第11章 功和机械能 动手动脑学物理 (含解析)2023-2024学年人教版物理八年级下学期

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名称 第11章 功和机械能 动手动脑学物理 (含解析)2023-2024学年人教版物理八年级下学期
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资源类型 教案
版本资源 人教版
科目 物理
更新时间 2024-05-23 00:41:31

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第11。1节功课后题
【八下63页想想议议】
1.图是力对物体做功的两个实例。想一想,这些做功的实例有什么共同点?
【解】甲图中,小车在推力的作用下向前运动一段距离,推力对小车做了功;乙图中,物体在拉力的作用下升高了一段距离,拉力对物体做了功;这些做功的实例有的共同点:作用在物体上的力,物体在这个力的方向上通过一定的距离。
2.图是力没有做功的两个实例。想一想,力为什么没有做功?
【解】甲图中,提着滑板在水平路面上前进,人给滑板一个向上的力,滑板没有在力的方向上移动距离,力没有对滑板做功;
乙图中,石头受到力的作用,但静止不动,石头没有在力的方向上移动距离,力没有对石头做功。
【64页动手动脑学物理】
1.在水平地面上,用50N的力沿水平方向拉着重为100N的小车前进5m,拉力做的功等于 J,重力做的功等于 J。
【答案】 250 0
【解】[1]拉力做的功为 W=Fs=50N×5m=250J
重力的方向是竖直向下的,而小车是在水平方向上移动了5m,没有在重力方向上移动距离,所以重力做功为0J。或 W=Gh=100N×0m=0J
2.马拉着质量是2000kg的车在水平路上前进400m,马的水平拉力做了3×105J的功,马的水平拉力是多大?
解:由W=Fs可得,马的水平拉力
答:马的水平拉力是750N。
3.2008年8月11日在北京奥运会上,中国选手张湘祥在男子举重62kg级的决赛中摘得金牌(如图),挺举成绩是176kg。估算一下,他在挺举过程中对杠铃大约做了多少功?
解:举杠铃的力 F=G=mg=176kg×10N/kg=1760N
把杠铃举高的高度约为s=h=1.60m+0.4m=2.0m
他在挺举过程中对杠铃做的功 W=Fs=1760N×2.0m=3520J
答:他在挺举过程中对杠铃大约做了3520J的功。
4.小华的家住在5楼,一天,他把装有30个鸡蛋的塑料袋从1楼提到家里,提鸡蛋的力大约做了多少功?说出你是怎么估算的。
解:托起两个鸡蛋的力大约是1N,(教材2页)
则提30个鸡蛋的力大约为
小华实际爬楼的高度 s=h=3m×(5-1)=12m
小华提鸡蛋的力做功约为 W=Fs=15N×12m=180J
答:提鸡蛋的力大约做了180J的功。
第11。2节功率课后题
【65页想想做做】
1.如图一个大人和一个小孩一起爬相同的楼梯,做功相同吗?做功的快慢相同吗?
答:爬相同的楼梯,上升高度相同时,大人比小孩的质量大,重力也大,所以大人与小孩做功不相同,大人做功多;他们一起爬楼梯,当时间相同时,大人做功多,说明大人做功快。
【66页动手动学物理】
1.甲乙两人同时开始登山,甲先到达山顶,你能判定哪个人的功率大吗?为什么?
答:不能判断;根据W=Fs可知,两同学登山时,上升的高度相同,由于体重不同,所以克服体重做功不同;又由可知,甲先到达山顶,甲用的时间短,但是不能比较做功的多少,因此不能比较谁的功率大。
2.某建筑工地上一台升降机的厢体连同货物质量为1.2 t,在10 s内匀速从楼的2层上到5层,每层高3m,升降机电动机的功率至少是多大?
解:m=1.2 t=1.2×103kg h=3m×(5-2)=9m
升降机电动机做功为
升降机电动机的功率是
答:升降机电动机的功率至少是1.08×104W。
3.功率是25kW的拖拉机,它4h做的功如果由功率是0.4kW的耕牛去完成,需要多长时间?
解:由 得,拖拉机4h做的功
W机=P机t机=25kW×4h=100kW·h
由 得,耕牛完成这些功需要的时间
答:耕牛做同样的功需要250h。
方法二:
解由 得W=Pt 因为做功相等W机=W牛
∴P机t机=P牛t牛
25kW×4h=0.4kW×t牛
解得:耕牛做同样的功需要t牛=250h。
4.一辆重型卡车匀速行驶时发动机的功率为202kW,速度为80km/h。汽车行驶2h,发动机做的功是多少 卡车的牵引力是多大
解:(1)发动机的功率 P=202kW=202×103W 汽车行驶时间 t=2h=7200s
根据得,发动机做的功W=Pt=202×103W×7200s=1.4544×109J
答:(1)发动机做的功是1.4544×109J;
(2)卡车的牵引力是9.09×103N。
第11。3节动能和势能课后题
【68页想想做做】
某段道路的标志牌显示:小型客车最高行驶速度不得超过100km/h;大型客车、载货汽车最高行驶速度不得超过80km/h(图)。
请你用物理知识解释,为什么要对机动车的最高行驶速度进行限制?为什么在同样的道路上,对不同车型设定不一样的最高行驶速度?
答:(1)因为同一辆机动车的质量一定时,速度越大,动能越大,能够对外做功越多,危害性越大,对机动车的最高行驶速度进行限制。
(2)对不同车型,质量不同,若速度相同时,质量大的动能大,能够对外做的功越多,危害性越大,故需要针对不同的车型限速。
【70页动手动脑学物理】
1.请你从能量的角度解释,为什么骑自行车时速度不能太快?
答:影响动能大小的因素是质量和速度,在质量一定时,自行车的速度越大,其动能越大,能够对外做功越多,在发生紧急情况时,容易造成交通事故,因此骑自行车时速度不能太快。
2.请你判断下列物体具有哪种形式的能量:
(1)在水平公路上行驶的汽车;
(2)悬挂在天花板上的吊灯;
(3)在空中飞行的飞机;
(4)被拉开的弹弓;
答动能 重力势能 动能和重力势能 弹性势能
3.阅读图的剪报。用物理知识解释:为什么此时的馒头能把人砸伤
答:馒头原来随快速行驶的火车一起运动,当往窗外扔出馒头时,馒头由于具有惯性仍要保持原来的运动状态,继续以与火车相同的速度运动,而馒头的质量一定,所以馒头的动能比较大,能够对外做功越多,砸到人的瞬间能产生很大的作用力,因此能够把人砸伤。
4.物体的质量和它的速度都能影响物体的动能。请你研究本节小资料“一些物体的动能”提供的数据,质量与速度相比,哪个因素对物体的动能影响更大?
答:由小资料可知,行走的牛的动能约为60J,飞行的步枪子弹约为;牛的质量远远大于子弹的质量,由于子弹的速度大于牛的运动速度,使得子弹的动能大于牛的动能,这表明速度对动能的影响较大。
5.拦河大坝使上游的水位升高(如图),提高水的重力势能。水从大坝的上游流下时冲击水轮机发电,水的势能最终转化为电能。瑞士的大笛克桑斯大坝高285m,我国葛洲坝水电站的拦河坝高70m。有人说前者水的重力势能比后者的大,能够这样简单地得出结论吗?为什么?
答:不能。因为水库中水的重力势能大小与水的质量和高度有关,虽然大笛克桑斯大坝比葛洲坝拦河坝高,但我们并不知道水库中水的质量是多少,所以不能简单地得出
第11。4节 机械能及其转化课后题
【71页想想做做】
1.观察滚摆的运动(图甲),讨论滚摆在运动过程中动能和势能是如何转化的;如图乙,分析小球在摆动过程中动能和势能的相互转化。
答:图甲中,滚摆在最高处由于高度高,所以具有重力势能,在下降过程中,重力势能减小,转化为动能,所以滚摆转动速度增大。最低位置速度最大,动能最大。将摆绳缠绕在轮轴上,滚摆的高度升高,又将动能转化为重力势能,转动速度减小,如此往复;图乙中,小球在A点由于高度高于B点,所以具有重力势能,由A点运动到B点,高度降低,速度增大,将重力势能转化为动能,重力势能减小,动能增大,再由B点运动到C点,高度升高,速度减小,将动能转化为重力势能,动能减小,重力势能增大,如此往复。
【72页想想做做】
2.把一个铁锁用绳子悬挂起来,将铁锁拉到自己的鼻子附近,稳定后松手,铁锁向前摆去(图)。想想看,铁锁摆回时会打到你的鼻子吗?
【详解】不会打到鼻子,因为将铁锁拉到自己的鼻子附近,铁锁具有重力势能,松手后铁锁的重力势能转化为动能,铁锁越过最低点再向前摆,动能再转化为重力势能,铁锁的动能和重力势能相互转化过程中,由于要克服空气阻力,机械能是逐渐减小的,所以当铁锁再摆回时,铁锁的最大高度低于初始高度,所以不会打到鼻子。
【74页动手动脑学物理】
分析下图的过山车在运动过程中的能量转化情况。
【详解】过山车在从高处向低处运动的过程中,质量不变,高度变小,速度变大,则过山车的重力势能变小,动能变大,故该过程中重力势能转化为动能;过山车在从低处向高处运动的过程中,质量不变,速度变小,高度变大,则过山车的动能变小,重力势能变大,故该过程中动能转化为重力势能;过山车在上升和下降的过程中,需要不断克服摩擦阻力做功,一部分机械能会转化为过山车和轨道的内能。
2.怎样向地板抛乒乓球,才能使它弹跳到高于原来抛球的位置?说出这种抛法的理由.(忽略阻力)
【详解】为了使抛向地板的乒乓球,它弹跳到高于原来抛球的位置,应用力向下抛出,使它一开始就具有较多的机械能,这样小球的机械能大于抛出点的重力势能,当弹到原点时,即使有空气阻力的作用,仍具有动能,还可以上向运动.
3.2011年蹦床世锦赛中我国运动员以优异成绩夺得金牌和奖牌总数第一、设想有一个重物从蹦床上方某点下落,经蹦床反弹后上升。请你说说这个过程中机械能是如何转化的。
【详解】分四个过程分析:
①重物从蹦床上方某点下落到接触蹦床︰物体的质量不变、速度增大,动能增大;物体的质量不变、高度减小,重力势能减小,重力势能转化为动能;
②重物从接触蹦床到蹦床发生最大形变:物体的质量不变、速度减小,动能减小;物体的质量不变、高度减小,重力势能减小;蹦床的弹性形变增大,弹性势能增大,动能和重力势能转化为弹性势能;
③重物从蹦床发生最大形变到恢复原状:物体的质量不变、速度增大,动能增大;物体的质量不变、高度增大,重力势能增大;蹦床的弹性形变减小,弹性势能减小,弹性势能转化为动能和重力势能;
④重物离开蹦床上升:物体的质量不变、速度减小,动能减小;物体的质量不变、高度增大,重力势能增大,动能转化为重力势能。
4.在一个罐子的盖和底各开两个小洞。将小铁块用细绳绑在橡皮筋的中部穿入罐中,橡皮筋两端穿过小洞用竹签固定(图)。做好后将它从不太陡的斜面滚下,观察有什么出人意料的现象,怎样解释看到的现象?
【详解】将罐子从不太陡的斜面滚下,滚下去的罐子还会滚上来。因为罐子向下滚动时,罐子的高度减小,速度越来越大,橡皮筋发生形变且形变程度越来越大,罐子的重力势能转化为罐子的动能和橡皮筋的弹性势能;然后罐子减速,罐子的重力势能和动能都转化为橡皮筋的弹性势能,直到罐子停下来,此时橡皮筋的弹性势能最大;然后,橡皮筋逐渐恢复原状,橡皮筋的弹性势能转化为罐子的动能和重力势能,使罐子再沿斜面滚上来。
【拓展】.在一条长绳的一端系一个小铁块就做成了一个摆(如图)。要测出它摆动一个来回所用的时间(周期),怎样能测得更准确?你能做一个周期为1s的摆吗?
【详解】解:[1]为了减小时间的测量误差,可以测出该摆摆动50个来回所用的时间,然后除以50得它摆动一个来回所用的时间(周期)。
[2]要做一个周期为1s的单摆,需要一个质量大体积小中间有小孔的金属球,带有夹子的铁架台(高度可调),一根不可伸长的细绳(长度1m左右),秒表;细绳一端打结使其不可通过小金属球中间的小孔,细绳穿过金属小球小孔后自然下垂,细绳另一端夹在铁架台的夹子上,通过不断改变细绳长度的办法,测出不同摆线的单摆的周期记录到表格中(表格如下),直到其周期为1s。周期为1s的单摆,其摆绳长约25cm。注意摆绳长为摆球中心到夹子处的长,摆动时摆动的角度不能太大。
实验次数 摆绳长/cm 摆动50个来回的时间/s 周期/s
1 100
2 50
3 20
4 30
5 28
6 23
7 25