《第十一章机械功和机械能》备课教案.docx
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《第十一章机械功和机械能》备课教案
第十一章机械功和机械能
一、教学内容：
11.1怎样才叫做功
二、教学目标：
（一）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、理解功计算公式W=FS，知道功的单位。
能用功的公式进行有关计算。
（二）过程与方法：
经历观察和解释生活、生产中的有关实例的过程，学习从物理现象中归纳简单物理现象的方法。
（三）情感态度与价值观：
通过观察生产、生活中的做功实例，认识到物理知识与自然现象、生产生活的紧密联系，培养乐于探索自然现象和物理规律的品格。
三、教学重点：
1、能识别物体在什么情况下做功，在什么情况下未做功。
2、会用公式对功进行简单的计算。
四、教学难点：
能识别物体在什么情况下做功，在什么情况下未做功
五、教具（教学）准备：
小车、木块、小车、木块、弹簧秤、刻度尺
六、教学方法（策略）：
讨论、阅读
七、学情分析：
本节是沪粤版九年级物理上册第十三章第一节的内容，在机械运动的基础上，讲述了机械功以及做功的必要条件和功的计算。
这些知识是物理学的基础知识，又与现实生活联系十分密切。
教学过程
教学步骤
教师活动
学生活动
设计意图
一、创设情境 导入新课、
二、新课教学
（一）功
（二）怎样测算功
（三）功的单位
三、课堂小结
四、课堂练习
五、作业布置
六、板书设计
１.举例生活只做工的例子。
生举例。
２.直接提出：
物理学中的“做功”是与生活中的“做工”是不同的。
读多媒体图片“用力推汽车，车没动”从力的效果分析，这个力没有效果，我们说他没做功。
1、力学上的功
当一个力作用在物体上，物体在这个力的作用下，通过了一段距离，这个力的作用就有了成效，力学上就说这个力做了功。
2、做功的两个必要因素
力学上所学的功包括两个因素：
一是作用在物体上的力；二是物体在力的方向的距离。
教师强调注意：
1、判断一个力是否做了功，哪些因素缺一不可。
否则就没有做功。
例如：
运动员把杠铃举在头上不支时，虽然有力但没有沿这个力的方向移动距离，所以没有做功，可见功包括两个必要因素，缺一不可，也就是说有力作用在物体上这个力一定做功；物体移动了距离也一定有力对它做功。
但做功过程中，一定有力的作用，而且物体在力的方向上通过距离。
2、引导学生根据上面的知识小结：
在下列三种情况下，力对物体没有功
（1）物体没有受到力的作用，但因为惯性通过一段距离，也就没有力做功。
例如某同学踢足球，球离开脚后飞出了100m远，足球飞出100m远过程中，人做功为零。
（2）物体受到力的作用，但没有移动距离，也就不可能在力的方向上通过距离，力对物体不做功，如一辆汽车，一个人用很大的力也推不动它，推力对汽车没有做功；再如上面的举重运动员，也没有对杠铃做功。
（3）物体受到了力的作用，同时也运动了一段路程，但在力的方向上没有通过距离，这个力也没有对物体做功。
手提水桶在水平面上运动一段距离，水桶跃然受到手的提力作用，由于提桶的力的方向始终竖起向上，跟水平地面垂直，所以在水平面上行走得再远，手的提力对水平水桶也没有做功。
力学中规定，功等于力跟物体在力的方向上通过的距离的乘积。
功的计算公式W=FS。
教师强调注意：
应用上述公式计算时，还必须注意以下几点：
（1）要明确是哪个力对哪个物体做功，或者哪个施力物体对哪个受力物体做功。
（2）公式中的F是作用在物体上的力。
公式中的S是物体在力的作用下“在力的方向上通过的距离”。
这句话引起重视，否则在计算功时容易出错误。
例如某人用50N的水平推力，推动重100N的箱子，在平地上前进10m，求此人对箱子做的功。
如果按W=FS=100N×10m=1000J计算，其计算结果是错误的。
因为100N是箱子的重力，方向是竖直向下的，而箱子并没有在竖直向下的方向上通过距离，重力没有做功，而人对箱子的推力（50N）地箱子做了功，其大小为W=FS=50N×10m=500J。
（3）W=FS中的F，是使物体沿着F方向移动S距离过程中始终作用在物体上的，其大小和方向是不变的。
在国际单位制中，功的单位是焦耳（J）。
本节课我们学习了力学中“功”的概念，知道了做功的两个必要因素，给出了功的计算公式W=F•S，知道了功的单位是焦耳。
下面再给出一组尝试题，供大家练习，帮助大家更好地理解功的意义，掌握功的计算。
1、一个中学生从教室一楼登上二楼，他做的功约为＿＿＿＿＿＿J。
2、某人用50N的力，将重30N的铅球抛到7m远处，则人对铅球做的功为：
A、350JB、210JC、0 D、无法计算
3、一列火车以20m/S的速度在平直的轨道上均速行驶，整列火车受的阻力是9×103N。
求这列火车行驶1mm火车做了多少功。
１、测出自己上楼时所做的功及所用的时间。
要求：
1、测出：
（1）体重G。
（2）楼层高h。
（3）上楼所用的时间，按正常速度走上去所需时间t1。
快速跑上去所需时间t2。
2、计算：
⑴上楼所做的功。
⑵两次登楼过程中，每秒钟做的功。
11.1怎样才叫做功
１.机械功的含义：
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、功的测算：
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：
焦耳（J）。
创设物理情境，提高学生的学习兴趣
教学中，先安排了一个游戏，通过活动，让学生体会到通过找共同点，然后采用类比的方法来定义某一事物。
再将课切入正题。
教学时，体验“做功”做了三个实验，补充了斜面问题。
利用实验1，给物理学中的功下了定义，再引导学生采用类比的方法来判断实验2和补充素材中力是否做功问题，再分析一些实例让学生分析。
从教学效果来看，学生对功的问题理解比较好。
同时学生对做功的两个必要因素的理解也更加深刻。
一、
教学内容：
11．2怎样比较做功的快慢
二、教学目标：
（一）知识与技能：
知道功率的概念，计算公式和单位，能说明有关问题并进行计算。
（二）过程与方法：
会用不同的方法判断做功的快慢。
（三）情感态度与价值观：
调查了解常用机械的铭牌，了解机械功率。
三、教学重点：
理解功率的概念及计算公式
四、教学难点：
功率的计算
五、教具（教学）准备：
六、教学方法（策略）：
比较法、观察法、讨论法
七、学情分析：
教学过程
教学步骤
教师活动
学生活动
设计意图
一、复习提问，引入新课
二、新课教学
（一）怎样比较物体做功的快慢
（二）功率与测算功率的方法
三、课堂小结
四、课堂练习
五、作业布置
六、板书设计
1、做功的两个必要因素是什么？
2、怎样计算功？
功的国际单位是什么？
无论是人做功，还是利用机械做功，都有做功快慢的问题。
这节课我们就来探究物体做功的快慢。
甲乙两位同学分别将 12 块砖搬到二楼,每块砖重为10 N, 楼高为 3 m ，由 abc 图可知在 6min 的时间里，甲搬 12 块砖，乙搬 6 块砖。
分析可得：
在相同的时间里，比较物体做功的多少，做功多则做功快。
由 abcd 图可知同样搬 12 块砖，甲用了 6min ，乙用了 12min
分析可得：
做相同的功，比较所用时间的长 短，时间短则做功快。
通过总结归纳得出：
（1）、在相同的时间里，比较做功的多少。
（2）、做相同的功，比较所用时间的长短。
若做功和时间都不相同，怎样比较做功的快慢呢？
为了表示物体做功的快慢，我们引入了功率这个物理量，功率如何定义？
物体在单位时间内所做的功叫做功率。
功率用符号P表示，功用符号W表示，时间用符号t表示。
功率的公式：
P=W/t
在国际单位制中，功率的单位由功和时间的单位组合而成的，为J/s，后人为了纪念物理学家瓦所作出的贡献，用他的名字来命名功率的单位，即瓦特，简称瓦，用符号W表示。
1W=1J/s，在工程技术上常用kW作为功率的单位。
换算关系：
1kW=10３W。
请同学们观看课本中的图片，了解一些物体的功率。
信息窗：
了解机器铭牌中的一些数据，功率是其中的一项。
知道机器中功率表示的物理意义。
例题：
起重机用钢绳吊起一个重10000N的货物，在10s内沿竖直方向上匀速上升10m，求：
钢绳拉起重物的功率有多大？
1、比较物体做功快慢的方法。
2、功率表示的物理意义。
3、功率的定义、公式及单位。
1、高出水面30m处有一个容积是50m3的水箱，要用一台离心式水泵抽水给水箱，1h能把水箱充满即可。
这台水泵的功率至少是多少KW？
（取g＝10N/千克）
1、课本52页作业1、2、4。
2、补充：
实验探究：
如何测出人上楼的功率？
需要哪些器材，写出实验步骤及表达式。
11.2做功的快慢
1、比较物体做功的快慢的方法：
（1）、在相同的时间里，比较做功的多少。
（2）、做相同的功，比较所用时间的长短。
2、功率
（1）、物理意义：
功率是表示物体做功快慢的物理量。
（2）、定义：
物体在单位时间内所做的功叫做功率
（3）、公式：
P=W/t
（4）、功率国际单位为瓦特，简称瓦，符号W。
在工程技术上常用单位是：
kW，换算关系：
1kW=10３W。
学生观察，通过教学实践检验，发现学生兴趣非常浓厚。
观察完实验，学生基本上能觉察到力做功时，不仅有多有少，而且有快有慢。
且做功快慢不仅与功的多少有关、还与做功所用的时间有关。
且很自然的的采用控制变量的观察分析上述实验，针对小实验3，学生通过类比，非常清楚的用单位时间内所做的功来处理。
课堂教学也十分顺利。
一、
教学内容：
11.3如何提高机械效率
二、教学目标：
（一）知识与技能：
1、了解什么是有用功、额外功、总功。
2、理解机械效率的概念，会利用公式η =W 有用 /W 总进行有关计算，知道机械效率小于1。
3、知道提高机械效率的意义和主要方法。
（二）过程与方法：
1、从生活实际出发，培养探究物理学的有关知识，深入认识事物的能力。
2、经历测量机械效率的过程，通过参与探究斜面的机械效率的活动，学习拟定简单的科学探究计划和实验方案。
（三）情感、态度与价值观目标:
1、让学生关注生产、生活中各种机械的机械效率，具有用机械效率来评价机械的意识。
2、通过探究活动，进行充分的交流与合作，培养学生严谨求实的科学态度和团结协作的科学精神。
三、教学重点：
1、知道什么是有用功、额外功和总功。
2、理解什么是机械效率
四、教学难点：
1、区分有用功、额外功和总功
2、理解什么是机械效率
五、教具（教学）准备：
滑轮组、钩码、细绳
六、教学方法（策略）：
实验、讨论、阅读
七、学情分析：
学生在前一节的学习中已对“功”有一定的认识，并且在日常生活、学习中也体会到“效率”的问题，为这节教学的开展和知识的理解奠定一定的基础。
教学过程
教学步骤
教师活动
学生活动
设计意图
一、复习提问，引入新课
二、新课教学
（一）有用功、额外功和总功
（二）机械效率
三、课堂小结
四、课堂练习
五、作业布置
六、板书设计
1、力学里的功包括两个必要的因素是什么？
计算功的公式和国际单位制中功的单位是什么？
2、演示启发，引入新课。
G（N）
h（m）
W阻（J）
F（N）
S（m）
W动（J）
1.96
0.05
0.098
1.2
0.1
0.12
比较W动和W阻发现W动>W阻为什么呢？
引入机械效率。
1、首先引导学生阅读课本图并结合上面的实验进行讨论
①、上述情景中哪些功有用？
②、哪些功无用但不得不做？
2、引出有用功、额外功、总功的概念。
①有用功：
对人们有用的功叫有用功。
W有=Gh
②额外功：
人们不需要但又不得不做的功叫额外功。
W额=W总-W有
③总功：
有用功和额外功之和。
W总=FS
３、教师讲解：
实际使用机械时，人们总是希望额外功少些。
4、引导学生讨论：
杠杆、起重机、电梯等所有机械都有一些是有用功，一些是额外功。
讨论一下，哪些是有用功，哪些是额外功？
1、使用任何机械都不可避免要做额外功。
例如用水桶从井里提水，目的是把水提上来，所以提水的功是有用功，提桶的功是额外功，而为了把水提上来，水桶是不可缺少的。
额外功是我们不需要的，它白白浪费能量，因此应尽量减小它。
使用不同的机械来提起物体，我们希望做的额外功越少越好，或者说，有用功与总功越接近越好。
2、有用功跟总功的比值叫做机械效率。
机械效率公式：
强调：
有用功总是小于总功，所以机械效率总是小于1。
机械效率通常用百分数表示。
提高机械效率有重要的经济意义，可以减少能耗，降低生产成本，应对这个问题重视。
4、例题及机械效率的练习：
重2540N的货物。
如图2所示，滑轮组把它提升1.7m。
若不考虑摩擦，
（1）绳端移动的距离是多少m？
（2）若考虑摩擦、滑轮和绳子的物重，须在绳端施力800N，滑轮组的机械效率是多少？
分析:
由于重物G是由n段绳子承担，当重物升高hm时，绳末端移动的距离s＝nhm；若考虑摩擦、滑轮和绳子的物重，滑轮组的机械效率等于有用功和总功的比值。
解
（1）绳端移动的距离为s＝nh＝4×1.7m＝6.8m
（2）滑轮组的机械效率为η=W有/W总=Gh/Fs=Gh/Fnh=G/Fn=2540N/（4×800N）≈79%
说明:
如何判断有用功、额外功、总功，是解机械效率有关问题的关键，解题时可以用机械做功的目的来分析。
凡是用机械来升高物体的，使物体升高所做的功为有用功；且有W有＝Gh，即有用功等于被升高的物体的重力与其提升高度的乘积。
凡是动力做的功就是总功；且有W总＝Fs，它等于力与机械在动力作用下移动的距离的乘积。
而用来克服摩擦和机械自身重力所做的功为额外功。
W额＝W总－W有。
1、有用功：
对人们有用的功叫有用功。
W有=Gh
2、额外功：
人们不需要但又不得不做的功叫额外功。
W额=W总-W有
3、总功：
有用功和额外功之和。
W总=FS
4、机械效率：
有用功跟总功之比。
即：
机械效率总小于1。
自我评价与作业
11.3如何提高机械效率
总功 ：
有用功：
额外功 ：
机械效率 ：
定义
公式：
总小于1 ，通常用百分数表示
学生阅读课本了解一些常见机械的效率及提高机械效率的意义及方法。
使学生意识到：
我们在使用机械做功时，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。
一、
教学内容：
11.4认识动能和势能
二、教学目标：
（一）知识与技能：
1、了解能量的初步概念。
2、知道什么是动能、势能及影响大小的因素。
3、知道动能和势能间相互转化的规律。
4、知道什么是机械能及机械能的单位。
（二）过程与方法：
1、通过对机械能的学习，体会自然界存在不同形式的能量，各种不同形式的能量可以相互转化。
2、学习从物理现象中总结归纳科学规律的方法。
（三）情感、态度与价值观：
使学生联系社会实际，增强节能和环保意识。
三、教学重点：
能量的初步概念；动能、势能及影响大小的因素；机械能及转化
四、教学难点：
动能和势能间相互转化规律
五、教具（教学）准备：
滚摆、单摆、钢球、斜面
六、教学方法（策略）：
实验、讨论
七、学情分析：
能量概念的建立可通过物体做功的实验，让学生建立功和能的联系，得出“物体能够做功，我们就说它具有能量”的结论。
动能和势能的定义，也可以通过实验探究的方法，让学生看出它们的实质。
影响因素可设计相关实验，列举生活实例，分析实验和实例，让学生得到结论。
动能和势能间相互转化规律是本节的难点，可做课本图10－5单摆和滚摆实验，分两步来突破，第一步：
能分析出滚摆（或单摆）在运动过程中何处动能最大，何处势能最大，动能和势能是如何转化的。
第二步：
分析在动能和势能转化中，机械能总量如何？
进而延伸在机械能与其它形式能的转化中，能总量如何？
教学过程
教学步骤
教师活动
学生活动
设计意图
一、复习提问，引入新课
二、新课教学
（一）能量（教师讲述）
（二）动能
（三）重力势能
（四）弹性势能
（五）机械能
三、课堂小结
四、课堂练习
五、作业布置
六、板书设计
1.鉴于能量和功的概念有密切的联系，所以通过"怎样才算做了功"的提问，引导学生进一步理解力的作用成效、功的两要素。
2.出示斜槽，并演示钢球从斜槽上滚下，在水平桌面上撞击木块，使木块移动了一段距离。
让学生分析碰撞过程中，做没做功?
利用学生分析的结果"钢球对木块做了功"引入能量的概念：
一个物体能够做功，我们就说它具有能量。
（板书章节课题），进一步分析，有上边实验可见物理学中，能量和功有着密切的联系，能量反映了物体做功的本领。
（具有做功的本领不一定是物体正在做功，例如，静止在高山上的石块）不同的物体做功的本领也不同。
一个物体能够做的功越多，表示这个物体的能量越大。
1、一个物体能够对外做功，我们就说它具有能量。
物体能够做的功越多，表示这个物体的能量越大。
能量的单位：
焦（J）
<1>提出问题：
刚才的实验中钢球撞击木块能够做功，但若将钢球停靠在木块一侧（边讲边演示），这时的钢球并不能推动木块做功。
对比前后两个实验，思考一下，钢球是由于什么原因而具有的能量？
怎样才能使木块被推的更远呢？
<2>学生分析得到动能是由于运动而具有的能量。
引导学生广泛地列举事例，说明运动的空气、水和各种物体都能够做功，而具有动能。
概括出"一切运动的物体都具有动能。
"影响动能的因素可引导学生根据问题（怎样才能使木块被推的更远呢？
）设计如下实验进行探究（如下图）
A、小球从不同高度滚下，会有什么不同现象？
B、不同质量的小球从同样高度滚下，会有什么不同现象？
<3>结论：
（1）动能：
物体由于运动具有的能叫做动能。
（2）动能的影响因素:
物体的速度越大，质量越大，具有的动能就越多。
<1>提出问题：
静止在高山上的石块它由于什么原因具有能量？
如何使举高的铅球落到沙坑，砸出的坑更深？
<2>学生分析得到重力势能是由于物体被举高而具有的能量。
影响重力势能的因素可引导学生根据问题（如何使举高的铅球落到沙坑，砸出的坑更深？
）设计如下实验进行探究（如下图）
A、同一小球从不同高度下落，会发生什么不同现象？
B、不同一小球从相同高度下落，会发生什么不同现象？
<3>总结：
（1）重力势能：
物体由于被举高而具有的能叫重力势能。
（2）重力势能的影响因素:
物体的质量越大，位置越高，具有的重力势能就越多。
<1>提出问题：
拉长的橡皮筋能将纸弹弹出，（演示）它是由于什么原因而具有的能量？
怎样才能使纸弹弹的更远？
<2>学生分析得到弹性势能的定义（给学生讲一下弹性形变）影响弹性势能的因素可引导学生根据问题（怎样才能使纸弹弹的更远？
）寻找方法。
为加深印象可补充一个实验将两个性质相同弹簧，压缩到不同的长度。
先后将拉紧弹簧的绳烧断，两次砝码被弹起的高度不同。
弹簧压得越紧，放松时它做的功越多，表示它的弹性势能越大。
<3>总结：
（1）弹性势能：
物体由于发生弹性形变而具有的能叫弹性势能。
（2）弹性势能的影响因素:
形变越大具有的弹性势能就越多。
<1>让学生分析在桌面上滚动的钢球具有什么能?
通过分析得知滚动的钢球既有动能，又有势能。
<2>做单摆和滚摆实验，学生确定滚摆（或单摆）在运动过程中何处动能最大，何处势能最大分析动能和势能是如何转化的。
（可从它们的影响因素来分析）并让学生列举其它动、势能转化的例子。
<3>提出问题：
动能和势能间相互转化有什么规律？
<4>通过课本图10－5单摆和滚摆实验进行探究，让滚摆第一次由最高点滚下，上升后还能大体回到原来的出发点。
再继续观察，滚摆每次上升的高度逐渐减小。
让学生尝试分析其中的原因。
<5>总结：
（1）动能和势能之间可以相互转化，在转化过程中，机械能的总量保持不变。
（2）机械能和其它形式的能之间可以相互转化，在转化过程中，能的总量保持不变
根据板书总结本节课的内容
如何改变普通班学生学习意识问题，要花时间进行探讨，这可能是目前教学中遇到的十分棘手的问题。
感谢您的阅读，祝您生活愉快。
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