面上的物體從位置A拉到位置B,物體可視為質(zhì)點，定滑輪距水平面高為H，物體在位置A,B時，細繩與水平面的夾角分別為，求繩的

28、拉力F對物體做的功?！窘馕觥吭O繩對物體的拉力為T，顯然人對繩的拉力等于TT在對做功的過程中大小雖然不變，但其方向時刻改變，因此該問題屬于變力做功的問題但是在滑輪的質(zhì)量以及滑輪與繩間的摩擦不計的情況下，人對繩做的功就等于繩的拉力對物體做的功而拉力F的大小和方向都不變，所以F做的功可以用公式直接計算由圖可知在繩與水平面的夾角變到過程中，拉力F的作用點的位移大小為： 特別提醒： 當物體在幾個力的共同作用下發(fā)生一段位移時，這幾個力對物體所做的功可以用下述方法求解（1）求出各個力所做的功，則總功等于各個力所做功的代數(shù)和；（2）求出各個力的合力，則總功等于合力所做的功。學力測評基礎鞏固1、有下列幾種運動情

29、況：a.用水平推力F推一質(zhì)量為m的物體在光滑水平面上前進位移sb.用水平推力F推一質(zhì)量為2m的物體在粗糙水平面上前進位移sc.用與水平方向成60°角斜向上的拉力F拉一質(zhì)量為m的物體在光滑水平地面上前進位移2sd.用與斜面平行的力F拉一質(zhì)量為3m的物體在光滑斜面上前進位移s 關于上述四種情況下拉力F做功多少的判斷正確的是（ ）A.b情況做功最多 B.a情況做功最多C.d情況做功最少 D.四種情況做功一樣多2、對于做直線運動的物體，下列說法中正確的是（ ）A.力對物體做功越多，物體的位移一定越大B.力對物體不做功，物體一定無位移C.對物體做正功的力一定是動力，對物體做負功的力一定是阻力D

30、.力做功要有一個時間過程，所以沒有某一時刻做的功3、設一個恒力拉著一個物體沿斜面向上運動一段距離，拉力的功為W1；同樣大小的力拉著物體沿斜面向下運動同樣的距離，拉力的功為W2。已知拉力與物體的運動方向相同，比較W1和W2的大小，可以確定（ ）A.W1W2 B.W1=W2 C.W1W2 D.以上都不正確4、足球運動員飛起一腳用60 N的力將足球踢出，足球沿草地運動了40 m后停止運動，關于足球運動員對足球做功的情況，下列說法正確的是A.運動員對足球做的功是2400 JB.運動員對足球沒有做功C.運動員對足球做了功但不能確定其大小D.以上說法都不對5.質(zhì)量為M的物體從高處由靜止下落，若不計空氣阻力

31、，在第2S內(nèi)和第3S內(nèi)重力做的功之比（ ） A 2：3 B 1：1 C 1：3 D 3：56、如圖7.2-7所示，質(zhì)量為m的滑塊放在傾角為的斜面體M上，運動過程中滑塊與斜面體始終相對靜止，下列說法中正確的有( )A斜面體向右勻速移動距離s，斜面體對滑塊沒有做功。B若斜面體向上勻速移動距離s，斜面體對滑塊做功mgs。C斜面體向左以加速度a移動距離s，斜面體對滑塊做的功為mas。D斜面體以加速度a勻加速向下移動距離s，斜面體對滑塊做的功為m（g+a）s。能力提升7、起重機把質(zhì)量為1噸的貨物由靜止開始勻加速提升，加速度大小是1米秒2，若g取10米秒2，則在1秒內(nèi)起重機對貨物所做的功是（ ）A500焦

32、； B4500焦；C5000焦； D5500焦8、關于作用力與反作用力做功的關系，下列說法中正確的是（ ）A.當作用力做正功時，反作用力一定做負功B.當作用力做正功時，反作用力也可能做正功C.當作用力不做功時，反作用力也一定不做功D.作用力和反作用力所做的功一定是大小相等、正負號相反的9、起重機的吊鉤下掛著質(zhì)量為m的木箱，如果木箱以加速度a勻減速下降了高度h，則木箱克服鋼索拉力所做的功為( )Amgh Bm(g-a)h Cm（g+a）h Dm(a-g)h10、質(zhì)量m=3kg的物體，受到與斜面平行向下的拉力F=10N，沿固定斜面下滑距離l=2m。斜面傾角=30°，物體與斜面間的動摩擦因

33、數(shù)=。求各力對物體所做的功，以及力對物體所做的總功。（g取10m/s2）拓展創(chuàng)新11、用水平拉力拉著滑塊沿半徑為r的水平圓軌道勻速運動一周，已知滑塊的質(zhì)量為m，滑塊與軌道間的動摩擦因數(shù)為。求此過程中拉力所做的功。提示：在滑塊沿水平圓軌道勻速運動的過程中，拉力的大小不變，但方向時刻改變，拉力的功是變力做功，可運用累積思想求解。12. 力F作用在物體上，F(xiàn)隨物體位移L的變化關系如圖7.2-8所示，那么在物體運動25m的過程中，力F對物體做了多少功？0 5 10 15 20 25L/m7.2-820F/N學習延伸 功的圖示求解利用力-位移圖象可求功如圖7.2-9甲所示表示恒力的力-位移圖象，橫坐標表

34、示力F在位移方向上的分量，功W的數(shù)值等于直線下方畫有斜線部分的面積如圖7.2-9乙所示表示變力的力-位移圖象，曲線下方畫有斜線部分的面積就表示變力所做的功，它近似地等于成階梯形的小矩形面積的總和 第三節(jié) 功率學海導航課標導引【內(nèi)容目標】（1） 理解功率的定義（2） 理解平均功率和瞬時功率的意義（3）理解額定功率與實際功率的定義，掌握機車啟動的兩種情形。 【提示與建議】 理解功率的兩個計算公式P=w/t、PFv，掌握求功率時該如何根據(jù)具體的情景選擇合適的公式分析計算是本節(jié)的關鍵。在分析機車啟動問題時要把、三個公式結合用好。本節(jié)在例題中，著重分析卡車由開動到勻速行駛的物理過程，然后運用公式解題，以

35、避免學生簡單地套用公式，同時養(yǎng)成分析物理過程的習慣生活探知 在建筑工地上要把磚頭送上樓頂，可以用手推車，也可以用起重吊車，兩者有什么不同？耕同一塊地，可以用牛耕，也可以用拖拉機耕，兩者又有什么不同？生產(chǎn)生活中 的大量事例表明，對機械來說重要的不僅僅是它能做多少功，還要考慮它做功快慢的問題，這就牽扯到了功率的問題。溫故知新1.做功的兩個因素是 ,功的計算公式為： . 2.正功和負功的意義為 .3.幾個力總功的求法有:（1） ; （2） .學點探究經(jīng)歷發(fā)現(xiàn)【探究問題一】功率情景：（1）甲起重機能在1min內(nèi)把1t的貨物勻速提高6m；（2）乙起重機能在30s內(nèi)把1t的貨物勻速提高6m；（3）丙起重機

36、能在30s內(nèi)把1t的貨物勻速提高12m；（4）丁起重機能在40s內(nèi)把1t的貨物勻速提高5m。試分別比較甲乙、乙丙、甲丁做功的快慢。在此基礎上回答下列問題：1.什么是功率？功率的定義式是什么？功率的物理意義是什么？單位呢？2.功率有正負嗎？它的正負是否表示方向或大??？【探究問題二】額定功率和實際功率3.各種機器上都有銘牌，上面有機器的功率參數(shù)，這里的功率是指什么功率？它與機器實際輸出功率有什么關系？【探究問題三】平均功率和瞬時功率 4. 什么是平均功率和瞬時功率，他們常用公式有哪些？5.試對公式PFv的進行討論，思考改變機器的油門或換擋是改變了什么。 【探究問題四】機車啟動的兩種方式5. 若機車

37、以恒定的功率(額定功率)啟動,在啟動過程中機車的速度、牽引力、加速度的變化有何規(guī)律？6. 若機車以恒定的加速度啟動呢？如何用v-t圖象來描述機車啟動的過程呢？【關鍵詞】1. 功和完成這些功所用時間的比值,描述做功快慢的物理量,瓦特(W).2. 有,但不代表大小和方向,反映做功的力對物體的效果.3. 額定功率,實際輸出功率要小于或等于額定功率,若實際輸出功率大于額定功率,機器將容易燒壞.4. 平均功率反映一段時間內(nèi)的做功的平均快慢.對應的是一段時間或位移.瞬時功率表示某一時刻力對物體做功的快慢.只用來求平均功率,而P=Fv在v是平均速度時用來求平均功率,在v是瞬時速度時用來求瞬時功率.5.汽車功

38、率一定時，牽引力與速度的關系：當汽車在某一恒定的輸出功率下行駛時，由知，速度越大，牽引力越?。环粗?，要使汽車獲得較大的牽引力，就必須減小速度我們看到汽車上坡時，常改用慢速擋，就是這個原因6.速度增大,牽引力減小,加速度減小,到牽引力減小到等于阻力時,做勻速直線運動.此后,速度、牽引力都不變。7.速度增大，牽引力、加速度在機車輸出功率未增大到額定功率前保持不變。此后相當于以恒定功率啟動。這兩種啟動方式對應的vt圖分別如下圖7.3-1中甲乙所示：知識梳理【學點1】功率1.物體所做的功與 的比值，叫功率，功率是表示 物理量。功率是 量，但是它 正負之分。2.兩種公式（1） P=  

39、0; 適合計算t時間內(nèi)的平均功率。 (2)  P   若 此公式中V為平均速度，則求出的是 若V為某時刻的 ，則P表示該時刻的瞬時功率 PFVcos 中的指的是 的夾角?！緦W點2】額定功率和實際功率3.發(fā)動機銘牌上是 功率，指的是該機 工作時的最大輸出功率，并不是任何時候發(fā)動機的功率都等于額定功率。 應在零和額定值之間取值。發(fā)動機的功率是 的功率，即在P=Fv中F為發(fā)動機產(chǎn)生的牽引力。【學點3】功率與速度4.機車以恒定功率啟動，由P=Fv得，v增時，F(xiàn) ，a ,即做加速度 的 運動，最終a= ,F= ,v 且恒定，做 運動。

40、5.機車勻加速啟動，F(xiàn) ，v ，P ，在 前，機車做 運動，當后，機車的 不變，v ，F(xiàn) ，a ， 做加速度 運動，最終 ，v最大且恒定，開始做勻速直線運動?！娟P鍵詞】1.時間，做功快慢的，標，有。2.，平均功率，瞬時速度，力和速度方向。3.額定，正常條件下可以長時間，實際功率，機車牽引力。4.減小，減小，減小，變加速，0，f，最大，勻速直線。5.不變，增大，增大，勻加速，輸出功率，增大，減小，減小，減小的，F(xiàn)=f。核心講解1.（重點解讀）理解公式P=Fv的意義。此公式的意義是：當力F與物體運動(瞬時)速度v方向一致時，力的實際瞬時功率就等于力F和運動速度v的乘積，對于機車(汽車、火車等交通工

41、具或動力裝置)，牽引力F與物體運動速度v一般方向一致，可用公式P=Fv計算實際瞬時功率(稱牽引力的功率、發(fā)動機的輸出功率)，特別注意：F為機車的牽引力，并非機車所受的合力。當P一定時，F(xiàn)1/v，即做功的力越大，其速度就越小，如：汽車在發(fā)動機功率一定時上斜坡，司機用換擋的辦法(變速調(diào)節(jié)裝置)減小速度以獲得較大的牽引力滿足上坡的需要。 當速度v保持一定時，PF，即做功的力越大，它的功率也越大。如：汽車從平路到上坡，若要保持速度不變，必須加大油門(控制燃油混合氣體流量多少的裝置)，增大發(fā)動機功率以得到較大的牽引力。 當力F一定時，Pv，即速度越大，功率越大。如：起重機吊同一貨物以不同的速度勻速上升，

42、牽引力保持不變(大小等于物重)，起吊的速度越大，起重機的輸出功率就越大。2.（難點剖析）機車的啟動問題（1）機車以恒定的功率啟動：機車以恒定的功率啟動后，若運動過程中所受阻力f不變，由于牽引力F=，隨v增大，F(xiàn)減小.根據(jù)牛頓第二定律a=-，當速度v增大時，加速度a減小，其運動情況是做加速度減小的加速運動.直至F=f時，a減小至零，此后速度不再增大，速度達到最大值而做勻速運動，做勻速直線運動的速度是vm=，下面是這個動態(tài)過程的簡單方框圖這一過程的vt關系如圖7.3-2所示.圖7.3-2(2)車以恒定的加速度a啟動.由a=知，當加速度a不變時，發(fā)動機牽引力F恒定，再由 P=Fv知，F(xiàn)一定，發(fā)動機實

43、際輸出功率P隨v的增大而增大，但當P增大到額定功率以后不再增大.此后，發(fā)動機保持額定功率不變，v繼續(xù)增大，牽引力F減小，直至F=f時，a=0，車速達到最大值vm=，此后勻速運動.在P增至P額之前，車勻加速運動，其持續(xù)時間為t0= （這個v0必定小于vm，它是車的功率增至P額時的瞬時速度）。計算時，先算出F： F-f=ma，再求出vm=，最后根據(jù)v=at求t.在P增至P額之后，為加速度減小的加速運動,直至達到vm.這一過程的vt關系如圖7.3-3所示.圖7.3-33.（疑點點撥）幾種功率的區(qū)別公式P=中求出的P為平均功率，若功率一直不變，亦為瞬時功率.公式P=Fvcos中v為平均速率，則P為平均

44、功率；若v為瞬時速率，則P為瞬時功率.一般情況下，求平均功率使用P=，求瞬時速率使用P=Fvcos（式中為力F與物體速度v之間的夾角）.一般情況下實際功率可以小于或等于額定功率，而在特殊情況下實際功率可以超過額定功率，只能是較短時間內(nèi)但應盡量避免.典例精析【例1】跳繩是一種健身運動。設某運動員的質(zhì)量為50kg，他一分鐘跳繩180次。假定在每次跳躍中，腳與地面的接觸時間占跳躍一次需要時間的，則該運動員跳繩時克服重力做功的平均功率是 W.（g取10m/s2）。解析：運動員跳躍一次的時間為 在空中的時間 上升的時間 上升的高度 跳繩一次克服重力做功 運動員跳繩時克服重力做功的平均功率為 【例2】如圖

45、7.3-4所示，質(zhì)量m=2 kg的木塊在傾角=37°的斜面上由靜止開始下滑，木塊與斜面間的動摩擦因數(shù)為0.5，已知：sin37°=0.6,cos37°=0.8,g取10 m/s2,求：圖7.3-4（1）前2 s內(nèi)重力做的功；（2）前2 s內(nèi)重力的平均功率；（3）2 s末重力的瞬時功率.思路點撥：可先由W=Fssin37°來計算重力的功，再由P=W/t來計算重力的平均功率，由P=Fv求重力的瞬時功率.解析：（1）木塊所受的合外力為：F合=mgsin-mgcos=mg(sin-cos)=2×10×（0.6-0.5×0.8） N=

46、4 N物體的加速度為：a=F合/m=4/2 m/s2=2 m/s2前2 s內(nèi)木塊的位移：s=at2=×2×22 m=4 m所以，重力在前2 s內(nèi)做的功為：W=mgsin·s=2×10×0.6×4 J=48 J.（2）重力在前2 s內(nèi)的平均功率為：=24 W.（3）木塊在2 s末的速度：v=at=2×2 m/s=4 m/s重力在2 s末的瞬時功率P=mgsin·v=2×10×0.6×4 W=48 W.答案：48 J 24 W 48 W特別提醒：計算功率時要弄清所求的是瞬時功率還是平均功率

47、，若是瞬時功率一定要注意力和速度之間的夾角. 【例3】汽車發(fā)動機的額定功率60千瓦，汽車的質(zhì)量5噸，汽車在水平路面上行駛時，阻力是車重的0.1倍。問：(1)汽車保持以額定功率從靜止起動后能達到的最大速度是多少？(2)汽車從靜止開始，保持以0.5m/s2的加速度作勻加速運動，這一過程能維持多長時間？解析：(1)據(jù)題意，汽車以額定功率起動。，起動的過程®大，導至F®??；小，直到F=f，；這過程車作加速度越來越小的加速運動，速度一直在增大，對應時刻的速度是加速度過程的最后一個值，當然是最大值，而后就保持這個速度勻速運動。當F=f時速度最大。 特別提示：此類問題關鍵是發(fā)動機的功率是

48、否達到額定功率，若在額定功率下啟動，則一定是變加速運動。學力測評基礎鞏固1. 關于功率，以下說法中正確的是（ ）A. 根據(jù)可知，機械做功越多，其功率越大B. 根據(jù)P=Fv可知，汽車的牽引力一定與速率成反比C. 由可知，只要知道時間內(nèi)機械所做的功，就可以求得這段時間內(nèi)任一時刻的功率D. 由P=Fv可知，當發(fā)動機功率一定時，交通工具的牽引力與運動速率成反比2. 在平直公路上以一般速度勻速行駛的自行車所受阻力約為人和車總重的0.02倍，騎車人的功率約為（ ）A. 0.1kW B. 10-3kW C. 1kW D. 10kW3 一質(zhì)量為m的木塊靜止在光滑的水平面上，從t=0開始，將一個大小為F的水平恒

49、力作用在該木塊上，在t=T時刻F的功率是（ ） A B C D4同一恒力按同樣方式施于物體上，使它分別沿著粗糙水平地面和光滑水平拋面移動相同一段距時，恒力的功和平均功率分別為、和、，則二者的關系是（ ）A、 B、 C、 D、5. 下列說法正確的是（ ）A機器的額定功率是不變的，而實際功率經(jīng)常變動；B機器必須始終以額定功率運行；C實際功率可以大于額定功率，但不能長時間大于；D額定功率是機器正常工作的最小功率。6一個人用水平的拉力拉一個重物，若用的力是100牛，重物在0.5秒內(nèi)勻速前進0.6米，則人對重物做功的功率是（ ）      A.300w 

50、        B.240w         C.120w         D.100w能力提升 7、從同一高度以不同的水平初速度做平拋運動的同一物體在落到地面上時（ ）A. 落地時重力的瞬時功率相同B.運動全過程中重力做的功相同C.落地時速度相同D.運動全過程中重力的平均功率相同8、飛機以速度水平勻速飛行時，發(fā)動機的功率為P，若飛機所受的空氣阻力與飛行速度的平方成正

51、比，那么當發(fā)動機的功率增為4時，飛機勻速飛行的速度將增為（ ） A BC D. 9、汽車發(fā)動機的額定功率為60W，汽車質(zhì)量為5 t，汽車在水平路面上行駛時，阻力是車重的.倍，取10/s2，問：(1)汽車保持以額定功率從靜止起動后能達到的最大速度是多少?(2)汽車在加速過程中，當速度大小為4m/s時，加速度是多大？10、 起重機吊起一質(zhì)量為200kg的貨物，使其從靜止開始豎直勻加速上升，經(jīng)2s貨物的速度達到5m/s，則起重機在這2s內(nèi)起吊貨物的功率是多大？ 11、若某人的心臟每分鐘跳動75次，心臟收縮壓為135mmHg，收縮一次輸出的平均血量為70mL，計算心臟收縮時做功的平均功率多大？拓展創(chuàng)新

52、12、某學校探究性學習小組對一輛自制小遙控車的性能進行研究。他們讓這輛小車在水平的地面上由靜止開始運動，并將小車運動的全過程記錄下來，通過數(shù)據(jù)處理得到如圖7.3-5所示的vt圖象，已知小車在02 s內(nèi)做勻加速直線運動，2 s10 s內(nèi)小車牽引力的功率保持不變，在10 s末停止遙控讓小車自由滑行，小車質(zhì)量m1 kg, 整個過程中小車受到的阻力大小不變。求：小車所受的阻力f是多大？2 N在2 s10 s內(nèi)小車牽引力的功率P是多大？12小車在加速運動過程中的總位移s是多少？29 m13v / ms-1t / sO726410圖7.3-513一輛重5 t的汽車，發(fā)動機的額定功率為80 kW.汽車從靜止開始以加速度a1 ms2做勻加速直線運動，車受的阻力為車重的0.06倍，g=10 ms2，