人教版物理九年级第十四章《功和机械能》单元备课

物理九年级第十四章功和机械能单元备课知识准备：学生已学过电功和电功率，对于“功”、“功率”的这一名词学生并不陌生，但教师需要点明力学中的功与电学中的功是有区别的，力学中的功具有新的含义。重力、二力平衡的知识、杠杆、滑轮的知识是学生学习本单元必备的前置知识。单元目标：1.知道机械功的概念和功率的概念。能计算机械功和功率。能用生活中的实例解释机械功的含义。2.理解机械效率，会计算机械效率。3.能用实例说明物体的动能和势能以及它们的转化。能用实例说明机械能和其他形式的能的转化。4.通过实验探究，理解动能、势能大小的影响因素。能解释动能与势能的相互转化现象。知识结构：新课标对科学内容分为三类物质、运动和相互作用、能量，而本章的功和机械能均属于物质的能量部分。本单元以“功”为中心，辐射出功率、机械效率等知识。由于功的概念比较抽象，在初中阶段更多的是通过实例让学生领悟功的含义，体现“从生活走向物理”，不是着眼于功的定义。能量概念也是从功的角度引入的，机械能的大小可以从功的角度去描述。教学策略：让学生深刻理解物理概念，是学好本单元知识的关键。1. 通过生活实例，让学生深刻理解概念中的关键词。如功的两个必要因素：1.作用在物体上的力。2.物体在力的方向上移动距离。其中“沿力的方向”就是关键词，可以举这样的例子让学生判断：在水平面上自由滚动的铅球，重力对她做功了吗？又如，能量的定义“物体能够对外做功，表示这个物体具有能量”。其中“能够”就是关键词。可以让学生观察吊在空中静止的日光灯，提出问题：日光灯没有对外做功，有能量吗？2. 让学生理清概念间的联系。如功、功率、机械效率的联系与区别。3. 做好公式的总结。如机械功的公式有两个：W=FS,W=Pt；功率公式有两个：P=W/t,P=Fv。计算时，根据已知量灵活选择公式。4. 注意总结规律。如通过实验探究，可得到“斜面越陡，越费力，机械效率越高”的结论。情景示例：情景示例一三功概念的建立与机械效率的教学情景（一）生活体验法1、老师：老师做实验要用烧杯，哪位同学帮忙把讲桌下的烧杯拿到讲桌上？一学生从桌子下面拿上来盛水的烧杯。操作要点：（1）、轻描淡写地说要杯子。桌子旁边不放水槽，迫使他没办法把水倒掉。（2）、老师不要从同学手里接烧杯，示意他把杯放桌子上。2、老师拿过有水的烧杯后，面露发愁之意：杯内的水倒哪儿呢？最后还是把水倒掉了。意图：让下面神情专注的学生明白这水是无用的？3、老师：谢谢这个同学！我们来计算一下他做了多少功？（在黑板上写上条件：空烧杯质量100克，里面水的质量400克，桌子高1米。）4、老师：现在还需要一个同样的空烧杯，哪位同学能做最少的功帮我这个忙？另一个同学上来，把杯中的水倒掉后，从地面拿到讲桌上。操作要点：桌子另一边有同样的装水的杯子，旁边还有一个水槽，（情境一时用箱子罩住的）这个同学受第一个同学的启发，很自然的会把水倒掉，而只拿上来烧杯。6、老师：请同学们计算这个同学做了多少功？（学生计算）7、讨论：两位同学效果相同，为什么做功不同？设计意图：让学生比较两人做的功，反思第一个同学对水做的功无用引出额外功、有用功和总功。8、老师：现在我还需要酒精完成实验，哪个同学来帮忙？又一个学生上来，他想只把酒精拿上来，可是做不到，只好连杯子和酒精一块拿上来了。老师：请计算这个同学做的有用功、额外功和总功（酒精质量320克）设计意图：让学生悟出，很多情况，额外功也是不可避免的。（二）设置连环问题法问题1.从井中提水都对谁做了功？对谁做的功是有用的功，对谁做的是没有用的功?设计意图：通过生活实例，引出有用功、额外功、总功。问题2.如果水桶掉到井中了，打捞水桶，对谁做的功是有用功，对谁做的是额外功呢？设计意图：让学生深化理解所谓有用功、额外功是针对人们的目的需要而言的，对人们有用而做的功，是有用功；人们不需要但又不得不做的功是额外功。问题3.在你从井中提水的过程中，你的愿望是让有用功在总功中占的比例大一些呢？还是让额外功在总功中占的比例大一些呢？设计意图：引出机械效率的概念，同时学生也理解了提高机械效率是人们的愿望，机械效率是机械性能的一个重要指标。问题4.同样从井中提三十千克水，你愿意用厚铁桶呢？还是愿意用薄塑料桶？你的理由是什么？设计意图：让学生理解做相同的有用功，额外功越少，人们做的总功越少，机械效率越高。即额外功会影响到机械效率。问题5.用同一动滑轮提起重100牛的粮食，与提起重0.1牛的乒乓球，那一次的机械效率高呢？设计意图：让学生理解额外功一定，有用功也会影响到机械效率的高低问题6：要将一捆书（不太多，一个人也能搬动）搬到五楼，下列做法你选择哪一种?A将书一次性搬到五楼。B将书分成十份，每次搬动一份，最终将书全部搬运到五楼。设计意图:让学生明白：省力的方法不一定效率高。方法A是费力的，但做的额外功却较少，机械效率是高的，方法B省力，但做的额外功却多，机械效率低。这样，通过设计小坡度、层层递进的连环问题，化解了难度，循序渐进，学生在不知不觉中深刻领会了各概念的含义及它们之间的联系。情景示例二关于“功率”概念的导入我设计了三个问题:甲、乙两人做功及所用时间，如下：第一次：W甲=1000J，t甲=5s；W乙=1000J，t乙=10S。请问：谁做功快？（让学生得出做相同的功，所用时间短的做功快）第二次：W甲=1000J，t甲=10s；W乙=2000J，t乙=10S。请问：谁做功快？（让学生得出在相同时间内，做功多的快。）第三次：W甲=1000J，t甲=10s；W乙=2000J，t乙=50S。请问：谁做功快？说出你的判断理由。学生想到：W/t,得到W甲/ t甲=100J/S, W乙/ t乙=40J/S。让学生说出100J/S、40J/S表示什么意思？（自然引出功率的概念、物理意义、公式、单位等）。难点突破：（一） 极端推理法理解“斜面越陡，斜面的机械效率越高”通过探究实验可以得出“斜面倾斜角越大（斜面越陡），斜面的机械效率越高。怎么样进一步让学生从感性上理解这一结论？我在黑板上画了如图示的不同斜面。并解释：由斜面S1到斜面S2，斜面倾斜程度变大（斜面越来越陡），当斜面变成竖直时（到S3），拉力F不就等于物重G了吗?斜面长S不就等于斜面高h了吗？即F=G、S=h，代入效率计算公式得= W有用/ W总=Gh/FS=Gh/Gh=100%，因此可以得到“斜面越陡，斜面机械效率就越大”的结论。（二）善用比喻讲解“能量”的含义能量，简称能，它的定义是：物体能够对外做功，就表示这个物体具有能量。一个物体没有对外做功，它具有能量吗？这是学生经常困惑的问题。我采用比喻讲解：能量，就好比你口袋里的钱，做功就好比买东西。你口袋里有钱，你就能够买东西，但是，你不买东西，口袋里就没有钱吗？学生回答后，我说，能够做功是指具有做功的能力、本领，不一定真的去做，例如吊在空中的日光灯，静止在那儿，没有做功，但是它具有做功的本领，所以它具有能。这样，学生很容易就理解了“能够做功”的含义。?学习问题：1. 怎样判断物体是否做了功？2. 机械效率与有用功、额外功有怎样的关系？斜面的机械效率与斜面的倾斜角有怎样的关系？3. 功、机械效率、功率之间的联系与区别。4. 物体没有对外做功，物体就没有能量吗？怎样判断动能与势能的相互转化。作业或检测功和机械能 章末测试题一、选择题：1、（10广西省）下图的几种情景中，人做了功的是：（ ）A、踢出去的足球在水草地上滚动 B、司机推汽车，纹丝不动 C、女孩把一箱报刊搬起来 D、学生背着书包在平路面上行走2、下列关于功率的说法中，正确的是（ ）A、物体做功越多，功率越大 B、物体做功时间越短，功率越大C、物体做功越快，功率越大 D、物体做功时间越长，功率越大3、如图1所示，在水平面ABC中，AB段光滑，BC段粗糙，且AB=BC，物体M在水平恒力F的作用下，由A点运动到C点，在AB段、BC段上拉力做的功分别为W1和W2，则它们之间的关系是（）A、W1=W2 B、 W1W2 C、W1 F2，1 = 2B、F1 F2，1 2C、F1 F2，1 = 2D、F1 28、图中的四幅图片是生活和生产中的场景，对其能量变化的描述中，错误的是（）甲图 乙图 丙图 丁图A、甲图中，举高的货物没有对外做功所以不具有机械能 B、乙图中，列车速度增大后动能增加了C、丙图中，握力计发生形变后弹性势能增加了 D、丁图中，飞机升空后重力势能增加了9、（10广东）某建筑工地要将同一个箱子从地面搬上二楼，如果分别采用如图4所示的两种方式搬运，F1和F2做功的情况，以下判断正确的是（）A、两种方式机械效率一定相等 B、两种方式功率一定相等C、两种方式所做的总功一定相等D、两种方式所做的有用功一定相等10、（10鸡西市）在温哥华冬奥会上，来自黑龙江省的选手李妮娜在自由式滑雪比赛中获得银牌。她在比赛过程中运动的轨迹如图5所示，如果不计空气阻力，下列说法正确的是 （ ）A、从a点向b点运动过程中，重力势能全部转化为动能B、在a点和c点速度都为零，因此重力势能相等C、从c点下落到d点过程中，重力势能转化为动能D、在a点和e点都处于静止状态，因此机械能相等二、填空题11、(10上海)物体在大小为5牛的水平拉力作用下，10秒内沿水平地面前进2米，则拉力做的功为_焦，功率为_瓦；若物体重20牛，则重力对物体做的功为_焦。12、（09兰州）如图6所示，把一个金属小球用细线悬挂起来，将小球拉到A点，然后放开，小球在从A点运动至B点的过程中，_能转化为_能。13、（09威海）甲乙两同学进行爬杆比赛，爬到杆顶（杆长相同）时，甲用10s，乙用9S，若甲乙两人的体重之比为5：6，则甲乙两人爬到杆顶做功之比是，甲乙两人平均功率之比是。14、（10肇庆市）如图7所示，动滑轮的重量是G0，物体的重量是G（GG0），提升距离仍是h，此时动滑轮的机械效率为1,则1_ (选填“”、“=”或“”)15、（10潍坊市）2010年潍坊市学业水平体育测试立定跳远项目中如图8所示，体重为500N的某同学从最高点到落地点的过程中，重心下降的最大距离为0.3m，用时0.5s，轨迹如图则此过程重力做的功为_J，重力的功率为_W16、如图9所示，人造地球卫星沿椭圆轨道绕地球运转，卫星在_点的动能最大，在_点的重力势能最大，当卫星从近地点向远地点运动时，卫星的_能转化为_能。其中卫星在_位置时速度最大。17、（10安徽省芜湖市）图10所示是工厂里用来吊运货物的行车滑轮组。某次作业时，行车在钢丝绳的自由端用2000N的力，将重6000N的货物匀速竖直提升3m，接着又在水平方向移动6m。则行车在水平移动货物的过程中，货物重力所做的功是_J；在竖直提升货物的过程中，货物重力所做的功是_J，行车滑轮组提升货物的机械效率为 。三、探究与实验18、学校新购了一箱物理器材，小云同学将它从一楼搬到三楼，小彬同学想测定小云搬运器材过程中对箱子做功的功率.【实验器材】_、_、_；【实验步骤】(1)小彬同学设计的测量步骤如下，其中多余的是:（ ）A.测出箱子的质量 B.测出楼梯的总长度LC.测出一楼到三楼的竖直高度h D.测出小云上楼所用的时间tE.算出小云搬运箱子的功率P(2)请你在下面空白处帮小彬设计一个记录实验数据的表格.19、在研究动能的大小于什么因素有关的实验中，想探究动能大小跟速度大小的关系。实验装置如图所示，他先将小球从斜面的h1的高度上由静止滑下，并记下小球推动木块移动的距离s1。（1）他接下来的操作应该_（2）在这个实验中怎样判断动能的大小：_（3）通过分析可得到的结论是：_（4）若水平面为光滑的(足够长)，该实验还能得出结论吗?_ _，理由是：_ 20、某实验小组在“测滑轮组机械效率”的实验中得到的数据如下表所示，第1、2、3次实验装置分别如图中的甲、乙、丙所示。 次数钩码重G/N钩码上升的高度h/m有用功W有/J测力计拉力F/N测力计移动距离s/m120.10.20.90.3240.10.41.60.3340.11.10.5(1)比较第1次实验和第2次实验，可得结论：使用同样的滑轮组，提起的钩码越重，滑轮组的机械效率越 。(2)第3次实验中所做的有用功是 J，机械效率是 (3)第3次实验中动滑轮个数比第2次实验多，动滑轮自重增大，对动滑轮所做的额外功 (选填“增大”或“减小”)，因而，由第2、3次实验可知：滑轮组的机械效率与_有关。(4)综合上述结论，提高机械效率的方法有增大有用功， 额外功(选填“增大”或“减小”)。四、计算题21、（10南通）如图所示，工人师傅用一个定滑轮和动滑轮组成滑轮组，把重为500N的箱子匀速提升5m，动滑轮的质量为8kg，不计绳重和摩擦，取g=10N/kg(1)在图中用笔画线代替细绳组装滑轮组(2)在向上提升箱子的过程中，人对绳子的拉力为多大?(3)在向上提升箱子的过程中，滑轮组的机械效率为多少?22、（10安徽）某型号汽车发动机的额定功率为6104W，在水平路面上匀速行驶时受到的阻力是1800N。在额定功率下，当汽车匀速行驶时，求：（1）、发动机所提供的牵引力大小；（2）、行驶速度的大小；（3）、行驶5min牵引力所做的功。第十五章 功和机械能（A）答案一、题号12345678910答案CCASCACADC二、11、10 1 012、重力势 动13、5：6 3：414、GH GH/2FH 15、150 250 16、近地点 远地点 动 重力势 近地点17、0 18000 66.7三、18、（1)皮尺 磅秤 秒表 （2）B（3）箱子的质量m/Kg箱子的重力G/N一楼到三楼的竖直高度h小云上楼所用的时间t/s对箱子做的功W/J对箱子做功的功率P/W19、（1）将小球从斜面的h2的高度上由静止滑下，并记下小球推动木块移动的距离s2。（2）比较小球推动木块移动的距离。（3）动能大小与物体的速度有关。（4）不能 由于不受摩擦力，撞击后木块都将做匀速直线运动20、（1）高 （2）0.4 73 （3）增大 动滑轮的重 （4）减小四、21、1800N 33.3 m/ s 1.8107J22、290N 86.2本单元备课材料：1.2010远程研修作业1建构有用功、额外功和总功概念的教学片段设计邹城市鲍店煤矿学校 孟敏建 2010年8月5日 15:23情境一、1、老师：老师做实验要用烧杯，哪位同学帮忙把讲桌下的烧杯拿到讲桌上？一学生从桌子下面拿上来盛水的烧杯。操作要点：（1）、轻描淡写地说要杯子。桌子旁边不放水槽，迫使他没办法把水倒掉。（2）、老师不要从同学手里接烧杯，示意他把杯放桌子上。2、老师拿过有水的烧杯后，面露发愁之意：杯内的水倒哪儿呢？最后还是把水倒掉了。意图：让下面神情专注的学生明白这水是无用的？（身教胜于言教）3、老师：谢谢这个同学！我们来计算一下他做了多少功？（在黑板上写上条件：空烧杯质量100克，里面水的质量400克，桌子高1米。）操作要点：全班同学计算。如有分岐要交流、讨论。情境二、1、老师：现在还需要一个同样的空烧杯，哪位同学能做最少的功帮我这个忙？另一个同学上来，把杯中的水倒掉后，从地面拿到讲桌上。操作要点：桌子另一边有同样的装水的杯子，旁边还有一个水槽，（情境一时用箱子罩住的）这个同学受第一个同学的启发，很自然的会把水倒掉，而只拿上来烧杯。2、老师：请同学们计算这个同学做了多少功？（学生计算）3、讨论：两位同学效果相同，为什么做功不同？设计意图：让学生比较两人做的功，反思第一个同学对水做的功无用引出额外功、有用功和总功。情境三、老师：现在我还需要酒精完成实验，哪个同学来帮忙？又一个学生上来，他想只把酒精拿上来，可是做不到，只好连杯子和酒精一块拿上来了。老师：请计算这个同学做的有用功、额外功和总功（酒精质量320克）设计意图：让学生悟出，很多情况，额外功也是不可避免的。2.远程研修作业2专题五作业：搬书与做功潍坊广文中学 王召刚专题五作业理解总功、有用功和额外功三个概念，是解决机械效率问题的关键。功虽然抽象，但如果跟生活联系起来，还是有很多形象易懂的事例的。在总功、有用功和额外功三个概念的教学中，我经常举向楼上搬书这样的事例。讨论一：提出问题：要将一捆书（不太多，一个人也能搬动）搬到五楼，下列做法你选择哪一种，讨论两种方法的利弊。A将书一次性搬到五楼。B将书分成十份，每次搬动一份，最终将书全部搬运到五楼。问：在上述两种方法中，你选哪一种？学生都会回答选第一种。问：选第一种的理由是什么？学生都会答出，上十次五楼还不把人累死？问：两种方案完成的任务相同，做的功一样多吗？学生会分析出第二种方法做的功多。问：第二种方法做的功多，人也会更累，但完成的任务更多吗？学生都能知道完成的任务是相同的。通过对上述两种方案的比较，学生明白了将书运到楼上，完成的任务是相同的，也就是对书做的功是相同的，这就是有用功。而搬运书时，自己也要上楼，这部分功是额外的，但不做又不行。对书和人做的功是整个搬书过程做的功，是总功。接下来再讨论讨论二：要将同样一捆书搬到五楼，下列做法你选择哪一种，讨论分析各种方法的利弊。C自己将书一次性搬到五楼。D两人合作将书抬上楼去。分析：这两种方法的利弊，学生再分析起来就简单多了。比较C和D，也完成了相同的任务，因此做的有用功相同。第一种方法要多把自己一个人搬运到楼上，第二种方法要同时把两人搬运到楼上，显然第二种方法做的额外功更多，总功也多。我之所以经常分析这个事例，还在于这个事例还包含了一条规律：省力的方法不一定效率高。机械效率也是一个难点。两个讨论中的第一种即方法A和C，都是费力的，但做的额外功却较少，机械效率是高的，方法B和D相对更省力一些，但做的额外功却多，机械效率低。分析生活中的这个事例，可以一举多得，既明白了有用功、额外功的、总功的含义，又对机械效率的学习有帮助。