第十章 功与能（复习课件）物理新教材鲁科版（五四学制）八年级下册

第十章 功与能 章末复习 八年级下册鲁科版五四学制2024 （本课件包含PPT52张；图片：28张，动图视频15个；教学视频：9个） 新课导入 1.功 4.动能与势能 2.功率 5.机械能及其转化 3.机械效率 考点梳理 认识机械功、功率、动能、势能等物理概念；知道机械能的守恒与转化需要一定的条件。 能基于日常生活提出与动能、势能有关的问题；能收集证据、形成结论，并作出解释；有团队意识，能主动参与讨论交流。 能用功和能的知识对生产生活中的问题进行归纳推理；能寻找证据支持自己的观点；能有依据地质疑。 能能体会节约能源的重要性，有保护环境、节约资源、促进可持续发展的责任感。 物理观念 科学思维 科学探究 科学态度与责任 教学目标 新课导入 想一想 ● 举重运动员举着杠铃不动，运动员对杠铃做功了吗？ ● 怎样提高机械效率？ ● 高速公路上，为什么对不同车型限定不同的速度呢？ ● 为什么禁止从建筑物中抛掷物品？ ● 你知道过山车的速度为什么有那么多的变化吗？ 考点梳理 1.功的概念： 力和物体在力的方向上移动距离的乘积叫做机械功，用W表示。 2.做功的两个必要条件： 有作用在物体上的力；物体在这个力的方向上移动一段距离。 考点一 功 考点梳理 3.不做功的三种典型情况： （1）有力，但是在力的方向上通过的距离为零。 （2）有距离，但是和距离同一方向上没有力的作用。 （3）有力，也有距离，但是力和距离方向是相互垂直的。 考点一 功 考点梳理 4.功的计算： 力对物体所做的功等于力与物体在力的方向上移动的距离的乘积。 功=力×距离 W=FS W：功，F：力，s：力方向上移动的距离。 5.功的单位： 焦耳，简称焦，用符号J表示。 1 J = 1 N·m。 考点一 功 考点梳理 6.常见功的估测： （1）将两个鸡蛋举高1 m，做功约1 J； （2）将一瓶500 mL的矿泉水从地上拿起并举过头顶，做功约10 J； （3）将一袋10 kg的大米从地面扛到肩上，做功约150 J。 考点一 功 考点梳理 1.功率的概念： 功与做功所用的时间之比叫做功率，用字母P表示。 2.功率的意义： 功率表示做功的快慢，它在数值上等于力（或物体）在单位时间内所做的功。 考点二 功率 考点梳理 3.功率的单位： 瓦特，简称瓦，用符号W，即焦/秒（J/s）。 （1 W = 1 J/s），表示1S内做功1J。 常用单位：千瓦（kW）、兆瓦（MW） 1 kW = 1 03 W；1 MW = 1 06 W。 考点二 功率 考点梳理 4.功率的计算： 功率=功/时间 P=W/t 拓展延伸：对于做匀速直线运动的物体 因为P=W/t，W=FS，V=S/t； 所以P=FV 考点二 功率 考点梳理 1.功的原理： 使用机械时人们所做的功，都不会少于不用机械时所做的功。也就是使用任何机械都不能省功。这个结论叫作功的原理。 考点三 机械效率 考点梳理 2. 有用功、额外功和总功： （1）有用功：不用机械，直接用手克服钩码的重力做的功为有用功W有。 （2）额外功：克服滑轮的重力及摩擦力等做的功，叫作额外功W额。 （3）总功：弹簧测力计的拉力所做的功为总功。总功等于有用功与额外功之 和 ，即： W总= W有+ W额。 考点三 机械效率 考点梳理 3. 机械效率： 在保证所做有用功一定的情况下，人们总是希望额外功越少越好，即有用功在总功中所占的比例越大越好。 （1）概念：物理学中，将有用功跟总功的比值叫作机械效率。 （2）表达式： 考点三 机械效率 η = W有W总 ×100% η：机械效率 W有：有用功 W总：总功 考点梳理 3. 机械效率： （3）物理意义：机械效率是表征机械性能的重要指标，它是反映机械性能优劣的物理量。 考点三 机械效率 考点梳理 3. 机械效率： （4）对机械效率的理解： ●使用任何机械时，都不可避免地要做额外功，有用功总是小于总功。因此，机械效率总小于100%。 ●机械效率是机械性能的重要标志, 机械效率越高, 机械的性能越好。 ●机械效率不是固定不变的，同一机械在不同任务中，机械效率通常不同。 ●机械效率高低与是否省力，功率、做功多少无关，只表示有用功在总功中占的比例。 考点三 机械效率 新课学习 4. 影响机械效率的因素 机械自身的重力及摩擦力都是影响机械效率的重要因素。 5. 提高机械效率的方法 （1）改进机械结构，使其更合理、更轻巧。 （2）按照技术规程经常保养，使机械处于良好的状态。 （3）在机械承受的范围内，尽可能增加被提升物体的重力。 6. 提高机械效率的意义 可以节能减排、绿色环保、提高经济效益。 考点三 机械效率 新课学习 考点三 机械效率 考点梳理 1.能量： （1）概念： 一个物体能对另一个物体做功，就表明这个物体具有能量，简称能。 （2）能量的实质： 物体做功的过程就是能的转化过程。 （3）能量的单位： 能与功的单位相同，都是焦耳（J）。 考点四 动能与势能 考点梳理 2.动能： （1）概念： 物体由于运动而具有的能量叫做动能。 （2）影响动能大小的因素： 物体的动能与物体的质量和速度有关。质量相同时，速度越大的物体具有的动能越大。速度相同时，质量越大的物体具有的动能越大。 考点四 动能与势能 考点梳理 2.动能： 考点四 动能与势能 考点梳理 3.重力势能： （1）概念： 物体由于处于一定的高度所具有的能叫做重力势能。 （2）影响动能大小的因素： 物体的重力势能与物体的质量和它所在位置的高度有关。质量相同时，越高的物体具有的重力势能越大。高度相同时，质量越大的物体具有的重力势能越大。 考点四 动能与势能 考点梳理 4.弹性势能： （1）概念： 物体因发生弹性形变而具有的能叫做弹性势能。 （2）影响动能大小的因素： 物体的弹性形变越大，具有的弹性势能就越大；另外弹性势能大小还与物体的材料有关。 考点四 动能与势能 考点梳理 1.机械能： （1）概念：动能和势能（包括重力势能和弹性势能）统称为机械能。 （2）单位：焦耳（J）。 （3）大小：机械能等于动能、势能之和。 例如：一个空中飞行的物体具有100J的动能，若它的重力势能为50J，则它的机械能就为________J。 考点五 机械能及其转化 考点梳理 2.动能和重力势能的转化： （1）单摆实验： 高度 重力势能 速度 动能 能的转化 A→B 降低 减小 变大 增大 B→C 升高 增大 变小 减小 C→B 降低 减小 变大 增大 B→A 升高 增大 变小 减小 单摆在摆动过程中，动能和重力势能可以相互转化。 考点五 机械能及其转化 考点梳理 2.动能和重力势能的转化： （2）滚摆实验： 高度 重力势能 速度 动能 能的转化 下降 降低 减小 变大 增大 上升 升高 增大 变小 减小 滚摆在摆动过程中，动能和重力势能可以相互转化。 考点五 机械能及其转化 考点梳理 3.动能和弹性势能的相互转化： 球速 球的动能 弹簧形变程度 弹簧的弹性势能 能的转 钢球压缩弹簧 减小 减小 变大 增大 弹簧把钢球弹回 增大 增大 变小 减小 动能和弹性势能在一定条件下可以相互转化。 考点五 机械能及其转化 考点梳理 4.机械能守恒： （1）机械能守恒：大量实验研究表明： 物体的动能和势能是可以相互转化的。如果只有动能和势能相互转化，则机械能的总和不变，即机械能是守恒的。 机械能守恒的条件： 忽略摩擦阻力造成的能量损失，并且只有动能和势能相互转化。 （机械能守恒是一种理想化的物理模型） 考点五 机械能及其转化 考点梳理 5.水能与风能： （1）水能的利用： 流动的水具有动能，高处的水具有重力势能，水所具有的机械能统称为水能。人们利用水能发电，修筑拦河坝来提高上游的水位，奔流而下的水的重力势能转化成动能，通过水轮机带动发电机发电。储水越多，上、下水位差越大，水能就越大，能发出的电就越多。 考点五 机械能及其转化 考点梳理 5.水能与风能： （2）风能的利用： 流动的空气---风具有能量。风能是自然界中丰富的机械能资源。风能的大小由风速和流动空气的质量决定。风能也可用来发电，风吹动风车，可带动发电机发电。 考点五 机械能及其转化 课堂练习 【例题1】如图甲所示，人用力推车，车未动，则人的推力对车 功；如图乙所示，汽车的牵引力使汽车沿水平方向移动一段距离，则汽车的牵引力对汽车 功，汽车的重力对汽车 功。（以上均选填“做了”或“没做”）。 【解析】[1]人用力推车，车未动，人对车施加了作用力，车没有在力的方向上移动一段距离，则人的推力对车没做功。 [2]发动机对车施加了牵引力，车在牵引力方向上移动了一段距离，牵引力对汽车做了功。 [3]汽车移动的距离和重力方向垂直，车的重力对汽车没做功。 课堂练习 【例题2】水平地面上一静止木箱重800N，某人用60N的水平推力在5s内推动木箱前进10m，撤去推力后木箱又继续前进了2m，整个过程中水平推力做功 J，重力做功 J。撤去推力后木箱仍继续前进，此时对木箱 （选填“有”或“没有”）做功。 【解析】[1]根据题意可知，水平推力做功为 W=Fs=60N×10m=600J [2]木箱受重力的方向竖直向下，木箱水平移动，木箱在重力的方向上移动距离为0，所以重力对木箱做功为0。 [3]撤去推力后，木箱由于惯性会继续前进，木箱此时不受推力的作用，所以此时推力对木箱没有做功。 课堂练习 【例题3】在智能物流仓库中，一个机器人在水平地面上匀速运送一个货物箱，如图所示。在这个过程中，关于机器人对货物箱做功的说法正确的是（　　） A．做了功，因为有力作用在货物箱上 B．做了功，因为机器人在运送的过程中消耗了电能 C．没有做功，因为货物箱没有在力的方向上移动 D．无法确定是否做功，因为缺少其他条件。 【解析】由功的定义可知，物体在力的作用下，沿力的方向运动一段距离，则力对物体做功。机器人在水平地面上匀速运送一个货物箱，机器人对货物箱的支持力竖直向上，货物箱运动的方向为水平方向，货物箱没有在力的方向上移动距离，所以机器人对货物箱没有做功，故C正确，ABD错误。 故选C。。 课堂练习 【例题4】小明的家住在三楼，一天，他把装有30个鸡蛋的塑料袋从一楼提到家里，提鸡蛋的力所做的功大约是（    ） A．15J B．90J C．180J D．450J。 【解析】提起一个鸡蛋的力约为0.5N，30个鸡蛋的总重力 G=30×0.5N＝15N 小明从1楼到3楼上升的高度 h＝2×3m＝6m 对鸡蛋做的功 W＝Gh＝15N×6m＝90J 故ACD不符合题意，B符合题意。 故选B。 课堂练习 【例题4】小明的家住在三楼，一天，他把装有30个鸡蛋的塑料袋从一楼提到家里，提鸡蛋的力所做的功大约是（    ） A．15J B．90J C．180J D．450J。 【解析】提起一个鸡蛋的力约为0.5N，30个鸡蛋的总重力 G=30×0.5N＝15N 小明从1楼到3楼上升的高度 h＝2×3m＝6m 对鸡蛋做的功 W＝Gh＝15N×6m＝90J 故ACD不符合题意，B符合题意。 故选B。 课堂练习 【例题5】我们可以用两种方法来比较物体做功的快慢，一种方法是 ，另一种方法是 ，物理学中引入功率这个物理量表示物体做功的快慢，实质上是采用了 的方法。 【解析】[1][2]功率是反映做功快慢的一个物理量，为了比较物体做功的快慢，可以做相同的功，比较做功的时间，做相同的功用时少的做功快，用时多的做功慢；还可以在相同的时间内，比较做功的多少，相同的时间内做功越多的做功越快，做功越少的做功越慢。 [3]功率等于单位时间内做功的多少，所以实质上是采用了相同的时间内，比较做功的多少的方法。 课堂练习 【例题6】．功率是表示物体做功 的物理量，功率 的物体做功快（选填“大”或“小”）。甲乙两个同学体重相同，他们进行登楼比赛，甲跑上五楼用28s，乙跑上五楼用了24s，则 同学的功率较大。 【解析】[1][2]根据功率的定义可知，功率是表示物体做功快慢的物理量，功率大的物体做功快。 [3]已知甲乙两个同学体重相同，都跑到五楼，则所做功相同，甲跑上五楼用28s，乙跑上五楼用了24s，根据可知，用时短的功率大，所以乙同学的功率较大。 课堂练习 【例题7】跳绳是一种健身运动，李强同学对此作了专门研究：跳绳者的质量，跳绳者的重心高度随时间变化的情况如图所示。根据所给条件可估算出此跳绳者在1min内克服重力做功的平均功率为 W。 【解析】由图像纵坐标可知，高度h=0.09m，跳绳者每跳一次克服重力所做的功 W=Gh=mgh=60kg×10N/kg×0.09m=54J 由图像横坐标可知，每跳一次用时，故1min内李强可跳绳180次；故在1min内克服重力做功的平均功率为162W。 课堂练习 【例题7】健身教练可以通过改变音乐的节奏来调节健身人士的运动量。从物理学视角分析，主要是改变了人的（　　） A．消耗能量多少 B．做功多少 C．做功时间 D．做功快慢。 【解析】健身教练可以通过改变音乐的节奏来调节健身人士的运动量。从物理学视角分析，主要是改变了人的做功快慢，物理上用功率来表示物体做功的快慢，故D符合题意，ABC不符合题意。 故选D。 课堂练习 【例题8】骑行是一种健康自然的运动旅行方式。当胡老师以6m/s的速度在水平路面上骑行时，人和车受到的阻力是人和车总重的0.02倍，则他骑行时做功的功率最接近于（　　） A．6W B．12W C．100W D．600W。 【解析】徐老师的质量约为70kg，整车质量约为30kg，人与车的总重力 G=m总g=(70kg+30kg)×10N/kg=1000N 匀速骑行时处于平衡状态，根据二力平衡可知，动力等于受到的阻力 F=f=0.02G=0.02×1000N=20N 则骑行时做功的功率 P=Fv=20N×6m/s=120W 故选C。 课堂练习 【例题9】为了纪念 对物理学的巨大贡献，以他的名字作为功的单位。研究表明：省力的机械一定费距离，省距离的机械一定 ，既省力又省距离的机械是不存在的，也就是说使用任何机械都不能 。 【解析】[1]为了纪念焦耳对物理学的巨大贡献，以他的名字作为功和能量的单位。 [2][3]省力的机械一定费距离，省距离的机械一定费力，既省力又省距离的机械是不存在的，也就是说使用任何机械都不能省功，这就是功的原理。 课堂练习 【例题10】如图所示：相同的沙袋装质量相等的沙子，两个工人师傅分别用相同的滑轮按甲、乙两种方式把沙袋从地面匀速提升到二楼，两种方式绳子自由端拉力分别为F甲、F乙，拉力做功分别为W甲、W乙，滑轮的机械效率分别为η甲、η乙；若不计绳重及摩擦，则：F甲 F乙，W甲 W乙，η甲 η乙。（选填“>”、“=”或“＜”）。 【解析】[1]为了纪念焦耳对物理学的巨大贡献，以他的名字作为功和能量的单位。 [2][3]省力的机械一定费距离，省距离的机械一定费力，既省力又省距离的机械是不存在的，也就是说使用任何机械都不能省功，这就是功的原理。 课堂练习 【例题11】某同学总结了机械的几条“规律”，其中总结正确的是（　　） A．克服摩擦力做的功一定是额外功 B．机械效率大的机械，做的有用功一定越多 C．使用任何机械都一定不能省功 D．机械的功率越大，机械效率也一定越大。 【解析】A．在传送带上，靠的是摩擦力前进，此时摩擦力做功就是有用功，故A错误； B．机械效率大的机械，做的有用功的占比比较大，由于总功未知，故有用功的大小未知，故B错误； C．任何机械都不省功，都不可能避免的需要做额外功，故C正确； D．机械的功率越大，指的是做功越快，而机械效率大，指的是有用功的占比，这两个是不同的概念，不能等同，故D错误。故选C。 课堂练习 【例题12】如图所示，在探究“斜面的机械效率”实验中，一下说法错误的是（    ） A．木块沿斜面匀速上升的过程中，拉力和摩擦力是一对平衡力 B．用弹簧测力计沿着斜面向上拉木块时，应尽量匀速 C．斜面的倾斜程度影响斜面的机械效率 D．斜面的倾斜程度越小，所需的拉力越小。 【解析】A．木块在上升过程中受到重力、支持力、拉力和摩擦力四个力的作用，由于重力使物体有下滑的趋势，所以，要使物体匀速上升，拉力应大于摩擦力，拉力和摩擦力不是一对平衡力，故A错误，符合题意； B．为了保证弹簧测力计的示数稳定，需使木块受到的力为平衡力，则要让木块做匀速直线运动，故B正确，不符合题意； C．其他条件一定时，斜面倾斜程度越大，机械效率越高，故C正确，不符合题意； D．斜面的倾斜程度越小，越省力，沿斜面所用的拉力越小，故D正确，不符合题意。 课堂练习 【例题13】近年来高空抛物造成伤人事故较多，如图所示，从物理的角度分析可知：停在高空中的物体具有 能，下落到地面上的物体 （填“能”或“不能”）做功。 【解析】[1][2]停在高空中的物体，由于被举高而具有重力势能；下落时，重力势能会转化为动能，对地面上的物体能做功，从而造成伤害。 课堂练习 【例题14】建筑高楼大厦时首先要打好地基。原相同高度的同种地桩，经打击后某一瞬间时三个地桩所处的位置如图解示，由此可知，打桩时，三个重舞中 锤的做功本领最大，如果A、B两锤的质量相同，则刚开始下落时， 锤的高度要低一些。如果B、C两锤刚下落时的高度相同，则 锤的质量开始下落时，要大一些。 【解析】[1]重锤打桩，是重锤的重力势能转化为木柱下陷时克服摩擦力做功产生的内能，重力势能的大小与物体的质量和高度有关，质量越大、高度越高，重力势能就越大。木柱下陷的深度越深，表明重锤做功的本领越大，所以B锤的做功本领最大。 [2]A、B相比，A下陷的较浅，表明A锤的重力势能较小，如果A、B两锤的质量相同，则刚开始下落时，A锤的高度要低一些。 [3]B、C相比，B下落的更深，表明B锤的重力势能更大，如果B、C两锤刚下落时的高度相同，则B的质量要大一些。 课堂练习 【例题15】如图小明玩弹弓的情景。经验表明，在一定范围内，橡皮筋拉得越长，同样的“子弹”射得越 ，橡皮筋对“子弹”做的功越 ，由此说明橡皮筋的弹性势能与 有关。 【解析】[1][2]在一定范围内，橡皮筋拉得越长，橡皮筋的弹性形变量越大，将同样的“子弹”射得越远，橡皮筋对“子弹”做的功越多。 [3]由此可见，橡皮筋拉得越长，橡皮筋对“子弹”做的功越多，说明橡皮筋的弹性势能越大；进而可以说明橡皮筋的弹性势能与弹性形变程度有关。 课堂练习 【例题16】在“探究动能的大小与哪些因素有关”的实验中，让小车从斜面上由静止滑下，撞击放在水平面上的木块，小车推动木块滑行一段距离后停止，实验过程如图所示。下列说法正确的是（    ） A．实验中木块被推出距离的远近反映小车动能的大小 B．由甲、乙两图可知，小车动能的大小与质量有关 C．由乙、丙两图可知，小车动能的大小与速度有关 D．小车从斜面上滑下其重力势能转化为动能，机械能增大。 【解析】A．在研究动能大小与什么因素有关时，我们是通过观察小车推动木块移动的距离来反映小球动能大小的，采用的是转换法的思想，故A正确； B．甲、乙两图中，小车的质量相同，释放的高度不同，则到达水平面的速度不同，木块被推出距离不同，说明小车动能的大小与速度有关，故B错误； C．乙、丙两图中，小车的质量不同，释放的高度相同，则到达水平面的速度相同，木块被推出距离不同，说明小车动能的大小与质量有关，故C错误； D．小车从斜面上滑下其重力势能转化为动能，因为要克服摩擦做功，机械能转化为内能，所以机械能减小，故D错误。 课堂练习 【例题17】将一支内有弹簧的圆珠笔向下按压，放手后笔会向上弹起一定高度。下列关于该过程中能量变化的叙述，其中正确的是（　　） A．向下按笔的过程中，弹簧的弹性势能减小 B．向下按笔的过程中，笔的重力势能增大 C．笔向上弹起的过程中，笔的动能一直增大 D．笔向上弹起的过程中，笔的重力势能增大。 【解析】A．向下按笔的过程中，弹簧的弹性形变程度变大，故其具有的弹性势能变大，故A错误； B．由于重力势能与质量、高度有关，所以向下按笔的过程中，笔的高度减小，故其重力势能减小，故B错误； C．笔向上弹起的过程中，笔的质量不变，速度先增大后减小，故笔的动能先增大后减小，故C错误； D．笔向上弹起的过程中，笔的质量不变，高度增加，故笔的重力势能增大，故D正确。 故选D。 课堂练习 【例题18】如图所示，把一个铁锁用绳子悬挂起来，将铁锁拿到自己的鼻子附近，稳定后松手，头不要动。铁锤向下摆动，说明力可以改变物体的 ；铁锁在摆动的过程中有一部分机械能转化为 能，摆回后的高度将会低于原来松开的高度。 【解析】[1]铁锤在重力作用下向下摆动，说明力可以改变物体的运动状态。 [2]铁锁在摆动的过程中，不断克服摩擦阻力做功，有一部分机械能转化为内能，机械能不断减小，摆回后的高度将会低于原来松开的高度。 课堂练习 【例题19】如图所示，小球从竖直光滑轨道最高点A由静止下滑，经过某一点B，到达轨道最低点C，再沿轨道上升并飞出，到达空中最高点D（D点未画出）后落地。下列说法错误的是（　　） A．若考虑空气阻力，小球运动过程中机械能一直减小 B．若考虑空气阻力，D点可能比B点高 C．小球从A点运动到D点的过程中，重力一直对小球做功 D．若不存在一切阻力，D点与A点等高。 【解析】AB．若考虑空气阻力，小球运动过程中会克服空气阻力做功，部分机械能会转化为内能，因此小球的机械能会减小，D点位置一定比A点要低，但可能比B点高，故AB正确，不符合题意； C．小球从A点运动到D点的过程中，小球一直受到重力的作用，且在重力方向上有位移，所以重力一直对小球做功，故C正确，不符合题意； D．由于不存在阻力，小球在D点的机械能与A点相等，但小球在D点会有水平方向的运动速度，具有动能，所以小球在D点的重力势能比A点小，所以D点不可能与A点等高，故D错误，符合题意。 ENDING! 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