第十一章功和能

1、第一節(jié) 功 教學目標：（一）知識與技能1、知道功的概念，做功的兩個必要因素2、理解功的計算公式，能利用功的公式進行簡單計算3、知道使用任何機械都不能省功，了解功的原理（二）過程與方法通過觀察和實驗了解功的物理意義。（三）情感、態(tài)度與價值觀激發(fā)學生對科學的求知人欲，樂于探索自然現(xiàn)象和日常生活中的物理知識，有將科學技術應用于日常生活、社會實踐的意識。教學重點：功、功的原理教學難點：理解做功的物理意義教學用具：投影儀、滑輪、杠桿、重物、細繩、直尺教學過程：一、引入新課我們前面學過電功，回答如下問題投影：什么叫電功？它的單位是什么？二、新課教學1、力學中的功“功”是個多意詞，功勞，立功中的“功”有貢獻

2、的意思；成功，事半功倍中的“功”有成效的意思。在力學里所說的功包含有成效的意思，但它有更確切的含義。接下來看力做功的例子。要仔細觀察，思考，討論，找出它們的共同特點，歸納出功的概念。（1）、馬拉原木行駛一段距離。力學里說馬對原木做了功。（2）、起重機提起重物，力學里說起重機對重物做了功。（3）、手拉木塊沿斜面運動一段距離，力學里說手對木塊做了功。（學生發(fā)言，教師引導）（1）、三個物體都受力的作用。（2）、三個物體都在力的作用下移動了一段距離。板書 （一）力學中的功如果一個力作用在物體上，物體在這個力的方向上移動了一段距離，力學中就說這個力做了功。指導看教材幾個做功實例和幾個不做功實例的圖片。找

3、出規(guī)律。圖15.1-1的三個圖中，物體、小車、汽車都受力的作用，并在力的方向上移動了一段距離。圖15.1-2中石頭、水桶都受力的作用，但在力的方向上未移動距離，這個向上搬石頭的力和向上提水桶的力沒有做功?？梢哉f是“勞而無功”。問：同學們想想在極光滑的水平面上滑動的冰塊，靠慣性向前運動，在水平方向上通過了距離，水平方向上的力對冰塊做功沒有？冰塊是靠慣性向前運動的，說明在水平方向上沒有受力，所以就不可能有力做功?？梢哉f是“不勞無功”。做功的兩個必要因素：一個是作用在物體上的力，另一個是物體在這個力的方向上移動的距離。2、功的計算 投影一個人提著一桶水從一樓到二樓，另一個人提著同樣一桶水從一樓到五樓

4、。它們有什么不同？這個力的成效不同，也就是做的功不同。這說明力做功有多有少，那么，做功的多少怎么計算？板書 （二）功的計算用同樣大的力作用在同一物體上，移動的距離越遠，成效越大，做功越多。用不同大小的力作用在同一物體上，移動距離相同，作用力大的成效大，做功多。對同一物體，力越大，移動距離越長做的功就越多。在物理學中，把力與在力的方向移動的距離的乘積叫做功。功=力×力的方向上移動的距離W=FsW-功-焦耳（J）F-力-牛頓（N）s-距離-米（m）1J=1N·m投影質(zhì)量為50kg的雪橇上裝載了350kg的貨物，一匹馬拉著它將貨物勻速運到了3000m外的地方，如果雪橇行進中受到的

5、摩擦力是800N，求馬運貨時做的功。貨物勻速運動，那么馬拉車所用的力與摩擦力大小相等。F=800N馬拉貨物移動了3000m，s=3000mW=Fs=800N×3000m=2.4×106J3、功的原理使用杠桿、滑輪這些簡單能夠省力，是否在省力的同時也能省距離呢？假如利用利用簡單機械既省力又省距離，功=力×距離，我們就省了功。下面利用桌上給的杠桿、滑輪，我們分組按教材圖15.1-3、15.1-4做實驗，把結(jié)果填入表中，并討論討論得出你們的結(jié)論。（同學們做實驗，老師巡回指導）以一組測量數(shù)據(jù)為例，結(jié)合其他組實驗數(shù)據(jù)，師生共同進行分析，歸納得出結(jié)論。（1）杠桿利用公式計算出

6、直接用手所做的功W=Gh使用杠桿所做的功W=Fs比較這兩個功發(fā)現(xiàn)兩個功幾乎相等，用杠桿所做的功W=Fs稍大一些，且杠桿越輕，用杠桿所做的功越接近于直接用手所做的功。綜合各組實驗數(shù)據(jù)，可以得出結(jié)論，使用杠桿可以省力，但不省功。（2）滑輪利用公式計算出直接用手所做的功W=Gh使用滑輪所做的功W=Fs比較這兩個功發(fā)現(xiàn)兩個功幾乎相等，用滑輪所做的功W=Fs稍大一些，且滑輪越輕，用滑輪所做的功越接近于直接用手所做的功。綜合各組實驗數(shù)據(jù)，可以得出結(jié)論，使用滑輪可以省力，但不省功。（3）機械從以上兩個實驗中可以看出，不管是使用杠桿，還是使用滑輪，都不能省功。大量實驗證明，使用機械時，人們所做的功都不會少于不

7、用機械時所做的功，也就是利用任何機械都不省功。這個結(jié)論叫做功的原理。板書 （三）功的原理使用任何機械都不省功。布置作業(yè)1、用10牛豎直向上的拉力，使放在水平地面上重為8牛的物體豎直向上移動了2米，則拉力做功為A4焦 B16焦 C20焦 D36焦2、小星用右圖所示的滑輪組，在4秒內(nèi)將質(zhì)量為60千克的物體A勻速提升了05米。已知繩子自由端所用的拉力F為200牛。則在這個過程中拉力做了_焦的功。3、動手動腦學物理第二節(jié)功率教學目標：（一）知識與技能1、知道功率是描述物體做功快慢的物理量。2、知道功率的計算公式、單位，并會利用功率公式進行簡單計算。3、學習應用比值的方法來定義新的物理量。（二）過程與方

8、法1、能通過實例、作圖等多種方式來描述功率2、通過測量活動的組織安排，培養(yǎng)學生的合作意識和協(xié)作能力。（三）情感、態(tài)度與價值觀通過資料認識常見運動物體的功率大小及功率在實際應用的重要價值。教學重點：功率的概念和利用公式的計算。教學難點：對功率意義的理解教學用具：多媒體 教學過程：（一）復習提問（1）力學里的功包括兩個必要的因素是什么？計算功的公式和國際單位制中功的單位是什么？(由學生口答)（2）在建筑工地上要把1000塊大理石板送到20米高處，已知每塊大理石板重50牛，用起重機可以在2分鐘內(nèi)將大理石板一次全部送到20米高處。如果用一個工人來背，把這些大理石板送到20米高處所用的時間是40小時，試

9、求用這兩種方法，把大理石板全部運送到20米高處，起重機和工人各做了多少功？(讓兩位學生到黑板上板書)(后顯示解答)解：起重機吊送大理石板所做的功W1F1·sG·h50×1000牛×20米1.0×106焦，工人背運大理石板所做的功W2F2·sG·h50×1000牛×20米1.0×106焦。（二）引入新課 在上面的問題中是起重機做快還是人做功快？用多媒體觀看課前拍錄的幾組同學上樓的情況（如圖所示）。第一組選擇體重相同的兩個同學，第二組選一個大個子與一個小個子的兩個同學，第三組選兩個上樓速度差不多的兩

10、個同學。同時測出每組同學的體重和上樓的高度及到達指定高度所用的時間。讓同學們討論這三組同學他們做功的快慢情況。（三）新課教學1、功率回憶以前我們是如何比較物體運動快慢的。啟發(fā)同學們思考如何比較做功的快慢。多媒體展示做功快慢與運動快慢的類比比較物體運動的快慢比較做功的快慢相同時間，比較路程的長短單位時間內(nèi)通過的路程相同時間，比較做功的多少單位時間內(nèi)做的功速度板書：單位時間內(nèi)所做的功，叫做功率。2、功率的公式與單位 功率的公式: 。如果用P表示功率，用W表示功，用t表示時間，則：功率的公式.功的國際單位是焦（J），時間的國際單位是秒（t），功率的單位就是：焦/秒，符號是J/s。向同學介紹：由于瓦特

11、在物理學有很大的貢獻，人們?yōu)榱思o念他就用他的名子來作為功率的單位，簡稱為：瓦，符號為：W.即1W=1J/s.于是功率的國際單位是：瓦。與常用單位千瓦（kW)的關系是：1kW=1000W板書：功率的公式單位：焦/秒，符號是J/s專用的國際單位：瓦，符號為：W.即1W=1J/s.3、功率的意義表示物體做功的快慢的物理量。1W表示物體在每秒所做的功是1焦。功率是機器的主要技術性能之一，簡要說明選購機器考慮它的功率時要從實際出發(fā)。（指導同學們閱讀教材上的小資料）板書：表示物體做功的快慢的物理量。4、實例講解 例題（用多媒體展示）建筑工地上，水泥板質(zhì)量為0.7t，起重機在15s內(nèi)把它勻速提升到4m的高度

12、，起重機提升重物的功率是多少？ 解：先計算起重機做了多少功，再求單位時間所做的功，這就是功率。起重機對物體的拉力與物體所受的重力相等F=G=mg=0.7×1000kg×10N/kg=7×103N物體在拉力的方向上移動的距離s=4m所以起重機所做的功是W=Fs=7000N×4m=2.8×104J起重機提升水泥板的功率是答：起重機提升重物的功率是1.9×103W（四）課堂小結(jié)由老師引導學生回憶本節(jié)課學到的知識：1、單位時間內(nèi)所做的功，叫做功率2、功率的公式是，國際單位是：W 。其中P表示功率，W表示功，t表示時間3、功率的意義：表示物體做

13、功的快慢的物理量。1W表示物體在每秒所做的功是1焦。（五）布置作業(yè)1、登樓梯比賽時，某同學從底樓勻速登上5樓，共用了30s，該同學登樓時克服重力做功的功率最接近于 （ ） A500W B200W C50W D10W2、粗糙水平面上有一個重為50N的物體，用10N的水平推力使其在10s內(nèi)勻速前進了20m，則在此過程中 ( ) A. 推力做了1000J的功 B. 推力的功率為20W C. 重力做了1000J的功 D.摩擦阻力為50N 3、東風牌汽車在平直的公路上勻速行駛160m，所用時間為10s，若此時卡車所受的牽引力為5000N，則這段時間內(nèi)牽引力所做的功為_J，牽引力的功率是_W。4、如圖所示

14、，升國旗用的旗桿頂上安裝滑輪(甲圖)是為了 ，而塔吊中使用滑輪組(乙圖)主要是為了 。乙圖中用104N的拉力F將重為18×104N的重物勻速豎直提升10m用了20s，則拉力F的功率是 W 甲 乙5、小徐的體重為500牛頓他想粗略地測算自己在單杠上做引體向上運動的功率他用尺量出握拳時手臂的長度為0.6米，并測出自己連續(xù)拉上去5次的時間為10秒（如圖所示），請計算：小徐在這段時間內(nèi)克服重力所做的功為多少？小徐做引體向上運動的功率為多大？練習答案：1、B 2、B 3、8×105 8×1044、改變力的方向 省力 9000 5、1500J150W動手動腦學物理第三節(jié) 動能

15、和勢能教學目標：1理解動能和重力勢能的初步概念。2知道什么是彈性勢能。3理解機械能的初步概念。4培養(yǎng)學生的抽象思維能力。教學重點：理解動能和重力勢能。教學難點：能的概念的建立。教學方法：實驗法、討論法教學用具：鋼球、斜槽軌道、小木塊、砝碼、彈簧。教學過程：（一）新課引入我們在日常生活中經(jīng)常提到能，諸如熱能、電能、能源開發(fā)等等。“能”確是物理學中的一個重要概念，能的概念跟功的概念有密切聯(lián)系。我們說一個物體能夠做功，這個物體就具有能。電流能做功，具有電能。自然界中，能的形式很多，今天我們學習最常見的能的形式動能和勢能。（二）新課教學1、動能1動能急流的河水能把石頭沖走，流水能做功；飛行的子彈能把木

16、板打穿，飛行的子彈能做功；風吹動帆船航行，空氣流動形成的風能做功。這些物體能做功，它們都具有能。它們的能量由于物體運動才具有的。水由于流動、子彈由于飛行、空氣由于流動而具有能。物理學中把物體由于運動而具有的能叫動能。一切運動的物體都具有動能。物體能夠做的功越多，表示這個物體具有的能量越大。那么動能的大小與哪些因素有關呢？現(xiàn)在我們通過實驗來研究。這是個帶槽的木板，我們把鋼球放到斜面上令其滾下，到達平面上打擊一個小木塊，推動木塊做功，根據(jù)木塊被推動的距離遠近來判斷鋼球具有的動能的大小。（教師演示、學生觀察實驗）第一次，我們使小鋼球從某一高度由靜止開始滾下。注意木塊被推的距離。第二次，我們換一個質(zhì)量

17、大的鋼球，從同一位置由靜止開始滾下，到達平面上時和剛才的小鋼球具有同樣的速度，再觀察木塊被推動的距離。很顯然，第二次木塊被推的距離比第一次遠得多。說明大鋼球做的功多，也就是大鋼球具有的動能大。提問，這個實驗說明了什么？（學生回答）這個實驗說明了物體的動能大小跟它的質(zhì)量有關，速度相同時，質(zhì)量越大，動能越大。我們用同一個鋼球再做兩次實驗。（教師演示，學生觀察）第一次，我們讓鋼球從比較低的位置由靜止開始滾下。第二次我們讓鋼球從比較高的位置由靜止開始滾下。比較兩次實驗中木塊被推的距離大小。很顯然，鋼球從更高的位置滾下來，到達平面上時具有更大的速度，木塊被推的更遠。提問，這個實驗說明了什么？（學生回答）

18、這個實驗說明同一個物體速度越大，動能越大。通過以上實驗可知，物體的質(zhì)量越大，速度越大，動能就越大。課堂練習。(1)一輛汽車加速運動，它的動能_。(2)火車進站時做減速運動，它的動能_，停止后，它的動能=_。(3)一輛灑水車在馬路上勻速前進并正在灑水，它的動能_。2、勢能運動的物體具有動能。生活中也有很多物體并沒有運動，但是它們也能做功，也具有能。人們在打樁時，必須把重錘高高舉起，當重錘落下時可以做功，將木樁打入地里。試想，一個重錘如果靜止地壓在本樁上是不是能做功呢。重錘只有在被舉高的情況下才能做功，即重錘被舉高時才具有做功的本領能。一池靜止的水是不能做功的，但是這一池靜止的水如果處在高山上，水

19、落下時就可以做功，把水車沖得轉(zhuǎn)起來。被舉高的物體具有的能叫重力勢能。重力勢能的大小跟哪些因素有關。請大家判斷下列物體的重力勢能的大小。(1)打地基時，質(zhì)量是20千克的石頭重錘和質(zhì)量是100千克的鐵制重錘被舉得同樣高，誰的重力勢能大？（學生回答）(2)同一個重錘，被舉高1米或3米兩種情況下，哪種情況重力勢能大？（學生回答）通過以上的兩個例子說明大家能判斷出重力勢能的大小跟物體的質(zhì)量和被舉的高度有關，物體的質(zhì)量越大，舉得越高，它具有的重力勢能越大。3彈性勢能大家看一個實驗。（教師邊演示，邊講授）這是一個彈簧，把一個砝碼放在彈簧上的小木板上，用力將彈簧壓縮，使其發(fā)生彈性形變。此時，彈簧靜止，沒有動能

20、。彈簧也沒有被舉高，也沒有重力勢能?？墒谴蠹蚁胂?，彈簧能不能做功？放開手，砝碼被彈簧舉起來?？梢姡粔嚎s的彈簧也具有能。這種能區(qū)別于動能和重力勢能，它是由于物體發(fā)生了彈性形變而具有的能。所以，發(fā)生彈性形變的物體具有的能叫彈性勢能。物體在很多情況下都具有彈性勢能。射箭用的弓被拉滿時產(chǎn)生彈性形變，具有彈性勢能。鐘表的發(fā)條在卷緊時具有彈性勢能，通過做功來帶動鐘表機件正常轉(zhuǎn)動。物體的彈性勢能的大小跟形變大小有關，彈性形變越大，它具有的彈性勢能越大。重力勢能和彈性勢能都叫做勢能。布置作業(yè)：動手動腦學物理第四節(jié) 機械能及其轉(zhuǎn)化教學目標：（一）知識與技能1. 知道機械能包括動能和勢能2. 能用實例說明動能和

21、勢能之間可以相互轉(zhuǎn)化；能解釋有關動能、重力勢能、彈性勢能之間相互轉(zhuǎn)化的簡單現(xiàn)象。3. 初步了解機械能守恒的含義。（二）過程與方法觀察滾擺的運動、從高處滾下的小球、鐵鎖的擺動等，分析其具有的能及其變化，理解機械能可以相互轉(zhuǎn)化。（三）情感、態(tài)度與價值觀通過分析物體的能量及其變化，增強學生分析問題、解決問題的能力，培養(yǎng)將機械能的知識應用于日常生活的意識。教學重點：機械能的概念，機械能的相互轉(zhuǎn)化。教學難點：機械能的相互轉(zhuǎn)化。教學用具：滾擺、斜槽、小球、鐵鎖等。教學過程：（一）復習提問手持粉筆頭高高舉起。以此事例提問：被舉高的粉筆具不具有能量？為什么？（二）引入新課學生回答提問后，再引導學生分析粉筆頭下

22、落的過程。首先提出，當粉筆頭下落路過某一點時，粒筆頭具有什么能量？繼而讓學生比較在該位置和起始位置，粉筆頭的重力勢能和動能各有什么變化？ （三）進行新課 實驗1：滾擺實驗展示動能和重力勢能間的相互轉(zhuǎn)化圖1 出示滾擺，并簡單介紹滾擺的構造及實驗的做法。事先應在擺輪的側(cè)面某處涂上鮮明的顏色標志，告訴學生觀察顏色標志，可以判斷滾擺轉(zhuǎn)動的快慢。 引導學生復述并分析實驗中觀察到的現(xiàn)象。開始釋放滾擺時，滾擺在最高點靜止，此時滾擺只有重力勢能，役有動能。滾擺下降時其高度降低，重力勢能減少；滾擺旋轉(zhuǎn)著下降，而且越轉(zhuǎn)越快，其動能越來越大。滾擺到最低點時，轉(zhuǎn)動最快，動能最大；其高度最

23、低，重力勢能最小。在滾擺下降的過程中，其重力勢能逐漸轉(zhuǎn)化為動能。滾擺到達最低點后，會繼續(xù)轉(zhuǎn)動，這時，滾擺位置會越來越高，重力勢能逐漸增加，速度會隨高度上升越來越小，動能逐漸減少，在滾擺上升過程中，其動能轉(zhuǎn)化為重力勢能。結(jié)論：動能和重力勢能是可以相互轉(zhuǎn)化的。實驗2：斜槽實驗展示動能和彈性勢能間的相互轉(zhuǎn)化演示圖2動能和彈性勢能的轉(zhuǎn)化實驗。讓木球從斜槽上端滾下，讓學生觀察木球碰擊彈簧片的過程。然后，依據(jù)下圖，甲乙圖和乙丙圖分析動能轉(zhuǎn)化為彈性勢能和彈性勢能轉(zhuǎn)化為動能的過程。分析：木球接觸彈簧，彈簧開始被壓縮，隨彈簧的縮短，彈性勢能增加，速度減小，動能減小，動能轉(zhuǎn)化為彈性勢能。木球到達乙圖位置時，彈簧形變最大，彈性勢能最大，木球速度為零，木球動能為零。彈簧開始彈出木球，到達丙圖位置時，木球速度達到最大，動能最大。在彈簧彈出木球的過程中，彈性勢能轉(zhuǎn)化為動能。 甲 乙 丙圖2結(jié)論：動能和彈性勢能之間也可以相互轉(zhuǎn)化。引導學生觀察或探究圖14.22三幅圖中，能量是怎樣變化的？又是怎樣轉(zhuǎn)化的？學生討論，老師總結(jié)。動能和勢能統(tǒng)稱為機械能。動能是物體運動時具有的能量；勢能是存儲著的能量。動能和勢能可以相互轉(zhuǎn)化。 如果只有動能和勢能相互轉(zhuǎn)化，機械能的總和不變，或者說機械能是守恒的。圖3ab