功和机械能教案全

第十一章功和机械能
11．1 功
【学习目标】
1．知道做功的两个必要因素。

2．知道不做功的三种情况，会判断力是否做功。

3．知道功的计算公式和单位，并会用功的公式进行一些简单计算。

重点难点：
1．理解做功的两个要素，会用功的公式进行简单计算。

2．正确判断力对物体是否做功。

学习内容一：力学中的功
学习指导：阅读课本P62、P63的相关内容，理解做功的两个必要因素。

【自学检测】
1．用细绳水平拉着木块在水平桌面前进时木块受到四个力的作用，拉力对木块的移动作出了贡献，摩擦力对木块移动起阻碍作用。

2．做功的两个必要因素是：①作用在物体上的力，②物体在力的方向上移动的距离。

【合作探究】教师巡视督促指导
对照做功的两个必要因素讨论：
1．图P11.1—2力对物体做功的实例有什么共同特点？(画出受力方向和物体移动的方向进行分析总结)
2．图P11.1—3力没对物体做功的实例有什么共同特点？(画出受力方向和物体移动的方向进行分析总结)
3．判断下列说法的对错(对的打“√”，错的打“×”)。

(1)只要有力作用在物体上，力就对物体做了功。

(×)
(2)物体只要移动了距离，就做了功。

(×)
(3)物体从高处落下重力做了功。

(√)
(4)有力作用在物体上，物体又移动了距离，这个力就做了功。

(×)
(5)手提着重物在水平地面上行走，人做了功。

(×)
(6)人用力推车，但车未动，人没有做功。

(√)
【展示交流】教师掌握情况
【精讲点拨】
怎样判断物体是否做功：
做功包含两个必要因素：一个是有力作用在物体上，另一个是物体在力的方向上通过一段距离，二者缺一不可。

2．下面三种情况力没有对物体做功：
(1)劳而无功：有力作用在物体上，但物体没有移动。

如：小孩推车，车不动，推力不做功。

(2)不劳无功：物体靠惯性移动一段距离，并不是受到力的作用向前运动。

如：投出去的篮球在空中继续飞行。

(3)直无功：力的方向与物体的运动方向垂直，力没做功，如：小明提着水桶水平移动，拉力没有做功。

【即时练习】
1．下面几种情况下，力做了功的是(C)
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
2．下列情景中，重力对小球做功的是(A)
A．小球从高处下落
B．小球在地面上静止不动
C．小球沿水平轨道运动
D．小球在绳子拉力作用下在水平面内做匀速圆周运动
学习内容二：功的计算
学习指导：课本P63至P64文字内容和插图，熟记功的计算公式、单位及其换算。

【自学检测】
1．力学中，把力与在力的方向上移动的距离的乘积叫做功。

2．在力学里计算力对物体做功的公式是W＝Fs。

3．公式中符号表示意义：W表示功，F表示力，s表示距离。

4．在国际单位制中，力的单位是N，距离的单位是m，功的单位是N·m，它有一个专门的名称叫做焦耳，简称焦，符号是J，1J＝__1__N·m。

【合作探究】教师巡视指导
1．自学例题：①要求马做的功必须知道哪两个条件？②先求什么，后求什么？③计算时单位化成什么单位？
2．分析下列三种情况中做功的多少？
(1)甲将一块重为10牛的砖从水平面搬到10米高的脚手架上。

(2)乙将两块重为10牛的砖从水平面搬到10米高的脚手架上。

(3)丙将一块重为10牛的砖从水平面搬到20米高的脚手架上。

小结：作用在物体上的力越大，使物体移动的距离越大，力所做的功就越多。

【展示交流】教师掌握情况
【精讲点拨】
1．起重机将重3×103N的楼板以1m/s的速度从一楼举到四楼顶(每层楼高按3m计算)，又将楼板水平移动了3m，在整个过程中，起重机对楼板做的功是(D)
A．1×103J B．9×103J
C．2.7×104J D．3.6×104J
解析：从一楼举到四楼拉力克服重力向上拉，使物体在力的作用下通过的距离是12m，做功为3.6×104J，水平移动3m时，起重机的拉力向上，属于垂直无功。

2．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(D)
A．750J
B．150J
C．没有做功
D．做了功，但条件不足，无法确定
解析：足球踢出去后靠惯性移动的15m，这段距离该同学的踢力没有做功，
足球踢出去前，脚对足球施加了力且球在力的作用下移动了一段距离，这期间踢力做功了，但是题目没给出受力移动的距离大小，所以该同学做了功，缺少条件无法计算。

【即时练习】
1．P64第1、2、3、4题
2．质量为100kg的物体，在拉力F的作用下沿水平地面匀速前进了5m，物体运动时受到的摩擦力是重力的0.05倍，求拉力F做的功。

(g＝10N/kg) 【当堂练习】见训练案基础部分
11．2 功率
【学习目标】
1．理解功率的概念和计算公式。

2．会用功率的公式进行简单的计算。

3．学会测量功率的方法。

重点难点：
功率的概念和功率的计算。

学习内容：功率
学习指导：阅读课本P65至P66文字内容和插图，基本概念、定义用红笔做上记号，熟记功率定义及计算公式，功率单位。

【自学检测】
1．课本中大人和小孩爬相同楼梯，他们移动的距离相等，两者做的功不相
等，大人做功多，小孩做功少，如果爬楼的时间相同，大人做功快。

2．物理学中用功率来表示物体做功快慢，它的定义是功与做功时间之比叫功率。

3．功率用符号__P__表示，功用符号__W__表示，时间用符号__t__表示，因此功率表达式是P＝W/t。

4．在国际单位制中，功的单位是J，时间的单位是s，所以功率的单位是J/s，为了纪念英国的工程师瓦特，人们将功率的单位叫做瓦特，简称瓦，符号W。

1W＝1J/S，1W的物理意义是1s内所做的功是1J，常见的单位还用kW。

1kW＝1000W。

【合作探究】教师巡视督促指导
1．(1)小红体重500N，在5s内跑到5m高的楼上，则小红做了2500J的功。

(2)小明体重500N，在10s内走到5m高的楼上，则小明做了2500J的功。

(3)小强体重400N，在10s内跑到6m高的楼上，则小强做了2400J的功。

上面三道题中：
小红和小明，小红做功快，你是怎么比较出来的？做相同的功比较做功时间，做功时间少做功快。

小明和小强，小明做功快，你是怎样比较出来的？相同时间比较做功的多少，相同时间做功多做功快。

2．学习P60例题。

①要计算起重机的功率需要知道哪几个物理量？②先求什么？后求什么？③计算时要注意什么问题？
3．在学习了功率的知识后，你怎样测算比较三位同学爬杆的功率大小？有几套方案？
解析：①用相同的时间爬杆，测量出各自的体重和爬上杆的高度，即可以比较功率大小；
②让他们都爬到同一杆顶，测量出各自的体重和爬杆用的时间，即可比较功率大小；
③测量出各自的体重、爬杆用的时间和爬上杆的高度，算出功率进行比较。

【精讲点拨】
1．比较物体做功快慢方法(三种)
2．测量比较功率方法(三种)
3．定义式P＝W
t普遍适用，推导式
P＝Fv求即时功率。

【即时练习】
1．下列关于功率的说法中，正确的是(B)
A．做功多的机械，功率一定大
B．做功快的机械，功率一定大
C．做功时间少的机械，功率一定大
D．功率是用做相同的功比较做功时间的方法比较做功快慢的
2．课后习题第2、3、4题分组计算，集体更正。

3．甲、乙两人的体重之比是8∶9，他们进行爬楼比赛，从一楼上到三楼所用的时间之比是4∶5，则两人克服重力所做的功之比是8∶9。

两人的功率之比是10∶9。

【当堂练习】见训练案基础部分
第3节动能和势能
知识与技能
1．能通过实例从做功的角度描述能量，能说出能量与做功的关系，记住能量的单位。

2．能利用实例或实验初步认识动能、势能的概念，并能运用其解释相关的现象。

3．能通过实验探究，了解动能、势能的大小跟哪些因素有关。

过程与方法
1．通过观察认识动能和势能的存在，通过归纳概括得到动能和势能的概念。

2．在了解动能、势能的大小跟哪些因素有关的活动中，学会用科学探究的方法研究物理问题。

情感、态度与价值观
1．具有从能量的角度分析物理问题的意识。

2．通过科学探究，使学生经历基本的科学探究过程，学习科学探究方法，发展初步的科学探究能力，养成尊重事实、探索真理的科学态度。

教学重点
1．理解动能和势能的概念。

2．探究影响动能和势能的因素。

教学难点
能的概念的建立。

教具准备
钢球、斜槽轨道、小木块、砝码、弹簧、多媒体课件等。

一、情景引入
复习旧知：当一个力作用在物体上，物体在这个力的作用下，沿力的方向上通过了一段距离，这个力的作用有了成效，就说这个力做了功。

演示：用手推动木块，使木块运动一段距离。

在此过程中，手的推力是否做了功？
出示斜槽，并演示钢球从斜槽上滚下，在水平桌面上撞击木块，使木块移动了一段距离。

让学生分析碰撞过程中，有没有做功？
利用学生分析的结果“钢球对木块做了功”引入能量的概念：一个物体能够做功，我们就说它具有能量。

可见物理学中，能量和功有着密切的联系，能量反映了物体做功的本领。

不同的物体做功的本领也不同。

一个物体能够做的功越多，表示这个物体的能量越大。

(功和能有密切联系，从做功直接引入能的概念。

并为下面设计探究影响动能大小的因素做好了铺垫。

)
我们在日常生活中经常提到能，诸如热能、电能、能源开发，等等。

“能”是物理学中的一个重要概念，能的概念跟功的概念有密切联系。

我们说一个物体能够做功，这个物体就具有能。

电流能做功，具有电能；燃料燃烧放热可以做功，具有热能。

自然界中，能的形式很多，今天我们学习最常见的能的形式——动能和势能。

二、新课教学
探究点一：动能
1．什么样的物体具有动能？
观察和分析生活中的实例：急流的河水能把石头冲走，流水能做功；飞行的子弹能把木板打穿，飞行的子弹能做功；风吹动帆船航行，空气流动形成的风能做功。

引导同学们找出不同现象的共性内容。

学生分析：这些物体能做功，它们都具有能。

它们的能量是由于物体运动才具有的。

水由于流动、子弹由于飞行、空气由于流动而具有能。

归纳总结：物理学中把物体由于运动而具有的能叫动能。

一切运动的物体都具有动能。

2．动能的大小跟哪些因素有关。

物体能够做的功越多，表示这个物体具有的能量越大。

那么动能的大小决定于哪些因素呢？现在我们通过实验来研究。

这是个带槽的木板，我们把钢球放到斜面上由静止滚下，到达平面上撞击一个小木块，推动木块做功，根据木块被推动的距离远近来判断钢球具有的动能的大小。

教师演示，学生观察实验。

第一次，我们使小钢球从某一高度由静止开始滚下，注意观察木块被推的距离。

第二次，我们换一个质量大的钢球，从同一位置由静止开始滚下，到达平面
上时和刚才的小钢球具有同样的速度，再观察木块被推动的距离。

很显然，第二次木块被推的距离比第一次远得多。

说明大钢球做的功多，也就是大钢球具有的动能大。

提问：这个实验说明了什么？
学生回答：这个实验说明了物体的动能大小跟它的质量有关，速度相同时，质量越大，动能越大。

我们用同一个钢球再做两次实验。

教师演示，学生观察。

第一次，我们让钢球从比较低的位置由静止开始滚下。

第二次我们让钢球从比较高的位置由静止开始滚下。

比较两次实验中木块被推的距离大小。

很显然，钢球从更高的位置滚下来，到达水平面上时具有更大的速度，木块被推得更远。

提问：这个实验说明了什么？
学生回答：这个实验说明同一个物体速度越大，动能越大。

通过以上实验可知，物体的质量越大，速度越大，动能就越大。

(运用事例对比进行思考，学生易于接受新知识。

)
提问：一列缓慢行驶进站的火车和一辆高速行驶的汽车相比较，谁的动能更大？
让学生分组讨论，鼓励学生从网上搜索信息，分析论证。

探究点二：势能
运动的物体具有动能。

生活中也有很多物体并没有运动，但是它们也能做功，
也具有能。

1．什么样的物体具有重力势能？
人们在打桩时，必须把重锤高高举起，当重锤落下时可以做功，因为重锤受到竖直向下的重力，重锤下落时沿着重力的方向向下通过了一段距离，所以举高的重锤可以做功，将木桩打入地里。

试想，一个重锤如果静止压在木桩上是不是能做功？
物体由于受到重力并处在一定高度时所具有的能叫重力势能。

2.重力势能的大小跟哪些因素有关？
请大家判断下列物体的重力势能的大小。

(1)打地基时，质量是20千克的石制重锤和质量是100千克的铁制重锤被举得同样高，谁的重力势能大？学生回答。

(2)同一个重锤，被举高1米或3米两种情况下，哪种情况重力势能大？学生回答。

通过以上的两个例子，大家能判断出重力势能的大小跟物体的质量和所处位置的高度有关，物体的质量越大，位置越高，它具有的重力势能越大。

(让学生了解高空坠物的危害，教育学生如何防范高空坠落物。

)
随着高层建筑的增多，高空坠落物伤人的事件时有发生，造成的伤害十分严重。

防范高空坠物应注意：
1．警惕高架的广告牌。

由于大风或自然松动，容易导致广告牌瞬间倒塌坠落。

2．注意居民楼房坠物。

阳台上的花盆等摆放物会由于主人浇花操作不当或大风而引起坠落。

3．要小心高楼的墙面装饰物和窗户玻璃碎片。

刮风时，高层楼房墙面的装饰物或松动的表层可能发生脱落，窗户上的玻璃、碎片也可能坠落。

4．注意建筑施工工地的坠落物。

安全防护网若不齐全，砖石物料就可能会从上面掉下来。

防范措施：
1．对易坠落物，如广告牌、阳台摆放物品等，经常进行检查、紧固，确保其牢固可靠。

2．行人尽量远离可能出现高空坠落物的地方。

除了应随时注意观察之外，在楼前、楼后行走时尽量离墙壁远一些为好。

因工作条件而不能远离时，要加强自我保护，戴好安全帽。

3．什么样的物体具有弹性势能？
大家看一个实验，教师边演示，边讲授。

这是一个弹簧，把一个砝码放在弹簧上的小木板上，用力将弹簧压缩，使其发生弹性形变。

此时，弹簧静止，没有动能。

弹簧也没有被举高，也没有重力势能。

可是大家想象，弹簧能不能做功？
能！放开手，砝码被弹簧举起来。

可见，被压缩的弹簧也具有能。

这种能区别于动能和重力势能，它是由于物体发生了弹性形变而具有的能。

所以，发生弹性形变的物体具有的能叫弹性势能。

物体在很多情况下都具有弹性势能。

射箭用的弓被拉满时产生弹性形变，具有弹性势能。

钟表的发条在卷紧时具有弹性势能，通过做功来带动钟表机件正常转动。

4．物体的弹性势能的大小跟弹性形变大小有关，弹性形变越大，它具有的
弹性势能越大。

5．重力势能和弹性势能都叫作势能。

三、板书设计
第3节动能和势能
本节课主要的教学内容有：动能、势能的概念、探究动能和势能的影响因素。

能是物理学中最重要的概念之一，它比较抽象，不易理解，只能通过有关的物理现象来肯定它的存在。

而八年级学生的思维比较单一，思维处于感性阶段，他们容易接受相对形象的物理概念，对抽象的“能”的概念感到困惑，所以本节教学的重点是初步理解动能、势能的概念，知道影响动能和势能的因素。

第4节机械能及其转化
知识与技能
1．知道机械能包括动能和势能。

2．理解机械能的转化。

3．能解释动能、重力势能、弹力势能间相互转化的简单物理现象。

4．初步了解机械能守恒的含义。

过程与方法
1．通过观察和实验的方法探究动能和势能相互转化的规律。

2．利用机械能守恒定律解释日常生活中某些具体问题。

3．通过观察滚摆、单摆的实验，推导出机械能守恒的条件。

情感、态度与价值观
1．关心机械能与人们生活的联系，有将机械能应用于生活的意识。

2．学习建立知识模型的方法，培养科研生活中的思维品质、科学素养和生活习惯。

3．通过了解人类探索物质世界的历程和科学理论成果，培养探索精神、创新思想和促进人类社会与自然世界和谐发展的优良品德。

教学重点
动能和势能的相互转化。

教学难点
能解释有关动能和势能相互转化的简单物理现象。

教具准备
多媒体课件、滚摆、单摆等。

一、情景引入
多媒体展示：陈峰同学的家到学校本是一条在水平面上的直路，爱动脑筋的陈峰做了这样一个设想：要是将从家到学校的路挖成一个“U”字形，如图所示，
只要从家骑上自行车后，不用刹车也不用踩车，等车停下来就可以到达学校了。

陈峰同学的设想到底能不能实现，这节课我们就为同学们揭开此谜。

进而导入新课。

二、新课教学
探究点一：机械能及其转化
多媒体展示：(1)我们小时候玩过荡秋千吧，闭上眼睛，那种时高时低的感觉如同在飞，你知道在荡秋千的过程中小孩具有哪些能量？这些能量是怎样变化的？
(2)如图所示是小刚在玩弹弓的情境，小刚用形变的橡皮条将“子弹”弹射出去的过程中，具有哪些能量？这些能量是怎样变化的？
(3)从以上的两个实例中，你能够发现能量的变化有什么规律？
学生根据上节所学的知识，独立回答课件中两个情境中的物体所具有的能量，然后小组讨论、交流分析出每一个阶段中能量的变化情况和能量变化的规律。

教师把每个小组的观点进行引导总结，利用课件展示答案：
(1)把荡秋千的过程转化为如图所示的图片，展开分析：
A―→B过程中具有的能量是势能和动能，其中能量的变化是重力势能减小，
动能增大；
B―→C过程中具有的能量是动能和势能，其中能量的变化是重力势能增大，动能减小。

(2)橡皮条将“子弹”射出的过程中，橡皮条具有弹性势能，“子弹”具有动能。

橡皮条的弹性势能减小，“子弹”的动能增大。

(3)在某一阶段能量的变化中，一种能量在减小的同时，另一种能量在增大。

教师进一步追问：减小的能量是消失了吗？增大的能量是创生出来的吗？动能和势能可以统称为什么能？
学生猜想，进行交流，阐明观点。

猜想认为是减小的能量转化为增大的能量。

教师根据学生的回答，逐步引导出动能和势能的转化，得出第一个知识点。

演示滚摆实验：观察滚摆的运动，想想滚摆在运动过程中动能和势能是如何变化的？
老师：滚摆运动过程中能量的转化是怎样的？
学生：最高点时，势能最大，动能最小；
下降时，重力势能减小，动能增大，重力势能转化为动能；
上升时，动能减小，重力势能增大，动能转化为重力势能；
最低点时，重力势能最小，动能最大。

老师：动能的变化量等于势能的变化量。

仿照滚摆下降过程的分析，得出滚摆上升过程中，滚摆的动能逐渐转化为重
力势能。

演示单摆实验：让学生根据滚摆实验的描述，再分析单摆实验的现象及能量转化情况。

当只有动能和势能互相转化时，机械能总量不变。

(机械能＝动能＋势能) 老师：观察这幅图：
老师：把悬挂的单摆锁拉近自己的鼻子处静止，松开手后，摆锁向前摆去，接着又反向摆回来，你原地不动，锁会打到你的鼻子吗？自己实际试一下，想一想这是为什么？
学生：不能打到，因为有空气阻力。

如果没有摩擦等阻力，只有势能和动能的相互转化，机械能的总量保持不变，机械能是守恒的。

老师：空气中有阻力，所以机械能将改变。

教师让学生分析，在我们的日常生活中，你是否留意观察过哪些现象中存在能量转化的例子？生活中的哪些方面利用了动能和势能之间的转化？让学生走进物理的生活，体验一下。

学生结合生活的经历，讨论交流利用动能和势能转化的实例。

根据学生叙述的生活中利用动能和势能转化的实例，同时展示出相应的课件。

动能和势能转化的应用：
课件1：城市铁路的车站的设计方案如图所示，进站的轨道都与站台构成一
个缓坡，就是利用了动能和势能的相互转化。

(让学生思考这样设计的好处。

) 课件2：如图所示，我们看杂技演员从高处跳下落在蹦床上，又被弹起的过程中是利用了动能和势能的相互转化。

课件3：如图中表示撑竿跳高运动的几个阶段：助跑、撑竿起跳、越横杆。

在这几个阶段中也是利用了能量的转化。

探究点二：水能和风能的利用
教师出示课件让学生分析。

学生在教师的引导下提出自己的想法。

然后小组之间再进一步交流分析，阐明观点。

从学生对课件问题的认识中，教师引导得出在生活中人类利用水能和风能的实例，使学生认识到在自然界可直接利用的能源有水能和风能。

三、板书设计
第4节机械能及其转化
1．机械能：动能和势能统称为机械能
2．动能与势能之间的转化
本节课主要采用以课件设疑来调动学生的好奇心，然后以问题为切入点展开讨论，让学生在情境问题中来感悟物理知识，起到乐中求学，学中求乐，不知不觉中总结出动能和势能之间可以转化的知识点。

为了加深学生对动能、势能的相互转化的印象，再进一步举出生活事例进行分析。

由于现象皆从身边来，故讨论时都踊跃发言，经过一定的“争吵”讨论出的结果正确性更高而且深刻。

经过这样热烈的讨论，学到的知识一定印象深刻，从枯燥无味的课堂中感受到学习物理的乐趣。

学习除了天分,只有努力——勤奋是通往优秀的必经之路
也许在每个中学生的心里,都有个共同的梦想能在升学考试中取得好成绩,于是,中考状元便成为所有中学生羡慕的对象。

每年,中考状元的话题也都是热点,关于它的争议也从未停止,当中考状元的话题被炒作疲劳的时候,各种非议也纷至沓来。

有人认为,他们能成为状元,只是运气好罢了。

其实,我们要明白的是,一个单纯清澈的中考学子,隽秀的生命中除了勤奋好学,就是好学勤奋。

我们不妨给中考状元们一些掌声,作为天之骄子,他们理应享有这个光环。

现被北京大学地球与空间科学专业录取的状元A从小就是个品学兼优的好
孩子,他曾经这样总结自己学习的能力。

“学习除了天分,就是努力,再努力。

”当问起状元A在学习上有什么诀窍时,他认为自己主要得益于初中三年比较努力。

初中三年,老师发的练习书、自己买的习题和试卷他都认真做过,有关例题也都一一认真看过。

状元A说,初和初二的两次竞赛使他明白,学习除了要有天赋外,很重要的点就是努力。

刚进初中的时候,状元A觉得自己数学考得不是很好,当被老师定为数学竞赛组预选人员时,他为了能在20进10的选拔中被选中,那段日子在杭州集中培训,他特别用功。

空闲时,别人在打牌,他就去参加自修或者去书店看竞赛书籍,丝毫不敢懈怠。

结果在那次比赛中,他取得了一等奖的好成绩。

而在初二的时候,因为已经得过一次奖,开始有点松懈下来。

同样去杭州集中培训,一空下来,别人打牌他也打牌,并开始出去逛街等,在竞赛上所投入的精力远不及上一次,结果那次竞赛他与一等奖相差五六分,这让他后悔了好一阵子。

就是从那个时候开始,他认识到了努力对学习的重要性。

到了初三,他就变得很自觉了。

的确,从状元A的话中可以看出中考状元们之所以能在中考中取得夺目的成绩,并不是运气使然,而是勤奋的结果。

伟大的成功和辛勤的劳动总是成正比的,有一分劳动就有一分收获,日积月累,奇迹就可以创造出来。

这是绝对的真理。

只有勤奋才是最高尚的,才能给人带来真正的幸福和乐趣。

青少年朋友们,从现在起努力吧。

你需要做到以下几点。

1.树立脚踏实地的态度。

做任何事情都必须要具备勤奋的态度,学习也是一样。

真正的成功是一个过程,是将勤奋和努力融入每天的生活中,融入每天的学习中。

2.养成自己良好的习惯。