九年级物理 第十五章 功和机械能 第五节 机械能及其转化校本培训教材 人教新课标版.docx

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九年级物理第十五章功和机械能第五节机械能及其转化校本培训教材人教新课标版

2019-2020年九年级物理第十五章功和机械能第五节机械能及其转化校本培训教材人教新课标版

教学过程：

一、边学过程——学习目标、学法指导和导学问题

学习目标

1、知道什么是机械能，理解物体的动能和势能可以相互转化；

2、理解机械能守恒定律的内容和适用条件；

3、会判定具体问题中机械能是否守恒，能运用机械能守恒定律分析实际问题

学法指导：

以学生自学、生为生师为主，教师点疑为辅，边学边教边测边练。

导学问题：

1.滚摆实验，如图，开始释放摆轮时，摆轮在最高点静止，此时摆轮只有_________能，没有______能。

摆轮下降时其高度降低，__________能减少；摆轮旋转着下降；而且越转越快，其越________能来越大。

摆轮到最低点时，转动最快，________能最大；其高度最低，________能最小。

在摆轮下降的过程中，其能_________逐渐转化为__________能。

仿照摆轮下降过程的分析，得出摆轮上升过程中，摆轮的_________能逐渐转化为_________能。

2.动能和弹性势能也是可以相互转化吗？

3.机械能守恒：

一个物体可以有动能，也可以有势能。

如果只有_____能和_____能相互转化，机械能是守恒的。

二、边练过程：

自学效果检查、巩固练习题

1、运动物体的动能，与物体____和______两个因素有关。

质量相同时，____越大，____越大；速度相同时，_____越大，_____越大。

2、物体的重力势能跟物体的__________和被举得__________有关系，质量相同时，被举得越高则物体具有的________就会越大

3、物体由于发生______而具有的能量，叫做弹性势能。

被压缩的弹簧拉长的橡皮条弯曲的锯条张开的弓等都是因为发生了_________而能够对外做功，所以都具有弹性势能。

物体的弹性势能的大小跟_________的大小有关系，弹性形变越大，则弹性势能就越多

3.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．玩具弹簧枪将“子弹”水平射出

　C．雨滴从屋檐落向地面　D．斜向上射出的炮弹在上升过程

4.李白曾用“飞流直下三千尺，疑是银河落九天”的诗句描述庐山瀑布的壮观。

从物理学的角度来看，飞流直下的瀑布蕴藏着巨大的____________.

5.下列现象属于重力势能转化为动能的是（）

A．爆竹腾空而起B．水从高处落下C．从地面上弹起的皮球D．在水平地面上匀速行驶的汽车

6.撑杆跳高运动员借助手中的撑杆跳高时，要比徒手跳高高得多，这是因为运动员利用撑杆发生____________时，而具有了____________的缘故．这个过程中，运动员的能转化为了撑杆的____________能．

7.以下关于机械能的叙述，正确的是（）

A一个物体可以既具有动能又具有重力势能

B速度大的物体具有动能一定大于速度小的物体

C举得高的物体具有重力势能一定大于举得低的物体

D水从高处向下泻落的过程中，动能转化为重力势能

8.三做功是消耗能量的，在以下情况中消耗势能的是（）

A火箭升空B上发条的钟在走动C电灯发光D植物生长

边教过程——归纳提高、重点难点和易混易错知识解析

1.举高的篮球释放后，下落并再次弹起的过程中能量的转化是怎样的？

分析；下落时重力势能转化为动能，从和地面接触到篮球发生最大形变的过程中动能转化为弹性势能；从篮球发生最大形变到篮球高要离开地面时由弹性势能转化为动能，从刚离开地面到再次到最高位置的过程中由动能转化为重力势能.

2.如何判断机械能之间的转化？

判断两种形式的能是否相互转化，首先应看在这一过程中，这两种形式的能是否在发生变化，其次看变化是否是一个增大而另一个在减小。

若符合上述两个条件，则这两种形式的能相互转化，而且总是这个过程中减小了的能转化为增大的能。

机械能之间的转化，可以发生在一个物体上，也可以发上在多个物体之间。

3.如课本图所示，先用绳子把一个铁锁悬挂起来，然后把铁锁拿近到自己的鼻子，松手后，铁锁向前摆动又摆回来，有关铁锁在摆动过程中的能量转化，下列说法正确的是（）

A．铁索铁锁回摆后能碰到鼻子，因为铁锁的机械能始终不变B.铁锁下降过程中，重力势能转化为动能C.铁锁上升到最高点，重力势能最小D.铁锁下降到最低点，动能最小

解析：

铁锁在摆动的过程中，因克服空气阻力做功，消耗一部分机械能，机械能不守恒，A项错。

铁锁在最高点时，重力势能最大。

在下降过程中，把重力势能转化为动能，在最低点时，重力势能完全转化为动能，动能最大，B选项正确，C、D选项错。

答案B

四、边测过程——当堂达标检测题

1.假设一架战斗机正在空中某一高度做匀速飞行，另一架空中加油机给其加油，如图，加油后战斗机仍以原来的高度和速度做匀速飞行，则战斗机的（）

A动能增加，势能减少，机械能不变B动能不变，势能不变，机械能不变

C动能减少，势能不变，机械能减少D动能增加，势能增加，机械能增加

2..人造地球卫星在运行过程中可以认为其机械能守恒.它在轨道上运行的过程中，有时离地面较远，有时离地面较近.离地球中心最远的一点叫远地点，这里卫星的势能，动能；离地球中心最近的一点叫近地点，这里卫星的势能，动能.

3.乒乓球由高处静止下落的过程中，它的机械能的转化情况是（）

A.弹性势能转化为动能B.重力势能转化为动能

C.动能转化为重力势能D.重力势能转化为弹性势能

4.跳伞运动员在空中匀速下落时，以下说法中正确的有（）

A.重力势能减少，动能增加，机械能不变B.重力势能增加，动能减少，机械能不变

C.重力势能减少，动能不变，机械能减少D.重力势能增加，动能不变，机械能增加

5.体积相同的实心钢球和铝球，钢球静止在水平桌面上，铝球则在同一水平桌面上匀速运动，由此可知（）

A.两球的势能相等B.两球的动能相等

C.两球的机械能一定不等D.两球的机械能可能相等

6.如图所示，用滑轮组提升重物时，重800N的物体在10s内匀速上升了lm。

已知拉绳子的力F为500N，则提升重物的过程中（）

A.绳子自由端被拉下3mB.做的有用功是800J

C.拉力F的功率是80WD.滑轮组的机械效率是60％

五、课后及家庭作业——知识延伸，能力拓展

1.飞行中的子弹能击穿靶子，是因为它具有能。

放在阳台上的花盆有砸伤人的危险，是因为它具有能。

拉弯的弓可以把箭射出去，是因为它具有能。

2.一辆城市绿化洒水车，在一条平直的马路上匀速前进。

当它正常工作时，其动能，势能，机械能。

3.如图，滚摆在下降的过程中，重力势能逐渐，

动能逐渐。

（填“增大”、“减小”或“不变”）　　　

4.古诗文中有许多描述自然现象的优美诗句，如“无边落木萧萧下，不尽长江滚滚来”，从物理学的角度看，滚滚奔流的长江水具有巨大的_________。

5.如图所示，物体G和弹簧相连固定于墙壁上，物体G与地面是光滑的,开始时物体处于平衡位置B处，用力将其拉至C处，松手后，物体在A、C间往复运动，则物体G由A到B过程中，动能，势能；由B到C，势能，机械能总量（填“不变”、“增大”或“减少”）

6.下列现象中，物体动能转化为势能的是

A.秋千由最高处向最低处荡去B.张开的弓把箭水平射出去

C.骑自行车匀速上坡D.腾空上升的礼花弹

7.下列过程中，属于弹性势能转化为动能的是（）

A.推开弹簧门的过程B.用力拉长橡皮条的过长

C.弹簧枪将“子弹”射出去的过程D.跳水运动员将跳板踏弯的过程

8氢气球释放后，若它的运动可看成是匀速上升的、，则上升过程中氢气球的动能______（选填“增大”、“不变”或“减小”，下同），重力势能_______，机械能______.

9.如图所示，质量为48kg的小华同学骑着一辆自行车在平直公路上匀速运动500m，所用时间为100s。

假设自行车在行驶过程中受到的阻力为其体重的1/12。

求：

（1）自行车行驶的速度；

（2）在这段过程中，该同学所做的功率；

（3）若自行车质量为12kg，车胎与地面总的接触面积为40cm2，则该同学骑车时，自行车对地面的压强为多少？

（取g＝10N/kg）

2019-2020年九年级物理第十五章功和机械能复习教案人教新课标版

●单元复习目的

一、知识与技能

1.使学生深刻理解功的概念，明确功的公式，掌握功的计算。

2.知道什么是机械功以及怎样量度机械功的大小。

会理解和计算机械功功率.

3.知道什么是机械效率,它的大小与那哪些因素有关。

4.知道动能和势能的初步概念以及决定它们大小的因素。

了解动能和势能如何转化的。

二、过程与方法

1.通过师生互动，让学生理解做功的两个必要因素，理解功的计算公式，知道功的原理和功率的概念。

2.培养学生的观察能力。

三、情感、态度与价值观

1.培养学生严谨的科学态度。

2.培养学生的科学世界观。

●复习的重点和难点

重点：

功和功率的概念；机械功和机械能的概念；机械效率的计算和怎样提高机械效率；动能和势能的相互转化。

难点：

做功的两个因素；结合实际理解功率的概念。

●课时安排：

二课时

第一课时

●授课时间：

6月11日

一、基础知识

（一）功

1.做功的两个必要因素：

作用在物体上的力，物体在力的方向上移动的距离

2.功的计算：

力与力的方向上移动的距离的乘积。

W=FS。

3.单位：

焦耳（J）  1J=1Nm

4.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。

即：

使用任何机械都不省功。

（二）机械效率

1.有用功：

为实现人们的目的，对人们有用，无论采用什么办法都必须做的功。

额外功：

对人们没用，不得不做的功（通常克服机械的重力和机件之间的摩擦做的功）。

2.总功：

有用功和额外功的总和。

3.计算公式：

η=W有用/W总机械效率小于1；因为有用功总小于总功。

（三）功率

1.功率（P）：

单位时间（t）里完成的功（W），叫功率。

2.计算公式：

。

单位：

P→瓦特（w）

3.推导公式：

P=Fv。

（速度的单位要用m）

（四）动能和势能

1.能量：

一个物体能够做功，这个物体就具有能（能量）。

能做的功越多，能量就越大。

2.动能：

物体由于运动而具有的能叫动能。

质量相同的物体，运动速度越大，它的动能就越大；运动速度相同的物体，质量越大，它的动能就越大；其中，速度对物体的动能影响较大。

注：

对车速限制，防止动能太大。

3.势能：

重力势能和弹性势能统称为势能。

4.重力势能：

物体由于被举高而具有的能。

质量相同的物体，高度越高，重力势能越大；高度相同的物体，质量越大，重力势能越大。

5.弹性势能：

物体由于发生弹性形变而具的能。

物体的弹性形变越大，它的弹性势能就越大。

（五）机械能及其转化

1.机械能：

动能和势能的统称。

（机械能=动能+势能）单位是：

J

2.动能和势能之间可以互相转化的。

方式有：

动能和重力势能之间可相互转化；动能和弹性势能之间可相互转化。

3.机械能守恒：

只有动能和势能的相互住转化，机械能的总和保持不变。

人造地球卫星绕地球转动，机械能守恒；近地点动能最大，重力势能最小；远地点重力势能最大，动能最小。

近地点向远地点运动，动能转化为重力势能。

二、例题分析

例1如图5所示的四种情景中，人对物体做功的是

例2下列关于力做功的说法，正确的是

A．人提着箱子站在地面不动，手的拉力对箱子没有做功

B．人把箱子从二楼提到三楼，手的拉力对箱子没有做功

C．汽车在水平公路上匀速行驶，汽车所受重力对汽车有做功

D．过山车向下运动过程中，车上乘客所受重力对乘客没有做功

例3如图是一种开瓶器。

使用时将螺旋钻头旋进软木塞，再用双手按压把即可将瓶塞拔出。

钻头做得尖细是为了，压把相当于。

王哲在5s内将瓶塞拔出，若瓶塞长5㎝，瓶塞受到的平均阻力为200N，则王哲克服瓶塞阻力做了J功，其做功的功率为W。

例4你思考过“人在水平路面上前进时是否要克服重力做功”这个问题吗？

小文同学对此进行了研究．她通过查阅资料得知，人体的重心大约位于肚脐上方2寸、脊椎前1寸处，人只要走路，其重心就必然会发生上下位置的变化，重心升高就需要克服重力做功．小文假设人在正常走路时，重心在人体中的位置近似不变，她行走了100m，有关测量数据如下表（表中的步距是指跨出每一步两脚之间的距离）：

质量m/kg

步距S/m

腿长l/m

时间t/s

50

0．50

0．65

100

（1）小文同学注意到，当自己的前脚跨出时重心会下降，而后脚收起时重心会升高，则她每走一步，自己的重心会下降或升高多少米？

（2）小文行走100m需要克服重力做多少功？

克服重力做功的功率多大？

（3）通过分析，你认为人在水平路面上通过走路来进行锻炼时，哪些因素会影响人的锻炼效果？

例5请你设计一个测量两位同学从一楼上到三楼做功快慢的实验。

（1）已提供的器材是秒表和皮尺，还需要的器材是_______________；

（2）实验需要测量的物理量是__________、__________和__________。

（3）请写出比较两位同学做功快慢的方法。

例6图16是工厂车间里用来吊运物体的天车及其滑轮组示意图，钢丝绳用xxN的力将重为6000N的物体匀速吊起．若在1min内，货物从地面被提升到6m高处，求：

（1）钢丝绳提升货物时所做的有用功和有用功率；

（2）滑轮组的机械效率；

（3）要提高滑轮组的机械效率，可采用哪些方法？

（答出2种方法即可）

例7如图6所示，将体积为2.０×l０-3m3的松木块，沿斜面匀速上拉时弹簧测力计的示数为4N．松木块沿斜面移动lm，上升的高度为30cm．求：

（1）松木块的重力．

（2）斜面的机械效率．（g=10N／kgρ木　=　0.5×lO3kg／m3。

）

例8瑞瑞同学家住楼上，最近正在装修房子，需要搬运装修材料，但有些材料由于楼道过窄不方便搬运，于是瑞瑞建议采用如图19所示的滑轮组，这样站在地上就可以把材料运上楼．若某次搬运的材料重765N，被提升的高度为10m，人所用的拉力为450N．求：

（1）请你帮助瑞瑞画出滑轮组的绕线示意图．

（2）用滑轮组提升材料时做的有用功是多少?

（3）该滑轮组的机械效率是多少?

（4）随后，瑞瑞同学查阅了有关机械效率知识的资料，看到右表中的一组数据请你找出这些机械设备效率的共同特点．

例9在某次升国旗的仪式上，小强同学通过滑轮

组将—质量为0．8千克的国旗缓缓匀速升高15米，如图所示。

问：

（1）小强匀速拉绳的力为多少?

（2）此过程巾，小强对旗做了多少功?

（3）如果升旗用了50秒的时间，则小强做功的功率为多大?

（不计滑轮与绳的摩擦，滑轮、绳的质量忽略不汁，取g=10牛／千克）

例10下表中给出了一头牛漫步行走和一名中学生百米赛跑时的一些数据：

物体

质量m/kg

速度v/（m.s-1）

动能E/J

牛

约600

约0.5

约75

中学生

约50

约6

约900

分析数据，可以看出对物体动能大小影响较大的是速度

你判断的依据：

人的质量约为牛的1/12，而速度约为牛的12倍此时动能为牛的12倍说明速度对动能影响大

例11超市的自动扶梯把小明从一楼匀速送到二楼的过程中，小明的

A．动能减小，势能增大，机械能不变

B．动能增大，势能增大，机械能增大

C．动能不变，势能增大，机械能增大

D．动能不变，势能不变，机械能不变

例12用绳子把一个铁锁悬挂起来．把铁锁拉到刚好

贴着自己的鼻子，稳定后松手，头不动（如图16），铁

锁由开始位置a沿弧线ac向另一侧的最高点c运动，然

后再从c往回运动．

（l）从a点到最低点b点的过程中，铁锁的动能、重力势能如何变化？

（2）从能的转化和守恒角度分析铁锁摆回时能否碰到鼻子。

例13每次铅球项目测试，小明同学的成绩总是不理想。

他想影响铅球掷得远近的因素到底有哪些呢？

为此．他以一支玩具手枪为实验器材进行了以下探究：

（1）熟悉手枪结构：

玩具手枪的内部结构中有一根弹簧，弹簧压缩的长度可调节。

压缩的弹簧伸长时，将子弹射出，弹簧的能转化成子弹的动能。

（2）探究过程：

①提出假设：

在相同条件下，子弹的射程可能和枪管与水平面的夹角有关。

②设计实验，记录数据：

他把手枪固定在某一高度后，保持子弹从枪口射出时的速度相同．改变枪管与水平面夹角，用同一颗子弹做了五次试验，记录数据如下：

③分析数据，得出结论：

在相同条件下，子弹的射程跟枪管与水平面的夹角有关，夹角在度左右时，子弹射程最远。

小明由此推想：

相同条件下，铅球以这一角度掷出，掷得最远。

④交流和评价：

第二天，小明与同桌交流探究成果，同桌认为小明对子弹射程与水平夹角B的探究还可进一步完善。

同桌的话启发小明对实验方案进行改进，获得了更准确的结论。

小明所作的改进是

（3）完成上述探究后，小明想到影响子弹射程的因素可能还有许多，又提出一个合理的假设。

你认为他的假设是：

。

小明开始了新的探究……

第二课时

●授课时间：

6月13日

一、基础知识练习

1.力学里所说的功包括两个必要因素：

一是作用在物体上的力；二是物体在力的方向上通过的距离。

2.功的原理：

使用机械时，人们所做的功，都不会少于直接用手所做的功；即：

使用任何机械都不省功。

公式：

W=FS

3.功的原理告诉我们：

使用机械要省力必须费距离，要省距离必须费力，既省力又省距离的机械是没有的。

4.使用机械虽然不能省功，但人类仍然使用，是因为使用机械或者可以省力、或者可以省距离、也可以改变力的方向，给人类工作带来很多方便。

5.功率：

单位时间内所做的功，它是表示物体做功快慢的物理量。

公式P=W/t

6.有用功对人们有用的功。

公式：

W有用＝Gh（提升重物）

7.额外功并非我们需要但又不得不做的功；公式：

W额=W总－W有用

8.总功有用功加额外功或动力所做的功；公式：

W总=W有用＋W额=FS

9.机械效率有用功跟总功的比值。

公式：

10.动能是物体运动而具有的能，动能的大小决定物体的质量和速度。

11.势能是由于物体被举高或发生弹性形变而具有的能。

重力势能的大小由物重和高度决定。

弹性势能的大小与物体发生弹性形变的大小等因素有关。

12.机械能是动能和势能的总称。

13.动能和势能可以相互转化，一个物体如果只有动能和势能的相互转化，在转化过程中动能和势能的大小都会改变，但总机械能不变。

实际上动能和势能在转化过程中会有一部分能量转化成其它形式的能，虽然总的能量仍然守恒，但机械能减少了。

二、堂上练习

1.下列过程中，人对物体做功的是（）

2.下列关于功率和机械效率的说法中，正确的是（）

A.功率大的机械，做功一定多B.做功快的机械，功率一定大

C.效率高的机械，功率一定大D.做功多的机械，效率一定高

3.以下几种情况中，力对物体做功的有（）

A.人用力提杠铃，没有提起来B.沿着斜面把汽油桶推上车厢

C．用力提着水桶水平移动2米，水桶离地面高度不变

D．物体在光滑水平面上匀速前进二米

4.图4是中国科学家在建造的世界上第一个全超导核聚变“人造太阳”。

在组装时，需要用如图4所示的滑轮把重为1000牛的物体匀速提升12米，则作用在滑轮上的拉力F为______牛，绳子对重物所做的功为________焦，若提升重物所用的时间为1分钟，则绳子对重物做功的功率为________瓦。

5.一质量为3000kg的汽车沿着长为5.4km的盘山公路匀速行驶，当它从山脚行驶到高为0.5km的山顶时，耗时15min，汽车发动机的牵引力为4000N。

求：

（1）汽车行驶的速度。

（2）汽车发动机牵引力做的功。

（3）汽车发动机牵引力的功率。

6.如图小明同学体重为50kg，背着重为60N的书包，书包带与小明

的肩部接触的总面积为300cm2．求：

（1）书包带对小明肩部的压强.

（2）小明背着书包走到了三楼的课室，在这过程中他做的功．（3）此过程小明用了20s．他做功的功率是多少．

7.如图14所示，建筑工地上的吊车是靠电动机来提升货物，货物重103N，电动机的额定电流为4A，电阻为20Ω；电动机正常工作时，作用在绳子上的拉力为500N，l分钟内将货物匀速提升了6m。

求：

（1）滑轮组的机械效率是多少？

（2）电动机的额定功率是多少？

8.用如图7的滑轮组把货物拉上货仓，货物重500N，用350N的力F拉绳端使货物匀速上升1m，此过程有用功为　　　　J，总功为　　　　J，滑轮组的机械效率为　　　　．

9.利用如图3所示装置将重为l00N的物体匀速从斜面的底端拉到顶端。

已知斜面的长是5m，高是2m，拉力为F=50N，则该装置的机械效率为（）

A．40％B．50％C．80％D．100％

10.在不计绳重和摩擦的情况下，利用图4所示的甲、

乙两装置，分别用力把相同的物体匀速提升相同的高度．若用η甲、η乙表示甲、乙两装置的机械效率，W甲、W乙表示拉力所做的功。

A．η甲＝η乙，W甲＝W乙B．η甲＞η乙，W甲＞W乙

C．η甲＜η乙，W甲＜W乙D．η甲＞η乙，W甲＜w乙

11.跳伞运动员在“中华第一高楼”----上海金茂大厦进行跳伞。

运动员从345m的高度跳下，在下落过程中运动员的重力势能（选填“增大”“不变”或“减小”），若以________为参照物，运动员是静止的

12.初三

（1）班《八荣八耻》宣传栏中记述着：

“某高楼大厦发生高空抛物不文明行为，一位老太太被抛下的西瓜皮砸伤……”，被抛下的西瓜皮在下落过程中逐渐增大的物理量是

A．重力势能B．动能C．重力D．密度

13.下图表示撑杆跳高运动的儿个阶段：

助跑、撑杆起跳、越横杆。

在这几个阶段中能量的转化情况是：

⑴.助跑阶段，运动员消耗体内的化学能______（选填“大于”、“小于”或“等于”）运动员和撑杆获得的动能。

⑵.撑杆起跳阶段，运动员的______________能增加。

⑶.运动员越过横杆后，运动员将_______________能转化_________________能。

14.在学习势能知识时，小明同学猜想物体的重力势能的大小可能与以下三个因素有关：

①物体高度，②物体质量大小，③物体所处地理位置。

为了证明自己的猜想，首先决定对因素①进行验证．他把橡皮泥平铺在水平面上，让1个小球从不同高度自由下落，记录结果表所示。

（1）该同学依据判断重力势能的大小；

（2）本实验的结论是；

（3）若想对因素②进行验证，你认为实验中应控制相等的变量是。

教学反思：

本复习课的模式非常的清晰：

知识梳理，典例分析，当堂测试，交流点拨。

在知识梳理环节经过多次尝试和改进，最终我采取以问题驱动的形式来复习相应的知识点，这样学生对于该知识点如何应用就会掌握的更加的扎实，当然，采取此种方法的弊端又感觉没有以前综合复习基础知识来的系统。

为了弥补这一缺憾本来想在知识梳理完后再来个知识框架的，可是，课堂上时间宝贵，根本挤不出时间了。

第十六章热和能第十七章能源与可持续发展

●单元复习目的

一、知识与技能

1.能用分子动理论解释某些热现象；尝试用比热容解释某些自然现象；能用能量转化和守恒的观点分析物理现象。

2.知道做功的过程就是能量转化或转移的过程；通过实例