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1、第十一章机械功与机械能全章概述教学内容11.1怎样才叫做功11.2怎样比较做功的快慢11.3如何提高机械效率11.4认识动能和势能教学目标知识与技能1.理解做功的两个必要因素.2.理解机械功的计算公式:W=Fs.3.知道功的原理.4.理解功率的概念.5.知道有用功和总功,知道机械效率.6.理解动能、势能的初步概念,知道弹性势能,知道动能、势能可以相互转化.过程与方法1.通过师生互动,让学生理解做功的两个必要因素,理解功的计算公式,知道功的原理和功率的概念.2.培养学生的观察能力.情感态度与价值观1.培养学生严谨的科学态度.2.培养学生的科学世界观.教材分析本章教材的编写思路是:按照初中生的认知
2、规律和知识的内在联系,先探究“机械功”的基本知识,进而研究“机械能”.本章的前三节主要讨论“机械功”:第一节介绍“怎样才叫做功”,建立功的概念,给出功的公式和单位,学习测算功的大小;第二节研究“怎样比较做功的快慢”,从而建立功率的概念,给出功率的公式和单位,并运用公式测量功率;第三节通过分析机械做功的实例,认识有用功和额外功,由此建立机械效率的概念,学习测算简单机械的机械效率.第四节则主要介绍“机械能”:先以功的概念为基础,提出“物体具有做功的本领,即具有能”,然后安排了两个活动,让学生通过观察实验,分析两种形式的机械能动能和势能的大小分别跟什么因素有关,最后指出动能和势能是可以相互转化的,做
3、功的过程就是能量相互转化的过程.本章框架11.1怎样才叫做功 1.学会从物理现象中归纳简单的规律,知道功的概念.2.知道做功的两个必要因素.3.理解功的计算公式W=Fs,知道功的单位,能用功的公式进行有关计算.【重点难点】 重点:经历建立机械功概念的过程,学会用公式对功进行简单的计算.难点:理解功的概念,会用功的两个必要因素判断力对物体是否做功.【新课导入】 导入1:图片导入多媒体出示四幅图片,人用了力,很累,做了工,但从物理学角度说有的人做功,有的人没有做功,究竟是为什么?引入本节内容,怎样才叫做了功?导入2:问题导入马水平拉货车前进,拉力、重力对货车有没有做功?为什么?如何计算拉力对货车做
4、功的多少?导入3:情景导入北京时间8月10日,在2016里约奥运会男子举重69公斤级比赛中,中国举重运动员石智勇以抓举162公斤,挺举190公斤,总成绩352公斤,夺得金牌.在石智勇稳稳的把杠铃挺举过头顶时,现场爆发出阵阵的喝彩声,请问当石智勇举着杠铃静止站立时,他有没有对杠铃做功,为什么?【课堂探究】 1.怎样才叫做功阅读教材,依据图112找出两者的共同点:共同点:物体在作用力的方向上移动了一段距离.物理学中关于功的概念,学生阅读教材后完成.(1)物理学中规定,作用在物体上的力,使物体在力的方向上移动一段距离,就说这个力对物体做了机械功,简称做了功.做功的两个必要因素是:作用在物体上的力和物
5、体在力的方向上通过的距离.(2)图113的几种情形中人都做功了吗?说明理由.(学生依据课本图交流、讨论)2.怎样测算功请学生阅读教材后完成:(1)定义:力对物体做的功等于力与物体在力的方向上移动的距离的乘积;(2)公式:W=Fs;式中W表示功,其单位是焦耳(J);F表示力,其单位是牛顿(N);s表示物体在力的方向上通过的距离,其单位是米(m).(3)1 J的功有多大?(4)例题分析:(1)P5例题.(请学生看书)(5)常见的三种情况力不做功:第一:当你端着一盆水不动时,你累吗?你做功了吗?为什么?用力推讲台,讲台没有动,人累吗?人做功了吗?分析:F0,s=0.(劳而无功);第二:用脚踢出足球,
6、球在地面上滚动,滚动过程中,人对球做功了吗?分析:F=0,s0.(不劳无功);第三:人推着木箱前进时,箱子的重力和支持力做功了吗?为什么?人提一桶水沿水平方向前进,提力做功了吗?分析:F0,s0.(垂直无功).3.机械功原理学生阅读教材后填写.用机械工作时,有时可以省力,有时可以省距离,但省力必然费距离,省距离则一定费力,既省力又省距离是不可能的.也就是说使用任何机械都不能省功.这个结论叫做机械功原理.1.在以下四种情境中,人对物体做功的是(A.提着水桶在水平地面上匀速前进B.扛着米袋慢慢爬上楼梯C.用力推汽车,汽车没动D.举着杠铃原地不动2.人们在使用机械时(A.一定省力B.一定省距离C.一
7、定省功D.可能省力或省距离3.某同学沿教学楼楼梯,从一楼匀速上到三楼,该同学上楼做的功最接近(A.30 JB.300 JC.3 000 JD.30 000 J4.起重机将一个重为2104 N的箱子匀速提高2 m.在这个过程中起重机的拉力做的功为4104J,若又将箱子平移3 m,在这段距离内拉力做功0J.5.图中是一个两面光滑的斜面,大于,同一个物体分别在AC和BC斜面受拉力匀速运动到C点,所需拉力分别为FA,FB,所做功分别为WA,WB,则(A.FA=FB,WA=WBB.FAFB,WA=WBC.FAFB,WAFB,WAWB6.小明用20 N的水平推力使重200 N的自行车在水平路面上匀速前进5
8、 m,则小明对自行车做功为100J,重力做功为0J.7.斜面长5 m,高1 m,工人用沿斜面方向400 N的力把重1 600 N的集装箱匀速推到车上,推力对集装箱做的功是多少?(2 000 J)1.焦耳小时候的故事英国著名科学家焦耳从小就很喜爱物理学,他常常自己动手做一些关于电、热之类的实验.有一年放假,焦耳和哥哥一起到郊外旅游.聪明好学的焦耳就是在玩耍的时候,也没有忘记做他的物理实验.他找了一匹瘸腿的马,由他哥哥牵着,自己悄悄躲在后面,用伏达电池将电流通到马身上,想试一试动物在受到电流刺激后的反应.结果,他想看到的反应出现了,马受到电击后狂跳起来,差一点把哥哥踢伤.尽管已经出现了危险,但这丝
9、毫没有影响到爱做实验的小焦耳的情绪.他和哥哥又划着船来到群山环绕的湖上,焦耳想在这里试一试回声有多大.他们在火枪里塞满了火药,然后扣动扳机.谁知“砰”的一声,从枪口里喷出一条长长的火苗,烧光了焦耳的眉毛,还险些把哥哥吓得掉进湖里.2.焦耳提出功的公式19世纪的德国医生梅耶(Julius Mayer)看到一匹马拉着重物上坡时大汗淋漓,他认为马儿热得满身大汗不是因为跑得快,而是因为做很吃力的工作,因此他将施力于一个物体时所要付出的东西称为功,而且功与热有关系:功可以转成热,热可以转为功.不过,梅耶并未为功下一个量化的定义.真正为机械功下定义的是物理学家焦耳(James Prescott Joule
10、),他将梅耶所提出的功这个概念,决定为只与施于物体的力及该物体移动的距离有关,也就是说:功=力位移,这个关于功的公式是由焦耳提出并确定的.11.2怎样比较做功的快慢 1.知道功率的概念,知道功率的计算式、单位及物理意义.2.会计算有关功率的简单问题.3.通过比较做功的快慢学习用比值法研究物理问题.4.通过实例说明功率的含义,认识功率在实际应用中的重要价值.【重点难点】 重点:功率的概念和物理意义.难点:设计实验测功率.【新课导入】 导入1:情景导入问题1:有一堆沙子约1 t,要送到七楼上去,一种方法是把它们装在桶里,一桶一桶的抬上去;另一种方法是使用小型塔吊一次吊到七楼.你认为两种情况下,对沙
11、子做功是否相同?说出你的理由.问题2:小明的教室在四楼,通常上楼需要1 min,一次他跑步上楼只用了30 s,请问:(1)小明在两种情况下,做的功是否相同?(2)你认为这两种上楼方法从物理学的角度思考,有什么不同?导入2:图片导入如图所示的(甲)、(乙)图片中,如何比较做功的快慢,你分别采取了哪种方法比较?导入3:问题导入提问:(1)什么是机械功?怎样才算做功?(2)怎样计算功?(3)如何比较物体做功快慢?物理学中用什么量表示物体做功快慢?功率是如何定义的?【课堂探究】 1.比较做功的快慢阅读教材,依据图1110自学并填写.不同物体做相同的功,时间短的做功较快,时间长的做功较慢.方法一:做相同
12、的功比较时间的长短.不同物体做功的时间相同,做功多的物体做功较快,做功少的物体做功较慢.由此可见物体做功有快慢之分,这跟物体的运动也有快慢之分是一样的.方法二:相同时间比较做功的多少.2.认识功率阅读教材内容,学习功率的概念、计算公式、单位及物理意义.(1)功率是表示做功快慢的物理量;把做功的多少与所用时间的比叫做功率.(2)计算公式是:P=,其中W表示功,单位是焦耳(J),t表示时间,单位是秒(s),P表示功率,根据公式写出的功率的单位是N/s,专用单位是瓦特,简称瓦,符号是W,两个单位之间的关系是1 W=1 N/s.工程技术上还常用千瓦(kW)做单位,1 kW=1 000W.(3)某物体的
13、功率是1 000 W,它的物理意义是该物体在1 s内完成的功为1 000 J.(4)功率的推导公式:P=Fv.(F的单位是N,v的单位是m/s)实践探究:比一比,谁登楼的功率大?姓名体重G/N登楼的高度h/m登楼的时间t/s登楼做的功W/J功率P/W1.关于功率,下列说法正确的是(A.做功多的机器,功率一定大B.做功时间短的,功率一定大C.做相同的功,所用时间短的,功率一定大D.以上说法都不对2.体重相同的甲、乙两同学,同时开始登山,甲同学先到山顶,乙同学后到山顶,则(A.甲同学比乙同学做的功多,甲同学比乙同学的功率大B.甲同学比乙同学做的功少,甲同学比乙同学的功率大C.甲同学与乙同学做的功相
14、等,他们的功率也相等D.甲同学与乙同学做的功相等,甲同学比乙同学的功率大3.小华骑着一辆普通自行车,在平直公路上以某一速度匀速行驶,若小华和车所受的阻力为20 N,则通常情况下,小华骑车所消耗的功率最接近(A.1 WB.10 WC.100 WD.1 000 W4.小军同学用10 N的水平力推着超市购物车,在0.5 min内沿水平方向前进15 m.小军所做的功为150J,功率为5 W.5.一名举重运动员在3 s内把质量为100 kg的杠铃举高1.8 m,则此过程该运动员做功的功率是600W.(g取10 N/kg)1.马力功率的一种单位在车辆中,常用“马力”来表示汽车的发动机的大小.“马力”是功率的单位,它是工程技术上常用的一种计量功率的单位,是指米制马力而不是英制马力,英国、美国等一些国家采用的是英制马力.1英制马力等于550英尺磅/秒,等于745.7瓦特.在18世纪后期,英国物理学家瓦特为了测定新制造出来的蒸汽机的功率,他把马力的定义规定为在1分钟内把1 000磅的重物升高33英尺的功,这就是英制马力,用字母HP表示.米制马力,它的规定完全是人为的,它取了一个非常接近英制马力的值.规定1米制马
