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文檔簡介
1、. 第一章 第一節 機械功三維目標知識與技能1.知道功的定義,理解做功的兩個必要因素;2.在具體的物理情景中判斷物體所受各力是否做功以及做功的正負;3.掌握合力做功的兩種計算方法.過程與方法1.初中舊知識的擴展、遷移.通過舉例和分析來解決重點,突破難點;2.理解正負功的含義,并會解釋生活實例.情感態度與價值觀1.功與生活聯系非常密切,通過探究生活實例來探究功,從而培養學生的細心觀察能力,抽象總結日常生活現象、規律的能力;2.通過介紹我國人民在機械領域的輝煌成就,以及先進的現代機械技術以到達民族自豪感的情感教育和鼓勵自我為祖國爭光的目的;3.在功的概念和求解功的數值的過程中,培養科學嚴謹的態度.
2、教學重點1.功的概念;2.功的計算公式.教學難點1.如何判定各個力做功的正負;2.各個力所做的總功的計算. 教學過程導入新課教師活動:同學們在初中已經學過有關功的知識了,現在我來考考大家,看誰學得最扎實!來看這樣一個生活中的例子,*同學做值日時從一樓提水到二樓,請問他做功了嗎?學生思考并答復:做功!教師接著問:當他提著水從走廊的一端走向另一端時又是否做功呢?學生思考并答復:不做功!教師提問:很好!那大家再回憶一下初中階段我們學過做功的兩個因素是什么“學生思考并答復:一是作用在物體上的力;二是物體在力的方向上移動的距離.擴展:高中我們已學習了位移,那做功的兩個要素我們可不可以認為是:作用在物體上
3、的力;物體在力的方向上移動的位移呢?答案是肯定的.如果作用于*物體的恒力大小為F,該物體沿力的方向運動,經過位移s,則F與s的乘積叫做機械功mechanicalWork,簡稱功Work,用W來表示,W=Fs.舉例說明力對物體做了功用多媒體展示物理情景:人推車前進時;起重機提起貨物;列車在機車的牽引力作用下運動.小結:力做功的兩個要素:一是作用在物體上的力;二是物體在力的方向上發生的位移.推進新課一個物體受到力的作用,且在力的方向上移動了一段位移,這時,我們就說這個力對物體做了機械功.在初中學習功的概念時,強調物體運動方向和力的方向的一致性,如果力的方向與物體的運動方向不一致呢?難道就不做功嗎?
4、用多媒體展示物理情景人用一個與水平方向之間有夾角的一個力去拉物體并在水平方向上移動了一段距離,讓學生來判斷人的拉力是否對物體做功?此時教師引導:從力產生效果的角度,此力是否有水平方向使物體發生位移的效果呢?學生思考并答復:是有效果的!教師接著提問:這種力的功又如何去求呢?如果方向相反呢?力對物體做不做功?假設做了功,又做了多少功?怎樣計算這些功呢?本節課我們來繼續學習有關功的知識,在初中知識的根底上進展拓展.1.機械功教師提出問題:在現實生活、生產中,經常見到作用于物體上的力與物體位移的方向成一個夾角的情況,例如剛剛大家看到的人用一個與水平方向之間有夾角的一個力去拉物體并在水平方向上移動了一段
5、距離.這樣一個實際問題如何用我們的物理學知識去解決呢?我們對于復雜的實際問題,往往會轉換為一個簡單物理模型來處理的.即突出問題的主要因素,排除無關因素,忽略次要因素.到達能夠對實際問題給出反映其物理本質的,簡單可行又符合準確度要求的描述或計算.下面我們就將剛剛的實際情景轉化為我們熟知的物理模型.物理模型:物體在與水平方向成角的力F的作用下,沿水平方向向前行駛的位移為s,如上圖所示,求力F對物體所做的功.教師引導:根據力的分解中力與分力之間的等效關系,我們可以把F沿兩個方向分解,即跟位移方向一致的分力F1,跟位移方向垂直的分力F2,如右圖所示.這兩個分力的功分別為多大?學生思考并答復:據做功的兩
6、個不可缺少的因素可知,分力F1對物體所做的功等于F1s.而分力F2的方向跟位移的方向垂直,物體在F2的方向上沒有發生位移,所以分力F2所做的功等于零.所以,力F所做的功W=W1W2=W1=F1s=Fscos.教師活動:展示學生的推導結果,點評、總結,得出功的定義式.力F對物體所做的功等于力的大小、位移的大小、力和位移夾角的余弦這三者的乘積.即WFscos.W表示力對物體所做的功,F表示物體所受到的力,s表示物體所發生的位移,為F和s之間的夾角.功的公式還可理解成在位移方向的分力與位移的乘積,或力與位移在力的方向的分量的乘積.在SI制中,功的單位為焦.1 J=1Nm在用功的公式計算時,各量要求統
7、一采用國際單位制.即W力對物體所做的功焦耳(J)F物體所受到的力牛(N)s物體所發生位移米(m)力F和位移之間的夾角.2.機械功的計算通過上邊的學習,我們已明確了機械功與力F和位移s以及它們之間的夾角三者之間的關系WFscos.并且知道了角的取值圍是180.則,在這個圍之,cos可能大于0,可能等于0,還有可能小于0,從而得到功W也可能大于0、等于0、小于0.請畫出各種情況下力做功的示意圖,并加以討論.學生認真閱讀教材,思考教師的問題.當=/2時,cos=0,W=0.力F和位移s的方向垂直時,力F不做功;當/2時,cos0,W0.這表示力F對物體做正功;當/2時,cos0,W0.這表示力F對物
8、體做負功.教師活動:投影學生畫圖情況,點評、總結.教師活動:提出問題,力對物體做正功或負功時有什么物理意義呢?結合生活實際,舉例說明.學生活動:閱讀課文,理解正功和負功的含義,答復教師的問題.教師活動:傾聽學生答復,點評、總結,并就書上飛機降落減速的例子加以分析加深學生對正負功的理解.總結:功的正負表示動力對物體做功還是阻力對物體做功功的正負由力和位移之間的夾角決定,所以功的正負決不表示方向,而只能說明做功的力對物體來說是動力還是阻力.當力對物體做正功時,該力就對物體的運動起推動作用;當力對物體做負功時,該力就對物體運動起阻礙作用.即功是標量,只有量值,沒有方向.功的正負是借以區別誰對誰做功的
9、標志功的正、負并不表示功的方向,而且也不是數量上的正與負.我們既不能說“正功與負功的方向相反,也不能說“正功大于負功,它們僅表示相反的做成效果.正功和負功是同一物理過程從不同角度的反映.同一個做功過程,既可以從做正功的一方來表述也可以從做負功的一方來表述.一個力對物體做負功,我們往往說成物體克制這個力做功.打個比喻,甲借了乙10元錢,則從甲的角度表述,是甲借了錢;從乙的角度表述,乙將錢借給了別人.例如:一個力對物體做了-6 J的功,可以說成物體克制這個力做了6 J的功.3.幾個力共同做功的計算剛剛我們學習了一個力對物體所做功的求解方法,而實際生活中物體所受到的力往往不止一個,則,當物體在多個外
10、力共同作用下運動時,如何求解這幾個力對物體所做的功呢“投影啟發,鋪墊式問題:如下圖,一個物體受到拉力F1的作用,水平向右移動位移為s,求各個力對物體做的功是多少“各個力對物體所做功的代數和如何“物體所受的合力是多少“合力所做的功是多少“學生認真審題,解決問題.教師活動:投影學生解題過程,點評總結.【教師精講】物體受到拉力F1、滑動摩擦力F2、重力G、支持力F3的作用.重力和支持力不做功,因為它們和位移的夾角為90;F1所做的功為:W1=Fscos,滑動摩擦力F2所做的功為:W2=F2scos180= -F2s.各個力對物體所做功的代數和為:W=F1cos-F2s根據正交分解法求得物體所受的合力
11、F=F1cos-F2,合力方向向右,與位移同向,合力所做的功為:W=Fscos=F1cos-F2s .總結:當物體在幾個力的共同作用下發生一段位移時,這幾個力對物體所做的功可以用下述方法求解:1求出各個力所做的功,則總功等于各個力所做功的代數和;2求出各個力的合力,則總功等于合力所做的功.自我探究:學生獨立完成書上有關斜面上的有關各個力做功以及合力做功的問題.教師點評總結.【知識拓展】4.關于“功的計算例1以一定的初速度豎直向上拋出一小球,小球上升的最大高度為h,空氣阻力的大小恒為F,則從拋出至落回到原出發點的過程中,空氣阻力對小球做的功為A.零B.-fh C.-2fh D.-4fh解析:在小
12、球從拋出至落回原地的過程中,小球所受阻力的方向變化了,所以是變力,如何求這一變力做的功,可分段處理,上升和下降階段阻力均做負功,且均為-fh,故Wf=-2Fh.答案:C點撥:對于變力所做的功,可分段處理,求出每一段上轉換為恒力該力所做的功,再求各段上功的代數和,或者求平均力,再求平均力所做的功.例2一個人用大小為F的力對放在粗糙地面上的重物踢一腳,結果物體在地面上移動了s m.問:人對重物是否做功?教師點撥:這個問題包括了兩個物理過程:一是從腳開場踢,到腳與物離開前;二是物與腳離開后移動了sm.對于前者,考慮到物體由靜止變為運動,獲得了動能,故在腳與物體接觸的這段短暫時間,人對重物做了功,但做
13、功的數值并不等于Fs.對于后者,物體雖有位移,但人對物體沒有力的作用,故人對物體不做功.課堂小結1.功的求解公式WFscos,其中指的是F和s之間的夾角.2.功是一個可以有正負的標量,它的正負是由cos的正負決定的.3.求解力對物體所做總功的兩種方法.學生總結課堂容,是培養學生概括總結能力的一個重要途徑.教師要放開,讓學生自己總結所學容,允許容的順序不同,從而構建他們自己的知識框架.板書設計一、機械功機械功的一般表達式WFscos適用條件:恒力對物體做功功的單位:焦耳牛米二、機械功的計算功是標量但有正負之分WFscos,功的正負取決于cos值的正負.三、求解力對物體所做總功的兩種方法1求出各個
14、力所做的功,則總功等于各個力所做功的代數和;2求出各個力的合力,則總功等于合力所做的功.教學反思:第一章 第二節 功和能三維目標知識與技能1.知道功的原理,明確任何機械均不能省功;2.認識斜面是一種典型的簡單機械,并能分析其在生活中的實例;3.知道能量的定義,知道對應于不同的運動形式具有不同的能量;4.知道物體能夠對外做功是因為物體具有能量;5.理解功是能量轉化的量度;6.理解不同能量之間的轉化,知道轉化中總能量守恒.過程與方法1.通過實驗探究提醒物理事實,總結物理規律;2.能從能量轉化的角度來分析物體的運動,解決有關能量問題;3.知道功和能之間的區別和聯系.情感態度與價值觀1.通過實驗探究提
15、醒物理事實這一過程體驗,培養學生實事,尊重事實的良好品質;2.通過學習功和能之間的關系,使學生了解事物之間是相互聯系的,并學會從功能角度去探索自然規律.教學重點1.理解功的原理;2.理解功和能的關系;3.知道能量的轉化用做功的多少來量度.教學難點 在具體的問題中如何得到能量的具體轉化情況,并用做功來定量地反映這種轉化.教具準備 演示實驗器材:1.木板上面有等距離直線一塊;2.木塊一個;3.硬紙板制杠桿模型;4.圖釘一個.課時安排1課時 教學過程導入新課教師提問: 復習做功的兩個必要因素是什么?學生答復:一、作用在物體上的力;二、物體在力的方向上發生的位移.教師接著問:人類很早就已經開場使用機械
16、來做功了,那人們使用簡單機械的作用是什么呢?學生思考并答復:使用簡單機械可以省力,或者省距離,或改變力的方向.教師活動:使用簡單機械可以省力,或者省距離,但是能省功嗎?下面我們就來研究可不可以找到既可以省力又省位移的機械.推進新課一、功的原理板書教師提問:要把這個物體運到高處,有哪些方法?學生思考并答復:可以用手直接把物體提上去;可用杠桿把物體提上去;還可以用動滑輪或滑輪組把物體提升上去.教師活動:很好,用手把物體提上去,力對物體做功了嗎?做了多少功?請觀察實驗.演示1在木板前將物體拉升h高度W=Gh演示2用杠桿來提升物體.用硬紙板制成杠桿,一端用圖釘固定在木板上,動力臂為阻力臂的三倍.讓物體
17、底面和動力作用點分別對準一條直線,請大家觀察.教師提問:這個杠桿是什么類型?F為多大?學生思考并答復:是省力杠桿,F=G/3.教師提問:當用力F勻速將物體提升h時,F對杠桿做功了嗎?為什么?學生答復:做了,因杠桿沿力F的方向移動了距離.教師接著提問:那移動的距離又是多少?動力作用點學生答復:是物體升高距離的3倍,即3h.教師提問:在提升過程中杠桿對物體做功了嗎?做的功是多少?學生答復:W=Gh.教師提問:哪個功相當于人直接用手做的功?動力對杠桿做功如何計算?學生答復:杠桿對物體做的功.人直接用手做的功W=Gh.人利用杠桿做的功.即W= W板書.演示3用剛剛的杠桿,使動力臂為阻力的一半時,請觀察
18、勻速提升物體.這是什么類型的杠桿,F為多大?費力杠桿,F=2G當物體升高距離為2h時,動力作用點移動的是多少?動力作用點移動的距離為h,人對杠桿做的功W=2Gh人不用杠桿做的功:同樣 W=2Gh即W用杠桿=W不用杠桿板書教師提問:無論使用省力杠桿還是費力杠桿能夠省功嗎?使用省力杠桿和費力杠桿都不能省功.為什么?兩次實驗結論都是,人利用機械做的功,都等于不用機械而直接用手所做的功.學生實驗學生實驗分成兩個容,兩人一組,學生分成兩局部,兩個實驗并進.分組實驗1用輕質滑輪實驗裝置如圖,將重2N的物體勻速提升0.2 m.注意強調用手勻速,豎直向上拉繩時,.并將實驗數據填在表格里,把表格投影出來并計算出
19、 W用和W不用.分組實驗2用較重的鐵制滑輪用一動一定滑輪組成滑輪組,將重2N的物體勻速提升0.2 m,實驗裝置如圖,測量數據及考前須知與實驗1一樣.實驗記錄投影實驗容物重GN提升高度hm拉力FN實移距離sm用滑輪做功J不用滑輪做功J120.210.40.40.4220.21.50.40.40.6實驗討論:請做實驗的同學將實驗結果進展比擬后,能夠得出的結論是什么?利用動滑輪做的功,等于不用動滑輪而直接用手所做的功.做實驗2的同學的實驗結果是什么?利用滑輪組所做的功大于不用機械所做的功.為什么與實驗1的結論不同呢?W用W不用板書.教師點評:因為我們實驗2中的動滑輪比實驗1中動滑輪重得多,在提升物體
20、的同時還要把動滑輪提起來,自然要多做些功.下面請大家用彈簧測力計測出動滑輪的重是多少?G=1 N.這時人用滑輪組做的功:W用=W不用+W輪教師總結:這節課我們做了四個實驗,據實驗結果請答復:1.省力機械還是費力機械能夠省功?都不能省功.2.自重和摩擦力大的機械還是自重和摩擦力小到可忽略不計的機械能夠省功?都不能省功我們把自重和摩擦力小到可以忽略不計的杠桿視為理想機械,由前三個實驗可見功的原理principle of work:使用任何機械時,動力對機械所做的功,總是等于機械克制阻力所做的功,或表述為等于不用機械而直接用手所做的功適用于理想的機械.但無論是理想機械還是非理想機械都有:W輸入=W輸
21、出+W損失即使用任何機械都不能省功.教師提問:不省功的原因是什么呢?因省力的機械必費距離,省距離的機械一定費力,而功=力距離,所以不能省功.我們的結論是利用簡單機械研究的結果,能適用于復雜機械嗎?同樣適用.因為復雜機械是由簡單機械組合而成的.例:自行車是由多個杠桿、輪軸等簡單機械組成的,所以利用自行車做功也不能省功.【知識拓展】斜面知識請看課本P9圖110中工人師傅將很重的木塊,沿搭在高處的木板推上去,這情景生活中常常能夠見到.這個木板也是一種簡單機械叫斜面.斜面是省力還是費力的機械?學生答復:省力的簡單機械.教師活動:斜面是一種省力的簡單機械.斜面為什么能夠省力?省多少力?我們根據功的原理可
22、以求出:WG=Fl=Gh假設斜面很光滑,無摩擦時.F=Gh/l=Gsin由公式可見,斜面長是斜面高的幾倍,推力就是物重的幾分之一,所用的力可以小于重物所受的重力,也就是說斜面可以省力.教師總結:要使重物升高一樣的高度,斜面越長越省力.板書用多媒體介紹一些斜面應用的例子:工人師傅將油桶沿斜面推上車,怎樣才能更省力?搭在車上的木板越長越省力.教師提問:為什么有人沿盤山公路上山覺得費力時,就在公路上走S形路線.因為盤山公路是個大斜面,當使物體升高一樣的高度,斜面越長越省力.走S形路線相當于加長了斜面的長度,因此走S形路線更省力.簡單介紹螺旋是一種變形的斜面,它能省力,也能節省空間.二、做功和能的轉化
23、初中我們學過能量守恒定律,同學們回憶一下該定律的容:能量既不會消滅,也不會創生,它只會從一種形式轉化為其他形式,或者從一個物體轉移到另一個物體,而在轉化和轉移過程中,能的總量保持不變.這是我們在初中已經學過的功和能的有關知識,對功和能也有了一個簡單的認識,并能定性地分析*些物理現象,本節課我們進一步來研究能的根本知識以及功和能的關系.(一)能的概念1.用多媒體展示以下物理情景,并把四幅圖比照在同一畫面上1流動的河水沖走小石塊.2飛行的子彈穿過木板.3自由下落的重物在地上砸了一個坑.4壓縮的彈簧把物體彈出去.2.分析概括圖片中流動的河水、飛行的子彈、下落的重物、壓縮的彈簧都各自對物體做了功.3.
24、總結:一個物體能夠對外做功,則這個物體具有能.(板書)4.請同學們結合生活,舉些物體具有能量的例子.緊的弓能夠做功,所以它具有能.電動機通電后能夠做功,它具有能.打夯機能做功,它具有能.流動的空氣能做功,它具有能.5.結合學生所舉的例子總結:物質的不同運動形式對應著不同的能.例如:有形變的彈簧具有彈性勢能;流動的空氣具有動能等.6.1演示:把彈簧固定在鐵架臺上,下端掛一物體,用力向下拉物體,使彈簧伸長后釋放,物體將向上運動.2分析:拉下物體,彈簧發生彈性形變具有彈性勢能.松手釋放后,彈簧縮短,對物體做功使物體具有了動能,同時彈簧的彈性勢能減小,即把彈性勢能轉化為動能.3總結:各種不同形式的能量
25、可以相互轉化,而且在轉化過程中能量守恒.7.用多媒體展示幾種現象,學生分析能量的轉化情況.1水沖擊水輪發電機發電.機械能電能2太陽出來,照耀森林.太陽能生物能3黃昏,電燈亮了.電能光能(能)過渡:上邊我們分析了幾種能量轉化過程,并且在能量轉化過程中與之嚴密相關的是做功.則功和能之間到底有什么關系呢“(二)功和能的關系1.用多媒體展示下面幾個過程1人拉重物在光滑水平面上由靜止到運動.2在水力發電廠中,水流沖擊水輪機,帶動水輪機轉動.3火車在鐵路上前進.2.師生共同分析1在人對重物做功的過程中,人的生物能轉化為物體的動能.2在水力發電廠中,水流沖擊水輪機轉動,從而帶動發電機轉動而做功,水流的機械能
26、轉化為電能.3火車前進而做功,把油和煤的化學能轉化為能,又把能轉化為火車的機械能.在上述過程中,發生了能量轉化且都伴隨著做功過程,板書做功使不同形式的能量發生轉化.過渡:則在能量轉化中,能量的轉化和所做的功之間有什么關系呢“3.舉例說明1舉重運發動把重物舉起來,對重物做了功,重物的重力勢能增加,同時運發動消耗了體的化學能,且運發動做了多少功就有多少化學能轉化為重力勢能.2被壓縮的彈簧放開時把一個小球彈出去,小球的動能增加,同時彈簧的彈性勢能減小,且彈簧對小球做了多少功,就有多少彈性勢能轉化為動能.類似的例子還很多,歸納得到:做了多少功,就有多少能量發生轉化.板書功是能量轉化的量度.過渡:通過上
27、述分析,功和能之間有著密切的聯系,則它們之間有什么不同呢“4.教師概括功和能的不同1功是和物體的運動過程有關的物理量,是一個過程量;能是和物體的運動狀態有關的物理量,是一個狀態量.2做功可以使物體具有的能量發生變化,而且物體能量變化的大小是用做功的多少來量度的,但功和能不能相互轉化.課堂小結通過本節課的學習,我們知道了機械功的原理以及功和能之間的關系兩局部容.了解了任何機械都不能既省力又省位移,即使用任何機械都不能省功.做功的過程就是能量轉化的過程,并且做了多少功就有多少能量發生了轉化.在以后的學習中,要注意運用功和能的觀點、能的轉化與守恒定律來分析和解決問題.板書設計一、功的原理:使用任何機
28、械時,動力對機械所做的功,總是等于機械克制阻力所做的功.1.使用機械時,人們所做的功都等于不用機械而直接用手所做的功適用于理想機械.2.使用任何機械都不省功.3.斜面是一種省力的機械.教學反思:第一章 第三節 功率三維目標知識和技能1知道功率的物理意義、定義式、單位。2理解功率的導出式P=Fv的物理意義,并掌握其用法,會利用功率的兩個公式來解釋現象和進展計算。3理解平均功率和瞬時功率,了解平均功率、瞬時功率、額定功率、實際功率的區別與聯系。過程和方法1通過實例體驗功率概念的形成過程及功率的實際意義,通過功率的定義過程,體會應用比值方法建立物理概念的方法。2學會求解各種不同的功率。3運用功率的不
29、同表達式分析和解決動力機械的運動問題。情感態度與價值觀1使學生養成具體問題具體分析和嚴密思維的習慣。2提高學生理論聯系實際、解決實際問題的能力。3培養學生敢于發表自己觀點、善于合作的良好習慣。【教學重點】1理解功率的概念。2知道功率的種類及其計算。【教學難點】1功率的表達式P=Fv的物理意義和運用。2瞬時功率和平均功率的計算。課時安排1課時 教學過程新課導入 教師:人們在生產、生活和工作中使用了大量的機械來做功,這與人力直接做功或畜力做功,在完成功的快慢方面有何不同?請舉例說明。引發學生思考,讓學生從身邊生活尋找做功快慢的事例,并思考機械與人或畜力做功快慢的差異。預測學生所舉事例可能有:1、人
30、上高樓如8層樓時,乘電梯比走路要快得多; 2、拖拉機耕地比牛耕地要快得多; 3、挖土機與人,要完成一樣的挖土任務,人花的時間要長得多;4、從水井里提水,使用抽水機比人工要快得多;列舉生產、生活中發生的事例,使學生體會功率與生活、生產息息相關,無處不在,研究功率具有重要的現實意義,并引導學生注意觀察身邊物理現象,體會到物理知識就在我們身邊,感悟物理規律研究的價值,激起學生的求知欲。功是能量轉化的量度,人們十分關注做功的多少。然而不同的機械或人,其做功的快慢是不同的。分析一些生產事例、工作場面,或展示一些做功快慢不同的圖片。有條件的情況下還可通過多媒體手段更生動地展示這些畫面和情景,使學生對做功快
31、慢的情形有更為形象和具體的認識,從而為建立正確的“功率概念打下良好根底。教師:在建筑工地上分別采用以下三種方式,把1t的貨物從地面運到三樓,方式一:搬運工分批搬運,需時間3h方式二:用一臺起重機提升,需時1min 方式三:用另一臺起重機提升,需時30 s上述三種情況下,把貨物由地面運到三樓時,請思考以下問題:1、用不同的方式,對貨物所做的功是否一樣?2、所用時間不同,三種方式中做功的快慢是否一樣?結論:對重物所做的功一樣,但所用時間不同,說明做功快慢不同。教師:不同的機器或物體做功有快有慢,如何來衡量做功的快慢呢?請同學們思考并提出解決方案。引導學生思考:如何比擬物體做功快慢?討論中注意培養學
32、生的發散思維能力和批判思維能力。預測學生可能有以下認識:1、選擇一樣時間,比擬做功多少,做功多的,做功就快;2、選擇做一樣的功,比擬做功的時間長短,時間長的,做功就慢;3、類比“速度的定義方法,用做功和完成這些功所花的時間的比值來定義“功率;教學中注意引導學生類比方“速度、“加速度概念的定義方法,體會比值法定義功率概念。新課推進一、功率的含義1定義:功W與完成這些功所用時間t的比值叫做功率。 板書2定義式:P=W/ t 板書3物理意義:表示物體做功快慢的物理量。 板書4單位:板書教師請一位同學正確地說出定義式中各個字母所表示的物理量及其單位。國際單位:瓦特w,常用單位:千瓦kw或焦耳/秒J/s
33、板書W功單位:焦耳J做功所用時間單位:秒(s)換算關系:kw = 1000 ww=J/s板書說明:用物理量的比值定義新的物理量,是建立物理概念常用的方法。使用該方法能夠進一步提醒和表述被探究對象的*些物理性質及變化規律,像我們已經研究過的速度、加速度等物理量就是用這種方法來定義的。5. 功率是標量,功率表示做功過程中能量轉化的快慢。板書6. 討論與交流:小實驗:把一段粉筆放在書的封面上,翻開書的封面形成一個斜面,并使粉筆開場下滑。請同學仔細分析一下,在下滑的過程中粉筆共受到幾個力的作用?哪些力做正功?哪些力做負功?哪些力不做功?如果斜面的傾角增大,情況會有什么變化?傾角增大時,功率是否也增大?
34、提示:1比擬不同傾角時的功率,應注意粉筆開場下滑處的高度應一樣。討論功率時須指明哪個力的功率。2實驗的分析討論,要注意所分析的是*個力的平均功率。注意引導學生進展受力分析、做功分析,可利用功率的定義式,在理論上進展推演,使思維更加嚴密。7. 一些常見機械做功功率1汽車發動機5104 W15104 W 2摩托車約2103 W3噴氣客機約2108 W 4人心臟跳動的功率1.5W左右5火箭的發動機約11013 W 6萬噸巨輪106W以上7藍鯨游動的功率可達350kW 8人的平均功率約1102 W9優秀運發動短時間的功率可達1000W二、功率P與力F、速度v的關系 板書1. 功率與力、速度的關系推導
35、板書教師:一部汽車載重時和空車時,在公路上以一樣的速度行駛,試討論這兩種情況下汽車的輸出功率是否一樣?為什么?預測學生的答復可能有:1載重汽車與地摩擦力較大,牽引力也大,由于行駛速度一樣,故一樣時間,載重車的牽引力做功較多,所以載重汽車的輸出功率較大;2載重汽車行駛得比空車慢,因此功率較小;3載重汽車比空車費力,因此載重車的輸出功率較空車時要大些;接著,教師引導學生思考,如何計算牽引力的功率。讓學生根據所學知識和功率定義式進展推演,培養良好的科學思維能力和思維習慣教師:*汽車在平直公路上做勻速直線運動,其牽引力大小為F,運行速度為v,試求此時汽車牽引力F的功率為多少?注意引發學生思考解決問題的
36、思路,應用功和功率的定義式進展分析和推導。2.公式:P=Fv F與位移s或v同方向板書即力F的功率等于力F和物體運動速度v的乘積.。注意F是速度v方向上的作用力。分析討論:由v = s / t求出的是物體在時間的平均速度,代入公式P=F v求出的功率是F在時間的平均功率;如果取得足夠小,則v表示瞬時速度,此時由Fv求得的功率就是F在該時刻的瞬時功率。即當v為平均速度時,求得的功率就是平均功率,v為瞬時速度時,求得的功率就是瞬時功率。總結:v是平均速度,P是平均功率F為恒力,且F與同向板書P=Fv v是瞬時速度,P是瞬時功率板書說明:如果物體做勻速直線運動,由于瞬時速度與平均速度相等,故此時平均
37、功率等于瞬時功率。教師:汽車以額定功率在平直公路行駛時,假設前方遇到了一段較陡的上坡路段,汽車司機要做好什么調整,才能確保汽車駛到坡頂?為什么? 預測學生的答復可能有:1加大油門,汽車可順利行駛到達坡頂。2汽車要換檔,才能順利行駛到達坡頂。師生共同分析:1 根據P=Fv知,汽車以額定功率行駛,因遇上坡路段,汽車所需的牽引力增大了,假設要保持行駛速度不變,這是不可能的;加大油門,只會增加發動機的輸出功率超過額定功率,發動機將因超負荷而過熱損壞。2 這是一種正確的操作方式,當司機將發動機的速度檔位調低后,速度減小了,牽引力加大了,只要牽引力足夠,汽車便可順利上坡。教師根據課堂需要還可以提出一些問題
38、讓學生進一步討論,如:1汽車上坡的時候,司機常用換擋的方法來減小速度,為什么?汽車上坡的時候,司機常用換擋的方法來減小速度,來得到較大的牽引力。2汽車上坡時,要保持速度不變,應如何做?汽車上坡時,要保持速度不變,就必須加大油門,增大輸出功率來得到較大的牽引力。3起重機在豎直方向勻速吊起*一重物時,為什么發動機的輸出功率越大,起吊速度就越大?起重機在豎直方向勻速吊起*一重物時,由于牽引力與重物的重力相等,即牽引力保持不變,發動機輸出的功率越大,起吊的速度就越大。思考:汽車等交通工具,如何才能獲得更大的行駛速度?教師:由P = W / t求出的是瞬時功率還是平均功率“學生小組討論后得出:由公式P
39、= W / t求出的功率,反映了該力在t時間做功的平均快慢,故由公式P = W / t求出的功率是平均功率。教師:人力直接做功能否像汽車做功那樣快呢?汽車做功能否像飛機做功那樣快呢?人如果做功過快,會產生什么后果呢?汽車超負荷運轉會產生什么后果呢?人做功過快,會引起疲勞、甚至受傷、生病等,汽車超負荷工作會造成發動機熄火或燒毀。教師:奧運長跑運發動能否用100m短跑的速度來完成5000m的賽跑路程呢?為什么?教師:你對“額定功率和實際功率以及平均功率和瞬時功率是怎樣理解的? 額定功率:指動力機械在長時間正常工作時最大輸出功率。也是機械發動機銘牌上的標稱值。額定功率是動力機械重要的性能指標,一個動
40、力機械的額定功率是一定的,機器不一定都在額定功率下工作。實際功率:機械在運行過程中實際輸出的功率是實際功率。實際功率可以小于額定功率,可以等于其額定功率稱滿負荷運行,但不能大于額定功率,否則容易將機械損壞。機車啟動過程中,發動機的功率指牽引力的功率而不是合外力或阻力的功率。 平均功率:物體在一段時間做功功率的平均值叫平均功率。通常用定義式P=W/t描述,只有當物體勻速運動時,才等于瞬時功率。瞬時功率:物體在*一時刻的功率叫做瞬時功率。通常用P=Fv表示,必須注意F、v與P的同時性。很多機械的銘牌上都標有這臺機器的額定功率,請同學將家里的電器設備上的額定功率都記錄下來,計算家里的每部機器每天要做
41、多少功?要消耗多少電能?哪一部機器最耗電?并與同學進展交流。教師:1當牽引力F一定時,功率P和速度v之間有什么關系? 2當速度v一定時,牽引力F和功率P之間關系如何?3當輸出功率P一定時,牽引力F和速度v之間有什么關系?根據公式P =F v可知,物體的運動速度v與牽引力F成反比,如果汽車需要較大的牽引力,就必須減小運動速度。3.推廣式:P=Fvcos 為力F與瞬時速度v方向間的夾角說明:1當F為合外力時,P為合外力做功的功率;當F為*一外力時,P為該力做功的功率;2在汽車等交通工具一類問題中,式中P為發動機的實際功率,F為發動機的牽引力,v為汽車的瞬時速度。板書設計一、功率的含義1.功率的定義
42、:功跟完成這些功所用時間的比值叫做功率2.功率的公式:P=適用求平均功率3.功率的物理意義:功率是表示做功快慢的物理量國際單位:瓦w4.功率的單位: 常用單位:千瓦kw或焦/秒J/s換算關系:1kw=1000w=1000J/s5.功率是標量,表示做功過程中能量轉化的快慢二、功率與力、速度的關系 1.功率與力、速度的關系的推導2.公式:P=Fv F與位移s或v同方向 v是平均速度,P是平均功率F為恒力,且F與同向P=Fv v是瞬時速度,P是瞬時功率F一定時,Pv 據P=Fv可得 v一定時,PF P一定時,F3.推廣式:P=Fvcos 為力F與瞬時速度v方向間的夾角教學反思:第一章 第四節 人與機
43、械三維目標教學過程知識和技能1穩固機械功的原理;2能熟練計算機械效率,并知道其代表的物理意義;3理解功率和機械效率是從不同方面反映機械性能的兩個物理量,它們之間無必然的聯系;4了解現代機械的開展水平。過程和方法注意初中舊知識的擴展、遷移。通過舉例和分析來解決重點,突破難點。理解功率和機械效率的不同物理意義。情感態度與價值觀1通過對機械效率的學習,領悟到不管什么情況下提高機械效率都是十分重要的,它不僅有很高的經濟價值,還能提高人們的效率意識,而講究效率正是現代人必須具備的根本素質之一。2樹立崇高的理想,大膽地創造、創造,以不斷改造人類自己的生存條件,最終到達人與自然的和諧開展。【教學重點】1能熟
44、練計算機械效率,并知道其代表的物理意義;2理解功率和機械效率是從不同方面反映機械性能的兩個物理量,它們之間無必然的聯系。【教學難點】1理解功率和機械效率是從不同方面反映機械性能的兩個物理量,它們之間無必然的聯系;2辨證認識智能化機械使用的利與弊。【教學時數】 1課時【教學過程】新課導入 教師:前面我們已經學習了功率的概念,請同學們回憶一下引入功率這一概念的物理意義是什么?預測學生的答復可能有: 1、功率是描述做功快慢的物理量; 2、功率大就意味著單位時間做的功就越多; 教師:機械是不是可以隨意地增大自己的功率呢?預測學生的答復可能有:1、不可以隨意地增大自己的功率,任何機械都有一個最大的輸出功
45、率,即額定功率2、可以增大自己的功率,只要加大油門;3、可以增大自己的功率,只要換個發動機就行了;新課推進一、功率與機械效率教師:功率的大小是衡量一個機械做功能力的重要物理量,功率越大說明該機械單位時間做的功就越多,那是不是功率越大的機械就越好呢?來源:Z*k.大家不妨思考這樣一個我們熟悉的例子:是不是學習時間越長的同學,學習成績就越好呢?事實是不一定的,為什么呢?除了要有時間保證,還要有科學的學習方法,有較高的學習效率才可以。由此聯想到機械做功是否也有一個效率問題呢?提出懸念,引發思考,讓學生在初中學習的機械效率根底上,通過閱讀教材P16容,經過思考、整理、歸納得出結論,實現初、高中物理知識
46、的銜接和平穩過渡。1.機械效率的計算:=板書教師:如何理解“機械效率呢?請舉例說明有用功、額外功和總功。預測學生結合初中所學可能列舉的實例有:1利用滑輪組在豎直方向提高重物,克制重物的重力所做的功是有用功,即W有用=G物h;克制滑輪與其轉軸之間的摩擦力做功、克制動滑輪及繩子重力所做的功是額外功。2利用滑輪組在水平方向勻速移動物體,克制物體所受阻力做的功是有用功,即W有用=f阻s;克制滑輪與其轉軸之間的摩擦力做功是額外功。3利用滑輪組在斜面上移動重物,克制重物的重力所做的功是有用功,即W有用=G物h;克制滑輪與其轉軸之間的摩擦力做功、克制動滑輪及繩子重力所做的功是額外功。教師:上述實例中,我們把
47、重物提高到一定高度,或在水平、斜面上使重物移動一定的距離,就是我們使用簡單機械的目的,對使用機械是有利用價值的,所做的功是有用功;而滑輪組克制滑輪與其轉軸之間的摩擦力做功、提升重物過程中克制動滑輪及繩子重力所做的功等是額外功;作用在機械上的動力對機械做的功就是總功,即W總=F動s,或W總=W有用+W額外。教師:機械效率是不是總小于1?學生經分析不難得出正確的答案:是的,因為W有用總是要小于W總。教師:引入機械效率的物理意義是什么?它和功率又有什么區別呢?2.功率和機械效率的區別:功率是表示做功的快慢;機械效率是表示機械對總能量的利用率。它們之間沒有什么必然的聯系。板書教師:機械效率是表示機械做
48、功或利用機械實現能量轉化的有效程度的物理量,機械效率越高,有用功所占的比例就越多,額外功所占的比例就越少,同學們能否找到提高機械效率的例子呢?讓學生列舉例子,并歸類總結預測學生可能列舉的實例有:1在建筑工地上把一車水泥運到樓頂,采用吊車比工人用手搬運省時、省力,提高工作效率。2用水泵抽水比人工提水灌溉農田省時、省力,提高工作效率。3乘自動扶梯或電梯上樓比直接走上樓更省時、更輕松。二、機械的使用1、機械使用的意義教師:我們生活中無處不在使用著機械,可以說人類已經很難離開機械了,則人類使用機械的目的是什么呢?預測學生的答復可能有:1可以代替人力做功2可以完成超越人力的工作3可以使人們的工作變得更輕
49、松更有效率2學生進展交流活動教師:同學們能聯系實際說說使用機械的好處嗎?將學生分為假設干小組,每組各找一個熟悉的機械為研究對象,并進展交流總結所研究的機械使用的妙處,最后每組選一個代表總結小組研究的成果。3知識拓展接著教師播放視頻介紹現代機械的開展,播放完畢后進展總結:毫無疑問,智能化機械的使用給人類帶來了很多的便利,但如果不能合理地利用這些成就,也同樣會給人類帶來危害。你能想象嗎?在醫院的手術臺前,機器人在為病人做開顱手術;在遠離地球的月球外表,機器人在代替人類采集月球標本;在未來的戰場上,可能有一種體積宛如昆蟲的武器,竟能使一座城市的電力全部癱瘓這些并非是科學夢想,而是正在或將要成為現實。
50、機器人是人類創造的一種機器,也是人類創造的一個偉大奇跡,機器人的出現滿足了人類的一種夢想。這就是說,在*些方面,機器人具有超人的能力。則,目前世界上機器人技術開展到了一個什么樣的水平,又在哪些領域得到應用?在機器人時代向我們走來的同時,讓我們走進機器人,了解一下機器人的世界吧!被稱為人類生活和生產“最忠實的伴侶的機器人,近幾年來取得飛速開展,引起世人的關注。機器人是人類創造的一種特殊機器,在生產和生活等方面,特別是在危險和極限環境作業中,有著廣泛的應用前景。機器人正開展成為一個龐大的家族,代替人們從事各種各樣的工作。1核事故機器人 板書2仿生機器人 板書3昆蟲機器人 板書4飛行機器人 板書5.
51、 太空機器人 板書6. 機器人醫生 板書7. 替身機器人 板書8. 微型機器人 板書9. 納米機器人 板書10. 消防機器人板書三、小結 1.功率和機械效率是從兩個不同方面反映機械性能的兩個物理量,它們之間沒有必然的聯系,前者表示做功的快慢,后者表示機械對總能量的利用率。2.機械的使用給人類帶來了很多的便利,但如果不能合理地利用,也同樣會給人類帶來危害。總之,我們要不斷積極地去探索自然規律,并應用這些規律大膽地創造和創造,不斷改善人類自己的生存,并最終到達和自然和諧開展。板書設計一、功率與機械效率1.機械效率的計算:=2.功率和機械效率的區別:功率是表示做功的快慢;機械效率是表示機械對總能量的
52、利用率。它們之間沒有什么必然的聯系。二、機械的使用 極豐富和改善了我們的生活,但要注意機械的合理使用,最終到達與大自然的和諧共處。教學反思:第二章 第一節 動能的改變三維目標知識和技能1.理解什么是動能;2.知道動能的定義式,會用動能的定義式進展計算;3.理解動能定理及其推導過程,知道動能定理的適用圍;4.穩固用打點計時器打下的紙帶計算物體運動的即時速度;5.學習利用物理圖象探究功與物體動能變化的關系.過程和方法1.通過用紙帶與打點計時器來探究功與速度的關系,體驗知識的探究過程和物理學的研究方法;2.運用演繹推導方式推導動能定理的表達式;3.理論聯系實際,培養學生分析問題的能力.情感態度與價值
53、觀1.通過實驗探究,體會學習的快樂,激發學習的興趣;通過親身實踐,樹立“實踐是檢驗真理的唯一標準的科學觀;2.通過動能定理的演繹推導,培養學生對科學研究的興趣.【教學重點】1.動能的概念;2.動能定理及其應用;3.學習探究恒力做功與物體動能變化關系的物理方法,并會利用圖象法處理數據.【教學難點】1.對動能定理的理解和應用;2.實驗數據的處理方法圖象法.【教學時數】 1課時【教學過程】導入新課教師提問:什么是物體的動能?物體的動能與什么因素有關?學生答復:物體由于運動而具有的能叫動能;物體的動能跟物體的質量和速度有關系.教師活動:物體的動能跟物體的質量、速度有什么關系呢?本節課我們就來研究這個問
54、題.板書:動能的改變推進新課一、動能教師活動:從功能關系定性分析得到:物體的質量越大,速度越大,它的動能就越大.在物理學中就用這個量來表示物體的動能.板書:a.物體的動能等于物體質量與物體速度的二次方的乘積的一半.b.公式:c.動能是標量d.動能的單位:與功的單位一樣,在國際制中都是焦J思考:一架飛機在牽引力的作用下不計阻力,在起飛跑道上加速運動,分析:1.飛機的動能如何變化?2.飛機的動能變化的原因是什么?學生活動:分析并討論上述問題:1.因為飛機的速度越來越大,所以飛機的動能在不斷增大.2.由于牽引力對飛機做功,導致飛機的動能不斷增大.教師活動:由于牽引力做功導致飛機動能增大,我們知道物體
55、的動能和速度有關,我們還不能馬上得出力對物體做的功和動能的關系,我們先來研究恒力對物體做的功和速度變化的關系.【方法引導】由于牽引力所做的功和動能變化之間的等量關系,我們可以根據恒力做功的多少,來定量地確定動能和恒力做功多少之間的關系.二、恒力做功與動能改變之間的關系【合作探究】教師活動:指導學生閱讀教材 “實驗與探究局部,答復以下問題:1探究過程中,我們是否需要測出砝碼的具體重力數值?是否需要測出各次小車速度的具體數值?可以怎么做?2每次實驗中砝碼的放置有什么要求?為什么?3小車獲得的速度怎樣計算?4實驗完畢后,我們用什么方法分析砝碼的重力對小車做的功和小車動能的關系?學生活動:認真閱讀教材
56、,思考問題并答復.教師活動:傾聽學生答復,幫助學生解決疑難,答復學生可能提出的問題.點評:培養學生在實驗探究前要養成思考的習慣.有了正確的探究思路,才會防止探究的盲目性.教師活動:指導學生分組實驗,并引導學生思考下面的問題:1小車在木板上運動時會受到阻力,可以采用什么方法進展補償?2紙帶上的點距并不都是均勻的,應該采用哪些點距來計算小車的速度?為什么?學生活動:分組實驗根據條件狀況,可兩人一組,可四人一組.教師活動:巡視、指導,解答學生提出的問題,處理即發事件.重點指導一兩個組順利完成實驗,以便后面實驗數據的處理.教師活動:學生實驗完畢后,指導學生進展數據處理.問題:根據測出的數據,怎樣預測恒
57、力的功與動能的關系?用圖象法研究功與動能的關系時怎樣使研究過程簡便直觀?學生活動:思考教師提出的問題,并在坐標紙上建立坐標系,作出W-v2曲線,尋找功與動能的關系.三、動能定理教師活動:通過上面的實驗與探究,我們已經知道了恒力對物體所做的功與物體動能變化之間的關系,則能不能從理論上證明物體的動能改變與恒力做功的關系呢?接下來我們就來研究這個問題.點評:通過知識的遷移,找到探究規律的思想方法,形成良好的思維習慣.教師活動:在以下簡化的情景下求出力對物體做功的表達式.設物體的質量為m,在與運動方向一樣的恒定外力F的作用下發生一段位移l,速度由v1增加到v2,如下圖.試用牛頓運動定律和運動學公式,推
58、導出力F對物體做功的表達式.學生活動:在練習本上獨立推導,求出力對物體做功的表達式.教師活動:投影學生的推導過程.功的表達式為:教師活動:直接給出動能定理的表達式:有了動能的表達式后,前面我們推出的,就可以寫成W=Ek2-Ek1其中Ek2表示一個過程的末動能,Ek1表示一個過程的初動能.上式說明,力在一個過程中對物體所做的功,等于物體在這個過程中動能的變化,這個結論,叫做動能定理.提出問題:1如果物體受到幾個力的作用,動能定理中的W表示什么意義?結合生活實際,舉例說明.2動能定理,我們是在物體受恒力作用且做直線運動的情況下推出的.動能定理是否可以應用于變力做功或物體做曲線運動的情況?學生活動:
59、閱讀教材,思考問題,列舉實例;選出代表發表自己的見解.動能定理的適用條件:動能定理既適合于恒力做功,也適合于變力做功,既適用于直線運動,也適用于曲線運動.【例題剖析】一架噴氣式飛機,質量5103 kg,起飛過程中從靜止開場滑行的路程為s5.3102時,到達起飛速度v60/s,在此過程中飛機受到的平均阻力是飛機重力的0.02倍(k0.02),求飛機受到的牽引力.注意:不要限制學生的解題思路解法一:以飛機為研究對象,對它受力分析:重力、支持力、牽引力和阻力作用.F合Fkmga又v2-02as,由和得:所以=0.02510310 N+5103N=1.8104 N.解法二:以飛機為研究對象,它受到重力
60、、支持力、牽引力和阻力作用,這四個力做的功分別為W,W支,W牽Fs,W阻kmgs.據動能定理得:代入數據,解得F1.8104.學生活動:學生講解自己的解答,并相互討論;教師幫助學生總結用動能定理解題的要點、步驟,體會應用動能定理解題的優越性1.動能定理不涉及運動過程中的加速度和時間,用它來處理問題要比牛頓定律方便.2.用動能定理解題,必須明確初末動能,要分析受力及外力做的總功.3.要注意:當合力對物體做正功時,末動能大于初動能,動能增加;當合力對物體做負功時,末動能小于初動能,動能減小.教師活動:解法一采用牛頓運動定律和勻變速直線運動的公式求解,要假定牽引力是恒力,而實際中牽引力不一定是恒力.
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