范文一:内能与机械能转化教案
内能与机械能转化教案
篇一:《机械能与内能的相互转化》教学反思
《机械能与内能的相互转化》教学反思
《机械能与内能的相互转化》教学反思
教学反思:
本节课设计上有三大亮点:
一、 注重学生的亲身体验、注重学生经历知识的获得过程。(通过三个试验探究让学生总结共性:是通过做功的方式改变内能)
二、 注重学生的自主学习和合作学习:对热机的教学完全交给学生,先通过视频观看(视频直观形象,同时又是全角度,学生能从各角度整体认识),再通过自主学习课本,最后通过问题引导小组合作讨论。学生自学的程度远远超出教师的预习,学习效果好于教师的单纯讲解。
三、 利用ppt的超链接功能,制造出翻翻看的功效,大大提高了学生小结、巩固练习的兴趣。因为有一点的不确定性,所以对学生来说,有一定挑战性,又满足了学生的好奇心。
本节课我的体会:
要相信学生的自学能力,教师通过多角度的学习方式设计(活动、试听材料、课本自主学习、合作讨论、问题引导)指导学生
学习,而不是运用讲授简单了事,那么学生的收获会远远超出我们的设计,不仅会收获知识,更重要的是收获能力方法。
篇二:机械能及其转化教案
机械能及其转化教案
教学目标:
1(知识与能力
知道机械能包括动能和势能(能用实例说明动能和势能之间可以相互转化,能解释有关动能、重力势能、弹性势能之间相互转化的简单现象( 初步了解机械能守恒的含义(
2(过程与方法
通过观察和实验,认识动能和势能之间的相互转化的过程( 动手设计实验,勇于探索自然现象和身边的物理道理(
3(情感态度与价值观
关心机械能与人们生活的联系,有将机械能应用于生活的意识( 乐于参加观察、实验、制作等科学实践(
教学重点与难点:
能量守恒的理解和动能和势能的转化(
教学器材:教材
教学课时:1时
教学过程:
引入新课
手持粉笔头高高举起。以此事例提问:被举高的粉笔具不具有
能量,为什么,
学生回答提问后,再引导学生分析粉笔头下落的过程。首先提出,当粉笔头下落路过某一点时,粉笔头具有什么能量,(此时既有重力势能,又有动能)继而让学生比较在该位置和起始位置,粉笔头的重力势能和动能各有什么变化,(重力势能减少,动能增加)
在粉笔头下落的过程,重力势能和动能都有变化,自然界中动能和势能变化的事例很多,下面我们共同观察滚摆的运动,并思考动能和势能的变化。
实验1:滚摆实验。
出示滚摆,并简单介绍滚摆的构造及实验的做法。事先应在摆轮的侧面某处涂上鲜明的颜色标志,告诉学生观察颜色标志,可以判断摆轮转动的快慢。
引导学生复述并分析实验中观察到的现象。开始释放摆轮时,摆轮在最高点静止,此时摆轮只有重力势能,没有动能。摆轮下降时其高度降低,重力势能减少;摆轮旋转着下降;而且越转越快,其动能越来越大。摆轮到最低点时,转动最快,动能最大;其高度最低,重力势能最小。在摆轮下降的过程中,其重力势能逐渐转化为动能。
仿照摆轮下降过程的分析,得出摆轮上升过程中,摆轮的动能逐渐转化为重力势能。
实验2:单摆实验。
此实验摆绳宜长些,摆球宜重些。最好能挂在天花板上,使单摆在黑板前,平行于黑板振动,以便在黑板上记录摆球运动路线中左、右最高点和最低点的位置。分析单摆实验时,摆球高度的变化比较直观,而判断摆球速度大小的变化比较困难,可以从摆球在最高点前后运动方向不同,分析摆球运动到最高点时的速度为零,作为这一难点的突破口。顺便指出像单摆这种往复的运动,在物理学中叫做振动。
综述实验1、2,说明动能和重力势能是可以相互转化的。
实验3:弹性势能和动能的相互转化。
演示课本图1—7动能和弹性势能的转化实验。实验可分两步做。首先
手持着木球将弹簧片推弯,而后突然释放木球,木球在弹簧片的作用下在水平槽内运动。让学生分析在此过程中,弹性势能转化为动能。第二步实验,让木球从斜槽上端滚下,让学生观察木球碰击弹簧片的过程。然后,依据课本图1—7,甲?
乙图和乙?丙图分析动能转化为弹性势能和弹性势能转化为动能的过程。得出:动能和弹性势能也是可以相互转化的。
自然界中动能和势能相互转化的事例很多。其中有一些比较直观,例如:物体从高处落下、瀑布流水等这些事例也可以让学生列举,说明动能和势能的相互转化。有些事例比较复杂,例如:踢出去的足球在空中沿一条曲线(抛物线)运动过程中,动能和势能是如何相互转化的呢,(板画足球轨迹,依图分析)首先我
们来分析足球离地面的高度的变化,这是判断足球重力势能变化的依据。很明显,在上升过程中足球的重力势能增加;在下降过程中重力势能减少。接着再分析足球的速度。足球在最高点时不再上升,说明它向上不能再运动。所以,足球在上升过程中,速度逐渐变小;在下降过程中速度又逐渐变大。通过以上分析,可以看到足球在上升阶段动能转化为重力势能;在下降阶段重力势能转化为动能。
人造地球卫星在运行过程中,也发生动能和重力势能的相互转化。人造地球卫星大家并不陌生,然而围绕人造卫星,同学们还有许多的谜没有揭开。例如:人造卫星为什么能绕地球运转而不落下来,在人造卫星内失重是怎么回事,等等,这些问题还有待于同学们进一步学习,今天我们只讨论卫星运行过程中,动能和重力势能的相互转化。
人造卫星绕地球沿椭圆轨道运行,它的位置离地球有时近、有时远。(出示我国发射的第一颗人造卫星轨道图)现以我国发射的第一颗人造卫星为例,它离地球最近时(此处叫近地点)离地面439公里,离地球最远时(此处叫远地点)离地面高度是2384公里,它绕地球一周的时间是114分钟。它在近地点时,速度最大,动能最大;此时离地面最近,重力势能最小。卫星由近地点向远地点运行时动能减小,重力势能增大,动能向重力势能转化。直到远地点时,动能最小,重力势能最大。卫星由远地点向近地点运行时,重力势能向动能转化。在卫星运行过程中,不断地有动
能和势能的相互转化。
练习
1、人造地球卫星沿椭圆轨道绕地球运转,卫星在近地点时能最大,在远地点时
能最大,从近地点向远地点运动的过程中,转化为。
2、骑自行车上坡前,往往要加紧蹬几下,加大速度,增加自行车上坡时的 ,上坡时,这些 转化为,车就容易上到高处。
3、“会挽雕弓如满月,西北望,射天狼”的诗句表达了诗人苏轼企望为国御敌立功的壮志,拉弯的弓箭射出去,这一过程中能量的转化情况是 转化为。
4、2003年3月20日,美英联军调用大量空降部队对伊拉克实施军事打击。在空降兵离开机舱,尚未打开降落伞的一段时间里,他们在空中加速下降。若不计空气阻力,那么在这段时间里,空降兵的重力势能 ,动能,机械能 5、下列过程中,属于动能转化为势能的是( )
A、雪撬从山坡上滑下 B、推开的弹簧门自动关闭
C、人造地球卫星从近地点向远地点运动 D、雪滴从空中落下 。
小 结:
1、机械能的概念
2、机械能的转化:动能与势能的相互转化
板书设计:
第五节 机械能及其转化
一、机械能:动能和势能之和
二、机械能的转化
动能——势能
势能——动能
教学后记:
本节对机械能的概念,以及能量之间的相互转化做了详细的阐述,在所学的知识里,这一节是对本章的一个概括,因此,提出了能量守恒,对这一点的认识,也是学生能否学好这一章的关键。
篇三:机械能与内能的相互转化教学案例设计
《机械能与内能的相互转化》教学案例设计
朱庄中学 朱雨红
【教学目标】
1.知识与技能
(1)知道做功是改变物体内能的另一种方式。
(2)了解热机基本结构和工作原理。
(3)知道四冲程内燃机工作过程中的能量转化。
2(过程与方法
(1)通过探究实验,了解做功是改变物体内能的另一种方式。
(2)通过观察和分析,了解热机基本结构和工作原理。
3(情感、态度与价值观。
通过探索性实验,提高观察能力、实验操作能力和比较、分析、概括的能力,培养学生实事求是的科学态度。
【教学重点】做功和内能改变的关系
【教学难点】热机的工作原理
【教具】细铁丝、棉线、空气压缩引火仪,电子式火花发生器、汽油机模型实物及其挂图
【学具】铁丝、棉线
【教学方法】实验观察法、亲身体验法、自学讨论法
【课型】新授课、实验课
【教学过程】
一、新课引入
同学们,汽车高速行驶时,为什么轮胎的温度会升得很高,(投影插图)通过本节课的学习,我们就会知道其中的缘由。
(板书:机械能与内能的相互转化)
二、进行新课
轮胎的温度为何会升得很高,要弄清原因,我们首先要了解做功能否改变物体的内能,先请同学们认真看书自学P42活动12.5,边看书边用桌上器材完成实验。
教师点拨:
1(实验12—23折弯铁丝的速度要快,触摸时小心烫手。
2(利用棉线做实验时手划过的速度不要太快,以免把手划破
教师演示完成图12—24实验.
〖提醒:实验12—24压缩活塞的速度要迅速,注意引导学生观察实验现象。〗
(一)提出问题:
(1)上述活动中,物体的内能有没有变化,增加还是减少,
(2)物体增加的内能是从何而来的,能量如何转化,
(3)列举日常生活中做功改变物体内能的实例。
引导学生分析并回答:
1(铁丝、棉线烫手,棉花燃烧说明物体内能增加
2(折铁丝,划棉线,压活塞都是对物体做功,消耗了机械能。
(板书:做功可以改变物体内能)
学生举例,注意分析能量转化情况并得出结论:对物体做功,物体内能会增加。 (板书:对物体做功,物体内能会增加。机械能
(二)提出问题:
做功可以使物体内能增加,那么做功可不可以使物体的内能减小呢,教师演示课本图12—25实验,引导学生注意观察现象。
思考:
1(图12—25实验中,酒精燃烧后的燃气对外做功,燃气的内能怎样变化,
2(燃气的内能转化为哪种形式的能量,
引导学生根据现象:盖子飞出去,分析归纳:燃气的内能减少,转化为瓶盖的机械能。 (板书
机械能)
(三)提出问题:
使铁丝内能增加的方法除了弯折以外,还有哪些,
学生列举方法,教师注意适当板书并把这些方法归类是属于做功还是属于热传递, (板书:做功和热传递在改变物体的内能时是等效的)
(四)热机:
人们根据燃料燃烧后的燃气可对外做功这一原理制造了热机。
让学生认真看书自学P43—P44,并思考。
1(认真观察桌上汽油机的模型并对照挂图,说出汽油机的各部分的名称。
2(演示汽油机的模型,并说出汽油机是如何工作的,
尽可能让学生讲解,不完整的部分由其他同学补充,让学生反复演示模型。教师因势利导,归纳出汽油机的四个冲程以及它们各有什么特点。
(板书:汽油机的四个冲程:吸气冲程、压缩冲程、做功冲程、排气冲程)
3(学生演示吸气冲程(师介绍灯亮表示进气门打开)并说出吸气冲程的特点。
4(学生演示压缩冲程,其余学生观察并思考特点:
引导:燃气的温度升高了,但未能达到着火点,怎么办呢,(火花塞产生电火花,使燃料猛烈燃烧,产生高温高压的燃气)
5(做功冲程谁对谁做功呢,能量如何转化,
学生演示,对照插图回答:
燃气燃烧后内能,温度怎么变,废气如何处理,
6(学生演示排气冲程,说出特点。
7(小结:我们把这四个冲程称为一个工作循环,里面有一个主要冲程是燃气对外做功完成的,它是什么冲程,其他冲程靠什么完成,在这四个冲程中活塞上下往复运动几次,曲轴转动几圈,(生答)
学生讨论P45想一想。
(五)阅读P45—P46生活、物理、社会
三、课堂小结:本节课你学到了什么知识,进一步巩固了什么学习方法,
四、课堂作业(投影)
1(下列生活实例中,各通过哪种方式改变物体内能
冬天在火炉旁烤手;把冰块放在鲜榨的果汁里,喝时感觉很凉快;
利用太阳能热水器“烧水”;用锯条锯木板时,锯条发热,锯条的内能增加
2(小孩在玩唧筒时,“活塞”压缩空气。压缩空气把“子弹”推射出去(如图),
说明被压缩的空气内能增加,转化为“子弹”的________能(这个过程说明通
过________可以改变物体内能。
3(压缩冲程是_________能转化为______能。做功冲程是_____
能转化为___能。
4(汽车高速行驶时,消耗了_____能,轮胎的内能_______,温度_______。
五、布置作业
【教后记】
本节课主要讲解了内能和机械能的相互转化,实际上能量的转移和转化往往是同时发生的,因此在课堂教学中应通过大量的实例将两者有机地联系起来,不要机械地进行分割。这些实例既可以包括常见的生活和社会现象,也可以是一些生动有趣的小实验,通过对实例和实验现象的观察分析可以增强学生的感性认识,从而进一步了解能量的转移和转化。
在介绍热机的知识时要充分调动学生的积极性,放手让学生自学、观察、讨论,体现他们的主体地位。教者还可通过介绍热机的发展推动工业革命的故事,让学生了解内能的利用在人类社会发展史上的重要意义,引导学生关心科技发展,增加社会责任感和树立科学的世界观。
范文二:机械功与机械能教案
课题: 13.1怎样才叫“做功”
教学目标:
【知识与技能】:
1、 知道机械功的概念,理解做功的两个必要因素。
2、 理解功的计算公式W=FS,知道功的单位。能用功的公式进行有关计算。
【过程与方法】:
3、 经历观察和解释生活、生产中的有关实例的过程,了解功和能的含义,学习从物理现象中 归纳简单物理现象的方法。
教学重点难点:
【重点】:能识别物体在什么情况下做功,在什么情况下未做功。
【难点】:怎样正确的测算功。
教学过程:
一、创设情境 导入新课
大清洁上,某同学从级室上提了一桶水过来,他说他做了功,但我从物理学角度来讲,他却没有做功!那么,物理学上怎样才叫做了功呢?
二、合作交流 解读探究
1、 怎样才叫做功
让学生阅读“活动1”部分的内容后进行讨论:
⑴ 物理学中对做功是怎样规定的?⑵做功必须包含那些要素?
【板书】:功的含义作用在物体上的力,使物体在力的作用下沿着力的方向移动一段距离,就说这个力对物体做了机械功,简称做功。
做功的两个必要因素:作用在物体上的 和物体在 的方向上通过的 。
【明确】通过实例分析“劳而无功”,“不劳无功”的情况。
让学生阅读“活动二”部分的内容,回答力对物体做功了吗?
A、小鸟将虫子从地里叼起来。 B、 人将油桶推到仓库中。
C、举重运动员举着杠铃不动
2、怎样测算功。
引导学生阅读教材
【明确】力跟物体在力的方向上通过的距离的乘积等于力对物体做的功。
计算公式:W=FS,功的单位是焦耳,简称焦(J)。
运用公式计算时,物理量一律用国际单位,1J=1N﹒m。
【思考1】手托两个鸡蛋升高1米,手对鸡蛋大约做 的功
【思考2】将掉在地上的物理课本拾到课桌上大约做 的功
【例题教学】让学生阅读“活动3”部分的内容后,讲解例题。
例题1:某人用F=100N的力把木箱从斜面底端沿斜面推到2米高处。斜面长4米,这个人做了多少功?
例题2:如图,小华用动力臂为阻力臂2倍的撬棒把重为50N的
物体抬高了1米,而小明直接用手也把该物体提高了1米,试分别
求出小华和小明所做的功。
3、机械功原理
让学生阅读“机械功原理”部分的内容。思考机械功原理的内容是什么?
三、应用迁移 巩固提高
1.做功的两个必要因素:作用在物体上的和物体在
的 。
2、在以下过程中,重力做了功的是:
(1) 人扛着重物在水平公路上行走 (2)汽车在水平公路上行走
(3)跳伞运动员匀速下降 (4)起重机吊着货物水平移动
3、下列各个过程中要做功的是 ( )
A.人提水桶提高了10m B.人用力推车,但车未动
C.沿斜面将物体匀速移动5m D.冰块在冰面上自由滑行
4、某同学把一本初中物理课本从课桌旁的地面上拿到桌面上,则该同学对物理课本所做功的大小最接近于
A.0.2J B.2J C.200J D.2000J
5、起重机吊着9000N的货物,升高移动了1米,起重机做了的功,若再水平移动了3米,做了 J 的功。
6、举重运动员在3S内把1176N的杠铃举高2M,然后在空中停留3S,则运动员在第一阶段做了 的功,第二阶段做了 的功。
7、一个同学用120N的力,将一个重4N的足球踢到25m远处.对他踢球时做功的情况,下列说法正确的是 ( )
A.做功300J B.做功100J C.没有做功 D.条件不足,无法计算
8.春季运动会上,李时同学在中学男子5kg级铅球项目中打破了我市14.8m的纪录,创造了15.0的新纪录,若他破纪录的一掷,用的力是500N,则他对铅球做的功是 ( )
A 750 J B 7400 J C 7500 J D条件不足,无法判断
9、一名排球运动员,质量60Kg,跳离地面0.9m,则他克服重力做了功
10.150N重的小车,在光滑的水平面上经人用50N的力拉动后,继续向前滑行10米的范围内,人做功 J
11、甲乙两个完全相同的两个物体, 用大小完全相同的力,将甲在光滑的水平面上拉了5m, 将乙在粗糙的水平面上也拉了5m,则对甲乙做功大小比较为 。
12.某人乘坐出租车在平直公路上匀速行驶,出租车的牵引力
为3×103 N,图12—1—5为他乘车到达目的地时的车费发票,
求:(1)出租车行驶的时间;
(2)出租车行驶的速度;
(3)出租车在这段时间内所做的功。
四、总结
五、作业:P48第1、2、3、4题。 附板书设计:
功的含义
作用在物体上的力,使物体在力的作用下沿着力的方向移动一 图12—1—5 段距离,就说这个力对物体做了机械功,简称做功。
2、功的两个必要因素
一是作用在物体上的力,二是物体在力的方向上通过了一段距离。二者缺一不可。
3、功的规定
力跟物体在力的方向上通过的距离的乘积等于力对物体做的功。
4、计算公式:W=FS
5、功的单位:焦耳(J)。
6、功的原理:使用任何机械都不能省功。
课题: 13.2怎样比较做功的快慢
1.教学目标
知识与技能
⑴理解功率的概念。
⑵知道功率的计算公式和功率单位的含义,会计算有关功率的简单问题。
过程与方法
⑶通过建立功率概念的过程,理解用比值定义物理量的方法
2、教学重点:建立功率的概念。
3、教学难点:功率的计算。
教学过程:
一、复习导入
提问:做功的两个必要因素是什么?功的计算公式是什么?计算功的大小需要知道哪几个条件? [让学生观察活动1]讨论:在建筑工地上,有一堆砖需要运到修建的楼房上,有几种方法?它们所做的功相等吗?完成任务所用的时间相等吗?做功谁快谁慢?
二、新课教学
板书:功率——表示物体做功快慢的物理量。
针对学生对活动1的理解,提问:如何表示物体做功的快慢呢?
类比:速度——物体单位时间内通过的路程。功率——物体单位时间里完成的功。 板书:单位时间里完成的功叫做功率。
功率 = W功 P = t时间
单位:瓦(W) 1瓦=1焦/秒 1千瓦=1000瓦
请学生口答下面两道比较简单的问题,熟悉功率的公式和单位后,再列式解答课本“想一想”中的问题。
①人在3s内做功150J,求人的功率?
6②挖掘机在1min内做了7.2×10J的功,求挖掘机的功率?
根据口答情况,教师要引导学生总结:应用公式进行功率计算时要注意统一单位。
[让学生观察活动2]讨论:要比一比谁的功率大?
可以按照以下顺序让学生讨论,自行设计实验方法:
(1)要测出每个同学上楼的功率,需要知道哪些物理量?
(2)怎样测量这些物理量?
(3)测量顺序是怎样的?
(4)怎么设计记录数据的表格?
三、总结
四、巩固练习
1叫做功率,功率的计算公式是,单位是
2.要测量一个同学上楼的功率,需要的器材除刻度尺、体重测量仪外,还需要。根据测量的物理量计算功率的表达式是 。
3.正常人的心脏推动血液流动的功率约为1.5W,那么在一天时间内心脏做功约 J。这些功可把一个质量为60kg的人匀速提高 m。(g取10N/kg)
4.在水平地面上,用50N的水平推力推重为100N的箱子,在10s内前进了10m。如图1所示,推箱子的小朋友做功的功率为 W。
5.下列关于“功”和“功率”的说法中,正确的是 ( )
A.机器的功率越大,做的功越多
B.功率不同的机器,做的功可能相等
C.机器做功的时间越少,功率就越大
D.甲做功比乙做功慢,则甲做的功比乙做的功少 6. 4月23日,南宁市某商场举行首届跑楼梯比赛,共有500多名选手参加。若要比较参赛者的功率大小,需测出的物理量是
( )
A.登楼所用的时间
B.参赛者的体重,所登楼层的高度
C.参赛者的体重,所登楼层的高度以及登楼所用的时间
D.参赛者的体重,所登楼层的高度,登楼所用的时间以及参赛者通过的路程
7.体重相同的甲、乙两同学,同时开始登山,甲同学先到山顶,乙同学后到山顶,则
A.甲同学比乙同学做的功多,甲同学比乙同学的功率大
B.甲同学比乙同学做的功少,甲同学比乙同学的功率大
C.甲同学与乙同学做的功相等,他们的功率也相等
D.甲同学与乙同学做的功相等,甲同学比乙同学的功率大
8.小华骑着一辆普通自行车,在平直公路上以某一速度匀速行驶。若小华和车所受的阻力为20N,则通常情况下,小华骑车所消耗的功率最接近( )
A .1W B.10W C.100W D.1000W
9.李刚同学用水平拉力使重为100N的物体以0.5米/秒的速度沿直线匀速前进,已知物体与地面间的摩擦力是20N,求:
(1)在1分钟内拉力对物体做了多少功?
(2)拉力的功率多大?
10.一辆上海桑塔纳牌轿车在我省新建成的清——镇高速公路上行驶,
(1)它在经过如图2所示的标志牌下时,速度已达40m/s,并仍以此速度在向前开行,这辆车是否违反了交通法规,为什么?
(2)如果这辆轿车以108km/h的速度匀速行驶,
①从标志牌处开到镇宁需要多少时间?(结果保留两位小数)
②设这段路程为平直公路,在这段路程中,该车受到的阻力
为2?103N,它的功率是多大?
五、布置作业
P52-532、4
课题: 13.3如何提高机械效率
1.教学目标
知识与技能
⑴知道有用功、额外功和总功的含义,以及它们之间的关系。
⑵理解机械效率,会用机械效率的公式进行简单的计算,会测算滑轮组的机械效率。 ⑶知道机械效率总小于1,知道提高机械效率的方法和意义。
过程与方法
⑷经历测算滑轮组机械效率的过程,学习测算简单机械效率的方法。
2、教学重点:有用功、额外功、总功及机械效率的物理意义。
3、教学难点:机械效率的意义。
教学过程:
一、复习导入
直接引入:现代社会是讲求效率的节约型社会,时时处处都要讲究提高效率。我们使用机械也要讲效率。那么,什么是机械效率呢?下面我们就来研究这个问题。
二、新课教学
1、有用功、额外功、总功
让学生观察“活动1”,并引导学生回答下列问题:
⑴在这两个情景中,力对哪些物体做了功?
⑵哪些功是我们为了达到特定目的必须要做的功?
⑶哪些功是我们不需要但又不得不做的功?
学生经过思考、讨论,教师给出提升物体时,“有用功”、“额外功”及“总功”的含义: 板书:
有用功(W有用):
额外功(W额外):
总功(W总):
然后向学生指出:在实际用机械做功时,总功也等于动力对机械做的功。
让学生分析下列情况中的有用功、额外功、总功,加深对知识的理解。
⑴用桶从井中提水。 ⑵桶掉到井里,把桶从井中捞起 ⑶用水桶把水提到楼上去。 2、 机械效率
在使用机械做功时,额外功是不可避免的,但我们总希望做的额外功越少越好,也就是有用功在总功中所占的比例越大越好,因此,我们把有用功跟总功的比值叫机
械效率。
η= W有用 / W总×100%
为了加深对机械效率的理解,组织学生讨论以下问题:
为什么机械效率总小于1?能不能等于1?
例题:如图1所示,建筑工人用滑轮组提升重为220N的泥桶,动滑轮
重为20N,不计滑轮与轴之间的摩擦及绳重。如果工人将绳子匀速向上拉了
6m,则泥桶上升了多少?滑轮组的机械效率是多少?
图1
3、 测算滑轮组的机械效率
使学生明确:实验的目的是测算滑轮组的机械效率,因而要求出有用功和总功,为此,可引导学生通过下列问题的讨论,逐步设计实验方案:
(1)滑轮组工作中的有用功怎样计算?需要测量哪些物理量?
(2)滑轮组的额外功是怎样产生的,是否便于测量?
(3)因为滑轮组的额外功不便直接测量,所以,用有用功和额外功之和求总功不方便。那么,还有其他简便的方法测算总功吗?需要测量哪些物理量?
(4)为了求出滑轮组的有用功和总功,进而测出滑轮组的机械效率,除滑轮组外,实验中还需要哪些器材?
教师演示后,让学生进行实验。
学生实验完毕,汇报实验结果,他们会发现:同一个滑轮组,在提升不同的重物时,其机械效率是不同的。这是因为在提升重物时,物体越重,所做的有用功越多,有用功在总功中所占的比例就越大,机械效率越高。
最后,可以让学生阅读教材了解一些设备的效率,知道提高机械效率的一些主要方法,培养学生合理改进机械、提高效率的意识。
三、小结
四、应用迁移 巩固提高
1. 小刚用力将一桶水从井里提上来,他对 做的功是有用功,他对 做的功是额外功。
2. 关于机械效率,下列说法正确的是( )
A.有用功越大,机械的效率就越高 B.额外功越大,机械的效率就越低
C.总功越大,机械的效率就越低 D.有用功与总功的比值越
大,机械的械效率就越高
F乙 3. 将重物从长4m、高1m的斜面底部匀速推上斜面顶端.已知
沿斜面所用的推力是300N,斜面的机械效率是75%,则推力做的总G 功是 J,推力做的有用功是 J,物体的重是 N。 甲 乙 4. 某人用图2所示的两种方法分别将同一物体匀速提升相同的图2 高度,不计摩擦和绳重,他所做的有用功W甲 W乙,两种装
置的机械效率η甲 η乙。(选填“>”、“=”或“
(l)根据表格提供的信息请你帮小明完成图 3中滑轮组的装置图。
(2)在表中空白处写出机械效率的值。
(3)你认为同一滑轮组机的械效率发生变化的主要原因是 。
图3 图4
6. 工人利用如图4所示的滑轮组将重900N的物体竖直向上匀速提升0.5m,工人对绳的拉力为600N,求:⑴滑轮组对重物所做的有用功,⑵该滑轮组的机械效率。
课题: 13.4认识动能和势能(2课时)
1.教学目标
知识与技能
⑴知道什么是动能、重力势能、弹性势能、机械能,知道动能、重力势能、弹性势能分别与哪些因素有关。
⑵知道动能、重力势能、弹性势能可以相互转化 ,并能解释自然界中机械能相互转化的现象。
2、教学重点:教学重点:决定动能、势能的大小的因素。
3、教学难点:机械能的转化和守恒。
教学过程:
一、 导入新课
1、什么是能
我们先来复习一下,做功的两个必要因素是什么?然后让学生仔细观察教材上的图13-19,讨论分析:
(1)这些物体是否能够做功?你判断的依据是什么?
(2)从功的角度来看,这些图片有什么共同特点?
在学生回答的基础上,教师给出“能量”的定义。
板书:
说明:一个物体能做的功越多,这个物体的能量就越大。能的单位和功的单位相同,都是焦耳。
3、 动能的大小跟哪些因素有关
让学生观察教材图13-20和13-21并补充几个生活中动能的实例。例如:流水推动水磨,风推动帆船,子弹击穿木块,汽车撞击木块等
引导学生针对上述实例,分析思考下列问题,得出动能的初步概念。
(1)以上这些物体是否具有能量?为什么?(答:具有能量,因为它们都能做功。)
(2)它们为什么能够做功?(答:因为它们都是运动的。)
板书:我们把物体由于运动而具有的能叫做动能。
活动1 探究动能的大小跟哪些因素有关
实验中,注意方面引导学生从以下几个方面理解:
(1)两次实验中,分别控制哪些因素不变?哪些因素改变?为什么要这样设计实验?(答:第一次实验中,小球的质量没变,在斜面上的高度变了;第二次实验中,在斜面上的高度没变,小球的质量变了;因为有两个因素(速度和质量)会影响动能的大小,所以当研究动能和其中一个的关系时,需要控制另一个因素不变。)
(2)两次实验中,分别让小球从斜面的不同高度或相同高度滚下,目的是什么?(答:使小球滚到水平面上时,具有相同或不同的速度。)
(3)为什么让小球推动纸盒?纸盒被推动距离的远近说明了什么?(答:通过小球对纸盒做功的多少比较它所具有动能的大小;纸盒被推得越远,小球能做的功越多,它所具有的动能越大。)
结结论:质量相同时,速度越大的物体能做的功越多,表明它具有的动能越大;速度相同时,质量越大的物体能做的功越多,表明它具有的动能大。
补充以下练习,供学生判断、分析:
(1)一辆汽车突然加速行使,它的动能______。 (2)洒水车在马路上匀速前进并不停地洒水,它的动能______。(3)为什么?车辆下坡时越来越快,动能
4、 势能的大小跟哪些因素有关
通过教材图13-25,启发学生观察图片并回答:
(1)被举高的重锤具有能量吗?为什么?
(2)变形的撑杆具有能量吗?为什么?
在学生回答的基础上,教师给出重力势能和弹性势能的初步定义,然后引导学生列举生活中重力势能和弹性势能的实例,让学生加深对重力势能和弹性势能的理解。
活动2 探究重力势能的大小跟哪些因素有关
通过探究实验,引导学生得出重力势能的大小跟什么因素有关。
实验结论:物体被举得越高,质量越大,它具有的重力势能就越大。
对于弹性势能,可以射箭为例,让学生自己得出:弹性势能的大小跟物体的弹性强弱、形变的大小有关。物体的弹性越强,形变越大,它具有的弹性势能就越大。
5、动能与势能的转化
[第2课时]
练习让学生说明下列物体具有什么形式的机械能:
①在海上行驶的轮船。(答:动能。)
②吊在天花板上的吊灯。(答:重力势能。)
③被拉长的橡皮条。(答:弹性势能。)
④在空中飞行的子弹。(答:动能和重力势能。)
活动3 动能与势能的转化
让学生通过“活动3A”讨论得出,物体具有的动能和势能是可以相互转化的。
通过教材图13-28活动B列举了三个动能和势能相互转化的实例,加深学生的理解。
6、小结
三、应用迁移 巩固提高
1. 下列情况中,物体既具有动能又具有重力势能的是( )
A.海面上航行的轮船 B.空中飞行的子弹
C.吊在天花板上的电灯 D.拉长的橡皮筋
2. 质量较大的鸽子与质量较小的燕子,在天空中自由翱翔,如果它们的动能相等,那么( )
A.燕子比鸽子飞得快 B.燕子比鸽子飞得慢
C.燕子与鸽子飞得一样快 D.无法比较
3.神州六号飞船发射升空时,其重力势能 ,动能 。4.当飞机在某一高度水平匀速飞行,喷洒农药的过程中,飞机的( )
A.动能减小,重力势能减小,机械能减小B.动能不变,重力势能不变,机械能不变
C.动能减小,重力势能增大,机械能减小D.动能增大,重力势能减小,机械能不变
5. 下列过程中,属于动能转化为势能的是( )
A.钟表里的发条带动指针转动 B.自行车在水平地面上行驶得越来越快
C.被拉开的弹簧门自动关上 D.跳高运动员向上跃起
6. 让钢球从斜面的一定高度处自由滚下,打到一个小木块上,可将木块推出一段距离;木块被推得越远,表示钢球的动能越大。现让质量不同的钢球分别从斜面的同一高度自由滚下,看哪次木块被推得远。试回答下面的问题:
⑴该实验的目的是想研究 。
⑵让不同质量的钢球从斜面的同一高度自由滚下是为了 。
⑶该实验可得出什么结论?
范文三:机械功与机械能整章教案
§13.1 怎样才叫做功
基础回顾:
1.做功:作用在物体上力,使物体在的方向通过了一段,就说这个力对物体做了机械功,简称做功。
2.做功的两个必要因素:作用在物体上的和物体在的方向上通过的。 3.功的计算:力对物体做的功等于跟的乘积。即:功=力×距离 如果用W 表示功,F 表示力,s 表示物体在力的方向上通过的距离,上式可以写成:W = 。 4.功的单位:在国际单位制中,力的单位为N ,距离单位为m ,功的单位为N ?m ,称为焦耳(简称焦),符号J 。1 J = N ?m
检测试题:
2.一人用100N 的水平拉力拉小车在水平面上前进了10m 。小车重400N ,则拉力做的功为J ,重力做的功为 J 。
3.春季运动会上,李时同学在中学男子5kg 级铅球项目中打破了我市14.8m 的纪录,创造了15.0的新纪录,若他破纪录的一掷,用的力是500N ,则他对铅球做的功是 ( )
A 750 J B 7400 J C 7500 J D 条件不足,无法判断 4.如图12—1—3所示,用水平力F 拉
着重为100N 的物体,在水平地面上向右匀速移动了5m ,物体所受地 面的摩擦力大小为20N ,则 ( )
图12—1—3
A .重力做的功是500 J B .拉力大小为100N
C .拉力大小为120N D .拉力做的功为100 J 5.对于机械做功,下列说法中正确的是 ( ) A .省距离的机械可以省功,但一定费力 B .省力的机械可以省功,但一定费距离 C .省力的机械一定费距离,但不省功 D .省距离的机械可以省力,但不省功
6.如图12—1—4中,( 1 ) ( a )图中小朋友用力推车,虽然累得满头大汗,可是车却一动不动.请在(b )图中画出小车在水平方向上的受力示意图.( 2 ) ( a )图中,小孩是劳而无“功”,那么你认为(c )图中小鸟做功了吗?_ _ _ _ _ _ _ _ .
图12-1-4
7.某人乘坐出租车在平直公路上匀速行驶,出租车的牵引力 为3×103 N,图12—1—5为他乘车到达目的地时的车费发票,
求:(1)出租车行驶的时间;
(2)出租车行驶的速度;
(3)出租车在这段时间内所做的功。
图12—1—
5
9.一个质量是为50kg 的人从一楼走上三楼,他克服重力做的功大约是。
10.如图12—1—6(甲)所示,小华同学用水平力F 拉着木箱在水平方向上运动了距离L ,则小华对木箱所做的功W 1 。小莉同学沿如图12—1—6(乙)所示的斜面用同样大小的力F 拉着同样的木箱在力的方向上也运动了距离L ,小莉对木箱所做的功为W2。则W 21(填“>”“<>
图12—1—6
11
.有一装着矿石的矿斗,总质量是3.0×103 kg
,把它从140m 深的井底匀速提到地面上。在这个过程中,机器对矿斗做功为
J 。
12.一起重机将重为1.2×10 4 N的钢材竖直匀速提升3m 后,又沿水平方向匀速移动5m ,在整个过程中起重机对钢材做的功为 J 。
13.在下述的情况中,正确的是 ( ) ①乘电梯上楼的人克服重力做了功 ②沿楼梯走上楼的人克服重力做了功
③头顶重物在水平道路上行走的人克服重力做了功 ④工人推车在平直道路上前进,工人对车做了功
A .①②正确 B .②③正确 C .③④正确 D .②④正确
14.斜面是一种简单机械,生活中经常用到它。工人师傅小波和小新分别用如图12—1—7所示的甲、乙两种方法,将同样的物体班上车,下列说法正确的是 ( )
A .甲方法不可以省力,但能省功 B .甲方法可以省力,也能省功 C .乙方法可以省力,但不能省功 D .乙方法可以省力,也能省功
16.(应用题)水桶内装有体积为1.9×10-2 m 3的饮用水,
图12—1—7
张力同学为班级的饮水机换水,他拉着水桶在水平地面上匀速前进了100m , 然后匀速提起水桶放到1m 高的饮水机上(水桶的质量不计)。求: (1)桶中水的质量。 (2)张力同学所做的功。(g = 10N/kg)
17. (创新题)如图12—1—9所示,物体G 所受到的重力大小为40N 。
(1)在拉力F 1的作用下使物体沿竖直方向匀速提高0.5m ,求拉力F 1在这一过程中对物体所做的功。 (2)若将该物体放在倾角为30°的光滑斜面上,用平行于斜面的拉力F 2使物体沿斜面匀速向上移动1m ,此时拉力F 2的大小恰为20N ,求拉力F 2在这一过程中对物体所做的功。
(3)比较上述两种情况,你能得出什么结论? 图12—1—9
§12.2 怎样比较做功的快慢(一)
基础回顾:
1.功率的意义:功率是表示物体的物理量。
2.功率的概念:在物理学中,把叫做功率。 3.功率的公式:
4.功率的单位:在国际单位制中,功的单位是焦(J ),时间的单位是秒(s ),功率的单位就是焦/秒(J/s)称为瓦特,简称瓦,符号为W 。1W = 1 J/s
在工程技术上,常用千瓦(kW )作为功率的单位,1kW = W
检测试题:
2.要测量一个同学上楼的功率,需要的器材除刻度尺、体重测量仪外,还需要量的物理量计算功率的表达式是 。
4.在水平地面上,用50N 的水平推力推重为100N 的箱子,在10s 内前进了10m 。如图12—2—3所示,推箱子的小朋友做功的功率为 W 。
图12—2—3
5.下列关于“功”和“功率”的说法中,正确的是(
) A .机器的功率越大,做的功越多 B .功率不同的机器,做的功可能相等 C .机器做功的时间越少,功率就越大
D .甲做功比乙做功慢,则甲做的功比乙做的功少 6.(2005南宁市)4月23日,南宁市某商场举行首届跑楼梯比赛,共有500多名选手参加。若要比较参赛者的功率大小,需测出的物理量是 ( )
A .登楼所用的时间
B .参赛者的体重,所登楼层的高度
C .参赛者的体重,所登楼层的高度以及登楼所用的时间
D .参赛者的体重,所登楼层的高度,登楼所用的时间以及参赛者通过的路程
7.体重相同的甲、乙两同学,同时开始登山,甲同学先到山顶,乙同学后到山顶,则 A .甲同学比乙同学做的功多,甲同学比乙同学的功率大 B .甲同学比乙同学做的功少,甲同学比乙同学的功率大 C .甲同学与乙同学做的功相等,他们的功率也相等
D .甲同学与乙同学做的功相等,甲同学比乙同学的功率大
8.小华骑着一辆普通自行车,在平直公路上以某一速度匀速行驶。若小华和车所受的阻力为20N ,则通常情况下,小华骑车所消耗的功率最接近( )
A .1W B .10W C .100W D .1000W
9.李刚同学用水平拉力使重为100N 的物体以0.5米/秒的速度沿直线匀速前进,已知物体与地面间的摩擦力是20N ,求:
(1)在1分钟内拉力对物体做了多少功? (2)拉力的功率多大?
1.一架我国自行研制的歼—8Ⅱ战斗机的质量为1.5×103kg ,发动机用8×104N 的推力使飞机在10s 内前进5000m ,则飞机受到的重力为___________N,这段时间内飞机的平均速度为_______m/s,推力的功率为___________W.
2.一名举重运动员在3s 内把质量为100kg 的杠铃举高1.8m ,则此过程该运动员做功的功率是 W 。(g 取10N/kg)
3.甲、乙两位同学分别把同样重的木头从一楼搬到三楼,甲用的时间比乙用的时间长,两人对木头做功的大小关系是W 甲W 乙(选填“>”、“=”或“<>
4.小芳用200N 的水平推力在水平地面上推动重为300N 的箱子,10s 内箱子匀速前进0.5m 。在这个
过程中,小芳对箱子做功的功率是 W 。箱子与水平地面间的滑动摩擦力是 N 。
5.在2005年中考体育达标“跳绳项目”测试中,刘燕同学1min 跳了120次,每次跳起的高度约为4 cm 。若她的质量为50kg ,则她跳一次做的功约为J ,她跳绳的平均功率约为(g 取10N/kg)
6.如图12—2—5所示,某同学在做俯卧撑运动, 可将他视为一个杠杆。他的重心在A 点,重力为500N ,
那么他将身体撑起,双手对地面的压力至少为 N 。 若他在1min 内做了30个俯卧撑,每次肩部上升的距离
图12—2—
5 均为0.4m ,则他的功率至少为 W 。
7. 小敏同学和他所骑的轻便自行车总重约600N ,上学路上他骑车在20s 内匀速通过了一段长100m 的平直公路。若自行车所受路面的阻力大约为人和车总重力的0.05倍,则通过该段公路时,小敏同学登车的功率约为 ( )
A . 150W B . 300W C .1500W D . 3000W 9.甲、乙两个集装箱质量相同,用起重机将甲集装箱以0.5m/s的速度提升10m 。再将乙集装箱以1m/s的速度提升到相同的高度,那么起重机 ( )
A .第一次做功多,功率大 B .第二次做功多,功率大
C .两次做功一样多,功率一样大 D .两次做功一样多,第二次功率大
10.体重相同的甲、乙两同学沿同一个竹竿进行爬竿比赛,甲从地面爬到竿顶用了16s ,乙从地面爬到竿顶用了12s ,则甲、乙两人爬竿时做的功和功率之比分别为 ( )
A .4 :3,4 :3 B .1 :1,3 :4 C .1 :1,4 :3 D .无法确定
11.一列火车以 40m/s 的速度在平直轨道上匀速行驶,整列火车受到的阻力是 9×103N ,求这列火车行驶 1min 机车做了多少功?功率多大?
12.学校买了一箱物理器材,小军同学将它从一楼搬运到三楼(如图12—2—6所示),小丽同学想测量小军同学搬运器材过程中对箱子做功的功率。
(1)测量所需要的器材有:。 (2)小丽同学设计的测量步骤如下,其中多余的是 A .测出箱子所受的重力 B .测出楼梯的总长度
C .测出一楼到三楼的竖直高度 D .测出小军上楼梯所用的时间 E .算出小军搬运箱子的功率
§13.3 机械效率
(1 定义:对人们有用的功。
公式:W 有用=Gh (提升重物)=W总-W 额=ηW 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/η 斜面:W 总= fL+Gh=FL
(4)机械效率:① 定义:有用功跟总功的比值。
② W 有用
η= W
总 Gh 斜 面: η= FL Gh Gh G
= η= FS = 定滑轮:Fh F
Gh Gh η= FS = = G
动滑轮: 2F
Gh Gh G = = η = 滑轮组 FS Fnh nF
定滑轮的额外功来自于绳和滑轮之间的摩擦,动滑轮的额外功来自于绳和滑轮的摩擦以及克服动滑轮自重做功,斜面的额外功来自于克服物体与斜面的摩擦做功。
③ 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% 。
④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:
η=
W 有W 总
=
Gh
=
Gh +W 额
1+
1
=W 额Gh
1+
1
=G 轮h Gh
1+
1
G 轮 G
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。注意对于同一个
斜面,增加物重不能提高机械效率;斜面越陡,效率越高。 (5)机械效率的测量: W 有用 Gh = = η 原 理: W 总 FS
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:
①动滑轮越重,个数越多则额外功相对就多。 ②提升重物越重,做的有用功相对就多。 ③ 摩擦,若各种摩擦越大做的额外功就多。
④绕线方法和重物提升高度不影响滑轮机械效率。 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。
例1 在不计摩擦和绳子质量的情况下,分别使用定滑轮、动滑轮、滑轮组(两个定滑轮和两个动滑轮)匀
速提升同一物体到同一高度处,其机械效率分别为η定、η动、η组,则下列选项正确的是( ) A. η组<><>
定
B. η定<><>
组
C. η动<><>
定
D. η定<><>
动
例2 在小型建筑工地,常用简易的起重设备竖直吊运建筑材料,其工作原理相当于如图所示的滑轮组。某次将总重G 为4000 N的砖块匀速吊运到高为10 m的楼上,用时40 s,卷扬机提供的拉力F 为2500 N。求在此过程中:(1)有用功; (2)拉力F 的功和功率; (3)滑轮组的机械效率。
例3 天津在支援四川德阳地区抗震救灾活动中,一辆满载物资的总重为G 牛顿的运输车,将物资沿ABCD 路线运至D 处,AB 段海拔高度为h 。米,CD 段海拔高度为h 2米,如图l4甲所示。在整个运输过程中,汽车以恒定速度v 米/秒运动,汽车t =0时经过A 处,t l 时经过B 处,t 2时经过C 处,在此过程中汽车牵引力功率P 随时间,变化的图象可简化为图l4乙所示(P 1、P 2、t l 和t 2也
为已知
量) 。
甲 图14
(1)请分析说明汽车在AB 段和BC 段运动时牵引力的大(2)请朋已知量求汽车沿斜坡BC 段运动时所受总阻力的表力包括摩擦力和空气阻力) 。
例4 小明做“测滑轮组机械效率”实验时,用图15中所示的滑轮,组装成滑轮组,请在图中画出使用该滑轮组时最省力的绕法。用此滑轮组将重为3.6N 的物体匀速提起时,拉力的功率为0.36W ,滑轮组的机械效率为75%。(忽略摩擦及绳重)求: (1)绳子自由端移动的速度和动滑轮的总重。
(2)若用此滑轮组提起小于3.6N 的重物时,其机械效率将如何改变?说明理由。
小关系。 达式(总阻
练习、1. 关于功率,以下说法正确的是(多选)
A. 机械做功多,它的功率就一定大 B. 机械做功快,它的功率就一定大
C. 机械做功时间短,它的功率就一定大 D. 做相同的功,所用时间少,功率就一定大 2. 关于机械效率,下列说法正确的是
A. 有用功越大,机械的机械效率就越高 B. 额外功越大,机械的机械效率就越低 C. 总功越大,机械的机械效率就越低 D. 有用功与总功的比值越大,机械的机械效率就越高
3 、如图所示,一只圆柱形油桶,高80cm ,底部直径为60cm ,盛满油以后总重为3000N ,要想使底部D 稍稍离开地面,在B 点要加的最小力为多大?同时请作出最小的力F 的示意图及其力臂L 。
4. 关于功和功率的关系,下列说法错误的是
A. 机械功率的大小与做功的多少无关 B. 在相等的时间内功率越大,做的功越多
图15
C. 做相同的功,用的时间越多,功率越小 D. 做功越多,功率越大
5物体在相同的力F 作用沿力F 的方向移动了距离S ,试比较在图示的三种情况中力F 对物体做功的多少 A .w1=w2=w3 B .w1>w2>w1 C .w1<>
6 如图,将同物体分别沿光滑斜面AB 、AC 以相同速度,匀速拉到顶点A ,施加的力分别为F 1和F 2,拉力作功为W 1和W 2,拉力功率分别为P 1和P 2 A .F 1W 2 P 1>P 2
C .F 1P 2
7 如图所示,物体重100 N,当它沿水平面运动时受到的摩擦力大小为50 N,用滑轮组使物体沿水平面以0.2 m/s的速度匀速运动20 s.若绳重、滑轮重及滑轮轴的摩擦均可忽略,则水平拉力F 的大小为________N,拉力做的功________J,功率为________W.如果滑轮组的机械效率为80%,则拉力做功的功率
________W.
8(2010四川泸州,B9,5分)在探究“斜面的机械效率高低与斜面
的倾斜程度有什么关系”的实验中,用沿斜面向上的力F 拉动小车,使小车从斜面底端匀速运动到斜面顶端,如图所示。多次改变斜面倾斜程度,部分实验数据记录在下面的表格中,根据表格中数据回答下列问题:
%。 (2)通过对上述实验数据的分析,你认为斜面省力情况与斜面倾斜程度的关系是:斜面越陡,需要的拉力越 。
(3)根据上面实验数据,你可以获得该实验探究的初步结论是: 9.(2010江苏南京,25,6分)如图所示,工人用滑轮组提升重240N 的物体,所用的拉力为150N ,物体在5s 内匀速上升lm .求:
(1)有用功率;
(2)滑轮组的机械效率; (3)拉力的功率. 10.(2010江苏苏州,26,8分)斜面长S=10m,高h=4m.用沿斜面方向的推力F ,将一个重为100N 的物体由斜面底端A 匀速推到顶端B .运动过程中物体克服摩擦力做了100J 的功.求:
(1)运动过程中克服物体的重力做的功; (2)斜面的机械效率; (3)推力F 的大小.
11.(2010年广东广州市,20题)如图23所示(滑轮组的绕绳未画出),人以600N 的力向下拉动绕在滑轮组的绳子一端10秒,使绳端向下移动了1.5m 、重物匀速上升了0.5m ,已知滑轮组的机械效率为70%(g =10N/kg).
(1)人的拉力的功率多大?(2)被吊起的重物质量多大?(3)按题意画出滑轮组的绕绳.
§13.4 动能和势能
(1)能量:一个物体能够做功,我们就说这个物体具有能
理解:①能量表示物体做功本领大小的物理量;能量可以用能够做功的多少来衡量。
②一个物体“能够做功”并不是一定“要做功”也不是“正在做功”或“已经做功”如:山上静止的石头具有能量,但它没有做功。也不一定要做功。
(2)知识结构:
定义:物体由于运动而具有的能量 决定其大小的因素:
物体速度越大、质量越大,动能就越大
动能
机 械 能
重力 势能
势能弹性 势能
定义:物体由于被举高而具有的能量。
物体质量越大、举得越高,势能就越大
定义:发生形变的物体具有的能量。
物体弹性形变越大、弹性势能就越大
(1) 探究决定动能大小的因素:
① 猜想:动能大小与物体质量和速度有关;
② 实验研究:研究对象:小钢球 方法:控制变量;
如何判断动能大小:看小钢球能推动木快做功的多少
如何控制速度不变:使钢球从同一高度滚下,则到达斜面底端时速度大小相同; 如何改变钢球速度:使钢球从不同同高度滚下;
③分析归纳:保持钢球质量不变时结论:运动物体质量相同时;速度越大动能越大;
保持钢球速度不变时结论:运动物体速度相同时;质量越大动能越大;
④得出结论:物体动能与质量和速度有关;速度越大动能越大,质量越大动能也越大。 (4)机械能:动能和势能统称为机械能。
理解:①有动能的物体具有机械能;②有势能的物体具有机械能;③同时具有动能和势能的物体具有机械能。
动能和势能的转化 (1)知识结构:
转化
动能
转化
势能
弹性势能
重力势能
(2)动能和重力势能间的转化规律:
①质量一定的物体,如果加速下降,则动能增大,重力势能减小,重力势能转化为动能; ②质量一定的物体,如果减速上升,则动能减小,重力势能增大,动能转化为重力势能;
(3)动能与弹性势能间的转化规律:
①如果一个物体的动能减小,而另一个物体的弹性势能增大,则动能转化为弹性势能;
②如果一个物体的动能增大,而另一个物体的弹性势能减小,则弹性势能转化为动能。
(4)动能与势能转化问题的分析:
⑴首先分析决定动能大小的因素,决定重力势能(或弹性势能)大小的因素——看动能和重力势能(或弹性势能)如何变化。
⑵还要注意动能和势能相互转化过程中的能量损失和增大——如果除重力和弹力外没有其他外力做功即没有其他形式能量补充或没有能量损失),则动能势能转化过程中机械能不变。
⑶题中如果有“在光滑斜面上滑动”则“光滑”表示没有能量损失——机械能守恒;“斜面上匀速下滑”表示有能量损失——机械能不守恒。
例1、 2011年6月法国网球公开赛中,我国选手李娜力战群雄,获得冠军。以下说法正确的是( ) A .网球下落时,动能减小,重力势能增大
B .网球在上升过程中,动能不变,重力势能增大 C .网球落下撞在地面时,动能转化为弹性势能
D .网球飞来撞击李娜的球拍时,弹性势能转化为动能
例2、聊城市为了杀灭美国白蛾调动了直升飞机,在灾区上空喷洒生物农药,飞机在某一高度水平匀速飞行喷洒农药的过程中,飞机的( )
A. 动能减小,重力势能减小 B. 动能不变,重力势能不变 C. 动能减小,重力势能不变 D. 动能增大,重力势能减小
例3、 跳伞运动员在跳下飞机一段时间后降落伞打开,降落至地面时速度为零,运动员从开伞到降至地面的过程中动能 ,重力势能 。(选填“增大”、“减小”或“不变”)
例4 、(2011·湖南张家界)1970年4月24日,我国成功地发射了第一颗人造地球卫星,如图所示,是该卫星绕地球运行的轨迹图。当卫星运行到近地点时,它的动能最 ,势能 (填“大”或
“小”)。
1.竖直上抛的石子,如不计空气的阻力,在上升过程中( )
A 。动能减少,重力势能不变,机械能减少;B 。动能不变,重力势能增加,机械能增加;
C。动能减少,重力势能增加,机械能不变;D 。动能不变,重力势能不变,机械能不变;
2.人从地面登上二楼,发生显著变化的物理量是( )
A .质量; B、重量; C、动能; D、势能。
3.对于小孩从滑梯匀速下滑的过程,下列说法正确的是:( )
A 。动能变小,重力势能变小,机械能不变;B 。动能变大,重力势能变小,机械能不变;
C。动能不变,重力势能变大,机械能变大;D 。动能不变,重力势能变小,机械能变小。
4.滚摆在上、下运动时(不计摩擦阻力),下列说法中错误的是( )
A .在中间处机械能是最大; B、各处机械能一样大;
C 、在最高点重力势能最大; D、在最低点时动能最大。
5.一辆汽车匀速驶上斜坡,则它的( )
A.重力势能增大,动能不变; B、重力势能增大,动能减少;
C、重力势能减少,动能减少; D、重力势能减少,动能不变。
6.一只皮球从高处落下,碰地后发生形变,又反跳起来,则下列各阶段中皮球的弹性势能转化为动能的是;( )
A.从高处下落到刚碰地面; B、从碰到地面到皮球形变最大;
C 、从皮球形变最大到离开地面; D、从皮球离开地面到最高点。
范文四:机械能守恒教案
教学过程
机械能守恒的条件:系统内只有重力(或弹力)做功,其它力不做功(或没有受到其它力作用)
②从能量的角度看,只有系统内动能和势能的相互转化,没有机械能与其他形式能量之间的转化,机械能守恒。
机械能守恒的方程:
①初始等于最终:Ek1+Ep1=Ek2+Ep2
②减少等于增加:?Ek=-?EP
对机械能守恒定律的理解:
机械能守恒定律是对一个过程而言的,在做功方面只涉及跟重力势能有关的重力做功和跟弹性势能相关的弹力做功。在机械能方面只涉及初状态和末状态的动能和势能,而不涉及运动的各个过程的详细情况;因此,用来分析某些过程的状态量十分简便。 机械能中的势能是指重力势能和弹性势能,不包括电势能和分子势能,这一点要注意。 思维误区警示:
对于一个系统,系统不受外力或合外力为零,并不能保证重力以外其他力不做功,所以系统外力之和为零,机械能不一定守恒。
5、重力做功的特点:
WG=EP1-EP2=mgΔh
重力做功与路径无关
重力做正功,重力势能减少,重做负功,重力势能增加
注意:ΔEP和重力做功与参考平面的选择无关(但重力势能与参考平面的选择有关) 静止在粗糙水平面上的物块A受方向始终水平向右、大小先后为F1、F2、F3的拉力作用做直线运动,t=4s时停下,其速度—时间图象如图所示,已知物块A与水平面间的动摩擦因数处处相同,下列判断正确的是( )
A.全过程中拉力做的功等于物块克服摩擦力做的功 B.全过程拉力做的功等于零 C.一定有F1+F3=2F2 D.可能有F1+F3>2F2
例题1、从离水平地面高为H的A点以速度v0斜向上抛出一个质量为m的石块,已知v0与水平方向的夹角为θ,不计空气阻力,求:
(1)石块所能达到的最大高度
(2)石块落地时的速度
图1
变式一:某同学利用如图所示的实验装置验证机械能守恒定律。弧形轨道末端水平,离地面的高度为H。将钢球从轨道的不同高度h处静止释放,钢球的落点距轨道末端的水平距离为s.
(1)若轨道完全光滑,s2与h的理论关系应满足s2= (用H、h表示)。
(2)该同学经实验测量得到一组数据,如下表所示:
请在坐标纸上作出s2--h关系图.。
(3)对比实验结果与理论计算得到的s2--h关系图线(图中已画出),自同一高度静止释
放的钢球,水平抛出的速度 (填“小于”或“大于”)理论值.
(4)从s2--h关系图线中分析得出钢球水平抛出的速率差十分显著,你认为造成上述偏
差的可能原因是 .
动能,或者是弧形轨道的摩擦力太大。
例题2、 如图所示,一个质量为m的物体自高h处自由下落,落在一
个劲度系数为k的轻质弹簧上。求:当物体速度达到最大值v时,弹簧对物
体做的功为多少?
变式训练:
变式1、如图所示的弹性系统中,接触面光滑,O为弹簧自由伸长状态。
第一次将物体从O点拉到A点释放,第二次将物体从O点拉到
B点释放,物体返回到O点时,下列说法正确的是:( )
A、弹力做功一定相同
B、到达O点时动能期一定相同 C、物体在B点的弹性势能大
D、系统的机械能不守恒
变式二:如图所示,一辆小车静止在光滑的水平导轨上,一个小球用细绳悬挂在车上由图中位置释放(无初速度),则小球在下摆过程中( )
A.绳对小车的拉力不做功 B.绳对小球的拉力做正功
C.小球的合外力不做功 D.绳对小球的拉力做负功
例题3 如图3所示,在光滑水平桌面上,用手拉住长为L质量为M
的铁链,使其1/3垂在桌边。松手后,铁链从桌边滑下,求铁链末
端经过桌边时运动速度是过少?
变式1、如图所示,均匀的铁链子搭在小定滑轮上,左端占总
长的2/5,现将铁链由静止释放,当多少?
例题4 、如图所示,质量m=2kg的物体,从光滑斜面的顶端A点以v0=5m/s的初速度滑下,在D点与弹簧接触并将弹簧压缩到B点时的速度为零,已知从A到B的竖直高度h=5m,求弹簧的弹力对物体所做的功。
例题5 、半径为R的光滑圆柱体固定在地面上,两质量分别是M和m的小球用细线连接,正好处于水平直径的两端,如图所示。从此位置释放小球,当m运动到最高点时,对球的压力恰好为零,求此时M的速度和两小球的质量之比。
例题6.如图所示,木板OA水平放置,长为L,在A处放置一个质量为m的物体,现绕O点缓慢抬高到A'端,直到当木板转到与水平面成α角时停止转动.这时物体受到一个微小的干扰便开始缓慢匀速下滑,物体又回到O点,在整个过程中( )
A.支持力对物体做的总功为mgLsinα B.摩擦力对物体做的总功为零 C.木板对物体做的总功为零
D.木板对物体做的总功为正功
例题7 .如图所示,木板质量为M,长度为L,小木块的质量为m,水平地面光滑,一根不计质量的轻绳通过定滑轮分别与M和m连接,小木块与木板间的动摩擦因数为μ.开始时木块静止在木板左端,现用水平向右的力将m拉至右端,拉力至少做功为 ( )
A.μmgL B.2
μmgL
μmgL
C.2 D.μ(M+m)gL
例题8.如图所示,在不光滑的平面上,质量相等的两个物体A、B间用一轻弹簧相连接,现用一水平拉力F作用在B上,从静止开始经一段时间后,A、B一起做匀加速直线运动,当它们的总动能为Ek时撤去水平力F,最后系统停止运动,从撤去拉力F到系统停止运动的 过程中,系统
( ) A.克服阻力做的功等于系统的动能Ek B.克服阻力做的功大于系统的动能Ek C.克服阻力做的功可能小于系统的动能Ek D.克服阻力做的功一定等于系统机械能的减少量
例题9.质量为m的小物块A,放在质量为M的木板B的左端,B在水平拉力的作用下沿
水平地面匀速向右滑动,且A、B相对静止.某时刻撤去水平拉力,经过一段时间,B在地面上滑行了一段距离x,A在B上相对于B向右滑行了一段距离L(设木板B足够长)后A和B都停下.已知A、B间的动摩擦因数为μ1,B
与地面间的动摩擦因数为μ2,且μ2>μ1,求x的表
达式.
练习题:
1.一物体在竖直平面内做圆匀速周运动,下列物理量一定不会发生变化的是( )
A.向心力 B.向心加速度 C.动能 D.机械能
2.行驶中的汽车制动后滑行一段距离,最后停下;流星在夜空中坠落并发出明亮的光焰;降落伞在空中匀速下降;条形磁铁在下落过程中穿过闭线圈,线圈中产生电流,上述不同现象中所包含的相同的物理过程是( )
A.物体克服阻力做功
B.物体的动能转化为其他形式的能量
C.物体的势能转化为其他形式的能量
D.物体的机械能转化为其他形式的能量
3.一吊车吊物体匀加速上升,则( )
A.吊车对物体所做的功等于机械能的增量
B.绳的拉力与重力的合力对物体所做的功等于动能的增量
C.物体克服重力做功等于系统势能的增量
D.绳的拉力与重力的合力对物体所做的功等于物体势能的增量
4.一块质量为m的木块放在地面上,用一根弹簧连着木块,如图所示。用恒力F拉弹簧,使木块离开地面,如果力F的作用点向上移动的距离为h,则( )
A.木块的重力势能增加了Fh B.木块的机械能增加了Fh
F
m
C.拉力所做的功为Fh D.木块的动能增加Fh
5.一个质量为m的物体,以a=2g的加速度竖直向下运动,则在此物体下降h高度过程中,物体的( )
A.重力势能减少了2mgh B.动能增加了2mgh
C.机械能保持不变 D.机械能增加了mgh
6.物体做自由落体运动, Ek代表动能,Ep代表势能,h代表下落的距离,以水平地面为零势能面。下列所示图像中,能正确反映各物理量之间的关系的是 ( )
7.质量为m的物体静止在粗糙的水平地面上,若物体受水平力F的作用从静止开始通过位移时的动能为E1,当物体受水平力2F作用,从静止开始通过相同位移,它的动能为E2,则( )
A.E2=E1 B. E2=2E1 C. E2>2E1 D. E1<E2<2E1
8.如图所示,传送带以υ0的初速度匀速运动。将质量为
m的物体无初速度放在传送带上的A端,物体将被传送带带
到B端,已知物体到达B端之间已和传送带相对静止,则下
列说法正确的是( )
1mυ2 212B.传送带克服摩擦做功mυ 2A.传送带对物体做功为C.电动机由于传送物体多消耗的能量为D.在传送物体过程产生的热量为1mυ2 21mυ2 2
9 .如图所示,斜面置于光滑水平地面上,其光滑斜面上有一物体由静止沿斜面下滑,在物体下滑过程中,下列说法正确的是 ( )
A. 物体的重力势能减少,动能增加
B. 斜面的机械能不变
C.斜面对物体的作用力垂直于接触面,不对物体做功
D.物体和斜面组成的系统机械能守恒
10.如图所示,在竖直平面内有一半径为1m的半圆形轨道,质量为2kg的物体自与圆心O等高的A点由静止开始滑下,通过最低点B时的速度为3m/s,物体自A至B的过程中所受的平均摩擦力为( )
A.0N B.7N C.14N D.28N
11.如图9所示,在水平桌面的边角处有一轻质光滑的定滑轮K,一条不可伸长的轻绳绕过K分别与A、B连,A、B的质量分别为mA、m
B,开始时系统处于静止状态.现用一
水平恒力F拉物体A,使物体B上升.已知当B上升距离h时,B的速度为v.求此过程中物体A克服摩擦力所做的功.重力加速度为g.
范文五:机械能教案
机械能守恒定律 教案
一、 复习引入
1、 前面学习了功,做功的过程总是伴随着能量的变化,请问目前我们学习了哪些能量?
---------------------重力势能、弹性势能、动能 (为机械能板书准备) 重力势能的变化对应重力做功 W G = EP1- EP2
弹性势能变化对应弹力做功 W 弹力= EP1- EP2
动能的变化对应合力做功 W 合= EK2- EK1
2、重力势能、弹性势能、动能可以相互转化(不用课件可提前画图) 小球沿光滑曲面下滑如图:
问:(1)我们将看到什么现象?
加速向下,压缩弹簧后被反弹,来回运动
(2)说说该过程中,能量如何变化呢?
-----------曲面上:重力势能减小、动能增加
------------碰到弹簧:动能减小、弹性势能增加
------------反弹后弹性转化为动能最后转化为重力势能
总结:可见重力势能、弹性势能、动能有着密切的关系,可以相互转化。我们把它们统称为机械能
(讲解并板书)
二、机械能
1、机械能:重力势能、弹性势能、动能
2、E=EP +EK
三、机械能守恒定律
1、探究过程
探究一:只有重力做功
回到上面的情景,小球沿光滑曲面上滑下,我们取任意两点“1”“2”, 如果我们分别用E P1、E K1 、E P2、E K2表示“1”“2”处的势能和动能-------边在图上标注
请问:(1)1到2处重力势能减小多少?---------E P1- EP2
(2)动能增加多少?-------------------------- EK2- EK1
(3)重力势能E P1- EP2与动能增加E K2- EK1是什么关系呢?
猜想:E K2- EK1= EP1- EP2
请同学们应用所学的知识展开讨论分析(学生准备两三分钟) 扮演过程--------
(遇到困难提醒:重力势能的变化可以与重力做功相联系,动能的
变化可以合力做功相联系。)
----------由动能定理: W 合= EK2- EK1
又因为: W G = EP1- EP2 因为只有重力做功: W 合= WG
即:E K2- EK1= EP1- EP2
教师:可见重力势能的减小和动能的增加相同。
将上式变形得: E P1+EK1 =EP2+EK2
引导学生:E P1+EK1为E 1; E P2+EK2为E 2
总结1:只有重力做功的系统内机械能守恒
同样可得:只有弹力做功的系统内机械能守恒
通过以上讨论分析,你能总结出什么结论呢?
结论:在只有重力或弹力做功的系统内,动能和势能可以相互转化,但总的机械能不变。-----------这就是机械能守恒定律
(板书)
2、 机械能守恒定律
(1)内容
(2)表达式:E P1+EK1 =EP2+EK2
(3)条件:只有重力和弹力做功
讨论分析上述现象机械能是否守恒?
(4)应用
例题中总结
四、例题分析
例1、书本77页 例题
----------------试用机械能守恒定律求解
分析:1、机械能是否守恒---------守恒
2、A 处机械能:E A
3、O 处机械能:E O
4、列关系式:E A = EO
拓展:小球能摆到右边的最高位置
-------------------机械能守恒,最高达动能为零与A
相同,势能也要和A 处同
六、总结
本节课要求同学们知道什么是机械能,理解机械能守恒定律掌握机械能守恒定律的应用。
板书设计
机械能守恒定律
一、机械能
2. E=EP +EK
二、机械能守恒定律
1、内容:在只有重力或弹力做功的系统内,动能和势能可以相互转
化,总的机械能不变。
2、表达式:E P1+EK1 =EP2+EK2
3、条件:只有重力弹力做功
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