=1﹕3 。则三球所受的浮力F、 重力G、密度ρ的关系。
A. F甲﹕F乙﹕F丙= , B. G甲﹕G乙﹕G丙= ,
C.三球的密度之比为:ρ甲﹕ρ乙﹕ρ丙= ,
D.若让乙球和丙球也漂浮并都有一半体积在液面之上,应该将它们挖成空心的。则这时乙球和丙球的空心体积之比为 。 九、演绎式探究:
由于流体的粘滞性,使得在流体中运动的物体要受到流体阻力。在一般情况下,半径为R的小球以速度v运动时,所受的流体阻力可用公式 f =6??Rv表示。
v vT (1)小球在流体中运动时,速度越大,受到的阻力 。
(2)密度为ρ、半径为R的小球在密度为ρ0、粘滞系数为η的液体中由 静止自由下落时的v-t图像如图所示,请推导出速度vT的数学表达式:
0 3vT = (友情提示 V 球 ? 4 r ) π3十、问题解决:
1.给你一只小烧杯、一把刻度尺、足量的水,请你利用它们粗略测量出一块橡皮泥的密度。 (1)推导出测量橡皮泥密度的数学表达式: (2)说明测量步骤:(配图说明,图画在方框内)
t
2.叶子姐姐有一只翠玉手镯,她想知道手镯的密度。现在给你一个水槽和足量的水、细线、刻度尺、 一个正方体木块。 (1)推导出测量翠玉手镯密度的数学表达式; (2)说明测量步骤。(配图说明,图画在方框内)
3.叶子姐姐有若干相同的小金属球,她想知道小金属球的密度。现在给你一个烧杯和足量的水、 一个小纸盒、一个正方体泡沫块。
(1)请你推导出测量小金属球的密度的数学表达式; (2)说明测量步骤。(配图说明,图画在方框中)
第九讲 功和机械能 学案
一、基本概念:
1.功:用字母 表示。
(1)做功的二要素:作用在物体上的 ,物体在 上移动的距离。 (2)定义: 与在力的方向上 的乘积叫做功。 (3)定义式: 。 (4)单位: 。
2.功率:用字母 表示。
(1)物理意义:表示做功 的物理量。 (2)定义:
① 与 之比叫做功率。 ② 内所做的 叫做功率。
(3)定义式: 。
(4)单位: ,常用还有 。换算关系:1 kW= W。 (5)机械功率与牵引力、速度的关系:P= 。
3.能:物体能够 ,表示这个物体具有能量,简称能。单位是 。 4.机械能: 、 和 统称为机械能。 (1)动能:
①定义:物体由于 而具有的能,叫做动能。 ②决定动能大小的因素:物体的 、 。 a. 相同时,物体的速度越大,动能越 ; b.速度相同时,物体的 越大,动能越大。 (2)势能:重力势能与弹性势能是两种常见的势能。 ①重力势能:
a.定义:物体由于 所决定的能,叫做重力势能。 b.决定重力势能大小的因素:物体的 、 。 (a)质量相同时,物体被举得越 ,重力势能越大;
(b) 相同时,物体的质量越 ,重力势能越大。 ②弹性势能:
a.定义:物体由于 而具有的能,叫做弹性势能。
b.决定弹性势能大小因素:物体发生的 越大,它的弹性势能越大。 5.机械能的转化:动能和势能可以 转化。
6.机械能守恒:如果只有 和 相互转化,尽管动能、势能的大小会变化,但机械能的总和 ,或者说,机械能是 的。 二、判断题:
1. ( )只要有力作用在物体上,物体也移动了一段距离,那么力就对物体做了功。 2. ( )功的定义式是W=F/s。
3. ( )功率是表示做功多少的物理量。 4. ( )相同时间内做的功叫做功率。 5. ( )具有能的物体一定正在做功。
6. ( )做功越多的物体,具有的能量越大。 7. ( )运动的物体具有的能叫做动能。 8. ( )运动的物体都具有动能。 三、单选题:
( )1.在下列几种情况中,对物体做功的是
A.冰球在光滑的冰面上匀速滚动 B.小孩用力推箱子,箱子未被推动 C.学生提着书包站在匀速行驶的公共汽车上 D.清洁工把一捅水从地上拎起。
( )2.用50N的水平力踢重为10N的足球,使足球在草地上滚动了20m,则踢力做的功为
A.1000J B.200J C.0J D.条件不足,无法判断 ( )3.下列情况中做功最多的是:
A.将重200N的大米匀速提高10m B.将重200N的木箱用10N的水平拉力使其沿水平面前进10m C.人扛着重400N的木箱在水平面上匀速移动10m D.大力士用力举着800N的杠铃不动 ( )4.甲、乙两台机器,甲的功率比乙的大,则
A.甲比乙做功多 B.甲比乙做功少 C.甲比乙做功快 D.甲比乙做功慢 ( )5.甲、乙两台机器,做功时间比为2:3,做功比为5:6,则它们的功率比是 A.4:5 B.5:4 C.5:9 D.9:5 ( )6.甲物体具有的能量比乙物体大,下列说法中正确的是 :
A.甲的质量一定比乙的大 B.甲的速度一定比乙的大
C.甲的高度一定比乙的高 D.甲做功的本领一定比乙做功的本领大 ( )7.下列关于动能的说法中,正确的是
A.速度大的物体,具有的动能一定大。 B.质量大的物体,具有的动能一定大。
C.物体的速度越大,它的动能也一定越大。 D.物体的质量越大,速度越大,则动能越小。 ( )8.下列物体中,具有动能的是 :
A. 操场上追逐的同学。 B.被拉开的弓。 C.停在海面上的船。 D.静止在桌子上的书。 ( )9.下列关于重力势能的说法,正确的是
A.高度越高的物体,具有的重力势能一定越大。 B.质量越大的物体,具有的重力势能一定越大。 C.物体被举得的越高,它的重力势能也一定越大。D.物体的质量越大,被举得越高,则重力势能越小。 ( )10.下列物体中,具有重力势能的是 :
A.被拉开的弓。 B. 静止在桌子上的书。 C.停在海面上的船。 D.操场上追逐的同学。 ( )11.下列关于弹性势能的说法,正确的是
A.弹性越大的物体,具有的弹性势能一定越大。 B.质量越大的物体,具有的弹性势能一定越大。 C.物体被举得的越高,它的弹性势能一定越大。 D.物体的弹性形变越大,它的弹性势能一定越大。 ( )12.下列物体中,具有弹性势能的是 :
A.放在桌子上的弹簧。B. 停在海面上的船。 C. 被拉开的弓。 D.操场上追逐的同学。 ( ) 13.机械表里卷紧的发条带动指针转动,这是
A.动能转化为势能 B.弹性势能转化为动能 C.电能转化为动能 D.重力势能转化为动能 四、不定项选择:
( )14.下列关于能量的说法中,不正确的是
A.做功多的物体,具有的能量一定大 B.物体具有能量一定正在做功 C.没有做功的物体一定不具有能量 D.正在做功的物体一定具有能量 ( )15.当物体受到一对平衡力的作用,它的
A.动能不变 B.动能可能增大,也可能减小 C.重力势能一定减小 D.重力势能大小无法判断。 ( )16.飞机在同一高度水平匀速飞行,同时向地面空投物品,则空投前后,下列说法正确的是 A.动能不变 B. 动能减小 C. 重力势能不变 D重力.势能减小
( )17.一个物体重力为50N,用10N的水平推力推动物体在10s内匀速前进了20m,在此过程中 A.推力做功1000J B.重力做功200J C.推力的功率是100W D.推力的功率是20W 五、问答题:
1.滚摆上升过程中质量 ,速度 ,所以动能 ;而高度 ,所以重力势能 ,这一过程中 能转化为 能。 反之,下降过程中 能转化为 能。 2.被送入轨道的卫星从远地点运行到近地点时,动、势能和速度是怎样变化的?
答:人造地球卫星从远地点向近地点运动时,_____减小,__ __增大,速度越来越_ _;反之, 从近地点向远地点运动时,____ _增大,__ __减小,速度越来越__ 。 3.你在生活中骑自行车上坡时为什么要用力多蹬几下?
答:上坡前用力蹬几下,使自行车的速度变 ,而自行车和人的 不变,所以自行车的动能 ,自行车上坡时有更多的动能转化为重力势能,上坡比较容易。
4.一辆洒水车,在一条平直的公路上匀速行驶,它一边洒水一边匀速行驶,它的动能将会__ __,机械能将会__ __。(填“变大”、“变 小”或“不变”)
5.小孩从滑梯上匀速下滑的过程中,它的动能__ __,重力势能_ ___,机械能将_ ___。 六、科学方法题:
1.学习功率时,对照速度来研究,叫 法
2.研究功率快慢与功和时间的关系,叫 法
3.功率可以通过定义,定义式等多种方式表示,叫 法 4.把机械能分为动能和势能,用到 法。
5.通过木块被推动的距离、小木桩陷入沙子的深度等显示动能、势能的大小,用到 法。 6.探究动能、重力势能的影响因素时,用到 法。
7.由动能可以转化为势能,想到势能也可以转化为动能 ,用到 法。 七、计算题:
1.如图所示,用沿着斜面方向的拉力F将一块重10N的木块匀速拉上了一个长2m,高为0.5m的斜面,已知拉力F大小为3N,则在这个过程中拉力F做了多少功?克服重力做了多少功?克服摩擦力做了多少功?斜面对木块的摩擦力多大?
2.重为100N的物体,放在水平地面上,在20N的推力作用下,匀速前进了50m,用了40s时间,则 推力的功率是多大?
八、归纳式探究:
杆的扭转: 机械中的传动轴、生活中的螺丝刀等,在外力的作用下都会发生扭转形变。相同外力作用下,扭转的角度越小,其抗扭转能力越强。
用圆柱体探究物体抗扭转能力与哪些因素有关,实验数据如下:(其中:R为圆柱体杆横截面的半径,l为杆的长度,F为使杆发生扭转的外力,φ为杆在力的作用下扭转的角度,单位用弧度rad表示。)
次数 1 2 3 4 R/m 2×10ˉ 1×10ˉ2 4×10ˉ2 8×10ˉ2 2l/m 10 20 10 40 F/N 9.6×10 9.6×103 9.6×103 19.2×103 3φ /rad 30×10ˉ 480×10ˉ2 3.75×10ˉ2 3.75×10ˉ2 2 φ R φ l a F b O l (1) φ=k ,其中k= (数值和单位)。将数据变成公式,运用的是 法。 (2)长度相同的圆柱体,其半径越大,抗扭转能力就越 。
(3)半径相同、长度不同的圆柱体杆,扭转相同的角度,则对圆柱体杆扭转的角度φ与长度l的关系可以用图像中的 图线来表示。
(4)长度为1.8m的圆柱体,在6000N的扭转外力下扭转了10ˉ2rad的角度,则该圆柱体的半径为 m。
九、演绎式探究:
1.机械能守恒:
在只有动能和势能相互转化时,机械能总量保持不变,这一规律被称为机械能守恒定律,查阅资
12mv料得知:物体动能大小EK与物体质量m及速度v的关系为 E K ? ,物体的重力势能与质量m和2高度h的关系为Ep=mgh,
(1)物体从地面上竖直向上以速度v抛出后,物体上升的最大高度的表达式h=
(2)某同学以10m/s的速度,从离地面15m高的楼上窗口抛出一块小石头,那么小石头落地时的速度为 m/s
2.物体动能与做功:
12物体动能Ek的计算公式是 E K ? mv ,m表示物体的质量,v表示物体的速度。让质量为m的
2物块以初速度v,在不光滑的水平面上运动,已知物体受到的滑动摩擦力大小为f,且滑动摩擦力大小与压力大小成正比。
经过多次实验,测出多组不同的初速度v,与滑块在水平面上滑行对应的最大距离s,对数据进行分析后,学习小组的同学得出结论:物块克服摩擦力做功的最大值等于物块初动能。根据这个结论解答下面两个问题:
(1)当物块的初速度为2m/s时,滑行的最大距离为1.0m,则当物块的初速度为6m/s时,滑行的最大距离是 m。
(2)让物块在水平面上运动,当物块初速度相同时,增加物块的质量,物块滑行的最大距离 。(填“增大”“减小”或“不变”) 3.能流密度:
(1)探究一:晓丽在研究动能Ek与m、v关系的实验中,查资料得知:Ek与m、v的关系是
(2)探究二:如图所示,将两个相同的小车分别放在两个相同的管道中,然后让速度相等的风和水流分别通过这两个管道2s,小车分别被推动一段距离,实验记录如下:
流体 小车被推动距离/cm 风 0.3 水流 79 风 水流 ①在相同的时间内,相同的面积上,小车从两种不同的能源上获得的能量多少 。
在单位时间内、单位面积上从某种能源中所能得到的能量叫做能流密度。这是评价能源优劣的重要指标之一。一般地说,水能的能流密度比风能的能流密度 。
②若水的流速为v,密度是ρ,请你推导出水能的能流密度A的表达式。
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