高中物理第一册（人教大纲版） 第七章机械能 3、功和能(第一课时)
文档属性
| 名称 | 高中物理第一册（人教大纲版） 第七章机械能 3、功和能(第一课时) |  | |
| 格式 | rar | ||
| 文件大小 | 43.1KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（新课程标准） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2011-01-06 18:13:00 | ||
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文档简介
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第三节 功和能
●本节教材分析
本节讲述功和能之间的关系，属于过渡性一节，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能和重力势能做好准备.
在本节的教学中，要结合初中学过的知识，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，但是对于功和能的关系的认识要有一个过程，要通过本章的学习以及今后的学习，使学生逐步加深体会，这一节只要求有个初步理解就可以了.
●教学目标
一、知识目标
1.知道能量的定义，知道对应于不同的运动形式具有不同的能量.
2.知道物体能够对外做功是因为物体具有能量.
3.理解功是能量转化的量度.
4.理解不同能量之间的转化，知道转化中总能量守恒.
二、能力目标
1.能从能量转化的角度来分析物体的运动，解决有关能量问题.
2.知道功和能之间的区别和联系.
三、德育目标
通过学习功和能之间的关系，使学生了解事物之间是相互联系的，并学会从功能角
度去探索自然规律.
●教学重点
1.理解功和能的关系.
2.知道能量的转化用做功来量度.
●教学难点
在具体的问题中如何得到能量的具体转化情况，并用做功来定量地反映这种转化.
●教学方法
实验法、举例法.
●教学用具
投影片、CAI课件.
●课时安排
1课时
●教学过程
一、复习导入
1.初中我们学过能量守恒定律，同学们回忆一下该定律的内容：能量既不会消灭，也不会创生，它只会从一种形式转化为其他形式，或者从一个物体转移到另一个物体，而在转化和转移过程中，能的总量保持不变.
2.导入新课
初中我们已初步学会功和能的有关知识，对功和能有了一个简单的认识，并能定性地分析某些物理现象，本节课我们进一步来研究能的基本知识以及功和能的关系.
二、新课教学
(一)能的概念
1.用多媒体展示下列物理情景，并把四幅图对比在同一画面上
（1）流动的河水冲走小石块.
（2）飞行的子弹穿过木板.
（3）自由下落的重物在地上砸了一个坑.
（4）压缩的弹簧把物体弹出去.
2.分析概括图片中流动的河水、飞行的子弹、下落的重物、压缩的弹簧都各自对物体做了功.
3.总结：一个物体能够对外做功，则这个物体具有能.(板书)
4.请同学们结合生活，举些物体具有能量的例子.
张紧的弓能够做功，所以它具有能.
电动机通电后能够做功，它具有能.
打夯机能做功，它具有能.
流动的空气能做功，它具有能.
5.结合学生所举的例子总结：物质的不同运动形式对应着不同的能.例如：有形变的弹簧
具有弹性势能，流动的空气具有动能等.
6.（1）演示：把弹簧固定在铁架台上，下端挂一物体，用力向下拉物体，使弹簧伸长后释放，物体将向上运动.
（2）分析：拉下物体，弹簧发生弹性形变具有弹性势能.
松手释放后，弹簧缩短，对物体做功使物体具有了动能，同时弹簧的弹性势能减小，即把弹性势能转化为动能.
（3）总结：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.
7.用多媒体展示几种现象，学生分析能量的转化情况.
（1）水冲击水轮发电机发电.机械能 电能
（2）太阳出来，照耀森林.太阳能 生物能
（3）傍晚，电灯亮了.电能 光能(内能)
过渡：上边我们分析了几个能量转化过程，并且在能量转化过程中与之紧密相关的是做
功.那么功和能之间到底有什么关系呢
(二)功和能的关系
1.用多媒体展示下边几个过程
（1）人拉重物在光滑水平面上由静止而运动.
（2）在水力发电厂中，水流冲击水轮机，带动水轮机转动.
（3）火车在铁路上前进.
2.师生共同分析
（1）在人对重物做功的过程中，人的生物能转化为物体的动能.
（2）在水力发电厂中，水流冲击水轮机冲击，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.
（3）火车前进而做功，把油和煤的化学能转化为内能，又把内能转化为火车的机械能.
在上述过程中，发生了能量转化且都伴随着做功过程，（板书）做功使不同形式的能量发生转化.
过渡：那么在能量转化中，能量的转化和所做的功之间有什么关系呢
3.举例说明
（1）举重运动员把重物举起来，对重物做了功，重物的重力势能增加，同时运动员消耗了体内的化学能，且运动员做了多少功就有多少化学能转化为重力势能.
（2）被压缩的弹簧放开时把一个小球弹出去，小球的动能增加，同时弹簧的弹性势能减小，且弹簧对小球做了多少功，就有多少化学能转化为重力势能.
类似的例子还很多，归纳得到：做了多少功，就有多少能量发生转化.（板书）功是能量转化的量度.
过渡：通过上述分析，功和能之间有着密切的联系，那么它们之间有什么不同呢
4.教师概括功和能的不同
（1）功是和物体的运动过程有关的物理量，是一个过程量.能是和物体的运动状态有关的物理量，是一个状态量.
（2）做功可以使物体具有的能量发生变化，而且物体能量变化的大小是用做功的多少来量度的.但功和能不能相互转化.
三、巩固练习
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.做功越大，物体的能越大
C.能量转化中，做的功越多，能量转化越多
D.功是物体能量的量度
2.运动员将质量为150 kg的杠铃举高2 m：
（1）运动员做了多少功
（2）有多少化学能转化为杠铃的重力势能
参考答案：
1.C 2.（1）3×103 J （2）3×103 J
四、小结
通过本节课的学习，我们知道了做功的过程就是能量转化的过程，并且做了多少功
就有多少能量发生了转化.在以后的学习中，要注意运用功和能的观点、能的转化与守恒定律来分析和解决问题.
五、作业
(一)阅读课文，掌握功和能的关系
(二)思考题
1.一个质量分布均匀的长方形木块，放在粗糙的水平地面上，长为2a，宽为a，若要把它从图中所在的位置直立起来，外力至少要做多少功
2.挂在竖直墙壁上的长1.80 m的画，画面质量为100 g，下面画轴质量为200 g，将它沿墙缓慢卷起，g取10 m／s2，需做_______J的功.
参考答案：
1. mga 2.54
六、板书设计
七、本节优化训练设计
1.做功的过程是_________的过程，功是__________的量度.
2.一根重为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___________.
3.一个人用10 m／s的速度踢出质量为0.2 kg的足球，g取10 m／s2，足球在地面上运动一段距离后，滚上斜面，在斜面上1 m高处速度变为零.人踢球做功是______________J.足球运动中克服阻力所做的功是_________J.
4.质量为20 kg的小孩，平推一个质量为4 kg的物体使它得到对地4 m／s的速度，若小孩背靠着墙，则小孩做功为______________ J；若小孩是站在光滑的冰面上，则小孩做功为______________ J.
5.长为a，高为h，重为G的均匀长方体放在水平桌面上，开始时长方体右侧面与桌面的边缘对齐.现在左侧面中心加水平力推长木块.使其沿桌面匀速移动，设长方体与桌面间的动摩擦因数为μ，那么从开始到长方体下翻，水平力做的功为多少
6.质量为m的物体从距地面高度H处以速度v0被竖直向上抛出，已知它运动时受到的阻力大小恒为Ff，且Ff＜mg，假定每次与地面碰撞时损失的机械能可忽略不计，它在停止运动以前在空中通过的路程s＝______________.
7.如图所示，重为G的物体静止于倾角为α的粗糙斜面上，现使斜面向右做匀速直线运动，位移为s，求：
（1）弹力做的功为多少
（2）静摩擦力做的功为多少
（3）重力做的功为多少
8.如图所示，A、B是位于水平桌面上的两个质量相等的小木块(可视为质点)，离墙壁的距离分别为L和ｌ，与桌面间的动摩擦因数分别为μA和μB.今给A以某一初速度，使之从桌面的右端向左端运动.假定A、B之间、B与墙之间碰撞时间都很短.且碰撞时无动能损失.若要使木块A最后不从桌面上掉下来，则A的初速度最大为多少
9.如图所示，A、B两物体质量分别为m和M，B静止在光滑的水平面上，若A以速度v0与B碰撞后又与右边的墙壁发生碰撞，且碰后两物体的速度相等，若碰撞过程中无机械能损失.求M：m＝？
参考答案：
1.能量转化；能量转化 2. Ｇｌ 3.10；8
4.32；38.4 提示：小孩在光滑的水平冰面上时，利用动量守恒求得小孩获得的速度：小
孩做的功等于物体与小孩获得的动能之和.
5. μ Ｇ（a－μh） 提示：设长方体的位移为x时开始翻倒，由力矩平衡得μＧ＝Ｇ（－x），解得
x＝（a－μh），因此W＝μＧx＝.
6. 提示：在运动过程中Ｗf＝E，E＝mv02＋mgＨ Ｗf＝Ff·s
7.（1）－G·ssinθ·cosθ （2）Gssinθcosθ (3)0
8.2
提示：质量相等的木块相碰无动能损失，若要使A恰不离开桌面，物体在运动的过程中克服摩擦力做功应恰等于A的初动能，即mvA2＝2μAmg（Ｌ－l）＋2μBgl，可解得vA.
9.3∶1
提示：应用动量守恒和机械能守恒，即：mv0＝（M－m）v；Mv02＝Mv2＋mv2，即可解得.
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第三节 功和能
●本节教材分析
本节讲述功和能之间的关系，属于过渡性一节，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能和重力势能做好准备.
在本节的教学中，要结合初中学过的知识，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，但是对于功和能的关系的认识要有一个过程，要通过本章的学习以及今后的学习，使学生逐步加深体会，这一节只要求有个初步理解就可以了.
●教学目标
一、知识目标
1.知道能量的定义，知道对应于不同的运动形式具有不同的能量.
2.知道物体能够对外做功是因为物体具有能量.
3.理解功是能量转化的量度.
4.理解不同能量之间的转化，知道转化中总能量守恒.
二、能力目标
1.能从能量转化的角度来分析物体的运动，解决有关能量问题.
2.知道功和能之间的区别和联系.
三、德育目标
通过学习功和能之间的关系，使学生了解事物之间是相互联系的，并学会从功能角
度去探索自然规律.
●教学重点
1.理解功和能的关系.
2.知道能量的转化用做功来量度.
●教学难点
在具体的问题中如何得到能量的具体转化情况，并用做功来定量地反映这种转化.
●教学方法
实验法、举例法.
●教学用具
投影片、CAI课件.
●课时安排
1课时
●教学过程
一、复习导入
1.初中我们学过能量守恒定律，同学们回忆一下该定律的内容：能量既不会消灭，也不会创生，它只会从一种形式转化为其他形式，或者从一个物体转移到另一个物体，而在转化和转移过程中，能的总量保持不变.
2.导入新课
初中我们已初步学会功和能的有关知识，对功和能有了一个简单的认识，并能定性地分析某些物理现象，本节课我们进一步来研究能的基本知识以及功和能的关系.
二、新课教学
(一)能的概念
1.用多媒体展示下列物理情景，并把四幅图对比在同一画面上
（1）流动的河水冲走小石块.
（2）飞行的子弹穿过木板.
（3）自由下落的重物在地上砸了一个坑.
（4）压缩的弹簧把物体弹出去.
2.分析概括图片中流动的河水、飞行的子弹、下落的重物、压缩的弹簧都各自对物体做了功.
3.总结：一个物体能够对外做功，则这个物体具有能.(板书)
4.请同学们结合生活，举些物体具有能量的例子.
张紧的弓能够做功，所以它具有能.
电动机通电后能够做功，它具有能.
打夯机能做功，它具有能.
流动的空气能做功，它具有能.
5.结合学生所举的例子总结：物质的不同运动形式对应着不同的能.例如：有形变的弹簧
具有弹性势能，流动的空气具有动能等.
6.（1）演示：把弹簧固定在铁架台上，下端挂一物体，用力向下拉物体，使弹簧伸长后释放，物体将向上运动.
（2）分析：拉下物体，弹簧发生弹性形变具有弹性势能.
松手释放后，弹簧缩短，对物体做功使物体具有了动能，同时弹簧的弹性势能减小，即把弹性势能转化为动能.
（3）总结：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.
7.用多媒体展示几种现象，学生分析能量的转化情况.
（1）水冲击水轮发电机发电.机械能 电能
（2）太阳出来，照耀森林.太阳能 生物能
（3）傍晚，电灯亮了.电能 光能(内能)
过渡：上边我们分析了几个能量转化过程，并且在能量转化过程中与之紧密相关的是做
功.那么功和能之间到底有什么关系呢
(二)功和能的关系
1.用多媒体展示下边几个过程
（1）人拉重物在光滑水平面上由静止而运动.
（2）在水力发电厂中，水流冲击水轮机，带动水轮机转动.
（3）火车在铁路上前进.
2.师生共同分析
（1）在人对重物做功的过程中，人的生物能转化为物体的动能.
（2）在水力发电厂中，水流冲击水轮机冲击，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.
（3）火车前进而做功，把油和煤的化学能转化为内能，又把内能转化为火车的机械能.
在上述过程中，发生了能量转化且都伴随着做功过程，（板书）做功使不同形式的能量发生转化.
过渡：那么在能量转化中，能量的转化和所做的功之间有什么关系呢
3.举例说明
（1）举重运动员把重物举起来，对重物做了功，重物的重力势能增加，同时运动员消耗了体内的化学能，且运动员做了多少功就有多少化学能转化为重力势能.
（2）被压缩的弹簧放开时把一个小球弹出去，小球的动能增加，同时弹簧的弹性势能减小，且弹簧对小球做了多少功，就有多少化学能转化为重力势能.
类似的例子还很多，归纳得到：做了多少功，就有多少能量发生转化.（板书）功是能量转化的量度.
过渡：通过上述分析，功和能之间有着密切的联系，那么它们之间有什么不同呢
4.教师概括功和能的不同
（1）功是和物体的运动过程有关的物理量，是一个过程量.能是和物体的运动状态有关的物理量，是一个状态量.
（2）做功可以使物体具有的能量发生变化，而且物体能量变化的大小是用做功的多少来量度的.但功和能不能相互转化.
三、巩固练习
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.做功越大，物体的能越大
C.能量转化中，做的功越多，能量转化越多
D.功是物体能量的量度
2.运动员将质量为150 kg的杠铃举高2 m：
（1）运动员做了多少功
（2）有多少化学能转化为杠铃的重力势能
参考答案：
1.C 2.（1）3×103 J （2）3×103 J
四、小结
通过本节课的学习，我们知道了做功的过程就是能量转化的过程，并且做了多少功
就有多少能量发生了转化.在以后的学习中，要注意运用功和能的观点、能的转化与守恒定律来分析和解决问题.
五、作业
(一)阅读课文，掌握功和能的关系
(二)思考题
1.一个质量分布均匀的长方形木块，放在粗糙的水平地面上，长为2a，宽为a，若要把它从图中所在的位置直立起来，外力至少要做多少功
2.挂在竖直墙壁上的长1.80 m的画，画面质量为100 g，下面画轴质量为200 g，将它沿墙缓慢卷起，g取10 m／s2，需做_______J的功.
参考答案：
1. mga 2.54
六、板书设计
七、本节优化训练设计
1.做功的过程是_________的过程，功是__________的量度.
2.一根重为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___________.
3.一个人用10 m／s的速度踢出质量为0.2 kg的足球，g取10 m／s2，足球在地面上运动一段距离后，滚上斜面，在斜面上1 m高处速度变为零.人踢球做功是______________J.足球运动中克服阻力所做的功是_________J.
4.质量为20 kg的小孩，平推一个质量为4 kg的物体使它得到对地4 m／s的速度，若小孩背靠着墙，则小孩做功为______________ J；若小孩是站在光滑的冰面上，则小孩做功为______________ J.
5.长为a，高为h，重为G的均匀长方体放在水平桌面上，开始时长方体右侧面与桌面的边缘对齐.现在左侧面中心加水平力推长木块.使其沿桌面匀速移动，设长方体与桌面间的动摩擦因数为μ，那么从开始到长方体下翻，水平力做的功为多少
6.质量为m的物体从距地面高度H处以速度v0被竖直向上抛出，已知它运动时受到的阻力大小恒为Ff，且Ff＜mg，假定每次与地面碰撞时损失的机械能可忽略不计，它在停止运动以前在空中通过的路程s＝______________.
7.如图所示，重为G的物体静止于倾角为α的粗糙斜面上，现使斜面向右做匀速直线运动，位移为s，求：
（1）弹力做的功为多少
（2）静摩擦力做的功为多少
（3）重力做的功为多少
8.如图所示，A、B是位于水平桌面上的两个质量相等的小木块(可视为质点)，离墙壁的距离分别为L和ｌ，与桌面间的动摩擦因数分别为μA和μB.今给A以某一初速度，使之从桌面的右端向左端运动.假定A、B之间、B与墙之间碰撞时间都很短.且碰撞时无动能损失.若要使木块A最后不从桌面上掉下来，则A的初速度最大为多少
9.如图所示，A、B两物体质量分别为m和M，B静止在光滑的水平面上，若A以速度v0与B碰撞后又与右边的墙壁发生碰撞，且碰后两物体的速度相等，若碰撞过程中无机械能损失.求M：m＝？
参考答案：
1.能量转化；能量转化 2. Ｇｌ 3.10；8
4.32；38.4 提示：小孩在光滑的水平冰面上时，利用动量守恒求得小孩获得的速度：小
孩做的功等于物体与小孩获得的动能之和.
5. μ Ｇ（a－μh） 提示：设长方体的位移为x时开始翻倒，由力矩平衡得μＧ＝Ｇ（－x），解得
x＝（a－μh），因此W＝μＧx＝.
6. 提示：在运动过程中Ｗf＝E，E＝mv02＋mgＨ Ｗf＝Ff·s
7.（1）－G·ssinθ·cosθ （2）Gssinθcosθ (3)0
8.2
提示：质量相等的木块相碰无动能损失，若要使A恰不离开桌面，物体在运动的过程中克服摩擦力做功应恰等于A的初动能，即mvA2＝2μAmg（Ｌ－l）＋2μBgl，可解得vA.
9.3∶1
提示：应用动量守恒和机械能守恒，即：mv0＝（M－m）v；Mv02＝Mv2＋mv2，即可解得.
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