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2019-2020学年高中物理第1章功和功率第2节功和能教师用书鲁科版

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2019-2020 学年高中物理第 1 章功和功率第 2 节功和能教师用书鲁科 版 学习目标 1.知道机械功的原理,懂得使用任何机械都不 能省功.(重点) 2.理解功和能的含义,能举例说明功是能量转 化的量度.(重点、难点) 3.知道机械做功的本质是能量转化的过程. 机械功的原理 知识脉络 [先填空] 1.三个基本概念 输入功 动力对机械所做的功 W 动,就是总功 W 总 输出功 机械克服有用阻力所做的功,即 W 有用 损失功 机械克服额外阻力所做的额外功,即 W 额外 2.功的原理 使用任何机械时,动力对机械所做的功总是等于机械克服阻力所做的功. 3.公式表达 W 动=W 阻=W 有用+W 额外 或 W 输入=W 输出+W 损失. 4.机械原理 使用任何机械都不能省功.做一定量的功,要省力就要增大做功时的位移,而要减小做 功时的位移就要多用力. [再判断] 1.使用先进机械能省功,使用一般机械不能省功.(×) 2.功的原理是机械普遍适用的基本原理.(√) 3.使用某些机械时可以省力.(√) [后思考] 如图 1-2-1 所示,机械的使用为人类提供了很大的方便.人类能否发明既省力,又省 功的机械? 图 1-2-1 【提示】 根据功的原理,不能. [合作探讨] 如图 1-2-2 所示,通过一个定滑轮和一个动滑轮组成的滑轮组,将一重物匀速提高 2 m,已知重物的质量为 100 kg,动滑轮自身的质量为 1 kg,绳的质量和摩擦均不计,(g 取 10 m/s2). 图 1-2-2 探讨 1:人拉绳子的力是多少? 【提示】 动滑轮和重物的重力由三根绳子承担, F=13(G1+G2)≈336.7 N. 探讨 2:人做的总功,有用功和额外功各是多少? 【提示】 W 总=F·s=(G1+G2)h=2 020 J W 有=G1h=2 000 J W 额=G2h=20 J. [核心点击] 1.功的原理的表达式 (1)不使用机械时:W 输入=W 输出或 W 动=W 阻 (2)使用机械时,W 输入=W 输出+W 损失或 W 动=W 阻=W 有用+W 额外 2.“不省功”的含义 (1)若机械为理想机械,则使用机械做的功与直接用手所做的功相等. (2)若机械为实际机械,则本身都有重力且存在摩擦,这时使用机械做的功比直接用手 做的功要多. 3.对功的原理的理解:功的原理是机械的基本原理,是机械做功所遵循的基本规律. (1)“使用任何机械时,动力对机械所做的功等于机械克服阻力所做的功”,这一描述 具有普遍性. (2)机械克服的阻力包括有用阻力和无用阻力,克服无用阻力做的额外功对完成工作没 有任何意义,事实上使用机械都是费功的,因此,机械效率总小于 1. 1.盘山公路总是筑得盘旋曲折,因为( ) 【导学号:01360005】 A.盘山公路盘旋曲折会延长爬坡的距离,根据斜面的原理,斜面越长越省功 B.盘山公路盘旋曲折显得雄伟壮观 C.盘山公路盘旋曲折会延长爬坡长度,斜面的原理告诉我们,高度一定,斜面越长越 省力 D.盘山公路盘旋曲折是为了减小坡度,增加车辆的稳度 【解析】 盘山公路应用了斜面的机械原理,车辆爬坡过程中克服的阻力是重力沿斜面 向下的分力和摩擦阻力,在斜面上运动时的阻力小于物体的重力,斜面能够省力,高度一定 的情况下,斜面越长越省力.但斜面不省功,选项 C 正确,其他选项均错. 【答案】 C 2.工人在劳动中为了方便,利用一个斜面将一个重为 106 N 的机座升高了 0.5 m.斜面 长为 4 m,若机座与斜面之间的动摩擦因数 μ =0.1,则对机座的拉力所做的功为多大? 【解析】 在斜面上对机座的拉力是动力,故拉力所做的功是总功,机座的重力沿斜面 向下的分力和斜面对机座的摩擦力都是阻力,做负功;克服重力所做的功是有用功,克服摩 擦力所做的功是额外功.根据机械功的原理可得 W 动=W 阻=W 有用+W 额外 即 Fl=Gh+μ Gcos α ·l,又由 cos α = l2-h2 l得 42-0.52 3 7 cos α = 4 = 8 故拉力对机座所做的功为 W 动=106×0.5 J+0.1×106×3 8 7 ×4 J=8.97×105 J. 【答案】 8.97×105 J 功的原理的三种表述 1.使用机械时,人们所做的功都等于不用机械而直接用手所做的功.(适用于各种理想 机械) 2.使用任何机械时,动力对机械所做的功等于机械克服所有阻力所做的功.(适用于各 种实际机械) 3.使用任何机械都不省功. 做功和能的转化 [先填空] 1.能的概念 一个物体能够对别的物体做功,我们就说这个物体具有能.能有各种不同的形式,如动 能、内能、风能、势能等. 2.功能关系 做功的过程就是能量转化的过程,做了多少功,就有多少能量发生转化.即功是能量转 化的量度. 3.机械做功的本质 做功的机械是传递能量、实现能量转化的装置.机械做功只能将能量从一个物体转移到 另一个物体或者将一种形式的能量转化为另一种形式的能量. [再判断] 1.功就是能,功可以转化为能.(×) 2.做功越多,物体的能就越多.(×) 3.能量转化过程中做功越多,能量转化越多.(√) [后思考] 1.2013 年举行的 F1 汽车大奖赛上,某赛车如图 1-2-3 所示,试分析在赛车加速阶段 和匀速运动阶段能量转化的情况. 图 1-2-3 【提示】 赛车加速阶段,化学能转化为动能和内能,在赛车匀速运动阶段,化学能转 化为内能。 [合作探讨] 探讨:如图 1-2-4 所示是撑杆跳高运动的几个阶段:助跑、撑杆起跳、越横杆.你能 定性地说明在这几个阶段中能量的转化情况吗? 图 1-2-4 【提示】 助跑阶段身体的化学能转化为人和杆的动能,起跳阶段身体的化学能转化为 人的重力势能、动能和杆的弹性势能,越杆后人的重力势能转化为动能. [核心点击] 1.功与能之间的关系 2.功和能的区别 (1)一个物体能够做功,我们


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