2023学年八年级物理下册第十一章功和机械能教案新版（人教版）.doc

第十一章　功和机械能 本章概述 　　　　　　 　　　　　 　　　　　 一、功 1.功的初步概念:如果一个力作用在物体上,物体在这个力的方向上移动了一段距离,就说这个力做了功. 2.功包含的两个必要因素:一是作用在物体上的力,二是物体在这个力的方向上移动的距离. 3.功的计算:功等于力与物体在力的方向上通过的距离的乘积(功=力×力的方向上的距离). 4.功的计算公式:W=Fs用F表示力,单位是牛(N),用s表示距离,单位是米(m),功的符号是W,单位是牛·米,它有一个专门的名称叫焦耳,焦耳的符号是J,1 J=1 N·m. 5.在竖直提升物体克服重力做功或重力做功时,计算公式可以写成W=Gh;在克服摩擦做功时,计算公式可以写成W=fs. 6.功的原理:使用机械时,人们所做的功,都不会少于不用机械时(而直接用手)所做的功,也就是说使用任何机械都不省功. 7.当不考虑摩擦、机械自身重力等因素时,人们利用机械所做的功(Fs)等于直接用手所做的功(Gh),这是一种理想情况,也是最简单的情况. 二、功率 1.功率的物理意义:表示物体做功的快慢. 2.功率的定义:单位时间内所做的功. 3.计算公式:P==Fv 其中W代表功,单位是焦(J);t代表时间,单位是秒(s);F代表拉力,单位是牛(s);v代表速度,单位是m/s;P代表功率,单位是瓦特,简称瓦,符号是W. 4.功率的单位是瓦特(简称瓦,符号W)、千瓦(kW)1 W=1 J/s,1 kW=103 W. 三、动能和势能 1.动能 (1)定义:物体由于运动而具有的能叫做动能. (2)影响动能大小的因素:物体的质量和物体运动的速度.质量相同的物体,运动的速度越大,它的动能越大;运动速度相同的物体,质量越大,它的动能越大. (3)一切运动的物体都具有动能,静止的物体动能为零,匀速运动且质量一定的物体(不论匀速上升、匀速下降,匀速前进、匀速后退,只要是匀速)动能不变.物体是否具有动能的标志是:是否在运动. 2.势能 (1)势能包括重力势能和弹性势能. (2)重力势能 ①定义:物体由于高度所决定的能,叫做重力势能. ②影响重力势能大小的因素是:物体的质量和被举的高度.质量相同的物体,被举得越高,重力势能越大;被举得高度相同的物体,质量越大,重力势能越大. ③一般认为,水平地面上的物体重力势能为零.位置升高且质量一定的物体(不论匀速升高,还是加速升高,或减速升高,只要是升高)重力势能在增大,位置降低且质量一定的物体(不论匀速降低,还是加速降低,或减速降低,只要是降低)重力势能在减小,高度不变且质量一定的物体重力势能不变. (3)弹性势能 ①定义:物体由于发生弹性形变而具有的能叫做弹性势能. ②影响弹性势能大小的因素是:弹性形变的大小(对同一个弹性物体而言). ③对同一弹簧或同一橡皮筋来讲(在一定弹性范围内)形变越大,弹性势能越大.物体是否具有弹性势能的标志:是否发生弹性形变. 四、机械能及其转化 1.机械能:动能与势能统称为机械能.动能是物体运动时具有的能量,势能是存储着的能量.动能和势能可以互相转化.如果只有动能和势能相互转化,机械能的总和不变,也就是说机械能是守恒的. 2.动能和重力势能间的转化规律 (1)质量一定的物体,如果加速下降,则动能增大,重力势能减小,重力势能转化为动能. (2)质量一定的物体,如果减速上升,则动能减小,重力势能增大,动能转化为重力势能. 3.动能与弹性势能间的转化规律 (1)如果一个物体的动能减小,而弹性势能增大,则动能转化为弹性势能. (2)如果一个物体的动能增大,而弹性势能减小,则弹性势能转化为动能. 4.自然界中可供人类利用的机械能源有水能和风能.大型水电站通过修筑拦河坝来提高水位,从而增大水的重力势能,以便在发电时把更多的机械能转化为电能. 第1节　功 　　　　　　 　　　　　 　　　　　 1.结合实例知道机械功的概念. 2.能用生活、生产中的实例解释机械功的含义. 3.能利用功的公式进行简单的计算. 【教学重点】 功的概念和做功的两个必要因素,功的计算公式. 【教学难点】 功的概念. 一、导入新课 师:图中物体受到几个力的作用? 答:受重力及人的拉力作用. 师:什么力对物体的向上移动作出了贡献? 答:人的拉力. 二、新课教学 1.功的定义 师:使用了很大力气,却没有推动石头;网球在光滑地面上滚动. 总结:展示的两幅图中,有的力对物体移动有贡献,有的力则对物体移动没有贡献.像图一这样,力对物体移动做出贡献则说明力对物体做了功. 师:那么什么是功呢? 师:一个力作用在物体上,物体在这个力的方向上移动了一段距离,力学里就说这个力做了功. 师:想一想,他们都做功了么? (1)物体受到向上的拉力作用,且物体在这个拉力的方向上移动了一段距离,说明力对物体做了功. (2)叉车对物体向上的力F将货物移动了一段距离s,我们说叉车的举力对货物做了功,或简单地说叉车对货物做了功. (3)人推石头,虽然累,但有力无距离,所以不做功. (4)物体受到重力的作用也移动一段距离,但没在重力的方向上移动一段距离,不做功. (5)因为物体虽然在水平方向上(靠惯性)移动了距离,但在水平方向上(手)没有力作用在物体上,所以不做功. 师:谁能总结一下,怎样才算做功? 生:做功的两个必要因素是: ①有力作用在物体上F. ②物体在这个力的方向上移动了一段距离s. 师:不做功的三种情况: ①有力作用在物体上,但是在力的方向上没有通过距离. ②有距离,但是和距离同一方向上没有力的作用. ③有力作用在物体上,也有距离,但是力和距离方向是相互垂直的(即移动的距离不是这个“力”产生的) 2.功的计算 (1)请体验将一本书举过头顶和将10本书举过头顶,做的功一样多吗?为什么?这个体验说明了做功的多少与什么有关呢? 生:将一本书举过头顶和将十本书举过头顶做的功不一样,十本书举过头顶做的功更多;说明了做功的多少与力的大小有关,力越大,做功越多. (2)请体验将物理教材举过肩和举过头顶,做的功一样多吗?为什么? 这个体验说明了做功的多少与什么有关呢? 生:将教材举过肩和举过头顶做的功不一样,且举过头顶做的功更多;说明了做功的多少与距离的远近有关,移动距离越大做的功越多 师:经过上述分析知道:功(W)与力的大小(F)和在力的方向上移动的距离(s)都成正比! 师:①功的大小 功等于作用力跟物体沿力的方向上通过的距离的乘积. 师:②计算公式:功=力×力的方向移动的距离W=Fs 师:③符号的意义及单位:W——功——焦耳(J) F——力——牛顿(N) s——距离——米(m) 用文字表示:1焦耳=1牛×1米 师:④意义: 用1牛的力使物体在力的方向上移动1米距离,力对物体所做的功就是1焦耳. 【例题】 质量为50 kg雪橇上装载了350 kg的货物,一匹马拉着它匀速运到3 000 m外的货场.如果雪橇行进中受到的摩擦力是800 N,求马运货时做的功. 解析:马拉车所用的力与摩擦力大小相等 F=f=800 N 马移动的距离 s=3 000 m 所以马做的功是 W=Fs=800 N×3 000 m=2.4×106 J. 答案:2.4×106 J 【课堂小结】 通过今天的学习,同学们有哪些收获?在实验探究中又存在哪些问题?还有什么想探究的问题? 学生可以个别回答,或相互交流,在交流的基础上进行学习小结. 第1节　功 一、力学中的做功 1.含义:如果一个力作用在物体上,物体在这个力的方向上移动了一段距离,就说这个力对物体做了功. 2.力学中做功的两个必要因素:一个是作用在物体上的力,另一个是物体在这个力的方向上移动的距离. 二、功的计算 1.功等于力与物体在力的方向上移动的距离的乘积. 2.功的公式W=Fs. 3.功的单位是焦耳,简称焦,符号是J. 1.如图所示的四幅图是小新提包回家的情景,小新提包的力不做功的是(　B　) 2. 在台球比赛中,选手推动球杆撞击白球,白球发生运动后碰撞其他球,以下说法正确的是(　B　) A.在水平桌面上滚动的球受到了重力,重力对它做了功 B.手推动球杆前进时,手对球杆做了功 C.桌面对球的支持力做了功 D.白球撞击黑球后没有静止,是因为人的手还在对白球做功 3.一个重为2 N的皮球从10 m高处下落3 m的过程中,重力对它所做的功为(　B　) A.20 J B.6 J C.14 J D.26 J 4.一石子从空中掉入水里,在水里下落的高度等于在空中下落的高度,则重力对石子做的功应是(　C　) A.在空中大 B.在水里大 C.一样大 D.无法确定 5. 如图所示,是运动员正在举重.举重分为两个过程:第一阶段,运动员抓起杠铃把它举过了头顶;第二阶段,运动员举着杠铃在空中稳稳停了3 s.则运动员在第一阶段　做功　,在第二阶段　没有做功　.(均填“做功”或“没有做功”)  人走路时地面的摩擦力对人做功吗? 究竟人走路时地面摩擦力对人做不做功呢?这要从功的定义和人走路的具体过程去分析.我们知道,人的走路过程是脚蹬地、抬脚、迈步,脚蹬地时地面摩擦力作用在脚上,但脚没有离地也就没有移动距离,脚一旦抬起迈步,摩擦力随之消失.根据功的定义“功=力×在力的方向上通过的距离”.可以断定,无论脚蹬地时还是迈步时,摩擦力做功都等于零.可见人行走前进并非地面摩擦力做功,而是人体内肌肉的力(人体内力)做功的结果. 也许人们会问:如果说摩擦力不做功,可是没有地面摩擦力,人便不能行走,这又如何解释呢?这是因为地面摩擦力为人体肌肉施力做功提供了条件,使人体内力做功得以实现.所以人走动必须依靠地面摩擦力,至于摩擦力是否做功,只能根据功的定义确定. 第2节　功　率 　　　　　　 　　　　　 　　　　　 1.知道功率的概念. 2.结合实例理解功率的概念,了解功率在实际中的应用. 【教学重点】 (1)理解功率的物理意义; (2)能用公式P=解答相关的问题. 【教学难点】 理解功率实际上是表示能量转化快慢的物理量. 一、课前回顾 1.什么是功?功的两个必要因素是什么? 一个力作用在物体上,物体在这个力的方向上移动了一段距离,力学里就说这个力做了功.(力、力的方向移动距离) 2.功的计算公式是什么?功的单位? 计算公式:W=Fs,单位:焦耳. 二、新课教学 1.想一想 师:将几百块砖送到楼顶,使用起重机搬运或是人工搬运,两种方法做的功一样多吗?他们的区别是什么? 生:几百块砖送到楼顶,物体运动距离是相同的,故二者对砖块做功也是相同的,但是人工需要几个小时而起重机搬运只需要几分钟,说明什么呢? 师:对物体做功有快慢之分,怎样表示做功的快慢呢? 师:同学们回顾一下,我们是怎样比较物体运动快慢的 生:(1)相同时间比较运动路程 (2)相同路程比较运动时间. 公式:v=. 即用单位时间内通过的路程来表示运动的快慢. 师:想一想怎样比较做功的快慢呢? 生:(1)相同时间比较对物体做功多少. (2)做相同的功比较时间多少. 师:即用单位时间内所做的功表示做功的快慢. 2.功率 师:(1)定义:就像用速度表示运动的快慢一样,在物理学中,用功率表示做功的快慢.功与做功所用时间之比叫做功率.在数值上等于单位时间内所做的功. (2)符号:P. (3)公式:P=. [W:功,焦耳(J),t:时间(s).P:焦/秒(J/s)] (4)单位:瓦特,符号:W,千瓦　符号:kW. (5)单位换算:1 W=1 J/s,1 kW=1 000 W. 师:想一想1 W的物理意义是什么? 生:表示物体在1 s内做了1 J的功. 师:判断下列说法是否正确: (1)一