2019-2020年八年級科學(xué)上冊 機(jī)械能、功與功率教案 鄂教版.doc

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2019-2020年八年級科學(xué)上冊 機(jī)械能、功與功率教案 鄂教版 一. 教學(xué)內(nèi)容： 機(jī)械能、功與功率 二. 學(xué)習(xí)目標(biāo)： 1. 了解動(dòng)能和勢能的概念以及它們的大小與什么因素有關(guān)，并能解釋簡單的現(xiàn)象。（重點(diǎn)） 2. 知道動(dòng)能和勢能可以相互轉(zhuǎn)化以及機(jī)械能守恒的含義。（重點(diǎn)） 3. 了解做功是能量的轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移的過程。 4. 理解功的概念，理解功率的概念。 5. 判斷作用在物體上的力是否對物體做功，運(yùn)用功和功率的公式進(jìn)行計(jì)算。（難點(diǎn)） 三. 重難點(diǎn)講解： 【知識點(diǎn)1】能量 能量：一個(gè)物體能夠做功，我們就說這個(gè)物體具有能量。 理解：①能量是表示物體做功本領(lǐng)大小的物理量；能量可以用做功的多少來衡量。 ②一個(gè)物體“能夠做功”并不是一定“要做功”也不是“正在做功”或“已經(jīng)做功”如：山上靜止的石頭具有能量，但它沒有做功。也不一定要做功。 【知識點(diǎn)2】動(dòng)能（重點(diǎn)） 物體由于運(yùn)動(dòng)而具有的能叫動(dòng)能。一切運(yùn)動(dòng)的物體都具有動(dòng)能。 實(shí)驗(yàn)表明：兩個(gè)質(zhì)量相等的物體，速度大的能夠做的功較多，所以它具有的動(dòng)能也越大；兩個(gè)速度相等的物體，質(zhì)量大的能夠做的功較多，所以它具有的動(dòng)能也越大?？梢娢矬w動(dòng)能的大小是由質(zhì)量和速度兩個(gè)因素共同決定的。運(yùn)動(dòng)物體的速度越大，質(zhì)量越大，它的動(dòng)能也就越大。 【知識點(diǎn)3】重力勢能（重點(diǎn)） 物體由于被舉高而具有的能叫重力勢能。 實(shí)驗(yàn)表明，兩個(gè)質(zhì)量相等的物體，被舉得較高的物體對外做的功越多，說明它具有的能量多，所以被舉得高些的物體具有的重力勢能較大；兩個(gè)高度相同的物體，質(zhì)量較大的物體對外做的功較多，說明它具有的能量較多，所以質(zhì)量較大的物體具有的重力勢能較大?？梢?，物體重力勢能的大小是由物體的質(zhì)量和被舉的高度兩個(gè)因素共同決定的。物體的質(zhì)量越大，被舉得越高，它的重力勢能就越多。 【知識點(diǎn) 4】彈性勢能 物體由于發(fā)生了能恢復(fù)原狀的彈性形變而具有的能叫彈性勢能。 彈性勢能的大小是由彈性形變的大小決定的。同一物體的彈性形變越大，彈性勢能就越大。 【知識點(diǎn) 5】機(jī)械能（重點(diǎn)） 動(dòng)能和勢能統(tǒng)稱為機(jī)械能，其中勢能又包括重力勢能和彈性勢能。 【知識點(diǎn) 6】機(jī)械能轉(zhuǎn)化和守恒定律 在機(jī)械運(yùn)動(dòng)中，物體具有的動(dòng)能和勢能在一定的情況下是可以相互轉(zhuǎn)化的；如果沒有摩擦阻力，在動(dòng)能和勢能的相互轉(zhuǎn)化過程中，機(jī)械能的總量保持不變，這就叫機(jī)械能守恒定律。 水電站的工作原理：利用高處的水落下時(shí)把重力勢能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能，水的一部分動(dòng)能轉(zhuǎn)移到水輪機(jī)，利用水輪機(jī)帶動(dòng)發(fā)電機(jī)把機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能。 【知識點(diǎn)7】功（難點(diǎn)） 1、對“機(jī)械功”的理解 力學(xué)里所說的功包括兩個(gè)必要因素：一是作用在物體上的力，二是物體在力的方向上通過的距離。只有同時(shí)滿足上述兩個(gè)條件，我們才說物體做了功，如果缺少其中一個(gè)條件，物體就沒有做功。例如不做功的三種情況：有力無距離、有距離無力、力和距離垂直。 2、功的計(jì)算方法：力跟物體在力的方向上通過的距離的乘積叫機(jī)械功，簡稱功。 W=FS ①分清哪個(gè)力對物體做功，計(jì)算時(shí)F就是這個(gè)力； ②公式中S 一定是在力的方向上通過的距離，強(qiáng)調(diào)對應(yīng)。 ③功的單位“焦”（牛米 = 焦），不要與力和力臂的乘積（牛米，不能寫成“焦”）單位搞混。 做功的過程的實(shí)質(zhì)：做功的過程實(shí)際上是能量的轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移過程，所以功和能量的單位是一致的 【知識點(diǎn) 8】功率（難點(diǎn)） 1、功率：單位時(shí)間里所做功的多少叫做功率。功率是表示做功快慢的物理量，功率大，表示做功快，功率小表示做功慢。 2、功率的計(jì)算方法： 公式：P= = Fv 單位：主單位 W 常用單位 kW 【典型例題】 例1. 體積相同的實(shí)心銅球和木球放在水平桌面上，銅球靜止，木球在桌面上做勻速直線運(yùn)動(dòng)，則（ ） A. 銅球的動(dòng)能小于木球的動(dòng)能 B. 銅球的勢能小于木球的勢能 C. 銅球的機(jī)械能一定小于木球的機(jī)械能 D. 銅球的機(jī)械能一定等于木球的機(jī)械能 解析：解決這一題，要緊緊抓住決定動(dòng)能、勢能大小的因素進(jìn)行分析。銅球靜止，沒有動(dòng)能，木球運(yùn)動(dòng)著，具有動(dòng)能。銅球和木球都在水平桌面上，離地面的高度相同，但銅球的質(zhì)量大于木球的質(zhì)量，因此銅球的重力勢能大于木球的重力勢能。機(jī)械能等于物體的勢能與動(dòng)能之和。銅球的動(dòng)能為零，但勢能大；木球的動(dòng)能大，但勢能小。由于不知它們的具體大小，所以無法比較銅球和木球的機(jī)械能的大小。 答案：A 例2.如圖所示，小妍把鐵球拉近剛好貼著自己的鼻子，松開手后，頭保持不動(dòng)，鐵球由a點(diǎn)沿弧線abc運(yùn)動(dòng)到c點(diǎn)，然后從c點(diǎn)往回?cái)[動(dòng)，則下列說法正確的是（ ） A. 鐵球位于c點(diǎn)時(shí)動(dòng)能最大 B. 鐵球位于b點(diǎn)時(shí)勢能最大 C. 鐵球擺回時(shí)不可能碰傷鼻子 D. 改用銅球會碰傷鼻子 解析：這一題考查的主要是動(dòng)能與勢能之間的轉(zhuǎn)化和機(jī)械能守恒定律。鐵球從a→b運(yùn)動(dòng)時(shí)，高度逐漸減小，說明鐵球的重力勢能逐漸減少；而鐵球的運(yùn)動(dòng)速度逐漸增大，說明鐵球的動(dòng)能逐漸增大，故選項(xiàng)B錯(cuò)；鐵球從b點(diǎn)移到c點(diǎn)，是鐵球被舉高的過程，因此鐵球在c點(diǎn)具有的重力勢能最大，但在c點(diǎn)速度為零，不具有動(dòng)能，故A錯(cuò)；當(dāng)鐵球從c點(diǎn)往回?cái)[動(dòng)，從b點(diǎn)向a點(diǎn)運(yùn)動(dòng)，根據(jù)機(jī)械能守恒定律，鐵球最多只能到達(dá)a點(diǎn)，而不能超越a點(diǎn)，故C項(xiàng)正確；換成銅球照樣遵守機(jī)械能守恒定律，不可能碰傷鼻子，故D項(xiàng)錯(cuò)誤。 答案：C 例3.如圖所示四種情景中，人對物體做了功的是（ ） 解析：關(guān)于物體是否做功的問題，關(guān)鍵看是否滿足做功的兩個(gè)必要因素：一是作用在物體上的力，二是物體在力的方向上通過的距離。只有同時(shí)滿足上述兩個(gè)條件，我們才說物體做了功，如果缺少其中一個(gè)條件，物體就沒有做功。A中人的提力對水桶沒有做功，這是由于人對水桶的力是豎直向上的，水桶移動(dòng)的距離是沿水平方向的，故豎直方向上的提力對水桶不做功；B和D中，人盡管出了力，但只要物體未被挪動(dòng)，就不能說人做了功，因?yàn)槿鄙俚诙€(gè)因素。那么正確答案只有C，撬桿對石頭有力的作用，又使石頭在力的方向上挪動(dòng)了距離，所以人對物體做了功。 答案：C 例4. 小徐的體重為500牛頓，他想粗略地測算自己在單杠上做引體向上運(yùn)動(dòng)的功率。他用尺量出握拳時(shí)手臂的長度為0. 6米，并測出自己連續(xù)拉上去5次的時(shí)間為10秒（如圖所示），請計(jì)算： （1）小徐在這段時(shí)間內(nèi)克服重力所做的功為多少？ （2）小徐做引體向上運(yùn)動(dòng)的功率為多大？ 解析：（1）功的計(jì)算方法：力跟物體在力的方向上通過的距離的乘積即W=FS，此題中拉力克服重力做功，它們是同一直線上的一對平衡力，因而F = G =500N；又因拉了5次，每次0. 6米，故S=0. 65=3米，所以： W=FS=500N0.6m5=1500J。 （2）根據(jù)公式P= ，要求P，需要知道W和t。第一問中我們已經(jīng)算出W=1500J，題目中已知t=10秒，所以：P= ==150w 答案：如上。 【模擬試題】（答題時(shí)間：45分鐘） 1、一架飛機(jī)在某災(zāi)區(qū)上空沿水平方向勻速飛行，同時(shí)向地面投放救災(zāi)物資。投下物資后，飛機(jī)的動(dòng)能和勢能發(fā)生變化是（ ） A. 動(dòng)能不變，勢能減小 B. 動(dòng)能變小，勢能不變 C. 動(dòng)能和勢能都變小 D. 動(dòng)能和勢能都不變 2、小星乘超市的自動(dòng)扶梯勻速上升的過程中，小星的 A. 動(dòng)能轉(zhuǎn)化為勢能，機(jī)械能不變 B. 動(dòng)能轉(zhuǎn)化為勢能，機(jī)械能增大 C. 動(dòng)能不變，勢能增大，機(jī)械能增大 D. 動(dòng)能不變，勢能不變，機(jī)械能不變 3、不同的物理現(xiàn)象往往反映出相同的物理規(guī)律. 下圖所示的現(xiàn)象中在能量轉(zhuǎn)化方面的共同點(diǎn)是（ ） A. 物體的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為其他形式的能量 B. 物體的動(dòng)能全部轉(zhuǎn)化為重力勢能 C. 其他形式的能量轉(zhuǎn)化為物體的機(jī)械能 D. 物體的重力勢能轉(zhuǎn)化為其他形式的能量 4、如圖所示，小明和小強(qiáng)分別用沿水平方向的力F1、F2推A、B兩個(gè)木箱，使它們沿著推力的方向移動(dòng)的距離分別為S1、S2，對它們所做的功分別為W1、W2，且W1＝W2。則下列說法正確的是（ ） A. 如果F1>F2，則S1>S2； B. 如果F1S2； D. 如果 F1＝F2，則S1＝S2 5、下列現(xiàn)象中，力沒有對物體做功的是 （ ） A. 用力將鉛球擲出 B. 將書包背上樓 C. 騎自行車勻速前進(jìn) D. 人提著水桶在水平路面上行走 6、跳繩是今年體育考試新調(diào)整的項(xiàng)目。小強(qiáng)同學(xué)每跳起一次，克服重力做的功最接近（ ） A. 3J B. 30J C. 300J D. 600J 7、用10N豎直向上的拉力，使放在水平地面上重為8N的物體豎直向上移動(dòng)了2米，則拉力做功為（ ） A. 4J B. 16J C. 20J D. 36J 8、如圖是人造地球衛(wèi)星的軌道示意圖，人造地球衛(wèi)星在大氣層外環(huán)繞地球運(yùn)行的過程中，它在近地點(diǎn)的動(dòng)能＿＿＿＿（選填：大于、小于、等于）它在遠(yuǎn)地點(diǎn)的動(dòng)能；它從近地點(diǎn)向遠(yuǎn)地點(diǎn)運(yùn)行的過程中，機(jī)械能的變化情況是_________（選填：變大、變小、不變）。 9、皮球從某一高度釋放，落地后反彈上升，上升的最大高度比釋放時(shí)的高度低一些，皮球上升的過程重力勢能 ，皮球在整個(gè)運(yùn)動(dòng)過程中的機(jī)械能 （選填“增加”、“減小”或“不變”）. 10、自行車下坡時(shí)，不蹬腳踏板，其速度也會越來越大，在此過程中，自行車的動(dòng)能逐漸 ，自行車的重力勢能逐漸 。 11、如圖所示，小明從滑梯上自由加速下滑時(shí)，感到臀部灼 熱，在此過程中發(fā)生了能的轉(zhuǎn)化. 其中，動(dòng)能 ，重力勢能 ，機(jī)械能 . （選填“增大”、“減小”或“不變”） 12、東風(fēng)牌汽車在平直的公路上勻速行駛160m，所用時(shí)間為10s，若此時(shí)卡車所受的牽引力為5000N，則這段時(shí)間內(nèi)牽引力所做的功為________J，牽引力的功率是________W。 13、小晗從學(xué)校一樓打水勻速走上三樓。每層樓的高度為4m. 水和桶的總重為l0N。上三樓后又水平勻速走100m到達(dá)班級。那么小晗在這個(gè)過程中對水桶做的功為 J. 14、臨沂市某商場二樓到三樓的自動(dòng)扶梯高度是4m。扶梯長6m。孫琪同學(xué)體重500N，自動(dòng)扶梯把孫琪同學(xué)從二樓運(yùn)送到三樓的過程中對她做功_______J。如果要測算自動(dòng)扶梯對她做功的功率. 還應(yīng)該測量的物理量是_______。 15、一輛汽車總重為2104N，在平直水平路面上以20m／s的速度勻速行駛，汽車所受阻力為總重的0.03倍，在10s內(nèi). 汽車克服阻力做的功為________J. 功率為________W。 16、在“探究動(dòng)能的大小與哪些因素有關(guān)”的實(shí)驗(yàn)中，小車碰撞木塊后繼續(xù)向前運(yùn)動(dòng)，木塊在水平木板上滑動(dòng)0.4m后停下，如圖所示，木塊在滑動(dòng)過程中受到0. 5N的摩擦力，則木塊克服摩擦力所做的功W=_______J，設(shè)小車與木塊碰撞前的動(dòng)能為Ek，則Ek_______（大于／等于／小于）W. 17、為了增強(qiáng)體能，全班同學(xué)進(jìn)行爬樓梯訓(xùn)練。體重500N的小剛在10s內(nèi)連續(xù)爬樓梯的總高度為7m。求： （1）小剛爬樓梯所做的功。 （2）小剛爬樓梯的功率。 18、小強(qiáng)的身高只有165cm，質(zhì)量卻有80kg，每天放學(xué)背著10kg的書包爬上約20m高的6樓，總是累得他氣喘吁吁。如果小強(qiáng)上到樓頂共要5min時(shí)間，（g=10N/kg）求： ①小強(qiáng)上樓過程中要對書包做多少功？ ②小強(qiáng)上樓過程中克服總重力做功的功率是多少？ 【試題答案】 1、C 2、C 3、A 4、D 5、D 6、B 7、C 8、大于、不變 9、增加、減小 10、增大、減小 11、增大、減小、減小 12、8105，8104 13、80 14、2103，時(shí)間 15、1.2105 ，1.2104 16、0. 2 大于 17、（1）W=FS=Gh=500N7m=3.5103 J （2）：P= ==3.5102W 18、（1）W=FS=Gh=mgh=10kg10N/kg 20m=2.0103 J （2）：P= ====60W