秋沪粤版九年级物理上册全册教案文档格式.docx
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用力沿水平方向推着小车前进(如图所示)。
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。
物体在力的作用下,向上移动了一段距离。
用示意图表示出物体所受的拉力以及运动过程情况。
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)这两个实验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“做了功”)。
(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;
(2)物体在力的方向上通过的距离。
2.活动:
请教室后排一位同学,将他的文具盒(或其他物品)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有没有做功。
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?
(3)工人推动小车在水平地面上前进。
当工人停止用力后,小车还能向前运动一段距离,在这段距离上,工人还对小车做功吗?
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)。
典例解读下列事例中,人对物体做功的是( )
A.举着杠铃原地不动
B.扛着米袋慢慢登上楼梯
C.提水桶在水平地面上匀速前进
D.用300N的力推汽车,汽车没动
【解析】判断力是否对物体做功,必须同时满足做功的两个必要条件,即作用在物体上的力和使物体在力的方向上通过一段距离,缺一不可,否则没有做功。
【答案】B
(三)怎样测算功
1.功的多少:
(1)如图甲所示,用力把一块砖匀速提升1m,做了一份功W。
(2)如图乙所示,如果用力把三块同样的砖匀速提升1m,做功多少?
(3)如图丙所示,如果用力把一块砖匀速提升3m,做功又是多少?
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:
(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,等于力与物体在力的方向上移动的距离的乘积。
(1)公式:
功=力×
距离,即W=F•s;
(2)单位:
在国际单位制中,功W的单位:
牛•米(N•m)或焦耳(J);
(3)1J的物理意义:
1N的力,使物体在力的方向上通过1m的距离所做的功为1J。
即:
1J=1N×
1m=1N•m。
注意:
在运算过程中,力F的单位:
牛(N);
距离s的单位:
米(m)。
3.功的简单测算:
(1)如图所示,请学生实际估算“用手匀速托起两个鸡蛋升高1m时,手对鸡蛋做的功大约是多少。
”
(2)如图所示,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?
完成课本例题的学习,通过例题的演算理解用功的公式进行有关计算。
典例解读 小朋友在平地上用50N的水平推力推动重100N的箱子,前进了10m,他做了______功。
如果把这个箱子匀速举高2m,他做了______功。
【解析】水平推箱子做的功W1,等于水平推力F和水平前进的距离s的乘积。
匀速举箱子时用的力F′,与箱子的重力G大小相等、方向相反。
举箱子是F′克服重力使箱子在F′方向上升高h所做的功W2=F′h=Gh。
【答案】500J 200J
(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。
三、练习设计
请完成《全易通》“题组练习”部分。
四、课堂小结
1.做功的两个必要因素。
2.功的定义、公式、单位。
强调:
(1)功是力在距离上的积累效应;
(2)1N•m与1J相等,是等价的。
3.强调解题规范化。
11.2 怎样比较做功的快慢
1.知道功率的概念,知道功率计算公式、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。
功率的概念及计算。
功率的测量。
体重计、卷尺、秒表等。
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?
(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.阅读课本活动1,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、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:
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。
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,两次做功所用的时间也就不同了。
实验2:
两位同学用相同的时间,一位同学将两块砖,另一位同学将四块砖,同时从地面搬到讲台上。
实验3:
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。
分析实验3可得出:
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。
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,把做功的多少与所用时间的比叫做功率。
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,工程上还常用到千瓦(kW)做功率的单位。
1W=1J/s,1kW=103W。
(1)体验1W的大小:
在1s内将两个鸡蛋举高1m,做功的功率约为1W。
(2)阅读课本“信息浏览”,了解一些物体的功率,说明其意义。
典例解读 关于功率,下列说法正确的是( )
A.做功多的机械,功率一定大
B.做功时间短的机械,功率一定大
C.在相同的时间里,做功多的机械,功率一定大
D.做相同的功,所用时间长的机械,功率一定大
【解析】功率是反映做功快慢的物理量,其大小决定于做功的多少和做功时间这两个物理量。
【答案】C
(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。
想一想:
在课本图中,图(a)所示的起重机吊起的建筑材料重2000N,高度为10m,所用时间为40s;
图(b)所示的滑轮吊起的建筑材料重200N,高度也为10m,所用时间为20s。
它们做功的功率各是多少?
哪个功率大?
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,明确解题的过程。
分析是沿着P=W/t→W=Gh的思路进行。
典例解读 如图所示,一个质量为50kg的人,在10s内连续向上跳12个台阶,已知每个台阶的高度为0.2m,则这个人在这段时间内的功率是( )
A.1200WB.10WC.12WD.120W
【解析】人爬楼主要是克服重力做功,大小可以利用W=Gh进行计算;
功率大小可以利用P=W/t进行估算。
由W=Gh=mgh可知,只要测得人的质量和楼高,就能算出人做功的大小。
【答案】D
(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
1.功率概念及其物理意义。
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。
11.3 如何提高机械效率
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。
有用功、额外功、总功及机械效率。
同一机械的效率是可变的。
斜面、小车、铁架台、滑轮组、细绳、钩码、弹簧测力计和刻度尺等。
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。
(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)用手将一重物直接从低处匀速搬到高处。
(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?
哪些功是我们为了达到特定目的必须要做的功?
哪些功是我们不需要但又不得不做的功?
学生经过思考、讨论,可以作答。
课本图11-16a、11-16b中,哪些功是我们为了达到特定目的必须要做的功?
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):
为达到目的人们需要且必须做的功。
2.额外功(W额外):
对人们既无利用价值又不得不做的功。
3.总功(W总):
动力所做的功。
4.总功等于有用功和额外功的总和,即W总=W有用+W额外。
典例解读 李玲玲同学用水桶从水井中提水做清洁,她在把水从井底提上来的过程中,下列关于做功的说法中正确的是( )
A.对桶所做的功是有用功
B.对水所做的功是额外功
C.对水所做的功是有用功
D.对水所做的功是总功
【解析】由题意可知,该同学的目的是把水提上来,所以对水所做的功是有用功;
在提水的过程中,也要对桶和绳做功,这部分功是额外功。
该同学对水、桶和绳做功的总和是总功。
(二)什么是机械效率
(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?
(2)当你用动滑轮提升重物时,你希望选用什么样的滑轮?
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:
有用功与总功的比值。
2.公式:
η=
×
100%
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.练习
如左下图所示,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?
典例解读 如右上图所示,拉力F=80N,物体重G=120N,若绳子自由端匀速拉动的距离s=4m,物体被提高的距离h=2m,求:
(1)拉力所做的有用功;
(2)拉力所做的总功W总;
(3)该滑轮组的机械效率η。
【解析】关于滑轮组的机械效率,一般用有用功W有用=Gh,总功W总=Fs求解,另外s=nh(n为滑轮组承担物重的绳子股数)。
【答案】
(1)W有用=240J;
(2)W总=Fs=320J;
(3)η=
100%=75%。
(三)测算滑轮组的机械效率
实验目的:
测算滑轮组的机械效率。
实验原理:
(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?
(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。
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。
还有什么因素会影响滑轮组的机械效率?
典例解读 在做“测滑轮组机械效率”的实验中,小强和同学们组装了如图所示的甲、乙两个滑轮组(每只滑轮重都相同,不计摩擦和绳重)。
(1)对于甲图所示的滑轮组,如果没有刻度尺,只要测出钩码重G,然后竖直向上匀速拉动弹簧测力计使钩码升高,从弹簧测力计上读出拉力值F,即可算出该滑轮组的机械效率η=______。
(2)比较甲、乙两滑轮组的机械效率,可知η甲______(填“>
”“<
”或“=”)η乙。
(3)实验后小强猜想,对于同一滑轮组(例如图乙),它的机械效率也可能不是固定的,于是他用实验进行了探究,并证明自己的猜想是正确的。
你认为小强应采用的正确方法是什么?
答:
________________________________________________________________________。
【解析】
(1)在做“测滑轮组机械效率”的实验中,由于绳子自由端通过的距离s与物体上升的高度h的关系是s=nh;
在求滑轮组的机械效率时,如果没有刻度尺,也可以用导出公式来计算机械效率:
=
。
(2)当提升的物体重力相同时,滑轮组机械效率的高低与动滑轮的重力有关,动滑轮越重,滑轮组的机械效率越低。
乙滑轮组的动滑轮较重,则它的机械效率较低。
(3)当物体的重力增大时,滑轮组的机械效率将变大。
因此,小强只要在乙滑轮组中增加钩码,再重复前面的操作,算出滑轮组的机械效率,跟原来的机械效率相比较即可。
(1)
(2)>
(3)在乙滑轮组中,增加钩码,再重复前面的操作,算出滑轮组的机械效率,跟原来的机械效率相比较
1.有用功、额外功和总功的含义,以及它们之间的关系。
2.机械效率的含义。
3.机械效率总小于1。
4.提高机械效率的方法。
11.4 认识动能和势能
1.知道什么是动能、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。
建立动能和势能的概念,理解影响动能和势能大小的因素。
小车、木块、重物、小桌、沙子、弹簧。
一、新课引入
用多媒体展示下列问题,师生共同讨论。
1.高速公路上都有限制汽车速度的标志,想一想这样做的原因是什么?
2.“……忽然,它像一匹脱缰的野马,从轨道的最高端飞驰而下,如同一条蛟龙,时而上下翻腾,时而左摇右摆……乘坐过山车的我在万分紧张的气氛中紧闭双眼,经历如此惊心动魄、激动不已的旅程,当我感觉过山车似乎平稳时,睁开了双眼。
哎呀!
太可怕了……我正处于回环的最高处,而且还头朝下……太刺激了!
”过山车速度为什么能够快慢不同的改变?
过山车在最高点时,怎么会有平稳的感觉?
想知道这里面的物理道理吗?
通过本节内容的学习,聪明的你一定能找到答案。
3.置疑:
你知道人为什么要吃饭吗?
学生讨论。
人类生活、生产离不开能量。
因此,我们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。
到底什么是能呢?
请观察下列实验。
(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有没有做功?
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。
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)。
典例解读 下面关于功和能的说法中,正确的是( )
A.一个没有做功的物体,一定没有能量
B.甲物体的能量比乙物体的能量大,则甲物体一定比乙物体做的功多
C.在空中飞行的子弹,因为它能够做功,所以它具有能量
D.静止的物体,没有机械能
【解析】做功是改变能量的一种途径,能量改变了多少,可以用做功的多少去度量。
即功是描述物体在力的作用下取得的成效(移动的距离),是一个过程,而能量是物体本身所具有的,是一个状态量,物体没有做功,不一定没有能量,主要是把握“能够做功”这个关键词,一个物体对别的物体能够做功,则说明它一定具有能量。
(二)机械能
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。
机械能
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?
典例解读 下面的物体中,只具有动能的是____;
只具有势能的是______;
既具有动能,又具有势能的是______。
A.停在地面上的汽车
B.在空中飞行的飞机
C.被起重机吊在空中静止的货物
D.弹簧
E.在水平铁轨上行驶的火车
【解析】A.停在地面上的汽车没有运动,它不具有动能;
因为其在地面上,它也没有势