2023年第十一章机械功与机械能精品讲义.pdf

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1、学习必备 欢迎下载 111 怎样才叫做功 教学目标 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、难点 教学重点：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。教学难点：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。器材准备 多媒体设备、小车、木块、小车、木块、弹簧秤、刻度尺等。教学课时 1 课时 教学过程 一、利用故事引入新课：大华同学是一个品学兼优的好学生，不仅学习好，在家里也经常帮爸爸妈妈做一些力所能及的家务。星期天，大华上午去买了 30 斤大米，午饭后又帮妈妈收拾碗

2、筷，接着又去井边帮爸爸把一大桶水提回家，累得满头大汗。大华的爸爸是个物理教师，他说：“大华今天很辛苦、很劳累，但从物理学的角度来看，你今天做这几项家务活时，并没有做功！”。大华百思不得其解。大华的爸爸说得对吗？如何从物理学角度来理解这个问题呢？二、新课教学：（一）怎样才叫“做功”1通过实验，体验“做功”学生实验 1：用力沿水平方向推着小车前进（如图 1 所示）。描述观察到的现象：小车在水平推力作用下，移动了一段距离。要求：用示意图表示出小车所受的推力以及运动过程情况。点拨：此例中小车在水平推力 F作用下，移动了一段距离 S。学生实验 2：用力将地上的物体拿到桌面上来。描述观察到的现象：物体在力

3、的作用下，向上移动了一段距离。学习必备 欢迎下载 要求：用示意图表示出物体所受的拉力以及运动过程情况。点拨：此例中物体在拉力 F作用下，向上移动了一段距离 S。2.找找共同点，建立功的概念 仔细观察两示意图，比较一下，看看有什么共同点：（1）这两幅图中同学的活动有什么共同点？（2）物体为什么会移动一段距离？（3）移动的距离和力之间有何关系？共同点：物体受到力的作用，并沿这个力的方向移动一段距离。3.功的概念：物理学中规定：作用在物体上的力，使物体在力的方向上通过了一段距离，就说这个力对物体做了机械功（简称“做功”）(二)如何判断力是否对物体做功：1做功的两个必要的因素：（1）作用在物体上的力；

4、（2）物体在力的方向上通过的距离。2活动：请教室后排一同学，将他的文具盒（或其它物品）送给老师。引起学生注意，再结合这一模型，让学生分析文具盒受力情况和位置变化情况（画出示意图），讨论该同学作用在文具盒的力做没做功。3分析课本活动 2，进一步理解做功的含义。先让学生交流讨论，鼓励学生用科学语言进行表述。4.练习：分析下列物体受到的力，并指出力对物体是否做功。（1）手提着木块不动，木块受几个力的作用？哪个力对木块做了功？为什么？（2）放在水平木板上的小车，在水平拉力作用下前进了一段距离，拉力和重力这两个力对小车做功了吗？为什么？（3）工人推动小车在水平地面上前进。当工人停止用力后，小车还能向前运

5、动一段距离，在这段距离上，工人还对小车做功吗？为什么？在学生讨论回答的基础上，归纳出三种不做功的情况：（1）物体没有受到力的作用，靠惯性通过一段路程，也就是没有力做功（F=0）；（2）物体受到力，但没有移动距离，即通过的路程为零（s=0）；（3）物体受力方向和物体运动的方向垂直（F与s的方向垂直）。（三）怎样测算功 1功的多少 如图甲示，用力把一砖块匀速提升 1m，做了一份功 W。如图乙示，如果用力把三块同样的砖匀速提升 1m，做功多少？如图丙示，如果用力把一块砖匀速提升 3m，做功又是多少？点拨：从上面分析可知功与力、距离的关系如何呢？学生交流后得出的结论有：式对功进行简单的计算教学难点理解

6、功的概念会用功的两个必要因素判学习好在家里也经常帮爸爸妈妈做一些力所能及的家务星期天大华上去来看你今天做这几项家务活时并没有做功大华百思不得其解大华的爸爸学习必备 欢迎下载(1)使物体移动的距离一定，力越大，做的功越多；(2)力一定，使物体移动的距离越大，做的功越多；(3)力越大，使物体移动的距离越大，做的功越多；(4)功的多少跟作用在物体上的力成正比，跟物体移动的距离成正比。2功的计算方法：定义：力对物体做的功，等于力跟物体在力的方向上通过的距离的乘积。(1)公式：功=力距离，即 WF(2)单位：在国际单位制中，功 W的单位：牛米(Nm)或焦耳(J)(3)1J 的物理意义：1 N 的力，使物

7、体力的方向上通过 1m的距离所做的功为 1J。即：1J1N1m 1 Nm 注意：在运算过程中，力 F的单位：牛(N)；距离的单位：米(m)；3功的简单测算：(1)如图示，请学生实际估算“用手匀速托起两个鸡蛋升高 lm 时，手对鸡蛋做的功大约是多少?”(2)图(甲)中，拉力做了多少功你能测出吗？请设计一 简单方案探究一下。(3)如图示，一人拉着重 2000N的车子沿水平方向前进 5m，你能求出此人做了多少功吗？如果拉力为 500N呢？强调解题规范化要求。（四）机械功原理 1使用机械只能省力或省距离，但不能省功。2机械功原理是机械的重要定律，是能量守恒在机械中的体现。小结 1做功的两个必要因素。2

8、功的定义、公式、单位。强调：(1)功是力在距离上的积累效应 (2)1 N m与 1J 相等，是等价的。3强调解题规范化。练习设计 基础训练 教学反思 式对功进行简单的计算教学难点理解功的概念会用功的两个必要因素判学习好在家里也经常帮爸爸妈妈做一些力所能及的家务星期天大华上去来看你今天做这几项家务活时并没有做功大华百思不得其解大华的爸爸学习必备 欢迎下载 112 怎样比较做功的快慢 教学目标 1知道功率的概念，知道功率计算式、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、难点 教学重点：功

9、率的概念 教学难点：功率的单位 器材准备 体重计、卷尺、秒表等。教学课时 2 课时 教学过程 一、通过生活中实例，引入新课 讨论：在建筑工地上，需要把几百块砖全部送到楼顶，你能想出几种办法？你认为应选择哪种办法？为什么这样选择？二、新课教学（一）如何比较做功的快慢 力做功时，不仅有多有少，而且有快有慢。在生产实践中，人们不仅要注意做功的多少，更要关心做功的快慢。如何比较做功的快慢呢？活动：怎样比较做功的快慢 1阅读课本，注意观察两个情景，了解女同学和男同学各是怎么说的。因图中两位“同学”的说法都带有片面性，即女同学只比较功的多少而没有考虑时间，男同学只比较时间的长短而没有考虑做功的多少。2讨论

10、、交流，提出自己的看法。经过讨论交流，学生可以得出：两位同学的说法都是片面的，不能只比较做功多少或只比较做功时间的长短。要比较物体做功的快慢，必须同时考虑两个因素：式对功进行简单的计算教学难点理解功的概念会用功的两个必要因素判学习好在家里也经常帮爸爸妈妈做一些力所能及的家务星期天大华上去来看你今天做这几项家务活时并没有做功大华百思不得其解大华的爸爸学习必备 欢迎下载 一是物体做了多少功，二是物体做功所用的时间。3小实验：（准备：在讲台两侧地面上分别放四块砖。）实验 1：两位同学都将搬四块砖，从地面搬到讲台上。要求：一位同学一次将四块砖搬到讲台上，另一位同学分四次将四块砖搬到讲台上，两次做功所用

11、的时间也就不同了。实验 2：要求：两位同学用相同的时间，一个同学将两块砖，另一个同学将四块砖，同时从地面搬到讲台上。实验 3：要求：一位同学用较短的时间将两块砖从地面搬到讲台上。另一位同学将三块砖用较长的时间从地面搬到讲台上。观察讨论：谁做功快，谁做功慢，要求说明判断的理由。分析实验 1 可得出：方法一：做相同的功，用时少做功快。分析实验 2 可得出：方法二：做功时间相同，做功多的做功快。实验 3 现象：一位同学做功少，但用的时间短。另一位同学做功虽多，但用的时间长。让学生找出比较做功快慢的方法来。实际教学中，不少学生很快会联想到速度概念和压强概念的建立过程，提出用单位时间里所做的功来比较做功

12、的快慢。教师指出，这是最简单也是最佳的方法。（二）认识功率 1功率概念：物理学中，把单位时间里做的功叫做功率。2功率的物理意义：功率是表示做功快慢的物理量。3功率计算公式：功率=功/时间 符号表达式：P=W/t 4功率的单位：在国际单位制中，功的单位是焦耳，时间的单位是秒，功率的单位是焦耳/秒，它有一个专门名称叫瓦特，简称瓦，符号是 W，这个单位是为了纪念英国物理学家瓦特而用他的名字命名的。1W=1 J/s 工程上还常用到千瓦(KW)做功率的单位 1KW=103 W （1）体验：1W 的大小 式对功进行简单的计算教学难点理解功的概念会用功的两个必要因素判学习好在家里也经常帮爸爸妈妈做一些力所能

13、及的家务星期天大华上去来看你今天做这几项家务活时并没有做功大华百思不得其解大华的爸爸学习必备 欢迎下载 在 1s 内将两个鸡蛋举高 1m，做功的功率约为 1W。（2）阅读教材“信息浏览”，了解一些物体的功率，说明其意义。（三）功率的计算 口答：1人在 3s 内做功 150J，求人的功率？2挖掘机在 1min 内做了 7.2 106J 的功，求挖掘机的功率？例题：高出水面 30m 的楼顶上有一个容积是 50m3的水箱，要用一台离心式水泵抽水给水箱加水，1 小时能把水箱充满即可，这台水泵的功率至少是多少千瓦？（g=10N/Kg）教学分析：教学时要引导学生首先弄清题意，找出已知量和待求量，明确解题的

14、过程。分析是沿着 P=tWW=Gh 的思路进行。（四）学生实践体验活动：比一比，谁的功率大 1设计实验：（1）要测出每个同学上楼的功率，需要知道哪些物理量？（2）怎样测量这些物理量？（3）测量顺序是怎样的？（4）怎么设计记录数据的表格？2测量过程：男女同学各选 10 名“运动员”排成两纵队，由两位同学记时间 t，一位同学负责测量学生质量 m，两位同学用卷尺测量四楼到地面的距离 h，由教师指挥发出信号，学生开始以最快速度跑上四楼。记时员及时报时，将 m、h、t 三个数据填入表格中计算功率。最后比一比谁的功率大。姓 名 登楼的高度 h/m 登楼的时间 t/s 登楼的功率 P/W 小结 1功率概念及

15、其物理意义。2注意功和功率两个概念的区别。3功率是机械的主要技术性能之一，是选购机械的重要依据。4.调查常见机械和电器的功率 练习设计 基础训练 教学反思 式对功进行简单的计算教学难点理解功的概念会用功的两个必要因素判学习好在家里也经常帮爸爸妈妈做一些力所能及的家务星期天大华上去来看你今天做这几项家务活时并没有做功大华百思不得其解大华的爸爸学习必备 欢迎下载 113 如何提高机械效率 教学目标 1知道有用功、额外功和总功的含义，以及它们之间的关系。2理解机械效率，会用机械效率的公式进行简单的计算。3会测算滑轮组的机械效率。4.知道机械效率总小于 1，知道提高机械效率的方法和意义。重、难点 教学

16、重点：有用功、额外功、总功及机械效率。教学难点：同一机械的效率是可变的。器材准备 斜面、小车、铁架台、滑轮组、细绳、钩码、弹簧测力计和刻度尺等。教学课时 2 课时 教学过程 一、课题引入：现代社会是讲求效率的节约型社会，时时处处都要讲究提高效率。使用机械也要讲效率。那么，什么是机械效率呢？下面我们就来研究这个问题。二、有用功与额外功（一）有用功、额外功和总功 日常生活中，人们搬移物体，不是将物体平移到另一个地方，就是将物体从低处搬到高处（或从高处搬到低处）。课件展示有关生活、生产中搬移物体的片段，引导学生观察。搬移物体过程中，可以用手直接搬，还可以利用机械。演示 1：（1）用手将一重物直接从低

17、处匀速搬到高处。（2）利用斜面将该重物从低处匀速搬到高处。（3）用动滑轮将该重物从低处匀速搬到高处。交流：这些实验中，如何测算人做功的多少？测算：测出上述实验中人所做的功？分析：利用机械时，所做的功为何多一些？讨论：哪些功是我们为了达到特定目的必须要做的功？式对功进行简单的计算教学难点理解功的概念会用功的两个必要因素判学习好在家里也经常帮爸爸妈妈做一些力所能及的家务星期天大华上去来看你今天做这几项家务活时并没有做功大华百思不得其解大华的爸爸学习必备 欢迎下载 哪些功是我们不需要但又不得不做的功？学生经过思考、讨论，可以作答。分析：教材图 13-16a、13-16b 中，哪些功是我们为了达到特定

18、目的必须 要做的功？哪些功是我们不需要但又不得不做的功？在学生回答的基础上，指出“有用功”、“额外功”及“总功”的含义：1有用功（W有用）：克服物体的重力所做的功。2额外功（W额外）：克服机械自身的重力和摩擦力所做的功。3总功（W总）：动力对机械所做的功。4总功等于用功和额外功的总和，即 W总=W有用+W额外。（二）什么是机械效率 讨论：（1）当你用水桶提水时，有两只大小相同的水桶可供选择，一只是轻质塑料桶，另一只是厚铁皮桶，你选择哪一只水桶？为什么？（2）当你用动滑轮提升一只重物时，你希望选用什么样的滑轮？为什么？至此，引导学生自己总结出机械效率的定义和公式。1机械效率的定义：有用功与总功的

19、比。2 公式：3 讨论：（1）机械效率的高低表示的物理意义是什么？（2）机械效率的单位是什么？（3）为什么机械效率总小于 1？能不能等于 1？（4）如何提高机械效率？4例题：如图所示，建筑工人用滑轮组提升重为 220N 的泥桶，动滑轮重为 20N，不计滑轮与轴之间的摩擦及绳重。如果工人将绳子匀速向上拉了 6m，则泥桶上升了多少？滑轮组的机械效率是多少？（三）测算滑轮组的机械效率 实验目的：是测算滑轮组的机械效率。实验原理：式对功进行简单的计算教学难点理解功的概念会用功的两个必要因素判学习好在家里也经常帮爸爸妈妈做一些力所能及的家务星期天大华上去来看你今天做这几项家务活时并没有做功大华百思不得其

20、解大华的爸爸学习必备 欢迎下载 讨论：（1）滑轮组工作中的有用功怎样计算？需要测量哪些物理量？（2）滑轮组的额外功是怎样产生的，是否便于测量？（3）有其他简便的方法测算总功吗？需要测量哪些物理量？（4）为了求出滑轮组的有用功和总功，进而测出滑轮组的机械效率，除滑轮组外，实验中还需要哪些测量器材？注意事项：（1）钩码上升的高度h，可用竖直放置在钩码旁的刻度尺读出，以钩码的下端为标准读数。（2）拉力F的大小由弹簧测力计的示数读出，要竖直向上匀速拉动弹簧测力计，弹簧不要和外壳摩擦。（3）测量细绳自由端通过的距离 s 时，可事先在细绳自由端上作一标记，再拉弹簧测力计，用滑轮组提升重物。用刻度尺量出钩码

21、上升的高度后，再量出细绳标记移动的距离，就是细绳自由端通过的距离 s。学生实验：实验结果：同一个滑轮组，在提升不同的重物时，其机械效率是不同的。思考：（1）还有什么因素会影响滑轮组的机械效率？为什么？小结 1有用功、额外功和总功的含义，以及它们之间的关系。2机械效率含义。3机械效率总小于 1。4提高机械效率的方法。练习设计 基础训练 教学反思 式对功进行简单的计算教学难点理解功的概念会用功的两个必要因素判学习好在家里也经常帮爸爸妈妈做一些力所能及的家务星期天大华上去来看你今天做这几项家务活时并没有做功大华百思不得其解大华的爸爸学习必备 欢迎下载 114 认识动能与势能 教学目标 1知道什么是动

22、能、重力势能、弹性势能、机械能。2知道动能、重力势能、弹性势能分别与哪些因素有关。3知道动能、重力势能、弹性势能可以相互转化。4.能解释自然界中机械能相互转化的现象。重、难点 教学重点：建立动能和势能的概念，理解影响动能和势能大小的因素。教学难点：能的初步概念。器材准备 小车、木块、重物、小桌、沙子、弹簧 教学课时 1 课时 教学过程 一、新课引入：置疑：你知道人为什么要吃饭呢？学生讨论。人类生活、生产是离不开能量。因此，我们就很有必要学习并了解一些有关能量方面的知识。问题：根据你的认识与了解，能说说能量有哪些形式吗？学生讨论回答。那么，什么物体具有能呢？指出：机械能是能量中最常见的一种形式。

23、到底什么是能呢？请观察下列实验。二、新课教学（一）什么是能 1演示实验：（1）运动的小车推动木块运动。（2）被举高的重物下落将小桌子压入沙中。（3）被拉伸的弹簧拉动小车运动。2分析、讨论：（1）运动的小车对木块、被举高的重物对小桌、被拉伸的弹簧对小车 式对功进行简单的计算教学难点理解功的概念会用功的两个必要因素判学习好在家里也经常帮爸爸妈妈做一些力所能及的家务星期天大华上去来看你今天做这几项家务活时并没有做功大华百思不得其解大华的爸爸学习必备 欢迎下载 做没做功？你判断的依据是什么？（2）运动的小车、被举高的重物、被拉伸的弹簧有什么共同特点？在学生回答的基础上，引出“能量”的概念。3“能量”的

24、概念：物体具有做功的本领，就说物体具有能 4如何去判断能的大小 举例讨论：四、五级风能够推动帆船“逆水行舟”；八、九级大风可以使大树“前仰后合”，而飓风能把大树连根拔起。分析：哪种风具有的能量最大？你怎样判断能的大小？总结：在物理学中，能量和做功有密切的联系，能量反映了物体做功的本领。一个物体能做的功越多，这个物体的能量就越大。5能的单位和功的单位相同：都是焦耳（J）。（二）机械能：问题：运动的小车、被举高的重物、被拉伸的弹簧都具有做功的本领，所以都具有能。它们具有能的原因是否相同呢？回顾实验作答：小车之所以具有能，是因为其运动；重物之所以具有能，是因为其被举高；弹簧之所以具有能，是因为其发生

25、了弹性形变。为了区分它们，物理学中作了如下规定：1动能：物体由于运动而具有的能。2重力势能：物体由于被举高而具有的能。3弹性势能：物体由于发生弹性形变而具有的能。动能：机械能 重力势能：势能 弹性势能：举例说明：日常生活中，哪些物体具有动能？哪些物体具有重力势 能？哪些物体具有弹性势能？（三）动能的大小跟哪些因素有关 1 探究动能的大小跟哪些因素有关 置疑：物体具有的动能大小可能跟什么因素有关？并说明猜想的依据。学生猜想：（1）动能的大小可能跟物体的速度有关；式对功进行简单的计算教学难点理解功的概念会用功的两个必要因素判学习好在家里也经常帮爸爸妈妈做一些力所能及的家务星期天大华上去来看你今天做

26、这几项家务活时并没有做功大华百思不得其解大华的爸爸学习必备 欢迎下载 理由是：用玩具手枪射出去的塑料子弹威力大，而用手扔出去威力小；（2）动能的大小还可能跟物体的质量有关；理由是：在车祸中，电动自行车撞倒行人的后果不太严重，而以相同速度行驶的大卡车撞人的后果严重。设计实验：思考：（1）怎样让小球自己运动起来，获得动能？（2）动能的大小可能跟两个因素有关，用什么方法进行实验？（3）怎样改变小球运动的速度？又怎样控制小球运动的速度相同？（4）怎样比较小球动能的大小？实验探究：分析现象、得出结论：质量相同时，速度越大的物体能做的功越多，表明它具有的动能越大；速度相同时，质量越大的物体能做的功越多，表

27、明它具有的动能大。2练习：(1)一辆汽车突然加速行使，它的动能_。为什么？(2)洒水车在马路上匀速前进并不停地洒水，它的动能_。为什么？(3)交通部门为什么要对车辆进行限速？为什么同一路段不同车辆限速 不同？（四）势能的大小跟哪些因素有关 1 探究重力势能的大小跟哪些因素有关 置疑：物体具有的重力势能大小可能跟什么因素有关？并说明依据。学生猜想：设计实验方案，思考：式对功进行简单的计算教学难点理解功的概念会用功的两个必要因素判学习好在家里也经常帮爸爸妈妈做一些力所能及的家务星期天大华上去来看你今天做这几项家务活时并没有做功大华百思不得其解大华的爸爸学习必备 欢迎下载（1）如何利用所给器材，比较

28、重物重力势能的大小？（2）如何在实验中控制有关的变量？学生根据设计方案探究后，汇报结果；分析总结、得出结论：物体被举得越高，质量越大，它具有的重力势能就越大。关于弹性势能的大小与什么因素有关？让学生自己课后自行设计实验方案、并进行探究。（五）机械能的转化 1说明：（1）动能和势能是机械能的两种表现形式。（2）一个物体可以既有动能，又有势能，也可以只具有动能或者只具有势能。2练习：说明下列物体具有什么形式的机械能：在海上行驶的轮船。吊在天花板上的吊灯。被拉长的橡皮条。在空中飞行的子弹。3动能与势能的转化 通过实验、观察和分析，认识物体的动能和势能之间是可以相互转化的。（1）演示并分析活动 A 中

29、设置的实验：得出结论：物体具有的动能和势能是可以相互转化的。（2）分析教材三个实例。式对功进行简单的计算教学难点理解功的概念会用功的两个必要因素判学习好在家里也经常帮爸爸妈妈做一些力所能及的家务星期天大华上去来看你今天做这几项家务活时并没有做功大华百思不得其解大华的爸爸学习必备 欢迎下载 小结 1动能、重力势能、弹性势能、机械能；2动能大小与物体质量及速度的关系；3重力势能大小与物体质量及高度的关系；4.动能和势能是可以相互转化的。练习设计 基础训练 教学反思 式对功进行简单的计算教学难点理解功的概念会用功的两个必要因素判学习好在家里也经常帮爸爸妈妈做一些力所能及的家务星期天大华上去来看你今天做这几项家务活时并没有做功大华百思不得其解大华的爸爸