八年级物理下册第11章 功和机械能教案.docx
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八年级物理下册第11章功和机械能教案
第1节 功
1．知道物体做功的两个必要条件，能判断物体是否做功。
2．理解功的定义、计算公式和单位，并会用功的公式进行简单计算。
1．通过思考、讨论及对实例的分析，让学生掌握物体做功的必要条件。
2．通过例题讲解引导学生使用功的公式进行简单的计算。
培养学生乐于探索自然现象和物理规律的品格，积极参与观察、讨论、探索活动。
理解功的概念。
判断力对物体是否做功。
书、书包、多媒体课件等。
一、情景引入
活动：
平时，我们常用力去移动物体，使其位置改变。
下面请同学们一起做三个小实验。
学生实验1：
用手将放在桌旁地面上的书包和4本书分别匀速提到桌面上。
提问：
两次移动的距离怎样？
哪一次“累”一些呢？
为什么？
答：
两次移动的距离相同，提书包“累”一些，因为提书包需要较大的拉力。
学生实验2：
用手将放在桌旁地面上的书包分别匀速提到凳子上和桌面上。
提问：
哪次“累”一些呢？
为什么？
答：
提到桌面上“累”一些，因为移动的距离较大。
学生实验3：
用手将书包匀速提高5厘米和将4本书从地面匀速提到桌面上。
提问：
哪次“累”一些？
为什么？
答：
无法比较，因为两种情况需要的拉力大小不同，移动的距离也不同。
力的大小不同，移动的距离不同，无法比较哪次更“累”。
讲述：
由此，人提物体“累”的程度，不能仅仅单独由力的大小或单独由移动的距离大小来比较或表示，所以我们引入一个新的物理量——功。
二、新课教学
探究点一：
力学中的功
1．功这个物理量和什么因素有关呢？
请同学们看多媒体课件：
这两幅图中有什么共同的地方或者共同的要素。
答：
都有力，物体都移动了一段距离。
问：
移动的距离和力之间有何关系？
答：
是在力的作用下，在力的方向上移动的距离。
讲述：
在物理学中就说图中的力对物体做了功。
请同学们看图：
课本P63图11.1－3，乙：
用力而未移动距离；甲：
水平方向移动了距离但水平方向上却没有力。
分析得出：
做功的两个必要条件：
（1）作用在物体上的力；
（2）物体在力的方向上移动的距离。
讲述：
必要的意思就是一个都不能少，请同学们用做功的两个必要因素判断下面几种情况，力对物体是否做功？
（1）手提着钩码在空中静止不动，问拉力是否对钩码做功？
为什么？
（2）用力推讲台，讲台没有动，人做功了吗？
（3）用脚踢出足球，球在地面上滚动，滚动过程中，人对球做功了吗？
（4）人推着木箱前进时，箱子的重力和支持力做功了吗？
为什么？
（5）人提一桶水沿水平方向前进，拉力做功了吗？
（6）手提着钩码匀速上升，问拉力是否对物体做功？
为什么？
讲述：
通过以上分析，我们看出，物理学中的做功与日常生活中工作的意思不同。
日常生活中所说的工作包括一切消耗体力和脑力的劳动，但物理学中功的含义要狭窄且严格得多，即做功必须同时满足两个必要条件。
想一想同学们一起做的提书包和提书的实验中，我们所说的“累”的程度大小，这个“累”字体现的含义是什么？
教师归纳总结出，不做功的三种情况：
（1）有力没有距离不做功，即物体受到力的作用，但保持静止状态（s＝0，劳而无功）；
（2）有距离没有力不做功，即物体在运动方向上不受力的作用（F＝0，不劳无功）；
（3）通过的距离与力的方向垂直不做功，即物体受到某力的作用，但运动方向始终与该力垂直（F⊥s，劳而无功）。
探究点二：
功的计算
1．功的大小与力和距离这两个因素有何关系呢？
力越大，使物体在力的方向上移动的距离越大，这个力的成效越显著，说明力所做的功越多。
2．物理学中，力与物体在力的方向上移动的距离的乘积叫作功。
即功＝力×距离。
功的公式：
W＝Fs。
W—功—焦耳（J），F—力—牛顿（N），s—距离—米（m）。
3．功的单位：
焦耳（J）
l焦耳＝l牛顿·米 1J＝1N·m
例题：
一个人用50N的力沿水平方向匀速推一辆重200N的车前进2m，求这个人对车做功多少？
重力对车做功多少？
解：
W人＝Fs＝50N×2m＝100J
W重＝Gh＝200N×0m＝0J
三、板书设计
第1节 功
1．力学中的功
（1）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，力学里就说这个力做了功
（2）做功的两个必要条件：
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
（3）不做功的三种情况：
①s＝0，劳而无功
②F＝0，不劳无功
③F⊥s，劳而无功
2．功的计算
（1）功的计算公式：
W＝Fs
（2）功的单位：
焦耳，简称焦（J）
1焦＝1牛顿·米
功是能量转化的量度。
正确理解功的含义，是学好功的计算、功率、机械效率和机械能等知识的基础。
特别对做功的两个必要因素，学生如果能够很好地掌握它，就能够更好地去理解功的原理、机械效率等知识，并解决有关的问题。
因此理解做功的两个必要因素是本节课的重点。
由于“工作”概念的影响，学生对有些物体运动的情况是否做功还是不能正确地判断，例如举重运动员高举杠铃未动，人推车而车不动等，虽然人都消耗了体力，但是从物理学的角度来看，他们并没有做功；再比如冰块在光滑的冰面上滑动的过程，也没有做功。
所以判断是否做功是教学中的难点。
第2节 功率
1．结合实例理解功率的意义，建立功率概念，得出计算公式。
2．了解功率在实际中的应用，学会用功率的公式进行简单地计算。
1．通过建立功率概念的过程，学会用比较的方法进行物理探究。
2．通过讨论，体会物理学中研究问题的方法。
通过学习，培养对生活中常见物理现象进行简单分析的能力。
理解功率的概念及其计算。
对功率概念的理解。
多媒体课件。
一、情景引入
多媒体展示：
一个工人单独挖土和挖掘机挖土比较，哪一种方法更快？
图中的情景说明了什么问题？
类似的事例还有吗？
教师通过所设计的情景，将学生引入怎样比较做功快慢的问题上，让学生发表自己的看法，初步知道物体做功是有快慢之分的。
二、新课教学
探究点：
功率及计算公式
1．引导回顾“速度”的知识。
速度是表示物体运动快慢的物理量。
教师引导：
以前学习过要比较两物体运动的快慢，可以先确定路程再比较时间，也可以先确定时间再比较路程。
同理，要比较物体做功的快慢可采用什么方法？
2．向学生提供一组数据，让学生想一想，议一议谁做功最快？
说出比较的依据。
物体
所做的功
所用时间
A
1000J
5s
B
1000J
10s
C
4000J
1min
D
6000J
1min
学生在小组讨论的基础上进行回答，由他人（同组同学或其他组同学）适当补充，再通过教师的引导使学生领悟比较物体做功快慢的方法：
（1）做功相同，比较做功的时间，时间短的做功快；
（2）时间相同，比较做功的多少，做功多的做功快。
3．提问：
用什么方法可以方便准确地表示物体做功的快慢呢？
教师引导：
用一个包含有功和做功所用的时间的概念来表示物体做功的快慢是否可行？
4．介绍功率的概念及计算公式并以适当的事例加以巩固。
学生在教师的引导下，理解功率的概念，功率表示的物理意义，认识功率的相关单位及计算公式。
教师总结：
（1）意义：
功率是用来表示做功快慢的物理量。
（2）定义：
单位时间内所做的功，叫作功率。
通常用符号“P”表示。
（3）公式：
P＝
。
（4）单位：
瓦特。
在国际单位制中，W的单位是焦耳（J）；t的单位是秒（s）；P的单位是瓦特（W）。
1瓦特＝1焦耳/秒，1kW＝1000W
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。
使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化规律，像我们已经研究过的速度就是用这种方法来定义的。
5．巩固提高：
例题1：
用1牛的力在2秒内将物理课本从地上提高1米，你能算出这个力做功的功率吗？
教师先引导学生求出所做的功，再求功率，这对学生巩固前后知识均有所帮助。
同时推导出功率推导式：
P＝Fv
拓展应用：
开车上坡时，司机往往会增大油门，减慢速度？
这是为什么？
（意图：
注重知识迁移能力的培养，体验学以致用的乐趣。
）
例题2：
体重为600N的爷爷与体重为300N的小孙子举行登楼活动，楼高三层共10米。
若：
（1）爷、孙两人同时从一楼起步，半分钟后同时到达三楼；
（2）爷爷年纪大、身体较重，孙子登楼用了半分钟，爷爷所用的时间是孙子的2倍；
（3）孙子登楼用了半分钟，爷爷所用的时间是孙子的3倍。
以上三种情况下，谁做功多？
谁做功少？
谁用的时间多？
谁用的时间少？
谁做功快？
谁做功慢？
引导学生回到前面所举的例子，通过讨论及训练，培养学生运用所学知识解决实际问题的能力。
学生边思考，边动手进行计算解答。
教师把学生的答案进行投影，可进行全班讨论，加深理解。
6．学生自己阅读课本例题，动手做一做。
学生自己阅读、解答，教师在教室巡视，给有学习困难的学生适当的帮助。
学生解答完后，教师再解题示范，强调解题的方法和规范的解题步骤。
三、板书设计
第2节 功率
1．物理意义：
表示物体做功的快慢
2．定义：
单位时间里所做的功，叫作功率
3．定义式：
P＝
4．单位：
瓦特（W） 1W＝1J/s 1kW＝103W
5．推导式：
P＝Fv
6．功率的计算
以往的教学过程按教材的思路进行授课，课堂显得枯燥，学生学习热情不高。
本节课教学设计按照新课标的要求和理念，为学生创设了一个熟悉的生活情境，引起学生的注意和思考，再通过小组讨论的方式逐步引导学生认识功率，最后让学生用所学知识解决实际问题，学生体会到学以致用的乐趣。
教学实践证明，引导学生主动参与研究，教学效果更好。
第3节 动能和势能
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。
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。
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。
1．理解动能和势能的概念。
2．探究影响动能和势能的因素。
能的概念的建立。
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
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。
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。
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。
动能和势能的相互转化。
能解释有关动能和势能相互转化的简单物理现象。
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。
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