魯科版必修二全冊物理教案2

司南版物理（必修）2第一章功和功率

第一節(jié)機械功

一、教學內容分析

1.內容與地位

在《普通高中物理課程標準（實驗）》的共同必修模塊物理2的內容標準中涉

及本節(jié)的內容有“理解功的概念”。該內容要求學生理解功的概念；在具體的

物理情景中能判斷出物體所受的各個力是否做功以及做功的正負；知道正

功、負功的含義；應用功的一般公式，會計算恒力、合力的功。

本節(jié)課是在學生已有的認知結構“功的公式W=的基礎上進行擴展，從

力作用效果的角度導出功的一般公式W=Fscosa,突出了力有空間積累的

效果。功是物理學中的重要概念，功是能量轉化的量度，與現代生活、生

產等有著密切的聯(lián)系。因此，在教學中應注重培養(yǎng)學生的推理能力和科學

嚴謹的態(tài)度、注重獲取知識的過程和方法，讓學生了解物理思想，體會物

理學在生活和生產中的應用以及對社會發(fā)展的影響，讓學生得到成功的體

驗，讓學生的潛能在心情愉快、精神放松的狀態(tài)卜.能夠得到有效的釋放和

開發(fā)。

2.教學目標

⑴知識與技能：理解功的概念。知道功是標量，認識正功、負功的含義，

在具體的物理情景中能判斷物體所受的各力是否做功以及做功的正負。能

利用功的一般公式計算恒力的功，掌握計算總功的兩種方法。

⑵過程與方法：通過功的概念及其公式導出的過程，體會并學習物理學的

研究方法，能從現實生活中發(fā)現與“功”有關的問題，能運用功解決一些與生

產和生活相關的實際問題。

⑶情感態(tài)度與價值觀：有將功的知識應用于生活和生產實際的意識，勇于

探索與日常生活有關的“功”問題，認識物理模型和數學工具在物理學發(fā)展過

程中的作用。

3.教學重點、難點

⑴重點：功的一般公式及其推導過程；判定物體所受的各個力是否做功以

及做功的正負；總功的計算。

⑵難點：弄清物體在力的方向上的位移與物體的位移是不同的；認識負功

的物理意義；總功的計算。

二、案例設計

（一）導入新課

讓全班學生動手操作：將各自的課桌右移約2cm.

教師關注學生操作的方式，并把移動課桌這一具體問題轉換為物理模型來

討論，用示意圖分類展示在黑板上。

預測操作的方式：大部分學生會上葉

提，小部分學生會平推、斜推、斜拉，尸!~—,

rJLr-

如右圖所示?！?；!

VZ/ZZ/Z/Z/V/Z/ZZ/ZZ/Z/Z///z//z/z/z/z//z///zz<

問題1分組進行討論交流，圖(a)、圖⑷圖(b)圖(c)

圖(b)恒力廠是否做功，為什么？

預測1都有做功。

預測2圖(a)恒力尸有做功，圖(b)恒力/沒有做功。

讓學生回答，基本上能從初中學過做功的兩個因素(即一是作用在物體上

的力，二是物體在力的方向上移動一段距離)入手。

擴展：高中我們已學習了位移，做功的兩個要素是：作用在物體上的力和

物體在力的方向上發(fā)生的位移。也就是說，如果施力于某物體，并使該物

體在力的方向上移動一段距離，我們就說力對這個物體做了功。那么，功

應該如何求解呢？本節(jié)課我們就來進一步學習有關功的知識。

［板書］第1節(jié)機械功

(二)新課教學

［板書］1.機械功的定義：作用于某物體的恒力廠與該物體沿力的方向H

發(fā)生的位移s的乘積叫做機械功。

問題2若物體發(fā)生的位移為s,則圖(a)、圖(b)恒力廠做的功各為多少？

預測1都有做功，W=Fs.

預測2圖(a),W=Fs,圖(b),%=0。

說明應用初中所學的有關功的知識，基本上能夠解決。

問題3若物體發(fā)生的位移為s,則圖(c)恒力廠是否做功、做的功為多少？

設疑力廠有什么作用效果？

預測使物體豎直上提和水平前進。

教師引導：能否從力的分解角度來討論問題2呢？

分組討論探究，并請小組代表回答問題2。

預測1不做功。因為物體在力尸的方向上沒有發(fā)生位移，s是水平方向上

發(fā)生的位移。

預測2有做功，W=Fs.因為功是力下與位移s的乘積

預測3有做功，W=Fscosa。因為

根據平行四邊形定則，把力廠分解為使物體水平前進的力Fi=Fcosa和豎

直上提的力F2=Fsina?

沿F\的方向發(fā)生的位移為s,F\所做的功W\=Fcosa-s=Fscosa；&與s

的方向垂直，&沒有對物體做功。由于廠的作用效果與分力居和尸2共同

作用效果相同，所以恒力產對物體所做的功W=W\=Fscosa

說明分組討論探究功的一般計算公式的推導過程，

教師小結：一般地，對作用于物體上方向與物體位移s成a角的任何一個

恒力F,都可以用正交分解法把它分解為平行和垂直于位移s方向的兩個分

力，再結合功的定義，得到

功的一般計算式W=Fscosa

教師：由于位移是矢量，也可以將位移s分解，再結合功的定義來推導功的

一般計算式，有興趣的學生課后去完成。

讓學生閱讀課本P4第三自然段，并回答1焦耳是如何定義的。

［板書］2.機械功的計算

［板書］⑴功的公式：W=Fscosa（適用條件是F必須是恒力）

用小黑板或多媒體投影出示下列表格

a的取值

cosaW力對物體做功情況

a=0

7U

0<a<J

7T

?=2

7t

-^<a<7T

a=7c

讓學生閱讀課本P5后，山小組討論得到結果，填入表格中。

a的取值

cosaw力對物體做功情況

a=01W=Fs力對物體做正功

7T

0<a<2大于0W=Fscosa

力對物體做正功

7U

0W=Q力不做功

a=2

兀

5vav江小于0

W<Q力對物體做負功

a=7r-1W=-Fs力對物體做負功

問題3求出圖甲中，亙定推力尸對小車所做的功力|。

預測1Wy=FS

預測2W\=F\cosl50°=-

圖〒圖乙

預測3%=Acos30。=

教師引導學生如何根據物理情景來判定公式W=Acosa中的夾角扇指出

%=F.vcos30°=RFS是正確的，依據是將代表力F與位移s的箭尾移到

同一點如圖丙所示，再看它們之間的夾角。并指出〃=Fs只適用于恒力F

與位移s同向的情況。

問題4求出圖乙中恒定拉力廠對小車所做的功取2。

預測1W2=FS

預測2W-,=F5COS150°=-坐燈

問題5試比較圖甲、乙中力F對小車所做的功的大小。

預測1W{>W2

預測2W\=W2

說明設置以上幾個問題是為了進一步理解正負功的含義。

教師指出：功是標量，其大小的比較，是取絕對值進行比較的，名=電

才是正確的。又如做功-9J>1J,-1JV3J,5J=-5J?

［板書］⑵正功與負功表示兩種相反的做功效果。功是標量，功的“正”、“負”

既不表示方向也不表示大小，既不能說“正功與負功方向相反''，也不能說“正

功大于負功“，正功和負功是借以區(qū)分誰對誰做功的標志。

雖然力與位移都是矢量，功卻是標量，沒有方向，但有正功和負功之分，

那么正功、負功的物理意義是什么呢？

在圖甲中，推力尸對小車所做了坐用的功，表明推力尸對小車的運動起促

進作用，這個力是動力；在圖乙中，拉力廠對小車所做了-當尸S的功，表

明拉力尸對小車的運動起阻礙作用，這個力是阻力。也就是說，動力一定

做正功，阻力一定做負功。

［板書］⑶正功、負功的物理意義：力對物體做正功，表明此力是動力，

其作用效果是促進物體的運動；力對物體做負功，表明此力是阻力，其作

用效果是阻礙物體的運動。

問題5在圖乙中力廠對小車做了-坐Fs的功，我們還可以怎么說？

預測1物體克服這個力做了-10J的功。

預測2克服這個力做了10J的功。

強調：對物體做負功，往往說成物體克服這個力做功(一定是正值)。

學習了一個力對物體所做的功的求解方法，如果物體同時受到幾個力的作

用，那么，如何求解這幾個力對物體所做的功和總功呢？

⑶總功的計算

例題如圖所示，利用斜面從貨車上卸貨，每包貨物的質量加=100kg,

斜面傾斜角a=37。，斜面的長度I=1.5m,貨物與斜面間的動摩擦因素〃

=0.2,求貨物從斜面頂端滑到底端的過程中受到的各個力所做的功、外力

做的總功以及合外力做的功。(g取10m/s2,sin37°=0.6)

解：斜面上的貨物受到重力G、斜面支持力N和摩擦力/共三個力的作用。

貨物位移的方向是沿斜面向下。

用正交分解法，將貨物所受的重力G分解到與斜面平行的方向和與斜面垂

直的方向，則有N=Gz=mgcosa,f=fiN="mgcosa。

由于斜面支持力N與位移垂直，所以支持力對貨物沒有做功即畋=0。

重力G對貨物所做的功%可以用下列三種方法求解。

方法一：根據功的定義。由于重力方向上的位移〃=/sin37。，所以

WG=Gh=,wg/sin37°=100x10x1.5x0.6J=900J

方法二：用公式%=Escosa。由于重力與位移的夾角為90。-37。=53。，所

以

%=G/cos53°=wg/sin370~100x10x1.5x0.6J=900J

方法三：用力的分解等效。將重力分解為使貨物沿斜面下滑的分力G1和垂

直緊壓斜面的分力G2,則有GI=agsin37。。

由于G2與位移垂直，G2對貨物沒有做功，所以重力所做的功等于沿斜面向

下的分力G1所做的功，即

Wa=G\l=wg/sin37°~100x10x1.5x0.6J=900J

摩擦力/對貨物所做的功

Wf=//cosl80°=-/?gcos37°-/?-0.2x100x10x0.8x1.5J=-240J

外力對物體做的總功

W&=畋+%+%=(0+900-240)J=660J

物體所受合外力Fa=G\-f=wgsin370-/zwgcos370,方向與位移相同。

合外力所做的功

W=F*]=(，〃gsin37°-"加gcos37°)/=mg(sin37°-〃cos37°)/

-100x10x(0.6-0.2x0.8)x1.5J=660J

說明例題的選擇主要是考慮以下幾點：①溫故，如受力分析、正交分解

等。②知新，如求功公式的應用，對正功、負功、不做功的求解具有普遍

性。③求重力功時可以進行多角度的思維訓練。④可以體現出外力做的總

功與合外力做的功的關系，以便歸納。要求學生思考獨立完成該例題，請

好中差三位學生上臺扳演，教師可以及時地訂正學生解題時存在的問題和

不良習慣。

小結在多個力共同作用下，這些力對物體所做的總功等于各個力分別對

物體做功的代數和即W&=%+%+…+%,代入時應考慮功的正負號;

若合外力為恒力，則求總功時還可以用"總=尸合scosa來求解，其中a是

合力尸々方向與位移s方向之間的夾角。

三.案例評析：

本案例的設計讓學生親手移動課桌進行功的探究，使學生學習物理與生

活拉近了距離，充分體會到物理就在生活中，科學就在自己身邊，從而激

發(fā)了學習“功”的熱情。在本節(jié)課的學習過程中，既重視知識的獲取也重

視知識的形成過程，使學生真正體驗到探究發(fā)現的樂趣和應用知識的重要

性。分組討論探究，激發(fā)學生思考和參與的積極性，發(fā)揮學生的自主性，

培養(yǎng)學生分析問題和解決問題的能力，讓學生的認知結構在交流碰撞中得

到完善和重組。教師在問題的設置上注意了知識的層次，使學生在學習進

程中時刻保持高昂的斗志、旺盛的精力、積極的情緒和濃厚的探究，為課

堂教學增強了活力。在例題的設計匕既溫故又知新，既考慮到問題的完

整性和思維的多樣性，又突出重點知識的檢測和疑難問題的解決，達到良

好的教學效果。

功和能

一、教學目標：

(一)知識目標

1、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；

2、知道物體能夠對外做功是因為物體具有能量；

3、理解功是能量轉化的量度；

4、理解不同能量之間的轉化，知道轉化中總能量守恒。

(-)能力目標

1、能從能量轉化的角度來分析物體的運動，解決有關能量的問題；

2、知道功和能之間的區(qū)別和聯(lián)系。

(三)德育目標

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(lián)系的，并

學會從功能角度去探索自然規(guī)律。

二、教學重點

1、理解功和能的關系；

2、知道能量的轉化用做功來量度。

三、教學難點

在具體的問題中如何得到能量的轉化情況，并用做功來定量地反映這種轉

化。

四、教學方法

實驗法、舉例法

五、教學用具投影儀、CAI課件

六、課忖安排1課時

七、教學步驟

(-)導入新課

初中我們學過能量守恒定律，同學們回憶一下該定律的內容：能量既不會

消滅，也不會創(chuàng)生，它只會從--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。

(二)新課教學

1、能的概念

(1)、用多媒體展示下列物理情景，把四幅圖對比在同一幅畫面匕

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)、總結：-個物體能夠對外做功，則這個物體具有能。(板書)

(4)、同學們結合生活，舉些物體具有能量的例子。

張緊的弓能夠做功，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(fā)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可以相互轉化，而且轉化過程中守恒。

(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(fā)電機發(fā)電。機械能一電能；

②太陽出來，照耀森林。太陽能一生物能。

③傍晚，電燈亮了。電能一光能(內能)

過渡引言：上邊我們分析了幾個能量轉化過程，并且在能量轉化過程中與

之緊密相關的是做功，那么，功和能之間到底有什么關系呢？

2、功和能的關系

(1)、用多媒體展示下邊幾個過程

①人拉重物在光滑水平面上由靜止而運動；

②在水力發(fā)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中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(fā)電廠中，水流對水輪機的沖擊，帶動水輪機轉動，從而帶動發(fā)

電機轉動而做功，水流的機械能轉化為電能。

③火車前進而做功，把油和煤的化學能轉化為內能，又把內能轉化為火車

的機械能。

在上述過程中，發(fā)生了能量轉化，且都伴隨著做功過程并板書。

八、鞏固訓練

關于功和能，下列說法正確的是：

A、功就是能，功可以轉化為能；

B、做功越大，物體的能越多；

C、能量轉化中，做的功越多，能量轉化越多；

D、功是物體能量的量度。

九、小結

通過本節(jié)課的學習，我們知道了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(fā)生了轉化，在以后的學習中，要注意運用功和能

的觀點，能的轉化和守恒定律來分析和解決問題。

十、布置作業(yè)

十一、板書設計

功和能

1、能量是表示物體具有做功的本領的大小的物理量；

2、一個物體能夠做功我們就說這個物體具有能。

3、功和能的聯(lián)系：

①功和能都是標量；

②功和能的國際單位都是焦；

③功是能量轉化的量度。

4、功的過程量，能是狀態(tài)量。

功的大小等于轉化的能量，但功不是能。

第3節(jié)功率

【內容與地位】

本節(jié)為《普通高中物理課程標準》共同必修模塊“物理2”中第一個

二級主題“機械能和能源”中所涉及到的內容。內容標準中這節(jié)有

關的條目是：“理解功和功率，關心生活和生產中常見機械功率的

大小及其意義。”

功率的套念來源于生產和生活，功率的知識是機械功概念的進一

步延伸，在生產和生活實際中應用的例子很多很廣，而且功率與

力、功率與速度的關系又是聯(lián)系實際生活和科學實踐的紐帶，教

學中可充分利用這一優(yōu)勢，使抽象的物理概念變得富有實際意義。

發(fā)展學生應用知識解決實際問題能力，樹立正確的價值觀。本節(jié)

的教學重點是使學生確切地理解功率的概念，會進行功率的計算;

會利用功率與力、功率與速度的關系?=尸丫分析汽車發(fā)動機功率

一定時，牽引力和速度的關系；嘗試自己設計實驗，測量人在某

種運動中的功率。例題的教學不僅可以使學生學會應用基本公式

進行計算，而且可以增進學生對平均功率和瞬時功率的理解；機

動車起動問題的分析過程有利于學生養(yǎng)成分析物理過程的習慣，

培養(yǎng)學生的邏輯思維能力，綜合運用動力學知識和功率概念分析

問題和解決問題的能力，避免簡單地套用公式；在建立“功率”概

念中，讓學生通過學習物理研究方法，體會用比值方法來建立新

的物理概念，使學生學會思考問題；通過充分利用書中的插圖以

及聯(lián)系生活中實例的教學，引導學生認識物理與社會生活的密切

聯(lián)系，可以讓學生感受生活中物理無處不在，無時不在影響我們

的生活，從而激發(fā)學生學習物理的興趣；通過學生設計測量人的

做功功率的實驗，達到學以致用的目的，培養(yǎng)學生運用科學知識

解決實際問題能力。

【教學目標】

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。=尸丫的物理意義，并掌握其用法，會利用

功率的兩個公式來解釋現象和進行計算。

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(qū)別與聯(lián)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.運用功率的不同表達式分析和解決動力機械的運動問題。

情感態(tài)度與價值觀

1.使學生養(yǎng)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(lián)系實際、解決實際問題的能力。

3.培養(yǎng)學生敢于發(fā)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=Pu的物理意義和運用。

2.瞬時功率和平均功率的計算.

【教學時數】1課時

【教學器材】

投影儀、投影片、錄象資料、CAI課件等

【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(fā)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。）

湎測學生所舉事例可能有：

1、人上高樓（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，要完成相同的挖土任務，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；

5、...

（列舉生產、生活中發(fā)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(guī)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”概念打下良好基礎。）

教師：在建筑工地上分別采用以下三種方式，把It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Imin

方式三：用另一臺起重機提升，需時30s

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相同？

2、所用時間不同，三種方式中做功的快慢是否相同？

結論：對重物所做的功相同，但所用時間不同，說明做功快慢不

同。

說明：通過引導學生分析有關事例，形成初步共識：人們選用機

械來做功時，不僅要考慮做功多少，還要考慮機械做功的快慢。

如挖掘機做功比人快；大卡車比拖拉機做功快；拖拉機耕地比牛

耕地要快；起重吊車比搬運工人做功快；抽水機比轆靜提水快，

等等。研究做功的快慢有著重要的實際意義。通過實際問題讓學

生感性地認識做功的快慢。

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：如何比較物體做功快慢？討論中注意培養(yǎng)學生

的發(fā)散思維能力和批判思維能力。）

預測學生可能有以下認識：

1、選擇相同時間，比較做功多少，做功多的，做功就快；

2、選擇做相同的功，比較做功的時間長短，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”;

4、...

說明：對學生提出的各種方案可能有問題或不完整，教師應鼓勵

學生在交流中補充完善自己的認識。

教學中注意引導學生類比如“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：功少與完成這些功所用時間/的比值叫做功率。（板

書）

2.定義式：P=W/1（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）

（板書）

吟功一單位：焦耳（J）

t一做功所用時間一單位：秒⑸

換算關系：lkw=1000wlw=lj/s（板書）

說明：用已知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揭示和表述被探究對象的某些

物理性質及變化規(guī)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，打開書的封面形成一個斜

面，并使粉筆開始下滑。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？

提示：

（1）比較不同傾角時的功率，應注意粉筆開始下滑處的高度應相

同。討論功率時須指明哪個力的功率。

（2）實驗的分析討論，要注意所分析的是某個力的平均功率。注

意引導學生進行受力分析、做功分析，可利用功率的定義式，在

理論上進行推演，使思維更加嚴密。

7.一些常見機械做功功率

(1)汽車發(fā)動機5xl04W~15xl04W(2)摩托車約2xl03

W

(3)噴氣客機約2xl08W(4)人心臟跳動的功率

1.5W左右

(5)火箭的發(fā)動機約IxlO13W(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

IxlO2W

(9)優(yōu)秀運動員短時間內的功率可達1000W

二、功率尸與力尸、速度u的關系(板書)

1.功率與力、速度的關系推導(板書)

教師：一部汽車載重時和空車時，在公路上以相同的速度行駛，

試討論這兩種情況下汽車的輸出功率是否相同？為什么？

秒測學生的回答可能有：

(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,

故相同時間內，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??；

(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；

(4)……

說明：上述分析討論的目的是啟發(fā)學生思考功率與力和速度有何

關系。學生分析可能會出現片面和不完整回答，教師要參加到學

生的討論分析中，幫助、啟發(fā)和引導學生形成正確的認識。得出

正確的答案(1)。

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行推演，培養(yǎng)良好的科學思維能力和

思維習慣)

教師：某汽車在平直公路上做勻速直線運動，已知其牽引力大小

為F,運行速度為v,試求此時汽車牽引力歹的功率為多少？

(注意引發(fā)學生思考解決問題的思路，應用功和功率的定義式進

行分析和推導。)

2.公式：P=Fv(/與位移s或v同方向)(板書)

即力/的功率等于力產和物體運動速度V的乘積注意/是速度

V方向上的作用力。

分析討論：由y=s//求出的是物體在時間f內的平均速度，代入

公式P=Fu求出的功率是/在時間r內的平均功率；如果，取得

足夠小，則u表示瞬時速度，此時由尸=Ev求得的功率就是E在

該時刻的瞬時功率。即當u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3,P是平均功率戶(/為恒力，且尸與3同向)

/,

(板書】

P=Fv,

u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，若前方遇到了一段較

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？

預測學生的回答可能有：

(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。

(3)……

師生共同分析：

(1)根據P=所知，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，若要保持行駛速度不變，這是不可能的；

加大油門，只會增加發(fā)動機的輸出功率(超過額定功率)，發(fā)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(fā)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某一重物時，為什么發(fā)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某一重物時，由于牽引力與重物的

重力相等，即牽引力保持不變，發(fā)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：由尸=%//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=%//求出的功率，反映了該力

在/時間內做功的平均快慢，故由公式尸=W!/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(fā)動機熄火或燒毀。）

教師：奧運長跑運動員能否用100m短跑的速度來完成5000m的

賽跑路程呢？為什么？

（奧運比賽是一種挑戰(zhàn)運動局限的比賽，人與機器一樣，不能長

時間超負荷運動，短跑運動員在100m賽跑中，時間不過是十幾秒,

能以最大的速度跑完全程，此時運動員的輸出功率是正常時的數

十倍。在5000m的長跑運動中，運動員不可能長時間超負荷運動,

因此長跑運動員不可能一直保持百米賽跑那樣的速度。）

說明：讓學生通過思考自己身邊所熟悉的問題，認識額定功率和

實際功率的概念以及概念的意義。

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？

①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(fā)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。

②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(fā)動機的功率指牽引力的功率而不是合外力或

阻力的功率。

③平均功率：物體在一段時間內做功功率的平均值叫平均功率。

通常用定義式p=%/描述，只有當物體勻速運動時，才等于瞬時

功率。

④瞬時功率：物體在某一時刻的功率叫做瞬時功率。通常用尸=屬

表示，必須注意Ru與尸的同時性。

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

做多少功？要消耗多少電能？哪一部機器最耗電？并與同學進行

交流。

教師：(課件展示)

(1)當牽引力定時，功率尸和速度n之間有什么關系？

(2)當速度v一定時，牽引力廠和功率尸之間關系如何？

(3)當輸出功率尸一定時，牽引力尸和速度u之間有什么關系？

根據公式「;尸丫可知，物體的運動速度u與牽引力E成反比，如

果汽車需要較大的牽引力，就必須減小運動速度。課件展示下列

關系：

廠一定時，p8V卜板書)

據P=&可得v-定時，P8E(板書)

P一定時，F^-［板書)

V

3.推廣式：P=Fvcosa(a為力廠與瞬時速度v方向間的夾角)

說明：

(1)當廠為合外力時，P為合外力做功的功率；當尸為某一外力

時，尸為該力做功的功率；

(2)在汽車等交通工具一類問題中，式中尸為發(fā)動機的實際功率，

戶為發(fā)動機的牽引力，V為汽車的瞬時速度。

4.學生進行測功率活動。

教師：如何才能知道在某種運動中自己做功的功率呢？請同學設

計一個測量方案，并進行實際測量。

（激勵積極思考、設計可行方案，動腦動手，體驗科學探究實驗

方法和感受實驗成果的喜悅。）

預測學生的實驗方案可能有：（讓學生結合自己的情況來進行設

計齊驗）

方第1:學生快速跑上樓，來測量做功的最大功率；

方案2:估算學生自己平時上樓或爬山過程的功率；

方案3:設計沿某一竹桿或樹桿上爬一定的高度，來測量做功功率;

方案4:利用跳繩運動，來測量做功功率；

方案5:測算自己舉起杠鈴時的最大功率（需要同學的幫忙）；

方案5:.....

說明：

（1）有關實驗方案、原理、器材、數據的測定及同學協(xié)作等，都

應放手讓學生自行討論、分工，這樣才能培養(yǎng)學生的實驗能力，

樨供學生合作交流的和冬

（2、）方案選定后，要注:引導學生如何求功和功率，需要選擇哪

些實驗器材，測量哪些物理量？測量是否存在誤差問題，如何才

能較準確地測量。

（3）根據學生設計的方案，組織學生進行實驗。實驗結果可讓學

生通過實物展臺進行交流匯報，師生共同觀看，最后還可以進行

評選活動。

（4）通過親身的實驗活動，達到內化知識，提升能力，培養(yǎng)學生

應用物理知識解決實際問題能力，同時也在實驗過程中培養(yǎng)學生

嚴謹的科學態(tài)度。

（在應用物理規(guī)律時，不僅要做鞏固性練習，而且要結合實際問

題情景，讓學生在實施的過程中體驗如何應用物理知識解決問題,

特別是方案設計的討論有助于促進學生各方面的發(fā)展，提高學生

學習的興趣，建議課后安排學生測功率。）

【案例評析】

本節(jié)課教學設計不僅注重學生新知識的形成過程，讓學生在學習

知識的同時體會如何進行科學的思維，使學生養(yǎng)成具體問題具體

分析和嚴密思維的習慣，而且在教學過程中注重調動學生自主學

習的積極性和主動性，教學設計注意體現物理學的價值，提高學

生理論聯(lián)系實際、解決實際問題能力，在教與學過程中促進學生

科學的價值觀和世界觀形成。

本設計從學生日常生活中的例子出發(fā)引導學生進一步的思考，發(fā)

現問題，然后通過實例分析揭示問題的本質；在此過程教師留給

學生獨立思考的空間和時間，學生在學習的過程中充滿問題意識

和創(chuàng)新意識，有效培養(yǎng)了學生的觀察能力和探究問題的能力。在

得出功率P與力R速度u的關系之后，教師利用身邊常見的現

象，應用關系式分析機動車常見的啟動問題，突出體現生活中的

物理，讓學生體驗到物理現象就在身邊，物理知識不僅有趣，而

且還是很有價值的。

板書設計

一、功率的含義

1.功率的定義：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7）

t

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（w）

4.功率的單位：'

常用單位：千瓦（kw）或焦/秒（J/s）

換算關系：lkw=1000w=1000J/s

5.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（E與位移s或u同方向）

v是平均速度1P是平均功率A（尸為恒力，且b與3

同向）

P=Fv

u是瞬時速度，P是瞬時功率

戶一定時，P8Vr

據尸=所可得v-定時，P^F

、1Y

P一定時，F^-

V

3.推廣式：P=Fvcosa（a為力/與瞬時速度v方向間的夾角）

【相關鏈接】

一、關于機動車輛常見的啟動過程

對于汽車或機車等交通工具，在靜止開始啟動的過程中，發(fā)動機

的輸出功率、牽引力和速度的關系滿足公式。=尸口在P、F、v

三個物理量中，若保持一個量不變，當另一個量變化時，第三個

量也隨之變化。關于汽車的啟動過程是一個較為復雜的物理過程，

兩種常見的啟動過程分析如下：

1、汽車（或機車）在平直路面上啟動和行駛過程

（1）汽車（或機車）以恒定的功率啟動和行駛過程（請把握教材

的難度和課標的難度）

汽車牽引功率尸保持恒定時，由。=/丫可知，牽引力大小E與速

度v成反比。結合牛頓第二定律〃?？芍?，汽車以恒定功

率啟動的過程，隨著汽車速度v的逐漸增大，汽車的加速度逐漸

減小，當b=/時，加速度a=0,此時汽車的速度達到最大值丹”

最后汽車做巧速運動。

以恒定功率啟動過程中，汽車運動具有以下特點：

①汽車在啟動過程中先做加速度不斷變小的加速運動，同時牽引

力變小，當牽引力等于阻力時，汽車開始以最大速度做勻速直線

運動；

②汽車在啟動過程中的功率始終等于汽車的額定功率；

③汽車的牽引力/和阻力/始終滿足牛頓第二定律尸產加圓

④汽車的牽引力/和瞬時速度n始終滿足尸=。產&

⑤在啟動過程結束時，牽引力和阻力平衡，此時有P產~％=/%

⑥從能的角度看，啟動過程中牽引力所做的功分別用以克服阻力

做功和增加汽車的動能，即少率=,機年+少阻

2

（2）汽車以恒定的牽引力/啟動時，若汽車受到的阻力/是不變

的，汽車做的是加速度。=（片/）/加的勻加速直線運動，汽車的實

際輸出功率尸隨汽車速度增大而增大，直至汽車輸出功率等于額

定功率，勻加速過程結束，此時汽車速度達到勻加速直線運動階

段的最大速度也m，接著汽車保持額定功率不變，汽車通過減少牽

引力繼續(xù)加速，進一步提高速度，直到加速度4=0,最后做勻速

行駛運動，速度達到最終的最大速度。

這一啟動方式具有下列特點：

①汽車啟動過程經歷了兩個階段，一是勻加速直線運動狀態(tài)，二

是變加速直線運動狀態(tài)，最終做勻速直線運動；

②汽車在勻加速直線運動階段，汽車的瞬時速度0=6,汽車勻加

速直線運動所能維持的時間/|=Vlm/?；

③汽車做勻加速直線運動階段，汽車的瞬時功率P,=Fv,<P^,

④汽車勻加速直線運動階段結束時，瞬時功率尸,等于額定功率p

SS,且滿足P尸尸窺=尸丫］m；

⑤汽車在變加速直線運動階段功率恒為額定功率，進入勻速直線

運動時牽引力和阻力平衡，有尸產?；[=/為

⑥從能的角度看，勻加速直線運動階段少牽I-/s尸;加說“（其中

少率I和S1分別為勻加速直線運動階段牽引力做的功和位移），變加

速直線運動階段牽引力所做的功W$2=尸/2（攵為變加速直線運

動階段所經歷的時間），少率2-力2=；相母-g機臉（S2為變加速

直線運動階段的位移）。

這一過程中各量的變化，可用下列流程圖來表示。

轉折點

勻加速直線運動J變加速（°）直貨羽：勻速直線運動

2、汽車（或機車）在斜坡上啟動和行駛過程

汽車在傾角為。的斜坡上從靜止開始啟動時，無論以額定功率啟

動，還是以恒定牽引力啟動，其啟動過程和在平直路面上的情況

相似，主要有以下幾點區(qū)別：

（1）汽車在斜坡上啟動時，汽車的牽引力R阻力/,和重力沿斜

坡向下的分力機gsin。三者始終滿足牛頓第二定律，上坡時F-f

-mgsmO=ma,下坡時E+/wgsinO-f=ma（若以額定功率啟動，加

速度”時刻在變；若以恒定牽引力啟動，加速度“恒定）。

（2）汽車在斜坡上啟動過程剛結束時，因為牽引力、阻力和重力

沿斜坡向下的分力三者平衡，上坡時有/=/*"?gsin。，P^=Fv,?=

（戶mgsin。）vm,下坡時有F=f-zwgsin仇Ps>=Fvm=（f-mgsinO）

必〃。

（3）從能的角度看，若以額定功率啟動，上坡時牽引力做功有三

個方面的作用，一是克服阻力做功，二是增加汽車的重力勢能，

三是增加汽車的動能；下坡時牽引力、重力做正功有兩個方面的

作用，即克服阻力做功和增加汽車的動能。若以恒定牽引力啟動,

上坡時牽引力做功也有三個方面的作用，一是克服阻力做功，二

是增加汽車的重力勢能，三是增加汽車的動能；下坡時牽引力、

重力做正功有兩個方面的作用，即克服阻力做功和增加汽車的動

能。

二、人消耗的功率

人要維持生命進行活動（包括體力的和腦力的活動），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侯，消耗的功率大約是80w,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150w,其

中約80w為基本代謝率，約40w消耗在腦的活動中。在中等劇烈

的運動中，例如以5m/s的速度騎自行車時，騎車人消耗的功率約

為500w。在比較劇烈的運動中，例如打籃球時，人消耗的功率約

為700w。在更加劇烈的運動情況下，例如在百米賽跑中，一個優(yōu)

秀運動員消耗的功率可超過lOOOWo

人在一秒鐘內能做多少功呢？研究表明，人在長時間做功的情況

下，即使消耗功率超過lOOOw,其中只有約100w的功率可作為機

械功輸送到體外。而馬可以在長時間內以500w的功率做機械功,

在短時間內的機械功率可以達到700~800w,可見，人輸出機械

功的本領比起馬的本領小多了。

三、瓦特其人其事

生平簡介

瓦特(JamesWatt,1736~1819年)蘇格蘭發(fā)明

家。1736年1月19日生于蘇格蘭格林諾克。

童年時代的瓦特曾在文法學校念過書，然而

沒有受過系統(tǒng)教育。瓦特在父親做工的工廠

里學到許多機械制造知識，以后他到倫敦的

一家鐘表店當學徒。1763年瓦特到格拉斯大

學工作，修理教學儀器。在大學里他經常和教授討論理論和技術

問題。1781年瓦特制造了從兩邊推動活塞的雙動蒸汽機。1785年,

他也因蒸汽機改進的重大貢獻，被選為皇家學會會員。1819年8

月25日瓦特在靠近伯明翰的希斯菲德逝世。

科學成就

1763年，瓦特修理格拉斯哥大學的一臺紐可門泵，得以仔細研究

了結構和工作原理，找到了熱量損失消耗大量燃料的癥結所在，

他終于想出了加一個與汽缸分離的冷凝器，汽缸外裝上絕熱套子,

使它一直保持高溫，新的蒸汽機的效率大大提高。瓦特并不滿足

于已經取得的成就，1781年他又制造了從汽缸兩邊推動活塞的雙

動作蒸汽機，并采用曲柄機構，使往復的直線運動轉變?yōu)樾D運

動。瓦特還設計了離心節(jié)速器，利用反饋原理控制蒸汽機的轉速。

經過一系列的改革，蒸汽機迅速被各工業(yè)部門采用，為產業(yè)革命

鋪平了道路。蒸汽機車加快了19世紀的運輸速度。蒸汽機一蒸汽

輪機一發(fā)電機，蒸汽為第二次工業(yè)革命即電力發(fā)展鋪平了道路。

趣聞軼事

童年時代的瓦特和茶壺的故事

一天晚上，瓦特和一個小女孩在家里喝茶。瓦特不停地擺弄茶壺

蓋，一會兒打開，一會兒蓋上，當他把茶壺嘴堵住時，蒸汽頂開

了茶蓋。在旁的外祖母對瓦特的這種無聊動作極為不滿，加以訓

斥。瓦特并不介意，他一心想著蒸汽的力量，從此萌發(fā)制造蒸汽

機的念頭。

蒸汽機與產業(yè)革命

羅爾特所著《詹姆斯?瓦特》中，曾寫道：瓦特蒸汽機巨大的、不

知疲倦的威力使生產方法以過去所不能想象的規(guī)模走上了機械化

道路。

第4節(jié)人與機械

【內容與地位】

本節(jié)為《普通高中物理課程標準》共同必修模塊“物理2”中第一個

二級主題“機械能和能源”中所涉及到的內容。內容標準中有關的

條目是：“理解功和功率，關心生活和生產中常見機械功率的大小

及其意義?！?/p>

本要講述功率與機械，以及機械的使用兩個方面的內容。前

面已經學習了機械功和功率的基本概念以及機械功的原理，而我

們引入這些物理概念的目的就在于研究機械做功的問題。談到機

械做功就不得不談到機械效率的問題，所以這節(jié)課將更多地和生

活相聯(lián)系。

機械的使用就是為了代替人力做功，所以我們要認真了解和認識

我們身邊的機械。

初學“機械效率”，往往對這些概念陌生難懂，思維不通、前后矛

盾，甚至與學過的功率相混淆。通過分析闡述，幫助學生理解機

械效率的物理含義，認識機械效率的高低是反映機械性能優(yōu)劣的

重要指標之一。通過剖析額外功產生的原因，從而了解提高機械

效率的辦法和途徑，突破掌握這一概念的難點。

【教學目標】

知識和技能

1.鞏固機械功的原理；

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(lián)系；

4.了解現代機械的發(fā)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(tài)度與價值觀

1.通過對機械效率的學習，領悟到不論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基本素質之一。

2.樹立崇高的理想，大膽地發(fā)明、創(chuàng)造，以不斷改造人類自己的

生存條件，最終達到人與自然的和諧發(fā)展。

［教學重點］

1.能熟茶計算機械效率，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(lián)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(lián)系；

2.辨證認識智能化機械使用的利與弊。

【教學時數】1課時

【教學器材】

投影儀、投影片、視頻資料、自行車、小型機器人模型等簡單機

械。

【教學過程】

新課導入

教師：前面我們已經學習了功率的概念，請同學們回顧一下引入

功率這一概念的物理意義是什么？

（引發(fā)學生思考，讓學生加深對功率的理解，為更好地了解機械

效率與功率的異同服務。）

預測學生的回答可能有：

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內做的功就越多；

3、...

教師：機械是不是可以K意地增大自己的功率呢？

預測學生的回答可能有：

1、不可以K意地增大自己的功率，任何機械都有一個最大的輸出

功率，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(fā)動機就行了；

4、...

（引發(fā)學生聯(lián)系實際地思考，培養(yǎng)學生的發(fā)散思維能力，又能更

好地激發(fā)學生的學習興趣，教師再加以指導，指明加大油門只能

是實際功率未達到額定功率時可行，換功率更大的發(fā)動機在實際

中不切實可行，除非另行安裝發(fā)動機備用，從而得出不可以隨意

地增大自己功率的結論）

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內做的功就越多，那是不是功率越大的

機械就越好呢？

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(lián)想到機械做功是否也有一個效率問題呢？

（提出懸念，引發(fā)思考，讓學生在初中學習的機械效率基礎上，

通過閱讀教材巳6內容，經過思考、整理、歸納得出結論，實現初、

高中物理知識的銜接和平穩(wěn)過渡。)

1.機械效率的計算：〃=上幽=￡幽(板書)

%P總

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，克服重物的重力所做的功

是有用功，即少有用=3物力；克服滑輪與其轉軸之間的摩擦力做功、

克服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，克服物體所受阻力做

的功是有用功，即少有用守阻s；克服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，克服重物的重力所做的功是

有用功，即力克用=G物〃；克服滑輪與其轉軸之間的摩擦力做功、

克服動滑輪及繩子重力所做的功是額外功。

(4)……

說明：對學生所舉的各種實例可能有問題或不完整，教師應鼓勵

學生在交流中補充完善自己的認識。

教師：上述實例中，我們把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；而滑輪組克服滑

輪與其轉軸之間的摩擦力做功、提升重物過程中克服動滑輪及繩

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^F^s,或%產少有用+%.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，因為少支用總是要小于少

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(qū)別

呢？

(提出問題，引發(fā)思考和比較，讓學生通過閱讀教材P|6~Pl7內

容，經過思考、歸納、自主得出結論，體現新課程中提倡的自主

性學習。)

2.功率和機械效率的區(qū)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(lián)系。(板書)

教師：機械效率是表示機械做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。

(4)……

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，那么人類使用機械的目的是什么呢？

預測學生的回答可能有：

(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松更有效率

(4)……

說明：讓學生通過思考自己身邊所熟悉的問題，認識機械的使用

和人們的生活息息相關，從而認識到提高機械效率具有十分重要

的意義，增強效率意識。

2.學生進行交流活動

教師：同學們能聯(lián)系實際說說使用機械的好處嗎？

將學生分為若干小組，每組各找一個熟悉的機械為研究對象，并

進行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。

(激勵積極思考，尋找熟悉的機械使用例子，體驗合作交流學習

方法的益處，拓寬各自的知識面，感受得出研究成果的喜悅，達

到內化知識，提升能力，培養(yǎng)學生應用物理知識解決實際問題能

力，促進學生各方面的發(fā)展，提高學生學習的興趣。)

3.知識拓展

接著教師播放視頻介紹現代機械的發(fā)展，播放結束后進行總結：

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(yī)院的手術臺前，機器人在為病人做開顱手術；

在遠離地球的月球表面，機器人在代替人類采集月球標本；在未

來的戰(zhàn)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……這些并非是科學幻想，而是正在或將要成為

現實。機器人是人類創(chuàng)造的一種機器，也是人類創(chuàng)造的一個偉大

奇跡，機器人的出現滿足了人類的一種幻想。這就是說，在某些

方面，機器人具有超人的能力.那么，目前世界上機器人技術發(fā)

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

飛速發(fā)展，引起世人的關注。

經過近幾十年的發(fā)展，機器人已初步形成了一個近百萬人的“王

國”，機器人發(fā)展迅速、種類繁多，國際上依據其技術特點和規(guī)模

大小的不同，對它們進行了分類。1990年在工業(yè)機器人國際標準

大會上把機器人分為四類：

(1)順序型。很多固定作業(yè)的裝配機械手都屬于此類。

(2)沿軌道作業(yè)型。這類機器人能執(zhí)行受控過程。

(3)遠距離作業(yè)型。這類機器人可接受遙控，對操作者的行為反

應可通過編程實現，應用于核工業(yè)、真空、宇宙、海洋開發(fā)等應

用領域。

(4)適應型或者智能型。它們具有感知、適應或學習功能。具體

可分為工業(yè)機器人、農業(yè)機器人、特種工作機器人、醫(yī)療機器人、

體育機器人、講解機器人、服務機器人、戰(zhàn)場機器人、“小人國”

機器人等等，其中“特種機器人”又可分為太空機器人、核工業(yè)機

器人、深海機器人以及救災機器人等。

在這個機器人王國中，目前主要成員是工業(yè)機器人，它占總數的

70%以上，全球正在工作的工業(yè)機器人共有74萬，我國有3000

臺左右。這只新興工業(yè)大軍的形成，必將為人類的工農業(yè)生產作

出突出貢獻

工業(yè)機器人已經廣泛地應用于各種自動化的生產線上，它是機器

人家族中最重要的成員。最初主要是為了解決工業(yè)生產中的自動

化問題，由機械手臂、控制裝置、機座、能源裝置和驅動裝置等

幾部分構成。工業(yè)機器人大部分在汽車制造、電子、機械等行業(yè)

從事焊接、油漆、裝配、包裝、零件加工、搬運等專業(yè)性工作。

機器人是人類創(chuàng)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(huán)境作業(yè)中，有著廣泛的應用前景。機器人正發(fā)

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）

在法國希農A2號核反應堆的一個特別場地，聚集著各種負責核干

預任務的機器人，一旦發(fā)生放射性物質泄漏的嚴重事故，人們就

可以借助它們對事故進行處理。這些機器人可以進行認知、提取

和測量。

2.仿生機器人（板書）

“仿生機器人”是指模仿生物、從事生物特點工作的機器人。目前

在西方國家，機械寵物十分流行，另外，仿麻雀機器人可以擔任

環(huán)境監(jiān)測的任務，具有廣闊的開發(fā)前景。21世紀人類