机械功与机械能全章教案

课题： 13.1怎样才叫“做功”
教学目标：
【知识与技能】：
1、 知道机械功的概念，理解做功的两个必要因素。
2、 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。
【过程与方法】：
3、 经历观察和解释生活、生产中的有关实例的过程，了解功和能的含义，学习从物理现象中
归纳简单物理现象的方法。
教学重点难点：
【重点】：能识别物体在什么情况下做功，在什么情况下未做功。
【难点】：怎样正确的测算功。
教学过程：
一、创设情境 导入新课
大清洁上，某同学从级室上提了一桶水过来，他说他做了功，但我从物理学角度来讲，他却没有做功!那么，物理学上怎样才叫做了功呢？
二、合作交流 解读探究
1、 怎样才叫做功
让学生阅读“活动1”部分的内容后进行讨论：
1 物理学中对做功是怎样规定的？⑵做功必须包含那些要素？
【板书】：功的含义作用在物体上的力，使物体在力的作用下沿着力的方向移动一段距离，就说这个力对物体做了机械功，简称做功。
做功的两个必要因素：作用在物体上的 和物体在 的方向上通过的 。
【明确】通过实例分析“劳而无功”，“不劳无功”的情况。
让学生阅读“活动二”部分的内容，回答力对物体做功了吗？
A、小鸟将虫子从地里叼起来。 B、 人将油桶推到仓库中。
C、举重运动员举着杠铃不动
2、怎样测算功。
引导学生阅读教材
【明确】力跟物体在力的方向上通过的距离的乘积等于力对物体做的功。
计算公式：W=FS，功的单位是焦耳，简称焦（J）。
运用公式计算时，物理量一律用国际单位，1J=1N﹒m。
【思考1】手托两个鸡蛋升高1米，手对鸡蛋大约做 的功
【思考2】将掉在地上的物理课本拾到课桌上大约做 的功
【例题教学】让学生阅读“活动3”部分的内容后，讲解例题。
例题1：某人用F=100N的力把木箱从斜面底端沿斜面推到2米高处。斜面长4米，这个人做了多少功？
例题2：如图，小华用动力臂为阻力臂2倍的撬棒把重为50N的
物体抬高了1米，而小明直接用手也把该物体提高了1米，试分别
求出小华和小明所做的功。
3、机械功原理
让学生阅读“机械功原理”部分的内容。思考机械功原理的内容是什么？
三、应用迁移 巩固提高
1．做功的两个必要因素：作用在物体上的 和物体在 的方向上通过的 。
2、在以下过程中，重力做了功的是：
(1) 人扛着重物在水平公路上行走 (2)汽车在水平公路上行走
(3)跳伞运动员匀速下降 (4)起重机吊着货物水平移动
3、下列各个过程中要做功的是 （ ）
A．人提水桶提高了10m B．人用力推车，但车未动
C．沿斜面将物体匀速移动5m D．冰块在冰面上自由滑行
4、某同学把一本初中物理课本从课桌旁的地面上拿到桌面上，则该同学对物理课本所做功的大小最接近于 Ａ．0.2J　 　Ｂ．2J　 Ｃ．200J　　　　 Ｄ．2000J
5、起重机吊着9000N的货物，升高移动了1米，起重机做了 J的功，若再水平移动了3米，做了 J 的功。
6、举重运动员在3S内把1176N的杠铃举高2M，然后在空中停留3S，则运动员在第一阶段做了 的功，第二阶段做了 的功。
7、一个同学用120N的力，将一个重4N的足球踢到25m远处．对他踢球时做功的情况，下列说法正确的是 （ ）
　 Ａ．做功300J　 Ｂ．做功100J Ｃ．没有做功 Ｄ．条件不足，无法计算
8．春季运动会上，李时同学在中学男子5kg级铅球项目中打破了我市14.8m的纪录，创造了15.0的新纪录，若他破纪录的一掷，用的力是500N，则他对铅球做的功是 （ ）
A 750 J B 7400 J C 7500 J D条件不足，无法判断
9、一名排球运动员，质量60Kg，跳离地面0.9m，则他克服重力做了 功
10.150N重的小车，在光滑的水平面上经人用50N的力拉动后，继续向前滑行10米的范围内，人做功 J
11、甲乙两个完全相同的两个物体， 用大小完全相同的力，将甲在光滑的水平面上拉了5m, 将乙在粗糙的水平面上也拉了5m,则对甲乙做功大小比较为 。
12．某人乘坐出租车在平直公路上匀速行驶，出租车的牵引力
为3×103 N，图12—1—5为他乘车到达目的地时的车费发票，
求：(1)出租车行驶的时间；
(2)出租车行驶的速度；
(3)出租车在这段时间内所做的功。
四、总结
五、作业：P48第1、2、3、4题。
附板书设计：
功的含义
作用在物体上的力，使物体在力的作用下沿着力的方向移动一
段距离，就说这个力对物体做了机械功，简称做功。
2、功的两个必要因素
一是作用在物体上的力，二是物体在力的方向上通过了一段距离。二者缺一不可。
3、功的规定
力跟物体在力的方向上通过的距离的乘积等于力对物体做的功。
4、计算公式：W=FS
5、功的单位：焦耳（J）。
6、功的原理：使用任何机械都不能省功。
课题： 13.2怎样比较做功的快慢
1．教学目标
知识与技能
⑴理解功率的概念。
⑵知道功率的计算公式和功率单位的含义，会计算有关功率的简单问题。
过程与方法
⑶通过建立功率概念的过程，理解用比值定义物理量的方法
2、教学重点：建立功率的概念。
3、教学难点：功率的计算。
教学过程：
一、复习导入
提问：做功的两个必要因素是什么？功的计算公式是什么？计算功的大小需要知道哪几个条件？
［让学生观察活动1］讨论：在建筑工地上，有一堆砖需要运到修建的楼房上，有几种方法？它们所做的功相等吗？完成任务所用的时间相等吗？做功谁快谁慢？
二、新课教学
板书：功率——表示物体做功快慢的物理量。
针对学生对活动1的理解，提问：如何表示物体做功的快慢呢？
类比：速度——物体单位时间内通过的路程。功率——物体单位时间里完成的功。
板书：单位时间里完成的功叫做功率。
功率 = P =
单位：瓦（W） 1瓦=1焦/秒 1千瓦=1000瓦
请学生口答下面两道比较简单的问题，熟悉功率的公式和单位后，再列式解答课本“想一想”中的问题。
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？
根据口答情况，教师要引导学生总结：应用公式进行功率计算时要注意统一单位。
［让学生观察活动2］讨论：要比一比谁的功率大？
可以按照以下顺序让学生讨论，自行设计实验方法：
（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？
三、总结
四、巩固练习
1． 叫做功率，功率的计算公式是 ，单位是 。
2．要测量一个同学上楼的功率，需要的器材除刻度尺、体重测量仪外，还需要 。根据测量的物理量计算功率的表达式是 。
3．正常人的心脏推动血液流动的功率约为1.5W，那么在一天时间内心脏做功约 J。这些功可把一个质量为60kg的人匀速提高 m。（g取10N/kg）
4．在水平地面上，用50N的水平推力推重为100N的箱子，在10s内前进了10m。如图1所示，推箱子的小朋友做功的功率为 W。
5．下列关于“功”和“功率”的说法中，正确的是 （ ）
A．机器的功率越大，做的功越多
B．功率不同的机器，做的功可能相等
C．机器做功的时间越少，功率就越大
D．甲做功比乙做功慢，则甲做的功比乙做的功少
6． 4月23日，南宁市某商场举行首届跑楼梯比赛，共有500多名选手参加。若要比较参赛者的功率大小，需测出的物理量是 （ ）
A．登楼所用的时间
B．参赛者的体重，所登楼层的高度
C．参赛者的体重，所登楼层的高度以及登楼所用的时间
D．参赛者的体重，所登楼层的高度，登楼所用的时间以及参赛者通过的路程
7．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
8．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20N，则通常情况下，小华骑车所消耗的功率最接近（ ）
A ．1W B．10W C．100W D．1000W
9．李刚同学用水平拉力使重为100N的物体以0.5米/秒的速度沿直线匀速前进，已知物体与地面间的摩擦力是20N，求：
(1)在1分钟内拉力对物体做了多少功？
(2)拉力的功率多大？
10．一辆上海桑塔纳牌轿车在我省新建成的清——镇高速公路上行驶，
(1)它在经过如图2所示的标志牌下时，速度已达40m/s，并仍以此速度在向前开行，这辆车是否违反了交通法规，为什么？
　　 (2)如果这辆轿车以108km/h的速度匀速行驶，
①从标志牌处开到镇宁需要多少时间？（结果保留两位小数）
②设这段路程为平直公路，在这段路程中，该车受到的阻力
为N，它的功率是多大？
五、布置作业
P52-532、4
课题： 13.3如何提高机械效率
1．教学目标
知识与技能
⑴知道有用功、额外功和总功的含义，以及它们之间的关系。
⑵理解机械效率，会用机械效率的公式进行简单的计算，会测算滑轮组的机械效率。
⑶知道机械效率总小于1，知道提高机械效率的方法和意义。
过程与方法
⑷经历测算滑轮组机械效率的过程，学习测算简单机械效率的方法。
2、教学重点：有用功、额外功、总功及机械效率的物理意义。
3、教学难点：机械效率的意义。
教学过程：
一、复习导入
直接引入：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。我们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、新课教学
1、有用功、额外功、总功
让学生观察“活动1”，并引导学生回答下列问题：
⑴在这两个情景中，力对哪些物体做了功？
⑵哪些功是我们为了达到特定目的必须要做的功？
⑶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，教师给出提升物体时，“有用功”、“额外功”及“总功”的含义：
板书：
有用功（W有用）：
额外功（W额外）：
总功（W总）：
然后向学生指出：在实际用机械做功时，总功也等于动力对机械做的功。
让学生分析下列情况中的有用功、额外功、总功，加深对知识的理解。
⑴用桶从井中提水。 ⑵桶掉到井里，把桶从井中捞起 ⑶用水桶把水提到楼上去。
2、 机械效率
在使用机械做功时，额外功是不可避免的，但我们总希望做的额外功越少越好，也就是有用功在总功中所占的比例越大越好，因此，我们把有用功跟总功的比值叫机械效率。
η= W有用 / W总×100%
为了加深对机械效率的理解，组织学生讨论以下问题：
为什么机械效率总小于1？能不能等于1？
例题：如图1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？
3、 测算滑轮组的机械效率
使学生明确：实验的目的是测算滑轮组的机械效率，因而要求出有用功和总功，为此，可引导学生通过下列问题的讨论，逐步设计实验方案：
（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）因为滑轮组的额外功不便直接测量，所以，用有用功和额外功之和求总功不方便。那么，还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，实验中还需要哪些器材？
教师演示后，让学生进行实验。
学生实验完毕，汇报实验结果，他们会发现：同一个滑轮组，在提升不同的重物时，其机械效率是不同的。这是因为在提升重物时，物体越重，所做的有用功越多，有用功在总功中所占的比例就越大，机械效率越高。
最后，可以让学生阅读教材了解一些设备的效率，知道提高机械效率的一些主要方法，培养学生合理改进机械、提高效率的意识。
三、小结
四、应用迁移 巩固提高
1. 小刚用力将一桶水从井里提上来，他对 做的功是有用功，他对 做的功是额外功。
2. 关于机械效率，下列说法正确的是（ ）
A.有用功越大，机械的效率就越高 B.额外功越大，机械的效率就越低
C.总功越大，机械的效率就越低 D.有用功与总功的比值越大，机械的械效率就越高
3. 将重物从长4m、高1m的斜面底部匀速推上斜面顶端．已知沿斜面所用的推力是300N，斜面的机械效率是75％，则推力做的总功是 J，推力做的有用功是 J，物体的重是 N。
4. 某人用图2所示的两种方法分别将同一物体匀速提升相同的高度，不计摩擦和绳重，他所做的有用功W甲 W乙，两种装置的机械效率η甲 η乙。(选填“>”、“=”或“<”)
5. 在“测量滑轮组机械效率”的实验中，小明同学测得的实验数据如下表所示：
钩码重G/N 弹簧测力计读数F/N 钩码上升的高度h/m 弹簧测力计移动的距离s/m 滑轮组的机械效率η
3 1.2 0.1 0.3
（l）根据表格提供的信息请你帮小明完成图 3中滑轮组的装置图。
（2）在表中空白处写出机械效率的值。
（3）你认为同一滑轮组机的械效率发生变化的主要原因是　　　　 　　　。
6. 工人利用如图4所示的滑轮组将重900N的物体竖直向上匀速提升0.5m，工人对绳的拉力为600N，求：⑴滑轮组对重物所做的有用功，⑵该滑轮组的机械效率。
课题： 13.4认识动能和势能（2课时）
1．教学目标
知识与技能
⑴知道什么是动能、重力势能、弹性势能、机械能，知道动能、重力势能、弹性势能分别与哪些因素有关。
⑵知道动能、重力势能、弹性势能可以相互转化 ，并能解释自然界中机械能相互转化的现象。
2、教学重点：教学重点：决定动能、势能的大小的因素。
3、教学难点：机械能的转化和守恒。
教学过程：
1、 导入新课
1、什么是能
我们先来复习一下，做功的两个必要因素是什么？然后让学生仔细观察教材上的图13-19，讨论分析：
（1）这些物体是否能够做功？你判断的依据是什么？
（2）从功的角度来看，这些图片有什么共同特点？
在学生回答的基础上，教师给出“能量”的定义。
板书：
说明：一个物体能做的功越多，这个物体的能量就越大。能的单位和功的单位相同，都是焦耳。
3、 动能的大小跟哪些因素有关
让学生观察教材图13-20和13-21并补充几个生活中动能的实例。例如：流水推动水磨，风推动帆船，子弹击穿木块，汽车撞击木块等
引导学生针对上述实例，分析思考下列问题，得出动能的初步概念。
（1）以上这些物体是否具有能量？为什么？（答：具有能量，因为它们都能做功。）
（2）它们为什么能够做功？（答：因为它们都是运动的。）
板书：我们把物体由于运动而具有的能叫做动能。
活动1 探究动能的大小跟哪些因素有关
实验中，注意方面引导学生从以下几个方面理解：
（1）两次实验中，分别控制哪些因素不变？哪些因素改变？为什么要这样设计实验？（答：第一次实验中，小球的质量没变，在斜面上的高度变了；第二次实验中，在斜面上的高度没变，小球的质量变了；因为有两个因素（速度和质量）会影响动能的大小，所以当研究动能和其中一个的关系时，需要控制另一个因素不变。）
（2）两次实验中，分别让小球从斜面的不同高度或相同高度滚下，目的是什么？（答：使小球滚到水平面上时，具有相同或不同的速度。）
（3）为什么让小球推动纸盒？纸盒被推动距离的远近说明了什么？（答：通过小球对纸盒做功的多少比较它所具有动能的大小；纸盒被推得越远，小球能做的功越多，它所具有的动能越大。）
结结论：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，表明它具有的动能大。
补充以下练习，供学生判断、分析：
(1)一辆汽车突然加速行使，它的动能______。 (2)洒水车在马路上匀速前进并不停地洒水，它的动能______。（3）为什么？车辆下坡时越来越快，动能
4、 势能的大小跟哪些因素有关
通过教材图13-25，启发学生观察图片并回答：
（1）被举高的重锤具有能量吗？为什么？
（2）变形的撑杆具有能量吗？为什么？
在学生回答的基础上，教师给出重力势能和弹性势能的初步定义，然后引导学生列举生活中重力势能和弹性势能的实例，让学生加深对重力势能和弹性势能的理解。
活动2 探究重力势能的大小跟哪些因素有关
通过探究实验，引导学生得出重力势能的大小跟什么因素有关。
实验结论：物体被举得越高，质量越大，它具有的重力势能就越大。
对于弹性势能，可以射箭为例，让学生自己得出：弹性势能的大小跟物体的弹性强弱、形变的大小有关。物体的弹性越强，形变越大，它具有的弹性势能就越大。
5、动能与势能的转化
［第2课时］
练习让学生说明下列物体具有什么形式的机械能：
①在海上行驶的轮船。（答：动能。）
②吊在天花板上的吊灯。（答：重力势能。）
③被拉长的橡皮条。（答：弹性势能。）
④在空中飞行的子弹。（答：动能和重力势能。）
活动3 动能与势能的转化
让学生通过“活动3A”讨论得出，物体具有的动能和势能是可以相互转化的。
通过教材图13-28活动B列举了三个动能和势能相互转化的实例，加深学生的理解。
6、小结
三、应用迁移 巩固提高
1. 下列情况中，物体既具有动能又具有重力势能的是（ ）
A.海面上航行的轮船 B.空中飞行的子弹
C.吊在天花板上的电灯 D.拉长的橡皮筋
2. 质量较大的鸽子与质量较小的燕子，在天空中自由翱翔，如果它们的动能相等，那么（ ）
A.燕子比鸽子飞得快 B.燕子比鸽子飞得慢
C.燕子与鸽子飞得一样快 D.无法比较
3.神州六号飞船发射升空时，其重力势能 ，动能 。4.当飞机在某一高度水平匀速飞行，喷洒农药的过程中，飞机的（ ）
A.动能减小，重力势能减小，机械能减小B.动能不变，重力势能不变，机械能不变
C.动能减小，重力势能增大，机械能减小D.动能增大，重力势能减小，机械能不变
5. 下列过程中，属于动能转化为势能的是（ ）
A.钟表里的发条带动指针转动 B.自行车在水平地面上行驶得越来越快
C.被拉开的弹簧门自动关上 D.跳高运动员向上跃起
6. 让钢球从斜面的一定高度处自由滚下，打到一个小木块上，可将木块推出一段距离；木块被推得越远，表示钢球的动能越大。现让质量不同的钢球分别从斜面的同一高度自由滚下，看哪次木块被推得远。试回答下面的问题：
⑴该实验的目的是想研究 。
⑵让不同质量的钢球从斜面的同一高度自由滚下是为了 。
⑶该实验可得出什么结论？
TAXI 车费发票
车号 鲁HT8888
日期 05—08—20
上车 10：00
下车 10：05
单价 2：00
里程 6.0 km
金额 16.00元
图12—1—5
图2
图1
F甲
G
F乙
G
甲
乙
图2
图4
图3