第十一章机械功与机械能教案Word文档下载推荐.docx
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(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;
(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?
(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(0);
(2)物体受到力,但没有移动距离,即通过的路程为零(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?
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)如图示,请学生实际估算“用手匀速托起两个鸡蛋升高时,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.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。
练习设计基础训练
教学反思
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
功率的单位
体重计、卷尺、秒表等。
教学课时2课时
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、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:
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:
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。
11J/s
工程上还常用到千瓦()做功率的单位1103W
(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1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?
(10)
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
→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
登楼的时间
登楼的功率
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。
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。
教材图13-16a、13-16b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):
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总有用额外。
(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)当你用动滑轮提升一只重物时,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。
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:
(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。
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?
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。
11.4认识动能与势能
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。
能的初步概念。
小车、木块、重物、小桌、沙子、弹簧
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。
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
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)。
(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。
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
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;
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;
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:
(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。
(2)洒水车在马路上匀速前进并不停地洒水,它的动能。
(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
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:
(1)如何利用所给器材,比较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。
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。
②吊在天花板上的吊灯。
③被拉长的橡皮条。
④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。
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。