2.功與機械能J講義（教師逐字稿）

功與機械能講義（教師逐字稿）一、課程簡介PPT（第1頁）：本節(jié)課我們主要學習：1、功與機械能的知識層次體系構建；2、如何解題。我們這節(jié)課會進入到力學中新的一章，接觸到更深層次的能量層次中來。中考題目中，會考察各種能量之間的關系,從影響因素去比較功和能的大小，運用機械能守恒去判斷物體之間機械能的轉換，準備好了么？Let'sgo!二、本節(jié)內容知識特點PPT（第2頁）：先來了解一下功與機械能的知識特點。1、“理解先行”；2、“龐大但是直觀的計算”；“理解先行”，相對于易于理解的運動學中的速度等概念而言，能量與功更為抽象，我們既要理解他在物理里承擔的角色，也要理解他如何用公式將其計算出來?！褒嫶蟮侵庇^的計算”直白來說，功與能量在初中物理中是脫離不開計算的，而中考中常見的考法就是給你一個場景和模型，考察你的計算，并依賴你的計算結果，對物理現(xiàn)象做總結和預判。三、正式進入學習PPT（第3頁）：現(xiàn)在我們正式進入功與機械能知識。先認識一下功與六、總結PPT（第21頁）：要點總結（學霸照PPT讀即可）。PPT（第22頁）：注意事項提醒（4個tip,學霸照PPT讀即可）oPPT（第23頁）：課后作業(yè)布置，請完成我們?yōu)槟銣蕚涞慕?jīng)典習題。PPT（第24頁）:結束。10機械能的本質。功與機械能關注兩個方面，一個是功，一個是能。在功的方面，我們關注功的定義和計算，并對做功和做負功的多種情況進行了一定的討論和分析。在能的方面，我們主要是在茫茫多的能量中，選取了動能，重力勢能，彈性勢能作為我們討論的重點，這三者統(tǒng)稱為機械能，進行相關的討論。PPT（第4頁）：接下來，讓我們來看看功與機械能的題目到底都在求些什么，考試需要我們會寫什么東西?？傮w來講，在初中物理考試的范疇內，我們主要關注這幾個方面的考點：.功與機械能本身的定義和涉及到的概念.做功的兩個必要條件及應用.功率的概念，公式和計算.動能，重力勢能，彈性勢能的討論和應用.影響動能，重力勢能的因素總體來說，我們在功與機械能這一章主要考察以上的內容，難點是要充分認識到功計算所涉及的過程，熱點是對生活中是否做功的現(xiàn)象的辨析，功率的測量和功率與機械效率和速度的綜合。四、構建知識層次體系PPT（第5頁）：我們這節(jié)課就是要構建出功與機械能的知識層次體系，并且看幾道利用知識層次體系來解決的經(jīng)典例題。PPT（第6頁）：現(xiàn)在這棵知識樹要長出功與機械能，這是在力學這部分暫時伸的最遠的枝丫。PPT（第7頁）：先來把知識層次體系構建好吧。PPT（第8頁）：首先我們概覽一下全局，看一下這節(jié)課我們要學習哪幾個部分的內容。總共有兩個大部分知識我們需要掌握，分別是功與機械能的概念,和功與機械能的方法，也就是我們在方法論中說明的Conception和Methodo在功與機械能的概念中，我們先從功和功率說起，然后介紹動能和勢能，以及機械能及轉換。接著是功與機械能的方法，我們需要在此章中學會力是否做功的判斷方法和功率的計算方法。以上就是我們這節(jié)課要掌握的內容。接下來我們就先從conception開始，突破功與機械能的重點和難點吧。PPT（第9頁）：我們先從什么是功開始說起。功指的是物體在力的作用下沿力的方向通過了一段距離，我們就說力對物體做了功，做功的過程是能量轉換的過程。在物理學中，我們把力和物體在力方向上移動距離的乘積叫做機械功，簡稱功。做功有兩個必要因素，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。之所以討論這個，是因為我們會遇到不做功的情況。.有距離無力，此時物體沒有受到力的作用，雖然可能會由于慣性通過一段距離，但這個力會并沒有做功。例如踢出后的足球，人對足球并沒有做功。.有力無距離，此時物體雖然受到力的作用，但是沒有移動距離,力對物體沒有做功。舉例而言就是人背著書包，但只要沒有上下蹦跳，就沒有做功。.力與距離垂直，此時物體受到了力的作用，也移動了一段距離,但運動方向與力的方向垂直，該力對物體也不做功。其例子就是手提水桶在水平面上平移，豎直提著水桶的力不做功。另外，如果移動的方向和力的方向相反會怎么樣呢？這就是我們要說到的做負功的情況啦。舉例而言就是汽車關閉發(fā)動機后逐漸減速直至停止的情況，就是阻力對物體做負功的情況。那么，我們該怎么計算功呢？功會等于力與物體在力的方向上移動的距離的乘積。其計算公式是：功二力*物體在力的方向上移動的距離。BPW=Fso基于這個公式，我們能夠非常方便的去討論在滑輪中的情況。大家常說的一句話就是，動滑輪省力不費距離不省功，就是一個非常直白的描述。省力必然費距離，省距離必然費力，也就是說在簡單機械中，實現(xiàn)相同的效果，力和物體在力上通過的距離的乘積是一個不變量。在現(xiàn)實生活中，我們也不僅僅只考慮力的方向與移動的距離，有時候滑輪能夠改變方向，就這一點就足夠了。PPT（第10頁）：接著是功率的部分。我們把功與做功所用時間之比叫做功率，它在數(shù)值上等于單位時間內所做的功。其物理意義是物體做功的快慢。如果說用W表示功，用t表示做功的時間，那么我們可以用公式P二W/t來描述功率。在國際單位制中，功的單位是焦耳，符號是J,時間的單位是秒，單位是S,功率的單位也就是自然是J/s,焦每秒了，簡稱瓦特。我們還有千瓦和兆瓦，分別對應一千瓦和一兆瓦。那么我們從數(shù)學上就能夠看得很清楚，功率的決定因素，一個是做功的總量，一個是做功的時間。于是我們可以方便的比較功率的大小，相同時間比總量，相同總量比時間，實在不行我們就祭出我們的公式，計算結果大的就是功率大。那么，我們討論一下功和功率的關系。我們能夠簡單的說，功率的大的功率就大么？或者說，功大的功率就大？實際上，功率不但和功有關，也和時間有關，討論功和功率的時候，一定要涉及到時間的因素，牢牢把握住公式。我們考慮一下實際的場景，物體在力F的作用下，以速度v沿著力F的方向做勻速直線運動，力F做功的功率P=W/t=Fs/t=Fv,這就暗示著功率和速度的關系，例如，當發(fā)動機的功率一定的時候，牽引力和速度成反比，所以當汽車爬坡時，司機采取的措施是換擋減速，以獲得更大的牽引力。接著就是能量的部分啦。我們這里要討論動能和勢能。所謂能量，是指物體能夠做功的本領，能夠做的功越多，就表明這個物體的能量越大。在國際單位制中，能量的單位是焦耳，符號是J。在自然界中，能量的表現(xiàn)形式有機械能，內能，光能，電磁能，原子能等形式的能量。那么，能量是怎么在不同的表現(xiàn)形式之間轉換的呢？我們用例子來說明一下，常見的就是各種發(fā)電機，水力風力發(fā)電是把水和風的動能轉換成電能，太陽能發(fā)電是把太陽能轉換成電能。以及其他的用電器，將電能轉換成動能或者熱能，例如電動機和電暖爐。接下來我們要正式介紹動能，這一個能量中的主角啦。我們把物體由于運動而具有的能量叫做動能，單位是焦耳，一切運動的物體都具有動能。而動能的大小呢，跟物體的質量和運動物體的速度有關，質量相同的物體，運動速度越大，動能越大，運動速度相同的物體，質量越大，動能越大。在我們課本中的實驗里，我們取探究物體的動能和什么有關，也是得到的相同的答案。接著是勢能，我們初中要學習的勢能包括兩個部分，重力勢能和彈性勢能，當然啦，勢能的單位也是焦耳。對于重力勢能而言，物體由于高度所具有的能量叫做重力勢能，一切被舉高的能量都具有重力勢能。其決定因素是重力勢能的大小和物體的質量以及被舉的高度有關，當質量相等時，被舉高度越高，重6力勢能越大，當被舉高度相同時，質量越大，重力勢能越大。對于彈性勢能而言，我們把物體由于發(fā)生彈性形變而具有的能量叫做彈性勢能。在其彈性限度內，彈性勢能的大小和物體的材料，彈性形變的程度有關，同一物體的彈性形變程度越大，他所具有的彈性勢能越大。PPT（第11頁）：然后，我們來說說機械能及其轉化。我們把動能，重力勢能和彈性勢能統(tǒng)稱為機械能。對于物體而言，一個物體既有動能，又有勢能，動能和勢能的和就是他的機械能，動能和勢能可以相互轉換，機械能也可以轉化為其他形式的能量。我們看一下動能和重力勢能的轉化，當動能轉換成重力勢能的時候，速度減小，高度增大。當重力勢能轉化為動能的時候，高度減小,速度增大。而動能和彈性勢能的轉換呢，也是類似的，動能轉換為彈性勢能,速度減小，形變增大。而彈性勢能轉化為動能的標志是速度增大形變減小。值得說明的是，動能和彈性勢能的相互轉化可以發(fā)生在同一物體上，也可以發(fā)生在不同物體之間。討論到這里，我們就可以說說機械能守恒啦。動能和勢能在一定的條件下可以相互轉化，在轉化的過程中若沒有能量的損失或者其他能量的補充，只有動能和勢能的轉化，機械能的總和保持不變，那么我們就說，機械能是守恒的。在我們實際的題目中，我們該怎么分析動能和勢能轉化的步驟呢？.首先，要明確研究對象和所研究的過程.明確物體在起始位置的動能和勢能.在運動過程中，考察物體的位置，形狀，速度的變化？進而考察物體的動能，勢能的變化.得出結論，一種能量的能必定轉化成另一種能量的能。最后就是生活中我們非常方便利用的風能和水能啦。對于水能而言，水能是自然界中具有大量機械能的自然能源，自然界中的瀑布，湍流，急速的河水和海浪都具有水能。其特點是無污染，蘊藏量大，可循環(huán)利用。人類歷史上，我們很久之前就用水能來建立磨坊，用水輪機帶動紡織機，后來開始用水能冶金，用水能發(fā)電。而對于風能而言，風本身是流動的空氣，由于不同的地區(qū)不同高度的空氣溫度不同，壓強不同，空氣的定向流動，從而形成風。其特點是資源豐富，無污染，但是不穩(wěn)定，不便于存儲。常見的利用風能的手段是帆船航行，利用風能推動風車做功，利用風能發(fā)電。PPT（第12頁）：最后，我們來討論一下功與機械能中的方法。首先是判斷力是否做功的方法。判定一個力是否做功、做正功還是負功有以下三種方法：.看力F與位移S的夾角a的大小，若好90°,則力F不做功;若a<90°,則力F做正功；若a>90。，則力F做負功（或說物體克服F做了功），此法常用于恒力做功的情況。.看力F與物體速度v方向的夾角a的大小，若a二90°,則F不做功；若a<90°,則F做正功；若a>90°,則F做負功，此法常用于曲線運動的情況。.看物體間是否有能量轉化。若有能量轉化（增大或減?。瑒t必定有力做功，此法常用于變力做功的情況。然后是功率的計算方法。P=W/t,值得注意的是，一定要記得這三者的對應關系，W對應的是t的時間，同時這三者的單位在標準