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能量转化的量度第一、二课时

发布时间:2013-12-21 15:46:52  

第一课时

能量如何转化?

化学能→势能和热能

化学能→动能和热能

举重运动员将60千克的杠 铃匀速举高2米,有多少 化学能转化为杠铃的势能? 马车重3000牛,匀速 行驶时,受到的阻力 为重力的0.2倍马拉着 车行走100米,有多 少化学能转化为动能 呢?

F

S

F
S

杠铃和马车都收到力的作用,并且 都在力的方向上发生了移动。

一、功 1.定义:物体在力的作用下,沿 力的方向通过一段距离,我们就 说这个力对物体做了功。


力做功也常说成物体做功

?

如:运动员作用在杠铃上的举力对杠铃做功, 也可以说成运动员对杠铃做功。

那么马所施的拉力对车做功,也可以 马对车做功 说成_________________。

手对车

做功

F

静止 手对书 不做功

推车未动 人对车 不做功

一、功
1.定义:物体在力的作用下,沿力的方向通过 一段距离,我们就说这个力对物体做了功。


力做功也常说成物体做功

2.做功的两个必要因素:

(1)作用在物体上的力 (S与F同方向) (2)物体在力的方向上通过的距离

探讨:物体不做功的情况

做功和“做工”、“工作”的区 别:
塔式起重机下挂重物,当重物①静止 不动; ②匀速向上运动;③沿水平方向匀 速移动三种情形中,钢索的拉力是否做功? 是否在做工?

在光滑的冰面上滑行中的冰壶是否受到 力?此时是否有力做功? 不做功 滑行中的冰壶是由于惯性而移动一段距 离的,此时不受到推力的作用(即F=0)。

不做功
F
F

做功 S与F同方向
S

F

S=0

做功时, 不做功 两个必要 因素缺一 不可。 S⊥F

静 止 空 中

S

竖 起 向 上 提

水 平 移 动

1.定义:物体在力的作用下,沿力的方向通过 一段距离,我们就说这个力对物体做了功。


一、功

2.做功的两个必要因素: (1)作用在物体上的力 (2)物体在力的方向上通过的距离 3.几种不做功的情况: (1)有力无距离。(s=0)

力做功也常说成物体做功

(2) 距离与力垂直。(s⊥F)
(3)有距离无力。(F=0) (如:物体在光滑水平面上靠惯性滑动)

(静止)

足球运动员用力踢球,足球离开脚后在 场地上滚动了50米,足球运动员对足球 做功了吗?

在踢球的这一刻做功。 球离开脚以后,由于惯 性运动了一段距离,但 是没有力作用在球上, 所以没有力做功。

s

下列情况中,人的拉力有没有对所带的皮箱做功:

(1)人用力提放在地上的皮箱,但没有提起 ×
(2)人再一次用力把箱子提起 √

(3)人用力提着皮箱在原地不动 ×
(4)人提着箱子在水平路面上走了50米 ×

(5)人提着箱子站在水平匀速行使的汽车上 ×
(6)人把箱子放在电梯上,电梯从1楼上升到10楼 ×

√ (

7)人提着皮箱在电梯中上升

下列各物体在竖起向上的拉力作用 下匀速上升一段距离,拉力所做的 功谁大?

3m

二、功的计算
1、功等于力和物体在力的方向上通过的距离 的乘积。 2、功的公式: 功=力×距离 W=F· S (注意S是指在 F的方向上移动的距离) (焦) 3、功的单位:焦耳 1焦耳=1牛顿· 米

1焦耳的意义:1牛的力使物体在力的 方向 上通过1米的距离时所做的功

1、把两只鸡蛋举高1米,所做的功大约 为 1焦耳 2、把一本<科学>书从地面捡起放回桌面 所做的功大约为 2焦耳

下列各物体在竖起向上的拉力作用下匀速 上升一段距离,拉力所做的功谁最大?
W1= 1S1=30牛×3m=90焦 =F

W2= F2S2=10牛×3m=30焦
W3= F3S3=10牛×6m=60焦

答:F1所做的功最大。
=30牛

=10牛 3m

=10牛

例1:用100牛的水平推力将某物体沿水平地面拖 F F 动5米,需要做多少功? 先画图分析 s
G G

解:已知:F=100牛、s=5米 ∴W=Fs=100牛×5米=500焦
若该物体重为500牛,则这个过程中, 重力做多少功? 因为在重力方向没有通过距离(即:S⊥G), 所以重力做功为0。

例2:有一物体重100牛,把该物 体从地面匀速提到高为1米的桌 面上,需要做多少功?如果将这 个物体用50牛的力沿水平地面拖 动10米,需要做多少功?

F1

F2

s1 G s2

解:∵匀速提升 ∴F1=G=100牛 又∵s1=h=1米 ∴W1=F1s1=100牛×1米=100焦 ∵F2=50牛 s2=10米 ∴ W2=F2s2=50牛×10米=500焦 答:….. 注意:匀速提升物体时F1所做的功说成:克服阻力 匀速提升时:W=Gh计算 (重力)G做的功,可直接用公式W1=Gh计算(P74)

回顾:

举重运动员将60千克的杠 铃匀速举高2米,运动员对 杠铃至少做多少功?(g取 10牛/千克)

F 举重运动员将60千克 的杠铃匀速举高2米, G 有多少化学能转化为杠 h 铃的势能?

解: G=mg=60千克×10牛/千克=600牛 ∵匀速举高 ∴W=Gh=600牛×2米=1200焦 那么杠杆的势能增加了多少? 增加了1200焦耳。 杠杆的势能由运动员体内的化学能转化而来。

F
S

f

马车重3000牛,匀速 已知马车重3000牛, 行驶时,受到的阻力 匀速行驶时,受到的 为重力的0.2倍马拉着 阻力为重力的0.2倍, 车行走100米,有多 马拉着车匀速行驶 少化学能转化为动能 100米,拉力做多少 呢? 功?

解:∵匀速行驶 ∴F=f=0.2G=0.2×3000牛=600牛 W=Fs=600牛×100米=6 × 104焦

答:有6 × 104焦化学能转化成马车的动能。
此时是否马车的动能增加6×104焦?

不是。马对车做功消耗的能量转化为马和车的动 能以及各种摩擦产生的热能。

功和能的关系
物体对外界做功时,要消耗其自身的能, 所以做功的实质是能量转化的过程。 ? 力对物体做了多少功,就有多少能量发 生了转化。 ? 可以用功来量度能

量转化的多少,能量 的单位与功的单位一样,也是焦耳。 ? 物体对外做功,说明物体具有能; ? 物体具有能并不一定对外做功.
?

(一)怎样才算做功(做功的两个必要因素) ? 1、物体要受力的作用 ? 2、物体要在力的方向上通过一定的距离

(二)怎样计算功
1、功的公式:功=力×距离 W=F· S 2、功的单位:焦耳(焦)1焦耳=1牛顿· 米

一名运动员把重为50牛的铅球用300牛的力沿水平方向 推出,若测得这次投掷的成绩为8米,则运动员对铅球 做的功为( ) D A 400焦 B 2400焦 C 2800焦 D 无法计算

某足球运动员在水平方向用25牛的力,将10牛的球沿水 平地面踢出,踢出后球在地面上滚了30米才停下来。在 球滚动过程中,脚对球所做的功为( ) D A、750焦 B、300焦 C、450焦 D、0

一、功

---表示 能量转化的多少 的物理量

1.定义: 物体在力的作用下,沿力的方向通过一段 距离,我们就说这个力对物体做了功。 2.做功的两个必要因素: (要有F与S;并且S与F同方向) (1)作用在物体上的力 (2)物体在力的方向上通过的距离 悬 停 3.几种不做功的情况: (1) (s=0) (2) (s⊥F)

(3) (F=0)
s

水平移动

第二课时

二、功的计算 功等于力跟物体在力的方向上通 1、科学上规定: 过的距离的乘积。即:功=力×距离 W = Fs 2、公式 (注意:★s与F同方向 ) 3、功的单位: 焦耳(J) 或牛· ( 读作:“牛米 ”) 米 1焦耳=1牛· 米
匀速提升时:W=Gh计算(P74)

练 习
: F2

F2 F

h

F

G

s1

解:水平移动时: W1 = F s1=100牛×5米=500焦 匀速抬升时:G=mg=50千克×9.8牛/米=490牛 W2=Gh=490牛×1米=490焦
W总=W1+W2=500焦+490焦=990焦耳 答:此人对物体总共做了990焦耳的功。

为了支援学校建设,同学们参加了义务劳动。下 图为甲乙两位同学分别将一百块砖搬到二楼时的 情景,图中两位同学谁对砖块做的功多?









例如:甲同学用22秒钟做1540焦的功,乙同学用 5秒钟做400焦的功,谁做功快?
甲同学每秒钟做 70 乙同学每秒钟做 80 答:乙同学做功快。 焦的功。 焦的功。

用单位时间内所完成的功的多少 ---功率 _________________________ 来表示做功的快慢。

四、功率 ----表示物体做功的快慢 ----

笔记

1、定义:单位时间里完成的功叫做功率
(P)

2、定义式:

W=Pt
W= Fs

W t= P

3、单位: 瓦特 或焦耳/秒 (W) (读作:”焦耳每秒”) 1瓦 =1焦耳/秒 其它常用单位: 千瓦 =1000瓦 1 兆瓦=106瓦 1 (kW) (MW)

s t= v

例1:马拉着重1000牛的车在5分钟里匀速前进了 3000米,如果车受到的阻力是车重的0.1倍,则在 这段时间内,马的功率有是多少? 解:∵匀速前进 ∴F=f=0.1G=0.1×1000牛
=100牛

W=Fs=100牛×3000米=3 ×105焦

t=5分钟=5 ×60秒=300秒 300000 焦 W P= = =1000瓦 300秒 t 答:…



分 析 解 题 的 思 路

例2:电动起重机将质量为750千克的货物,在 0.5分钟内匀速吊起6米高,起重机的功率有多大 (取g=10牛/千克)?

解: G=mg=750千克×10牛/千克=7500牛
W=Gh=7500牛×6米=45000焦

答:起重机的功率是1.5千瓦

4.电动起重机的功率是1.5千瓦 1.5×103焦/秒
★ ★

表示起重机每秒钟对货物做功1.5×103焦

起重机每秒钟有1.5×103焦的电能转化为货物 的势能。

或货物的势能每秒钟增加1.5×103焦。

小结:功率也表示了能量转化的快慢

四、功率 ----表示物体做功的快慢 ---- 也表示能量转化的快慢

笔记

1、定义:单位时间里完成的功叫做功率
(P)

2、定义式:

W=Pt
W=Fs

W t= P

3、单位: 瓦特 或焦耳/秒 (W) (读作:”焦耳每秒”) 1瓦 =1焦耳/秒 其它常用单位: 千瓦 =1000瓦 1 兆瓦=106瓦 1 (kW) (MW)

s t= v

已知马车重3000牛,匀速行驶时,受到的阻力为重力的 0.2倍,马拉着车匀速行驶100米,若马车的速度是2米/秒, 求马拉车的功率是多少?

解:∵匀速行驶 解 ∴F=f=0.2G=0.2×3000牛 =600牛 法 W=Fs=600牛×100米=6 × 104焦
1

解 法 2

∴ P=Fv=600牛×2米/秒=1200瓦

笔记 四、功率 ----表示物体做功的快慢 ---- 也表示了能量转化的快慢

1、定义:单位时间里完成的功叫做功率
(P)

2、定义式:

W=Pt
W=Fs

W t= P

推导式: P=Fv
(注意:F与v同方向)

s t= v

3、单位: 瓦特 或焦耳/秒 (W) (读作:”焦耳每秒”) 1瓦 =1焦耳/秒 其它常用单位: 千瓦 =1000瓦 1 兆瓦=106瓦 1 (kW) (MW)

4、判断做功快慢的方法:
(1)做同样的功,用时少,做功快。
课 堂 笔 记

(2)在相同的时间内,做功多,做功快。 (3)直接计算出功率,然后判断做功的快慢。 思考:爬楼时的功率大小与那些因素有关?

Gh = t

mgh = t

作业本B P25 12

1、一台机器的功率是750瓦,它表示的意思是:( B ) c A.这台机器1分钟做的功是750瓦 B. 这台机器1分钟做的功是750焦耳 C. 这台机器1秒钟做的功是750焦耳 D. 这台机器1秒钟做的功是750瓦 2、两台机器同时做功,甲机器做的功是乙机器做的 功的2/3,甲做功所用的时间与乙做功所用时间的比 值是4∶3,则甲、乙两台机器的功率之比是( B ) A.2∶1 B.1∶2 C.8∶9 D.9∶8

P甲∶P乙=








2 3 =——∶—— 4 3 乙 =1∶2

3、右图是甲、乙两人所做的功与时 W甲 (2)s=vt= 36÷3.6米/秒×600秒=6000米 间的关系图,由图可知,甲、乙两 > 人的功率P甲____P乙。7 3.6 ×10 焦 w =———— = 6000牛W乙 F=—— 6000米 s

W

甲 乙

∵匀速直线运动 4汽车在满功率的情况下进行爬坡,在增大牵引 ∴f=F=6000牛 减小 力的同时,汽车的速度会

_____。 P=Fv

t

5. 一辆汽车以36千米/时的速度做匀速直线运动,已知 发动机的功率是60千瓦,求: (1)10分钟内汽车发动机做了多少功? (2)这辆汽车受到的阻力是多少牛? 解: (1)W=Pt=60000瓦×600秒=3.6 ×107焦 P 60000瓦 (2)F=——=————————=6000牛 v 36÷3.6米/秒


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