4.2机械功4.3机械能

模块学习·快乐高效徐老师·教师版·Page1of20机械功教学目标1．学会从物理现象中归纳简单的规律，知道功的概念。2．知道做功的两个必要因素。3．理解功的计算公式W=Fs，知道功的单位，能用功的公式进行有关计算。重、难点教学重点：经历建立机械功概念的过程，学会用公式对功进行简单的计算。教学难点：理解功的概念，会用功的两个必要因素判断力对物体是否做功。知识点串讲故事引入：大华同学是一个品学兼优的好学生，不仅学习好，在家里也经常帮爸爸妈妈做一些力所能及的家务。星期天，大华上午去买了30斤大米，午饭后又帮妈妈收拾碗筷，接着又去井边帮爸爸把一大桶水提回家，累得满头大汗。大华的爸爸是个物理教师，他说：“大华今天很辛苦、很劳累，但从物理学的角度来看，你今天做这几项家务活时，并没有做功！”。大华百思不得其解。大华的爸爸说得对吗？如何从物理学角度来理解这个问题呢？（一）怎样才叫“做功”1．通过实验，体验“做功”学生实验1：用力沿水平方向推着小车前进（如图1所示）。描述观察到的现象：小车在水平推力作用下，移动了一段距离。要求：用示意图表示出小车所受的推力以及运动过程情况。点拨：此例中小车在水平推力F作用下，移动了一段距离S。学生实验2：用力将地上的物体拿到桌面上来。描述观察到的现象：物体在力的作用下，向上移动了一段距离。要求：用示意图表示出物体所受的拉力以及运动过程情况。点拨：此例中物体在拉力F作用下，向上移动了一段距离S。模块学习·快乐高效徐老师·教师版·Page2of202.找找共同点，建立功的概念仔细观察两示意图，比较一下，看看有什么共同点：（1）这两幅图中同学的活动有什么共同点？（2）物体为什么会移动一段距离？（3）移动的距离和力之间有何关系？共同点：物体作用，并沿这个力的方向。3.功的概念：物理学中规定：作用在物体上的力，使物体在力的方向上通过了一段距离，就说这个力对物体做了机械功（简称“做功”）(二)如何判断力是否对物体做功：1．做功的两个必要的因素：（1）作用在物体上的力；（2）物体在力的方向上通过的距离。2．分析下列物体受到的力，并指出力对物体是否做功。（1）手提着木块不动，木块受几个力的作用？哪个力对木块做了功？为什么？（2）放在水平木板上的小车，在水平拉力作用下前进了一段距离，拉力和重力这两个力对小车做功了吗？为什么？（3）工人推动小车在水平地面上前进。当工人停止用力后，小车还能向前运动一段距离，在这段距离上，工人还对小车做功吗？为什么？三种不做功的情况：（1）物体没有受到力的作用，靠惯性通过一段路程，也就是没有力做功（F=0）；（2）物体受到力，但没有移动距离，即通过的路程为零（s=0）；（3）物体受力方向和物体运动的方向垂直（F与s的方向垂直）。（三）怎样测算功1．功的多少如图甲示，用力把一砖块匀速提升1m，做了一份功W。如图乙示，如果用力把三块同样的砖匀速提升1m，做功多少？如图丙示，如果用力把一块砖匀速提升3m，做功又是多少？模块学习·快乐高效徐老师·教师版·Page3of20得出的结论有：(1)使物体移动的距离一定，，做的功越多；(2)力一定，使物体移动的距离越大，；(3)力越大，使物体移动的，做的功越多；(4)功的多少跟作用在物体上的力成，跟物体移动的距离成。2．功的计算方法：定义：力对物体做的功，等于力跟物体在力的方向上通过的距离的乘积。(1)公式：功=力×距离，即W＝F·ｓ(2)单位：在国际单位制中，功W的单位：牛·米(N·m)或焦耳(J)(3)1J的物理意义：1N的力，使物体力的方向上通过1m的距离所做的功为1J。即：1J＝1N×1m＝1N·m注意：在运算过程中，力F的单位：牛(N)；距离ｓ的单位：米(m)；3．功的简单测算：(1)如图示，请学生实际估算“用手匀速托起两个鸡蛋升高lm时，手对鸡蛋做的功大约是多少?”(2)图(甲)中，拉力做了多少功你能测出吗？请设计一简单方案探究一下。(3)如图示，一人拉着重2000N的车子沿水平方向前进5m，你能求出此人做了多少功吗？如果拉力为500N呢？模块学习·快乐高效徐老师·教师版·Page4of20（四）机械功原理1．使用机械只能省力或省距离，但不能省功。2．机械功原理是机械的重要定律，是能量守恒在机械中的体现。(四)小结：1．做功的两个必要因素。2．功的定义、公式、单位。强调：(1)功是力在距离上的积累效应(2)1N·m与1J相等，是等价的。练习设计1．如图所示的四种情景中，人对物体做了功的是（）2.一个足球运动员用100N的力踢一个重为5N的足球，球离脚后在水平草地上向前滚动了30m．在球滚动的过程中，运动员对足球做的功为（）A．3000JB．500JC．150JD．0J3.一位同学沿教学大楼的楼梯匀速登高了3m，该同学登楼做的功最接近（）A.15000JB.1500JC.150JD.15J4.如图所示，有一重为10N的物体，沿着长为2m，高为1m的光滑斜面自顶端滑下，重力做的功为J。5.兰倩同学用500N的水平推力推着重为100N的箱子在水平地面上前进了10m，则她对箱子做的功是J，重力对箱子的做的功是J。模块学习·快乐高效徐老师·教师版·Page5of206.用拖拉机耕田，如果牵引力是28000N，拖拉机水平行驶了3km，那么它共做了多少功？7.若质量是60kg的人骑重40kg电动自行车在水平路面上以6m/s的速度匀速行驶时，受到的阻力是人与车总重的0.02倍，取g=10N/kg。求：行驶10min，电动机对自行车做的功。比较做功的快慢教学目标1．知道功率的概念，知道功率计算式、单位及物理意义。2．会计算有关功率的简单问题。3．通过比较做功的快慢学习用比值法研究物理问题。4.通过实例说明功率的含义，认识功率在实际应用中的重要价值。重、难点教学重点：功率的概念教学难点：功率的单位知识点串讲一、实例引入讨论：在建筑工地上，需要把几百块砖全部送到楼顶，你能想出几种办法？你认为应选择哪种办法？为什么这样选择？（一）如何比较做功的快慢力做功时，不仅有多有少，而且有快有慢。在生产实践中，人们不仅要注意做功的多少，更要关心做功的快慢。如何比较做功的快慢呢？模块学习·快乐高效徐老师·教师版·Page6of20活动：怎样比较做功的快慢小实验：）实验1：两位同学都将搬四块砖，从地面搬到讲台上。要求：一位同学一次将四块砖搬到讲台上，另一位同学分四次将四块砖搬到讲台上，两次做功所用的时间也就不同了。实验2：要求：两位同学用相同的时间，一个同学将两块砖，另一个同学将四块砖，同时从地面搬到讲台上。实验3：要求：一位同学用较短的时间将两块砖从地面搬到讲台上。另一位同学将三块砖用较长的时间从地面搬到讲台上。观察讨论：谁做功快，谁做功慢，要求说明判断的理由。分析实验1可得出：方法一：做相同的功，用时做功快。分析实验2可得出：方法二：做功时间相同，做功的做功快。实验3现象：一位同学做功少，但用的时间短。另一位同学做功虽多，但用的时间长。你能找出比较做功快慢的方法来吗？（二）认识功率1．功率概念：物理学中，把单位时间里做的功叫做功率。2．功率的物理意义：功率是表示做功快慢的物理量。3．功率计算公式：功率=功/时间符号表达式：P=W/t4．功率的单位：在国际单位制中，功的单位是焦耳，时间的单位是秒，功率的单位是焦耳/秒，它有一个专门名称叫瓦特，简称瓦，符号是W，这个单位是为了纪念英国物理学家瓦特而用他的名字命名的。1W=1J/s工程上还常用到千瓦(KW)做功率的单位1KW=103W模块学习·快乐高效徐老师·教师版·Page7of20（1）体验：1W的大小在1s内将两个鸡蛋举高1m，做功的功率约为1W。（三）功率的计算口答：1．人在3s内做功150J，求人的功率？2．挖掘机在1min内做了7.2×106J的功，求挖掘机的功率？例题：高出水面30m的楼顶上有一个容积是50m3的水箱，要用一台离心式水泵抽水给水箱加水，1小时能把水箱充满即可，这台水泵的功率至少是多少千瓦？（g=10N/Kg）明确解题的过程。分析是沿着P=tW→W=Gh的思路进行。小结1．功率概念及其物理意义。2．注意功和功率两个概念的区别。3．功率是机械的主要技术性能之一，是选购机械的重要依据。4.调查常见机械和电器的功率练习设计1.上海桑塔纳牌小轿车的功率约为66kW，合W，该数值的物理意义是。2.如图所示，挖土机和人同时挖土，挖土机和人相比，做功快，的功率大，这是采用的方法比较物体做功快慢的。模块学习·快乐高效徐老师·教师版·Page8of20W/Jt/s乙甲3.某人用200N的水平推力，在0.5min内，将重1000N的物体沿水平面向前推动15m，重力对物体做的功是_____J，人对物体做的功是_____J，人做功的功率是______W。4.体重相同的王刚和李明都从教学楼的一楼上到三楼，王刚慢慢走上去，李明很快跑上去；比较他们上楼所做的功，W王W李；比较他们上楼的功率，P王P李。5.甲、乙两台机器，甲的功率比乙的大，这说明（）A.甲做的功比乙做的功多B.甲做功比乙做功快C.甲做功所用的时间比乙的少D.以上说法都不对6.甲、乙两台机器的输出功率不变，做功的多少随时间变化的图像如图所示，则甲、乙两台机器的输出功率的大小相比（）A.甲的大B.乙的大C.二者相等D.无法确定7.一台起重机将货物匀速提高4m，所用的时间为15s，已知起重机的平均功率为3kW，则起重机对货物做了多少功？货物有多重？模块学习·快乐高效徐老师·教师版·Page9of20如何提高机械效率教学目标1．知道有用功、额外功和总功的含义，以及它们之间的关系。2．理解机械效率，会用机械效率的公式进行简单的计算。3．会测算滑轮组的机械效率。4.知道机械效率总小于1，知道提高机械效率的方法和意义。重、难点教学重点：有用功、额外功、总功及机械效率。教学难点：同一机械的效率是可变的。知识点串讲一、课题引入：现代社会是讲求效率的节约型社会，时时处处都要讲究提高效率。使用机械也要讲效率。那么，什么是机械效率呢？下面我们就来研究这个问题。二、有用功与额外功（一）有用功、额外功和总功日常生活中，人们搬移物体，不是将物体平移到另一个地方，就是将物体从低处搬到高处（或从高处搬到低处）。搬移物体过程中，可以用手直接搬，还可以利用机械。分析：教材图13-16a、13-16b中，哪些功是我们为了达到特定目的必须要做的功？哪些功是我们不需要但又不得不做的功？“有用功”、“额外功”及“总功”的含义：1．有用功（W有用）：克服物体的重力所做的功。2．额外功（W额外）：克服机械自身的重力和摩擦力所做的功。3．总功（W总）：动力对机械所做的功。4．总功等于用功和额外功的总和，即W总=W有用+W额外。（二）什么是机械效率讨论：（1）当你用水桶提水时，有两只大小相同的水桶可供选择，一只是轻质塑料桶，另一只是厚铁皮桶，你选择哪一只水桶？为什么？模块学习·快乐高效徐老师·教师版·Page10of20（2）当你用动滑轮提升一只重物时，你希望选用什么样的滑轮？为什么？机械效率的定义和公式。1．机械效率的定义：有用功与总功的比。2．公式：3．讨论：（1）机械效率的高低表示的物理意义是什么？（2）机械效率的单位是什么？（3）为什么机械效率总小于1？能不能等于1？（4）如何提高机械效率？4．例题：如图所示，建筑工人用滑轮组提升重为220N的泥桶，动滑轮重为20N，不计滑轮与轴之间的摩擦及绳重。如果工人将绳子匀速向上拉了6m，则泥桶上升了多少？滑轮组的机械效率是多少？小结1．有用功、额外功和总功的含义，以及它们之间的关系。2．机械效率含义。3．机械效率总小于1。4．提高机械效率的方法。练习设计1.小刚用力将一桶水从井里提上来，他对做的功是有用功，他对做的功是额外功。2.关于机械效率，下列说法正确的是（）A.有用功越大，机械的效率就越高B.额外功越大，机械的效率就越低C.总功越大，机械的效率就越低D.有用功与总功的比值越大，机械的械效率就越高模块学习·快乐高效徐老师·教师版·Page11of203.将重物从长4m