功和能的关系教案

在教学工作者开展教学活动前，编写教案是必不可少的，教案有利于教学水平的提高，有助于教研活动的开展。那要怎么写好教案呢？下面是小编帮大家整理的《功和能的关系教案》的相关内容，希望能给你带来帮助!

第一篇：功和能的关系教案

专题四 功和能 教案

专题四 功和能

一. 专题要点

1.做功的两个重要因素：有力作用在物体上且使物体在力的方向上发生了位移。功的求解可利用WFlcos求，但F为恒力;也可以利用F-l图像来求;变力的功一般应用动能定理间接求解。

2.功率是指单位时间内的功，求解公式有平均功率P瞬时功率PWFVcos，当0时，即F与v方向相同时，P=FV。 tWFVcos，t3.常见的几种力做功的特点

⑪重力、弹簧弹力，电场力做功与路径无关 ⑫摩擦力做功的特点

①单个摩擦力(包括静摩擦力和滑动摩擦力)可以做正功，也可以做负功，还可以不做功。②相互作用的一对静摩擦力做功的代数和总等于零，在静摩擦力做功的过程中，只有机械能的转移，没有机械能的转化为其他形式的能;相互作用的一对滑动摩擦力做功的代数和不为零，且总为负值，在一对滑动摩擦力做功的过程中，不仅有相互摩擦物体间机械能的转移，还有机械能转化为内能。转化为内能的量等于系统机械能的减少，等于滑动摩擦力与相对路程的乘积。 ③摩擦生热，是指动摩擦生热，静摩擦不会生热 4.几个重要的功能关系

⑪重力的功等于重力势能的变化，即WGEP ⑫弹力的功等于弹性势能的变化，即W弹EP ⑬合力的功等于动能的变化，即W合EK

⑭重力之外的功(除弹簧弹力)的其他力的功等于机械能的变化，即W其它E ⑮一对滑动摩擦力做功等于系统中内能的变化，QFl相对 第二部分：功能关系在电学中的应用

1. 电场力做功与路径无关。若电场为匀强电场，则WFlcosEqlcos;若为非匀强电场，则一般利用UABWABq来进行运算。

2. 磁场力可分为安培力和洛伦兹力。洛伦兹力在任何情况下对运动电荷都不做功;安培力可以做正功、负功，还可以不做功。

3. 电流做功的实质是电场移动电荷做功。即W=UIt=Uq。

4. 导体棒在磁场中切割磁感线时，棒中感应电流受到的安培力对导体棒做负功，使机械能转化为电能。

5. 电场力做功等于电势能的变化，即WABEP

二. 考纲要求 考

点 要求

功和功率 动能和动能定理 Ⅱ Ⅱ

本专题考查的重点有：

⑪重力、摩擦力、电场力和洛伦兹力的做功特点和求解 ⑫与功、功率相关的分析和计算。 ⑬动能定理的综合应用。

⑭综合应用机械能守恒定律以及相关知识分析有关问题。 ⑮应用动能定理解决动力学问题。

其中动能定理和能的转化与守恒定律的应用是考查的重点，考查的特点是密切联系生活、生产实际，联系现代科学技术的问题和能源环保问题 本部分内容除在选择题中进行简单知识点组合考查功和功率的概念外在解答题中将会以两种情景命题：一是多种运动组合的多运动过程问题，二是与电场、磁场联系的综合问题中考查重力、电场力、摩擦力和磁场力的做功特点、动能定理的应用和能量守恒定律。

考点解读

重力做功与重力Ⅱ 势能

电场力做功与电Ⅱ 势能

功能关系、机械能Ⅱ 守恒定律

电功率、焦耳定律 Ⅰ

三. 知识网络

四. 典例精析

题型1.(功能关系的应用)从地面竖直上抛一个质量为m的小球，小球上升的最大高度为H。设上升过程中空气阻力为F恒定。则对于小球上升的整个过程，下列说法错误的是(

A. 小球动能减少了mgH B. 小球机械能减少了FH C. 小球重力势能增加了mgH D. 小球加速度大于重力加速度g 解析：由动能定理可知，小球动能的减小量等于小球克服重力和阻力F做的功 为(mg+F)H，A错误;小球机械能的减小等于克服阻力F做的功，为FH，B正确;小球重力势能的增加等于小球小球克服重力做的功，为mgH，C正确;小球的加速度amgFg，D正确。 m规律总结：功是能量转化的量度，有以下几个功能关系需要理解并牢记 ⑪重力做功与路径无关，重力的功等于重力势能的变化 ⑫滑动摩擦力(或空气阻力)做的功与路径有关，并且等于转化成的内能 ⑬合力做功等于动能的变化

⑭重力(或弹力)以外的其他力做的功等于机械能的变化

题型2.(功率及机车启动问题)

审题指导：1.在汽车匀加速启动时，匀加速运动刚结束时有两大特点 ⑪牵引力仍是匀加速运动时的牵引力，即FFfma仍满足 ⑫PP额Fv

2.注意匀加速运动的末速度并不是整个运动过程的最大速度

题型3.(动能定理的应用)如图所示，竖直平面内的轨道ABCD由水平轨道AB与光滑的四分之一圆弧轨道CD组成，AB恰与圆弧CD在C点相切，轨道固定在水平面上。一个质量为m的小物块(可视为质点)从轨道的A端以初动能E冲上水平轨道AB，沿着轨道运动，由DC弧滑下后停在水平轨道AB的中点。已知水平轨道AB长为L。求：

(1)小物块与水平轨道的动摩擦因数

(2)为了保证小物块不从轨道的D端离开轨道，圆弧轨道的半径R至少是多大? (3)若圆弧轨道的半径R取第(2)问计算出的最小值，增大小物块的初动能，使得小物块冲上轨道后可以达到最大高度是1.5R处，试求物块的初动能并分析物块能否停在水平轨道上。如果能，将停在何处?如果不能，将以多大速度离开水平轨道?

解析：(1)小物块最终停在AB的中点，在这个过程中，由动能定理得

mg(L0.5L)E2E 3mgL得

(2)若小物块刚好到达D处，速度为零，同理，有

mgLmgRE 解得CD圆弧半径至少为 RE 3mg(3)设物块以初动能E′冲上轨道，可以达到的最大高度是1.5R，由动能定理得

mgL1.5mgRE解得E7E 6E，由于ECmgL2E，故物块将停在轨道上 23物块滑回C点时的动能为EC1.5mgR设到A点的距离为x，有

mg(Lx)EC

解得

x1L

414即物块最终停在水平滑道AB上，距A点L处。

规律总结：应用动能定理要比动力学方法方便、简洁。只有应用动力学方法可以求解的匀变速直线运动问题，一般应用动能定理都可以求解。尽管动能定理是应用动力学方法推导出来的，但它解决问题的范围更广泛。

题型4.(功能关系在电磁感应中的应用)两根足够长的光滑导轨竖直放置，间距为L ，底端接阻值为R 的电阻。将质量为m的金属棒悬挂在一个固定的轻弹簧下端，金属棒和导轨接触良好，导轨所在平面与磁感应强度为B 的匀强磁场垂直，如图所示。除电阻R 外其余电阻不计。现将金属棒从弹簧原长位置由静止释放.则

A.释放瞬间金属棒的加速度等于重力加速度g B.金属棒向下运动时，流过电阻R 的电流方向为a→b C.金属棒的速度为v时.所受的安培力大小为F = D.电阻R 上产生的总热量等于金属棒重力势能的减少

解析：在释放的瞬间，速度为零，不受安培力的作用，只受到重力，A对。由右手定则可得，电流的方向从b到a，B错。当速度为v时，产生的电动势为EBlv，受到

B2L2v的安培力为FBIL，计算可得F,C对。在运动的过程中，是弹簧的弹性势能、

R重力势能和内能的转化，D错。

题型5.(功能关系在混合场内的应用)如图所示，MN是一固定在水平地面上足够长的绝缘平板(左侧有挡板)，整个空间有平行于平板向右、场强为E=2N/C的匀强电场，在板上C点的左侧有一个垂直于纸面向外、磁感应强度为B=1T的匀强磁场，一个质量为m=4×10-3kg、带负电的小物块，带电量q=10-2C，从C点由静止开始向左先做加速运动再做匀速运动. 当物体碰到左端挡板后被弹回，若在碰撞瞬间将电场改为竖直向下，大小不变. 小物块返回时在磁场中恰做匀速运动，已知平板MC部分的长度为L=5m，物块与平板间的动摩擦因数为μ=0.2，求：

(1)小物块向左运动过程中克服摩擦力做的功Wf;

(2)小物块与左端挡板碰撞过程损失的机械能△E;

(3)小物块从与 左挡板碰后到最终静止所用时间t;

(4)整个过程中由于摩擦产生的热量Q.

解析：设小物块向左匀速运动时的速度大小为v1，由平衡条件有

qE(mgqv1B)0

①

设小物块在向左运动过程中克服摩擦力做的功为W，由动能定理有

qELW12mv10

② 2m(qEmg)2由①②式解得 WqEL0.023J

③ 2222qB(2)设小物块返回时在磁场中匀速运动的速度大小为v2，与右端挡板碰撞过程损失机构能为E，则有 Bqv2mgqE

④

E112mv12mv2

⑤ 22mq2E2(12)2m2gqE(1)由③⑤⑥式解得 E0.064J

⑥ 2222Bq(3)小物块由M到C匀速运动，时间为 t1LBqL2.5s

⑦ v2mgqE小物块由C到静止匀减速运动， (mgqE)ma代入数得a1m/s2

⑧ 时间为 t2v2mv22s

⑨ a(mgqE)总时间为 t=t1+t2=4.5s

⑩

11 (4)对全过程，由能量守恒定律有

○QqELE 12

○12(或 QWfmv22)

13 由⑤⑧式解得

QqELE0.03J6

○评分标准：①式2分，其余各1分，共14分

第二篇：高中物理 《功和能》教案(1)

功和能

一、教学目的：

1.知道在能量相互转化过程中，转化了的能量的多少，可以由做功的多少来确定。 2.知道做功的过程就是物体能量的转化过程。 3.知道功是能量转化的量度。

4.为后面定量地描述动能和势能及机械能做好准备

二、重点难点：

1.理解做功的过程就是物体能量的转化过程是本节的重点。 2.理解功是能量转化的量度是本节的难点。 3.能源问题是本节课对学生的一个能力培养点。

三、教学方法：

演示、讲授、讨论、练习。

四、教具：

滚摆、皮球、重物、弹簧

五、教学过程

(一)引入新课

复习提问：在初中，我们已经学过关于能的初步知识，请说出学过哪几种形式的能? (机械能、热能、电能、化学能等)。

不同形式的能量是可以相互转化的，各种形式的能量之间的转化是由什么量来量度呢? 板书课题：第三节 功和能

(二)进行新课

提问：请同学们举出一些物体能够做功的例子。

(1)流动的河水能够推动水轮机做功，说明流动的河水能够做功。

(2)人们在打桩时，先把重锤高高举起，重锤落下就把木桩打入地里，说明被举高的重锤能够做功。

(3)风吹着帆船航行，流动的空气能够对帆船做功。

(4)运动着的钢球打在木块上，能把木块推走，运动的钢球能够做功。

(5)射箭运动员把弓拉弯，放手后被拉弯的弓能把箭射出去，说明拉弯的弓能够做功。 (引导学生分析物体能够做功的共同点就是都有做功的本领-----能) 1.一个物体能够对外做功，我们就说这个物体具有能量

1 提问：我们知道，各种不同形式的能量可以相互转化，而且在转化过程中守恒，那么在这个转化过程中，功扮演着怎样的角色?讨论：

(1)只有重力做功时，重力势能和动能发生相互转化。

演示：把一个滚摆悬挂在框架上，用手捻动滚摆使悬线缠在轴上，滚摆升高到最高点，放开手，观察滚摆的运动，并思考它的动能和势能的变化。

分析说明：滚摆升高到最高点，放开手，在下落过程中，滚摆的动能增加，同时滚摆的重力势能减少，重力对滚摆做了功.重力对滚摆做了多少功，就有多少重力势能转化为动能.同理，在上升过程中，滚摆克服重力做功，滚摆的重力势能就增加，滚摆克服重力做了多少功，重力势能就增加多少.

小结：物体转化了的能量的多少可以由做功的多少来量度. (2)只有弹力做功时，弹性势能和动能发生相互转化.

[演示]拿一根弹簧，水平放置，一端固定，另一端上放一小球并压缩.待静止后放手， 小球将被弹出去.观察小球离开弹簧前弹簧的形变及小球的运动情况，并思考弹性势能和动能的变化.

分析说明：被压缩的弹簧放开时把小球弹出去，小球的动能增加，同时弹簧的势能减 少.弹簧对小球做了多少功，就有多少弹性势能转化为动能.

小结：物体转化了的能量的多少可以由做功的多少来量度. (3)机械能与内能的转化. [实例]列车在机车的牵引下加速运动.

分析说明：列车在机车的牵引下加速运动，列车的机械能增加，同时机车的热机消耗了内能.牵引力对列车做了多少功，就有多少内能转化为机械能.

小结：转化过程中，转化了的能量的多少可以用做功的多少来量度. (4)机械能与化学能的转化. [实例]用手抛出一个皮球.

分析说明：你用手抛出一个皮球，对皮球做功的时候，皮球获得动能，同时贮存在你体内的化学能减少，你抛球时做的功越多，皮球获得的动能就越多，你体内的化学能减少的也就越多.实际上，皮球获得的动能是由体内减少的那部分化学能转化来的，而且你做了多少功，就表示有多少化学能转化为皮球的机械能.

小结：转化过程中，转化了的能量的多少可以由做功的多少来量度. [实例]起重机提升重物。

2 分析说明：起重机提升重物，重物的机械能增加，同时，起重机的电动机消耗了电能， 起重机钢绳的拉力对重物做了多少功，就表示有多少电能转化为机械能.

小结：转化过程中，转化了的能量的多少可以由做功的多少来量度. 在其他各种形式能之间的转化过程中，同样可以得到以上结果.

结论：功这个物理量重要的意义在于它表示了有多少数量的能从一种形式转化为另一 种形式，做功的过程就是物体能量的转化过程,做了多少功，就表示有多少能量发生了转 化.

2.功是能量转化的量度 知道了功和能的这种关系，就可以通过做功的多少，定量地研究能量及其转化的问题了。

(三)巩固练习

1.演示并解答：皮球从手中落到地上又弹跳起来，你能说出这一过程中能量的转化. 2.风车安装在高铁架上端的水平轴上，轴可以随风向转动，风吹动风车转动，可带动发电机或其它机器工作.试从能量转化的角度说明这个现象.

(四)布置作业

复习本节课文，预习第四节内容. 教学要求和说明：

1.本节是过渡性的一节，目的在于阐述本章的基本线索，使学生知道如何定量地研究机械能，为后面两节定量地讲述动能和重力势能作好准备。

2.要复习初中学过的知识，通过实例使学生理解做功的过程是能量转化的过程，做了多少功，就有多少能量发生转化，功是能量转化的量度。知道了功和能的这种关系，就可以通过做功的多少，定量地研究能量及其转化的问题。学生对这个问题的理解，要有一个过程。要通过这一章的学习以及今后的学习，使学生逐步加深体会。这一节是个开始，使学生有个初步理解就可以了。

第三篇：2012高考物理知识要点总结教案：功和能

功和能

知识内容：

1、动能

2、动能定理

3、熟练应用动能定理，解决涉及力的作用与物体运动状态变化之间关系的一系列力学问题。 知识要点;

1、动能：

在机械能范筹内，我们给能量下了个通俗的定义，什么是能?能是物体具有做功的本领。据此可推出：物体能做功，我们就说物体具有能，运动着的物体就具有做功的本领，流动的河水推动船只顺流而下，对船做功，飞行的子弹打穿耙心，克服耙纸的阻力做功等等。因而运动的物体能做功，运动物体具有能。

定义：物体由于运动而具有的能量叫做动能。

大小(量度)：Ek12mv 2※ 动能是标量，单位是焦耳。

一个物体的动能是物体运动状态的函数。

2、动能定理：

内容：外力对物体做功的代数和等于物体动能的增量数学表达式：

1212WEmvvk2m1

2

2 ※ ①W，物体受到的所有力做功的代数和。

EEE②，末态的动能减去初态的动能，称为动能的增量。 kkk21③，动能增加 W0，E0k

，动能减少 W0，E0k

，动能不变(速率不变) W0，E0k

3、应用动能定理处理力学问题的一般程序(思路)

①明确研究对象和初、末状态，明确初、末两状态的动能。

②对研究对象进行受力分析、明确各力对物体做功的情况。

③依据动能定理，列出所有力做功的代数和等于动能增量的方程。

④根据题目需要，解方程，统一单位，代入数值(题目提供的已知条件)，求出答案。

※ a.动能定理由二定律和运动学公式推导得出。用二定律结合运动学公式解决的力学问题，一般用动能定理也能解，且解得简便。在应用动能定理解题时，只考虑起、止两状态的动能和过程中各力做功情况，而不涉及过程经历的时间和经历此时过程中的每个细节。

b.动能定理反应了做功是能量改变的途径，同时是能量变化的量度的物理本质。

F·Scos·t和根据动能c.现在，我们思考功的大小时就有了W、WP定理求功的思路(某些情况下，利用动能定理还可以求变力做功)。

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第四篇：功和能教学设计示例

一、教学目标

1.在学习机械能守恒定律的基础上，研究有重力、弹簧弹力以外其它力做功的情况，学习处理这类问题的方法。

2.对功和能及其关系的理解和认识是本章教学的重点内容，本节教学是本章教学内容的总结。通过本节教学使学生更加深入理解功和能的关系，明确物体机械能变化的规律，并能应用它处理有关问题。

3.通过本节教学，使学生能更加全面、深入认识功和能的关系，为学生今后能够运用功和能的观点分析热学、电学知识，为学生更好理解自然界中另一重要规律——能的转化和守恒定律打下基础。

二、重点、难点分析

1.重点是使学生认识和理解物体机械能变化的规律，掌握应用这一规律解决问题的方法。在此基础上，深入理解和认识功和能的关系。

2.本节教学实质是渗透功能原理的观点，在教学中不必出现功能原理的名称。功能原理内容与动能定理的区别和联系是本节教学的难点，要解决这一难点问题，必须使学生对“功是能量转化的量度”的认识，从笼统、肤浅地了解深入到十分明确认识“某种形式能的变化，用什么力做功去量度”。

3.对功、能概念及其关系的认识和理解，不仅是本节、本章教学的重点和难点，也是中学物理教学的重点和难点之一。通过本节教学应使学生认识到，在今后的学习中还将不断对上述问题作进一步的分析和认识。

三、教具

投影仪、投影片等。

四、主要教学过程

(一)引入新课

结合复习机械能守恒定律引入新课。 提出问题：

1.机械能守恒定律的内容及物体机械能守恒的条件各是什么?

评价学生回答后，教师进一步提问引导学生思考。

2.如果有重力、弹簧弹力以外其它力对物体做功，物体的机械能如何变化?物体机械能的变化和哪些力做功有关呢?物体机械能变化的规律是什么呢?

教师提出问题之后引起学生的注意，并不要求学生回答。在此基础上教师明确指出：

机械能守恒是有条件的。大量现象表明，许多物体的机械能是不守恒的。例如从车站开出的车辆、起飞或降落的飞机、打入木块的子弹等等。

分析上述物体机械能不守恒的原因;从车站开出的车辆机械能增加，是由于牵引力(重力、弹力以外的力)对车辆做正功;射入木块后子弹的机械能减少，是由于阻力对子弹做负功。

重力和弹力以外的其它力对物体做功和物体机械能变化有什么关系，是本节要研究的中心问题。

(二)教学过程设计

提出问题：下面我们根据已掌握的动能定理和有关机械能的知识，分析物体机械能变化的规律。 1.物体机械能的变化

问题：质量m的小滑块受平行斜面向上拉力F作用，沿斜面从高度 由 增大到

上升到高度 处，其速度，如图所示，分析此过程中滑块机械能的变化与各力做功的关系。

引导学生根据动能定理进一步分析、探讨小滑块机械能变化与做功的关系。归纳学生分 析，明确：

选取斜面底端所在平面为参考平面。根据动能定理 ，有

由几何关系，有

故

即

引导学生理解上式的物理意义。在学生回答的基础上教师明确指出：

(1)有重力、弹簧弹力以外的其它力对物体做功，是使物体机械能发生变化的原因;

(2)重力和弹簧弹力以外其它力对物体所做功的代数和，等于物体机械能的变化量。这是物体机械能变化所遵循的基本规律。

2.对物体机械能变化规律的进一步认识

(1)物体机械能变化规律可以用公式表示为 或

其中 机械能， 表示除重力、弹簧弹力以外其它力做功的代数和， 表示物体机械能变化量。

分别表示物体初、末状态的

(2)对 进一步分析可知：

(ⅰ)当 减少。 时， ，物体机械能增加;当 时， ，物体机械能

(ⅱ)若 ，则 ，即物体机械能守恒。由此可以看出， 含了机械能守恒定律在内的、更加普遍的功和能关系的表达式。

是包

(3)重力、弹簧弹力以外其它力做功的过程，其实质是其它形式的能与机械能相互转化的过程。

例 1. 质量 kg的汽车开上一山坡。汽车沿山坡每前进100m，其高度升高2m。上坡时汽车速度为5m/s，沿山坡行驶500m后速度变为10m/s。已知车行驶中所受阻力大小是车重的0.01倍，试求：(1)此过程中汽车所受牵引力做功多少?(2)汽车所受平均牵引力多大?取 本题要求用物体机械能变化规律求解。 引导学生思考与分析：

。

(1)如何依据 求解本题?应用该规律求解问题时应注意哪些问题?

(2)用 求解本题，与应用动能定理 有什么区别?

归纳学生分析的结果，教师明确给出例题求解的主要过程：

取汽车开始时所在位置为参考平面，应用物体机械能变化规律 解题时，要着重分析清楚重力、弹力以外其它力对物体所做的功，以及此过程中物体机械能的变化。这既是应用此规律解题的基本要求，也是与应用功能定理解题的重要区别。

例2. 将一个物体以100J的初动能从地面竖直向上抛出。物体向上运动经过某一位P时，它的动能减少了80J，此时其重力势能增加了60J。已知物体在运动中所受空气阻力大小不变，求小物体返回地面时动能多大? 引导学生分析思考;

(1)运动过程中(包括上升和下落)，什么力对小物体做功?做正功还是做负功?能否知道这些力对物体所做功的比例关系?

(2)小物体功能、重力势能以及机械能变化的关系如何?每一种形式能量的变化，应该用什么力所做的功量度?

归纳学生分析的结果，教师明确指出：

(1)运动过程中重力和阻力对小物体做功。

(2)小物体动能变化用重力、阻力做功的代数和量度;重力势能的变化用重力做功量度;机械能的变化用阻力做功量度。

(3)由于重力和阻力大小不变，在某一过程中各力做功的比例关系可以通过相应能量的变化求出。

(4)根据物体的机械能 J，机械能变化量大小 例题求解主要过程： J。

，可以知道经过P点时，物体动能变化量大小

上升经过P点时，

上升到达最高点时， J，在同一运动过程中，相应能量变化的比例相同，

即

上升到最高点时，物体机械能损失量为

J

由于物体所受阻力大小不变，下落过程中物体损失的机械能与上升过程相同，因此下落返回地面时，物体的动能大小为

J 本例题小结：

通过本例题分析，应该对功和能量变化有更具体的认识，同时应注意学习综合运用动能定理和物体机械能变化规律解决问题的方法。 思考题(留给学生课后练习)：

(1)运动中物体所受阻力是其重力的几分之几?

(2)物体经过P点后还能上升多高?是前一段高度的几分之几?

(三)课堂小结

本小结既是本节课的第3项内容，也是本章的小结。 3.功和能

(1)功和能是不同的物理量。能是表征物理运动状态的物理量，物体运动状态发生变化，物体运动形式发生变化，物体的能都相应随之变化;做功是使物体能量发生变化的一种方式，物体能量的变化可以用相应的力做功量度。

(2)力对物体做功使物体能量发生变化，不能理解为功变成能，而是通过力做功的过程，使物体之间发生能量的传递与转化。

(3)力做功可以使物体间发生能的传递与转化，但能的总量是保持不变的。自然界中，物体的能量在传递、转化过程中总是遵循能量守恒这一基本规律的。

五、说明

本节内容的处理应根据学生具体情况而定，学生基础较好，可介绍较多内容;学生基础较差，不一定要求应用物体机械能变化规律解题，只需对功和能关系有初步了解即可。

典型例题

例1： 试分析滚摆实验中，功和能量转化的情况?

[分析与解答] 滚摆在最高点时，具有重力势能，不计任何阻力时，由静止释放后重力做正功，滚摆的高度越来越低，重力势能越来越少，滚摆的速度越来越快，动能越来越大;重力做的功值大小等于滚摆重力势能的减少量，也等于滚摆动能的增加量;滚摆从最低点返回最高点的过程中，重力做负功，滚摆的高度越来越高，重力势能越来越多，滚摆的速度越来越慢，动能越来越少;重力做的功值大小等于滚摆重力势能的增加量，也等于滚摆动能的减少量，如此循环往复。

例2：试说明下列现象中能量转化的情况，其中有的现象，你可能对过程的具体情况不太清楚，但是你起码应能说出：起初是什么形式的能量，最后又转化成什么形式的能量。并看一看能否说出过程中力做功的情况?

(1)在水平公路上行驶的汽车，发动机熄火之后，速度越来越小，最后停止。

(2)摆动的秋千，摆幅越来越小，最后停下来。

(3)你用力蹬自行车上一个斜坡。

(4)植物的光合作用

(5)用太阳能电池做动力的电动汽车在赛车场上奔驰。

(6)用柴油机带动发电机发电，供给电动水泵抽水，把水从低处抽到高处。

(7)核电站发电。

(8)核动力潜艇在深海中加速航行。 参考答案：

(1)汽车的动能转化成内能。(克服摩擦、空气阻力等做功)

(2)秋千的动能和重力势能最后都转化为秋千及空气的内能。(过程中重力和空气阻力做功)

(3)人体内的化学能转化为自行车的动能和重力势能。

(4)太阳能转化为植物体内的化学能。

(5)太阳能转化为电能，电能又转化为汽车的动能。

(6)柴油的化学能转化为柴油机的机械能，再转化为发电机的电能，电能又通过电动水泵转化为水的机械能。

(7)核能转化为电能。

(8)核能转化为核潜艇的动能，以及通过克服水的阻力转化为内能。

习题精选

1.关于功和能，下列说法正确的是( )

A.功就是能，功可以转化为能

B.做功越多，物体的能越大

C.能量转化中，做的功越多，能量转化越大

D.功是物体能量的量度

2.一个压缩弹簧把一个小球弹出，若小球只受到弹力的作用，弹力对小球做功则，则弹簧的弹性势能减少了_________，小球的动能增加了___________.

3.把一玩具电动机接在恒定电压上，合上电键的一段时间内，电流做的总功为200J，电动机因摩擦和线圈发热转化为热能为20J，则这段时间转化为机械能的值为________。 4.行驶的汽车在刹车的过程中，克服_________做功，汽车的________能减少.

5.质量为m的雪橇，自高为h的山坡向下滑到水平雪地上，停止在A点，若再将它从A点拉回原处，则拉力至少应做________功。

6.下列与1焦耳的能量单位相对应的是( )

A.

B.1W·s

C.1N·m

D.1kg·m/s 7.做功的过程是________的过程，功是______的量度.

8.一根重为G，长为l的均匀链条平放在水平面上，将链条的一端竖直向上慢慢提起，直到另一端刚离地为止，外力所做的功为______.

9.一个人用10m/s的速度踢出质量为0.2kg的足球，g取10m/s，球在地面上运动一段距离后，滚上斜面，在斜面上1m高处速度变为零.人踢球做功是______J.球运动中克服阻力所做的功是____J. 参考答案：

1.C

2.500J、500J

3.180J

4.阻力 动能

5.2mgh

6.BC

7.能量转化;能量转化

28.

9.10; 8 重点讲解

一、做功的过程是能量转化的过程.物体的能量发生变化，对外则表现为做了一定的功.

1、做功使不同形式的能量发生转化.

人拉重物在光滑水平面上由静止而运动，人对物体做功的过程中，人的生物能转化为物体的动能.

在水力发电厂中，水流对水轮机冲击，带动水轮机转动，从而带动发电机转动而做功，水流的机械能转化为电能.

火车前进而做功，是先把燃料油和煤的化学能转化为热能，经内燃机或蒸汽机又把热能转化为火车的机械能„„

由此看来，能量互相转化要伴随着做功，但能量转化的多少如何来计算和确定呢?

2、功是能量转化的量度.

运动员将质量为15kg的杠铃举高2米，他做了 为杠铃的重力势能.

自然界中有各式各样的力，如电磁力、分子力、核力„„它们做功的计算方式各不相同，但有一点是共同的，即做了多少功就有多少能量由一种形式转化为另一种形式.

二、功和能的区别

(1)能是物体运动状态决定的物理量，即状态量;而功则是和物体运动状态变化过程有关的物理量，是过程量、两者有着本质的区别。

(2)做功可以使物体具有的能量发生变化，而且物体能量变化大小是用做功的多少来量度.但功和能不能相互转化.

J的功，则就有

J的生物能转化

第五篇：10.1功和内能(教案)

第十章

热力学定律

单元教材分析

本章以焦耳的实验为基础，研究了功和内能变化、热和内能变化之间的关系，总结出做功和热传递是改变系统内能的两种方式，两种方式对改变物体的内能是等效的，但是这两种方式又存在着重要区别。在此基础上，进一步提出了热力学第一定律和能量守恒定律。能量守恒定律使我们认识到“第一类永动机”不可能制成，使我们认识到一切与热现象有关的客观自然过程都是不可逆的，热力学第二定律就是反映这种宏观自然过程的方向性的定律。热力学第二定律的两种表述是等价的，同时又使我们认识到“第二类永动机”也不可能制成。熵的概念使我们认识到热力学第二定律的微观本质，能量在数值上虽然守恒，但其转移和转化却具有方向性，因而我们要合理开发能源，要节约能源，减小能源利用过程中对环境的破坏，保护环境，树立可持续发展的观念，开发清洁、高效的新能源。

本章的特点是要求学生有较强的理论联系实际的能力，在学习过程中，不断提高理解能力、分析能力;会用热力学第一定律分析系统内能的变化，会用能量守恒观点解释有关的自然现象，了解熵是反映系统无序程度的物理量。

第1节

功和内能

目标导航

1.知道什么是绝热过程。

2.从热力学的角度认识内能的概念。 3.理解做功与内能改变的数量关系。 4.知道内能和功的单位是相同的。

诱思导学

1.绝热过程：物质系统与外界没有热量交换的情况下进行的物理过程。 即系统不从外界吸收热量，也不向外界放出热量。 2.功与系统内能改变的关系。

做功可以改变系统的内能。 ①外界对系统做功，系统的内能增加

在绝热过程中，内能的增量就等于外界对系统做的功 即ΔU=U2-U1=W ②系统对外界做功，系统的内能减少。

在绝热过程中，系统对外界做多少功，内能就减少多少 即W=-ΔU

3.功是系统内能转化的量度。

4.在国际单位制中，内能和功的单位都是焦耳( J )。

典例探究

例1 下列哪个实例说明做功改变了系统的内能 A.用热水袋取暖

B.用双手摩擦给手取暖 C.把手放在火炉旁取暖

D.用嘴对手呵气给手取暖

解析：双手摩擦做功，使手的内能增加，感到暖和;A、C、D都是通过热传递来改变系统的内能。选项B正确。

答案：B 友情提示：注意分清做功和热传递两个过程的不同 例2 一个系统内能增加了20J。如果系统与周围环境不发生热交换，周围环境需要对系统做多少功? 解析：由功与系统内能改变的关系，则W=ΔU=20J 答案：20J 友情提示：注意功与内能改变的关系。 课后问题与练习点击

1.解析：在分子动理论中，系统中所有分子热运动动能和分子间相互作用的分子势能的总和，叫做系统的内能;在热力学中，存在一个只与依赖于系统自身状态的物理量，由于这个物理量在两个状态之间的差别与外界在绝热过程中对系统所做的功相联系，而功是能量转化的量度，我们把这个物理量称为系统的内能。

由于在绝热过程中对系统做功，系统的温度、体积等状态就要发生变化，所有分子热运动的动能和分子间相互作用的分子势能就要发生变化，系统的内能就要发生变化，因此分子动理论是从微观的角度来定义内能，热力学是从宏观的角度来定义内能，但两者是一致的。

2.解析：如钻木取火;用铁锉来锉工件，工件和铁锉都会变热;用铁锤来打击铁块，铁锤和铁块都会变热等都说明做功可以改变系统的内能。

3.解析：在图10.1-2中，是机械能转化为内能;在图10.1-3中，是电能转化为内能。 4.解析：气体在真空中绝热膨胀时对外界不做功。

气体在空气中绝热膨胀时对外界做功。做功所需的能量来源于气体原来储存的内能

基础训练

1.下列实例中，属于做功来增加物体内能的是

(

) A.铁棒放在炉子里被烧红

B.锯条锯木头时会发热 C.古时候的猿人钻木取火 D.冬天在阳光下取暖

2.下列现象属于用做功的方法改变系统内能的是

(

) A.放在火炉边的物体温度升高了 B.把一杯热水放在冷水中冷却 C.用铁锤锻打工件，工件会发热 D.拉弯的弓把箭射出去

3.下列过程中，由于做功而使系统内能增加的是

(

) A.把铁丝反复弯曲，弯曲处温度升高 B.烧开水时，蒸汽将壶盖顶起 C.铁块在火炉中被加热

D.铁球从空中自由下落(不计空气阻力)

4.用下列方法改变物体的内能，属于做功方式的是 (

) A.搓搓手会感到手暖和些

B.汽油机气缸内被压缩的气体 C.车刀切下的炽热的铁屑

D.物体在阳光下被晒热

多维链接

1.用打气筒打气时，过一会筒壁会热起来，这是为什么?

解析：打气时活塞压缩空气做功，使筒内空气内能增加，温度升高;同时克服活塞与筒壁间的摩擦做功也使筒壁内能增加，温度升高。

2.焦耳与热力学

焦耳，英国物理学家。出身于曼彻斯特附近索尔福一个啤酒厂主家庭。青年时经常用业余时间进行有关电的、化学的相互作用和机械作用之间联系的实验，并得到化学家道尔顿的鼓励和支持。焦耳的贡献主要有三个方面。①首先研究了电流的热效应，指出导体中一定时间所生成的热量与导体的电阻及电流平方之积成正比。由于不久楞次也独立地发现了同样的规律，所以被称为焦耳——楞次定律②从1840~1879年用了近40年的时间钻研和测定了热量与机械功的当量关系，最后得到的热功当量数值是1卡=4.2焦耳。焦耳的实验工作以大量确凿的证据否定了热质说，为能量守恒与转化定律奠定了实验基础，因此焦耳是能量守恒与转化定律的发现者之一。③为了研究气体的内能，焦耳于1845年做了焦耳气体自由膨胀实验。发现一般气体的内能是温度和体积的函数，而理想气体的内能仅仅是温度的函数，与体积无关。为了纪念焦耳对科学发展的贡献，国际计量大会将能量、功、热量的单位命名为焦耳。

3.课本P62“做一做”

提示：研究对象是瓶内被封闭的气体;在瓶塞跳出的过程中，系统对外界做功;这个过程中系统的内能减少;从瓶塞跳出获得动能可以推断出它的内能减少。

1.解析：锯条锯木头与钻木取火时都会做功从而使物体的内能增加，故B、C正确。 答案：B、C 2.解析：用铁锤锻打工件，铁锤对工件做功，使它的内能增加，选C 答案：C 3.解析：选项B是系统对外界做功，内能减小，选项C是吸热使内能增加，而选项D内能不变。故选A。

答案：A 4.解析：选项D是吸热使内能增加，A、B、C正确。 答案：A、B、C