学习目标
  1. 理解功率,知道什么是功率,知道功率的物理定义,知道计算功率的公式及功率的单位。
  2. 会用功率的公式进行简单的计算。
  3. 了解能量的初步概念。
  4. 知道什么是动能及影响动能大小的因素。
  5. 知道什么是重力势能及影响重力势能大小的因素。
  6. 了解弹性势能及影响弹性势能大小的因素。
  7. 知道什么是机械能及机械能的单位。
  8. 知道动能和重力势能弹性势能可以相互转化,并能举例说明。
  9. 能解释一些有关动能、重力势能、弹性势能相互转化的简单物理现象。
  10. 理解机械能守恒的条件。

学习重点
  1. 会用功率的公式进行简单的计算;
  2. 理解影响动能大小的因素。

学习难点
  理解机械能守恒的条件。

内容解析
1、功率
  ● 物理意义:表示做功快慢。
   定义:单位时间所做的功。
   公式: 
  功率推论式 
  由此公式可见,当功率一定时,要使牵引力大,就要减速。这就是汽车在上坡时为什么要减速以获得较大的牵引力。
   单位:瓦特 W
  1W=1J/s 1kW=1000W

2、能量:
  一个物体能够对外做功,我们就说它具有能量。
  可见物理学中,能量和功有着密切的联系,能量反映了物体做功的本领。不同的物体做功的本领也不同。一个物体能够做的功越多,表示这个物体的能量越大。

3、动能:
  定义:物体由于运动而具有的能量叫做动能。
  运动的空气、水和各种物体都能够做功,而具有动能。一切运动的物体都具有动能。
  影响动能大小的因素:质量、速度
  不同质量的钢球,从同一高度让其滚下,观察钢球推动木块的距离。结论:速度相同的物体,质量越大,动能就越大。
  将同一个钢球,从斜面不同高度滚下从而使钢球进入水平面时速度不同,让学生观察钢球将木块推动的距离。木块被推动的距离不同,说明钢球对木块做的功不同。木块被推动得越远,表明钢球的动能越大。实验结论:同一钢球,速度越大,动能越大。

4、重力势能:
  定义:物体由于被举高而具有的能量。
  如:举高的铅球,落地时能将地面砸个坑;举高的夯落下时能把木桩打入地里。
  影响重力势能的因素:质量、高度
  质量一定,高度越大,重力势能越大;
  高度一定,质量越大,重力势能越大。
  如:举起同样高度的铅球和乒乓球,铅球落下时做的功多,具有的重力势能大。铅球举得越高,具有的重力势能就越大。

5、弹性势能:
  物体由于发生弹性形变而具有的能。同一弹簧,弹性形变越大,弹性势能越大。

6、机械能:
  动能和势能(重力势能和弹性势能)统称为机械能。
  一个物体既有动能,又有势能,那么动能和势能的和就是它的总机械能。
  机械能之间可以相互转化
                    
  如滚摆:开始释放摆轮时,摆轮在最高点静止,此时摆轮只有重力势能,没有动能。摆轮下降时其高度降低,重力势能减少;摆轮旋转着下降;而且越转越快,其动能越来越大。摆轮到最低点时,转动最快,动能最大;其高度最低,重力势能最小。在摆轮下降的过程中,其重力势能逐渐转化为动能。
  仿照摆轮下降过程的分析,得出摆轮上升过程中,摆轮的动能逐渐转化为重力势能。
  自然界中动能和势能相互转化的事很多。其中有一些比较直观,如:物体从高处落下、瀑布流水等。有些事比较复杂,如:踢出去的足球在空中沿一条曲线(抛物线)运动过程中,动能和势能是如何相互转化的呢?很明显,在上升过程中足球的重力势能增加;在下降过程中重力势能减少。接着再分析足球的速度。足球在最高点时不再上升,说明它向上不能再运动。所以,足球在上升过程中,速度逐渐变小;在下降过程中速度又逐渐变大。通过以上分析,可以看到足球在上升阶段动能转化为重力势能;在下降阶段重力势能转化为动能。
  人造地球卫星在运行过程中,也发生动能和重力势能的相互转化。
  人造卫星绕地球沿椭圆轨道运行,它的位置离地球有时近、有时远。它在近地点时,速度最大,动能最大;此时离地面最近,重力势能最小。卫星由近地点向远地点运行时动能减小,重力势能增大,动能向重力势能转化。直到远地点时,动能最小,重力势能最大。卫星由远地点向近地点运行时,重力势能向动能转化。在卫星运行过程中,不断地有动能和势能的相互转化。
  机械能守恒:如果只有动能和势能相互转化,机械能总和不变---机械能守恒 。
  条件:只有重力或弹力对物体做功。(没有其他力对物体做功)
  如自由下落的过程,只有重力做功,重力势能转化为动能,机械能总和不变。
  能量的单位:能量是跟做功有密切联系的概念,能量反映了物体具有做功的本领,能量的大小可以用能够做功的多少来衡量。因此,动能、势能和机械能的单位跟功的单位相同,也是焦耳

典型题目解析
  1、小钢在体能测试中选择了跳绳,他在1min内跳了120次,每次跳离地面的高度为5cm,设他每跳一次所用的时间相等,则他跳绳时的功率最接近
  A.5000W      B. 500W      C. 50W      D.5W

  分析与解:
  先计算出小钢跳绳一次克服重力做功多少,然后乘上120次,这是一分钟内做的总功。
  根据功率定义P=W/t可得功率。人的质量通常取50kg,g取10N/kg。
  答案:C

  2、汽车在水平公路上匀速前进时,受到的阻力为9×103N,若汽车的功率为7.2×104W,则汽车的行驶速度为_____________m/s。

  分析与解:
  汽车匀速行驶时,牵引力大小等于摩擦力。根据功率的推导公式P=Fv,可得答案为8m/s。
  答案:8

  3、如图,用滑轮组拉物体A,在10s内沿水平地面匀速移动1m。作用在绳子自由端的拉力F的大小是6N。不计滑轮重,拉力F的功率是______________W。
                

  分析与解:
  拉力的功率指的是绳自由端动力做的总功的功率。
  如图所示,有三段绳子拉着动滑轮,因此绳自由端移动的距离是物体移动距离的三倍。
  因此W=FS=6N×3m=18J,P=W/t=18J/10s=1.8W。
  答案:1.8

  4、甲、乙两同学进行爬竿比赛,他们爬上相同的高度,甲用9s,乙用10s。甲、乙两人体重之比是5:6,则他们爬竿的功率之比P:P等于
  A.4:3      B.3:4      C.27:25     D.25:27

  分析与解:
  P=W/t=mgh/t
  答案:D

  5、中国跳水队被世人称为“跳水梦之队”。在运动员从跳板上高高跃起,直至落到水面的过程中,他们的
  A.动能一直增大             B.动能先减小后增大
  C.重力势能一直减小           D.重力势能先减小后增大

  分析与解:
  运动员从跳板上高高跃起,直至落到水面的过程中,高度先增大后减小,因此重力势能先增大后减小。运动速度先减小,在最高点变成0,下落过程中又越来越大。因此动能先减小后增大。
  答案:B

  6、(多选)如图所示的各种情景中,物体的机械能总量发生变化的是
  

  分析与解:
  自由下落的物体,只由重力做功,因此机械能守恒。
  汽车上坡牵引力,重力,阻力都做功,因此机械能功能不守恒。
  途中飞机着陆和降落伞匀速下落时,空气阻力都不可以忽略。有阻力做功,因此机械能不守恒。
  答案:BCD

  7、钢球从斜面上由静止滑下,撞击到一个小木块上,能将木块撞出一段距离。木块被撞得越远,表示钢球的动能越大。现如图所示,用质量不同的钢球A、B,从同一斜面的同一高度由静止滑下,撞击同一块木块M。
  ⑴让钢球A、B从同一斜面的同一高度由静止滑下,是为了使钢球滑到斜面底端时具有相同的_______________;
  ⑵本实验研究的是钢球具有动能的多少跟__________________的关系;
  ⑶实验可得结论______________________________。
                   

  分析与解:
  答案:(1)初速度;(2)质量;(3)速度相同,质量越大,动能越大。

  8、用如图所示的滑轮组提升G1=600N的重物,在重物匀速上升2m的过程中,拉力F1所做的功是1500J。忽略摩擦和绳重。求:
                     

  ⑴滑轮组做的有用功W有用
  ⑵滑轮组的机械效率h;
  ⑶若用此滑轮组提升G2=1200N的重物,使G2以0.5m/s的速度匀速升高时,所用拉力F2的功率。

  分析与解:
  (1)此滑轮组拉着动滑轮的绳有三段,因此n=3。
     有用功是克服重力所做的功。
     W有用G1h600N×2m1200J
  (2)h80%
  (3)忽略摩擦和绳重。额外功就是克服动滑轮重力所做的功,因此
     G=150N
     根据功率的推论公式,拉力的功率就是拉力的大小乘以绳自由端移动的速度。
     相同时间内绳自由端移动的距离是物体移动距离的n倍,因此:
     绳自由端移动的速度是物体移动速度的n倍。
    
     (1200N+150N)×0.5m/s675W

  9、如图所示,工人利用滑轮组提升矿井中重420N的物体A,用F=250N的水平力匀速拉动绳子,在10s内将重物提升5m。求滑轮组的机械效率。若用此滑轮组以相同的速度匀速提升重720N的物体B,则此时工人做功的功率多大?(不计绳重和摩擦)
                     

  分析与解:
  ==84%
  对动滑轮受力分析,有两段绳拉着动滑轮,2F=GA+G
  因此:G=2F-GA=2×250N-420N=80N
  当提升重物B时所需要的拉力大小为:
  FB===400N
  此时工人做功的功率
  PB=FBv'=2FBv=2×400N×0.5m/s=400W