科学九年级上册能量转化的量度教学课件ppt

这是一份科学九年级上册能量转化的量度教学课件ppt，共41页。PPT课件主要包含了能量转化的量度，课堂总结，练习与应用，提升训练等内容，欢迎下载使用。
如图所示，叉车要把货物从地面搬到车上。在这个过程中，叉车除了要对货物施加力，还需要怎样做才能完成这个任务?
举重运动员举起杠铃时，将体内储存的化学能转化为杠铃的势能；起重机提升重物时，将电能转化为重物的动能和势能。那么到底有多少能量发生了转化呢？
1. 知道功的概念及物理意义2. 知道做功的必要因素及不做功的情况3. 了解功的计算方法及运用公式计算4. 课堂总结5. 练习与应用6. 提升训练
1. 功2. 功的计算3. 课堂总结4. 练习与应用5. 提升训练
第3节 能量转化的量度
（1）问题探究探究一：观察图甲、乙所示的两种情况，他们正在做什么？找找他们活动中的共同点。
活动中的共同点：都对其他物体施加了力的作用，并且物体在力的方向上都移动了一段距离，力的作用都有了成效。
探究二：起重机把货物提高的过程中，货物受到哪些力的作用？哪个力对物体的向上移动有贡献？
货物受到的力有：重力G、钢丝绳竖直向上的拉力F。拉力F对物体的向上移动有贡献。
用力F 拉水平面上的小车前进，则小车受到几个力的作用？
探究三：静止在水平面上的小车，小车受到几个力的作用？
重力G和地面的支持力F支
重力G、地面的支持力F支、拉力F、摩擦力f
哪个力对小车的运动有贡献？
拉力F对小车的运动有贡献。
科学中的功包含一种“贡献”和“成效”的含义，如果某个力对物体的移动做出了贡献，就说这个力对物体做了功。
视频欣赏——《物理学中的功》
运动员的化学能→杠铃的势能 电能→重物的动能和势能
有多少化学能转化为杠铃的势能？有多少电能转化重物的动能和势能？为了量度能量转化的多少，描述能量转化的快慢，我们需要学习功和功率的相关知识。
1. 图3-25 和图3-26 是物体在力的作用下做功的实例。想一想，在这两个实例中有什么共同特点？
货物和小车都受到了力的作用，都在力的方向上运动了一段距离。
2. 图3-27 和图3-28 是物体在力的作用下没有做功的实例。想一想，在这两个实例中有什么共同特点？
石头和书包都受到了力的作用,都没有在力的方向上运动了一段距离。
（1）现象分析如图所示是力对物体做功的两个实例。这些做功的实例有什么共同点？
小车在推力的作用下向前移动了一段距离
物体在绳子拉力的作用下升高了一段距离
物体受到了力；在力的方向上移动了距离。
如图所示是力对物体没有做功的两个实例。力对物体为什么没有做功？
这些力不做功的原因：物体受到了力；但是在力的方向上没有移动距离。
（2）力学中的功包括两个必要因素
（1）有力无距离（劳而无功）有力作用在物体上，但物体没动，即物体没有通过距离，力对物体没有做功（力的作用没有成效）。
（2）有距离无力（不劳无功）物体因为惯性通过一段距离，运动方向上没有力对物体做功（离开力说功是无意义的）。
冰壶在平滑的冰面上滑行、球在空中飞行时，是由于惯性，在运动方向上没有力做功。
（3）力与运动距离的方向垂直（垂直无功）物体受到了力的作用，也通过了一段距离，但通过的距离与力的方向垂直，物体在力的方向上没有通过距离，这个力对物体没有做功（力的作用没有成效）。
服务员托着食品盘送菜
提着滑板在水平路面上前行
物体通过的距离与力的方向垂直，力不做功。
用力但没有搬起石头，对石头没有做功
冰球在地面上滚动，人对冰球没有做功
总结：力不做功的三种情况
有力作用在物体上，但物体没动，即物体没有通过距离，也叫“劳而无功”。
物体在运动方向上没有受到力的作用，也就是没有力做功，也称“不劳无功”。
物体受到力的作用，也通过了距离，但通过的距离与受力的方向垂直，即“垂直无功” 。
足球在地面上滚动，重力与支持力对足球没有做功
视频欣赏——《力不做功的三种情况》
1．做功跟我们日常所说的“做工”或“ 工作”一样吗？
做功要满足两个必要条件。
2．塔式起重机下挂着重物（如图3-29） ，在重物静止不动、匀速向上运动、沿水平方向匀速移动三种情形中，钢索的拉力是否都对重物做了功？
重物静止不动： ；
匀速向上运动： ；
沿水平方向匀速移动： 。
我们每天上下学都要爬楼梯，从一楼到二楼与一楼到三楼相比较，体重大的与体重小的同学爬相同楼层比较，有什么不同的感受？
爬的楼层越高，体重越大，消耗的化学能越多，转化为机械能越多，能量转化越多，做功越多。
功是有大小的，做功多少和做功两个必要因素有何关系呢？
科学上规定：功等于力跟物体在力的方向上通过的距离的乘积。
甲把重为500N的石料提到高2m的墙顶上
乙把重为200N的瓦片提到高6m的屋檐上
①甲与乙都在做功，怎样比较他们做功的大小呢？
②如图所示，是起重机把每一个重力都相同的货物提高的情景，请你仔细观察，思考下面的问题。甲与乙两次，哪一次做功多？你判断的理由是什么？甲与丙两次，哪一次做功多？你判断的理由是什么？
分析：甲与乙两次，乙做功多。因为力相等，乙通过的距离大。甲与丙两次，丙做功多。因为通过的距离相等，丙用的力大。
结论：作用在物体上的力越大，物体在力的方向上移动的距离越大，力所做的功越多。
（2）功的大小物理学中，把力与物体在力的方向上通过的距离的乘积称为机械功，简称功。（3）计算公式功＝力×距离 W = Fs F 表示力，s 表示沿力的方向移动的距离，W 表示功。
（4）功的单位在国际单位制中：力F的单位是牛（N），距离s的单位是米（m） ，则功W的单位是牛•米（N•m）；它有一个专门的名称叫做焦耳，简称焦，符号是 J。1J=1N•m
从地上拿起一个约 50 g 的鸡蛋，并把它缓缓举过头顶，在此过程中你对鸡蛋做的功大约为1J。
甲做功W甲 = F甲s甲=500N×2m=1000J乙做功W乙 = F乙s乙=200N×6m=1200J
想一想：你现在可以比较他们做功的大小了吧？
已知做功多少和物体在力的方向上移动的距离，可求出力的大小。
已知做功多少和力的大小，可求出物体在力的方向上移动的距离。
力F与距离s具有对应性：即距离S是物体沿受力的方向移动的距离，F与s在同一直线上；
F与s具有同体性：即F与s对应同一个物体。
注意事项：式中物理量全部用国际单位制。
拓展：对公式W=Fs的理解
拓展：应用公式W=Fs计算功时的注意事项
拓展：对做功的两种表述
（1）力的方向与物体移动方向一致，称为力对物体做功。（2）力的方向与物体运动方向相反，可以称为克服某个力做功。如克服重力做功：向上抛出某个物体时，重力方向向下，物体运动方向向上，对于该物体，我们一般说物体克服重力做功。
如果物体在力的作用下移动的方向与一个力（阻力）的方向相反，我们就说物体克服这个力做功。例如，在水平面上推动物体前进时，要克服摩擦力做功；提高物体时要克服重力做功。
人在爬楼梯时，要克服自己的重力做功，计算做功的大小时，应该用人的重力G乘以楼梯的竖直高度h:W=Gh
结合举重和人推车等事例，谈谈能量的转化与做功的关系。
举重运动员具有能量才能对杠铃做功，做功时消耗的能量转化为杠铃的重力势能；推车的人有能量才能对车做功，做功时消耗的能量转化为车的动能以及由于摩擦而产生的热能。物体具有做功的本领，是因为它具有能量。做功的过程实质上就是能量转化的过程，力对物体做多少功，就有多少能量发生了转化。因此，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，都是焦耳。
詹姆斯·普雷斯科特·焦耳（1818年12月24日—1889年10月11日），出生于曼彻斯特近郊的沙弗特，英国物理学家，英国皇家学会会员。
焦耳自幼跟随父亲参加酿酒劳动，没有受过正规教育。青年时期，认识了化学家道尔顿。道尔顿教给他数学、哲学和化学方面的知识，为焦耳后来的研究奠定了理论基础。
热功当量：焦耳测出了热功当量，1卡=4.15焦耳。焦耳定律：电流通过导体所产生的热量与电流的平方成正比，与导体的电阻成正比，与通电时间成正比。焦耳热：毛细管电泳需要电场做功，有电场做功就会产生热量。
视频讲解——《功的计算》
①功：功等于力与物体在力的方向上移动的距离的乘积。②公式：功＝力×距离 W=Fs③单位：焦，符号是J④公式变形：求作用在物体上的力：F=W/s求在力的方向上移动的距离：s=W/F①功包括两个必要因素 ：一是作用在物体上的力； 二是物体在这个力的方向上移动了距离。②力对物体不做功的三种情况：有力无距离；有距离无力；力与运动距离的方向垂直。
课堂总结——《功的计算》
1.在科学上，如果物体受到 　力　⁠的作用，并且在这个力的方向上通过了一段距离，我们就说这个力对物体做了 　功　⁠。 2.做功的两个必要因素：（1）  　作用在物体上的 ⁠；（2）  　物体在这个力的方。 
3.功用字母 　 W 　⁠表示，在国际单位制中，功的 单位是 　焦耳（或焦）　⁠，用字母 　J　⁠表示。 
4.功的计算公式： 　W＝Fs　⁠。 
5.物体具有做功的本领，是因为它具有 　能量　⁠。做功的过程实质上就是 　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。 
【例题】小兰的质量为45kg，书包的质量为5kg，沿着楼梯登上三楼教室，若每层楼梯有15级台阶，每级台阶高20cm，问小兰从地面登上三楼需做多少功？（g=10N/kg）
由题意知：小兰与包的总重力 G=（m人+m包）g =50kg×10N/kg=500N从地面登上三楼升高的高度 s=15×2×20cm=600cm=6m则需做功 W=Fs=Gs=500N×6m=3000J
【例题】质量为50kg的雪橇上装满了350kg的原木，一匹马拉着雪橇沿着平直的雪地中匀速前行，将原木运到了500m外的货场。如果雪橇行进中受到的摩擦力是800N，求马的水平拉力做的功。
雪橇在平直的雪地匀速前行，则马的水平拉力F拉=F摩=800N雪橇沿水平拉力的方向移动的距离s=500m所以马的水平拉力做的功W=Fs=800N×500m=4×105J注意：雪橇受到的重力G与雪地的支持力F都不做功。
【例题】如图所示的四种情形中，对力是否做功判断正确的是（　　）A．甲图中人提着滑板在平直的路上匀速行走，人对滑板做了功B．乙图中人推着车在平直的道路上匀速行走，人对货车做了功C．丙图中人用力搬石头但石头未被搬动，人对石头做了功D．丁图中足球离开脚后继续在空中飞行时，人对足球做了功
A．甲图人提着滑板在平直的路面上匀速行走，人对滑板施加了竖直向上的力的作用，但滑板没有在力的方向上通过距离，所以人对滑板不做功，故A错误；B．乙图中人推着货车在平直的道路上匀速行走，货车沿着推力的方向通过了距离，所以人对货车做了功，故B正确；C．丙图中人用力搬石头但石头仍保持静止，人对石头施加了力，石头没有在力的方向上通过距离，所以人对石头没有做功，故C错误；D．丁图中足球离开脚后由于惯性继续在空中飞行的过程中，足球不再受人的踢力，所以人对足球没有做功，故D错误。
1、如图所示，某同学分别用背、抱、平拉、滚拉的方式运水(塑料桶中间带有转轴，桶中装满水)，在粗糙程度相同的水平地面上匀速行走相同路程，他对水做功最多的是( )
2、如图所示是一辆吊车吊装重物的过程，分为上升、平移、下降三个阶段。下列能表示上升和平移两个阶段中吊车拉力对重物做功量(阴影表示有做功)的是( )
3、如图所示，两个滑梯高度相等，如果小玲分别从①号直梯和②号旋转滑梯上端滑到地面，小玲所受重力做功分别为W1和W2，则下列说法正确的是( )A．W1＞W2 B．W1＜W2C．W1＝W2 D．无法比较
4、如图甲所示，物体在水平拉力F的作用下由静止沿粗糙水平面向右运动，0～6 s拉力随时间变化的规律如图乙所示，速度随时间变化的规律如图丙所示。则在2～4 s物体克服摩擦力所做的功为( )A．10 J B．15 J C．30 J D．50 J
5、用弹簧测力计沿水平方向两次拉着同一物体在同一水平面上运动，两次运动的s－t图像如图所示。其对应的弹簧测力计示数分别为F1、F2，相同时间内所做的功分别为W1、W2，则它们的关系正确的是（　C　）
6、如图所示为小球从某高度处由静止下落h过程的路程与时间关系图，在下列四个选项中，描述重力对该球做功大小与下落高度关系正确的图线是（　C　）
7、如图所示，塔式起重机下挂着重物，现有下列三种情形：① 重物静止不动；② 重物匀速向上运动；③ 重物沿水平方向匀速移动。下列关于钢索拉力对重物做功的判断及其原因的分析，正确的是（　B　）
8、一个人先后用同样大小的力F将不同质量的物体分别在光滑水平地面、粗糙水平地面和粗糙斜面上沿力的方向移动相同的距离s，如图所示，关于力F所做的功的大小关系正确的是（　D　）
9、跳绳作为某校体育考核项目之一，1min跳满180次为满分。小雨同学身高为170cm，体重已达800N。想要获得满分的成绩，要比别人付出更多的努力。（1） 如果小雨同学每次跳起的高度为5cm，那么想要获得满分的成绩，至少需克服自己的体重做功 ⁠。（2） 假如小雨同学克服自己的体重做功而消耗的能量的50％由脂肪提供，1次满分跳绳在理论上可以帮助小雨同学消耗 g脂肪。（每克脂肪提供的能量取3.7×104J，结果保留一位小数）
10、我国研制生产的水陆两栖飞机鲲龙——AG600（如图）可在水面直接起飞，主要用于森林灭火和水上救援。飞机空载时的总质量为41.5t，用于灭火时一次最多携带水12t。根据以上信息，回答下列问题：（g取10N/kg）
（1） 若装满水的AG600从水面起飞至400m高空，则飞机克服重力至少需要做多少功？
解：2.14×108J
（2） 飞机在投水灭火过程中，若保持一定高度匀速飞行，则此过程中飞机的机械能将 ⁠。
11、人正常步行时，步距变化不大，步距可作为身体上的一把“尺子”。小华根据自己的腿长和步距画出了如图所示的步行示意图，对步行时重心的变化进行了分析，当两脚一前一后着地时重心降低，因此每走一步都要克服重力做功。如果小华的质量为50kg，那么请根据图中小华测量的有关数据，计算小华每走一步克服重力所做的功。（g取10N/kg）
12、小科在电视中看到古代士兵射箭时往往是按一定角度斜向上射出，而不是水平射出。他猜想可能是以某个角度射出时箭矢运动的距离最远。为了验证自己的猜想，小科在教室里找到了一个带指针的大量角器（指针可以绕A点转动，方便指示角度）、原长为7cm的橡皮筋和一些粉笔头，并把橡皮筋的一端固定在指针上，如图所示。