第十一章-機(jī)械功與機(jī)械能教案VIP

11.1怎樣才叫做功

教學(xué)目標(biāo)

1.學(xué)會從物理現(xiàn)象中歸納簡單的規(guī)律，知道功的概念。

2.知道做功的兩個必要因素。

3.理解功的計(jì)算公式，知道功的單位，能用功的公式進(jìn)行有關(guān)計(jì)算。

重、難點(diǎn)

教學(xué)重點(diǎn)：經(jīng)歷建立機(jī)械功概念的過程，學(xué)會用公式對功進(jìn)行簡單的計(jì)算。

教學(xué)難點(diǎn)：理解功的概念，會用功的兩個必要因素判斷力對物體是否做功。

器材準(zhǔn)備

多媒體設(shè)備、小車、木塊、小車、木塊、彈簧秤、刻度尺等。

教學(xué)課時|］課時

教學(xué)過程

一、利用故事引入新課：

大華同學(xué)是一個品學(xué)兼優(yōu)的好學(xué)生，不僅學(xué)習(xí)好，在家里也經(jīng)常幫爸爸媽媽

做一些力所能與的家務(wù)。星期天，大華上午去買了30斤大米，午飯后又幫媽

媽收拾碗筷，接著乂去井邊幫爸爸把一大桶水提回家，累得滿頭大汗。

大華的爸爸是個物理教師，他說：“大華今天很辛苦、很勞累，但從物理學(xué)的

角度來看，你今天做這幾項(xiàng)家務(wù)活時，并沒有做功！大華百思不得其解。

大華的爸爸說得對嗎？如何從物理學(xué)角度來理解這個問題呢？

二、新課教學(xué)：

（一）怎樣才叫“做功”

1.通過實(shí)驗(yàn)，體驗(yàn)“做功”

學(xué)生實(shí)驗(yàn)1:用力沿水平方向推著小車前進(jìn)（如圖1所示）。

描述觀察到的現(xiàn)象：小車在水平推力作用下，移動了一段距離。

要求：用示意圖表示出小車所受的推力以與運(yùn)動過程情況。

點(diǎn)撥：此例中小車在水平推力F作用下，移動了一段距離S。

學(xué)生實(shí)驗(yàn)2:用力將地上的物體拿到桌面上來。

描述觀察到的現(xiàn)象：物體在力的作用下，向上移動了一段距離。

要求：用示意圖表示出物體所受的拉力以與運(yùn)動過程情況。

點(diǎn)撥：此例中物體在拉力F作用下，向上移動了一段距離S。

2.找找共同點(diǎn)，建立功的概念

仔細(xì)觀察兩示意圖，比較一下，看看有什么共同點(diǎn)：

（1）這兩幅圖中同學(xué)的活動有什么共同點(diǎn)？

（2）物體為什么會移動一段距離？

（3）移動的距離和力之間有何關(guān)系？

共同點(diǎn)：物體受到力的作用，并沿這個力的方向移動一段距離。

3.功的概念：

物理學(xué)中規(guī)定：作用在物體上的力，使物體在力的方向上通過了一段距離,

就說這個力對物體做了機(jī)械功（簡稱“做功”）

（二）如何判斷力是否對物體做功：

1.做功的兩個必要的因素：

（1）作用在物體上的力；

（2）物體在力的方向上通過的距離。

2.活動：

請教室后排一同學(xué)，將他的文具盒（或其它物品）送給老師。

引起學(xué)生注意，再結(jié)合這一模型，讓學(xué)生分析文具盒受力情況和位置變

化情況（畫出示意圖），討論該同學(xué)作用在文具盒的力做沒做功。

3.分析課本活動2,進(jìn)一步理解做功的含義。

先讓學(xué)生交流討論，鼓勵學(xué)生用科學(xué)語言進(jìn)行表述。

4.練習(xí)：分析下列物體受到的力，并指出力對物體是否做功。

（1）手提著木塊不動，木塊受幾個力的作用？哪個力對木塊做了功？

為什么？

（2）放在水平木板上的小車，在水平拉力作用下前進(jìn)了一段距離，拉力

和重力這兩個力對小車做功了嗎？為什么？

（3）工人推動小車在水平地面上前進(jìn)。當(dāng)工人停止用力后，小車還能向前

運(yùn)動一段距離，在這段距離上，工人還對小車做功嗎？為什么？

在學(xué)生討論回答的基礎(chǔ)上，歸納出三種不做功的情況：

（1）物體沒有受到力的作用，靠慣性通過一段路程，也就是沒有力做功

（0）；

（2）物體受到力，但沒有移動距離，即通過的路程為零（0）；

（3）物體受力方向和物體運(yùn)動的方向垂直與s的方向垂直工

（三）怎樣測算功

1.功的多少

如圖甲示，用力把一磚塊勻速提升1m,做了一份功兒

如圖乙示，如果用力把三塊同樣的磚勻速提升1m,做功多少？

如圖丙示，如果用力把一塊磚勻速提升3叫做功又是多少？

⑴點(diǎn)撥：從上面分析可知功與力、距離的關(guān)系如何呢？

⑵學(xué)生交流后得出的結(jié)論有：

⑶使物體移動的距離一定，力越大，做的功越多；

⑷力一定，使物體移動的距離越大，做的功越多；

力越大，使物體移動的距離越大，做的功越多；

功的多少跟作用在物體上的力成正比，跟物體移動的距離成正比。

⑴2.功的計(jì)算方法：

⑵定義：力對物體做的功，等于力跟物體在力的方向上通過的距離的

乘積。

⑶公式：功二力X距離，即W=F-s

(4)單位：在國際單位制中，功W的單位：牛?米(N-ni)或焦耳(J)

1J的物理意義：

1N的力，使物體力的方向上通過1m的距離所做的功為1J。

即：lJ=lNXlm=lN?m

注意：

在運(yùn)算過程中，力F的單位：牛(N)；距離s的單位：米(m)；

3.功的簡單測算：

⑴如圖示，請學(xué)生實(shí)際估算“用手勻速托起兩個雞蛋升高時，手對雞蛋做的

功大約是多少？”

(2)圖(甲)中，拉力做了多少功你能測出嗎？請?jiān)O(shè)計(jì)一

筒單方案探究一下。

(3)如圖示，一人拉著重2000N的車子沿水平方向前進(jìn)5m,

你能求出此人做了多少功嗎？如果拉力為500N呢？

強(qiáng)調(diào)解題規(guī)范化要求。

（四）機(jī)械功原理

L使用機(jī)械只能省力或省距離，但不能省功。

2.機(jī)械功原理是機(jī)械的重要定律，是能量守恒在機(jī)械中的體現(xiàn)。

通

1.做功的兩個必要因素。

2.功的定義、公式、單位。

強(qiáng)調(diào)：（1）功是力在距離上的積累效應(yīng)

（2）1N?m與1J相等，是等價的。

3.強(qiáng)調(diào)解題規(guī)范化。

練習(xí)設(shè)計(jì)|基礎(chǔ)訓(xùn)練

教學(xué)反思

11.2怎樣比較做功的快慢

教學(xué)目標(biāo)

1.知道功率的概念，知道功率計(jì)算式、單位與物理意義。

2.會計(jì)算有關(guān)功率的筒單問題。

3.通過比較做功的快慢學(xué)習(xí)用比值法研究物理問題。

4.通過實(shí)例說明功率的含義，認(rèn)識功率在實(shí)際應(yīng)用中的重要價值。

重、難點(diǎn)

教學(xué)重點(diǎn)：功率的概念

教學(xué)難點(diǎn)：功率的單位

器材準(zhǔn)備

體重計(jì)、卷尺、秒表等。

教學(xué)課前2課時

教學(xué)過程

一、通過生活中實(shí)例，引入新課

討論：在建筑工地上，需要把幾百塊磚全部送到樓頂，你能想出幾種辦法？你

認(rèn)為應(yīng)選擇哪種辦法？為什么這樣選擇？

二、新課教學(xué)

（一）如何比較做功的快慢

力做功時，不僅有多有少，而且有快有慢。在生產(chǎn)實(shí)踐中，人們不僅要注意

做功的多少，更要關(guān)心做功的快慢。

如何比較做功的快慢呢？

活動：怎樣比較做功的快慢

1.閱讀課本，注意觀察兩個情景，了解女同學(xué)和男同學(xué)各是怎么說

的。因圖中兩位“同學(xué)”的說法都帶有片面性，即女同學(xué)只比較功的多少而沒

有考慮時間，男同學(xué)只比較時間的長短而沒有考慮做功的多少。

2.討論、交流，提出自己的看法。

經(jīng)過討論交流，學(xué)生可以得出：兩位同學(xué)的說法都是片面的，不能只

比較做功多少或只比較做功時間的長短。要比較物體做功的快慢，

必須同時考慮兩個因素：

一是物體做了多少功，二是物體做功所用的時間。

3.小實(shí)驗(yàn)：（準(zhǔn)備：在講臺兩側(cè)地面上分別放四塊磚。）

實(shí)驗(yàn)1:兩位同學(xué)都將搬四塊磚，從地面搬到講臺上。

要求：一位同學(xué)一次將四塊磚搬到講臺上，另一位同學(xué)分四次將四塊磚

搬到講臺上，兩次做功所用的時間也就不同了。

實(shí)驗(yàn)2:要求：兩位同學(xué)用相同的時間，一個同學(xué)將兩塊磚，另一個同

學(xué)將四塊磚，同時從地面搬到講臺上。

實(shí)驗(yàn)3:要求：一位同學(xué)用較短的時間將兩塊磚從地面搬到講臺上。另

一位同學(xué)將三塊磚用較長的時間從地面搬到講臺上。

觀察討論：誰做功快，誰做功慢，要求說明判斷的理由。

分析實(shí)驗(yàn)1可得出：

方法一：做相同的功，用時少做功快。

分析實(shí)驗(yàn)2可得出：

方法二：做功時間相同，做功多的做功快。

實(shí)驗(yàn)3現(xiàn)象：一位同學(xué)做功少，但用的時間短。另一位同學(xué)做功雖

多，但用的時間長。

讓學(xué)生找出比較做功快慢的方法來。

實(shí)際教學(xué)中，不少學(xué)生很快會聯(lián)想到速度概念和壓強(qiáng)概念的建立過程，提出

用單位時間里所做的功來比較做功的快慢。

教師指出，這是最簡單也是最佳的方法。

（二）認(rèn)識功率

1.功率概念：物理學(xué)中，把單位時間里做的功叫做功率。

2.功率的物理意義：功率是表示做功快慢的物理量。

3.功率計(jì)算公式：功率二功/時間

符號表達(dá)式：t

4.功率的單位：

在國際單位制中，功的單位是焦耳，時間的單位是秒，功率的單位是

焦耳/秒，它有一個專門名稱叫瓦特，簡稱瓦，符號是W,這個單位是為了

紀(jì)念英國物理學(xué)家瓦特而用他的名字命名的。11J/s

工程上還常用到千瓦（）做功率的單位110"

（1）體驗(yàn)：邰的大小

在1s內(nèi)將兩個雞蛋舉高1m,做功的功率約為1孔

（2）閱讀教材“信息瀏覽”，了解一些物體的功率，說明其意義。

（三）功率的計(jì)算

口答：1.人在3s內(nèi)做功150J,求人的功率？

2.挖掘機(jī)在1內(nèi)做了7.2X106J的功，求挖掘機(jī)的功率？

例題：高出水面30m的樓頂上有一個容積是50m3的水箱，要用一臺離心式

水泵抽水給水箱加水，1小時能把水箱充滿即可，這臺水泵的功率至少是多少

千瓦？（10）

教學(xué)分析：教學(xué)時要引導(dǎo)學(xué)生首先弄清題意，找出已知量和待求量，

明確解題的過程。分析是沿著些一的思路進(jìn)行。

t

（四）學(xué)生實(shí)踐體驗(yàn)活動：比一比，誰的功率大

1.設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)：

（1）要測出每個同學(xué)上樓的功率，需要知道哪些物理量？

（2）怎樣測量這些物理量？（3）測量順序是怎樣的？

（4）登樓的高度登樓的時間登樓的功率

怎么

設(shè)計(jì)

記錄

數(shù)據(jù)

的表

格？

2.測

量過

程：

男女

同學(xué)

各選

10名

“運(yùn)

動員”

排成

兩縱

隊(duì)，

由兩

位同

學(xué)記

時間

t,一

侍同

I小結(jié)I

1.功率概念與其物理意義。

2.注意功和功率兩個概念的區(qū)別。

3.功率是機(jī)械的主要技術(shù)性能之一，是選購機(jī)械的重要依據(jù)。

4.調(diào)查常見機(jī)械和電器的功率

練習(xí)設(shè)計(jì)|基礎(chǔ)訓(xùn)練

教學(xué)反思

11.3如何提高機(jī)械效率

教學(xué)目標(biāo)

1.知道有用功、額外功和總功的含義，以與它們之間的關(guān)系。

2.理解機(jī)械效率，會用機(jī)械效率的公式進(jìn)行簡單的計(jì)算。

3.會測算滑輪組的機(jī)械效率。

4.知道機(jī)械效率總小于1,知道提高機(jī)械效率的方法和意義。

重、難點(diǎn)

教學(xué)重點(diǎn)：有用功、額外功、總功與機(jī)械效率。

教學(xué)難點(diǎn)：同一機(jī)械的效率是可變的。

斜面、小車、鐵架臺、滑輪組、細(xì)繩、鉤碼、彈簧測力計(jì)和刻度尺等。

教學(xué)課時I2課時

教學(xué)過程I

一、課題引入：

現(xiàn)代社會是講求效率的節(jié)約型社會，時時處處都要講究提高效率。使用機(jī)

械也耍講效率。那么，什么是機(jī)械效率呢？

下面我們就來研究這個問題。

二、有用功與額外功

（一）有用功、額外功和總功

日常生活中，人們搬移物體，不是將物體平移到另一個地方，就是將物體

從低處搬到高處（或從高處搬到低處）。

課件展示有關(guān)生活、生產(chǎn)中搬移物體的片段，引導(dǎo)學(xué)生觀察。

搬移物體過程中，可以用手直接搬，還可以利用機(jī)械。

演示1:（1）用手將一重物直接從低處勻速搬到高處。

（2）利用斜面將該重物從低處勻速搬到高處。

（3）用動滑輪將該重物從低處勻速搬到高處。

交流：這些實(shí)驗(yàn)中，如何測算人做功的多少？

測算：測出上述實(shí)驗(yàn)中人所做的功？

分析：利用機(jī)械時，所做的功為何多一些？

討論：哪些功是我們?yōu)榱诉_(dá)到特定目的必須要做的功？

哪些功是我們不需要但又不得不做的功？

學(xué)生經(jīng)過思考、討論，可以作答。

分析：

教材圖13-16a、1376b中,哪些功是我們?yōu)榱诉_(dá)到特定目的必須

要做的功？哪些功是我們不需要但又不得不做的功?

在學(xué)生回答的基礎(chǔ)上，指出“有用功”、“額外功”與“總功”的含義：

1.有用功（W有用）：克服物體的重力所做的功。

2.額外功（W額外）：克服機(jī)械自身的重力和摩擦力所做的功。

3.總功（W總）：動力對機(jī)械所做的功。

4.總功等于用功和額外功的總和，即W總有用額外。

（二）什么是機(jī)械效率

討論：

（1）當(dāng)你用水桶提水時，有兩只大小相同的水桶可供選擇，一只是輕質(zhì)塑

料桶，另一只是厚鐵皮桶，你選擇哪一只水桶？為什么？

（2）當(dāng)你用動滑輪提升一只重物時，你希望選用什么樣的滑輪？為什

么？

至此，引導(dǎo)學(xué)生自己總結(jié)出機(jī)械效率的定義和公式。

1.機(jī)械效率的定義：有用功與總功的比。

2.公式：

3.討論：

（1）機(jī)械效率的高低表示的物理意義是什么？

（2）機(jī)械效率的單位是什么？

（3）為什么機(jī)械效率總小于1?能不能等于1?

（4）如何提高機(jī)械效率？

4.例題：

如圖所示，建筑工人用滑輪組提升重為220N的泥桶，動滑輪重為20N,不計(jì)滑

輪與軸之間的摩擦與繩重。如果工人將繩子勻速向上拉了6%則泥桶上升了多

少？滑輪組的機(jī)械效率是多少？

(三)測算滑輪組的機(jī)械效率

實(shí)驗(yàn)?zāi)康模菏菧y算滑輪組的機(jī)械效率。

實(shí)驗(yàn)原理：

討論：

(1)滑輪組工作中的有用功怎樣計(jì)算？需要測量哪些物理量？

(2)滑輪組的額外功是怎樣產(chǎn)生的，是否便于測量？

(3)有其他簡便的方法測算總功嗎？需要測量哪些物理量？

(4)為了求出滑輪組的有用功和總功，進(jìn)而測出滑輪組的機(jī)械效率，除滑

輪組外，實(shí)驗(yàn)中還需耍哪些測量器材？

注意事項(xiàng)：

(1)鉤碼上升的高度h,可用豎直放置在鉤碼旁的刻度尺讀出，以鉤碼的

下端為標(biāo)準(zhǔn)讀數(shù)。

(2)拉力F的大小由彈簧測力計(jì)的示數(shù)讀出，要豎直向上勻速拉動彈簧測

力計(jì)，彈簧不要和外殼摩擦。

(3)測量細(xì)繩自由端通過的距離s時，可事先在細(xì)繩自由端上作一標(biāo)記,

再拉彈簧測力計(jì)，用滑輪組提升重物。用刻度尺量出鉤碼上升的高度后，再量

出細(xì)繩標(biāo)記移動的距離，就是細(xì)繩自由端通過的距離So

學(xué)生實(shí)驗(yàn)：

實(shí)驗(yàn)結(jié)果：

同一個滑輪組，在提升不同的重物時，其機(jī)械效率是不同的。

思考：(1)還有什么因素會影響滑輪組的機(jī)械效率？為什么？

小結(jié)

1.有用功、額外功和總功的含義，以與它們之間的關(guān)系。

2.機(jī)械效率含義。

3.機(jī)械效率總小于1。

4.提高機(jī)械效率的方法。

練習(xí)設(shè)計(jì)|基礎(chǔ)訓(xùn)練

教學(xué)反思

11.4認(rèn)識動能與勢能

教學(xué)目標(biāo)

1.知道什么是動能、重力勢能、彈性勢能、機(jī)械能。

2.知道動能、重力勢能、彈性勢能分別與哪些因素有關(guān)。

3.知道動能、重力勢能、彈性勢能可以相互轉(zhuǎn)化。

4.能解釋自然界中機(jī)械能相互轉(zhuǎn)化的現(xiàn)象。

重、難點(diǎn)

教學(xué)重點(diǎn)：建立動能和勢能的概念，理解影響動能和勢能大小的因素。

教學(xué)難點(diǎn)：能的初步概念。

器材準(zhǔn)備

小車、木塊、重物、小桌、沙子、彈簧

教學(xué)課時:1課時

教學(xué)過程

一、新課引入：

置疑：你知道人為什么要吃飯呢？

學(xué)生討論。

人類生活、生產(chǎn)是離不開能量。因此，我們就很有必要學(xué)習(xí)并了解一

些有關(guān)能量方面的知識。

問題：根據(jù)你的認(rèn)識與了解，能說說能量有哪些形式嗎？

學(xué)生討論回答。那么，什么物體具有能呢？

指出：機(jī)械能是能量中最常見的一種形式。

到底什么是能呢？

請觀察下列實(shí)驗(yàn)。

二、新課教學(xué)

（一）什么是能

1.演示實(shí)驗(yàn)：

（1）運(yùn)動的小車推動木塊運(yùn)動。

（2）被舉高的重物下落將小桌子壓入沙中。

（3）被拉伸的彈簧拉動小車運(yùn)動。

2.分析、討論：

（1）運(yùn)動的小車對木塊、被舉高的重物對小桌、被拉伸的彈簧對小車

做沒做功？你判斷的依據(jù)是什么？

（2）運(yùn)動的小車、被舉高的重物、被拉伸的彈簧有什么共同特點(diǎn)？

在學(xué)生回答的基礎(chǔ)上，引出“能量”的概念。

3.“能量”的概念：

物體具有做功的本領(lǐng)，就說物體具有能

4.如何去判斷能的大小

舉例討論：

四、五級風(fēng)能夠推動帆船“逆水行舟”；

八、九級大風(fēng)可以使大樹“前仰后合”，而颶風(fēng)能把大樹連根拔起。

分析：哪種風(fēng)具有的能量最大？你怎樣判斷能的大?。?/p>

總結(jié)：在物理學(xué)中，能量和做功有密切的聯(lián)系，能量反映了物體做功的本領(lǐng)。

一個物體能做的功越多，這個物體的能量就越大。

5.能的單位和功的單位相同：都是焦耳(J)o

(二)機(jī)械能：

問題：運(yùn)動的小車、被舉高的重物、被拉伸的彈簧都具有做功的本領(lǐng)，所

以都具有能。它們具有能的原因是否相同呢？

回顧實(shí)驗(yàn)作答：

小車之所以具有能，是因?yàn)槠溥\(yùn)動；

重物之所以具有能，是因?yàn)槠浔慌e高；

彈簧之所以具有能，是因?yàn)槠浒l(fā)生了彈性形變。

為了區(qū)分它們，物理學(xué)中作了如下規(guī)定：

1.動能：物體由于運(yùn)動而具有的能。

2.重力勢能：物體由于被舉高而具有的能。

3.彈性勢能：物體由于發(fā)生彈性形變而具有的能。

r動能：

機(jī)械能］重力勢能：

勢能

彈性勢能:

舉例說明：日常生活中，哪些物體具有動能？哪些物體具有重力

勢

能？哪些物體具有彈性勢能？

（三）動能的大小跟哪些因素有關(guān)

1.探究動能的大小跟哪些因素有關(guān)

置疑：物體具有的動能大小可能跟什么因素有關(guān)？并說明猜想的依據(jù)。

學(xué)生猜想：（1）動能的大小可能跟物體的速度有關(guān)；

理由是：用玩具手槍射出去的塑料子彈威力大，而用手扔出去威力小；

（2）動能的大小近可能跟物體的質(zhì)量有關(guān)；

理由是：在車禍中，電動自行車撞倒行人的后果不太嚴(yán)重，而以相同速度

行駛的大卡車撞人的后果嚴(yán)重。

設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)：

思考：

（1）怎樣讓小球自己運(yùn)動起來，獲得動能？

（2）動能的大小可能跟兩個因素有關(guān)，用什么方法進(jìn)行實(shí)驗(yàn)