九年級第十五章《功和機械能》教案

1、第十五章功和機械能第一節(jié)：功教學(xué)目標(biāo)：理解做功的兩個必要因素。認(rèn)識在什么情況下力對物體做了功，在什么情況下沒有做功。理解計算功的公式和單位，并會用功的公式進行簡單計算。常識性了解功的原理。知道使用任何機械都不省功。會應(yīng)用功的原理進行簡單的計算。利用不同的研究方法得到功的原理，培養(yǎng)學(xué)生的邏輯推理能力。教學(xué)重點做功的兩個必要因素教學(xué)難點運用公式WFS計算機械功實驗結(jié)論的歸納得出功的原理教學(xué)方法 講授法、自學(xué)指導(dǎo)法 實驗探索法教學(xué)用具 木塊、木板、細繩，小車杠桿和支架、鉤碼、滑輪、細線、刻度尺課時安排 2課時教學(xué)步驟一、導(dǎo)入新課 復(fù)習(xí)提問力的三要素是什么？力能產(chǎn)生哪些作用效果？二、引入在物理學(xué)中，當(dāng)

2、一個力作用在物體上，物體在這個力的作用下在力的方向上通過了一段距離，我們就說這個力有了成效。在物理學(xué)里，經(jīng)常要提到“功”的概念，就吸收了“成效”的意思，當(dāng)然在物理學(xué)中功還有它特殊的含義。三、新課教學(xué) 力學(xué)中的“功”、學(xué)生自學(xué)本節(jié)課文第一、二自然段，并參看圖及圖注。提問并由學(xué)生回答討論以下問題：力學(xué)里所說的“功”，它的含義是什么？當(dāng)一個力作用在物體上，物體在這個力的作用下通過一段距離，力學(xué)里就說這個力對物體做了功。分析圖1，做功的實例：在什么力作用下，（這個力的方向是怎樣？）沿什么方向移動通過了一段距離？什么力對物體做了功？力學(xué)里的功包括哪兩個必要因素？力學(xué)里的功包括兩個必要因素：一是作用在物體

3、上的力，二是物體在力的方向上通過的距離。強調(diào)：“兩個必要因素”的含義是指“缺一不可”。只有作用在物體上的力，而沒有物體在力的方向上通過的距離，即如果物體仍靜止不動，這個力就沒有對物體做功。結(jié)合課本圖2，分析兩個小朋友做的功等于零的道理。如果物體靠慣性做勻速直線運動，雖然在水平方向上通過了距離，但并沒有水平方向的力作用于它，所以沒有什么力做功。結(jié)合“在極光滑的水平冰面上滑動的冰球”一例，說明沒有什么力對冰球做功。練習(xí)、分析并演示以下問題，討論力對物體是否做功？放在水平木板上的小車，在水平拉力作用下前進了一段距離，拉力和重力這兩個力哪個力對物體做了功？為什么？用手提著木塊不動，木塊受幾個力的作用？

4、哪個力對木塊做了功？用沿水平的拉力拉動小車在水平木板上前進。當(dāng)把拉力去掉后，小車還向前運動一段距離，在這段距離上，拉力對小車做功了嗎？通過以上問題的討論，進一步理解做功的兩個必要因素。研究力對物體做功時，要分清哪個力對物體做功，或者哪個物體（施力物體）對哪個物體（受力物體）做功。SF11N甲SF22N乙2SF32N丙、功的計算演示，畫板圖如圖并加以分析。放在水平面上的小車，在水平拉力作用下前進一段距離，如圖1所示，拉力對小車做了功。甲：拉力為F，小車在拉力方向上通過的距離是s，拉力對小車做功；乙：拉力為2F，小車在拉力方向上通過的距離是s，拉力做的功是甲圖中拉力所做功的2倍。丙：拉力為2F，小

5、車在拉力方向上通過的距離是2s，拉力做的功是甲圖中拉力所做功的4倍。小結(jié)：可見力越大，使物體移動的距離越大，做的功越多。功的大小跟作用在物體上的力成正比，跟物體通過的距離成正比。功的計算公式功力距離；即：功等于力與物體在力的方向上通過的距離的乘積。用W表示功，用F表示力，s表示物體在力的方向上通過的距離，則功的公式可寫成：WFSGh功的單位在國際單位制中，力的單位是牛頓（N），距離的單位是米（m），功的單位是牛頓米，它有一個專用名稱叫焦耳，簡稱焦（J）。 1焦牛米在應(yīng)用杠桿平衡條件計算時，力和力臂的積的單位時“Nm”，不能寫成“J”，這兩個單位的物理意義有所不同。幾點說明使用WFs，要注意單位

6、的統(tǒng)一。做功的多少只由WFs決定，跟物體是做勻速直線運動還是做變速運動無關(guān)。知道1焦的物理意義，知道1焦的大小。例題：課本圖143，求推箱子的小朋友做了多少功？舉箱子的小朋友做了多少功？由一名學(xué)生板演，其他學(xué)生自己演算。要求解題規(guī)范化。W1Fs50牛10米500焦勻速舉高箱子，箱子受到兩個力，G和F，F(xiàn)GW2Fh100N1.5m150J追問：此題中木箱受到幾個力的作用？哪個力做了功？對什么物體做功？重力做了功沒有？為什么？學(xué)生回答，教師小結(jié)。、小結(jié)力學(xué)里的功包括兩個必要因素：一是作用在物體上的力，二是物體在力的方向上通過的距離。功等于力與物體在力的方向上通過的距離的乘積。WFs功的單位是牛頓米

7、，它有一個專用名稱叫焦耳，簡稱焦（J）四、實驗研究研究內(nèi)容：使用機械能不能省功？杠桿實驗實驗?zāi)康模貉芯渴褂酶軛U提升重物時能不能省功？即手直接提升重物做的功與利用杠桿提升重物做的功是否相等。實驗中動力就是手的拉力，阻力的大小等于鉤碼重。實驗是利用杠桿的平衡條件算出手對杠桿的拉力。實驗中手的拉力方向始終要豎直向上，重力方向始終豎直向下，所以它們做功的距離是沿力的方向的距離。把兩個刻度尺分別豎直放在砝碼及手旁，記下砝碼和手的起始位置。當(dāng)用杠桿提升砝碼到一定高度時，再記下砝碼和手的終了位置，求出砝碼升高的高度h（米）和手移動的距離s（米）。實驗中，杠桿的重及杠桿在運動中的摩擦力忽略不計，實驗研究的是理

8、想機械。按課文實驗1，并參照圖組裝實驗器材，將實驗結(jié)果填入數(shù)據(jù)表格中，寫出實驗結(jié)論。動滑輪實驗實驗?zāi)康模貉芯渴褂脛踊喬嵘匚飼r能不能省功？即手直接提升重物做的功與利用動滑輪提升重物做的功是否相等。實驗中動力就是手的拉力，阻力的大小等于鉤碼重。圖，實驗是利用杠桿的平衡條件算出手對杠桿的拉力。實驗中手的拉力方向始終要豎直向上，重力方向始終豎直向下，所以它們做功的距離是沿力的方向的距離。把兩個刻度尺分別豎直放在砝碼及手旁，記下砝碼和手的起始位置。當(dāng)用動滑輪提升砝碼到一定高度時，再記下砝碼和手的終了位置，求出砝碼升高的高度h（米）和手移動的距離s（米）。實驗中，動滑輪的重及滑輪在運動中的摩擦力忽略不

9、計，實驗研究的是理想機械。按課文實驗2，并參照圖145組裝實驗器材，將實驗結(jié)果填入數(shù)據(jù)表格中，寫出實驗結(jié)論?？偨Y(jié)實驗結(jié)論學(xué)生報告實驗記錄數(shù)值和實驗結(jié)論。教師將幾組數(shù)值記于黑板一或事先畫好表格的小黑板）上。實驗表明：利用杠桿提升砝碼，使用杠桿所做的功Fs（焦）和直接用手所做的功Gh（焦）相等，即使用杠桿不能省功。利用動滑輪提起砝碼，使用滑輪做的功Fs和直接用手所做的功Gh相等，即使用動滑輪也不能省功?？偨Y(jié)出功的原理：使用機械時，人們直接用手做的功，都等于使用機械做的功。使用任何機械都不能省功，這個結(jié)論叫做功的原理。 功的原理對任何機械都適用。思維發(fā)散：使用任何機械都不省功，為什么人們還要使用機械

10、呢？（課文后“想想議議”）因為使用機械可以改變動力的大小、方向和動力作用點移動的距離，使用機械還可以改變做功的快慢，使用機械還能比較方便的完成人們不方便完成的工作等，使用機械有很多好處。斜面斜面也是一種簡單機械，例如在向卡車上裝中的貨物時，常用木板搭成一個斜面，把重物推上去；爬坡度很陡的山，人感到很吃力，要是沿著盤山公路走就不會感到吃力，可見使用斜面可以省力。根據(jù)功的原理，可知使用斜面不省功，省了力就要多費距離。學(xué)生練習(xí)：試證明斜面的長度是斜面高度的幾倍，所用的推力就是物體重力的幾分之一。小結(jié)功的原理：使用任何機械都不能省功。動力對機械做的功等于機械克服阻力所做的功；斜面：使用斜面可以省力，斜

11、面的長度是斜面高度的幾倍，所用的推力就是物體重力的幾分之一。五、總結(jié)六、作業(yè)處理： 第二節(jié)：機械效率教學(xué)目標(biāo)知道什么是有用功、額外功和總功。知道什么叫機械效率，知道計算公式。知道機械效率總小于1。知道提高機械效率的意義和主要方法。學(xué)習(xí)組裝滑輪組和會測滑輪組的機械效率；通過學(xué)生實驗，使學(xué)生進一步明確機械效率取決于有用功在總功里所占的百分比，從而了解提高機械效率的途徑。教學(xué)重點使用任何機械都要做額外功 滑輪組的組裝，重物上升距離、繩端通過距離的測量教學(xué)難點有用功、總功的正確判斷，理解效率的物理意義實驗的原理教學(xué)方法講授法 實驗法教學(xué)用具滑輪、鉤碼、線、彈簧秤、鐵架臺、刻度尺課時安排2課時教學(xué)步驟一

12、、導(dǎo)入新課復(fù)習(xí)提問做功的因素是什么？功的原理是什么？二、引入功的原理告訴我們，使用任何機械都不能省功，實際上使用機械還要多做功。例如用動滑輪提升重物時，把滑輪本身也提起來了，滑輪受到重力作用，也發(fā)生了一段距離，對滑輪也有做功。另外滑輪與繩子之間存在著摩擦，克服阻力也要多做功。在利用機械做功時，我們所需的只是其中的一部分，而額外要多做的功也占一部分，那么機械做功就存在一個效率問題。三、新課教學(xué)有用功、額外功、總功演示實驗：用彈簧秤勻速拉動繩端，使重物G升高。從彈簧秤讀出拉力F的值，用刻度尺測出重物提升的高度h和彈簧秤移動的距離s。實驗數(shù)值G5牛，h0.5米，F(xiàn)3牛，s1米彈簧秤的拉力（動力）對動

13、滑輪做的功：W動Fs3牛1米3焦提高重物，動滑輪克服阻力做的功：W阻Gh5牛0.5米2.5焦提問：由實驗可以看到W動W阻，這是為什么？前面研究簡單機械和功的原理時，我們沒有考慮摩擦，沒有考慮使用動滑輪提升重物時動滑輪本身重等因素，是理想情況。實際上，我們用動滑輪等簡單機械提升重物時，由于要克服摩擦以及不得不把動滑輪一起提升，這時我們用的力（動力）就比沒有摩擦?xí)r要大（該實驗中，理想情況下拉力是2.5牛，而實際的拉力是3牛）。做的功要比沒有摩擦?xí)r大一些（該實驗中，不考慮摩擦?xí)r動力做的功是2.5焦，而實際動力對滑輪做的功是3焦）。小結(jié)有用功（W有用）：利用機械工作時對人們有用的功叫有用功。在用動滑輪

14、提高重物的實驗中，用來提高物體的功對我們是有用的，是必須做的。本實驗中的有用功W有Gh5牛0.5米2.5焦。額外功（W額外）：對人們沒有用，但又不得不做的功叫做額外功。本實驗中，用來克服摩擦做的功、把動滑輪提升0.5米做的功對我們沒有用，但又不得不做的功，這種功叫額外功。使用任何機械做額外功是不可避免的?？偣Γ╓總）：有用功與額外功的總和叫總功。有用功加額外功是總共做的功，叫總功。本實驗中總功W總FsF2h3牛1米3焦。本實驗中做的額外功W額外W總W有用3焦2.5焦0.5焦。判斷有用功、額外功判斷有用功、額外功要看做功的過程中，我們想達到的目的是什么，實現(xiàn)這一目的所做的功就是有用功。其余部分就

15、是額外功。例如：用桶打水，提水的功是有用功，提桶的功是額外功；水里撈桶，提桶的功是有用功，提水的功是額外功。練習(xí)：計算圖中三種不同方法將沙子運上三樓所做的有用功，額外功和總功。以加深對概念的理解。四、機械效率根據(jù)以上實驗，你能算出有用功在總功中占的百分比嗎？定義：有用功跟總功的比值叫機械效率，即有用功占總功的百分比。公式：有用功總小于總功，所以機械效率總小于1練習(xí)：某起重機的機械效率是70%，它表示什么意思？GFFG甲乙答：使用起重機提升重物時所做的有用功跟總功的比值是70%，也可以說有用功在總功中占有70%，另30做的是額外功。提高機械效率閱讀課本提高機械效率一段，小結(jié)要點，指出采取減小額外

16、功是提高機械效率的有效方法。例題解析每個動滑輪重力為3N，用右圖兩種滑輪組來提升重物G，哪些功是有用功、哪些功是總功？哪個滑輪組機械效率高，為什么？分析：提升重物G升高h，這一部分功為有用功；繩子末端在力F作用下通過S的距離，這個功是總功。W有用Gh，兩個滑輪組的W有用相同。S13h，S25h，則總功分別為W總13F1h，W總25F2h。其中乙滑輪組要提升的滑輪數(shù)量更多，做的額外功也較多，所以甲滑輪組機械效率較大。五、實驗 學(xué)習(xí)組裝滑輪組和測滑輪組的機械效率實驗原理用滑輪組提升重物G升高h是做功的目的，這一部分功為有用功；而所有的功都是由繩子末端在力F作用下通過S的距離產(chǎn)生的，這個功是總功。G

17、FFG實驗原理：需要測量的物理量鉤碼的重力G彈簧秤；鉤碼被提升的高度h刻度尺；作用在繩子末端的拉力F彈簧秤；繩子末端被拉高的高度s刻度尺。注意事項在實驗中要將距離測量的準(zhǔn)確些。注意會將細繩繞在滑輪上。盡可能在豎直方向上使用彈簧秤。注意彈簧秤的示數(shù)要用牛頓表示。拉動的過程中，盡可能使物體勻速上升。注意分析實驗中所出現(xiàn)誤差的原因。實驗記錄次數(shù)G/Nh/mW有用/JF/NS/mW總/J12小結(jié)根據(jù)機械效率的定義，運用公式可以測出滑輪組的機械效率。需要測量的物理量有4個：鉤碼的重力G；鉤碼被提升的高度h；作用在繩子末端的拉力F；繩子末端被拉高的高度S。六、總結(jié)七、作業(yè)處理 第三節(jié) 功 率教學(xué)目標(biāo)理解功

18、率。知道什么是功率，知道其物理意義；知道計算功率的公式、單位，并能進行簡單的計算。教學(xué)重點功率的物理意義教學(xué)難點功率和機械效率的辨析教學(xué)方法類比法課時安排1課時教學(xué)步驟一、導(dǎo)入新課復(fù)習(xí)提問力學(xué)里的功包括了兩個必要因素是什么？功要如何計算？工地上，要把1000塊大理石運到20m高的樓上，已知每塊大理石重50N，用起重機可以在2分鐘之內(nèi)一次運完。用一個人來運，需要20小時，這兩種方法各需要做多少功？哪種方法做功快？二、引入用起重機和人來運送大理石，所做的功是相等的。但是用起重機要快的多?？梢?，做功不但有多少問題，還有快慢的問題。我們已經(jīng)學(xué)過用速度來表示物體運動的快慢。為了表示做功的快慢我們用功率這

19、個物理量。三、新課教學(xué)功率意義：用來表示物體做功快慢的物理量。定義：單位時間內(nèi)完成的功。類比如何比較物體運動的快慢得到如何比較物體做功快慢的方法。定義式：單位：瓦特1瓦特1焦耳/秒 1W1J/s1W的物理意義：物體在1秒內(nèi)做功1J。指導(dǎo)閱讀：P215 圖14-12，對各種常見物體的功率有所了解。功率是機器的主要技術(shù)指標(biāo)之一。指導(dǎo)閱讀P215最后一段，簡要說明選購機器時，要根據(jù)實際需要和可能選擇功率合適的機器。四、范例分析例：高出水面30m處有一個容積是50m3的水塔，要用一臺水泵在1小時內(nèi)抽水充滿水塔。這臺水泵的功率至少要多大？分析：首先應(yīng)弄懂題目的意思，找出已知量和待求量，分析時沿著WGhG

20、mgmV的順序進行；解題之前可以將需要求的量逐步列出，使學(xué)生明確解題的思路。A. 50m3的水質(zhì)量是多少Kg？B. 50m3的水重力多少N？C. 水泵一共要完成多少功？D. 1小時內(nèi)做這么多功，水泵的功率是多少？五、小結(jié)意義：用來表示物體做功快慢的物理量；功率的公式：六、作業(yè)處理： 第四節(jié) 動能和勢能教學(xué)目標(biāo)1了解能量的初步概念。 2知道什么是動能及影響動能大小的因素。 3知道什么是勢能及影響勢能大小的因素。 4知道什么是機械能及機械能的單位。教學(xué)重點決定動能、勢能大小的因素。教學(xué)難點 判斷物體所具有的機械能。教學(xué)方法 講授法教學(xué)時間 1課時教學(xué)過程一、引入新課：從能源，體能方面引入能量復(fù)習(xí)知

21、識；功和能的關(guān)系二、新課教學(xué) 能量演示：A玩具小車?yán)緣K；B舉高的鉤碼拉木塊（通過鐵架臺和滑輪）C伸長的橡皮筋拉木塊。 問：三個物體是否對木塊做功？（學(xué)生回答：做了功） 歸納：物體能夠做功，我們就說它具有能量，物體能做的功越多，它的能量就越大。怎樣判斷物體是否有能量？看它能否做功。三、動能 探究動能大小與什么因素有關(guān)概念：物體由于運動而具有的能叫動能決定動能大小因素演示實驗：圖1-1A 質(zhì)量相同，速度越大，做的功越多，動能越大；B 速度相同，質(zhì)量越大，做的功越多，動能越大。結(jié)論：動能的大小與物體的質(zhì)量和運動的速度有關(guān)。四、勢能（重力勢能和彈性勢能） 探究勢能的大小與什么因素有關(guān)重力勢能概念：物體由于被舉高而具有的能叫重力勢能重力勢能大小的決定因素演示實驗：如右圖結(jié)論：重力勢能大小與物體被舉高的高度和質(zhì)量有關(guān)。彈性勢能概念：物體由于發(fā)生彈性形變而具有的能叫彈性勢能。彈性勢能大小決定的因素：形變的大小機械能：動能和勢能統(tǒng)稱為機械能，它的單位是：焦耳五、練習(xí)、小結(jié)六、作業(yè)：本節(jié) 第