1、八年级物理下册第十二章教案人教版第十二章功与机械一、功授课地点:教室 授课时间:课时【仪器材料】小铁球、长木板、砝码、线等【 教学目标 】1知识与技能: () 明确做功的两个必要因素,能根据做功的两个必要因素初步判断物体是否做功;()初步理解功的计算公式,知道功的单位是焦耳,并会进行有关计算;()知道作用在物体上的力与物体通过的距离垂直时,该力不做功;()知道功率的概念,会进行简单计算。2过程与方法:经过举例,理解功及功的必要因素,培养从生活现象中分析物理本质的方法。3情感、态度与价值观:通过用力未做功的实例,引起学生适当焦虑,激起其学习功的知识内容的好奇心,使之积极参与判断是否做功的讨论。
2、【 教学过程 】教师活动设计 学生活动设计 一、复习提问提问:力的三要素是指哪些?提问:重力的方向是怎样的 ? 提问:力作用在物体上会怎样 ( 产生什么效果 ) ? 回答问题。回答问题。回答问题。 会改变物体的状态。二、新课引入 由力的不同作用效果引出功。 举例: 推桌子:小明和小聪分别用力推动桌子,小明虽费了力气,但桌子没有移动,小聪用力将桌子推走了。 还可举些其他例子。 例如:擦黑板。用力压黑板擦,在黑板上挪动黑板擦。 推箱子,搬椅子由这些例子给出功的定义。 区分不同情况理解。 三、新课展开 1力学中功的含义 我们常说的功是有“成效”的意思,但在物理学中它还有特殊的含义。当一个力作用在物体
3、上,物体在这个力的作用下通过了一段距离,我们就说这个力的作用有了成效,力学里就说这个力做了功。 显然力做功有两个条件。 一是 作用在物体上的力。 (F)二是 物体沿力的方向通过的距离。 (S)举例: 举重运动员向上举杠铃,作用在杠铃上的力是向上的,并且杠铃向上运动了一段距离,我们说运动员对杠铃做了功。 直升机向上拉动铁塔,对铁塔有一个向上的拉力,铁塔在这个拉力的作用下,沿拉力方向向上移动了一段距离,我们就说飞机对铁塔做了功。 2判断物体是否做功 举多个例子,要求学生判断是否做功。 例如: 火箭升空,燃烧的气体对火箭有没有做功? 学生答:做了,因为燃烧的气体对火箭有一个向上的推力,火箭在这个推力
4、作用下向上通过了一段距离。 同学们将自行车推进校门,对车有没有做功? 学生答:做了,因为人对车有一个向前的推力,车在这个推力作用下前进了一段距离。 一人用很大的力推一辆汽车,汽车没移动,推力对物体有没有做功? 推讲台没推动。 手提一桶水在水平地面上行走,提桶的力有没有对桶做功? 在光滑的水平冰面上,一物体由于惯性做匀速直线运动,没受力。 学生答:不做功。要求学生举例,可将学生举的例子写在黑板上。 学生举例。 进行分析。 教师注意三种不做功的情况: (1)物体受到力,但没有移动距离,即通过的路程为零。 (2)物体受到力的作用,也移动了距离,但移动的距离与力的方向垂直。 教师根据学生的回答再次强调
5、做功的两个因素。 (3)物体没有受到力的作用,但因为惯性通过一段路程,也就是没有力做功。 教师要注意同学们的回答中所出现的问题,并弥补关于惯性的知识。 教师小结:从以上例子,我们进一步认识了力学中功的含义,即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,我们就说这个力做了功。 3功的计算 我们知道了力做功的两个条件,那怎样来计算功呢? 功的计算公式:功力距离 即:功等于力与物体在力的方向上通过的距离的乘积。 用 W 表示功,用 F 表示力, 表示物体在力的方向上通过的距离,则功的公式可写成: W F。 在国际单位制中,力的单位是牛顿( N ),距离的单位是米( m ),功的单位是牛顿
6、米,它有一个专用名称叫焦耳,简称焦( J )。 1 焦牛米。几点说明:使用 W F,要注意单位的统一。 做功的多少只由 W F 决定,跟物体是做匀速直线运动还是做变速运动无关。 知道 1 焦的物理意义,知道 1 焦的大小。 例题:(书上例题)用20N的水平推力,使重为100N的物体在水平桌面上移动0.5m,试求推力和重力对物体做了多少功? 由一名学生板演,其他学生自己演算。要求解题规范化。 一名学生板演,其他学生自己演算。追问:此题中物体受到几个力的作用?哪个力做了功?对什么物体做功?重力做了功没有?为什么? 学生回答,教师小结。 学生回答。 4功率 物体在力 F 作用下经过时间 t 运动了距
7、离 ,求 力对物体做的功 物体运动的快慢。(类比) 我们在运动学中学过物体运动的快慢是物体单位时间里运动的距离。 v s /t那么力做功的快慢呢?就是力在单位时间里做的功。我们把它叫做功率。 定义:功率 P W /t单位: W1W 1J/s可提供例题要求学生计算。 学生理解。 三、课堂小结 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,知道了功的单位是焦耳。大家完成课后练习,帮助自己更好地理解功的意义,学会功的计算。 【 实践活动 】课外小实验: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 ;
8、 ( 3 )上楼所用的时间,按正常速度走上去所需时间 t 1 ,快速跑上去所需时间 t 2 。 2 计算:( 1 )上楼所做的功; ( 2 )两次登楼过程的功率。 【 板书 】第一节 功 1 功的定义: 如果物体受力且沿受力方向移动了一定的距离,就说力对物体做了功。 2 功的计算: 功力距离 公式: W F单位:焦耳 符号: J 3 功率:单位时间里完成的功,用 P 表示。 公式: P W /t单位: W 1W 1J/s 二、杠杆授课地点:物理实验室授课时间:课时 【仪器材料】羊角锤等【 教学目标 】1知识与技能: (1)知道什么是杠杆;(2)理解支点、阻力、阻力臂、动力、动力臂。 2过程与方
9、法:通过举例认识杠杆,会分析杠杆的几个概念。 3情感、态度与价值观: 体验科学探究的乐趣,了解杠杆在生活中的应用。【 教学重点 】认识杠杆。【 教学过程 】教师活动设计 学生活动设计 一、引入新课 通过浮力的学习,同学们已经知道了阿基米德是古希腊伟大的科学家,他在物理学方面的主要贡献有两项:浮力问题与杠杆平衡问题。阿基米德有句名言:“给我一个支点,我可以撬动地球。” 置疑:阿基米德说这句话的根据是什么 ? 你认为这可能吗?阿基米德用来撬动地球的工具就是杠杆,也就是这节课要研究的问题。 二、杠杆1.认识杠杆 要求学生观察书上图1223:生活中的常见的杠杆。 要求学生举出其他生活中的杠杆。 进行讨
10、论,找出图中杠杆的共同特征都绕一固定点转动。 教师出示羊角锤,分析使用时有一固定点。 要求学生分析其余杠杆的固定点。 得到杠杆概念:在力的作用下,能绕某一固定点转动的硬杆,叫杠杆。 “硬杆”指在力作用下不易发生形变的受力的杆状物体,可以是直的也可是弯的,形状也可以是各种各样,可是方的、圆的等。 要求学生再举其他例子。 例如:用来拧螺母的扳手可以使我们轻易地将螺母拧紧或拧松。 订书机可以很方便地把纸装订在一起。 举出生活中其他杠杆。 学生观察图,讨论说出它们的共同特征。 找到图中所示工具的固定点。 举例。 2与杠杆有关的概念首先认识杠杆的几个概念 支点 ( O ) :杠杆绕着转动的固定点。 动力
11、 ( F1 ) :使杠杆转动的力。 阻力 ( F2 ) :阻碍杠杆转动的力。 动力臂 ( 1 ) :支点到动力作用线的距离。 阻力臂 ( 2 ) :支点到阻力作用线的距离力臂是支点到力的作用线的距离,作力臂的步骤:( 1 )找准支点;( 2 )沿力的方向作出力的作用线;( 3 )从支点向力的作用线画垂线;( 4 )标出力臂。 教师举杠杆撬球的例子分析五个概念。 画出杠杆撬球中的各种物理量。支点是杠杆绕着转动的固定点,在分析支点时,我们可以假想杠杆发生转动,杠杆围绕哪一点转动,哪一点就是支点。如图所示,我们假设杠杆在动力作用下做逆时针转动,其中 O 点是不动的,所以 O 点就是支点。 力的作用线
12、就是从力在杠杆上的作用点起,沿力的方向所画的直线,如图所示,动力的作用线是从 A 点起沿 F1 方向的直线。 从支点 O 向动力 F1 的作用线所画的垂线就是动力臂1 ,从支点O 向阻力F2 的作用线所画的垂线就是阻力臂2 了。画力臂实际上就是作一个点到一条线的垂线,只要把平面几何中作“点到直线的距离”的方法迁移过来,就不难解决力臂作法这一难点。 必须明确:力臂是支点到力的作用线的垂直距离,而不是支点到力的作用点的距离,如图所示中,不能把 OA 和 OB 作为动力臂和阻力臂。 例题: 在黑板上画出各杠杆的示意图,画出它们的支点、动力和阻力。 如:铡刀、瓶盖起子、独轮车、铁锹等。 由4名学生分别
13、画出它们的动力臂和阻力臂,巡回指导,最后进行讲评。可选择分析一些实际杠杆,如:抽水机、汽车刹车踏板、胳膊、缝纫机踏板等。 学生理解。4名学生画到黑板上,其余自己画。有能力的学生选作。 三、课堂小结 认识杠杆,并介绍了杠杆的几个重要概念,学会分析生活中的杠杆。【 实践活动 】注意观察生活中有哪些杠杆,试着分析它们的支点、动力、阻力、动力臂、阻力臂。【 板书 】第二节 杠杆杠杆:1 、杠杆:在力的作用下,能绕某一固定点转动的硬杆,叫杠杆。 2 、杠杆的几个概念: 支点 ( O ) :杠杆绕着转动的固定点。动力 ( F1 ) :使杠杆转动的力。阻力 ( F2 ) :阻碍杠杆转动的力。动力臂 ( 1
14、) :支点到动力作用线的距离。阻力臂 ( 2 ) :支点到阻力作用线的距离。二、杠杆(二)授课地点:物理实验室授课教师:授课时间:1课时【仪器材料】杆秤 分组实验器材:铁架台、杠杆、钩码等 【 教学目标 】1知识与技能: () 知道杠杆平衡的条件; () 能根据实际需要正确选择和使用杠杆。 2过程与方法: 经历“探究杠杆平衡条件”的过程。3情感、态度与价值观: 体验科学探究的乐趣,了解杠杆在生活中的应用。【 教学重难点 】探究杠杆平衡条件。 【 教学方法 】实验探究法。 【 教学过程 】教师活动设计 学生活动设计 一、 杠杆的原理 出示杆秤,对杆秤进行分析,画出支点、动力、阻力、动力臂、阻力臂
15、。 使用杆秤称水果,要求称不等量的水果,请一位学生上来演示。 学生称不等量的水果。 置疑:你为什么要这样称 ?因为要使杠杆达到平衡,如果杆秤不平衡了,就无法称出水果的多少,且要根据水果的多少来移动秤砣或更换秤钮。 对,我们要使杠杆达到平衡。 杠杆的平衡与哪些因素有关,有什么样的关系 ?与动力、阻力、动力臂、阻力臂有关。与水果及秤砣重量,还有他们与杠杆提手之间的距离有关。 二、实验探究 通过实验探究,得到确定的关系。 探究杠杆的平衡条件。 每2人一组实验,要求讨论如何设计这个实验。 讨论实验步骤。 步骤如下: (1) 将杠杆挂在铁架台上,观察是否在水平位置平衡 ( 静止 ) ;若不是,可调节平衡
16、螺母,使之水平平衡。 此处可提问:为什么要使杠杆在水平位置平衡?若学生回答不出,可要求课后思考。 (2) 在杠杆支点的左边挂一定量的钩码,在支点右边也挂上钩码,直至杠杆平衡为止。 (3) 重复多做几次平衡实验,得到不同数据。 (4) 将数据记录下来,分析得出结论。 记录的是杠杆上的格数,如果不在水平位置平衡,那么臂长就不等于格数格长了。 开始实验,完成探究任务。 老师在学生探究过程中进行巡视,发现问题及时提出,让学生自己去分析、解决问题。 完成实验后,任意选择五组,请组中作记录的学生将结果投影到屏幕上。 将五组中的实验数据任意各取一组填入表格中,讨论可得到什么结论 ( 杠杆平衡的条件 ) 。
17、教师可提出各种猜想,加减乘除关系都可。可能有学生得到其他关系式,但不适合所有数据,因此它不是杠杆平衡条件。 学生分组认真探究,将结果填入自己设计好的表格中,同时对得到的结论进行分析、讨论。 对公式进行变形可以得到比例式 ,它的含义是:如果动力臂是阻力臂的几倍,那么动力就是阻力的几分之一。 学生:动力动力臂 = 阻力阻力臂。 【课堂练习】1画出下图中 F和 F的力臂,并比较杠杆平衡时 F 与 F的大小 2下图所示杠杆,OA 长20cm,AB 长60cm,现在 A 处挂一重200N的物体,若使 B 处的弹簧秤示数最小,弹簧秤的方向怎样?弹簧秤的示数是多少? 练习,理解。 三、杠杆的分类 由杠杆的平
18、衡关系,可以得到当力不等时,对应的力臂也不等。可将杠杆分为三类: 杠杆类型 省力杠杆 费力杠杆 等臂杠杆 力臂的大小关系 L LL LL = L 力的大小关系 F1 FF1 = F 力的作用点移动距离的大小关系 s1 s 费距离 s1 2 ,因此使用撬棒撬石头省力而费距离。 思考,回答。 要求学生举例,并进行分类。 举例,分类。 四、课堂小结 杠杆的平衡条件 F11 F22;杠杆的分类:省力杠杆、费力杠杆、等臂杠杆。【 实践活动 】1. 通过探究,你能理解阿基米德的名言吗? 请就此写一篇短文。2. 用杠杆知识分析、理解天平的原理和调整过程。 【 板书 】杠杆平衡的条件: 动力动力臂 = 阻力阻
19、力臂F11 F22 三、滑轮授课地点: 物理实验室 授课时间: 1课时 【仪器材料】 定滑轮、绳子、钩码、弹簧测力计 分组实验器具: 动滑轮、绳子、钩码、弹簧测力计、铁架台、刻度板 【 教学目标 】1知识与技能:使学生借助已有知识:理解滑轮的原理 , 知道滑轮的作用。 2过程与方法: 由问题的提出、猜测、经过实验探究 , 使学生亲身经历物理问题的研究过程。 3情感、态度与价值观: 体验科学探究的乐趣 , 学习科学的探究方法 , 从而领悟科学的思想和精神 , 培养抽象思维和论证问题的能力。通过对实验数据的收集 , 培养严肃认真的操作态度及科学分析实验数据的能力。【 教学重点 】定滑轮、动滑轮的作
20、用。【 教学方法 】采用实验探究、讨论归纳的方法。 【 教学过程 】教师活动设计 学生活动设计 一、复习提问1杠杆有哪三种?各有什么特点?举例说明。 2剪铁用的剪刀和镊子是省力杠杆还是费力杠杆? 学生回答。 教师出示实物并进行演示,并画出这两个杠杆的示意图。要求学生正确画出它们的力臂,讲清道理,说明结论。 剪铁用剪刀和镊子两杠杆示意图如图所示。 画出力臂。 二、新课引入 教师先举一个滑轮的实例,再要求学生举滑轮的例子,根据使用时滑轮的不同情况进行分类(即按定滑轮和动滑轮分类)。学生举例。 提问它们的特点是什么,由此给出定义:滑轮是一个周边有槽、并可以绕轴转动的轮子。 教师给出滑轮的分类。 滑轮
21、有两种:定滑轮和动滑轮。使用时滑轮的位置固定不变的叫做定滑轮,使用时滑轮的位置跟被拉动的物体一起运动的叫做动滑轮。 讨论特点。 再举些滑轮实例,可连接录像。学生观看录像。 1 定滑轮观察定滑轮。定滑轮工作时,它的轴固定不动。 举例:如旗杆顶部的装置为定滑轮。 (2) 提问:使用定滑轮有什么特点? 观察定滑轮工作的状态,轴是固定不动的。演示实验: 称量钩码的重力; 演示如图所示的实验,匀速拉动弹簧测力计,物体上升,拉力的方向改变,但弹簧测力计的示数不变,特点是 G F 。使用定滑轮吊起物体时,可以改变力的作用方向,达到操作方便的目的。 观察实验: 学生通过教师的演示得出使用定滑轮可以改变力的作用
22、方向,定滑轮不能省力。 提问:使用定滑轮不能省力,那么能否省距离?能否省功? 学生思考按照下图进行演示。使学生清楚地看到:“动力作用点移动的距离 s 与物体上升高度 h 相等,使用定滑轮不能省力,也不能省距离。” 由此得出使用定滑轮不能省功。 观察实验,得出结论: 动力作用点移动的距离 s 与物体上升高度 h 相等,使用定滑轮不能省力,也不能省距离。 由 W F得出 W 与提升物体所需的功h相等,使用定滑轮不能省功。 2 动滑轮 (1) 教师边讲边演示动滑轮提升重物。 要求学生讨论分析,此时提起重物使用的滑轮与刚才演示实验使用的定滑轮有何不同点? 教师在学生讨论后小结:动滑轮工作时,轴和重物一
23、起移动。另外用力方向也不同,用定滑轮时拉力方向是向下的,使用动滑轮提升重物时拉力的方向是向上的。 (2) 提问:使用动滑轮有什么好处?动滑轮中绳的拉力和做功情况怎样?学生讨论。 (3) 组织学生实验,按课本实验探究,参照下图进行实验。由于研究定滑轮时教师已演示过实验,学生可以自己设计出实验步骤。说明:重物用 2 个钩码表示,有利于分析数据。用弹簧秤测出钩码重。读取弹簧秤的示数时,跨过动滑轮的两条绳要竖直、平行。 学生实验,教师巡回指导。 实验:两人一组,自行设计实验步骤及表格记录数据。按左图所示进行实验。 观测弹簧测力计的示数F 和 F 及钩码升高的高度 H 和手拉弹簧测力计拉起的高度。 学生
24、实验完毕后,教师请几组学生分别将自己的一组数据填到教材中的表格中,分析学生数据。 (4) 总结: 使用动滑轮提升钩码,弹簧秤的示数约是钩码重的二分之一。 两根绳子吊着重物和滑轮,这两根绳子的力之和约等于钩码的重力,符合平衡力的原理。 动力作用点移动的距离是物体上升高度 H 的 2 倍。 使用动滑轮不能省功。说明:在提升钩码的过程中也把动滑轮提升起来了,当钩码重远大于动滑轮重时,动滑轮才可忽略不计,从而得出使用动滑轮可以省一半力的结论。 通过数据分析得出: 使用动滑轮提升钩码,弹簧秤的示数约是钩码重的二分之一。 动力作用点移动的距离是物体上升高度 H 的 2 倍。而使用动滑轮虽不能改变力的方向,
25、但可以省一半力。使用动滑轮不能省功。 三、课堂小结 认识定滑轮、动滑轮。【 实践活动 】建议:“发展空间”中的“我的设计”。【 板书 】第三节 滑轮 一、 定滑轮 1 滑轮的位置固定不变。 2 不省力 , 可以改变力的方向。3 使用定滑轮不省功。 二、 动滑轮 1 滑轮的位置跟被拉动的物体一起运动。 2 可以省一半力 , 但不能改变用力方向。3 使用动滑轮工作,不省功。四、功的原理及应用教学要求(l)常识性了解功的原理。知道使用任何机械都不省功。(2)会应用功的原理进行简单的计算。(3)会计算机械做的功和不使用做的功。教学重点、难点1.理解功的原理。通过实验,设置物理情景,培养学生分析归纳的能
26、力。2.利用机械做的功,不使用机械做的功。教学过程一、复习提问1做功的两个必要因素是什么?举例说明。计算功的公式和单位是什么?二、进行新课1引入、提问:使用杠杆、滑轮这些简单机械能够省力,是不是也能省功呢?2组织学生完成课本本节实验l、2。学生自己实验。教师巡回指导。(1)明确实验目的是研究使用杠杆(或滑轮)提升重物时能不能省功?即手对杠杆(或滑轮)做的功与杠杆(或滑轮)对重物做的功是否相等。(2)明确实验中动力就是手的拉力,阻力的大小等于钩码重。图144,实验是利用杠杆的平衡条件算出手对杠杆的拉力。图145实验中手对动滑轮的拉力由动滑轮的特点得出。钩码重Gmg。(3)测量砝码提升的高度和手移动的距离时,把两个刻度尺分别竖直放在砝码及手旁,记下砝码和手的起始位置。当用杠杆(或动滑轮)提升砝码到一定高度时,再记下砝码和手的终了位置,求出砝码
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