《機(jī)械能》單元教學(xué)計(jì)劃

1、第十五章、機(jī)械能單元教學(xué)計(jì)劃一.課程標(biāo)準(zhǔn)的要求1 .能用實(shí)例說(shuō)明物體的動(dòng)能和勢(shì)能以及它們的轉(zhuǎn)化。能用實(shí)例說(shuō)明機(jī)械能和其他形式的能的轉(zhuǎn)化。2 .通過(guò)實(shí)例認(rèn)識(shí)能量可以從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到另一個(gè)物體，不同形式的能量可以互相轉(zhuǎn)化。3 .結(jié)合實(shí)例認(rèn)識(shí)功的概念，知道做功的過(guò)程就是能量轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移的過(guò)程。4 .知道機(jī)械功的概念和功率的概念。能用生活、生產(chǎn)中的實(shí)例解釋機(jī)械功的含義。5 .理解機(jī)械效率。6 .了解機(jī)械使用的歷史發(fā)展過(guò)程。認(rèn)識(shí)機(jī)械的使用對(duì)社會(huì)發(fā)展的作用。2 .全意概述從本章到第十六章，教材講述能的初步知識(shí)。本章講述的機(jī)械能是最常見(jiàn)的一種形式的能，是學(xué)習(xí)各種不同形式能的起點(diǎn)。本章的主要內(nèi)容有：動(dòng)能、勢(shì)能及

2、其相互轉(zhuǎn)化，機(jī)械功和機(jī)械效率。通過(guò)這一章的學(xué)習(xí)，應(yīng)使學(xué)生進(jìn)一步了解能量可以從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到另一個(gè)物體，不同形式的能量可以互相轉(zhuǎn)化，知道做功的過(guò)程就是能量轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移的過(guò)程。本章內(nèi)容安排與現(xiàn)行九年義務(wù)教育物理教材的編寫(xiě)思路有較大的變化。與電能一樣，本章教材圍繞“機(jī)械能”的概念展開(kāi)，重視學(xué)生生活經(jīng)驗(yàn)的作用，而把“功”的概念放在相對(duì)次要的位置。因此，在備課和教學(xué)時(shí)要認(rèn)真分析其特點(diǎn)，注意培養(yǎng)學(xué)生的概括歸納能力和分析解決實(shí)際問(wèn)題的能力。3 .各節(jié)的目標(biāo)和建議：（一）動(dòng)能和勢(shì)能目標(biāo)1 .知識(shí)與技能理解動(dòng)能、勢(shì)能的概念。2 .過(guò)程與方法通過(guò)探究，了解動(dòng)能、重力勢(shì)能的大小各與什么因素有關(guān)并能解釋簡(jiǎn)單的現(xiàn)象。說(shuō)明

3、與建議初中只要求學(xué)生對(duì)能量的概念有初步的認(rèn)識(shí)，教材首先在學(xué)生學(xué)過(guò)的電能知識(shí)的基礎(chǔ)上，直接引入了動(dòng)能的概念，不追求嚴(yán)密性。建議用飛鳥(niǎo)撞壞飛機(jī)這樣的故事引入動(dòng)能。有條件的學(xué)校，可安排幾個(gè)簡(jiǎn)單的演示實(shí)驗(yàn)，比如風(fēng)車(chē)實(shí)驗(yàn)，水流沖動(dòng)水輪機(jī)模型，玩具手槍射出的子彈推動(dòng)泡沫塑料塊的實(shí)驗(yàn)等。這些實(shí)驗(yàn)說(shuō)明流動(dòng)的空氣、水流、運(yùn)動(dòng)的子彈都具有能量。然后引導(dǎo)學(xué)生思考：在這些實(shí)驗(yàn)中，空氣、水、子彈為什么具有能量？它們有沒(méi)有共同點(diǎn)？引導(dǎo)學(xué)生概括出結(jié)論：因?yàn)樗鼈兌荚谶\(yùn)動(dòng)。然后給出動(dòng)能的初步定義。探究動(dòng)能大小與什么因素有關(guān)與歐姆定律類(lèi)似，這個(gè)探究涉及到動(dòng)能的變化受兩個(gè)因素（質(zhì)量、速度）的影響，完全讓學(xué)生自己去做可能有些困難，老

4、師要注意引導(dǎo)，滲透研究方法方面的教育，但不要包辦。比如提醒學(xué)生注意，當(dāng)一個(gè)物理量（如動(dòng)能）的變化受兩個(gè)以上的因素影響時(shí)，科學(xué)的研究方法是先保持其中一個(gè)因素不變（如質(zhì)量不變），單獨(dú)研究另一個(gè)因素對(duì)它的影響；然后，再保持第二個(gè)因素不變（如速度不變），單獨(dú)研究第一個(gè)因素對(duì)它的影響，最后將各個(gè)結(jié)論綜合起來(lái)，即可得出一般性結(jié)論?！霸酱笤酱蟆边@種說(shuō)法，是一種粗略的定性比較，不是成正比的變化。對(duì)于基礎(chǔ)較好的學(xué)校，可引導(dǎo)學(xué)生注意到鋼球在推動(dòng)木塊做功的過(guò)程中，它自己的動(dòng)能有什么變化，使學(xué)生對(duì)能量轉(zhuǎn)移有初步的印象，這對(duì)學(xué)生下一步的學(xué)習(xí)是很有好處的。想想議議可引導(dǎo)學(xué)生從能量的角度展開(kāi)討論，能說(shuō)出其他道理更應(yīng)該鼓勵(lì)。

5、物體的速度越大，動(dòng)能也就越大，越不容易剎車(chē)，所以要對(duì)車(chē)輛的速度加以限制，以免發(fā)生交通事故。質(zhì)量越大，動(dòng)能也越大，所以大型客車(chē)的限制速度比小型客車(chē)更小。勢(shì)能勢(shì)能的概念可用滑梯、打夯的實(shí)例引入，說(shuō)明物體被舉高就具有重力勢(shì)能。重力勢(shì)能的例子很多，老師可讓學(xué)生多舉出一些物體具有重力勢(shì)能例子，比如住在高樓的居民往窗戶(hù)外面扔?xùn)|西，這是非常危險(xiǎn)的，因?yàn)楦咛幍奈矬w具有重力勢(shì)能，等等。彈性勢(shì)能也是通過(guò)弓箭、網(wǎng)球拍等實(shí)例引入。也可做圖14-1的演示，把繩燒斷，讓壓縮的彈簧放松，彈簧能把上面的砝碼舉起，說(shuō)明壓縮的彈簧具有能量，這就是彈性勢(shì)能。探究通過(guò)動(dòng)能的探究，學(xué)生應(yīng)該知道兩個(gè)變量的控制方法。這里可放手讓學(xué)生自己去

6、探究，判斷重力勢(shì)能大小的方法也讓學(xué)生自己去解決。這個(gè)探究的重點(diǎn)放在“猜想與假設(shè)”和設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)上。老師可在最后給出結(jié)論：物體的質(zhì)量越大，舉得越高，它具有的重力勢(shì)能就越大。動(dòng)手動(dòng)腦學(xué)物理1饅頭下落時(shí)，與火車(chē)具有相同的速度，具有一定動(dòng)能，所以饅頭能把人砸傷。2從小資料可以看出：行走的牛等，盡管質(zhì)量很大，但速度較慢，動(dòng)能并不大；飛行的子彈等，盡管質(zhì)量不大，但速度很大，動(dòng)能也很大?？雌饋?lái)速度對(duì)動(dòng)能的影響比質(zhì)量對(duì)動(dòng)能的影響要大。3不能。因?yàn)閯?shì)能的大小不僅與高度有關(guān)，還與質(zhì)量有關(guān)，這里沒(méi)有給出質(zhì)量，所以不能這樣簡(jiǎn)單地得出結(jié)論。4人把夯舉高使夯具有重力勢(shì)能，下落時(shí)夯的速度越來(lái)越大，勢(shì)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能，落地時(shí)動(dòng)能又轉(zhuǎn)

7、化成內(nèi)能等其他形式的能。5略。（二）機(jī)械能及其轉(zhuǎn)化目標(biāo)1知識(shí)與技能理解動(dòng)能和勢(shì)能的相互轉(zhuǎn)化。能解釋一些有關(guān)動(dòng)能、重力勢(shì)能、彈性勢(shì)能之間相互轉(zhuǎn)化的簡(jiǎn)單物理現(xiàn)象。2過(guò)程與方法通過(guò)觀察和實(shí)驗(yàn)認(rèn)識(shí)動(dòng)能和勢(shì)能的轉(zhuǎn)化過(guò)程。說(shuō)明與建議引入新課前，建議先復(fù)習(xí)一下動(dòng)能、勢(shì)能的大小與哪些因素有關(guān)，怎樣判斷一個(gè)物體動(dòng)能、勢(shì)能的變化。比如，讓學(xué)生思考，汽車(chē)由靜止起動(dòng)逐漸加速的過(guò)程中，動(dòng)能如何變化？汽車(chē)行駛中司機(jī)關(guān)油門(mén)踩剎車(chē)，逐漸減速停止的過(guò)程中，汽車(chē)的動(dòng)能又如何變化？還可以向上拋一個(gè)小球，請(qǐng)學(xué)生觀察小球在上升和下落過(guò)程中高度、速度變化的情況，討論其動(dòng)能、勢(shì)能的變化情況。想想做做如果實(shí)驗(yàn)室滾擺數(shù)量不夠，可讓學(xué)生自制。做

8、實(shí)驗(yàn)前，應(yīng)讓學(xué)生明確要觀察的物理現(xiàn)象，著重點(diǎn)放在能量的轉(zhuǎn)化過(guò)程。做實(shí)驗(yàn)時(shí)，要讓學(xué)生觀察清楚：滾擺下降時(shí)，位置越來(lái)越低，速度越來(lái)越大；滾擺上升時(shí)，位置越來(lái)越高，速度越來(lái)越小。再引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識(shí)勢(shì)能向動(dòng)能轉(zhuǎn)化，動(dòng)能向勢(shì)能轉(zhuǎn)化的過(guò)程。由于有阻力，滾擺上升的最大高度將逐漸減小。對(duì)此，教學(xué)時(shí)不要明確指出，以免影響學(xué)生對(duì)動(dòng)能和勢(shì)能相互轉(zhuǎn)化的理解。課本圖1422表示的是動(dòng)能和勢(shì)能的轉(zhuǎn)化過(guò)程，可讓學(xué)生自己去分析，有條件的話(huà)還可動(dòng)手做一做。同時(shí)還可讓學(xué)生列舉出一些日常生活中常見(jiàn)的能量轉(zhuǎn)換過(guò)程（如機(jī)械鐘表、單擺的等），廣泛聯(lián)系實(shí)際，加深學(xué)生對(duì)動(dòng)能、勢(shì)能相互轉(zhuǎn)化的印象。機(jī)械能課本中對(duì)機(jī)械能的定義不是很?chē)?yán)格，這樣定義是為

9、方便學(xué)生對(duì)機(jī)械能守恒的理解。一個(gè)物體既可以有動(dòng)能，也可以有勢(shì)能。如果只有動(dòng)能和勢(shì)能的相互轉(zhuǎn)化，機(jī)械能是守恒的。想想做做這個(gè)實(shí)驗(yàn)很簡(jiǎn)單，可讓每個(gè)學(xué)生都試一試，并回答課本中提出的問(wèn)題?？茖W(xué)世界人造地球衛(wèi)星可讓學(xué)生朗讀這段課文，并在課堂上討論課本提出的問(wèn)題。衛(wèi)星運(yùn)行時(shí)動(dòng)能和勢(shì)能的轉(zhuǎn)化，學(xué)生較難理解，可放在本課最后討論。教學(xué)時(shí)主要是介紹其能量轉(zhuǎn)化，而不要對(duì)為什么是橢圓軌道進(jìn)行深究。分析時(shí)，向?qū)W生說(shuō)明遠(yuǎn)地點(diǎn)離地面高些，近地點(diǎn)離地面低些，以幫助學(xué)生理解遠(yuǎn)地點(diǎn)勢(shì)能大，近地點(diǎn)勢(shì)能小。教學(xué)中可結(jié)合我國(guó)航天事業(yè)的發(fā)展，對(duì)學(xué)生進(jìn)行愛(ài)國(guó)主義教育。還可對(duì)學(xué)生指出，很多高科技成果都和人造衛(wèi)星一樣，包含著豐富的基礎(chǔ)物理知識(shí)

10、，以激發(fā)學(xué)生的求知欲。動(dòng)手動(dòng)腦學(xué)物理1撐桿跳高運(yùn)動(dòng)員起跳時(shí)，先把人的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為桿的彈性勢(shì)能，隨后桿的彈性勢(shì)能轉(zhuǎn)化為人的重力勢(shì)能，使人升高。2略。3用力向下拋出乒乓球，使球拋出時(shí)具有一定的動(dòng)能，根據(jù)機(jī)械能守恒，球彈跳到最高點(diǎn)時(shí)的勢(shì)能等于球拋出時(shí)的動(dòng)能與勢(shì)能之和，這樣就能使球彈跳到高于拋出時(shí)的位置。4可用滾擺和汽車(chē)剎車(chē)等例子加以說(shuō)明。5這個(gè)小制作很有趣，可讓學(xué)生課后都做一做，并解釋觀察到的現(xiàn)象。（三）功和功率目標(biāo)1知識(shí)與技能知道做功是能量轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移的過(guò)程。理解功的概念，知道使用任何機(jī)械都不能省功。理解功率的概念。2過(guò)程與方法通過(guò)觀察和實(shí)驗(yàn)了解功的物理意義。3情感、態(tài)度與價(jià)值觀具有對(duì)科學(xué)的求知欲，樂(lè)

11、于探索自然現(xiàn)象和日常生活中的物理學(xué)道理，有將科學(xué)技術(shù)應(yīng)用于日常生活、社會(huì)實(shí)踐的意識(shí)。說(shuō)明與建議功學(xué)生已經(jīng)學(xué)過(guò)了電功、機(jī)械能，知道了一些能量的知識(shí)，“功”的講解應(yīng)從能量轉(zhuǎn)化的角度入手。課本圖1431中的三幅圖表示在力的作用下，物體的動(dòng)能或勢(shì)能發(fā)生了變化，說(shuō)明力對(duì)物體做了功。課本圖1432中，物體雖然受力，但是它的動(dòng)能或勢(shì)能都沒(méi)有變化，就不能說(shuō)力作了功。讓學(xué)生理解做功是能量轉(zhuǎn)化的過(guò)程。在第十二章“力和機(jī)械”的學(xué)習(xí)中，學(xué)生知道了使用簡(jiǎn)單機(jī)械可以省力或者可以省距離，可先復(fù)習(xí)一下有關(guān)簡(jiǎn)單機(jī)械的知識(shí)。用手直接把物體舉高與使用簡(jiǎn)單機(jī)械把物體舉高相同的距離，物體的勢(shì)能的增加是一樣的，而物體勢(shì)能的增加是通過(guò)力來(lái)

12、完成的。通過(guò)對(duì)定滑輪做功的演示、分析，得出力跟物體在力的方向上通過(guò)的距離的乘積是一個(gè)不變量，給出功的定義。這里還可進(jìn)一步用杠桿做演示，表明使用機(jī)械時(shí)，人們所做的功，都等于不用機(jī)械而直接用手所做的功。教師也可嘗試用探究的方式來(lái)教學(xué)，向?qū)W生說(shuō)明，使用任何機(jī)械都不能省功。由于做功的多少表示能量轉(zhuǎn)換的多少，所以功的單位與能的單位是一樣的，都是焦耳。把一個(gè)普通大小的蘋(píng)果舉高1m,做的功大約是1J,讓學(xué)生對(duì)焦耳的大小有大致的概念。想想議議這個(gè)討論主要是要使學(xué)生認(rèn)識(shí)功是由“力”和“在力的方向上移動(dòng)的距離”兩個(gè)因素決定的。如果力沒(méi)有“在力的方向上”移動(dòng)距離，力就沒(méi)有做功。在課本圖1432動(dòng)中，人提著桶雖然很費(fèi)

13、力，但是人的拉力沒(méi)有在拉力方向（豎直方向）上移動(dòng)距離，所以人的拉力沒(méi)有做功。功率這里可先復(fù)習(xí)一下電功率的概念，學(xué)生已經(jīng)學(xué)過(guò)了“電功率”，知道電功率表示消耗電能的快慢，也就是電流做功（電能轉(zhuǎn)換成其他能量）的快慢。課本用與速度類(lèi)比的方法引入功率及其計(jì)算公式，使學(xué)生理解功率的物理意義，懂得它是一個(gè)表示做功快慢的物理量。這里要強(qiáng)調(diào)剛才學(xué)的“功”和“功率”，與以前學(xué)過(guò)的“電功”和“電功率”的含義、單位、符號(hào)都是一樣的。課本上介紹了一些功率值，意在加深學(xué)生對(duì)功率的物理意義的理解，使學(xué)生對(duì)人和一些事物的功率數(shù)值有個(gè)具體的概念，懂得功率大或小的意思是什么。想想議議這個(gè)討論意在讓學(xué)生了解比值的方法是物理學(xué)中一種

14、常用的方法，在其他方面也有許多應(yīng)用。在物理學(xué)中，振動(dòng)次數(shù)與時(shí)間之比表示振動(dòng)的快慢、熔化溫度與時(shí)間之比表示熔化快慢等；在生活中，從媒體中經(jīng)?？梢月?tīng)到的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)率、人口增長(zhǎng)率都表示物理量變化的快慢。課本列舉了一個(gè)計(jì)算功率的例題，意在練習(xí)功和功率公式的應(yīng)用，使學(xué)生加深認(rèn)識(shí)功力和在力的方向上移動(dòng)的距離的乘積，功率單位時(shí)間內(nèi)所做的功。動(dòng)手動(dòng)腦學(xué)物理1.25kWX4h=0.4kWXt,t=250h。2不能。甲先到達(dá)山頂表明甲用的時(shí)間較短，但是甲和乙哪個(gè)做的功多并不知道，而功率是由功和時(shí)間兩個(gè)因素決定的，所以不能判定哪個(gè)人的功率大。336kw。4略。5從表中可以看出，洗衣機(jī)的額定洗滌輸入功率是350W，額定

15、脫水輸入功率是220W。實(shí)際洗滌輸出功率、脫水輸出功率是多少等。（四）機(jī)械效率目標(biāo)1知識(shí)與技能了解什么是有用功、額外功和總功。理解什么是機(jī)械效率。2過(guò)程與方法通過(guò)參與探究斜面機(jī)械效率的活動(dòng)，學(xué)習(xí)擬訂簡(jiǎn)單的科學(xué)探究計(jì)劃和實(shí)驗(yàn)方案。說(shuō)明與建議有用功和總功首先讓學(xué)生看課本圖14.4-1，弄明白三幅畫(huà)的意思，然后討論用圖中三種不同方法，把100N重的沙子運(yùn)上三樓，哪種辦法最好。學(xué)生可能對(duì)第二、三兩種方法的區(qū)別不太理解，可引導(dǎo)學(xué)生注意桶的重量與口袋重量的不同。然后引導(dǎo)學(xué)生分析每種情況需要做的功，引出有用功、額外功、總功的概念。想想議議這里意力使學(xué)生加深了解有用功、額外功的概念。實(shí)際使用機(jī)械時(shí)，人們總是希

16、望額外功少些。杠桿、起重機(jī)、電梯等所有機(jī)械都有一些是有用功，一些是額外功。通過(guò)討論，讓學(xué)生明白什么是有用功，什么是額外功。機(jī)械效率為了使學(xué)生明白為什么要引入機(jī)械效率這一概念，懂得機(jī)械效率的意義，力講述有用功和額外功之后，應(yīng)強(qiáng)調(diào)指出，使用機(jī)械做功，為了工作需要以及不可避免地存力摩擦等原因，額外功是不可避免的。例如用水桶從井里提水，目的是把水提上來(lái)，所以提水的功是有用功，提桶的功是額外功，而為了把水提上來(lái)，水桶是不可缺少的。額外功是我們不需要的，它白白浪費(fèi)能量，因此應(yīng)盡量減小它。使用不同的機(jī)械來(lái)提起物體，我們希望做的額外功越少越好，或者說(shuō)，有用功與總功越接近越好。不同機(jī)器這方面的差別，通常用有用功在總功中占的百分比來(lái)表示，叫做機(jī)械效率，給出機(jī)械效率的公式。一臺(tái)機(jī)器所做的有用功與總功越接近，這臺(tái)機(jī)器的機(jī)械效率就越高。課本列舉了一個(gè)計(jì)算機(jī)械效率的例題，意在練習(xí)機(jī)械效率公式的應(yīng)用，使學(xué)生加深認(rèn)識(shí)有用功和總功的概念。最后指出，提高機(jī)械效率有重要的經(jīng)濟(jì)意義，可以減少能耗，降低生產(chǎn)成本，應(yīng)對(duì)這個(gè)問(wèn)題重視。還可以讓學(xué)生議議：除了用機(jī)械做功有個(gè)效率問(wèn)題外，干別的事情有沒(méi)有效率問(wèn)題，在更廣闊的背景下對(duì)效率問(wèn)題有個(gè)初步觀念。探究斜面的機(jī)械效率這個(gè)探究的目的是讓學(xué)生學(xué)習(xí)測(cè)量斜面的機(jī)械效率，通過(guò)探究加深對(duì)機(jī)械效率的理解，摩擦是影響機(jī)械效率的重要因素之一，同時(shí)讓學(xué)生進(jìn)一步認(rèn)識(shí)利用斜面也可以省力。教師在引導(dǎo)