2.功與機(jī)械能J講義（教師逐字稿）

功與機(jī)械能講義（教師逐字稿）一、課程簡(jiǎn)介PPT（第1頁(yè)）：本節(jié)課我們主要學(xué)習(xí)：1、功與機(jī)械能的知識(shí)層次體系構(gòu)建；2、如何解題。我們這節(jié)課會(huì)進(jìn)入到力學(xué)中新的一章，接觸到更深層次的能量層次中來。中考題目中，會(huì)考察各種能量之間的關(guān)系,從影響因素去比較功和能的大小，運(yùn)用機(jī)械能守恒去判斷物體之間機(jī)械能的轉(zhuǎn)換，準(zhǔn)備好了么？Let'sgo!二、本節(jié)內(nèi)容知識(shí)特點(diǎn)PPT（第2頁(yè)）：先來了解一下功與機(jī)械能的知識(shí)特點(diǎn)。1、“理解先行”；2、“龐大但是直觀的計(jì)算”；“理解先行”，相對(duì)于易于理解的運(yùn)動(dòng)學(xué)中的速度等概念而言，能量與功更為抽象，我們既要理解他在物理里承擔(dān)的角色，也要理解他如何用公式將其計(jì)算出來。“龐大但是直觀的計(jì)算”直白來說，功與能量在初中物理中是脫離不開計(jì)算的，而中考中常見的考法就是給你一個(gè)場(chǎng)景和模型，考察你的計(jì)算，并依賴你的計(jì)算結(jié)果，對(duì)物理現(xiàn)象做總結(jié)和預(yù)判。三、正式進(jìn)入學(xué)習(xí)PPT（第3頁(yè)）：現(xiàn)在我們正式進(jìn)入功與機(jī)械能知識(shí)。先認(rèn)識(shí)一下功與六、總結(jié)PPT（第21頁(yè)）：要點(diǎn)總結(jié)（學(xué)霸照PPT讀即可）。PPT（第22頁(yè)）：注意事項(xiàng)提醒（4個(gè)tip,學(xué)霸照PPT讀即可）oPPT（第23頁(yè)）：課后作業(yè)布置，請(qǐng)完成我們?yōu)槟銣?zhǔn)備的經(jīng)典習(xí)題。PPT（第24頁(yè)）:結(jié)束。10機(jī)械能的本質(zhì)。功與機(jī)械能關(guān)注兩個(gè)方面，一個(gè)是功，一個(gè)是能。在功的方面，我們關(guān)注功的定義和計(jì)算，并對(duì)做功和做負(fù)功的多種情況進(jìn)行了一定的討論和分析。在能的方面，我們主要是在茫茫多的能量中，選取了動(dòng)能，重力勢(shì)能，彈性勢(shì)能作為我們討論的重點(diǎn)，這三者統(tǒng)稱為機(jī)械能，進(jìn)行相關(guān)的討論。PPT（第4頁(yè)）：接下來，讓我們來看看功與機(jī)械能的題目到底都在求些什么，考試需要我們會(huì)寫什么東西?？傮w來講，在初中物理考試的范疇內(nèi)，我們主要關(guān)注這幾個(gè)方面的考點(diǎn)：.功與機(jī)械能本身的定義和涉及到的概念.做功的兩個(gè)必要條件及應(yīng)用.功率的概念，公式和計(jì)算.動(dòng)能，重力勢(shì)能，彈性勢(shì)能的討論和應(yīng)用.影響動(dòng)能，重力勢(shì)能的因素總體來說，我們?cè)诠εc機(jī)械能這一章主要考察以上的內(nèi)容，難點(diǎn)是要充分認(rèn)識(shí)到功計(jì)算所涉及的過程，熱點(diǎn)是對(duì)生活中是否做功的現(xiàn)象的辨析，功率的測(cè)量和功率與機(jī)械效率和速度的綜合。四、構(gòu)建知識(shí)層次體系PPT（第5頁(yè)）：我們這節(jié)課就是要構(gòu)建出功與機(jī)械能的知識(shí)層次體系，并且看幾道利用知識(shí)層次體系來解決的經(jīng)典例題。PPT（第6頁(yè)）：現(xiàn)在這棵知識(shí)樹要長(zhǎng)出功與機(jī)械能，這是在力學(xué)這部分暫時(shí)伸的最遠(yuǎn)的枝丫。PPT（第7頁(yè)）：先來把知識(shí)層次體系構(gòu)建好吧。PPT（第8頁(yè)）：首先我們概覽一下全局，看一下這節(jié)課我們要學(xué)習(xí)哪幾個(gè)部分的內(nèi)容?？偣灿袃蓚€(gè)大部分知識(shí)我們需要掌握，分別是功與機(jī)械能的概念,和功與機(jī)械能的方法，也就是我們?cè)诜椒ㄕ撝姓f明的Conception和Methodo在功與機(jī)械能的概念中，我們先從功和功率說起，然后介紹動(dòng)能和勢(shì)能，以及機(jī)械能及轉(zhuǎn)換。接著是功與機(jī)械能的方法，我們需要在此章中學(xué)會(huì)力是否做功的判斷方法和功率的計(jì)算方法。以上就是我們這節(jié)課要掌握的內(nèi)容。接下來我們就先從conception開始，突破功與機(jī)械能的重點(diǎn)和難點(diǎn)吧。PPT（第9頁(yè)）：我們先從什么是功開始說起。功指的是物體在力的作用下沿力的方向通過了一段距離，我們就說力對(duì)物體做了功，做功的過程是能量轉(zhuǎn)換的過程。在物理學(xué)中，我們把力和物體在力方向上移動(dòng)距離的乘積叫做機(jī)械功，簡(jiǎn)稱功。做功有兩個(gè)必要因素，一個(gè)是作用在物體上的力，另一個(gè)是物體在這個(gè)力的方向上移動(dòng)的距離。之所以討論這個(gè)，是因?yàn)槲覀儠?huì)遇到不做功的情況。.有距離無力，此時(shí)物體沒有受到力的作用，雖然可能會(huì)由于慣性通過一段距離，但這個(gè)力會(huì)并沒有做功。例如踢出后的足球，人對(duì)足球并沒有做功。.有力無距離，此時(shí)物體雖然受到力的作用，但是沒有移動(dòng)距離,力對(duì)物體沒有做功。舉例而言就是人背著書包，但只要沒有上下蹦跳，就沒有做功。.力與距離垂直，此時(shí)物體受到了力的作用，也移動(dòng)了一段距離,但運(yùn)動(dòng)方向與力的方向垂直，該力對(duì)物體也不做功。其例子就是手提水桶在水平面上平移，豎直提著水桶的力不做功。另外，如果移動(dòng)的方向和力的方向相反會(huì)怎么樣呢？這就是我們要說到的做負(fù)功的情況啦。舉例而言就是汽車關(guān)閉發(fā)動(dòng)機(jī)后逐漸減速直至停止的情況，就是阻力對(duì)物體做負(fù)功的情況。那么，我們?cè)撛趺从?jì)算功呢？功會(huì)等于力與物體在力的方向上移動(dòng)的距離的乘積。其計(jì)算公式是：功二力*物體在力的方向上移動(dòng)的距離。BPW=Fso基于這個(gè)公式，我們能夠非常方便的去討論在滑輪中的情況。大家常說的一句話就是，動(dòng)滑輪省力不費(fèi)距離不省功，就是一個(gè)非常直白的描述。省力必然費(fèi)距離，省距離必然費(fèi)力，也就是說在簡(jiǎn)單機(jī)械中，實(shí)現(xiàn)相同的效果，力和物體在力上通過的距離的乘積是一個(gè)不變量。在現(xiàn)實(shí)生活中，我們也不僅僅只考慮力的方向與移動(dòng)的距離，有時(shí)候滑輪能夠改變方向，就這一點(diǎn)就足夠了。PPT（第10頁(yè)）：接著是功率的部分。我們把功與做功所用時(shí)間之比叫做功率，它在數(shù)值上等于單位時(shí)間內(nèi)所做的功。其物理意義是物體做功的快慢。如果說用W表示功，用t表示做功的時(shí)間，那么我們可以用公式P二W/t來描述功率。在國(guó)際單位制中，功的單位是焦耳，符號(hào)是J,時(shí)間的單位是秒，單位是S,功率的單位也就是自然是J/s,焦每秒了，簡(jiǎn)稱瓦特。我們還有千瓦和兆瓦，分別對(duì)應(yīng)一千瓦和一兆瓦。那么我們從數(shù)學(xué)上就能夠看得很清楚，功率的決定因素，一個(gè)是做功的總量，一個(gè)是做功的時(shí)間。于是我們可以方便的比較功率的大小，相同時(shí)間比總量，相同總量比時(shí)間，實(shí)在不行我們就祭出我們的公式，計(jì)算結(jié)果大的就是功率大。那么，我們討論一下功和功率的關(guān)系。我們能夠簡(jiǎn)單的說，功率的大的功率就大么？或者說，功大的功率就大？實(shí)際上，功率不但和功有關(guān)，也和時(shí)間有關(guān)，討論功和功率的時(shí)候，一定要涉及到時(shí)間的因素，牢牢把握住公式。我們考慮一下實(shí)際的場(chǎng)景，物體在力F的作用下，以速度v沿著力F的方向做勻速直線運(yùn)動(dòng)，力F做功的功率P=W/t=Fs/t=Fv,這就暗示著功率和速度的關(guān)系，例如，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)的功率一定的時(shí)候，牽引力和速度成反比，所以當(dāng)汽車爬坡時(shí)，司機(jī)采取的措施是換擋減速，以獲得更大的牽引力。接著就是能量的部分啦。我們這里要討論動(dòng)能和勢(shì)能。所謂能量，是指物體能夠做功的本領(lǐng)，能夠做的功越多，就表明這個(gè)物體的能量越大。在國(guó)際單位制中，能量的單位是焦耳，符號(hào)是J。在自然界中，能量的表現(xiàn)形式有機(jī)械能，內(nèi)能，光能，電磁能，原子能等形式的能量。那么，能量是怎么在不同的表現(xiàn)形式之間轉(zhuǎn)換的呢？我們用例子來說明一下，常見的就是各種發(fā)電機(jī)，水力風(fēng)力發(fā)電是把水和風(fēng)的動(dòng)能轉(zhuǎn)換成電能，太陽(yáng)能發(fā)電是把太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換成電能。以及其他的用電器，將電能轉(zhuǎn)換成動(dòng)能或者熱能，例如電動(dòng)機(jī)和電暖爐。接下來我們要正式介紹動(dòng)能，這一個(gè)能量中的主角啦。我們把物體由于運(yùn)動(dòng)而具有的能量叫做動(dòng)能，單位是焦耳，一切運(yùn)動(dòng)的物體都具有動(dòng)能。而動(dòng)能的大小呢，跟物體的質(zhì)量和運(yùn)動(dòng)物體的速度有關(guān)，質(zhì)量相同的物體，運(yùn)動(dòng)速度越大，動(dòng)能越大，運(yùn)動(dòng)速度相同的物體，質(zhì)量越大，動(dòng)能越大。在我們課本中的實(shí)驗(yàn)里，我們?nèi)√骄课矬w的動(dòng)能和什么有關(guān)，也是得到的相同的答案。接著是勢(shì)能，我們初中要學(xué)習(xí)的勢(shì)能包括兩個(gè)部分，重力勢(shì)能和彈性勢(shì)能，當(dāng)然啦，勢(shì)能的單位也是焦耳。對(duì)于重力勢(shì)能而言，物體由于高度所具有的能量叫做重力勢(shì)能，一切被舉高的能量都具有重力勢(shì)能。其決定因素是重力勢(shì)能的大小和物體的質(zhì)量以及被舉的高度有關(guān)，當(dāng)質(zhì)量相等時(shí)，被舉高度越高，重6力勢(shì)能越大，當(dāng)被舉高度相同時(shí)，質(zhì)量越大，重力勢(shì)能越大。對(duì)于彈性勢(shì)能而言，我們把物體由于發(fā)生彈性形變而具有的能量叫做彈性勢(shì)能。在其彈性限度內(nèi)，彈性勢(shì)能的大小和物體的材料，彈性形變的程度有關(guān)，同一物體的彈性形變程度越大，他所具有的彈性勢(shì)能越大。PPT（第11頁(yè)）：然后，我們來說說機(jī)械能及其轉(zhuǎn)化。我們把動(dòng)能，重力勢(shì)能和彈性勢(shì)能統(tǒng)稱為機(jī)械能。對(duì)于物體而言，一個(gè)物體既有動(dòng)能，又有勢(shì)能，動(dòng)能和勢(shì)能的和就是他的機(jī)械能，動(dòng)能和勢(shì)能可以相互轉(zhuǎn)換，機(jī)械能也可以轉(zhuǎn)化為其他形式的能量。我們看一下動(dòng)能和重力勢(shì)能的轉(zhuǎn)化，當(dāng)動(dòng)能轉(zhuǎn)換成重力勢(shì)能的時(shí)候，速度減小，高度增大。當(dāng)重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能的時(shí)候，高度減小,速度增大。而動(dòng)能和彈性勢(shì)能的轉(zhuǎn)換呢，也是類似的，動(dòng)能轉(zhuǎn)換為彈性勢(shì)能,速度減小，形變?cè)龃?。而彈性?shì)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能的標(biāo)志是速度增大形變減小。值得說明的是，動(dòng)能和彈性勢(shì)能的相互轉(zhuǎn)化可以發(fā)生在同一物體上，也可以發(fā)生在不同物體之間。討論到這里，我們就可以說說機(jī)械能守恒啦。動(dòng)能和勢(shì)能在一定的條件下可以相互轉(zhuǎn)化，在轉(zhuǎn)化的過程中若沒有能量的損失或者其他能量的補(bǔ)充，只有動(dòng)能和勢(shì)能的轉(zhuǎn)化，機(jī)械能的總和保持不變，那么我們就說，機(jī)械能是守恒的。在我們實(shí)際的題目中，我們?cè)撛趺捶治鰟?dòng)能和勢(shì)能轉(zhuǎn)化的步驟呢？.首先，要明確研究對(duì)象和所研究的過程.明確物體在起始位置的動(dòng)能和勢(shì)能.在運(yùn)動(dòng)過程中，考察物體的位置，形狀，速度的變化？進(jìn)而考察物體的動(dòng)能，勢(shì)能的變化.得出結(jié)論，一種能量的能必定轉(zhuǎn)化成另一種能量的能。最后就是生活中我們非常方便利用的風(fēng)能和水能啦。對(duì)于水能而言，水能是自然界中具有大量機(jī)械能的自然能源，自然界中的瀑布，湍流，急速的河水和海浪都具有水能。其特點(diǎn)是無污染，蘊(yùn)藏量大，可循環(huán)利用。人類歷史上，我們很久之前就用水能來建立磨坊，用水輪機(jī)帶動(dòng)紡織機(jī)，后來開始用水能冶金，用水能發(fā)電。而對(duì)于風(fēng)能而言，風(fēng)本身是流動(dòng)的空氣，由于不同的地區(qū)不同高度的空氣溫度不同，壓強(qiáng)不同，空氣的定向流動(dòng)，從而形成風(fēng)。其特點(diǎn)是資源豐富，無污染，但是不穩(wěn)定，不便于存儲(chǔ)。常見的利用風(fēng)能的手段是帆船航行，利用風(fēng)能推動(dòng)風(fēng)車做功，利用風(fēng)能發(fā)電。PPT（第12頁(yè)）：最后，我們來討論一下功與機(jī)械能中的方法。首先是判斷力是否做功的方法。判定一個(gè)力是否做功、做正功還是負(fù)功有以下三種方法：.看力F與位移S的夾角a的大小，若好90°,則力F不做功;若a<90°,則力F做正功；若a>90。，則力F做負(fù)功（或說物體克服F做了功），此法常用于恒力做功的情況。.看力F與物體速度v方向的夾角a的大小，若a二90°,則F不做功；若a<90°,則F做正功；若a>90°,則F做負(fù)功，此法常用于曲線運(yùn)動(dòng)的情況。.看物體間是否有能量轉(zhuǎn)化。若有能量轉(zhuǎn)化（增大或減?。?，則必定有力做功，此法常用于變力做功的情況。然后是功率的計(jì)算方法。P=W/t,值得注意的是，一定要記得這三者的對(duì)應(yīng)關(guān)系，W對(duì)應(yīng)的是t的時(shí)間，同時(shí)這三者的單位在標(biāo)準(zhǔn)