九年级物理 第十五章 功和机械能 教案.doc

第十五章 功和机械能第一节功教学目标：1知识与技能（1）结合实例知道机械功的概念。（2）能用生活、生产中的实例解释机械功的含义。（3）理解功的概念，知道使用任何机械功都不省功。2过程与方法：通过观察和实验了解功的物理意义。3情感、态度与价值观：具有对科学的求知欲，乐于探索自然现象和日常生活中的物理学道理，有将科学技术应用于日常生活、社会实践的意识。教学重点：功的概念和做功的两个必要因素，功的计算公式。教学难点：功的概念。教学过程： 一、引人新课：提问：平时，我们常用力去移动物体，使其位置改变。下面请同学们一起做三个小实验。1学生实验：用手匀速将放在桌旁地面上的书包和4本书分别提到桌面上。问：两次移动的距离怎样？哪次“累”一些呢？为什么？ 答：两次移动的距离相同，提书包“累”一些，因为提书包需较大的拉力。移动相同的距离，需要的力越大越“累”2学生实验：用手将放在桌旁地面上的书包分别匀速提到凳子上和桌面上。 问：哪次“累”一些呢？为什么？ 答：提到桌面上“累”一些，因为移动的距离较大。 用同样的力移动物体，移动的距离越大越“累”。3学生实验：用手将书包提 5厘米左右和将 4本书从地面提到桌面上。 问：哪次“累”一些？为什么？ 答：无法比较，因为两种情况需要的拉力大小不同，移动的距离也不同。力的大小不同，移动的距离不同，无法比较哪次更“累”。 讲述：由此，人提物体“累”的程度，不能仅仅单独由力的大小或单独由移动的距离大小来比较或表示，所以我们引人一个新的物理量机械功（简称功）。 板书: 一、功 二、讲授新课： 功这个物理量和什么因素有关呢？请同学们看图：课本104页图15.11：这两幅图中有什么共同的地方或者共同的要素。 答：都有力，物体都移动了一段距离。 问：移动的距离和力之间有何关系？ 答：是在力的作用下，沿力的方向上移动的距离。 讲述：在物理学中就说图中的力对物体做了功。请同学们看图：课本104页图15.12：甲：用力而未移动距离；乙：水平方向移动的距离但水平方向上却没有力。分析得出：l做功的两个必要因素：（1）作用在物体上的力；（2）物体在力的方向上通过的距离。讲述：必要的意思就是一个都不能少，请同学们用做功的两个必要因素判断下面几种情况下，力对物体是否做功？ 演示1手提着钩码在空中静止不动，问拉力是否对钧码做功？为什么？ 演示2手提着钩码匀速水平移动一段距离，问拉力是否对物体做功？为什么？演示3手提着钧码匀速上升，问拉力是否对物体做功？为什么？讲述：通过以上分析，我们看出，物理学中的做功与日常生活中工作的意思不同。日常生活中所说的工作包括一切消耗体力和脑力的劳动，但物理学中功的涵义要狭窄且严格得多，即做功必须同时满足两个必要因素。想一想上课起始同学们一起做的提书包和提书的实验中，我们所说的“累”的程度大小，这个“累”字体现的含义是什么？功功的大小与力和距离这两个因素有何关系呢？力越大，使物体移动的距离越大，这个力的成效越显著，说明力所做的功越多。2物理学中，力与物体在力的方向上通过的距离的乘积叫做功。即功力距离用功的公式：WFS。W功焦耳（J），F力牛顿（N），s距离米（m）。3功的单位：焦耳（J） l焦耳l牛顿米 1J=1Nm例题l一台拖拉机耕地时，牵引力是28500牛，前进了l00米，此拖拉机的牵引力做了多少功？例题2 马拉着重为19600牛的车在水平路面上前进了400米，做了 3 105焦耳的功。车受的重力有没有做功？马的水平拉力是多少牛？ 分析：因为马在水平路面上前进，竖直方向上没有通过的距离，所以车受的重力不做功。求马的水平拉力，可从已知拉力做功和车前进的距离，由WFS公式求得。 答：车受的重力没有做功，马的水平拉力是750牛。 学生阅读课本106页，小结：使用机械时，人们所做的功，都不会少于不用机械时所做的功，也就是功的原理：使用任何机械都不省功。三、巩固检测：例题 3回忆上课起始做的三个实验，若匀速提书包和 4本书所需的力分别为30牛和5牛，课桌高80厘米，计算下面情况下拉力做功的大小：（1）把书包和4本书从地面提到桌面上，拉力分别做功多少？（2）把书包提高5厘米，把4本书从地面提到桌面上，拉力做功分别为多少？小结：功的大小是由力和在力的方向上移动的距离大小共同决定的，作用力大的做的功不一定多，距离长的过程做的功也不一定多。解题时要注意单位统一。例题4小刚把重为1000牛的箱子沿着水平地板推动1米，小刚对箱产做的功（） A1000焦 Bl焦 C0焦 D无法确定 引导学生分析物体受到几个力，画出力的示意图。 四、小结：强调做功的两个必要因素，功的计算公式WFS及单位1焦耳=l牛米。 五、布置作业：课本107页练习2、3。六、教学反思：第二节机械效率教学目标：1知识和技能（1）了解什么是有用功、额外功和总功。（2）理解什么是机械效率。2过程与方法通过参与探究斜面机械效率的活动，学习拟定简单的科学探究计划和实验方案。3情感、态度与价值观在实验中培养合作精神，养成实事求是、尊重实验结果的科学态度。教学重点：知道有用功、额外功和总功，理解机构效率。探究斜面的机械效率。教学难点：测量简单机械的机械效率。教具：弹簧秤、小车、长木板、铁架台。教学过程：一、引入新课：1引导：课文107页中的各种方法都能把沙子运到楼上，同学们由此可以提出什么问题？总共做了多少功？克服沙子重力做多少功？各种方法做功是否同样多等问题。2引入课题：机械效率。二、新课教学：（一）机械效率1组织讨论。找出各种方法中的共同点和不同之处。用不同方法，人所做的功不完全相同，但克服沙子重力所做的功是相同的。2能区分有用功、额外功和总功的含义了吗？人对沙子所做的功是对我们有用的功，叫做有用功。对桶、口袋所做的功是非我们需要但又不得不额外所做的功，叫做额外功。有用功和额外功之和叫做总功。分析：使用任何机械都不可避免地要做额外功，即有用功始终都要小于总功。3机械效率：有用功跟总功的比值叫做机械效率。机械效率的公式：有用功W有用，总功W总，机械效率提出问题：机械效率可以大于100%吗？分析得出：使用机械时会不得不做一些额外功，所以机械效率必然小于100%。例题：起重机把质量为0.6t的重物匀速提升了3m，而它的电动机所做的功是3.4104J，起重机的机械效率是多少？二、斜面的机械效率1阅读“斜面的机械效率”。了解实验装置和实验过程。2设计简单的实验报告和记录表格。3完成实验的实验报告。三、课堂小结四、作用：110页1。五、教学反思：板：四机械效率1有用功：我们所需要的功额外功：对于额外负担所不得不做的功。总功：有用功与额外功。2机械效率：有用功与总功之比。公式 ，没有单位，小于1，常用百分数表示。3探究：斜面的机械效率提出问题、猜想、设计实验方案、进行实验、分析数据，得出结论、评估。第三节 功率教学目标：1知识与技能（1）知道功率的概念。（2）结合实例理解功率的概念。了解功率在实际中的应用。2过程与方法通过观察和联系生活实际了解功率的物理意义。3情感、态度与价值观具有对科学的求知欲，乐于探索自然现象和日常生活中的物理学道理，有将科学技术应用于日常生活、社会实践的意识。 教学重点：理解做功率的物理意义；能用公式P=W/t解答相关的问题。教学难点：理解功率实际上是表示能量转化快慢的物理量。教学过程：一、复习：1、力学里的功包括两个必要的因素是什么？2、计算功的公式和国际单位制中功的单位是什么 二、引入：我们怎样比较做功的快慢，做功不但有一个多少的问题，还有一个做功快慢的问题。如体重相同的甲、乙两同学，甲慢慢从一楼走到五楼，乙快速从一楼跑到五楼，尽管两人做的功一样多，但甲需较长时间，做功慢；乙需时间较短，做功快。比较做功快慢就像比较物体运动的快慢一样，可以采用：a.做同样的功，比较做功时间的长短；b.在相同的时间内比较做功的多少。物理学上常采用b情况，一般都取“单位时间”。就是指单位时间里完成的功叫功率。很显然功率是表示物体做功快慢的物理量。三、新课教学：阅读课本111页，钩出重点知识，在不懂之处打上问号。功率：单位时间内做做的功叫做功率，它是用来表示物体做功快慢的物理量。功率公式：P功率瓦特（W）；W功焦耳（J）；t时间秒（s）。1W1J/s，1KW103W。举例说明瓦特的物理意义。机械效率和功率的区别：功率和机械效率是两个不同的概念。功率表示做功的快慢，即单位时间内完成的功；机械效率表示机械做功的效率，即所做的总功中有多大比例的有用功。四、例题讲解例1建筑工地上,水泥板质量是1t,起重机在20s内匀速把它提升到5m的高度,起重机提升重物的功率是多少W?合多少KW?(g=10N/kg)例2.起重机以0.1m/s的速度将重400N的重物匀速提高5m,起重机做功多少J？,它的功率是多少W？合_KW.五、课堂练习（测） (每题10分,共100分)1.下列说法中正确的是( )A、 机械做的功越多,它的功率一定大 B、 机械做功时间短,它的功率一定大C、 机械做功越快,它的功率就越大 D、 做相同的功,机械用的时间长,它的功率大2.下列都是功率的单位的是( )A、 W、J/s B、 KW、Pa C、 W、N/m D 、N/m2、Nm3.某机械在2min内把600N的物体匀速提升4m,这个机械的功率为( )A、2400W B、 1200W C、 20W D、 50W4.10kw的机器正常工作时,每分钟做的功是( )A 、10J B、 2.4107J C、 6105J D、 104J5.一台机器的功率是750W,它表示的意思是( )A、 这台机器1min做功是750W B、 这台机器1min做的功是750JC 、这台机器1s做的功是750J D 、这台机器1s做的功是750W 6.甲乙两台机器,功率之比为2:3,工作时间之比为1:3,则它们所做的功之比为( )A、 2:9 B、 2:1 C、 3:2 D 、3:17.计算功率的公式是P=_,由此公式变形可得计算功的另外一个公式W=_.此公式中只有功率的单位是_,时间的单位是_,功的单位才是焦耳.8.甲乙两台机械,它们的功率之比是3:1,在相同的时间里,所做的功之比为_,若做相同的功,则所需时间之比是_.9.蓝鲸游动时的功率可达350KW,合_W;某洗衣机的功率是350W,合_kW.10.建筑工地上有300块砖,已知每块砖的质量是1.2kg,把这些砖运送到15m高的楼顶,如果用起重机需要1min,而如果用工人则需要1个小时,分别计算起重机和工人的功率.(g=10N/kg)六、作业、113页1、3。七、教学反思：第四节动能和势能 教学目标1知识与技能：知道动能势能的概念。在探究实验中理解影响动能势能的因素。用能量的初步知识理解分析简单的实际问题。2过程与方法：通过观察认识动能势能的存在。通过归纳概括得到动能势能的概念。在讨论探究实验中总结影响动能势能的因素。3情感、态度与价值观：通过探究实验和合作学习，培养学生严谨的科学态度、敢于探索创新的科学精神及交流合作的团队意识。教学重点：通过实例说明物体的动能和势能。教学难点：引导学生探究影响动能和势能大小的因素。教具：斜槽，钢球，木块，橡皮筋，压缩弹簧等。教学过程：一、引入新课学生看一则新闻：一铁路职工“中弹”昏倒。或为什么小小的馒头能把人砸伤？学完这节课大家自然会明白。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? 通过“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。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。 不同的物体做功的本领不同。一个物体能够做的功越多，表示这个物体的能量越大。 二、新课学习物体具有能量的形式是多种多样的，以后我们将逐步认识各种形式的能量。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。只有运动的钢球才能推动木块做功。 1.动能：物体由于运动而具有的能量叫做动能。 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。”列举事例说明：运动的物体具有的动能多少不尽相同。如狂风能吹倒大树，而微风只能使树枝摇动。进而通过演示实验，概括出决定物体动能大小的因素。 演示课本实验，实验可分三步： 将同一个钢球，从斜面不同高度滚下，让学生观察钢球将木块推动的距离。木块被推动的距离不同，说明钢球对木块做的功不同。木块被推动得越远，表明钢球的动能越大。实验说明：从不同高度滚下的网球，具有不同的动能。 上面的实验表明钢球从较高处滚下时具有的动能大。那么钢球从不同的高度滚下时有什么不同呢?我们可通过观察实验来得到结论。将质量相同的两个钢球，同时从斜槽的最高点和接近斜槽底部的位置释放。从最高点滚下的钢球能在水平槽上追上从接近底部滚下的钢球。实验表明从高处滚下的钢球速度大。从而得到结论：物体的动能与速度有关，速度越大，物体的动能越大。 换用不同质量的钢球，从同一高度让其滚下，让学生观察钢球推动木块的距离。从而得出结论：运动物体的质量越大，动能就越大。 演示实验之后，总结实验结果：运动物体的速度越大，质量越大，动能就越大。 2.势能：物体由于运动的原因而具有动能，物体还可能由于其他的原因而具有能量。例如，同学们都玩过用橡皮筋弹射纸弹的游戏，拉长的橡皮筋能给纸弹一个力，并推动纸弹移一段距离，从而对纸弹做了功。同样拉弯的弓、压缩的弹簧也能够做功，它们都具有能量，这种能量叫做弹性势能，物体由于弹性形变而具有的能量叫做弹性势能。 如：拉长的弹簧，压扁的皮球，弯曲的钢锯条，上紧的钟表发条，撇开的弓等。 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。 被举高的重物，也能够做功。例如：举高的铅球，落地时能将地面砸个坑；举高的夯落下时能把木桩打入地里。物体由于被举高而具有的能量叫重力势能。 列举事例说明：物体的质量越大，举得越高，它具有的重力势能越大。如：举起同样高度的铅球和乒乓球，铅球落下时做的功多，具有的重力势能大。铅球举得越高，具有的重力势能就越大。 引导学生讨论树上结的苹果是否有重力势能?通过讨论使学生理解“一个物体能够做功”的含义。能够做功只是说物体具有了做功的本领，但不一定做了功。树上结的苹果虽然没有做功，但只要它从树上掉下来就能做功，所以我们说它具有重力势能。 3.能量的单位：从前面的讨论，我们可以认识到能量是跟做功有密切联系的概念，能量反映了物体具有做功的本领，能量的大小可以用能够做功的多少来衡量。因此，动能、势能以及其他能量的单位跟功的单位相同，也是焦耳。 三、小结 通过以下问题的讨论，进一步帮助学生理解能量、动能、势能等概念及其单位。 (1)高山上有一块大石头，稳稳地待在那里，它有没有能量?有什么能量? (2)列举几个物体具有动能、重力势能、弹性势能的事例。 (3) 在同一高度铅球和棒球具有的重力势能不相等，若使它们的重力势能相等，可采取哪些方法? (4)从斜槽上端滚下的小球，它有没有重力势能?在它下滚的过程中重力势能的大小有没有变化?为什么?在滚下的过程中有没有动能?它的动能有没有变化?为什么?四、作业：思考课本116页1。五、教学反思：第五节机械能及其转化教学目标： 1知识与技能 （1）知道机械能包括动能和势能。能用实例理解动能和势能的相互转化。 （2）能解释一些有关动能、重力势能、弹性势能之间相互转化的简单现象。 （3）初步了解机械能守恒的含义。 2过程与方法 通过观察和实验，认识动能和势能的转化过程。 3情感、态度与价值观 （1）关心机械能与人们生活的联系，有将机械能应用于生活的意识。（2）培养学生具有爱国意识。教具：滚摆、铁锁、细绳、溜溜球、 铁架台、 钢球、 细线、带弹簧的斜面。教学过程：引入新课:一、我们在初二的时候就已经学习过关于能量的转化，请回答，电灯工作的时候，能量是怎么转化的？风力发电机工作的时候，能量是怎么转化的？水利发动机工作的时候，能量是怎么转化的？电动机工作的时候，能量是怎么转化的？学生讨论回答二、情景：操作乒乓球，吸引学生注意力并切入主题动手动脑搞探究：1老师提问：为什么乒乓球在松手后能够不停的上下运动呢?这需要学生自己探究：实验1：滚摆实验：出示滚摆，并简单介绍滚摆的构造及实验的做法。事先应在摆轮的侧面某处涂上鲜明的颜色标志，告诉学生观察颜色标志，可以判断摆轮转动的快慢。2学生实验先将滚摆置于最高点，然后释放摆轮。分析：摆轮在最高点静止，此时摆轮只有重力势能，没有动能。摆轮下降时其高度降低，重力势能减少；摆轮旋转着下降；而且越转越快，其动能越来越大。摆轮到最低点时，转动最快，动能最大；其高度最低，重力势能最小。在摆轮下降的过程中，其重力势能逐渐转化为动能。仿照摆轮下降过程的分析，得出摆轮上升过程中，摆轮的动能逐渐转化为重力势能。三、加强巩固1单摆实验：说明动能和重力势能是可以相互转化的。2蹦蹦床分析：弹性势能和动能的相互转化。得出：动能和弹性势能也是可以相互转化的。自然界中动能和势能相互转化的事例很多。首先分析课本图15.52,加深学生对动能、势能转化的认识，再请学生列举生活中动，势能转化的实例，老师和学生共同分析。如下坡时自行车运动得越来越快、打夯等。 概括结论：一、动能和势能可以相互转化四、引出机械能的定义：动能和势能之和五、拓展知识1学生分组做教材中的“想想做做”，请学生分析现象产生的原因，分析这其中是否有其他能量的转化。2假设没有阻力，会怎么样呢?引出机械能守恒规律3再次分析乒乓球在运动过程中的机械能的变化情况六、温故而知新阅读：科学世界：人造地球卫星，思考课后练习。七、小结：八、布置作业：思考课本120页 “动手动脑学物理”1、3、4。第十五章功和机械能全章复习教学目标：理解功的两个必要因素；会判断力对物体是否做功；会正确使用W=FS计算功的大小；理解影响功率大小的因素，能用公式P=W/t计算功率，知道功率的推导公式P=Fv及应用；理解有用功、总功和额外功；会用=W有用/W总计算机械效率；知道测定机械效率的方法，了解提高机械效率的途径；知道决定动能、势能大小的因素，能正确分析动能和势能的转化教学过程：一、学生先看书P104-119,完成本章知识梳理填空：4、动能和势能可以相互转化2、 重力势能（1）定义：物体由于被 而具有的能量。（2）决定其大小的因素： 、 。功3、功的计算： 1、定义： 。2、做功的两个必要因素： ； 。4、功的单位： 5、做功的快慢功率（P）（1）定义： 内完成的功。（2）物理意义：表示做功的物理量（3）公式： （4）单位：单位换算： 国际制单位： 常用单位： 6、做功的效率机械效率（ ）（1）定义： 跟 的比值。（2）公式： （3）提高机械效率的方法： 。3、 弹性势能（1）定义：物体由于发生 而具有的能量。（2）决定其大小的因素： 。机械能机械能及其转化1、动能（1）概念（2）决定其大小的因素： 、 。5、律机械能守恒定： 。二、典型例题剖析O乙甲tW例1、一质量为3000kg的汽车沿着长为5.4km的盘山公路匀速行驶，当它从山脚行驶到高为0.5km的山顶时，耗时15min，汽车发动机的牵引力为4000N，求：(1)汽车的行驶速度； (2)汽车发动机牵引力做的功； （ 图1）（图2） (3)汽车发动机牵引力的功率 例2：如图1，从运动员腾空跳起向上运动后再向下落入水中，若不计空气阻力，则运动员的重力势能先 （填“增长” “减小”或“不变”），后 （填“增大”或“减小”或“不变”），运动员的机械能 （填“增大”“减小”或“不变”）。三、完成抢答题（每4个题一次进行）1、物理学中常用功率来表示做功的 ，50瓦= 焦/秒，其物理意义是 。2、如图是甲、乙两物体做功与所需要时间的关系图象，由图可知，甲物体的功率P甲与乙物体的功率P乙是P甲 P乙 (填“大于”“等于” 或“小于”)3、某同学扛一袋20千克的大米，从校门沿水平的水泥大道走到20米远的食堂，所用时间1分钟，后又将这袋米从食堂的底楼扛到3米高的二楼，所用时间为半分钟，则此同学在水泥大道上的功率为 瓦，在上楼过程中功率为 瓦，在整个过程中的平均功率为 瓦。4、小华用动滑轮在20s内将重400牛的货物匀速提高2米，所用的拉力为250牛，则在这一过程中小华所做的有用功是 J，他做功的平均功率是 W。5、用10牛的水平拉力使重30N的物体在水平地面上做匀速直线运动，通过的路程为 15米，则物体受到的摩擦力为 牛，拉力对物体做的功为 J.6、骑自行车上坡前猛踩一阵，是为了获得更大的 ，上坡时转化为 ，以便上的更高。7、乒乓球落地后又弹起，整个过程中能量转化情况是：下落时 ，着地时 ，反弹时 ，上升时 。8、甲乙两台机器功率之比为2：1，做功时间之比为2：5，则甲乙做功之比为 9、某矿井深10米，井下每分钟积水3m3，现要使井下工人作业时无水，则应用功率为 W的抽水机抽水。10、把重15牛的物体匀速提升2米需要对它做 J的功；如果用动力臂与阻力臂长度之比为3：1的杠杆（不计杠杆重力），动力的大小是 N；动力作用点