九年级物理 第十三章机械功与机械能教案 沪粤版.docx

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九年级物理第十三章机械功与机械能教案沪粤版

2019-2020年九年级物理第十三章机械功与机械能教案沪粤版

教学目标：

知识与技能

（1）认识机械功的概念，理解做功的两个因素，能用生活、生产中的实例解释功的含义。

（2）能理解功的计算公式W=FS，并能进行有关计算，知道功的单位焦耳（J）。

过程与方法

（1）从实例中认识做功的两个因素，学习从物理现象中归纳简单规律的方法。

（2）通过学习活动，使学生掌握功的计算方法

情感、态度和价值观

（1）通过学习活动引导一积极思考，有克服困难的信心，体验克服困难、解决理解问题的喜悦。

（2）通过对活动实例的解释，让学生体会物理知识在现实生活中的应用，增强学生学习物理的兴趣和求知欲望。

教学重点：

理解功的概念

教学难点：

判断力对物体是否做功及功的计算。

重难点突破

课本以生活经历和觉的机械为例，引出了做功的概念和做功的两个必要因素。

功的概念是贯穿全章的重点概念。

我们要正确理解物理的“功与我们日常生活中“工作”的区别，只有这样，才能集会做功的两个必要因素，才能正确判定物体是否做功。

学习方法指导：

本节学习的是功的两个必要因素的理解以及计算，研究功的相关问题，可遵循以下原则。

（1）物体是否受到力的作用，没有力则无法谈论功

（2）物体是否发生距离的改变，没有距离也不会存在功。

（3）物体受力的方向与移动距离的方向是否垂直，如果垂直力不会做功。

另外在确定功的大小时，必须同时考虑力和距离的情况，具体情况具体分析，不要随便把一个力与另一个毫不相干的距离相乘得到功。

S为物体在力的方向上通过的距离，而F则为物体在通过距离的方向所受到的力。

思维误区

本节常见的易错、易漏、易混点有：

1、根据功的两个因素，确定功是否存在，这是非常关键的又是极容易出错的地方。

2、能够从众多的条件中筛选真正有用的条件，完成功的大小的确定。

教学方法：

讨论、阅读

教学过程：

一、新课导入

观察课本图，找出它们的工作过程有什么共同特点，请同学们观察课本。

师：

指导学生分析讨论，注意引导“机械”工作过程共同点。

二、新课教学：

（一）、功

1、力学上的功

当一个力作用在物体上，物体在这个力的作用下，通过了一段距离，这个力的作用就有了成效，力学上就说这个力做了功。

2、做功的两个必要因素

力学上所学的功包括两个因素：

一是作用在物体上的力；二是物体在力的方向的距离。

教师强调注意：

1、判断一个力是否做了功，哪些因素缺一不可。

否则就没有做功。

例如：

运动员把杠铃举在头上不支时，虽然有力但没有沿这个力的方向移动距离，所以没有做功，可见功包括两个必要因素，缺一不可，也就是说有力作用在物体上这个力一定做功；物体移动了距离也一定有力对它做功。

但做功过程中，一定有力的作用，而且物体在力的方向上通过距离。

2、引导学生根据上面的知识小结：

在下列三种情况下，力对物体没有功

（1）物体没有受到力的作用，但因为惯性通过一段距离，也就没有力做功。

例如某同学踢足球，球离开脚后飞出了100m远，足球飞出100m远过程中，人做功为零。

（2）物体受到力的作用，但没有移动距离，也就不可能在力的方向上通过距离，力对物体不做功，如一辆汽车，一个人用很大的力也推不动它，推力对汽车没有做功；再如上面的举重运动员，也没有对杠铃做功。

（3）物体受到了力的作用，同时也运动了一段路程，但在力的方向上没有通过距离，这个力也没有对物体做功。

手提水桶在水平面上运动一段距离，水桶跃然受到手的提力作用，由于提桶的力的方向始终竖起向上，跟水平地面垂直，所以在水平面上行走得再远，手的提力对水平水桶也没有做功。

（二）、怎样测算功

的力学里规定，功等于力跟物体在力的方向上通过的距离的乘积。

功的计算公式W=FS。

教师强调注意：

应用上述公式计算时，还必须注意以下几点：

（1）要明确是哪个力对哪个物体做功，或者哪个施力物体对哪个受力物体做功。

（2）公式中的F是作用在物体上的力。

公式中的S是物体在力的作用下“在力的方向上通过的距离”。

这句话引起重视，否则在计算功时容易出错误。

例如某人用50N的水平推力，推动重100N的箱子，在平地上前进10m，求此人对箱子做的功。

如果按W=FS=100N×10m=1000J计算，其计算结果是错误的。

因为100N是箱子的重力，方向是竖直向下的，而箱子并没有在竖直向下的方向上通过距离，重力没有做功，而人对箱子的推力（50N）地箱子做了功，其大小为W=FS=50N×10m=500J。

（3）W=FS中的F，是使物体沿着F方向移动S距离过程中始终作用在物体上的，其大小和方向是不变的。

（三）、功的单位

在国际单位制中，功的单位是焦耳（J）。

三、小结：

本节课我们学习了力学中“功”的概念，知道了做功的两个必要因素，给出了功的计算公式W=F•S，知道了功的单位是焦耳。

下面再给出一组尝试题，供大家练习，帮助大家更好地理解功的意义，掌握功的计算。

下面请大家边看书，边练习。

四、练习：

1、一个中学生从教室一楼登上二楼，他做的功约为＿＿＿＿＿＿＿J。

2、某人用50N的力，将重30N的铅球抛到7m远处，则人对铅球做的功为：

A　350J　　　B　210J　　　C　0　　　D　无法计算

3、某同学背着重40N的书包沿水平方向走了200m，登上大约10m高的四楼才回家，则他在回家过程中对书包所做的功为：

A　0J　　　B　400J　　　C　200J　　　D　2400J

4、一列火车以20m/S的速度在平直的轨道上均速行驶，整列火车受的阻力是9×103N。

求这列火车行驶1mm火车做了多少功。

5、一支步枪的枪膛长80mm，火药燃烧时产生的高压气体对子弹的平均推力是2×103N，子弹离开枪口能在空中飞行400m才落地，则高压气体对子弹做的功是：

A　1.6×103J　　　B8×104J　　　C　8.16×104J　　　D　1.6×105J

五、布置课外小实验：

１＼　测出自己上楼时所做的功及所用的时间。

要求：

1、测出：

（1）体重G。

（2）楼层高h。

（3）上楼所用的时间，按正常速度走上去所需时间t1。

快速跑上去所需时间t2。

2、计算：

⑴上楼所做的功。

⑵两次登楼过程中，每秒钟做的功。

13.1怎样才叫做功（第二课时）

教学目标

知识与技能：

1、进一步理解功的概念和做功的两个因素。

2、能用功的计算公式W=FS进行有关计算

3、知道功的原理

过程与方法：

1、通过学习活动，使学生掌握功的计算方法

2、依据物理事实分析、归纳出功的原理学习从物理现象中归纳简单规律的方法，。

情感、态度与价值观：

具有对科学的求知欲，乐于探索自然现象和日常生活中的物理学道理，有将科学技术应用于日常生活、社会实践的意识。

教学重点：

进一步理解功的概念和做功的两个因素

教学难点：

依据物理事实分析、归纳出功的原理

教学方法：

分析、讨论

教学过程

一、复习提问，新课引入

1、做功的两个因素

2、功的计算公式及单位

3、判断下列情况力对物体做了多少功，为什么？

⑴用100牛的力将物体举高2米。

⑵用100牛的力提着物体站在2米高处。

⑶用100牛的力提着物体站在水平前进的小车上，随着小车一起向前移动了2米。

⑷用100牛的力提着物体沿扶梯走在2米高平台上。

⑸用100牛的力将垒球掷出10米。

⑹用100牛水平力拉着重500牛的小车沿水平面前进了10米。

二、新课教学

（一）、进一步理解功的概念和做功的两个因素。

1、下列所展示的现象中，什么力对物体做了功？

①人推小车前进②马拉车前进③起重机吊起重物

④当你端着一盆水不动时，你累吗？

你有没有做功？

为什么？

⑤当你使劲地用力拉（固定在地面上的）讲台，讲台移动了吗？

你累吗？

你做了功没有？

⑥人推木箱前进时，重力和支持力对木箱有没有做功？

为什么？

⑦人提前水桶沿水平地面前进时，提力有没有做功，为什么？

⑧抛出的小球，在水平地面上滚动时，有没有力对它做功？

学生看书、讨论，教师巡视，3分钟后，师生一起讨论完成题中的解答。

（二）、用功的计算公式W=FS进行有关计算

例1、在平地上，用50N的水平推力推动重100N的箱子，前进了10m（图1），推箱子的小朋友做了多少功？

如果把这个箱子匀速举高1.5m，他做了多少功？

【分析】水平推箱子做的功W１，等于水平推力F和水平前进的距离s的乘积Fs。

匀速举箱子时用的力F′与箱子重G大小相等、方向相反。

举箱子是F′克服重力（阻力）G使箱子在F′方向上升高h，所做的功W2＝F′h＝Gh，这种情况下，常常为了简便而说：

克服阻力G做的功W2＝Gh。

【解答】　F＝50N，s＝10m，G＝100N，h＝1.5m。

　　W１＝Fs＝50N×10m＝500J。

　　W2＝Gh＝100N×1.5m＝150J。

　　答：

他推箱子做功500J，举箱子做功150J。

【说明】题中给了两个力：

50N、100N，也给了两个距离：

10m、1.5m。

千万不要死记乱套公式，算出两个功：

W１＝100N×10m＝1000J，W2＝50N×1.5m＝75J。

　　对于公式，务必要在理解的基础上记忆、运用。

W＝Fs中的F是使物体在它的方向上通过距离s的力，s是物体在F方向上通过的距离。

例2：

重为100N的物体在光滑水平面上匀速移动80m，则重力对物体做的功是多少？

分析：

重力的方向竖直向下，在竖直方向上物体没有发生移动；物体在光滑水平面上移动，是由于物体有惯性，可以保持运动状态不变。

水平方向上没有受到作用力。

【解答】W＝Gh＝100×0＝0

【说明】力对物体做功，必须有力作用在物体上，且物体在力的方向上通过距离。

如果有作用力，但在力的方向上没发生移动，或者不受作用力，物体静止或匀速直线运动，都没有力对物体做功。

（三）、功的原理

1、分析两个物理事例：

①、用如图所示的滑轮组将重为G的物体匀速提升h.绳子末端移动的距离为S,提升物体所做的为多少J；假设所用的拉力为F,拉力为F所做的为多少J。

你还发现了什么问题？

②、用杠杆提升重为G的物体匀速提升h，手移动的距离为S,提升物体所做的为多少J；假设所用的拉力为F,拉力为F所做的为多少J。

你还发现了什么问题？

2、引导学生小结功的原理：

使用任何机械都不省功

二、小结

四、练习：

用动滑轮提升重5N的物体（忽略动滑轮重和摩擦），用功的原理求动力F=。

五、作业布置：

1、某人用100N顿的水平拉力，将500N顿的物体在水平地面上匀速移动8m，拉力做了多少功？

若他用100N顿的力竖直向上提此重物，他对物体做多少功？

2．某商场售货员用20N的水平推力使质量为65kg的货物沿水平方向匀速移动了3m，则该售货员对货物做功多少J，货物的重力做功多少J，物体受到的摩擦阻力是多少N．

3．用10N的水平拉力，拉着木块在水平桌面上做匀速直线运动，木块受到的摩擦力是多少N,若木块移动了0.5m，则拉力做的功多少J.

13．2怎样比较做功的快慢（第一课时）

教学目标

知识与技能1、理解功率的概念。

2、理解功率的计算公式及单位

过程与方法1、通过观察和实验了解功率的物理意义。

2、通过探究学习制度功率是反映机器性能的一个重要标志

情感、态度与价值观

具有对科学的求知欲，乐于探索自然现象和日常生活中的物理学道理，有将科学技术应用于日常生活、社会实践的意识。

教学重点：

理解功率的概念及计算公式

教学难点：

功率的计算

教学方法：

分析、探究、讨论

教学过程：

一、复习提问，引入新课

⑴力学里的功包括两个必要的因素是什么？

计算功的公式和国际单位制中功的单位是什么？

⑵在建筑工地上要把1000块大理石板送到20米高处，已知每块大理石板重50牛，用起重机可以在2分钟内将大理石板一次全部送到20米高处。

如果用一个工人来背，把这些大理石板送到20米高处所用的时间是20小时，试求用这两种方法，把大理石板全部运送到20米高处，起重机和工人各做了多少功？

解答：

起重机吊送大理石板所做的功

W1＝F1•s＝G•h＝50×1000牛×20米＝1.0×106焦，

工人背运大理石板所做的功

W2＝F2•s＝G•h＝50×1000牛×20米＝1.0×106焦。

3、把1000块大理石板送到20米高处，起重机和工人做的功是相等的。

但是，在做相等的功时，起重机比工人做功快。

做功不但有个多少的问题，还有一个快慢的问题。

在物理学里用功率这个物理量来描述物体做功的快慢。

二、新课教学

（一）、功率

1.意义：

功率是表示物体做功快慢的物理量

2、功率的定义、公式和单位

提出问题：

如果起重机和工人做的功不同，做功用的时间也不同，如何比较它们做功的快慢？

比较它们的功率大小呢？

学生讨论后回答，教师总结。

我们已经学过，速度是表示物体运动快慢的物理量。

我们用单位时间里运动物体通过的路程表示运动的快慢，与此类似，做功的快慢是用单位时间里完成的功来表示的。

3、公式

提出问题：

如果起重机在2分钟里完成l.0×106焦的功，它的功率如何计算？

学生讨论后回答

教师给出功率公式和单位，边讲边板书：

4.单位：

瓦特（国际单位制）

1瓦特＝1焦/秒，1千瓦＝1000瓦特。

引导学生阅读课本，对功率的单位形成具体观念。

（二）、引导学生阅读课本了解：

功率是机器的主要技术性能之一，简要说明选购机器考虑它的功率时要从实际出发。

（三）、例1：

课本例题。

教师要把此题分解为几个问题逐个提出，由一名学生板演，其他学生自己演算，要求解题规范化。

学生解答完以后教师讲评。

例2、高出水面30m处有一个容积是50m3的水箱，要用一台离心式水泵抽水给水箱，1h能把水箱充满即可。

这台水泵的功率至少是多少千W？

（取g＝10N/千克）

【分析】

这道题要求的功率。

功率P=W/t，其中t是1h,而W可以根据W＝Gh求出，其中G是50m3水重，h是30m。

G的值，从水的体积V和密度ρ求出质量m以后就知道了。

思路P=W/t→W=Gh→G=mg→m=ρV　

【解答】

　　m=ρV=1×103kg/m3×50m3=5×10４kg

　　G=mg=5×10４kg×10N/kg=5×103N

　　W=Gh=5×103N×30m=1.5×107J

　　P=W/t=1.5×107J/3600s=4200W=4.2kW

答：

水泵的功率应不小于4.2kW。

三、小结

什么叫功率？

功率是表示什么的物理量？

公式是什么？

说明公式中各字母的意义。

在国际单位制中功率的单位是什么？

四、布置作业：

1、.起重机将3000N的物体在1min内匀速升高20m，在这段时间内起重机做的功为6×104J，起重机的功率为　　　W。

2、.如图1所示，某同学在做俯、卧撑运动，可将他视为一个杠杆，他的重心在A点，重力为500N，那么他将身体撑起，双手对地面的压力至少N，若他在1min内做了30个俯卧撑，每次肩部上升的距离均为0.4m，则他的功率至少为W。

13.2怎样比较做功的快慢（第二课时）

教学目标

知识与技能1、进一步理解功率的概念及功率的计算公式。

2、会用功率的计算公式进行简单的计算

过程与方法：

通过用功率的计算公式进行简单的计算，培养学生良好的学习习惯。

情感、态度与价值观：

有将科学技术应用于日常生活、社会实践的意识。

教学重点：

理解功率的概念及计算公式，会用功率的计算公式进行简单的计算

教学难点：

功率的计算

教学方法：

分析、讨论

教学过程：

一、复习提问，引入新课

1、力学里的功包括两个必要的因素是什么？

计算功的公式和国际单位制中功的单位是什么？

2、功率的概念及功率的计算公式。

二、新课教学：

（一）、理解功率的概念及功率的计算公式。

1．甲、乙两位同学分别把同样重的木头从一楼搬到三楼，甲用的时间比乙用的时间长，两个对木头做功的大小关系是W甲_______W乙（选填“＞”、“＝”或“＜”＝，对木头做功快的是_____同学。

2、下列说法中正确的是：

（　　）

Ａ、功率大的机械，一定省力；　　Ｂ、功率大的机械；做功一定多；

Ｃ、功率大的机械；机械效率一定高；Ｄ、功率大的机械；做功一定快。

E、做功多的机械，功率一定大；F、做功时间短的机械，功率一定大；

G、做相同的功，所用时间短的机械，功率大；

3一台机器功率是１０００瓦特，它的意思是：

（　　）

Ａ、这台机器每次只能做１０００焦耳的功；

Ｂ、这台机器每小时能做１０００焦耳的功；

Ｃ、这台机器每秒钟能做１０００焦耳的功；

Ｄ、这台机器每秒钟能做１０００瓦特的功。

（二）、用功率的计算公式进行简单的计算

1、重500N的物体，在100N的水平拉力作用下，沿水平地面以0.5m／s的速度匀速运动10s．在这个过程中，重力所做的功是多少J，拉力做功的功率是多少w．

2．一台液压起重机在10s内把一辆重为15000N的汽车举高了2m，起重机对汽车做了多少焦的功，功率是多少W。

3、五一”假期，小林和爸爸一起去登红山，小林用了15min登到山顶，爸爸用了20min登上了山顶，爸爸的体重是小林的1.5倍，则小林与爸爸的登山功率之比为（　　　）

　　A．9∶8　　　　B．8∶9　　　　C．1∶2　　　　D．2∶1

作业布置：

1、初二物理兴趣小组的同学学习了功率知识后，进行了“比一比谁上楼功率大”的比赛。

其中某同学从一楼跑到三楼用了10s，则他上楼过程中的功率大约是多少焦？

2、甲机器做功１０００焦耳，乙机器做功５００焦耳，甲所用的时间是乙的３倍，则它们的功率之

比为：

（　　）

Ａ、６：

１　　　　Ｂ、１：

６　　 　Ｃ、２：

３　 　　Ｄ、３：

２

3、一台水泵，每分钟能将３.６米的水抽到１０米高处，求抽水机水泵的功率？

4、某起重机将1×104N的重物沿竖直方向提起，重物由静止开始向上做变速直线运动，然后做匀速直线运动，已知重物在开始的30s内上升的高度为16m，在接着的10s内又匀速上升了8m。

若空气阻力忽略不计，则在匀速运动过程中，起重机对重物的拉力的功率是多少W；在上述的40s内重物运动的平均速度是多少m/s。

5、如图7所示，用一动滑轮拉一物体A以0.5m/s的速度在水平面上作匀速直线运动，物体A重为20N，受到的摩擦阻力是物重的0.2倍，水平拉力为2.5N，则在2s内拉力做的功是多少

13.3如何提高机械效率（第一课时）

教学目标

知识与技能

1、知道什么是有用功、额外功和总功。

2、理解什么是机械效率，知道机械效率点小于1。

3、知道提高机械效率的意义和主要方法。

过程与方法：

通过参与探究斜面机械效率的活动，学习拟订简单的科学探究计划和实验方案。

情感态度与价值观：

养成实事求是、尊重自然规律的科学态度

教学重点：

1、知道什么是有用功、额外功和总功。

2、理解什么是机械效率

教学难点：

1、区分有用功、额外功和总功

2、理解什么是机械效率

教学方法：

实验、讨论、阅读

教学用具:

滑轮组、钩码、细绳

教学过程

一、复习旧知识，引入新课

1、力学里的功包括两个必要的因素是什么？

计算功的公式和国际单位制中功的单位是什么？

2、演示启发，引入新课。

G（N）

h（m）

W阻（J）

F（N）

S（m）

W动（J）

1.96

0.05

0.098

1.2

0.1

0.12

比较W动和W阻发现W动>W阻为什么呢？

引入机械效率。

三、进行新课

（一）、有用功、额外功和总功

1、首先引导学生阅读课本图并结合上面的实验进行讨论

①、上述情景中哪些功有用？

②、哪些功无用但不得不做？

2、引出有用功、额外功、总功的概念。

①有用功：

对人们有用的功叫有用功。

W有=Gh

②额外功：

人们不需要但又不得不做的功叫额外功。

W额=W总-W有

③总功：

有用功和额外功之和。

W总=FS

３、教师讲解：

实际使用机械时，人们总是希望额外功少些。

4、引导学生讨论：

杠杆、起重机、电梯等所有机械都有一些是有用功，一些是额外功。

讨论一下，哪些是有用功，哪些是额外功？

（二）、机械效率

教师讲述：

1、使用任何机械都不可避免要做额外功。

例如用水桶从井里提水，目的是把水提上来，所以提水的功是有用功，提桶的功是额外功，而为了把水提上来，水桶是不可缺少的。

额外功是我们不需要的，它白白浪费能量，因此应尽量减小它。

使用不同的机械来提起物体，我们希望做的额外功越少越好，或者说，有用功与总功越接近越好。

2、有用功跟总功的比值叫做机械效率。

机械效率公式：

强调：

有用功总是小于总功，所以机械效率总是小于1。

机械效率通常用百分数表示。

教师讲述：

提高机械效率有重要的经济意义，可以减少能耗，降低生产成本，应对这个问题重视。

3、引导学生阅读课本了解一些常见机械的效率及提高机械效率的意义及方法。

4、例题及机械效率的练习：

重2540N的货物。

如图2所示，滑轮组把它提升1.7m。

若不考虑摩擦，

（1）绳端移动的距离是多少m？

（2）若考虑摩擦、滑轮和绳子的物重，须在绳端施力800N，滑轮组的机械效率是多少？

分析:

由于重物G是由n段绳子承担，当重物升高hm时，绳末端移动的距离s＝nhm；若考虑摩擦、滑轮和绳子的物重，滑轮组的机械效率等于有用功和总功的比值。

解答

（1）绳端移动的距离为s＝nh＝4×1.7m＝6.8m

（2）滑轮组的机械效率为　

　　　η=W有/W总=Gh/Fs=Gh/Fnh=G/Fn=2540N/（4×800N）≈79%

说明:

如何判断有用功、额外功、总功，是解机械效率有关问题的关键，解题时可以用机械做功的目的来分析。

凡是用机械来升高物体的，使物体升高所做的功为有用功；且有W有＝Gh，即有用功等于被升高的物体的重力与其提升高度的乘积。

凡是动力做的功就是总功；且有W总＝Fs，它等于力与机械在动力作用下移动的距离的乘积。

而用来克服摩擦和机械自身重力所做的功为额外功。

W额＝W总－W有。

5、练习：

1、如图所示，小穆同学在“测滑轮组机械效率”的实验中，匀速拉起重为6N的物体，使物体升高了0.2m，弹簧测力计示数为______N，则有用功是_______J，机械效率

为______.

（三）、小结

1、有用功：

对人们有用的功叫有用功。

W有=Gh

2、额外功：

人们不需要但又不得不做的功叫额外功。

W额=W总-W有

3、总功：

有用功和额外功之和。

W总=FS

4、机械效率：

有用功跟总功之比。

，机械效率总小于1。

五、作业

13.3如何提高机械效率（第二课时）

教学目标

知识与技能：

1、进一步理解什么是机械效率，区分机械效率和功率两个物理概念。

2、学会计算有用功、额外功和总功和机械效率。

过程与方法：

通过计算有用功、额外功和总功和机械效率，培养学生分析问题、解决问题的能力。

情感态度与价值观：

培养学生良好的学习习惯

教学重点：

有用功、额外功和总功和机械效率的计算。

教学难点：

培养学生分析问题、解决问题的能力。

教学方法：

讨论、讲解

教学过程：

一、复习提问，引入新课

什么是有用功、额外功和总功，什么是机械效率？

三、新课教学

（一）、引导学生讨论功率与机械效率的区别

1、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。

2、分别从概念和公式比较

3、功率大的机械机械效率不一定高