第十一章 功和机械能复习课教案

第十一章功和机械能复习课教案

【教学目标】

（一）知识与技能

1、理解功的概念，能判断力对物体是否做功；

2、理解动能和势能的概念，并学会运用控制变量法进行科学探究；

3、会判断机械能守恒的条件，提高功、功率相关公式计算运用技巧。

（二）过程与方法

1、通过知识竞答，培养动机、兴趣、情感、性格等非智力因素，增强学习自信心；

2、经过小组合作探究、展示交流，训练解题方法、技巧，锻炼学生的思维能力；

3、结合身边实例，通过习题练习、交流、反思突显知识和技能。（三）情感、态度和价值观

1、乐于探索日常生活中的物理学现象；

2、培养合作探究精神。

【教学重点】

1、理解功、功率之间的区别；

2、区分“物体能够做功”和“物体正在做功”；

3、通过实例，探究物体的动能和势能可以相互转化；

4、会利用功和功率的公式进行简单计算。

【教学难点】

1、对“物体在力的方向上移动的距离”的理解;

2、联系实际，培养探究物理问题的科学方法。

【教学过程】

知识梳理

一、功

1、做功的两个必要因素：（1）作用在物体上的力；（2）物体在力的方向上通过的距离。

2、不做功的三种情况：

（1）有力无距离：“劳而无功”之一，如搬石头未搬动；

（2）有力，也有距离，但力的方向和距离垂直：“劳而无功”之二，如手提水桶在水平面上走动。

（3）有距离无力：（“不劳无功”），如物体在光滑平面上自由滑动，足球踢一脚后运动；

3、功的计算：物体上的力与力的方向上通过距离的乘积。

公式：W=FS=Pt

各量单位——W：J（焦耳）F：N（牛）S：m（米）P：W （瓦特）t：s（秒）

4、国际单位：将N·m称为焦耳简称焦，符号(J) 1J=1 N·m

把一个鸡蛋举高1m ，做的功大约是0.5 J 。

5、公式应用注意：

①分清哪个力对物体做功，计算时F就是这个力；

②公式中的S 一定是在力的方向上通过的距离，且与力对应。

③功的单位“焦”（1牛·米= 1焦）。

6、常见的功：克服重力做功：W=Gh

克服阻力（摩擦力）做功：W=fs

二、功的原理

1、内容：使用机械时，人们所做的功，都不会少于直接用手所做的功。

2、说明：

①功的原理对于任何机械都适用。

②使用机械要省力必须费距离，要省距离必须费力，既省力又省距离的机械是没有的。

③使用机械虽然不能省功，但人类仍然使用，是因为使用机械或者可以省力、或者可以省距离、也可以改变力的方向，给人类工作带来很多方便。

④对于理想机械（忽略摩擦和机械本身的重力）：人做的功（FS）= 直接用手对重物所做的功（Gh）

3、应用：斜面

①理想斜面：斜面光滑（不计摩擦）

②理想斜面遵从功的原理

③理想斜面公式：FL=Gh

其中—F：沿斜面方向的推力；L：斜面长；G：物重；h：斜面高度

④实际斜面：斜面粗糙（考虑摩擦）

若斜面与物体间的摩擦为f ，则：FL=fL+Gh；这样F做功FL 就大于直接对物体做功Gh 。

三、功率：单位时间内做的功—P(单位：W)

1、公式：P=W/t=Fv

2、单位：瓦特，简称瓦，符号W ，常用单位kW ，MW，马力

换算：1kW=10W 1MW=10 W 1马力=735W

3、物理意义：表示做功快慢的物理量（与机械效率无关）。

某小轿车功率66kW，它表示：小轿车１s 内做功66000J

4、机械中的功率

P有用=Gv物（水平放置滑轮：P有用=fv物）

P总=Fv f（水平放置滑轮：P总=fv f=Fnv物）

5、功率和机械效率是两个不同的概念。他们之间没有可比性。

（1）功率表示做功的快慢，即单位时间内完成的功；

（2）机械效率表示机械做功的效率，即所做的总功中有多大比例的有用功。

四、机械能

能量：一个物体能够做功，我们就说这个物体具有能。

①能量表示物体做功本领大小的物理量；能量可以用能够做

功的多少来衡量。

②一个物体“能够做功”，并不是一定“要做功”，也不是“正在做

功”或“已经做功”。如：山上静止的石头具有能量，但它没有做功，也不一定要做功。

定义：物体由于运动而具有的能量。

动能决定其大小因素：物体速度越大、质量越大，动

能就越大。

定义：物体由于被举高而具有的能量。机械能重力决定其大小因素：物体质量越大举得

势能越高势能（高度），势能就越大。

势能定义：发生弹性形变的物体具有的能。

弹性决定其大小因素：

势能物体弹性形变越大、弹性势能就越大。

1、机械能：动能和势能统称为机械能。

（1）理解

①有动能的物体具有机械能；

②有势能的物体具有机械能；

③同时具有动能和势能的物体具有机械能。

（2）探究决定动能大小的因素

a、猜想：动能大小与物体质量和速度有关；

b、实验研究—研究对象：小钢球方法：控制变量法

c、如何判断动能大小？看小钢球能推动木快做功的多少；

如何控制速度不变？使钢球从同一高度滚下，则到达斜面底端时速度大小相同；

如何改变钢球速度？使钢球从不同同高度滚下；

d、分析归纳：

保持钢球质量不变时结论：运动物体质量相同时；速度越大动能越大；

保持钢球速度不变时结论：运动物体速度相同时；质量越大动能越大；

得出结论：物体动能与质量和速度有关；速度越大动能越大，质量越大动能也越大。

2、动能和势能的转化

转化弹性势能

动能势能

转化重力势能

（1）动能和重力势能间的转化规律：

①质量一定的物体，如果加速下降，则动能增大，重力势能减小，重力势能转化为动能；

②质量一定的物体，如果减速上升，则动能减小，重力势能增大，动能转化为重力势能；

（2）动能与弹性势能间的转化规律：

①如果一个物体的动能减小，而另一个物体的弹性势能增大，则动能转化为弹性势能；

②如果一个物体的动能增大，而另一个物体的弹性势能减小，则弹性势能转化为动能。

3、动能与势能转化问题的分析

①首先分析决定动能大小、重力势能（或弹性势能）大小的因素——看动能和重力势能（或弹性势能）如何变化——质量，速度，高度，弹性形变。

②机械能守恒：如果除重力和弹力外没有其他外力做功（即：没有其他形式能量补充或没有能量损失），则动能势能转化过程中机械能不变。

③人造地球卫星的运动，近地点动能（速度）最大，势能最小；远地点势能最大，动能（速度）最小，近地点向远地点运动时，动能转化为势能，远地点向近地点运动，势能转化为动能，整个过程机械能守恒。

④滚摆上升下落过程中，如果不计空气阻力，机械能守恒。上升动能转化为重力势能，下降重力势能转化为动能，最低点速度最大，动能最大，最高点重力势能最大，动能最小，下降过程反之。考虑空气阻力，滚摆每次上升高度减小，机械能转化为内能。

⑤题目中如果有“在光滑斜面上滑动”，“光滑”表示不计摩擦，没有能量损失，此时机械能守恒。

4、水能和风能的利用

拦河筑坝发

水能海水潮汐电

机械能的直接做功

天然资源风能

5、水电站的工作原理：利用高处的水落下时把重力势能转化为动能，水的一部分动能转移到水轮机，利用水轮机带动发电机把机械能转化为电能。

6、水电站修筑拦河大坝的目的是什么？

水电站修筑拦河大坝是为了提高水位，增大水的重力势能，水下落时能转化为更多的动能，通过发电机就能转化为更多的电能。

五、课堂练习

1、使用机械做功时，下面说法正确的是：( )

A．功率大的机器一定比功率小的机器做功多；

B．功率大的机器一定比功率小的机器做功时间少；

C．功率小的机器一定比功率大的机器做功慢；

D．以上说法都不对

2、在下面哪个情景中，人对物体做功的是（）

A、小华用力推车，但没有推动

B、不强举着杠铃静止不动

C、小悦背着书包静立在原地

D、小翔把一桶水从井中提起

3、下面几种情况下,力做了功的是( )

A 用力把杠铃举在空中不动

B 用力提着水桶水平匀速移动

C 用力在斜面上拉车前进

D 物体在光滑的平面上匀速移动

4.下列都是功率的单位的是( )

A W、J/s

B KW、Pa

C W、N/m

D N/m、N·m

5、某同学用50N的力将重10N的足球踢出去15m远,该同学对足球做的功是( )

A 750J

B 150J

C 没有做功

D 做了功,但条件不足,无法确定

6、一个足球运动员用100N的力踢一个重力为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、3000J

B、500J

C、150J

D、0J

7、．有甲乙两台机器，甲做的功是乙做功的2倍，而乙做功所花的时间是甲的一半，由此可知（）。

A．甲做功快．B．乙做功快．

C．甲、乙做功一样快． D.无法判断

六、布置作业

1、建筑工地上，水泥板质量为0.8t，起重机在15s内把它匀速提升到6m的高度，起重机提升重物的功率是多少？（取g＝10N／kg）

2、小汽车在一条平直的公路上匀速行驶，在1分钟内通过的路程为800米。已知汽车在这段路程中，发动机的功率为24千瓦，汽车的重为6000牛。求：（1）在这段路程中，重力对汽车做的功；（2）发动机的牵引力在这段路程中所做的功；（3）汽车受到的牵引力。