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第五章机械能
第一讲功和功率第三章牛顿运动定律
一、学习目标
功和功率Ⅱ
二、自学填空
大一轮P70
三、预习问题
1、1)功的一般表达式是如何得到的？
2)该表达式适用于求哪些情况下力做功的问题？弹簧等变力做功如何求？《课时十四》4、《大一轮》P73典例1、典例2、、模拟题组4、6、即学即练
3)该表达式在求功时可以怎样灵活应用？《大一轮》P70基础自测1、P71例1、《课时十四》7
4)功的正负的含义？如何判断一个力是做正功还是负功？《大一轮》P71跟踪训练1-2、《课时十四》6
5)如何求物体外力所做总功？一个物体在多过程运动中的外力总功如何求？《大一轮》P71跟踪训练1-1、P73高考题组1、《课时十四》2
6)斜面对物体的支持力是否一定不做功？一对相互作用力，如一对静摩擦力做功大小有何关系？一对动摩擦力呢？
2、1)平均功率和瞬时功率表达式如何？力和速度不共线时，瞬时表达式如何灵活应用？《大一轮》P71例2、P73模拟题组
3、
2)区分实际功率和额定功率
3)车在爬陡坡时，应该如何操作，为什么？
3、车启动，分别以恒定加速度和恒定功率启动一直到匀速运动，分别画出v-t图，并分析整个过程速度、加速度、功率在不同阶段各有什么特点？《大一轮》P72跟踪训练3-1、例3、
四、典型例题
《大一轮》P73典例1、P73典例2、P71例1、例2、P71跟踪训练1-2、P71跟踪训练1-1、P72例3、
小结：
五、提升训练
A组《课时十四》2、4、7、6、P73模拟题组3
B组《大一轮》P72跟踪训练3-1、《大一轮》P73即学即练
六、课后反思。
功、功率教学主题功、功率、机械能授课日期及时段教学过程学习功和功率相关知识能量的相互转化1．能量的定义？物体能够对外做功，物体具有能量2．人造卫星在太空中工作所需要的电能来自哪里？太阳能3．在火山多发地带，断断续续地喷发热泉水,它的能量转换关系是什么? 地热能转化为机械能4.森林大火的能量转化关系是什么?化学能转化为内能5.光和作用和呼吸作用的能量转化关系是什么?太阳能转化为化学能;化学能转化为内能6.水电站工作是能量转化关系是什么?重力势能转化为动能再转化为电能7.青蛙从地上跃起捕捉害虫,其能量转化关系是什么?【答案】B【例2】如图所示，在试管中装一些水，用软木塞塞紧，对试管加热使水沸腾，会看到蒸汽把软木塞“嘭”的一声顶开。
“蒸汽顶开软木塞”是一个能量转化的过程，请对此能量转化过程作出描述：_________________________________。
【答案】内能转化为机械能（动能）【例3】下列实例中，属于机械能转化为内能的是：A．流星穿过大气层时发热发光 B．冬天，嘴对着双手哈气C汽油机的做功冲程 D．不锈钢汤勺放在热汤中【答案】A【答案】A【知识导入】1.小车陷入草地中，农夫用力但没推出，农夫对小车做功了吗?2.两个小朋友拎着一桶水从水池边水平向前走了100米去浇花,他们对桶做功了吗?（1）物理意义：表示物体做功的快慢.（2）定义：物体在单位时间内所做的功.（3）计算式 P＝W/t.（4）单位：牛顿/米；国际单位的专用名称：瓦特(W).（5）注意事项A.注意区别功与功率.功率与功是两个不同的物理量,“功”表示做功的“转化的能量数量多少”,而“功率”则表示做功的“快慢（转化的能量快慢）,“数量多少”与“快慢”的意义不一样.只有在做功时间相同时,做功多的就做功快.否则,做功多,不一定做功就快,即“功率”不一定就大.也就是说:功率大小不但与功的大小有关,还和做这些功所需的时间多少有关.B.由P＝W/t变形为P＝F·v可知:功率一定时,力F与速度v成反比.【经典例题】题型一：力是否做功的判断【例1】下列情况中，人对物体做功的是（）A．举重运动员单着杠铃不动接受记者照相B．人提着重物沿水平路面匀速前进C．人用力推车同时车沿力的方向在水平地面上运动D．小孩用力搬石头，未能搬动【答案】C【解析】A、运动员对杠铃有力的作用，但是在力的方向上没有距离，故人不做功，故A错误；B、人提着重物沿水平路面上匀速前进，人在水平方向上对重物没有力的作用，故人不做功，故B错误；C、人对车有力的作用，同时车在力的方向上产生了距离，故人对车做功，故C正确；D、小孩对石头有力的作用，但是石头没有在力的方向上产生距离，故小孩不会做功，故D错误；故选C．【例2】如图所示，四幅图是小新提着包回家的情景，小新提书包的力不做功的是哪幅图（）【答案】B【答案】B【解析】由题意可知F=50N，一层楼高3m，一楼到三楼是两层楼高，又因为提箱子的力竖直向上，即水平方向上没有对箱子做功，所以S=3m×2=6m，根据W=FS进行计算即可．W=FS=50N×6m=300J．故选B变式训练：前不久，闽江口发生一起两船相撞事故，致使一货船沉入几十米深的江底．假设沉船上有一只体积为，重为500N的密闭保险箱．现用绳子将保险箱从江底匀速向上拉，在50s内提升了10m（未露出水面），此过程中：（不计水的阻力，g取10N/kg）（1）保险箱受到水的浮力和绳子的拉力各多大？（2）保险箱上升的速度多大？（3）拉力做了多少功？【答案】（1）保险箱受到水的浮力和绳子的拉力各为200N、300N；（2）保险箱上升的速度为/s；(3)拉力做了3000J 的功．【解析】（1）知道保险箱全浸没在水中，排开水的体积等于保险箱的体积，利用阿基米德原理求保险箱受到的浮力；而保险箱受到水的浮力加上绳子的拉力等于保险箱重，据此求绳子的拉力.保险箱受到水的浮力：F浮=ρ×103kg/m3×10N/kg×=200N，∵F浮+F拉=G，∴绳子的拉力：F拉=G-F浮=500N-200N=300N；（2）知道保险箱上升的距离和时间，利用速度公式求上升速度；保险箱上升的速度：v=s t =10m 50s =/s；（3）知道拉力大小和上升的距离，利用功的公式求拉力做功．拉力做功：W=F拉s=300N×10m=3000J【知识导入】请一位同学讲解机械能的相关知识点【内容讲解】1．如果一个物体能够对外做功 ,我们就说这个物体具有能。
第20课功和功率、机械能考点扫描考试内容1.能的多种形式①列举能的多种形式（机械能、内能、电能、化学能、核能等）2.机械能⑥描述机械能守恒的含义⑦利用机械能守恒定律解释简单的现象新中考考试要求①识别动能、重力势能、弹性势能②知道动能大小跟质量、速度的定性关系③知道重力势能大小跟质量、举高高度的定性关系④知道弹性势能大小跟弹性形变的定性关系⑤举例说出动能和势能的相互转化3.机械功① 理解功的概念 ② 理解功的单位③ 应用功的公式进行简单的计算4.功率① 说明功率的概念 ② 知道功率的单位③ 应用功率公式进行简单的计算 ④ 从能的转化来说明功率④解释做功伴随能的转化（或转移）知识结构要点梳理一、能的多种形式(能也称能量)能量是以多种形式存在的，常见的能量形式有：机械能；光能；内(热)能；电能；化学能；核能。
二、机械能(动能和势能统称机)1.动能(1)动能的概念：物体由于左动-而具有的能。
⑵动能大小的相关因素：物体的质量越大,动能越大；速度越大,动能也越大。
2.重力势能(1)重力势能的概念：物体由于被举高而具有的能。
(2)重力势能的相关因素：物体的」盘越大，位置越高，具有的重力势能越大。
新中考3.弹性势能⑴弹性势能的概念：物体由于发生弹性形变而具有的势能。
⑵弹性势能的相关因素：物体的形变越大,弹性势能就越大。
4.物体的动能和势能可以相互转化。
5.机械能守恒(1)如果没有摩擦阻力，动能和势能在相互转化的过程中，机械能总量一保持不变。
(2)如果存在摩擦阻力，动能和势能在相互转化的过程中，机械能的总量会减少。
减少的机械能转化为摩擦产生的热能。
练一练1(1)在举世瞩目的2008年北京奥运会开幕式上，体操王子—李宁点燃奥运会主火炬。
如图所示，他在匀速升空的过程中，下列说法正确的是(B)A. 动能不变, 重力势能不变B.动能不变, 机械能增加C. 动能增加, 重力势能增加D. 动能增加, 机械能不变解析：因为是匀速升空，所以动能不变，但是他匀速升空使重力势能增加，机械能包括动能和势能，所以机械能增加。
(2)如图所示，在小明将蹦蹦杆中的弹簧向下压缩的过程中,小明的重力势能、弹簧的弹性势能的变化情况是()解析：小明下压时高度降低，所以大，所以弹性势能增大。
A.B 重力势能增大, 弹性势能减小B.重力势能减小,C.重力势能减小,弹性势能减小D., 弹性势能增大重力势能减小, 弹簧的形变程度变（3）如图所示，一个小球从光滑曲面的顶端自由滑下，滑到曲面上的/点时，具有的重力势能为55 J,则小球滑到底端时的动能是（忽略空气阻力）（C）A.等于55JB.小于55JC.大于55JD.无法确定而在A点时势能为55J,则小球在最解析因为是光滑曲面，又忽略空气阻力，所以机械能守恒,高点时，势能大于55J,则到最低点时动能大于55J。
三、功1.做功的两个必要因素：作用在物体上的力和物体在力的方向上通过的距离要明确“在力的作用下，物体沿力的方向通过了一段距离，那么这个力就对物体做了功”。
2.功的公式：W= Fs科学上规定：功等于作用在物体上的力跟物体在力的方向上通过的距离的乘积。
注意点：廨s必须“同一物体”、“同一时间”、“同一方向”。
13.功的单位：焦耳（简称“焦”），能畫转化牛•米。
4.做功的实质：做功的实质就是_____________ 的过程，通过做功的形式将一种能葩化为其他形式的能量。
物体做了多少功,加多少__________________ 发生了转化。
能与功的单位一样，都是新中考(1) 一位九年级学生沿着教学楼的楼梯匀速上了三楼，该同学登楼做的功最接近于(D )A.3JB. 30JC. 300JD. 3000J解析：假设一个学生的质量为50kg,尸10N/kg,所以该学生重力为500N, 一层楼为3米，到三楼为6米，根据公式W=Fs=Gh,求得W= 3000Jo(2)沿水平方向分别拉重1000N和500N的两辆车做匀速直线运动，若两车都前进10m,且所用水平拉力都是200N,设拉力对较重的车做功为W],对较轻的车做功为冬，贝l|( C )A. W t>W2B. W Y<W2C. W t = W2D.无法判断解析：拉两车的力都为200牛，且两车都在力的方向上移动T10 m,根据公式W=F S9求得％ =腿。
功率的概念：单位时间内做的功叫功率。
功率用来 描述 物体做功快慢,也可反映能量转化的快慢。
功率的公式：p= w/t ； P= Fv o功率的单位：瓦特(W)、千瓦、焦/秒；1瓦=1焦/秒。
3・王小虎同学听到上课铃响了，他一口气从一楼跑到三楼，所用时间为10秒。
那么他上楼过程中，克服自己 重力做功的功率最接近下面哪个值（C ） A. 3W C. 300W B. 30WD. 3000W解析：假设该同学质量50kg, g=10 N/kg,到三楼为6m,根据公式W=Fs=Gh f 求得W=3000J,因为所用时间为10s,再根据公AP=W/t 9求得P=300W 。
四、功率 1. 2.热点聚焦深度剖析热点一做功的两个必要条件要点提示：做功的两个必要条件的理解和应用。
典例分析1某人用水平方向的力拉着一辆小车沿水平公路前进，小车所受的拉力.重力分别对小车的做功情况是(A.B.C.D. 解析：)拉力对小车做了功，重力对小车没有做功拉力对小车没有做功，重力对小车做了功拉力和重力都没有对小车做功拉力和重力都对小车做了功判断力对物体是否做功，一般可以从功的两个必要因素去判断，现在知道人的拉力和小车的重力都作用在小车上，但小车只在拉力方向上移动一段距离，因此，这两个力中只有拉力对小车做功。
答案A对点训练1. （2010恩施）在校运会中，小翔参加了铅球比赛。
如果他 用200N 的力，将重50N 的铅球投到了 10m 远处。
则下列关 于他投球时做功情况的说法中，正确的是（）A. 做功2000JC.没有做功解析：在扔出铅球后，法计算。
答案：D 热点二功率意义的理解要点提示：功率描述物体做功的快慢，其大小是由 完成B.做功500J D.条件不足，无法计算 铅球由于惯性飞到10m 远处, 所以无的功和所用的时间共同决定的，与其他无关。
该知识点被考查的频率较高。
典例分析2下列关于功率的说法正确的是（）A.B.C. 做功多的物体功率一定大做功时间长的物体功率一定小完成相同的功，做功时间短的物体功率一定大D. 解析：做功越多、做功时间越长的物体功率一定大功率的大小是由完成的功和所用的时间共同决定的。
选项A仅说明做功的多少，没有说明做功的时间；选项B仅说明做功所用的时间，没有说明做功的多少，因此选项A、B都不正确。
根据功率的定义式P=W/t,在完成相同功的前提下，做功时间越短，功率越大，可见选项C正确。
对选项D,由于无法确定所做的功与所用的时间的比值，因此无法比较功率的大小，故也是错误的。
答案：聚焦c新中考对点训练2.关于功率，下列叙述正确的是（）A.做功用的时间越少，功率越大B.功率越大，做的功越多C.做功越快，功率越大D.做功的时间越多，功率越大解析:功率是表示物体做功快慢的物理量，功率的公式P=W/t9因此功率的大小取决于做功的大小和做功时间的多少。
而不是其中一个量的大小。
故选C。
答案：C热点三物体动能的相关因素要点提示：物体动能的大小与物体的质量、速度两个因素有关。
典例分析3如图所示，一辆轿车和一辆货车在平直的公路上做匀速直线运动，可以判定（）B.货车的动能一定比轿车大C.轿车的动能一定与货车的动能相等解析：物体动能的大小与物体的质量、速度两个因素有关,质量越大，速度越大，动能越大。
因为本题中轿车和货车的质量、运动速度都未知，故无法确定它们的动能哪个大。
D. 轿车的动能可能比货车大A.轿车的动能一定比货车大答案：D对点训练3. （2010莱芜）一位司机驾驶大货车在某路段行驶，由于超速被警察拦住，警察对司机说："先生，刚才你的车速为70km/h,超 速了。
”这位司机不满地说：“为什么小车的限速为SOkiWh, 而大车的限速却为60km/h,不合理！ ”如果让你从物理学角度 向司机解释，你会告诉他，这是由于（）物体的惯性跟速度和质量有关摩擦力的大小跟速度和质量有关 物体的动能跟速度和质量有关 压强的大小跟速度和质因为物体动能的大小与物体的质量、速度两个因素有关， 如果速度相同，大车的质量越大，动能也越大，发生危险时，造 成的危害就大，所以，必须降低速度，减少动能，以降低危险。
答案：cA ・B.C ・D.解实验探究典例分析4 （2010荆州）在学习势能的知识时，小明同学猜想物体重力势能的大小可能与以下两个因素有关：A.物体的高度；B.物体的质量。
为了证明自己的猜想，他把橡皮泥平铺在水平面上，让同一小球从不同高度自由下落，记录结果如下表。
(1)由记录结果可以得到的实验结论是: (2)若想对另一个因素进行验证，你认为小明应该怎么做?解析：本题其实是课本中学生活动内容的变形，球相当于装有水的瓶子，橡皮泥相当于沙子。
都是通过观察凹陷程度来说明势能的大小。
答案：(1)质量一定时，物体高度越高，重力势能越大(2)让几个质量不同的小球从同一高度自由下落，观察球在橡皮泥中凹陷程度对点训练4.下图是研究影响动能大小因素的实验装置示意图。
(1)将一只木球放在£点, 由静止释放，木球可将斜面底部的小木块撞到A处停下; 若该木球放在F点释放，可将斜面底部的小木块撞到方处停下。
比较久3两图可得出结论:相同质量的物体，速度越大，动能___________（2）将体积大小与木球相同的铁球放在E点释放时可将斜面底部的小木块撞到C点，甚至更远的地方，比较A、C两次实验现象得出结论：答案：（1）越大（2）相同速度的两物体，物体质量越大,动能越大易错警示典例分析5如图，同一小球在同一高度以相同速度向三个不同方向抛出（不计空气阻力和摩擦），设小球刚落地时的 速度分别为卩1、卩2、卩3，则（）A.B. C. D. 误选 最远，所以速度最大；D.认为速度为卩2的小球从最高处落下，所以速度最大。
V 1>V 2>V 3v 1<v 2<v 3勺=卩2 =叫 v 1<v 3<v 2B.认为速度为匕的小球抛的v 2'解析：本题应该从能量的转化和守恒的角度来做，三个小球原来在同一高度，势能相同；以相同速度抛出，动能相同，因此它们的机械能总量相同。
在抛出后，不计空气阻力和摩擦，因此机械能守恒，落地时三个小球的机械能相同，因为落地时的水平高度相同，因此势能相同，所以动能还是相同。
故速度相同。
答案C。
