机械功与机械能教学设计

第十一章机械功与机械能
一、课标要求
内容要求
3.2.1明白动能、势能和机械能。

通过实验，了解动能和势能的彼此转化。

举例说明机械能和其他形式能量的彼此转化。

例1 用荡秋千的进程定性说明动能和势能的转化情形。

3.2.2明白机械功和功率。

用生活中的实例说明机械功和功率的含义。

3.2.3明白机械效率。

了解提高机械效率的途径和意义。

例2 测量某种简单机械的机械效率。

3.2.4了解人类利用机械的历程。

了解机械的利用对社会进展的作用。

活动建议
查找资抖，了解人类利用机械的历程，写一篇调查报告。

二、本章教材分析
本章讲述功和能的初步知识，要紧内容有：功、功率、机械效率的概念，动能、势能、机械能的概念和动能、势能的彼此转化规律。

功和能的关系及各类不同形式的能彼此转化和守恒的规律，从更深的层次上反映了物质运动和彼此作用的本质，是自然科学的核心内容之一。

能的概念把各类自然现象统一路来，揭露了自然界中的各类现象不是孤立的，而是相互有联系的。

本章所讲述的机械能是最多见的一种形式的能量，是学习各类不同形式能的起点；所讨论的机械功和功率的概念，是运动和力的进一步综合和扩展，也是明白得机械能和他各类不同形式能的基础，为以后学习电功和电功率打下基础。

本章的前三节要紧讨论“机械功”。

第一节介绍“如何才叫做功”，成建功的概念，给出功的公式和单位，学习测算功的大小；
第二节研究“如何比较做功的快慢”，从而成建功率的概念，给出功率的公式和单位，并运用公式测量功率；
第三节通过度析机械做功的实例，熟悉有效功和额外功，由此成立机械效率的概念，学习测算简单机械的机械效率。

第四节那么要紧介绍“机械能”。

以功的概念为基础，提出“物体具有做功的本领，即具有能”，安排的两个活动，让学生通过观看实验，分析两种形式的机械能：动能和势能的大小别离跟什么因素有关，最后指出动能和势能是能够彼此转化的，做功的进程确实是能量彼此转化的进程。

三、课时安排
本章共4节内容，教学用10课时，第三节用3课时，温习、测试及试卷讲评用3课时。

11.1 如何才叫做功
课标要求：明白机械功的概念，会用生活中的实例说明机械功的含义。

测量某种简单机械的机械效率。

教学目标：
知识与技术：
1．明白机械功的概念，明白得做功的两个必要因素。

2．明白得功的计算公式W=Fs，明白功的单位。

能用功的公式进行有关计算。

进程与方式：
3．经历观看和说明生活、生产中有关功的实例的进程，学习从物理现象中归纳简单物理规律的方式
情感态度与价值观
4．通过观看生活、生产中有关功的实例，熟悉到物理知识与生产生活紧密联系，养成乐于探讨规律的品格
教学重点：明白机械功的概念，会用功的计算公式进行计算。

教学难点：明白得功的概念，会用功的两个必要因素判定力对物体是不是做功。

教学方式：通过实验演示与生活体会的试探，取得结论再联系实际，巩固应用
教学预备：、鸡蛋2个、物理教科书、弹簧测力计、多媒体课件。

教学进程：
一、引入课题：
利用教材图11-1及相关的文字说明引入课题，使学生心生疑问：什么缘故“大汗淋漓”却没有做功？从而激发学生探讨的爱好。

学生自然提出疑问：那如何才叫做功呢？自然引入课题11.1如何才叫做功？
二、.新课教学：
1．如何才叫做功
学生活动：教材活动1找找一起点。

学生展现后教师成心识引导：
（1）这两幅图中同窗的活动有什么一起点？（答：物体都移动了一段距离。

）
（2）物体什么缘故会移动一段距离？（答：都受到了力的作用。

）
（3）移动的距离和力之间有何关系？（答：是在力的作用下，沿力的方向上移动的距离。

）（4）综上所述，如何才叫做功？（答：物体受到力，并沿那个力的方向移动一段距离。

）得出机械功的初步概念后，学生即可说出做功的两个必要的因素：作用在物体上的力和物体在力的方向上通过的距离。

学生活动：找机械功概念中的关键字词，明白得机械功概念。

请同窗们交流什么缘故图11—1中人什么缘故没有做功。

进而熟悉到做功的两个因素缺一不可。

学生活动：教材活动2，力对物体做了功吗？
学生展现图11-3中三个实例中，哪一种情形力对物体做了功？哪一种情形力对物体没有做功及理由。

师生一起依照判定做功的两个必要因素来评判学生判定是不是正确。

教师强调：研究力做功的问题时，还要明确谁对谁做功。

请同窗们联系实际运用所学知识，判定一些做功与不做功的实例，
教师最后归纳三种常见的不做功的情形：
物体没有受到力，是靠惯性通过一段距离物体；受到力，但没有移动；物体受力方向与运动方向垂直
创设情境：尝试比较做功的大小
小红把自己的课桌从一楼提到三楼，小明把自己的板凳从一楼提到三楼。

他们对物体做功谁多？
小江将自己的课桌从一楼提到四楼，小王把自己的课桌从一楼提到二楼。

他们对物体做功谁多？
学生分析、展现，师生一起归纳：力对物体做功的大小和对物体的施加力的大小有关，也和物体在力的方向上运动的距离长度有关。

功的计算公式：功=力×距离，字母表达式是W=F×s，功的国际单位是焦耳，简称焦，符号是 J，1J= 1 N·m
请学生计算：用手竖直向上匀速提升两个鸡蛋1m，手对鸡蛋做的功。

请同窗阅读教材P5的活动3“如何正确地计算功”
试探：教材展现的计算方式对不对，若是错了，它的缘故是什么？
学生展现，师生一起归纳计算做功多少必然要明确力与运动距离之间的联系。

教师展现例题，进一步引导学生熟悉：利用W=F×s计算功时必然要注意力与移动的距离要对应。

即距离s应该是沿着力F的方向通过的距离。

（1）利用机械只能省力或省距离，但不能省功。

（2）机械功原理是能量守恒在机械中的表现，在历史上被誉为机械的金科玉律，对机械的研制和利用具有重要的指导意义。

拓展延伸，为无用功及机械效率教学埋下伏笔：
利用机械时并非能省功，反而还有费一些功。

请同窗们试探：既然利用机械不能省功，咱们什么缘故要利用机械呢？浪费的功你能不能给它命名呢？
三、当堂训练：
1. 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转动了30m．在球转动的进程中，运动员对足球做的功为（）
A．3000J B．500J C．150J D．0J
2.一名同窗沿教学大楼的楼梯匀速登高了3m，该同窗登楼做的功最接近（）
A.15000J
3. 如下图，有一重为10 N的物体，沿着长为2 m，高为1 m的滑腻斜面自顶端滑下，重力做的功为（） J。

4. 兰倩同窗用500N的水平推力推着重为100N 的箱子在水平地面上前进了10m，那么她对箱子做的功是（）J，重力对箱子的做的功是（）J。

5.假设质量是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。

四、归纳小结：
通过本节课的学习，大伙儿有了如何的收成？还有那些地址存在困惑，请展现给大伙儿。

五、布置作业：
自我评判与作业3、4题；基础训练本节练习题。

六、板书设计
1．如何才叫做功：作用在物体上的力，使物体在力的方向上移动一段距离，就说那个力对物体做了机械功
2．如何测算功：W=F×s，1J= 1 N·m
3.机械功原理：利用任何机械都不能省功。

如何比较做功的快慢
课标要求：明白机械功率的物理意义，概念式，单位。

利用生活实例说明功率的含义。

教学目标
知识与技术
1．明白得功率的概念
2．明白功率的计算公式和功率单位的物理意义，会计算与功率有关的简单问题
进程与方式
3．通过成建功率概念的进程，进一步学习比值概念法这一物理学经常使用方式
情感态度与价值观
4．通过运用功率的知识解题，熟悉到物理学是有效的，激发学生学习爱好，调动学生加倍关注日常生活
教学重点：
明白得功率概念，会用功率知识计算生活中与功率有关的物理知识
教学难点：
明白得功率单位的物理意义，了解一些常见物体的功率
教学预备：卷尺、秒表、多媒体课件
教学进程
一、引入新课：
什么是做功？如何计算做功的多少？
学生回答，师生一起评判。

如何比较运动的快慢？
类比引导：在生产生活中，人们不仅注意做功的多少，还很关注做功的快慢，如何比较做功的快慢呢？
二、新课教学
1.比较做功的快慢
请学生阅读教材P7页的活动1，试探关于图中两位同窗判定，你有如何的观点，你是如何比较做功的快慢的？
学生在交流与讨论的基础上，展现关于两位同窗观点的试探，并展现比较做功的快慢方式的试探。

师生一起归纳：比较做功的快慢必需要同时考虑做功的多少，和做功的时刻。

学生展现自己的试探结果，师生一起评判。

教师最后归纳：比较1做功快慢的方式有相同做功比做功时刻；相同做功时刻比做功多少。

2.熟悉功率
请同窗们阅读教材P8，试探：1）什么叫功率？2）咱们学习了哪些运用比值概念法来概念的新的物理量？3）功率的计算公式与单位别离是什么？4）你能说出1W的物理意义吗？
学生带着问题阅读教材，并展现阅读的收成。

师生一起归纳
1）功率：做功多少与所历时刻的比值
2）P=W/t，P表示功率，W表示功，t表示时刻。

功率单位是瓦特，简称瓦，符号W，经常使用单位千瓦，符号Kw.
W /J
t /s
乙
甲 3）1W 表示物体1秒所做的功是1W 。

1Kw 表示机械1秒所做的功是1000W 。

请同窗阅读P9页的“信息阅读“并介绍信息中15kW ，400W,100Kw 的物理意义。

请学生完成P8页的“想一想”，教师提示学生注意审题与解题标准。

推导：P =W/t=F ·s/t=F ·v （恒力匀速对物体做功，或恒力做功的平均功率） 学生活动：活动2，比一比，谁的功率大？
试探：一、测算人的功率的原理是什么？方式有哪些？
二、为了测量学生上楼的功率，咱们需要测量哪些物理量？如何测量？
学生展现，教师提示：人上楼时，自己的腿部肌肉收缩，给腿施加了力，就相当于自己提升自己，人上楼时人体所做的功大小等于克服人的重力上升所做的功，即W=F ·s
师生一起完成测量进程，并计算上楼的功率。

练习：一台机械用2分钟时刻做了600000J 的功，这台机械的功率是多少？ 三、当堂练习：
1. 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 。

2. 甲、乙两台机械，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.甲做功所用的时刻比乙的少 D.以上说法都不对
3.甲、乙两台机械的输出功率不变，做功的多少随时刻转变的图像如下图，那么甲、乙两台机械的输出功率的大小相较 （ ）
A.甲的大
B.乙的大
C.二者相等
D.无法确信
4.一台起重机将货物匀速提高4m ，所用的时刻为15s ，已知起重机的平均功率为3kW ，那么起重机对货物做了多少功？货物有多重？
四、归纳小结：
通过本节课的学习，大伙儿有了如何的收成？还有那些地址存在困惑，请展现给大伙儿。

五、作业布置：
教材P10自我评判与作业2、4题；基础训练本节练习题。

六、板书设计 如何比较做功的快慢
1.比较做功的快慢
相同做功比做功时刻；相同做功时刻比做功多少。

2.熟悉功率
功率：做功多少与所历时刻的比，计算公式P =W/t ，P 表示功率，W 表示功，t 表示时刻。

功率单位是瓦特，简称瓦，符号W ，经常使用单位千瓦，符号Kw.
3．测算人的功率的原理
11.3如何提高机械效率
课标要求：明白机械效率。

了解提高机械效率的途径和意义。

教学目标：
知识与技术
1．明白有效功、额外功和总功的含义，和它们之间的关系。

2．明白得机械效率，会测算滑轮组的机械效率。

3．明白机械效率总小于1，明白提高机械效率的方式和意义。

进程与方式
4．依照生活事例熟悉物理知识，并运用物理知识解决实际问题
5．经历测算滑轮组机械效率的进程，学习测算简单机械效率的方式。

情感态度与价值观
6．通过学习“效率”的概念，增强节约意识，提高对科学进展观的熟悉。

教学重点：1、机械效率的概念。

2、测滑轮组的机械效率。

教学难点：1、分析有效功、额外功。

2、依如实验数据分析、归纳科学规律。

教学器材：学生分组实验器材：一个定滑轮、一个动滑轮组成的滑轮组、铁架台、弹簧测力计、假设干个钩码、刻度尺。

教学方式：讨论、实验探讨为主。

教学时数：3课时。

教学进程：
第一课时
一、引入新课
现代社会是讲求效率的节约型社会，不时处处都要讲究提高效率。

咱们利用机械也要讲效率。

那么，什么是机械效率呢？下面咱们就来研究那个问题。

二、新课教学
（一）什么是有效功与额外功
提出问题：功的原理告知咱们：利用机械不能省功。

那么利用机械时所做的功是不是百分之百都是咱们需要的呢？
通过一动滑轮用60 牛的拉力提起重为100牛的重物，使重物提高2米。

（1）拉力做多少功？
（2）如用手直接提起做功多少？
学生活动：活动1，分析有效功与额外功
学生展现活动结果。

学生回答后教师小结：利用机械时所做的功不可能百分之百都是有有效价值的功，无有效价值而又不能不做的功老是存在的。

有效功（W
有效
）：利用机械做功时，是咱们需要的、有价值的功。

额外功（W
额外
）：克服机械自身的重力和摩擦力等做必然量的功。

总功（W
总
）：利用机械做功时，动力对机械做的功。

总功等于有效功和额外功的之和，即W
总
=W
有效
+W
额外。

提出问题：利用机械做功时，是有效功多些好？仍是额外功多些好？
引导学生讨论：杠杆、起重机、电梯、定滑轮、动滑轮、滑轮组等所有机械都有一些是有效功，一些是额外功。

讨论一下，哪些是有效功，哪些是额外功？
（二）什么是机械效率
教师介绍：1、人们利用各类机械时，总希望额外功做得少些，即有效功在总功中所占的份额大些，有效功在总功中所占的份额比例，在物理学顶用机械效率来表示，各类机械的机械效率越高，所做的有效功越接近总功，能量浪费就越少。

其实在咱们的学习、生活、工作等方方面面都要注意提高效率，如此有利于提高学习成绩、生活质量、工作成绩。

2、机械效率用希腊字母表示。

η＝（W
有效
/W
总
）×100﹪
3、试探：任何机械效率总小于1，这是什么缘故？
三、当堂练习：
如下图，建筑工人用滑轮组提升重为200N的泥桶，所用的拉力为80N，假设工人在5s内将泥桶匀速向上提升2m，滑轮组的机械效率为多少？
四、课堂小结：
学生小结本节课把握的知识与学习中的困惑。

五、布置作业：
教材自我评判与作业3、4。

第3题改成计算题，求有效功、额外功、总功与机械效率。

第二课时
一、温习提问，引入新课
什么是有效功、额外功和总功，什么是机械效率？
二、新课教学
（一）、引导学生讨论功率与机械效率的区别
功率反映了机械做功的快慢程度，机械效率表示机械性能的好坏。

别离从概念和公式比较
功率大的机械机械效率不必然高
（二）、对各类情形下有效功、额外功、总功的明白
得
（三）、计算有效功、额外功和总功和机械效率。

例1：用两个动滑轮和两个定滑轮组成的滑轮组提
升重物，当将一个重为1000N的重物匀速提升2m时，人
站在地面上所用的拉力为312.5N，假设不计绳重和摩擦，那么该滑轮组所做的有效功是多少J，机械效率是多少.
例2：甲、乙两位工人别离用如下图的A．B两种方式，将一样重的一
袋沙子提到高处，滑轮的重力小于沙子的重力，不计摩擦阻力的绳索的重力。

工人______使劲较小，两人所用滑轮的机械效率是ηA_____ηB。

（选填“＞”、“＝”或“＜”＝）
例3：小明利用如下图的装置沿水平方向匀速拉动一个重2000N
的物体A时,A受到地面的摩擦力为600Ｎ，作用在绳端的拉力为250N，当物体A移动10m时，该装置的机械效率是多少？
三、当堂练习：
1.滑轮组既能省力又能改变力的方向. 亮亮用自制的滑轮组来提500N重物，绳自由端的拉力F＝200N，重物以0.2 m/s的速度匀速上升，不计摩擦和绳重，那么动滑轮重多少N，拉力做功的功率是多少W，该滑轮组的机械效率等于多少，当被提起的重物变重时，滑轮组的机械效率就______（填“变大”、“变小”或“不变”）.
2．用如图5所示的机械拉着重500N的物体在水平地面上匀速运动，物体受到的摩擦力为120N，绳索结尾的水平拉力为50N，那么滑轮组的机械效率为_______;假设物体运动的速度为/s，那么10s 内拉力做的功是_______J.
四、课堂小结：
1．机械效率与功率的区别；
2．各类情形下机械效率的求法。

五、布置作业：
基础训练本节部份习题。

第三课时
一、温习提问，引入新课
1．什么是有效功、额外功和总功？
2．机械效率公式：
3．出示滑轮组并提出问题：
①、用滑轮组提升重物时，所做的功中什么是有效功、额外功和总功？
②、如何测滑轮组的机械效率？
二、新课教学
（一）、探讨实验
实验原理：
实验中需测量的物理量：
制定打算与设计实验：
实验器材：刻度尺、钩码、弹簧测力计、铁架台、细绳、滑轮假设干
实验步骤：①、安如下图安装好滑轮组，记下钩码和弹簧测力计的位置。

②、匀速竖直向上拉动弹簧测力计使钩码升高，从弹簧测力计读出拉力F ,用刻度尺测出钩码升高的高度h和弹簧测力计移动的距离s。

③、改变物重再做几回
实验记录：
实验次数重物重
力(牛)
重物上升
距离(米)
弹簧测力计
的示数(牛)
拉力作用点移
动距离(米)
滑轮组机
械效率
1
2
3
提示：
实验小组内同窗分工协作，用不同质量的钩码至少进行两次实验。

专门要注意：测量拉力是要匀速提升时测量拉力大小。

测量物体提升高度是要记录物体原先的位置和最终的位置。

测量绳索自由端运动的距离时也要记录物体原先的位置和最终的位置。

学生分组实验：
教师和学生同时完成实验，教师分部示范指导，学生成心识的仿照，专门是关于部份学困生与动手能力较差的女生更要细心指导。

分析论证：引导学生对所得的实验数据进行分析、归纳总结。

结论：同一滑轮组，拉起的重物越重，滑轮组的机械效率越大
（二）、引导学生讨论：如何提高滑轮组机械效率
①减轻绳与动滑轮的重力，减小绳与滑轮间、滑轮与轴间的摩擦；
②同一滑轮组，增大被提起重物的重力。

学生讨论：什么缘故同一滑轮组，提起的物体越重，滑轮组的机械效率就越高？
学生阅读教材P13页，了解不同机械的效率
三、当堂练习
1．图为测量滑轮组机械效率的实验装置，每一个钩码重1N。

（1）实验时要竖直向上________拉动弹簧测力计，由图可知拉力大小为______N。

假设弹簧测力计向上移动15cm，那么钩码上升的高度为_______cm，该滑轮组的机械效率为______。

（2）假设仅增加钩码的个数，该滑轮组的机械效率将_______。

（选填：“增大”、“减小”或“不变”）
2．在探讨滑轮组机械效率与物理重关系的实验中，用同一滑轮组装置做了三次实验，测量的有关数据如下表所示。

实验
次数
重物重
力(牛)
重物上升
距离(米)
弹簧测力计的
示数(牛)
拉力作用点移
动距离(米)
滑轮组机
械效率
1
274.1%
390.9%
（1）依照表中的数据，计算出第一次实验中的机械效率（g取10N/kg）
（2）图27 是某公司的一幅广告宣传画，一个庞大的滑轮提起一个小皮箱，宣传文字写着“事无大小，必尽全力”。

请你分析下述实验数据，得出机械效率与物重的定性关系，并利用那个关系对这幅宣传画发表自己的评述。

四、课堂小结
一、测滑轮组机械效率的原理及需测定的物理量，
2、做过“测算滑轮组机械效率”的实验后，你以为提高滑轮组机械效率有哪些可行的方法？
五、作业布置
基础训练：P八、9（12~15）。

教学目标：
知识与技术：
1．了解能量的初步概念。

2．明白什么是动能及阻碍动能大小的因素。

3．明白什么是势能及阻碍势能大小的因素。

4．明白动能与势能的彼此转化
进程与方式：
5.经历探讨并明白动能和势能与哪些因素有关的实验，进一步学习操纵变量法与转换法。

同时把握从实验现象中归纳并得出结论的能力。

情感态度价值观：
6.经历应用实验结论来讲明生活中的现象的进程，引导学生熟悉到物理学就在咱们身旁，激发应用物理规律的爱好，乐于探讨自然现象背后的道理。

教学重点：
经历探讨并明白动能与势能与哪些因素有关的实验；联系生活实例熟悉动能与势能的彼此转化
教学难点：明白生活中动能与势能的彼此转化机会械能会减少。

教学预备：斜槽，钢球，铝球，木块，橡皮筋，紧缩弹簧，教学课件等。

教学方式：演示分析、自主归纳及应用举例分析相结合
教学进程
第一课时：能的概念与熟悉动能
一、新课预备：
一、________________________叫做功。

二、做功的两个必要因素：一是_________________，二是_________________。

3、功的计算公式为：_____________ 。

二、导入新课：
一名乘客从奔驰的火车里扔下一个小小的馒头，正好砸在一名在铁路边值班的工人的头上，这位工人当即昏迷。

什么缘故小小的馒头能把人砸伤？
三、新课教学：
（一）、能的概念：
观看以下视频或动画或图片，并试探提出的问题：
一、视频：海啸。

问题：运动的水可否做功？你判定的依据是什么？
二、视频：撑杆跳高。

问题：形变的撑杆可否做功？你判定的依据是什么？
3、动画：模拟打桩机。

问题：举高的重锤可否做功？你判定的依据是什么？
4、观看跳板跳水、重锤做功、射箭及水力发电图片
学生活动：前面视频及同窗们观看到图片中形变的跳板，拉开的弓，举高的重锤，流动的水，从做功的角度来看，有什么一起的特点？
它们都具有能，你可否试着给能的概念下一个概念？
生答后师生一起小结能的概念：像形变的撑杆、形变的跳板、拉开的弓、举高的重锤、流动的水，都能对别的物体做功。

物体能够对外做功，咱们就说那个物体具有能量或能。

巩固：例举物体具有能的实例。

学生活动：物体具有的能有大小吗？举例说明。

四五级风能够推动帆船“逆水行舟”，八九级大风能够使大树“前仰后合”，而飓风能把大树连根拔起。

哪一种风具有的能量最大？你如何判定能的大小？
小结：在物理学中，能量和做功有紧密的联系，能量反映了物体做功的本领。

一个物体能做的功越多，那个物体的能量就越大。

能的单位和功的单位相同，都是焦耳。

巩固提高：如何比较一个物体具有能的大小？
(二)、动能的概念
观看图片，试探、讨论、交流图片中风、水、子弹具有的能有什么一起点？
这种形式的能应该如何命名？可否试着给这种能下一个概念？
小结：物体由于运动具有的能叫动能。

学生活动：请列举具有动能的实例
（三）、动能的大小与哪些因素有关
问题引入：动能有大小吗？并试举一例。

A：提出问题
物体具有的动能有大小，现在你最想提出的问题是什么？
生答后师小结：动能的大小与哪些因素有关？
B：猜想与假设
学生活动：猜想与假设，并要求说出猜想的依据。