第十一章功和機械能

'逢E章內(nèi)自概誣

機械能是最常見的一種形式的能，是學習其他各種形式能的起點，功是能量

轉(zhuǎn)化的量度.通過本章的學習，引導學生認識做功與能量轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移的動態(tài)關(guān)系，

理解做功有快慢之分.

本章共分4節(jié)：

1.第1節(jié)“功”，讓學生理解做功的兩個必要因素，掌握功大小的計算，讓

學生初步了解力對物體做功可以改變物體的能量.

2.第2節(jié)“功率”，首先通過熟悉的實例引導學生感受到做功的快慢問題，

再用速度的方法類比得到功率的概念，結(jié)合速度的公式、單位，講述功率的公式

和單位，再通過例題幫助學生掌握功率的計算.

3.第3節(jié)”動能和勢能”，本節(jié)內(nèi)容先介紹功和能的關(guān)系，然后通過大量的

實例讓學生真實感受到動能、勢能的存在，理解動能、勢能的概念，掌握動能、

勢能的大小與哪些因素有關(guān).

4.第4節(jié)“機械能及其轉(zhuǎn)化”，通過觀察、分析實驗現(xiàn)象，說明能量如何轉(zhuǎn)

化，讓學生通過分析，自己得出動能、勢能、彈性勢能都可以相互轉(zhuǎn)化的結(jié)論，

并引入只有動能和勢能相互轉(zhuǎn)化時，機械能守恒的原理.最后還介紹了大自然中

的機械能一一風能和水能在生活中的應用.

RE亭教與目相

【教學目標】

1.在知識與技能方面：①讓學生知道功的概念、做功的兩個必要因素，理解

功的計算公式；②通過實例結(jié)合已學的物理規(guī)律理解功率的定義，由定義得出公

式，能用功率的計算公式進行簡單地計算；③了解動能、勢能的概念，結(jié)合生活

中的實例掌握動能和勢能的區(qū)別和聯(lián)系，了解影響動能和勢能的因素；④理解機

械能的概念，理解各種機械能之間的相互轉(zhuǎn)化，能用機械能之間的相互轉(zhuǎn)化解釋

日常生活中的一些現(xiàn)象；⑤了解天然的機械能一一水能、風能以及人類對它們的

開發(fā)利用.

2.在過程與方法方面：通過觀察和實驗了解功、功率的物理意義；通過參與

探究影響動能和勢能大小的影響因素，學習擬定簡單的科學探究計劃和實驗方

案；通過觀察和實驗認識動能和勢能和轉(zhuǎn)化過程.

3.在情感、態(tài)度與價值觀方面：在實驗中培養(yǎng)學生具有對科學的求知欲，樂

于探索自然現(xiàn)象和日常生活中的物理學道理，有將科學技術(shù)應用于日常生活、社

會實踐的意識.

【教學重點】

做功的兩個必要因素，功和功率的概念，動能、勢能大小的影響因素，機械

能的概念，動能和勢能之間的相互轉(zhuǎn)化.

【教學難點】

功、功率、速度三者之間的區(qū)別和聯(lián)系；功、功率、速度的綜合計算和運用;

水能和風能的常見利用方式.

Mj：本章課時支排

【課時建議】

本章共有4節(jié)，建議7課時:

第1節(jié)功1.5課時

第2節(jié)功率............................2.5課時

第1課時功率的初步認識

第2課時功率的綜合運用

第3節(jié)動能和勢能.....................1課時

第4節(jié)機械能及其轉(zhuǎn)化................1課時

本章復習和總結(jié).........................1課時

第1節(jié)功

節(jié)謝標要求

【教學目標】

一、知識與技能

1.知道做功的兩個必要因素.

2.理解功的定義、計算公式和單位，并會用功的計算公式進行簡單計算.

二、過程與方法

1.通過思考和討論，判斷在什么情況下力對物體做了功，在什么情況下力沒

有做功而是“勞而無功”.

2.學會從物理現(xiàn)象中歸納簡單的物理規(guī)律.

3.通過觀察和實驗，了解功的含義，學會用科學探究的方法研究物理問題.

三、情感、態(tài)度與價值觀

1.樂于探索自然現(xiàn)象和物理規(guī)律，樂于參與觀察、實驗、探索活動.

2.有將科學技術(shù)應用于日常生活、社會實踐的意識.

3.培養(yǎng)學生的綜合學習能力，激發(fā)學生的求知欲.

【教學重點】

理解做功的兩個必要因素，會用功的計算公式W=Fs進行簡單計算.

【教學難點】

判斷力對物體是否做功，以及當有多個力作用在物體上時，各個力做功的計

算.

【教具準備】

木塊、木板、細繩、彈簧測力計、小車、刻度尺、多媒體課件等.

【教學課時】

1.5課時

丁教學設計

【新課引入】

師生活中的“功”是個多義詞，功勞、立功中的“功”有貢獻的意思；成

功、事半功倍中的“功”有成效的意思；在日常生活中凡是人們從事了腦力和體

力勞動，都叫做“功”，那力學中的功又有什么含義呢？接下來讓我們看下面的

實驗.

師播放視頻“叉車運貨”：叉車搬運貨物時，把貨物從地面提升到一定高度.

叉車用力托起貨物，使貨物在這個力的方向上發(fā)生了位置的移動.

師要求：請同學們認真觀察叉車和貨物的運動情況，思考并評價叉車工作的

成效.

I________I

生叉車給貨物一個向上的力F（如圖），而貨物在這個力的作TF

用下，向上移動了一段距離s.|1于

師同學們回答正確，叉車向上的托力對貨物作出了貢獻，有了“成效”，這

個成效體現(xiàn)在物體被舉高了.（教師同時在黑板上寫出：貢獻、成效二詞）.對于

這種情況，物理學中就說叉車托起貨物的力做了功，這節(jié)課我們就來學習有關(guān)功

的一些知識.

【進行新課】

知識點1

1.功的概念

教師由“叉車運貨”視頻，引導學生總結(jié)出力學中關(guān)于“功”的確切含義.

板書：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，

這個力的作用就顯示出成效，力學里就說這個力對物體做了功.

2.做功的兩個必要因素

教師引導學生觀察教材P63頁《想想議議》圖11.1-2中力做功的實例和11.1-3

中力不做功的實例，分析、總結(jié)一下力學中的做功有哪些共同特點？（學生分組

討論總結(jié)）

學生討論：①在圖11.1-2甲中，小車在推力的作用下前進，在推力的方向上

移動了距離，推力做了功；②在圖11.1-2乙中，物體在繩子拉力的作用下被提升,

在拉力的方向上移動了距離，拉力做了功；③在圖1L1-3甲中，人提著滑板在水

平路面上行走，手對滑板的力是向上的，而滑板只在水平方向上移動，并沒有在

提滑板的力的方向上移動，人提滑板的力沒有做功；④在圖11.1-3乙中，用力搬

一塊大石頭而沒有搬動，石頭在力的方向上沒有移動，人對石頭的作用力也沒有

做功.

師同學們的回答很對，有力作用在物體上，同時物體的距離發(fā)生了變化，

我們就說這個力做了功.那在圖11.1-3的甲圖中也有力作用，也有距離變化，可

是為什么說這個小朋友對滑板沒有做功呢？剛才同學們說的有道理，就是在豎直

方向（提滑板的力的方向上）沒有移動距離，那同學們再仔細想一想，為什么要

在豎直方向移動距離呢？水平方向不是移動了距離嗎？

生再次討論，并進行各種猜測.

師提示：不妨從受力分析的角度去思考下，或許能發(fā)現(xiàn)些什么.

同學們開始動手畫受力圖:在教材圖11.1-2和11.1-3中推動小車的力水平向

左，繩子拉動物體的力豎直向上，提起滑板的力豎直向上，搬動石頭的力豎直向

上.

生：移動的距離必須和力的方向一致，這樣才算做了功.

師回答正確，真棒！

板書：力學中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.

3.怎樣判斷力是否做功

師同學們請舉例說明在你的周圍可以發(fā)現(xiàn)哪些力做功的例子？比一比，看

誰對生活觀察得最仔細.

學生可以舉很多的例子：如起重機吊起重物、火箭升空、馬拉車前進等等.

（教師對正確的例子予以肯定，對錯誤的例子引導改正）

師接下來請大家看老師這里的幾個例題（用多媒體展示），請你們分析下列

示例中力是否做功了.

例題1（1）舉重運動員在把杠鈴舉高的過程中是否對杠鈴做功.舉在高處停

留5秒的過程中是否做功？

（2）小球在光滑水平地面做勻速直線運動，小球在豎直方向上受什么力的

作用？是否做功？在水平方向上是否受力？是否做功？

（3）起重機使貨物在水平方向上勻速移動一段距離，拉力對貨物做功了嗎？

生思考、回答、交流、討論.師引導學生根據(jù)以上事例分析、總結(jié)在什么情

況下力不做功（用多媒體展示）.

答案：（1）舉重運動員在把杠鈴舉高的過程中對杠鈴做了功，但舉在空中停

留5秒的過程中卻沒有做功，在空中停留的過程中因為舉力方向是豎直向上的，

沒有移動距離；

（2）因為小球盡管在豎直方向上受到重力、支持力的作用，但沒有在豎直

方向上移動距離，因此在豎直方向上沒有做功；而在水平方向上盡管移動了距離,

但沒有受到力的作用，因此在水平方向上沒有做功.所以整個過程中都沒有做功.

（3）拉力對貨物沒有做功.因為鋼絲繩對貨物的拉力的方向是豎直向上的，

而貨物移動的距離是在水平方向上，二者方向不一致.

教師總結(jié)：通過以上的學習，知道了做功不能離開兩個必要因素，二者缺一

不可，又知道有三種情況下力不做功：即光有力的作用不做功；光有移動距離不

做功；有力又有距離但二者方向不是一致的,同樣不做功.

知識點2

1.功的計算公式

師請同學們猜想一下，力學中的功的大小可能與哪些因素有關(guān)呢？

學生積極猜想并發(fā)言.

教師演示實驗：用彈簧測力計水平拉動木塊（或小車）在長木板上勻速移動,

并提醒學生觀察后思考不同情況下做功的大小.

第一次：用較小的力Fi拉動木塊移動一段距離si（用刻度尺可以量出）；

第二次：用較大的力F2拉動木塊移動一段距離si（與第一次距離相等）;

第三次：用與第二次相同大小的力F2拉動木塊移動較遠的距離S2.

通過三次實驗比較可知：作用在物體上的力越大，使物體移動的距離越大，

這個力的成效越顯著，說明這個力所做的功越多.

板書：在力學中，功等于力與物體在力的方向上移動的距離的乘積.

即：功=力乂力的方向上移動的距離.

用公式表示：W=Fs.單位:焦耳;符號：J;1J=1N,m.

W=Fs

——立介皿屏頓（N）|

------

2.功的計算的初步應用

教師提問：1J的功有多大？如果同學們從地上拿起一只約50g的雞蛋，并

把它緩緩舉過頭頂，做功大約U.

教師同時用多媒體展示計算過程：（幫助同學們分析問題，同時示范做計算

題的規(guī)范）

解：雞蛋的重力G=mg=0.05kgX10N/kg=0.5N,人手對雞蛋的向上的托力F

大小等于重力,F=0.5N,雞蛋被舉起，移動的距離約為s=2m,那么人對雞蛋做的

功為W=Fs=0.5NX2m=lJ.

例題2師用多媒體展示教材P64頁的例題，并組織學生分析、討論、計算;

展示計算過程.

知識點3功的計算的綜合運用

教師可通過適當?shù)睦}讓學生理解功的計算的綜合應用，幫助學生運用公式

W=Fs計算功的綜合性習題.

例題3（多媒體展示）圖甲為某地距離傳感器發(fā)出和接收超聲波信號檢測汽

車速度的示意圖.

（1）已知超聲波的速度為340m/s,某次檢測車速時，傳感器發(fā)出至接收超

聲波信號用了0.4s,問超聲波信號遇到汽車時，汽車與傳感器之間的距離是多少

米？

（2）如果將距離傳感器與計算機連接，可以將物體運動的距離（s）-時間⑴

圖象顯示在計算機的屏幕上.利用傳感器測得某一汽車在平直公路上運動的距離

（s）-時間（t）圖象如圖乙所示，請在丙圖中畫出汽車運動的速度（v）-時間（t）

圖象.

（3）若汽車運動中所受阻力大小為3000N,根據(jù)第（2）問中汽車運動距離

（s）-時間⑴圖象提供的信息，求汽車在10s內(nèi)牽引力所做的功.

解：（1）s=—vt=-X340m/sX0.4s=68m.

22

（2）由乙圖可知，汽車做勻速運動，當t=3s時，s=90m,解得汽車速度

丫=厘=22"=30m/s,所以速度（v）-時間⑴圖象如下圖所示.

t3s

fv/（m,s'）

45

30--------------

15卜

0123Hs

(3)汽車在10s內(nèi)移動距離s'=vt'=30m/sX10s=300m,牽引力所做的功

W=Fs'=3000NX300m=9X105J.

【課堂交流、小結(jié)與延展】

師請同學們自由討論，說說你還想知道哪些內(nèi)容？

生：老師，我問一下，如果力的方向與物體移動的方向不完全相同，如圖所

示，怎么求解功的大小呢？

師你這個問題提得很好，當力的方向與移動的距離不完全一致，即二者之

間有個夾角。時，如何計算這個力對物體做功的大小？我們知道，力F產(chǎn)生了兩

種作用效果：一種是水平拉動物體前進，另一種是把物體豎直向上提起(當然，

物體沒有離開地面是因為在豎直方向上的這個分力小于物體的重力，很明顯，在

這個力的作用下，物體對地面的壓力要比沒有這個力時要小些)，可看出物體在

水平方向的分力的作用下產(chǎn)生了向前移動一段距離的成效，因此，只有水平方向

的分力才對物體做功，豎直方向的分力沒有做功.所以，水平方向的分力做的功

就是這個力所做的功，故這個力對物體所做的功為WMFSMFISMRRSOS.由此可

見，這個力對物體所做的功大小在O~Fs之間.順便指出，如果力的方向與移動距

離方向相反，那么這個力對物體起阻礙作用，這個力對物體也做功，是消極功，

所以，通常我們說物體克服這個力做功.到此，同學們會發(fā)現(xiàn)，力與移動距離的

夾角0不同，做功的大小不同.當夾角。為90°時，不做功.

豎直方向

水平方向

——K

777777777777777777777777777777777777

【教師結(jié)束語】

大家這節(jié)課的收獲確實不少，我們共同學習了功的概念，理解了物理學中做

功的特定含義，并能進行功的簡單計算.請同學們在課后結(jié)合身邊的實例相互交

流和討論，加深理解做功的含義.好，謝謝！

課后作業(yè)

完成本課時對應練習.

教與反思

i.功的概念的理解.通過學生平時生活中談到某人作了“貢獻”，有功勞、立

了功，做事成功、事半功倍等有“成效”，引出功，物理學中也談到功，進而類

比，發(fā)現(xiàn)物理學中說一個物體做功與現(xiàn)實生活中的功是不一樣的，不僅包含“成

效”的意思，更重要的是強調(diào)了力與運動的關(guān)系，即物體在一個力的作用下移動

了一段距離.使學生更加體會到物理概念與生活中談到的某個量是有差距的，它

具有特定的物理意義.這一點在教學中教師有必要明確指出，讓學生有牢固的

深刻的認識和理解.

2.《想想議議》這部分內(nèi)容的處理，教師可大膽放手，讓學生們自己比較、

交流和討論，從而歸納出物理學中做功必須具備的兩個因素.這樣不僅培養(yǎng)了學

生分析、概括和歸納問題的能力，而且加強了學生對做功概念的理解.

3.在介紹功的計算公式時，可以不必講述為什么是將力與距離相乘即為做功

的大小.可以這樣告訴學生，這是物理學中規(guī)定的.學生們有了識別哪些情況下力

做了功的能力，再介紹物理學中規(guī)定的計算功的方法，就不難接受了.所以判斷

物體是否做功是關(guān)鍵，然后教師通過適當?shù)睦}來引導，即可幫助學生理解和運

用公式W=Fs計算功的大小.

教學版書

’1.定義:如果一個力作用在物體上，物體在這個力的方向

移動了一段距離，這個力的作用就顯示出成效,力學里

就說這個力對物體做了功.

「一個是作用在物體上的力

功＜______

2.做功的兩個必要因素＜另一個是物體在這個力的方向

.上移動的距離

3.計算公式：TT=Fs(功=力、力的方向上移動的距離)

4單位:焦(J)1J=1N-m

第2節(jié)功率

第1課時功率的初步認識

爺；課標要示

【教學目標】

一、知識與技能

1.知道功率的概念.

2.結(jié)合實例理解功率的概念，能用功率的計算公式進行簡單的計算.

二、過程與方法

1.通過實例結(jié)合已學的物理規(guī)律理解功率的物理意義和概念.

2.學會如何比較功率的大小，掌握功率的計算公式P=些和P=Fv.

t

3.了解功率在實際生活中的應用.

三、情感、態(tài)度與價值觀

具有對科學的求知欲，樂于探索自然現(xiàn)象和日常生活中的物理學道理，有將

科學技術(shù)應用于日常生活、社會實踐的意識.

【教學重點】功率的計算.

【教學難點】理解功率的物理意義.

【教具準備】磅秤、皮尺、秒表、多媒體課件等.

【教學課時】L5課時

丁教學設計

【鞏固復習】

教師引導學生復習上一課時所學內(nèi)容，并講解學生所做的課后作業(yè)，加強

學生對知識的鞏固.

【新課引入】

師（以講故事的形式導出）上個周末，我到小明家家訪，小明家正在裝修

新房子，小明非常高興，幫助爸爸搬材料.看到小明和他爸爸一起搬胸，小明干

得非常火熱.小明要和他爸爸比賽，樓腳地面放有兩堆相同的磚塊（40塊，每塊

重約50N）,小明一次最多搬起4塊，爸爸一次可以搬起8塊，結(jié)果爸爸用了20

分鐘，小明用了30分鐘才搬完了.同學們想一想，小明和爸爸做功相同嗎？誰贏

了？為什么呢？

生：一樣多，爸爸贏了.因為搬一樣多的磚塊到相同的高度，對磚塊做功相

同，小明用的時間多，爸爸耗費的時間少，所以，小明做功慢，爸爸做功快.師大

家分析很好，由此可見，做功有快慢之分，這正是我們今天要探究的問題，如何

描述做功的快慢.

【進行新課】

知識點1功率的定義式和功率大小的比較

1.功率的定義式和功率大小的比較

師剛才，我們分析了做相同多的功，比較所用的時間的長短，就可以判斷

做功的快慢，即用的時間越少，做功就越快；再看一種情況，如果20min內(nèi)小明

搬了30塊磚到樓上，他爸爸搬了40塊磚到樓上，那誰做功快呢？為什么？

生：爸爸做功快.因為爸爸做功多，小明做功少.

師可見，相同時間，比較做功的多少，可以看出做功的快慢，即相同時間

內(nèi)做功多的，表明做功就快，反之，做功少的做功慢.

師那如果這種情況，又如何比較呢？（多媒體展示問題）

問題：lOmin小明搬完20塊磚到樓上，6min爸爸搬完18塊磚到樓上，誰

做功快呢？

學生積極發(fā)言，有的說小明做功快，有的說爸爸做功快，各抒己見（討論非

常激烈）.

師（引導、啟發(fā)學生）請大家回憶，前面我們學習哪些比較快慢的物理量,

如何定義的，有何特點？

生：描述運動的快慢用速度表示用通過的路程與所用的時間的比值來定義

速度，比值越大，運動越快，速度越大.

師同學們說的正確，我們不妨也采用這種方法，用做的功與所用的時間的

比值來定義.因此，描述做功的快慢用功率表示.

注意：做功快慢與運動快慢的類比（用多媒體展示）

比較物體運動的快慢比較做功的快慢

相同時間，單位時間相同時間，

單位時間內(nèi)

比較路程內(nèi)通過的比較做功

做的功

的長短路程的多少

速度的定義：路程與所功率的定義：功與做功所用時

用時間之比叫做速度.間之比叫做功率.

功率的公式:P=^―

速度的公式:r=—

/t

板書：（1）功率是表示物體做功快慢的物理量.

（2）功率的定義：功與做功所用時間之比叫做功率.

（3）功率的定義式：

代手一段一單鶴麴耳。》

I一單便溺KG

1---------施奉,_單微纏耳WM

2.功率的單位“瓦”

師功率的單位由功的單位和時間的單位組合而成.在國際單位制中，功的單

位是焦耳，時間的單位是秒，則功率的單位是焦耳每秒.功率的單位有個專門的

名稱叫做“瓦特”，簡稱瓦，用符號W表示，正體書寫作為單位；要注意，功作

為物理量也是用卬表示，但必須是斜體.這一點，書寫時要區(qū)別.另外，工程技術(shù)

上，功率的單位還有：千瓦（kW）、兆瓦（MW），它們之間的換算關(guān)系：

lkW=103W,1MW=1O6W

師功率1瓦表示的物理意義是物體在1秒鐘內(nèi)完成的功是1焦.同學們，你

想了解我們身邊的一些運動物體的功率多大嗎？請大家閱讀教材P66頁第2段，

并說說你的看法.

生思考、討論，并發(fā)表看法.教師也可以參與討論，并舉一些大家熟悉的例

子，引導學生課后通過上網(wǎng)搜集一些相關(guān)資料.

w

3.功率的計算：P--

t

師下面，我們看看如何計算物體的功率.

例題1用多媒體展示教材P66頁例題.

師引導學生分析:要計算起重機的功率P,已經(jīng)知道了所用的時間3根據(jù)

功率的定義式P=w/t,就必須計算出所做的功W,根據(jù)功W=Fs分析，勻速提起

重物時，所用的拉力F等于重力G,移動的距離s即是物體上升的高度h（已經(jīng)知

道了），因此，所做的功W即可求出.教師板書演算計算過程.

師請大家思考：起重機的電動機做功的功率也是4Xl（）3w嗎？為什么？

生：不是的，因為起重機的電動機除了提升物體做功外，還要克服起重機自

身部分重力，如鋼繩重力做功，還有機器部件間的摩擦力做功，這些功合起來肯

定要大于4X103W.

師分析正確.有道理！起重機提升物體做的功為有用功，而它的電動機所做

功為總功，這些物理量我們將在下一章中學習.

例題2（用多媒體展示）在今年的抗旱工作中，某單位幫助一個扶貧村打了一

口地下水井，并在地面上修建了一個深2m,能儲存30t水的水池.已知水井中的

水面距離水池進水口的豎直距離是30m.（g取10N/kg）

求：（1）將30t水從井里剛好抽到水池里，抽水機對水做的功.

（2）水池裝滿水后，水對池底的壓強.

（3）將30t的水從井中抽到水池中需要lh,則這臺抽水機的功率不得低于

多少瓦？

解析：本題是一道綜合性較強的題目，不僅涉及了功和功率的計算，還涉及

了液體壓強的計算，在分析本題時，應從以下三點入手：（1）知道水的質(zhì)量，利

用重力公式求水受到的重力，又知道水提升的高度，再利用功的公式W=Gh求

抽水機對水做的功；（2）水池裝滿水后，知道水深，利用液體壓強公式求水對池

底的壓強；（3）知道抽水機抽水的時間，再利用功率公式求抽水機的功率.

解：（1）水的質(zhì)量：m=30t=30X103kg=3Xl（）4kg水受到的重力：G=mg=3X

104kgX10N/kg=3X105N抽水機對水做的功：W=Gh=3X105NX30m=9X106J

（2）水池中水深h=2m,則水對池底的壓強：p=Pgh=1.0X103kg/m3X10N/kg

X2m=2X104Pa

（3）抽水機抽水的時間t=lh=3600s,則抽水機的功率至少是

/>_卬_9xl()6j

=2500W

-7—3600s

知識點2功率的計算：P=Fv

教師給學生推導功率的計算公式P=Fv：

當物體在力F的作用下，以速度v做勻速直線運動時，由W=Fs,v=s/t可得

公式P=Fv.

教師在黑板上板書公式P=Fv表示的物理意義.

板書：（1）當物體的功率一定時，它受到的牽引力越大，速度越小.

（2）當物體的牽引力一定時，功率與速度成正比.

（3）當物體速度一定時，牽引力越大，它的功率越大.

提示:若F和v為定值，則P為定值；若F和v在變化，則P也在變化，所

以公式P=Fv反映的是瞬時功率.

例題3（用多媒體展示）某汽車在平直公路上做勻速直線運動，已知其水平

牽引力大小恒為F,運行速度為V,問：（1）此時汽車牽引力F的功率為多少？

（2）如果汽車發(fā)動機的實際輸出功率是90kW,勻速行駛速度是30m/s,汽

車受到的阻力是多少？

解：（1）在一段時間t內(nèi)，汽車行駛的距離s=vt,水平牽引力做功W=Fs=Fvt,

W__Fvt_

牽引力做功的功率P=

pox104IV

（2）P=90kW=9X104W,v=30m/s由P=Fv得，F(xiàn)=—=--—=3X1O3N

v30〃?/s

因為汽車在水平路上勻速行駛，故牽引力與阻力二力平衡，所以阻力f=F=3

X103N.

【課堂交流、小結(jié)與延展】

師同學們，我們通過類比方法，由描述運動快慢的物理量一一速度，知道

了表示做功快慢的物理量一一功率，理解功率的物理意義，你們有哪些收獲呢？

請相互交流、討論.

生1：通過學習，我明白了：功與功率是兩個完全不同的概念，功是力與距

離的乘積，功率是單位時間內(nèi)完成的功.

生2：描述做功的快慢用功率表示，功率的大小不僅取決于做功的多少，而

且還與完成這些功所用時間的長短有關(guān)，也就是說，功率是由功和時間共同決定

的.做功多的物體，功率不一定就大，同樣做功時用的時間少的物體，功率也不

一定就大.

生3：描述一個物理量變化的快慢，必須是單位時間內(nèi)完成該物理量的多少.

生（討論）：老師，機器銘牌上的功率是指什么意思？

師機器銘牌上標示的功率指的是機器的額定功率，如“125型號”摩托車

車架銘牌上標定為7.8kW,指的就是摩托車輸出的額定功率為7.8kW.（這些內(nèi)容

以后將學）

生4：汽車的輸出功率與牽引力、速度之間有什么關(guān)系？

師這個問題提得好，我們一起來探討下：我們知道功率P=絲，而W=Fs,

t

v=s/t,則功率P=Fv,作為汽車來說，最大輸出功率P是一定的，因此，F(xiàn)v=P

（定值），可見，牽引力與速度成反比，所以，汽車上坡時因需要的牽引力越來

越大，速度越來越小，司機要換擋減速；換句話說，如果需要同等大小的牽引力

的條件下，功率大的汽車，上坡速度快些.

由公式尸=巴計算出的功率是一段時間內(nèi)的平均功率；由公式P=Fv計算功

t

率時，如果V是某時刻的速度，則計算出的功率為某時刻的功率，如果V是一段

時間內(nèi)的平均速度，則計算出的功率為平均功率.當然，在勻速直線運動中，瞬

時速度與平均速度相等.

師最后，請同學設計實驗測量各自爬樓的最大功率.（同學們可以參照教材

P65頁圖11.2-1中的情景思考）

【教師結(jié)束語】

通過這節(jié)課的類比方法學習，大家收獲確實不少，我們理解了功率的概念，

明白了物理學中描述快慢的物理量的定義方法，知道了功率的物理意義.同時還

了解了一些常見運動物體的功率，使我們在估測物體功率的大小時有一定的理論

依據(jù).好，謝謝大家！

課后作業(yè)

完成本課時對應練習.

教學反思

1.在幫助學生理解功率的概念時，可以由速度的定義、電功率的定義來類比

分析，引出描述做功快慢的物理量.也可以讓學生由平時生活中表示某個快慢的

比較入手，如小學時練習寫字的快慢等等，總之，讓學生自己去領(lǐng)悟它的實質(zhì)，

促進學生更加深入理解功率是所做的功與完成功所用時間共同決定的.這樣更能

充分發(fā)揮學生的學習主動性、積極性、讓學生體會到物理并不難學.

2.可以組織學生到操場上進行爬桿，做俯臥撐，引體向上等活動比賽，比較

做功的快慢，來理解功率的概念.

孽:教學板書

1.物理意義：表示做功快慢的物理量

功

率2.定義：功與做功所用時間之比叫做功率.

的

初3.定義式：P=W//

步4.單位:瓦特（W）、焦每秒（J/s）、千瓦（kW）JW=lJ/s,

認

識lkW=1000W=lOOOJ/s

5推導式:P=Fz，（反映的是瞬時功率）

普生有卬的物理

人消耗的功率

人要維持生命和進行活動（包括體力和腦力的活動），就必須消耗能量做功.

在不同情況下消耗的功率大小是不同的.

一個成年人在熟睡的時候，消耗的功率大約是80瓦特，這個功率用來維持

其身體的代謝，因此把這個功率叫做基本代謝率.在進行一般腦力勞動時，例如

學生在上課時，消耗的功率約為150瓦特，其中約80瓦特為基本代謝率，約40

瓦特消耗在腦的活動中.在中等激烈的運動中，例如以5米/秒的速度騎自行車時,

騎車人消耗的功率約為500瓦特.在比較劇烈的運動中，例如打籃球時，人消耗

的功率約為700瓦特.在更劇烈的運動情況下，例如在百米賽跑中，一個優(yōu)秀運

動員消耗的功率可超過1000瓦特.

人在一秒鐘內(nèi)能做多少機械功呢？研究表明，人在長時間做功的情況下，即

使消耗的功率超過1000瓦，其中只有約100瓦的功率可作為機械功輸送到體外.

而馬可以在長時間內(nèi)以500瓦的功率做機械功，在短時間內(nèi)的機械功率可以達到

700至800瓦，可見，人輸出機械功的本領(lǐng)比起馬的本領(lǐng)小多了.

某些事物的功率

事物瓦或千瓦

液晶顯示數(shù)字電子手表消耗功率小于10xlO-6W

5~7管小型半導體收音機消耗功率(100-500)xlO-3W

普通盤式錄音機消耗功率2.5W

常用鴇絲燈泡15~100W

18英寸（47厘米）彩色電視機消耗

65W

功率

電風扇（400mm）65W

人的平均功率37~74y

馬的平均功率300-450W

國產(chǎn)摩托車（50型）1.6~1.8kW

國產(chǎn)手扶拖拉機2.2-8.8kW

一般載重汽車55~lOOkXV

大型噴氣式航空發(fā)動機110250kW

新安江水電站總功率652500kW

黃河劉家峽水電站總功率1225000kW

長江葛洲壩水電站總功率2700000HV

液體燃料火箭發(fā)動機短時功率7.35xl09kW

第2節(jié)功率

第2課時功率的綜合運用

電便標要求

【教學目標】

一、知識與技能

1.進一步理解功率的概念，熟悉功、功率和速度的區(qū)別與聯(lián)系.

2.熟練解答有關(guān)功、功率、速度的綜合性題目.

二、過程與方法

1.通過比較，把握功、功率和速度這三個物理概念的內(nèi)涵.

2.通過一些典型習題的演練，領(lǐng)會解答功、功率和速度相關(guān)的綜合題的方法

與技巧.

三、情感、態(tài)度與價值觀

物理學科與數(shù)學等學科密不可分，相輔相成.養(yǎng)成勤于思考、動手動腦的好

習慣，終生受益.

【教學重點】功、功率和速度的綜合計算與運用.

【教學難點】功、功率和速度的區(qū)別與聯(lián)系.

【教具準備】多媒體課件

【教學課時】1課時

"J教與設計

【鞏固復習】

教師引導學生復習上一課時所學內(nèi)容，并講解學生所做的課后作業(yè)（教師可

針對性地挑選部分難題講解），加強學生對知識的鞏固.

【新課引入】

師同學們，我們學習功、功率和速度的知識，知道它們的物理意義.那么，

請大家想想，做功多的機械，功率大嗎？運動的速度大嗎？舉例說明.學生思考、

討論，尋找實例求證.師好，這節(jié)課我們就來分析這個問題.

【進行新課】

知識點1功率、功、速度的區(qū)別和聯(lián)系

師請大家根據(jù)自己的理解，完成下面表格內(nèi)容（用多媒體展示）.

比較項目功功率速度

物理意義

定義

符號

公式

單位

聯(lián)系

最后，教師抽樣收集部分學生整理的情況，進行點評，然后用多媒體展示正

確的參考答案（見本課時“教學板書”），加深學生的正確理解.

例題1判斷下面說法是否正確，正確的打錯誤的打.（師用多媒體展

示出題目）

（1）機器的功率越大，做功越多.()

（2）做功越多的機器，功率就越大.()

（3）做功的時間越少，功率就越大.（）

（4）機器的功率越大，做功越快.（）

（5）機器運行的速度越大，機械做功越多.（）

（6）功率小的機械做功可以比功率大的機械做功多.（）

（7）在動力F相同時，機械的速度越大，做功越快.（）

教師點學生回答，請其他學生判斷，然后點評.

答案:（1）X（2）X（3）X（4"

⑸X(6)V(7)V

知識點2.功、功率、速度在力學中的綜合運用

師力學中功、功率和速度的綜合計算歷來是中考考查的重點，要求學生熟

練解答，凸現(xiàn)學生綜合運用知識、分析問題、解決問題的能力.

例題2（用多媒體展示）在平直公路上勻速行駛的汽車，發(fā)動

機的實際輸出功率為60kW,速度為30m/s,則下列說法中錯誤

的是（）

A.汽車受到的牽引力是2000N

B.汽車受到的阻力是2000N

C.牽引力做功是60000J

D.行駛10s牽引力做功6Xl（）5j

解析：由P=Fv,解得牽引力/=￡=322'=2000N,因為勻速運動，故

v30/w/s

阻力與牽引力二力平衡，A、B正確；做功的多少與做功的快慢（功率）和做功

的時間有關(guān)，故C錯誤；W=Pt=60000WX10s=6X105J,D正確.

答案：C

例題3（用多媒體展示）由航空工業(yè)六O五研究所自行

設計的“海鷗300”輕型水陸兩棲飛機（如圖所示）將于明

年10月首飛.該飛機可載4?6名乘客，配置有高性能的發(fā)

動機和先進航空儀表設備，可用于公務飛行、貨物運輸、海岸巡邏等?設飛機的

總質(zhì)量為4000kg,g取10N/kg.問：

（1）飛機停在水面時，排開水的體積是多少？

（2）若飛機在空中以360km/h的速度水平勻速飛行時，它在水平方向受到

的阻力為飛機重力的0.1倍，飛機發(fā)動機的功率是多少？

(3)若飛機飛行4h,則飛機發(fā)動機所做的功是多少？

解：(1)飛機停在水面時，F(xiàn)浮=G,即P水gV排=mg,所以

%9=a=40°°依，=4/

。水g0K1Ox10依/〃2

(2)飛機水平勻速飛行時，動力等于阻力，即F=0.1G=0.1mg=0.1X4000kg

X10N/kg=4000N,飛機發(fā)動機的功率P=Fv=4000NX360km/h=4000NX100m/s=4

X105W.

(3)方法一：飛機飛行4h時，飛機發(fā)動機所做的功為W=Pt=4Xl()5NX4h=4

X105WX4X3600S=5.76X109J.

方法二：飛機飛行4h時，所飛行的路程是s=vt=360km/hX4h=1440km=1.44

X106m,飛機發(fā)動機所做的功為W=Fs=4000NX1.44X106m=5.76X109J.

【課堂交流、小結(jié)與延展】

師同學們，我們通過這節(jié)習題課，更加理解了功、功率和速度三者之間的

區(qū)別與聯(lián)系，熟悉了這類綜合計算題的解題方法與技巧.你們有哪些收獲呢？請

相互交流、討論.

生：通過學習，我明白了：功、功率和速度是三個不同的概念，功是力與距

離的乘積；功率是功與做功所用時間之比；速度是路程與通過這段路程所用時間

之比.功是由作用在物體上的力和物體在這個力的方向上移動的距離共同決定的.

功率是由功和做功所用時間共同決定的.速度是由路程和通過這段路程所用時間

共同決定的.因此做功多的物體，功率不一定就大；速度大的機器，做的功不一

定就多，功率也不一定就大.可見，三者之間不能互相混淆，三者之間無必然聯(lián)

系.

【教師結(jié)束語】

通過這節(jié)課的學習，大家對功、功率和速度有了更加深入的理解，而且在解

答綜合題上有一定的方法和技巧，希望大家課后再去多多體會和練習，以加強鞏

固.好，謝謝大家！課后作業(yè)完成本課時對應練習.

教與反思

在幫助學生理解功、功率和速度三者之間的區(qū)別與聯(lián)系時，可以讓學生分組

討論，也可以采取辯論的形式展開，相信真理越爭越明，然后教師集中整理.這

樣更能充分發(fā)揮學生的學習主動性、積極性，讓學生成為學習的主人.

教學板書

比較項目功功率速度

物理意義表示做功多少表示做功快慢表示運動快慢

力和物體在力

單位時間內(nèi)單位時間內(nèi)

定義的方向上移動

所做的功通過的路程

距離的乘積

符號獷PV

P=X和P=FuS

公式W^FsV=—

t

瓦(w)或焦

單位焦(J)米每秒(m/s)

每秒(J/s)

W=Fvt,P=Fr,W=Pt,W=—

V

注:①功與速度無必然聯(lián)系，物體做功的多少,

僅由作用在物體上的力廠和物體在這個力的

方向上移動的距離5共同決定，與物體運動的

聯(lián)系

快慢(速度v)無關(guān);②物體做功的快慢與做功

多少和做功時間有關(guān)，但不能僅憑做功的多少

來決定功率的大小;③在不確定動力F的條件

時，物體做功的功率與物體運動的速度無關(guān);

④三者之間無必然聯(lián)系.

第3節(jié)動能和勢能

課標要求

【教學目標】

一、知識與技能

1.理解動能和勢能的基本概念，并能識別具有動能和勢能物體的事例.

2.理解動能、勢能的大小跟什么因素有關(guān).

二、過程與方法

1.熟練掌握分類法、控制變量法等具體的研究方法.

2.通過參與科學探究活動，培養(yǎng)初步的科學探究能力.

三、情感、態(tài)度與價值觀

1.使學生通過知識的探索過程形成研究探索的意識和敢于創(chuàng)新的精神.

2.在與小組成員一起探索的過程中，養(yǎng)成與人共處、協(xié)作學習的好習慣.

【教學重點】

動能和勢能的概念；動能和勢能的大小與哪些因素有關(guān).

【教學難點】探究動能和勢能的影響因素.

【教具準備】斜面（光滑的長木板）、鋼球（大、小鋼球各一個）、木塊、

刻度尺、多媒體課件等.

【教學課時】1課時

教與設計

【鞏固復習】

教師引導學生復習上一節(jié)有關(guān)功率的知識，并講解學生所做的課后作業(yè)（教

師可針對性地挑選部分難題講解），加強學生對知識的鞏固.

【新課引入】

教師演示實驗，請同學們認真觀察，并思考：小球?qū)δ緣K做功了嗎？

實驗操作：讓一個小球沿桌面滾動，撞擊木塊，使木塊移動了一段距離.

生：做了功.

師小球能夠?qū)ν庾龉Γ心芰繂幔?/p>

生：（齊聲回答）當然有能量.

師運動的物體有什么能量?有什么特點？這正是我們今天要研究的問題.

【進行新課】

知識點1

師一個物體能夠?qū)ν庾龉Ρ硎具@個物體具有能量，簡稱能，能量的單位與

功的單位相同，也是焦耳（J）.下面請大家說說生活中都有哪些種類的能量?

生1:生活中常見的能量有電能、太陽能、風能、水能、熱能等.

生2：我所知道的還有化學能、核能.

師很好，生活中能量無處不在，人們就是利用能量來做功的，下面我們一

起來分析生活中一些常見事例中的能量.（教師用多媒體展示動能、勢能的事例）

事例：①洶涌的洪水沖擊泥石流前行；

②樹枝上的蘋果；

③擰緊發(fā)條的玩具車；

④提起在高處的打樁機重錘；

⑤被射箭運動員用力拉彎的弓；

⑥行駛的汽車.

師上面的這些物體都具有能量，請大家分析、討論并提出分類的方案，說

出你的依據(jù).（提示學生從運動和靜止的角度分）

生：（討論中）方法一：從運動和靜止的角度分：

（①⑥

方法二：從自然和人為的角度分：

i③④⑤⑥

師很好，同學們從方法一分類中，發(fā)現(xiàn)一些物體運動時具有能量，另外一

些物體盡管靜止，但也儲存了能量，下面我們就一起來認識動能和勢能.（引出

動能和勢能）

t板書：三能：自：NW二至行=具有釣匕7

教師引導學生說說生活中哪些物體具有動能.

生：正在行駛的汽車具有動能，空中飛行的鳥具有動能.

師請同學們思考在②③④⑤中的物體中，它們有些物體盡管靜止，但也儲

存了能量，它們是如何獲得能量的？

學生很快發(fā)現(xiàn)②與④有一定的高度；③與⑤發(fā)生了形變.

教師點評：在地球表面附近與高度相關(guān)的能稱為重力勢能，發(fā)生彈性形變而

具有的能稱為彈性勢能.

+板書:+

（耋方務能：在姓球表百葉近與高度加關(guān)的掂.;

1洋性蕓冬：廣匕主二支JE手性形變下具南包靛,+

知識點2探究動能的大小與哪些因素有關(guān)

師同學們平時觀察注意到，在發(fā)生交通事故時，汽車高速行駛和低速行駛

撞上障礙物時的破壞程度是不同的.下面我們就通過實驗來探究動能的大小與哪

些因素有關(guān).（提示：可仿照教材P67《實驗》進行探究）

師這是個帶槽的木板，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

大小.（注意控制變量法的應用）

教師演示實驗一，學生仔細觀察實驗.

步驟一：教師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）

步驟二：教師換一個質(zhì)量大的鋼球，從同一位置由靜止開始滾下，到達水平

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.）

教師提問：這個實驗說明了什么？

生：這個實驗說明了物體的動能大小跟它的質(zhì)量有關(guān).速度相同時，質(zhì)量越

大，動能越大.

教師用同一個鋼球演示實驗二，學生仔細觀察實驗.

步驟一：教師讓鋼球從比較低的位置由靜止開始滾下.（注意木塊被推的距離）

步驟二：教師讓鋼球從比較高的位置滾下來，到達水平面上時具有更大的速

度，木塊被推得更遠.

教師提問：這個實驗說明了什么？

生：這個實驗說明了物體的動能大小跟它的速度有關(guān).同一個物體速度越大,

動能越大.教師鼓勵學生的回答，并進行總結(jié)和板書.

板書：動能的大小與物體的速度、質(zhì)量有關(guān).質(zhì)量相同的物體，運動的速度

越大，它的動能越大；運動速度相同的物體，質(zhì)量越大，它的動能也越大.

師好，下面請大家閱讀教材P68頁的《想想議議》，想想為什么？

生：因為大型客車、載貨汽車的質(zhì)量要比小型轎車質(zhì)量大，因此，若速度相

同時，大型客車、載貨汽車具有的動能大，一旦出現(xiàn)交通事故，做功多，破壞程

度大些.所以，為了安全起見，必須將大型客車、載貨汽車的速度限制得低些.

知識點3

師重力勢能的大小與什么因素有關(guān)呢？請大家設計實驗探究.

學生分組進行實驗探究，教師巡視指導.

提示：可以借用鋼球?qū)ξ矬w做功，做功越多，表明鋼球的重力勢能越大.有

的同學想到用鋼球下落砸擊沙面陷入的深度來體現(xiàn).學生還可以利用身邊文具進

行實驗.（例如，有學生想到利用舉高的橡皮下落時破壞物體的程度大小來體現(xiàn)）.

教師要求各小組派一位代表，敘述自己探究的結(jié)果，進行全班交流.

板書：重力勢能的大小與物體所處的高度、重力有關(guān)，物體高度越大，重力

越大，它具有的重力勢能越大.

例題1請同學們思考，生活中遇到這種情景時，你心里有何感覺？為什么？

（1）處在陡峭的懸崖上搖搖欲墜的大石頭，當你從它的下方經(jīng)過時；

（2）靜止在地面上的大石頭，當你從旁邊經(jīng)過時.

生作答，師點評.

答案:（1）處在陡峭的懸崖上的大石頭有高度，有重力勢能（能量），當人從它的

下方經(jīng)過時,