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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=FSW=Pt;功率公式有两个P=W/tP=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/SW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η=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=W2B、W1W2C、W1W2D、无法确定
4、(10河南)如图2所示,用F=50N的水平拉力,通过一个动滑轮,使重为200N的物体A水平向右匀速移动了3m,在这个过程中( )A、拉力F做了l50J的功B、拉力F做了300J的功C、重力做了600J的功D、重力做了1200J的功
5、一人用200N的拉力,将重440N的物体,沿斜面方向将它匀速拉上长5m、高2m的斜面,设该斜面的机械效率为η,斜面对物体的摩擦力为f,则有( )A、η=40﹪,f=80NB、η=50﹪,f=50NC、η=88﹪,f=24ND、η=60﹪,f=48N
6、(09广州)甲升降机比乙升降机的机械效率高,它们分别把相同质量的物体匀速提升相同的高度两者相比,甲升降机( )A、电动机做的总功较少B、电动机做的总功较多C、提升重物做的有用功较少D、提升重物做的有用功较多
7、10河北小明用两个相同的滑轮组成不同的滑轮组(如图3所示),分别将同一物体匀速提高到相同高度,滑轮组的机械效率分别为η
1、η2下列关系正确的是(忽略绳重及摩擦)( )A、F1F2,η1=η2B、F1F2,η1η2C、F1F2,η1=η2D、F1F2,η1η
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56,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),拉力大小是F,将物体匀速提升h,此过程中做的有用功是,机械效率η=;若提起物体的重量变为G1(G1G0),提升距离仍是h,此时动滑轮的机械效率为η1则η1_____________η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_________W.
16、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mB.测出楼梯的总长度LC.测出一楼到三楼的竖直高度hD.测出小云上楼所用的时间tE.算出小云搬运箱子的功率P2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/m
120.
10.
20.
90.
3240.
10.
41.
60.
3340.
11.
10.51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6×104W,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、
101012、重力势动
13、
563414、GHGH/2FH>
15、
15025016、近地点远地点动重力势近地点
17、
01800066.7%
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/W
19、
(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)
0.473﹪
(3)增大动滑轮的重
(4)减小
四、
21、1800N
33.3m/s
1.8×107J
22、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。