鲁科版物理必修2全册教案

第一章第一节机械功[三维目标]学问与技能1.知道功的定义，理解做功的两个必要因素；2.在详细的物理情景中推断物体所受各力是否做功以及做功的正负；3.驾驭合力做功的两种计算方法.过程与方法1.初中旧学问的扩展、迁移.通过举例和分析来解决重点，突破难点；2.理解正负功的含义，并会说明生活实例.情感看法与价值观1.功与生活联系特别亲密，通过探究生活实例来探究功，从而培育学生的细心视察实力，抽象总结日常生活现象、规律的实力；2.通过介绍我国人民在机械领域的辉煌成就，以及先进的现代机械技术以达到民族骄傲感的情感教化和激励自我为祖国争光的目的；3.在功的概念和求解功的数值的过程中，培育科学严谨的看法.教学重点1.功的概念；2.功的计算公式.教学难点1.如何判定各个力做功的正负；2.各个力所做的总功的计算.[教学过程]导入新课老师活动：同学们在初中已经学过有关功的学问了，现在我来考考大家，看谁学得最扎实！来看这样一个生活中的例子，某同学做值日时从一楼提水到二楼，请问他做功了吗？学生思索并回答：做功！老师接着问：当他提着水从走廊的一端走向另一端时又是否做功呢？学生思索并回答：不做功！老师提问：很好！那大家再回顾一下初中阶段我们学过做功的两个因素是什么?学生思索并回答：一是作用在物体上的力；二是物体在力的方向上移动的距离.扩展：中学我们已学习了位移，那做功的两个要素我们可不行以认为是：①作用在物体上的力；②物体在力的方向上移动的位移呢？答案是确定的.假如作用于某物体的恒力大小为F，该物体沿力的方向运动，经过位移s，则F与s的乘积叫做机械功（mechanicalWork），简称功（Work），用W来表示，W=Fs.举例说明力对物体做了功（用多媒体展示物理情景）：①人推车前进时；②起重机提起货物；③列车在机车的牵引力作用下运动.小结：力做功的两个要素：一是作用在物体上的力；二是物体在力的方向上发生的位移.推动新课一个物体受到力的作用，且在力的方向上移动了一段位移，这时，我们就说这个力对物体做了机械功.在初中学习功的概念时，强调物体运动方向和力的方向的一样性，假如力的方向与物体的运动方向不一样呢？莫非就不做功吗？（用多媒体展示物理情景）人用一个与水平方向之间有夹角的一个力去拉物体并在水平方向上移动了一段距离，让学生来推断人的拉力是否对物体做功？此时老师引导：从力产生效果的角度，此力是否有水平方向使物体发生位移的效果呢？学生思索并回答：是有效果的！老师接着提问：这种力的功又如何去求呢？假如方向相反呢？力对物体做不做功？若做了功，又做了多少功？怎样计算这些功呢？本节课我们来接着学习有关功的学问，在初中学问的基础上进行拓展.1.机械功老师提出问题：在现实生活、生产中，常常见到作用于物体上的力与物体位移的方向成一个夹角的状况，例如刚才大家看到的人用一个与水平方向之间有夹角的一个力去拉物体并在水平方向上移动了一段距离.这样一个实际问题如何用我们的物理学学问去解决呢？我们对于困难的实际问题，往往会转换为一个简洁物理模型来处理的.即突出问题的主要因素，解除无关因素，忽视次要因素.达到能够对实际问题给出反映其物理本质的，简洁可行又符合精确度要求的描述或计算.下面我们就将刚才的实际情景转化为我们熟知的物理模型.物理模型：物体ｍ在与水平方向成θ角的力F的作用下，沿水平方向向前行驶的位移为s，如上图所示，求力F对物体所做的功.老师引导：依据力的分解中力与分力之间的等效关系，我们可以把F沿两个方向分解，即跟位移方向一样的分力F1，跟位移方向垂直的分力F2，如右图所示.这两个分力的功分别为多大？学生思索并回答：据做功的两个不行缺少的因素可知，分力F1对物体所做的功等于F1s.而分力F2的方向跟位移的方向垂直，物体在F2的方向上没有发生位移，所以分力F2所做的功等于零.所以，力F所做的功W=W1＋W2=W1=F1s=Fscosα.老师活动：展示学生的推导结果，点评、总结，得出功的定义式.力F对物体所做的功等于力的大小、位移的大小、力和位移夹角的余弦这三者的乘积.即W＝Fscosα.W表示力对物体所做的功，F表示物体所受到的力，s表示物体所发生的位移，α为F和s之间的夹角.功的公式还可理解成在位移方向的分力与位移的乘积，或力与位移在力的方向的重量的乘积.在SI制中，功的单位为焦.1J=1N·m在用功的公式计算时，各量要求统一采纳国际单位制.即W力对物体所做的功焦耳(J)F物体所受到的力牛(N)s物体所发生位移米(m)θ力F和位移之间的夹角.2.机械功的计算通过上边的学习，我们已明确了机械功与力F和位移s以及它们之间的夹角θ三者之间的关系W＝Fscosα.并且知道了α角的取值范围是０°≤α≤180°.那么，在这个范围之内，cosα可能大于0，可能等于0，还有可能小于0，从而得到功W也可能大于0、等于0、小于0.请画出各种状况下力做功的示意图，并加以探讨.学生细致阅读教材，思索老师的问题.①当α=π/2时，cosα=0，W=0.力F和位移s的方向垂直时，力F不做功；②当α＜π/2时，cosα＞0，W＞0.这表示力F对物体做正功；③当π/2＜α≤π时，cosα＜0，W＜0.这表示力F对物体做负功.老师活动：投影学生画图状况，点评、总结.老师活动：提出问题，力对物体做正功或负功时有什么物理意义呢？结合生活实际，举例说明.学生活动：阅读课文，理解正功和负功的含义,回答老师的问题.老师活动：倾听学生回答，点评、总结,并就书上飞机着陆减速的例子加以分析加深学生对正负功的理解.总结：①功的正负表示动力对物体做功还是阻力对物体做功功的正负由力和位移之间的夹角确定，所以功的正负决不表示方向，而只能说明做功的力对物体来说是动力还是阻力.当力对物体做正功时，该力就对物体的运动起推动作用；当力对物体做负功时，该力就对物体运动起阻碍作用.即功是标量，只有量值，没有方向.②功的正负是借以区分谁对谁做功的标记功的正、负并不表示功的方向，而且也不是数量上的正与负.我们既不能说“正功与负功的方向相反”，也不能说“正功大于负功”，它们仅表示相反的做功效果.正功和负功是同一物理过程从不同角度的反映.同一个做功过程，既可以从做正功的一方来表述也可以从做负功的一方来表述.一个力对物体做负功，我们往往说成物体克服这个力做功.打个比方，甲借了乙10元钱，那么从甲的角度表述，是甲借了钱；从乙的角度表述，乙将钱借给了别人.例如：一个力对物体做了-6J的功，可以说成物体克服这个力做了6J的功.3.几个力共同做功的计算刚才我们学习了一个力对物体所做功的求解方法，而实际生活中物体所受到的力往往不止一个，那么，当物体在多个外力共同作用下运动时，如何求解这几个力对物体所做的功呢?投影启发，铺垫式问题：如图所示，一个物体受到拉力F1的作用，水平向右移动位移为s，求各个力对物体做的功是多少?各个力对物体所做功的代数和如何?物体所受的合力是多少?合力所做的功是多少?学生细致审题，解决问题.老师活动：投影学生解题过程，点评总结.【老师精讲】物体受到拉力F1、滑动摩擦力F2、重力G、支持力F3的作用.重力和支持力不做功，因为它们和位移的夹角为90°；F1所做的功为：W1=Fscosα，滑动摩擦力F2所做的功为：W2=F2scos180°=-F2s.各个力对物体所做功的代数和为：W=（F1cosα-F2）s依据正交分解法求得物体所受的合力F=F1cosα-F2，合力方向向右，与位移同向，合力所做的功为：W=Fscos０°=（F1cosα-F2）s.总结：当物体在几个力的共同作用下发生一段位移时，这几个力对物体所做的功可以用下述方法求解：（1）求出各个力所做的功，则总功等于各个力所做功的代数和；（2）求出各个力的合力，则总功等于合力所做的功.自我探究：学生独立完成书上有关斜面上的有关各个力做功以及合力做功的问题.老师点评总结.【学问拓展】4.关于“功”的计算［例1］以确定的初速度竖直向上抛出一小球，小球上升的最大高度为h，空气阻力的大小恒为F，则从抛出至落回到原动身点的过程中，空气阻力对小球做的功为（）A.零B.-fhC.-2fhD.-4fh解析：在小球从抛出至落回原地的过程中，小球所受阻力的方向变更了，所以是变力，如何求这一变力做的功，可分段处理，上升和下降阶段阻力均做负功，且均为-fh,故Wf=-2Fh.答案：C点拨：对于变力所做的功，可分段处理，求出每一段上（转换为恒力）该力所做的功，再求各段上功的代数和，或者求平均力，再求平均力所做的功.［例2］一个人用大小为F的力对放在粗糙地面上的重物踢一脚，结果物体在地面上移动了sm.问：人对重物是否做功？老师点拨：这个问题包括了两个物理过程：一是从脚起先踢，到脚与物离开前；二是物与脚离开后移动了sm.对于前者，考虑到物体由静止变为运动，获得了动能，故在脚与物体接触的这段短短暂间内，人对重物做了功，但做功的数值并不等于F·s.对于后者，物体虽有位移，但人对物体没有力的作用，故人对物体不做功.课堂小结1.功的求解公式W＝Fscosα，其中α指的是F和s之间的夹角.2.功是一个可以有正负的标量，它的正负是由cosα的正负确定的.3.求解力对物体所做总功的两种方法.学生总结课堂内容，是培育学生概括总结实力的一个重要途径.老师要放开，让学生自己总结所学内容，允许内容的依次不同，从而构建他们自己的学问框架.板书设计一、机械功机械功的一般表达式W＝Fscosα适用条件：恒力对物体做功功的单位：焦耳（牛·米）二、机械功的计算功是标量但有正负之分W＝Fscosα，功的正负取决于cosα值的正负.三、求解力对物体所做总功的两种方法（1）求出各个力所做的功，则总功等于各个力所做功的代数和；（2）求出各个力的合力，则总功等于合力所做的功.教学反思：第一章其次节功和能[三维目标]学问与技能1.知道功的原理，明确任何机械均不能省功;2.相识斜面是一种典型的简洁机械，并能分析其在生活中的实例;3.知道能量的定义，知道对应于不同的运动形式具有不同的能量;4.知道物体能够对外做功是因为物体具有能量;5.理解功是能量转化的量度;6.理解不同能量之间的转化，知道转化中总能量守恒.过程与方法1.通过试验探究揭示物理事实，总结物理规律;2.能从能量转化的角度来分析物体的运动，解决有关能量问题;3.知道功和能之间的区分和联系.情感看法与价值观1.通过试验探究揭示物理事实这一过程体验，培育学生实事求是，敬重事实的良好品质;2.通过学习功和能之间的关系，使学生了解事物之间是相互联系的，并学会从功能角度去探究自然规律.教学重点1.理解功的原理；2.理解功和能的关系；3.知道能量的转化用做功的多少来量度.教学难点在详细的问题中如何得到能量的详细转化状况，并用做功来定量地反映这种转化.教具打算演示试验器材：1.木板（上面有等距离直线）一块；2.木块一个；3.硬纸板（制杠杆模型）；4.图钉一个.课时支配1课时[教学过程]导入新课老师提问：复习做功的两个必要因素是什么？学生回答：一、作用在物体上的力；二、物体在力的方向上发生的位移.老师接着问：人类很早就已经起先运用机械来做功了，那人们运用简洁机械的作用是什么呢？学生思索并回答：运用简洁机械可以省力，或者省距离，或变更力的方向.老师活动：运用简洁机械可以省力，或者省距离，但是能省功吗？下面我们就来探讨可不行以找到既可以省力又省位移的机械.推动新课一、功的原理（板书）老师提问：要把这个物体运到高处，有哪些方法？学生思索并回答：可以用手干脆把物体提上去；可用杠杆把物体提上去；还可以用动滑轮或滑轮组把物体提升上去.老师活动：很好，用手把物体提上去，力对物体做功了吗？做了多少功？请视察试验.［演示1］在木板前将物体拉升h（高度）W=Gh［演示2］用杠杆来提升物体.用硬纸板制成杠杆，一端用图钉固定在木板上，动力臂为阻力臂的三倍.让物体底面和动力作用点分别对准一条直线，请大家视察.老师提问：这个杠杆是什么类型？F为多大？学生思索并回答：是省力杠杆，F=G/3.老师提问：当用力F匀速将物体提升h时，F对杠杆做功了吗？为什么？学生回答：做了，因杠杆沿力F的方向移动了距离.老师接着提问：那移动的距离又是多少？（动力作用点）学生回答：是物体上升距离的3倍，即3h.老师提问：在提升过程中杠杆对物体做功了吗？做的功是多少？学生回答：W=Gh.老师提问：哪个功相当于人干脆用手做的功？动力对杠杆做功如何计算？学生回答：杠杆对物体做的功.人干脆用手做的功W=Gh.人利用杠杆做的功.即W=W′（板书）.［演示3］用刚才的杠杆，使动力臂为阻力的一半时，请视察（匀速提升物体）.这是什么类型的杠杆，F为多大？费劲杠杆，F=2当物体上升距离为2h时，动力作用点移动的是多少？动力作用点移动的距离为h，人对杠杆做的功W=2Gh人不用杠杆做的功：同样W=2Gh即W用杠杆=W不用杠杆（板书）老师提问：无论运用省力杠杆还是费劲杠杆能够省功吗？运用省力杠杆和费劲杠杆都不能省功.为什么？两次试验结论都是，人利用机械做的功，都等于不用机械而干脆用手所做的功.［学生试验］学生试验分成两个内容，两人一组，学生分成两部分，两个试验并进.［分组试验1］（用轻质滑轮）试验装置如图，将重2N的物体匀速提升0.2留意强调用手匀速，竖直向上拉绳时，.并将试验数据填在表格里，（把表格投影出来）并计算出W用和W不用.［分组试验2］（用较重的铁制滑轮）用一动确定滑轮组成滑轮组，将重2N的物体匀速提升0.2m，试验装置如图,测量数据及留意事项与试验试验记录（投影）试验内容物重G（N）提上升度h（m）拉力F（N）实移距离s（m）用滑轮做功（J）不用滑轮做功（J）试验探讨：请做试验的同学将试验结果进行比较后，能够得出的结论是什么？利用动滑轮做的功，等于不用动滑轮而干脆用手所做的功.做试验2的同学的试验结果是什么？利用滑轮组所做的功大于不用机械所做的功.为什么与试验1的结论不同呢？W用>W不用（板书）.老师点评：因为我们试验2中的动滑轮比试验1中动滑轮重得多，在提升物体的同时还要把动滑轮提起来，自然要多做些功.下面请大家用弹簧测力计测出动滑轮的重是多少？G=1N.这时人用滑轮组做的功:W用=W不用+W轮老师总结：这节课我们做了四个试验，据试验结果请回答:1.省力机械还是费劲机械能够省功？都不能省功.2.自重和摩擦力大的机械还是自重和摩擦力小到可忽视不计的机械能够省功？都不能省功我们把自重和摩擦力小到可以忽视不计的杠杆视为志向机械，由前三个试验可见功的原理（principleofwork）：运用任何机械时，动力对机械所做的功，总是等于机械克服阻力所做的功，或表述为等于不用机械而干脆用手所做的功（适用于志向的机械）.但无论是志向机械还是非志向机械都有：W输入=W输出+W损失即运用任何机械都不能省功.老师提问：不省功的缘由是什么呢？因省力的机械必费距离，省距离的机械确定费劲，而功=力×距离，所以不能省功.我们的结论是利用简洁机械探讨的结果，能适用于困难机械吗？同样适用.因为困难机械是由简洁机械组合而成的.例：自行车是由多个杠杆、轮轴等简洁机械组成的，所以利用自行车做功也不能省功.【学问拓展】斜面学问请看课本P9图110中工人师傅将很重的木块，沿搭在高处的木板推上去，这情景生活中常常能够见到.这个木板也是一种简洁机械叫斜面.斜面是省力还是费劲的机械？学生回答：省力的简洁机械.老师活动：斜面是一种省力的简洁机械.斜面为什么能够省力？省多少力？我们依据功的原理可以求出：WG=Fl=Gh假设斜面很光滑，无摩擦时.F=Gh/l=Gsinθ由公式可见，斜面长是斜面高的几倍，推力就是物重的几分之一，所用的力可以小于重物所受的重力，也就是说斜面可以省力.老师总结：要使重物上升相同的高度，斜面越长越省力.（板书）用多媒体介绍一些斜面应用的例子：工人师傅将油桶沿斜面推上车，怎样才能更省力？搭在车上的木板越长越省力.老师提问：为什么有人沿盘山马路上山觉得费劲时，就在马路上走S形路途.因为盘山马路是个大斜面，当使物体上升相同的高度，斜面越长越省力.走S形路途相当于加长了斜面的长度，因此走S形路途更省力.简洁介绍螺旋是一种变形的斜面，它能省力，也能节约空间.二、做功和能的转化初中我们学过能量守恒定律，同学们回忆一下该定律的内容：能量既不会歼灭，也不会创生，它只会从一种形式转化为其他形式，或者从一个物体转移到另一个物体，而在转化和转移过程中，能的总量保持不变.这是我们在初中已经学过的功和能的有关学问，对功和能也有了一个简洁的相识，并能定性地分析某些物理现象，本节课我们进一步来探讨能的基本学问以及功和能的关系.(一)能的概念1.用多媒体展示下列物理情景，并把四幅图对比在同一画面上（1）流淌的河水冲走小石块.（2）飞行的子弹穿过木板.（3）自由下落的重物在地上砸了一个坑.（4）压缩的弹簧把物体弹出去.2.分析概括图片中流淌的河水、飞行的子弹、下落的重物、压缩的弹簧都各自对物体做了功.3.总结：一个物体能够对外做功，则这个物体具有能.(板书)4.请同学们结合生活，举些物体具有能量的例子.张紧的弓能够做功，所以它具有能.电动机通电后能够做功，它具有能.打夯机能做功，它具有能.流淌的空气能做功，它具有能.5.结合学生所举的例子总结：物质的不同运动形式对应着不同的能.例如：有形变的弹簧具有弹性势能；流淌的空气具有动能等.6.（1）演示：把弹簧固定在铁架台上，下端挂一物体，用力向下拉物体，使弹簧伸长后释放，物体将向上运动.（2）分析：拉下物体，弹簧发生弹性形变具有弹性势能.松手释放后，弹簧缩短，对物体做功使物体具有了动能，同时弹簧的弹性势能减小，即把弹性势能转化为动能.（3）总结：各种不同形式的能量可以相互转化，而且在转化过程中能量守恒.7.用多媒体展示几种现象，学生分析能量的转化状况.（1）水冲击水轮发电机发电.机械能→电能（2）太阳出来，照射森林.太阳能→生物能（3）傍晚，电灯亮了.电能→光能(内能)过渡：上边我们分析了几种能量转化过程，并且在能量转化过程中与之紧密相关的是做功.那么功和能之间究竟有什么关系呢?(二)功和能的关系1.用多媒体展示下面几个过程（1）人拉重物在光滑水平面上由静止到运动.（2）在水力发电厂中，水流冲击水轮机，带动水轮机转动.（3）火车在铁路上前进.2.师生共同分析（1）在人对重物做功的过程中，人的生物能转化为物体的动能.（2）在水力发电厂中，水流冲击水轮机转动，从而带动发电机转动而做功，水流的机械能转化为电能.（3）火车前进而做功，把油和煤的化学能转化为内能，又把内能转化为火车的机械能.在上述过程中，发生了能量转化且都伴随着做功过程，（板书）做功使不同形式的能量发生转化.过渡：那么在能量转化中，能量的转化和所做的功之间有什么关系呢?3.举例说明（1）举重运动员把重物举起来，对重物做了功，重物的重力势能增加，同时运动员消耗了体内的化学能，且运动员做了多少功就有多少化学能转化为重力势能.（2）被压缩的弹簧放开时把一个小球弹出去，小球的动能增加，同时弹簧的弹性势能减小，且弹簧对小球做了多少功，就有多少弹性势能转化为动能.类似的例子还很多，归纳得到：做了多少功，就有多少能量发生转化.（板书）功是能量转化的量度.过渡：通过上述分析，功和能之间有着亲密的联系，那么它们之间有什么不同呢?4.老师概括功和能的不同（1）功是和物体的运动过程有关的物理量，是一个过程量；能是和物体的运动状态有关的物理量，是一个状态量.（2）做功可以使物体具有的能量发生变更，而且物体能量变更的大小是用做功的多少来量度的，但功和能不能相互转化.课堂小结通过本节课的学习，我们知道了机械功的原理以及功和能之间的关系两部分内容.了解了任何机械都不能既省力又省位移，即运用任何机械都不能省功.做功的过程就是能量转化的过程，并且做了多少功就有多少能量发生了转化.在以后的学习中，要留意运用功和能的观点、能的转化与守恒定律来分析和解决问题.板书设计一、功的原理：运用任何机械时，动力对机械所做的功，总是等于机械克服阻力所做的功.1.运用机械时，人们所做的功都等于不用机械而干脆用手所做的功（适用于志向机械）.2.运用任何机械都不省功.3.斜面是一种省力的机械.教学反思：第一章第三节功率[三维目标]学问和技能1．知道功率的物理意义、定义式、单位。2．理解功率的导出式P=F·v的物理意义，并驾驭其用法，会利用功率的两个公式来说明现象和进行计算。3．理解平均功率和瞬时功率，了解平均功率、瞬时功率、额定功率、实际功率的区分与联系。过程和方法1．通过实例体验功率概念的形成过程及功率的实际意义，通过功率的定义过程，体会应用比值方法建立物理概念的方法。2．学会求解各种不同的功率。3．运用功率的不同表达式分析和解决动力机械的运动问题。情感看法与价值观1．使学生养成详细问题详细分析和严密思维的习惯。2．提高学生理论联系实际、解决实际问题的实力。3．培育学生敢于发表自己观点、擅长合作的良好习惯。【教学重点】1．理解功率的概念。2．知道功率的种类及其计算。【教学难点】1．功率的表达式P=F·v的物理意义和运用。2．瞬时功率和平均功率的计算。课时支配1课时[教学过程]新课导入老师：人们在生产、生活和工作中运用了大量的机械来做功，这与人力干脆做功或畜力做功，在完胜利的快慢方面有何不同？请举例说明。（引发学生思索，让学生从身边生活找寻做功快慢的事例，并思索机械与人或畜力做功快慢的差异。）预料学生所举事例可能有：1、人上高楼（如8层楼）时，乘电梯比走路要快得多；2、拖拉机耕地比牛耕地要快得多；3、挖土机与人，要完成相同的挖土任务，人花的时间要长得多；4、从水井里提水，运用抽水机比人工要快得多；（列举生产、生活中发生的事例，使学生体会功率与生活、生产休戚相关，无处不在，探讨功率具有重要的现实意义，并引导学生留意视察身边物理现象，体会到物理学问就在我们身边，感悟物理规律探讨的价值，激起学生的求知欲。）功是能量转化的量度，人们特别关注做功的多少。然而不同的机械或人，其做功的快慢是不同的。（分析一些生产事例、工作场面，或展示一些做功快慢不同的图片。有条件的状况下还可通过多媒体手段更生动地展示这些画面和情景，使学生对做功快慢的情形有更为形象和详细的相识，从而为建立正确的“功率”概念打下良好基础。）老师：在建筑工地上分别采纳以下三种方式，把1t的货物从地面运到三楼，方式一：搬运工分批搬运，需时间3h方式二：用一台起重机提升，需时1min方式三：用另一台起重机提升，需时30s上述三种状况下，把货物由地面运到三楼时，请思索以下问题：1、用不同的方式，对货物所做的功是否相同？2、所用时间不同，三种方式中做功的快慢是否相同？结论：对重物所做的功相同，但所用时间不同，说明做功快慢不同。老师：不同的机器或物体做功有快有慢，如何来衡量做功的快慢呢？请同学们思索并提出解决方案。（引导学生思索：如何比较物体做功快慢？探讨中留意培育学生的发散思维实力和批判思维实力。）预料学生可能有以下相识：1、选择相同时间，比较做功多少，做功多的，做功就快；2、选择做相同的功，比较做功的时间长短，时间长的，做功就慢；3、类比“速度”的定义方法，用做功和完成这些功所花的时间的比值来定义“功率”；教学中留意引导学生类比如“速度”、“加速度”概念的定义方法，体会比值法定义功率概念。新课推动一、功率的含义1．定义：功W与完成这些功所用时间t的比值叫做功率。（板书）2．定义式：P=W/t（板书）3．物理意义：表示物体做功快慢的物理量。（板书）4．单位：（板书）老师请一位同学正确地说出定义式中各个字母所表示的物理量及其单位。国际单位：瓦特（w），常用单位：千瓦（kw）或焦耳/秒（J/s）（板书）W→功→单位：焦耳（J）ｔ→做功所用时间→单位：秒(s)换算关系：１kw=1000w１w=１J/s（板书）说明：用已知物理量的比值定义新的物理量，是建立物理概念常用的方法。运用该方法能够进一步揭示和表述被探究对象的某些物理性质及变更规律，像我们已经探讨过的速度、加速度等物理量就是用这种方法来定义的。5.功率是标量，功率表示做功过程中能量转化的快慢。（板书）6.探讨与沟通：小试验：把一段粉笔放在书的封面上，打开书的封面形成一个斜面，并使粉笔起先下滑。请同学细致分析一下，在下滑的过程中粉笔共受到几个力的作用？哪些力做正功？哪些力做负功？哪些力不做功？假如斜面的倾角增大，状况会有什么变更？倾角增大时，功率是否也增大？提示：（1）比较不同倾角时的功率，应留意粉笔起先下滑处的高度应相同。探讨功率时须指明哪个力的功率。（2）试验的分析探讨，要留意所分析的是某个力的平均功率。留意引导学生进行受力分析、做功分析，可利用功率的定义式，在理论上进行推演，使思维更加严密。7.一些常见机械做功功率（1）汽车发动机5×104W～15×104W

（2）摩托车约2×103W

（3）喷气客机约2×108W

（4）人心脏跳动的功率1.5W左右（5）火箭的发动机约1×1013W

（6）万吨巨轮106W以上（7）蓝鲸游动的功率可达350kW（8）人的平均功率约1×102W（9）优秀运动员短时间内的功率可达1000W

二、功率P与力F、速度v的关系（板书）1.功率与力、速度的关系推导（板书）老师：一部汽车载重时和空车时，在马路上以相同的速度行驶，试探讨这两种状况下汽车的输出功率是否相同？为什么？预料学生的回答可能有：（1）载重汽车与地摩擦力较大，牵引力也大，由于行驶速度一样，故相同时间内，载重车的牵引力做功较多，所以载重汽车的输出功率较大；（2）载重汽车行驶得比空车慢，因此功率较小；（3）载重汽车比空车费劲，因此载重车的输出功率较空车时要大些；接着，老师引导学生思索，如何计算牵引力的功率。（让学生依据所学学问和功率定义式进行推演，培育良好的科学思维实力和思维习惯）老师：某汽车在平直马路上做匀速直线运动，已知其牵引力大小为F，运行速度为v，试求此时汽车牵引力F的功率为多少？（留意引发学生思索解决问题的思路，应用功和功率的定义式进行分析和推导。）2.公式：P=Fv（F与位移s或v同方向）（板书）即力F的功率等于力F和物体运动速度v的乘积.。留意F是速度v方向上的作用力。分析探讨：由v=s/t求出的是物体在时间ｔ内的平均速度，代入公式P=Fv求出的功率是F在时间ｔ内的平均功率；假如ｔ取得足够小，则v表示瞬时速度，此时由Ｐ＝Fv求得的功率就是F在该时刻的瞬时功率。即当v为平均速度时，求得的功率就是平均功率，v为瞬时速度时，求得的功率就是瞬时功率。总结：v是平均速度，P是平均功率（F为恒力，且F与同向）（板书）P=Fvv是瞬时速度，P是瞬时功率（板书）说明：假如物体做匀速直线运动，由于瞬时速度与平均速度相等，故此时平均功率等于瞬时功率。老师：汽车以额定功率在平直马路行驶时，若前方遇到了一段较陡的上坡路段，汽车司机要做好什么调整，才能确保汽车驶到坡顶？为什么？预料学生的回答可能有：（1）加大油门，汽车可顺当行驶到达坡顶。（2）汽车要换档，才能顺当行驶到达坡顶。师生共同分析：（1）依据P=Fv知，汽车以额定功率行驶，因遇上坡路段，汽车所需的牵引力增大了，若要保持行驶速度不变，这是不行能的；加大油门，只会增加发动机的输出功率（超过额定功率），发动机将因超负荷而过热损坏。（2）这是一种正确的操作方式，当司机将发动机的速度档位调低后，速度减小了，牵引力加大了，只要牵引力足够，汽车便可顺当上坡。老师依据课堂须要还可以提出一些问题让学生进一步探讨，如：（1）汽车上坡的时候，司机常用换挡的方法来减小速度，为什么？（汽车上坡的时候，司机常用换挡的方法来减小速度，来得到较大的牵引力。）（2）汽车上坡时，要保持速度不变，应如何做？（汽车上坡时，要保持速度不变，就必需加大油门，增大输出功率来得到较大的牵引力。）（3）起重机在竖直方向匀速吊起某一重物时，为什么发动机的输出功率越大，起吊速度就越大？（起重机在竖直方向匀速吊起某一重物时，由于牵引力与重物的重力相等，即牵引力保持不变，发动机输出的功率越大，起吊的速度就越大。）思索：汽车等交通工具，如何才能获得更大的行驶速度？老师：由P=W/t求出的是瞬时功率还是平均功率?学生小组探讨后得出：由公式P=W/t求出的功率，反映了该力在t时间内做功的平均快慢，故由公式P=W/t求出的功率是平均功率。老师：人力干脆做功能否像汽车做功那样快呢？汽车做功能否像飞机做功那样快呢？人假如做功过快，会产生什么后果呢？汽车超负荷运转会产生什么后果呢？（人做功过快，会引起疲惫、甚至受伤、生病等，汽车超负荷工作会造成发动机熄火或烧毁。）老师：奥运长跑运动员能否用100m短跑的速度来完成5000m的赛跑路程呢？为什么？老师：你对“额定功率和实际功率以及平均功率和瞬时功率”是怎样理解的？①额定功率：指动力机械在长时间正常工作时最大输出功率。也是机械发动机铭牌上的标称值。额定功率是动力机械重要的性能指标，一个动力机械的额定功率是确定的，机器不确定都在额定功率下工作。②实际功率：机械在运行过程中实际输出的功率是实际功率。实际功率可以小于额定功率，可以等于其额定功率（称满负荷运行），但不能大于额定功率，否则简洁将机械损坏。机车启动过程中，发动机的功率指牵引力的功率而不是合外力或阻力的功率。③平均功率：物体在一段时间内做功功率的平均值叫平均功率。通常用定义式P=W/t描述，只有当物体匀速运动时，才等于瞬时功率。④瞬时功率：物体在某一时刻的功率叫做瞬时功率。通常用P=Fv表示，必需留意F、v与P的同时性。很多机械的铭牌上都标有这台机器的额定功率，请同学将家里的电器设备上的额定功率都记录下来，计算家里的每部机器每天要做多少功？要消耗多少电能？哪一部机器最耗电？并与同学进行沟通。老师：（1）当牵引力F确定时，功率P和速度v之间有什么关系？（2）当速度v确定时，牵引力F和功率P之间关系如何？（3）当输出功率P确定时，牵引力F和速度v之间有什么关系？依据公式P=Fv可知，物体的运动速度v与牵引力F成反比，假如汽车须要较大的牵引力，就必需减小运动速度。3.推广式：P=Fvcosα（α为力F与瞬时速度v方向间的夹角）说明：（1）当F为合外力时，P为合外力做功的功率；当F为某一外力时，P为该力做功的功率；（2）在汽车等交通工具一类问题中，式中P为发动机的实际功率，F为发动机的牵引力，v为汽车的瞬时速度。板书设计一、功率的含义1.功率的定义：功跟完成这些功所用时间的比值叫做功率2.功率的公式：P=（适用求平均功率）3.功率的物理意义：功率是表示做功快慢的物理量国际单位：瓦（w）4.功率的单位：常用单位：千瓦（kw）或焦/秒（J/s）换算关系：1kw=1000w=1000J/s5.功率是标量，表示做功过程中能量转化的快慢二、功率与力、速度的关系1.功率与力、速度的关系的推导2.公式：P=Fv（F与位移s或v同方向）v是平均速度，P是平均功率（F为恒力，且F与同向）P=Fvv是瞬时速度，P是瞬时功率F确定时，P∝v据P=Fv可得v确定时，P∝FP确定时，F∝3.推广式：P=Fvcosα（α为力F与瞬时速度v方向间的夹角）教学反思：第一章第四节人与机械[三维目标][教学过程]学问和技能1．巩固机械功的原理；2．能娴熟计算机械效率，并知道其代表的物理意义；3．理解功率和机械效率是从不同方面反映机械性能的两个物理量，它们之间无必定的联系；4．了解现代机械的发展水平。过程和方法留意初中旧学问的扩展、迁移。通过举例和分析来解决重点，突破难点。理解功率和机械效率的不同物理意义。情感看法与价值观1．通过对机械效率的学习，领悟到不论什么状况下提高机械效率都是特别重要的，它不仅有很高的经济价值，还能提高人们的效率意识，而讲究效率正是现代人必需具备的基本素养之一。2．树立崇高的志向，大胆地独创、创建，以不断改造人类自己的生存条件，最终达到人与自然的和谐发展。【教学重点】1．能娴熟计算机械效率，并知道其代表的物理意义；2．理解功率和机械效率是从不同方面反映机械性能的两个物理量，它们之间无必定的联系。【教学难点】1．理解功率和机械效率是从不同方面反映机械性能的两个物理量，它们之间无必定的联系；2．辨证相识智能化机械运用的利与弊。【教学时数】1课时【教学过程】新课导入老师：前面我们已经学习了功率的概念，请同学们回顾一下引入功率这一概念的物理意义是什么？预料学生的回答可能有：1、功率是描述做功快慢的物理量；2、功率大就意味着单位时间内做的功就越多；老师：机械是不是可以随意地增大自己的功率呢？预料学生的回答可能有：1、不行以随意地增大自己的功率，任何机械都有一个最大的输出功率，即额定功率2、可以增大自己的功率，只要加大油门；3、可以增大自己的功率，只要换个发动机就行了；新课推动一、功率与机械效率老师：功率的大小是衡量一个机械做功实力的重要物理量，功率越大说明该机械单位时间内做的功就越多，那是不是功率越大的机械就越好呢？[来源:Z*xx*k.Com]大家不妨思索这样一个我们熟识的例子：是不是学习时间越长的同学，学习成果就越好呢？事实是不确定的，为什么呢？除了要有时间保证，还要有科学的学习方法，有较高的学习效率才可以。由此联想到机械做功是否也有一个效率问题呢？（提出悬念，引发思索，让学生在初中学习的机械效率基础上，通过阅读教材P16内容，经过思索、整理、归纳得出结论，实现初、中学物理学问的连接和平稳过渡。）1.机械效率的计算：η=（板书）老师：如何理解“机械效率”呢？请举例说明有用功、额外功和总功。预料学生结合初中所学可能列举的实例有：（1）利用滑轮组在竖直方向提高重物，克服重物的重力所做的功是有用功，即W有用=G物h；克服滑轮与其转轴之间的摩擦力做功、克服动滑轮及绳子重力所做的功是额外功。（2）利用滑轮组在水平方向匀速移动物体，克服物体所受阻力做的功是有用功，即W有用=f阻s；克服滑轮与其转轴之间的摩擦力做功是额外功。（3）利用滑轮组在斜面上移动重物，克服重物的重力所做的功是有用功，即W有用=G物h；克服滑轮与其转轴之间的摩擦力做功、克服动滑轮及绳子重力所做的功是额外功。老师：上述实例中，我们把重物提高到确定高度，或在水平、斜面上使重物移动确定的距离，就是我们运用简洁机械的目的，对运用机械是有利用价值的，所做的功是有用功；而滑轮组克服滑轮与其转轴之间的摩擦力做功、提升重物过程中克服动滑轮及绳子重力所做的功等是额外功；作用在机械上的动力对机械做的功就是总功，即W总=F动s，或W总=W有用+W额外。老师：机械效率是不是总小于1？学生经分析不难得出正确的答案：是的，因为W有用总是要小于W总。老师：引入机械效率的物理意义是什么？它和功率又有什么区分呢？2.功率和机械效率的区分：功率是表示做功的快慢；机械效率是表示机械对总能量的利用率。它们之间没有什么必定的联系。（板书）老师：机械效率是表示机械做功或利用机械实现能量转化的有效程度的物理量，机械效率越高，有用功所占的比例就越多，额外功所占的比例就越少，同学们能否找到提高机械效率的例子呢？（让学生列举例子，并归类总结）预料学生可能列举的实例有：（1）在建筑工地上把一车水泥运到楼顶，采纳吊车比工人用手搬运省时、省力，提高工作效率。（2）用水泵抽水比人工提水浇灌农田省时、省力，提高工作效率。（3）乘自动扶梯或电梯上楼比干脆走上楼更省时、更轻松。二、机械的运用1、机械运用的意义老师：我们生活中无处不在运用着机械，可以说人类已经很难离开机械了，那么人类运用机械的目的是什么呢？预料学生的回答可能有：（1）可以代替人力做功（2）可以完成超越人力的工作（3）可以使人们的工作变得更轻松更有效率2．学生进行沟通活动老师：同学们能联系实际说说运用机械的好处吗？将学生分为若干小组，每组各找一个熟识的机械为探讨对象，并进行沟通总结所探讨的机械运用的妙处，最终每组选一个代表总结小组探讨的成果。3．学问拓展接着老师播放视频介绍现代机械的发展，播放结束后进行总结：毫无疑问，智能化机械的运用给人类带来了很多的便利，但假如不能合理地利用这些成就，也同样会给人类带来危害。你能想象吗？在医院的手术台前，机器人在为病人做开颅手术；在远离地球的月球表面，机器人在代替人类采集月球标本；在将来的战场上，可能有一种体积犹如昆虫的武器，竟能使一座城市的电力全部瘫痪……这些并非是科学幻想，而是正在或将要成为现实。机器人是人类创建的一种机器，也是人类创建的一个宏大奇迹，机器人的出现满意了人类的一种幻想。这就是说，在某些方面，机器人具有超人的实力。那么，目前世界上机器人技术发展到了一个什么样的水平，又在哪些领域得到应用？在机器人时代向我们走来的同时，让我们走进机器人，了解一下机器人的世界吧！被称为人类生活和生产“最忠实的伴侣”的机器人，近几年来取得飞速发展，引起世人的关注。机器人是人类创建的一种特殊机器，在生产和生活等方面，特殊是在危急和极限环境作业中，有着广泛的应用前景。机器人正发展成为一个浩大的家族，代替人们从事各种各样的工作。1．核事故机器人（板书）2．仿朝气器人（板书）3．昆虫机器人（板书）4．飞行机器人（板书）5.太空机器人（板书）6.机器人医生（板书）7.替身机器人（板书）8.微型机器人（板书）9.纳米机器人（板书）10.消防机器人（板书）三、小结1.功率和机械效率是从两个不同方面反映机械性能的两个物理量，它们之间没有必定的联系，前者表示做功的快慢，后者表示机械对总能量的利用率。2.机械的运用给人类带来了很多的便利，但假如不能合理地利用，也同样会给人类带来危害。总之，我们要不断主动地去探究自然规律，并应用这些规律大胆地独创和创建，不断改善人类自己的生存，并最终达到和自然和谐发展。板书设计一、功率与机械效率1.机械效率的计算：η=2.功率和机械效率的区分：功率是表示做功的快慢；机械效率是表示机械对总能量的利用率。它们之间没有什么必定的联系。二、机械的运用极大地丰富和改善了我们的生活，但要留意机械的合理运用，最终达到与大自然的和谐共处。教学反思：其次章第一节动能的变更[三维目标]学问和技能1.理解什么是动能；2.知道动能的定义式，会用动能的定义式进行计算；3.理解动能定理及其推导过程，知道动能定理的适用范围；4.巩固用打点计时器打下的纸带计算物体运动的即时速度；5.学习利用物理图象探究功与物体动能变更的关系.过程和方法1.通过用纸带与打点计时器来探究功与速度的关系，体验学问的探究过程和物理学的探讨方法；2.运用演绎推导方式推导动能定理的表达式；3.理论联系实际，培育学生分析问题的实力.情感看法与价值观1.通过试验探究，体会学习的欢乐，激发学习的爱好；通过亲身实践，树立“实践是检验真理的唯一标准”的科学观；2.通过动能定理的演绎推导，培育学生对科学探讨的爱好.【教学重点】1.动能的概念；2.动能定理及其应用；3.学习探究恒力做功与物体动能变更关系的物理方法，并会利用图象法处理数据.【教学难点】1.对动能定理的理解和应用；2.试验数据的处理方法——图象法.【教学时数】1课时【教学过程】导入新课老师提问：什么是物体的动能？物体的动能与什么因素有关？学生回答：物体由于运动而具有的能叫动能；物体的动能跟物体的质量和速度有关系.老师活动：物体的动能跟物体的质量、速度有什么关系呢？本节课我们就来探讨这个问题.板书：动能的变更推动新课一、动能老师活动：从功能关系定性分析得到：物体的质量越大，速度越大，它的动能就越大.在物理学中就用这个量来表示物体的动能.板书：a.物体的动能等于物体质量与物体速度的二次方的乘积的一半.b.公式：c.动能是标量d.动能的单位：与功的单位相同，在国际制中都是焦（J）思索：一架飞机在牵引力的作用下（不计阻力），在起飞跑道上加速运动，分析：1.飞机的动能如何变更？2.飞机的动能变更的缘由是什么？学生活动：分析并探讨上述问题：1.因为飞机的速度越来越大，所以飞机的动能在不断增大.2.由于牵引力对飞机做功，导致飞机的动能不断增大.老师活动：由于牵引力做功导致飞机动能增大，我们知道物体的动能和速度有关，我们还不能立刻得出力对物体做的功和动能的关系，我们先来探讨恒力对物体做的功和速度变更的关系.【方法引导】由于牵引力所做的功和动能变更之间的等量关系，我们可以依据恒力做功的多少，来定量地确定动能和恒力做功多少之间的关系.二、恒力做功与动能变更之间的关系【合作探究】老师活动：指导学生阅读教材“试验与探究”部分，回答问题：（1）探究过程中，我们是否须要测出砝码的详细重力数值？是否须要测出各次小车速度的详细数值？可以怎么做？（2）每次试验中砝码的放置有什么要求？为什么？（3）小车获得的速度怎样计算？（4）试验完毕后，我们用什么方法分析砝码的重力对小车做的功和小车动能的关系？学生活动：细致阅读教材，思索问题并回答.老师活动：倾听学生回答，帮助学生解决疑难，回答学生可能提出的问题.点评：培育学生在试验探究前要养成思索的习惯.有了正确的探究思路，才会避开探究的盲目性.老师活动：指导学生分组试验，并引导学生思索下面的问题：（1）小车在木板上运动时会受到阻力，可以采纳什么方法进行补偿？（2）纸带上的点距并不都是匀称的，应当采纳哪些点距来计算小车的速度？为什么？学生活动：分组试验（依据条件状况，可两人一组，可四人一组）.老师活动：巡察、指导，解答学生提出的问题，处理即发事务.重点指导一两个组顺当完成试验，以便后面试验数据的处理.……老师活动：学生试验完毕后，指导学生进行数据处理.问题：依据测出的数据，怎样预料恒力的功与动能的关系？用图象法探讨功与动能的关系时怎样使探讨过程简便直观？学生活动：思索老师提出的问题，并在坐标纸上建立坐标系，作出W-v2曲线，找寻功与动能的关系.三、动能定理老师活动：通过上面的试验与探究，我们已经知道了恒力对物体所做的功与物体动能变更之间的关系，那么能不能从理论上证明物体的动能变更与恒力做功的关系呢？接下来我们就来探讨这个问题.点评：通过学问的迁移，找到探究规律的思想方法，形成良好的思维习惯.老师活动：在以下简化的情景下求出力对物体做功的表达式.设物体的质量为m，在与运动方向相同的恒定外力F的作用下发生一段位移l，速度由v1增加到v2，如图所示.试用牛顿运动定律和运动学公式，推导出力F对物体做功的表达式.学生活动：在练习本上独立推导，求出力对物体做功的表达式.老师活动：投影学生的推导过程.功的表达式为：老师活动：干脆给出动能定理的表达式：有了动能的表达式后，前面我们推出的，就可以写成W=Ek2-Ek1其中Ek2表示一个过程的末动能，Ek1表示一个过程的初动能.上式表明，力在一个过程中对物体所做的功，等于物体在这个过程中动能的变更,这个结论，叫做动能定理.提出问题：（1）假如物体受到几个力的作用，动能定理中的W表示什么意义？结合生活实际，举例说明.（2）动能定理，我们是在物体受恒力作用且做直线运动的状况下推出的.动能定理是否可以应用于变力做功或物体做曲线运动的状况？学生活动：阅读教材，思索问题，列举实例；选出代表发表自己的见解.动能定理的适用条件：动能定理既适合于恒力做功，也适合于变力做功，既适用于直线运动，也适用于曲线运动.【例题剖析】一架喷气式飞机，质量ｍ＝5×103kg，起飞过程中从静止起先滑行的路程为s＝5.3×102ｍ时，达到起飞速度v＝60ｍ/s，在此过程中飞机受到的平均阻力是飞机重力的0.02倍(解法一：以飞机为探讨对象，对它受力分析：重力、支持力、牵引力和阻力作用.F合＝F－kmg＝ｍa①又v2-02＝２as，②由①和②得：所以=0.02×5×103×10N+5×103×N=1.8×104N.解法二：以飞机为探讨对象，它受到重力、支持力、牵引力和阻力作用，这四个力做的功分别为WＧ＝０，W支＝０，W牵＝Fs，W阻＝－kmgs.据动能定理得：代入数据，解得F＝1.8×104Ｎ.学生活动：（学生讲解自己的解答，并相互探讨；老师帮助学生总结用动能定理解题的要点、步骤，体会应用动能定理解题的优越性）1.动能定理不涉及运动过程中的加速度和时间，用它来处理问题要比牛顿定律便利.2.用动能定理解题，必需明确初末动能，要分析受力及外力做的总功.3.要留意：当合力对物体做正功时，末动能大于初动能，动能增加；当合力对物体做负功时，末动能小于初动能，动能减小.老师活动：解法一采纳牛顿运动定律和匀变速直线运动的公式求解，要假定牵引力是恒力，而实际中牵引力不确定是恒力.解法二采纳动能定理求解.因为动能定理适用于变力，用它可以处理牵引力是变力的状况.概括用动能定理解题的方法和步骤：①确定探讨对象;②分析物体的受力状况，明确各个力是否做功，做正功还是做负功，明确合外力的功;③明确物体在始末状态的动能;④依据动能定理列方程求解.合外力做功：各个力做功的代数和.要比求合力便利得多.点评：通过实例分析，培育学生进行情景分析，加深对物理规律的理解实力，加强物理与生活实践的联系.学生活动：独立完成教材例题，巩固学问.【学问拓展】动能定理的应用如图所示，质量为m的钢珠从高出地面h处由静止自由下落，落到地面进入沙坑h/10停止，则（1）钢珠在沙坑中受到的平均阻力是重力的多少倍？（2）若让钢珠进入沙坑h/8，则钢珠在h处的动能应为多少？设钢珠在沙坑中所受平均阻力大小不随深度变更.解析：（1）取钢珠为探讨对象，对它的整个运动过程，由动能定理得W=WF+WG=ΔEk=0.取钢珠停止处所在水平面为重力势能的零参考平面，则重力的功，阻力的功，代入得，故有Ff/mg=11.即所求倍数为11.（2）设钢珠在h处的动能为Ek，则对钢珠的整个运动过程，由动能定理得W=WF+WG=ΔEk=0-Ek，进一步绽开为9mgh/8—Ffh/8=-Ek，得Ek=mgh/4.点评：对第（2）问，有的学生这样做，h/8—h/10=h/40，在h/40中阻力所做的功为Ffh/40=11mgh/40，因而钢珠在h处的动能Ek=11mgh/40.这样做对吗？请思索.课堂小结本节我们学习了动能和动能定理，重点是动能定理，难点是如何正确相识合力做功等于物体动能的增量.动能定理是力学中的一条重要规律，常常用来解决有关的力学问题，由于动能定理不涉及物体运动过程中的加速度和时间，因此应用动能定理解题往往特别便利.布置作业课本P26作业1、2、3.板书设计教学反思：其次章其次节势能的变更[三维目标]学问和技能1.理解重力势能的概念，会用重力势能的定义进行计算；2.理解重力势能的变更和重力做功的关系，知道重力做功与路径无关；3.知道重力势能的相对性；4.了解弹性势能.过程和方法1.依据功和能的关系，推导出重力势能的表达式；2.学会从功和能的关系上分析和说明物理现象.情感看法与价值观渗透从对生活中有关物理现象的视察，得到物理结论的方法，激发和培育学生探究自然规律的爱好.教学重点重力势能的概念及重力做功跟物体重力势能变更的关系.教学难点重力势能的系统性和相对性.教具打算球(大小相同的一个钢球，一个木球)两个、透亮玻璃容器、沙子、投影片等.课时支配1课时【教学过程】导入新课老师提问：为什么看起来特别美丽的雪花会有如此大的破坏力呢？学生回答：由于具有巨大的能量.学生活动：接着观看录像，思索问题.重锤把水泥桩打进地里，说明重锤对水泥桩做了功.据功和能的关系，既然重锤可以对水泥桩做功，表明重锤具有能.推动新课在初中，我们已经学过：物体由于被举高而具有的能量叫重力势能.那么重力势能的大小与什么有关，又如何定量表示呢？除了重力势能以外还有其他形式的势能吗？本节课我们就来探讨解决这些问题.一、重力势能【试验探究】1.重力势能与什么因素有关［程序一］演示试验［演示一］在一个玻璃容器内放入沙子，拿一个铁球分别从不同的高度释放，使其落到沙子中，测量铁球落入的深度.［演示二］把大小相同、质量不同的两个球从同一高度释放，测量它们落入沙子中的深度.［程序二］学生叙述试验现象：（1）当铁球质量确定时，释放点越高，铁球落入沙子中越深；（2）当释放高度确定时，铁球质量大，铁球落入沙子中越深.［程序三］据试验现象总结：物体的质量越大，高度越大，重力势能就越大.在物理学中我们就用mgh这个物理量来表示物体的重力势能.板书：Ep=mghm物体的质量千克（kg）g重力加速度米/秒2（m/s2）h物体的高度米（m）Ep物体的重力势能焦耳（J）重力势能是标量，单位：J2.重力势能的相对性和系统性老师活动：引导学生阅读课文相关内容.投影阅读思索题：（1）为什么说重力势能具有相对性？（2）什么是参考平面？参考平面的选取是唯一确定的吗？（3）选择不同的参考平面，物体的重力势能的数值是否相同？是否会影响有关重力势能问题的探讨？（4）假如物体在参考平面的上方，重力势能取什么值？表示什么含义？（5）假如物体在参考平面的下方，重力势能取什么值？表示什么含义？学生活动：带着问题阅读教材，然后选出代表发言.老师活动：听取学生汇报，总结点评：1.重力势能总是相对于某个水平面来说的，这个水平面叫参考平面.参考平面选取不同，重力势能的数值就不同.可见，重力势能具有相对性.选择哪个水平面作为参考平面，可视详细状况而定，通常选择地面作为参考平面.2.选择不同的参考平面，物体的重力势能的数值是不同的，但并不影响探讨有关重力势能的问题，因为在有关的问题中，有确定意义的是重力势能的差值，这个差值并不因选择不同的参考平面而有所不同.3.对选定的参考平面而言，在参考平面上方的物体，高度是正值，重力势能也是正值，表示物体在该位置具有的重力势能比在参考平面具有的重力势能要大.4.在参考平面下方的物体，高度是负值，物体具有负的重力势能，表示物体在该位置具有的重力势能比在参考平面上具有的重力势能要少.【学问拓展】重力势能和重力有关，而重力是地球施加给物体的，没有地球，也就谈不上重力势能.可见，重力势能是“地球和物体”这个系统共有的.学生活动：探讨对重力势能“系统性”的理解，并发表各自的观点.二、重力做功与重力势能的变更［程序一］定性探讨：1.把一个物体举高，重力做什么功？重力势能如何变更？2.一个物体从高处下落，重力做什么功？重力势能如何变更？［程序二］学生汇报探讨结果：把一个物体举高，重力做负功，即物体克服重力做功，物体的重力势能增大；一个物体从高处下落，重力做正功，重力势能减小.［程序三］老师总结：从刚才的探讨中可知：重力做正功，重力势能减小；重力做负功，重力势能增加.把功和能的关系用到此处得到：1.重力势能的变更跟重力做功有亲密联系.2.重力做了多少功，重力势能就变更多少.［过渡］由此我们可以借助于重力做功来定量探讨重力势能.［程序四］推导重力势能的定量表示式.［投影］一个质量为m的物体从距地高为h1的A点下落到距地高为h2的B点，求重力做的功.在该下落过程中，重力做的功为：WG=mgΔh=mgh1－mgh2.［程序五］探讨重力做的功与重力势能变更之间的关系.投影公式：WG=Ep1－Ep2［说明］WG表示重力做的功；Ep1表示物体初位置的重力势能；Ep2表示物体末位置的重力势能.探讨得到：1.当物体由高处运动到低处时，重力做正功，则WG>0,Ep1>Ep2,表示重力做正功时，重力势能削减，削减的重力势能等于重力所做的功.2.当物体由低处运动到高处时，重力做负功，WG<0，Ep1<Ep2，表示物体克服重力做功（重力做负功）时，重力势能增加，增加的重力势能等于克服重力所做的功.［推理］物体从A运动到B，路径有多数条，但不论沿哪条路径，从A到B重力做的功都等于物体重力势能的削减量.而物体重力势能的削减量mgΔh是确定的，所以沿不同的路径把物体从一位置移动到另一位置，重力所做的功是确定的.板书：重力所做的功只跟初位置的高度h1和末位置的高度h2有关，跟物体运动的路径无关.三、弹性势能的变更【演示】装置如图所示：将一木块靠在弹簧上，压缩后松手，弹簧将木块弹出.分别用一个硬弹簧和一个软弹簧做上述试验，分别把它们压缩后松手，视察现象.学生活动：视察并叙述试验现象.现象一：同一根弹簧，压缩程度越大时，弹簧把木块推得越远.现象二：两根等长的软、硬弹簧，压缩相同程度时，硬弹簧把木块弹出得远.师生共同分析，得出结论：上述试验中，弹簧被压缩时，要发生形变，在复原原状时能够对木块做功，因而具有能量，这种能量叫做弹性势能.老师活动：请同学们再举几个物体具有弹性势能的例子.学生活动：思索并举例：a.卷紧的发条b.被拉伸或压缩的弹簧c.击球的网球拍d.拉开的弓.老师活动：弹性势能的大小与哪些因素有关？弹性势能的表达式应当是怎样的？我们就来探究这些问题.我们在学习重力势能时，是从哪里起先入手进行分析的？这对我们探讨弹性势能有何启示？学生活动：思索后回答：学习重力势能时，是从重力做功起先入手分析的，探讨弹性势能应当从弹力做功的分析入手.老师活动：当弹簧的长度为原长时，它的弹性势能为零，弹簧被拉长或被压缩后，就具有了弹性势能，我们只探讨弹簧拉长的状况.在探究的过程中，我们要依次解决哪几个问题呢？请同学们快速阅读课本，把这几个问题找出来.学生活动：阅读教材，找出探究过程中要依次解决的问题，从总体上把握探究的思路.老师活动：倾听学生回答，进一步引导.（1）重力势能与高度h成正比，弹性势能是否也与弹簧的伸长量（或缩短量）成正比？说出你的理由.（2）在高度h相同的状况下，物体的质量越大，重力势能越大，对于不同的弹簧，其弹性势能是否也有类似的情形？（3）对弹性势能的揣测，并不能告知我们弹性势能的表达式，这样的揣测有没有实际意义？学生活动：思索问题，学生代表发言.老师活动：听取学生汇报，点评，解答学生可能提出的问题.提出问题：重力做功，重力势能发生变更，重力做功在数值上等于重力势能的变更量.那么，弹力做功与弹性势能的变更之间的关系是怎样的？学生活动：思索问题，学生代表发言.老师活动：听取学生汇报，点评，解答学生可能提出的问题.提出问题：重力是恒力，重力做功等于重力与物体在竖直方向移动距离的乘积.那么，拉伸弹簧时，拉力做功该怎样计算？并在练习本上自己画图，写出拉力在整个过程中做功的表达式.学生活动：思索拉力做功的计算方法，选出代表发表自己的见解.老师活动：听取学生汇报，投影学生的求解过程，解答学生可能提出的问题.提出问题：怎样计算拉力做功的求和式？是否可以用F-l图象下梯形的面积来代表功？学生活动：在练习本上作F-l图象，推导拉力做功的表达式.老师活动：听取学生汇报，解答学生可能提出的问题.课堂小结1.势能由物体间的相互作用而产生，由它们的相对位置而确定.2.势能是标量，单位是焦耳.3.重力对物体所做的功与物体的运动路径无关，只跟物体运动的始、末位置有关，重力所做的功等于物体始、末位置的重力势能之差.4.重力势能是地球和地面上的物体共同具有的，一个物体的重力势能的大小与参考平面的选取有关.板书设计教学反思:其次章第三节能量守恒定律[三维目标]学问和技能1.知道什么是机械能，知道物体的动能和势能可以相互转化；2.理解机械能守恒定律的内容；3.在详细问题中，能判定机械能是否守恒，并能列出机械能守恒的方程式；4.理解能量守恒定律，能列举、分析生活中能量转化和守恒的例子.过程和方法1.初步学会从能量转化和守恒的观点说明现象、分析问题；2.通过用纸带与打点计时器来验证机械能守恒定律，体验验证过程和物理学的探讨方法.情感看法与价值观1.通过能量守恒的教学，使学生树立科学观点，理解和运用自然规律，并用来解决实际问题；2.通过试验验证，体会学习的欢乐，激发学习的爱好；通过亲身实践，树立“实践是检验真理的唯一标准”的科学观.培育学生的视察和实践实力，培育学生实事求是的科学看法.教学重点1.理解机械能守恒定律的内容；2.在详细的问题中能判定机械能是否守恒，并能列出定律的数学表达式；3.理解能量转化和守恒定律.教学难点1.从能的转化和功能关系动身理解机械能守恒的条件；2.能正确推断探讨对象在所经验的过程中机械能是否守恒.课时支配1课时【教学过程】导入新课［试验演示］动能与势能的相互转化老师活动：演示试验1：如下图，用细线、小球、带有标尺的铁架台等做试验.把一个小球用细线悬挂起来，把小球拉到确定高度的A点，然后放开，小球在摇摆过程中，重力势能和动能相互转化.我们看到，小球可以摆到跟A点等高的C点，如图甲.假如用尺子在某一点拦住细线，小球虽然不能摆到C点，但摆到另一侧时，也能达到跟A点相同的高度，如图乙.问题：这个小试验中，小球的受力状况如何？各个力的做功状况如何？这个小试验说明白什么？学生活动：视察演示试验，思索问题，选出代表发表见解.小球在摇摆过程中受重力和绳的拉力作用.拉力和速度方向总垂直，对小球不做功；只有重力对小球做功.试验表明，小球在摇摆过程中重力势能和动能在不断转化.在摇摆过程中，小球总能回到原来的高度.可见，重力势能和动能的总和，即机械能应当保持不变.老师活动：演示试验2：如图，水平方向的弹簧振子.用弹簧振子演示动能和弹性势能的相互转化.问题：这个试验中，小球的受力状况如何？各个力的做功状况如何？这个试验说明白什么？学生活动：视察演示试验，思索问题，选出代表发表见解.小球在往复运动过程中，竖直方向上受重力和杆的支持力作用，水平方向上受弹力作用.重力、支持力和速度方向总垂直，对小球不做功；只有弹簧的弹力对小球做功.试验表明，小球在往复运动过程中弹性势能和动能在不断转化.小球在往复运动过程中总能回到原来的位置，可见，弹性势能和动能的总和，即机械能应当保持不变.老师活动：总结、过渡：通过上述分析，我们得到动能和势能之间可以相互转化，那么在动能和势能的转化过程中，动能和势能的和是否真的保持不变？下面我们就用试验来探究这个问题.推动新课一、机械能的转化和守恒的试验探究在学生起先做试验之前，老师应强调如下几个问题：1.该试验中选取被打点纸带应留意两点：一是第一点O为计时起点，O点的速度应为零.怎样判别呢？2.是否须要测量重物的质量？3.在架设打点计时器时应留意什么？为什么？4.试验时，接通电源和释放纸带的依次怎样？为什么？5.测量下落高度时，某同学认为都必需从起始点算起，不能弄错.他的看法正确吗？为了减小测量h值的相对误差，选取的各个计数点要离起始点适当远些好，还是近些好？学生活动：思索老师的问题，探讨、沟通，选出代表发表见解.1.因为打点计时器每隔0.02s打点一次，在最初的0.02s内物体下落距离应为0.002m，所以应从几条纸带中选择第一、二两点间距离接近2mm的纸带进行测量；二是在纸带上所选的点就是连续相邻的点，每相邻两点时间间隔t2.因为不须要知道物体在某点动能和势能的详细数值，所以不必测量物体的质量m，而只需验证就行了.3.打点计时器要竖直架稳，使其两限位孔在同一竖直平面内，以尽量削减重物带着纸带下落时所受到的阻力作用.4.必需先接通电源，让打点计时器正常工作后才能松开纸带让重物下落.5.这个同学的看法是正确的.为了减小测量h值的相对误差，选取的各个计数点要离起始点适当远些好.老师活动：听取学生汇报，点评，帮助学生解决困难.二、机械能守恒定律机械能守恒定律的推导：老师活动：在自由落体运动中机械能守恒一个质量为m的物体自由下落，经过高度为h1的A点（初位置）时速度为v1，下落到高度为h2的B点（末位置）时速度为v2.学生活动：思索并证明如右图所示，设一个质量为m的物体自由下落，经过高度为h1的A点（初位置）时速度为v1，下落到高度为h2的B点（末位置）时速度为v2.在自由落体运动中，物体只受重力G=mg的作用，重力做正功.设重力所做的功为WG，则由动能定理可得①上式表示，重力所做的功等于动能的增量.另一方面，由重力做功与重力势能的关系知道，WG＝mgh1-mgh2②上式表示，重力所做的功等于重力势能的削减.由①式和②式可得.③小结：在自由落体运动中，重力做了多少功，就有多少重力势能转化为等量的动能，移项后可得或者Ek1+Ep1=Ek2+Ep2④上式表示，在自由落体运动中，动能和重力势能之和即总的机械能保持不变.【老师精讲】上述结论不仅对自由落体运动是正确的，可以证明，在只有重力做功的情形下，不论物体做直线运动还是曲线运动，上述结论都是正确的.所谓只有重力做功，是指：物体只受重力，不受其他的力，如自由落体运动和其他方向运动；或者除重力外还受其他的力，但其他力不做功，如物体沿光滑斜面的运动.在只有重力做功的情形下，物体的动能和重力势能发生相互转化，但机械能的总量保持不变.这个结论叫做机械能守恒定律，它是力学中的一条重要定律，是更普遍的能量守恒定律的一种特殊状况.不仅重力势能和动能可以相互转化，弹性势能和动能也可以相互转化.放开被压缩的弹簧，可以把跟它接触的小球弹出去，这时弹簧的弹力做功，弹簧的弹性势能转化为小球的动能.在弹性势能和动能的相互转化中，假如只有弹力做功，动能和弹性势能之和保持不变，即机械能守恒.【方法引导】解决某些力学问题，从能量的观点来分析，应用机械能守恒定律求解，往往比较便利.应用机械能守恒定律解决力学问题，要分析物体的受力状况.在动能和重力势能的相互转化中，假如只有重力做功，就可以应用机械能守恒定律求解.（二）机械能守恒定律的应用［例］一个物体从光滑斜面顶端由静止起先滑下（如图），斜面高1m，长2物体沿光滑斜面下滑时机械能守恒分析：斜面是光滑的，不计摩擦，又不计空气阻力，物体所受的力有重力和斜面的支持力，支持力与物体的运动方向垂直，不做功.物体在下滑过程中只有重力做功，所以可用机械能守恒定律求解.解析：题中没有给出物体的质量，可设物体的质量为m.物体在起先下滑到达斜面底端时的速度为v,则有Ep2=0,,末状态的机械能.此时，Ep1=mgh，Ek1=0，初状态的机械能Ek1＋Ep1=mgh.依据机械能守恒定律有Ek2+Ep2=Ek1+Ep1，所以.【方法引导】这个问题也可以应用牛顿其次定律和运动学公式求解，但是应用机械能守恒定律求解，在思路和步骤上比较简洁.在这个例题中，假如把斜面换成光滑的曲面（如图），同样可以应用机械能守恒定律求解，要干脆用牛顿其次定律求解，由于物体在斜面上所受的力是变力，处理起来就困难得多.物体沿光滑曲面下滑时机械能守恒［例］把一个小球用细绳悬挂起来，就成为一个摆.摆长为L，最大偏角为θ.小球运动到最低位置时的速度是多大？分析：小球受两个力：重力和悬线的拉力.悬线的拉力始终垂直于小球的运动方向，不做功.小球在摇摆过程中，只有重力做功，所以可用机械能守恒定律求解.解析：选择小球在最低位置时所在的水平面为参考平面.小球在最高点时为初状态，初状态的动能Ek1＝0，重力势能Ep1=mg（L-Lcosθ），机械能Ek1＋Ep1=mg（L-Lcosθ）.小球在最低点时为末状态，末状态的动能,重力势能Ep2=0,末状态的机械能为.依据机械能守恒定律有Ek2+Ep2=Ek1+Ep1所以.三、能量转化和守恒定律老师活动：提出问题：我们已学习了多种形式的能，请同学们说出你所知道的能量形式.我们还知道不同能量之间是可以相互转化的，请你举几个能量转化的例子.学生活动：思索并回答问题，列举实例.老师活动：演示试验1：在一个玻璃容器内放入沙子，拿一个小铁球分别从某一高度释放，使其落到沙子中.思索：小球运动过程中机械能是否守恒？请说出小球运动过程中能量的转化状况.演示试验2：在盛有水的玻璃容器中放一小木块，让小木块在水中上下浮动，过一段时间，小木块停止运动.思索：小木块运动过程中机械能是否守恒？请说出小木块运动过程中能量的转化状况.学生活动：视察试验并主动思索探讨后，选出代表发表见解.老师活动：听取学生汇报，总结点评，回答学生可能提出的问题.通过学生举例和演示试验，说明各种形式的能量可以相互转化，增加学生的感性相识，并激发学生的学习爱好，唤起学生剧烈的求知欲.以上试验表明，各种形式的能量可以相互转化，一种能量削减，必有其他能量增加，一个物体的能量削减，必定其他物体的能量增加，能量的总和并没有变更.这就是大自然的一条普遍规律，而机械能守恒定律只是这一条规律的一种特殊状况.学生活动：列举生活中不同能量之间相互转化的例子.老师活动：引导学生阅读教材，说出能量守恒定律的内容，并引导学生说明能量守恒定律的建立有何重大意义.历史上曾有人设想制造一种不须要消耗任何能源就可以不断做功的机器，即永动机，这样的机器能不能制成？为什么？学生活动：细致阅读教材，思索并回答问题.课堂小结本节课我们学习了机械能守恒定律，重点是机械能守恒定律的内容和表达式，难点是推断物体的机械能是否守