必修第七章機械能全章教案

課題：第一節(jié)追尋守恒量第課時總序第個教案課型：新授課編寫時時間：年月日執(zhí)行時間：年月日新課標要求（一）知識與技能理解動能、勢能及能量的概念與意義。（二）過程與方法會分析動能與勢能間的相互轉化。（三）情感、態(tài)度與價值觀通過動能、勢能間的相互轉化來研究生活中的物體的運動，培養(yǎng)熱愛生活的情趣。教學重點理解動能、勢能的含義。教學難點在動能和勢能轉化的過程中體會能量守恒。教學過程（一）引入新課教師活動：指導學生列舉生活中能量轉化的例子，讓學生初步體會“能量”在人類生活中的重要性。學生活動：積極思考，列舉實例。學生代表發(fā)言，其他同學補充。教師活動：總結點評學生的發(fā)言情況，引出課題。（二）進行新課1、對能量概念的學習教師活動：讓一位學生大聲朗讀教材開頭費恩曼的話，讓學生體會能量守恒定律的重要性。課件展示“伽利略斜面實驗”，通過動畫展示，讓學生感受到“有某一量是守恒的”。學生活動：認真觀看課件演示，用心體會。教師活動：教師幫助學生總結，得出“能量”的概念。2、對勢能、動能概念的學習教師活動：課件展示“勢能和動能的相互轉化”，通過動畫展示，建立勢能和動能的概念，并讓學生感受到“勢能和動能”是可以轉化的，但總和是不變的。學生活動：認真觀看課件演示，用心體會，并發(fā)表見解。教師活動：引導學生閱讀教材，并用能量的觀點，解釋“小球”釋放后為什么會重新回到原來的高度。點評：培養(yǎng)學生觀察問題分析問題的習慣，培養(yǎng)學生的探究意識和進一步學習的欲望。教師活動：提出問題：如果不采用能量的概念，用我們以前的語言能否解釋這個實驗？這種描述具有什么局限？學生活動：思考老師的問題，討論后學生代表發(fā)言。教師活動：針對學生的回答進行點評。點評：教師求追不舍，設置疑問，進一步激發(fā)學生的探究意識和學習的欲望。（三）課堂總結、點評教師活動：讓學生概括總結本節(jié)的內容。請一個同學到黑板上總結，其他同學在筆記本上總結，然后請同學評價黑板上的小結內容。學生活動：認真總結概括本節(jié)內容，并把自己這節(jié)課的體會寫下來、比較黑板上的小結和自己的小結，看誰的更好，好在什么地方。點評：總結課堂內容，培養(yǎng)學生概括總結能力。教師要放開，讓學生自己總結所學內容，允許內容的順序不同，從而構建他們自己的知識框架。（四）實例探究關于機械能相互轉化的實例分析［例］以豎直上拋的小球為例說明小球的勢能和動能的轉化情況。在這個例子中是否存在著能的總量保持不變？解析：豎直上拋運動的小球，首先由動能轉化為勢能，達到最高點時，動能為零，勢能達到最大，在下落時，勢能逐漸減小，動能逐漸增大，勢能又轉化為動能。在小球運動過程中，小球的機械能總量保持不變。教學反思課題：第二節(jié)功第課時總序第個教案課型：新授課編寫時時間：年月日執(zhí)行時間：年月日【教學目標】知識與技能1.掌握計算機械功的公式W=Fscosα；知道在國際單位制中，功的單位是焦耳（J）；2.知道功是標量。過程與方法知道做機械功的兩個不可缺少的因素，知道做功和“工作”的區(qū)別情感態(tài)度與價值觀知道當力與位移方向的夾角大于90°時，力對物體做負功，或說物體克服這個力做了功?！窘虒W重點】重點是使學生在理解力對物體做功的兩個要素的基礎上掌握機械功的計算公式?！窘虒W難點】1．物體在力的方向上的位移與物體運動的位移容易混淆。2．要使學生對負功的意義有所認識，也較困難。【教學課時】2課時【探究學習】1．功的概念先請同學回顧一下初中學過的與功的概念密切相關的如下兩個問題：什么叫做功？誰對誰做功？然后做如下總結并板書：（1）如果一個物體受到力的作用，并且在力的方向上發(fā)生了位移，物理學中就說這個力對物體做了功。如圖1所示，與同學一起討論如下問題：在上述過程中，拉力F對滑塊是否做了功？滑塊所受的重力mg對滑塊是否做了功？桌面對滑塊的支持力N是否對滑塊做了功？強調指出，分析一個力是否對物體做功，關鍵是要看受力物體在這個力的方向上是否有位移。至此可作出如下總結并板書：（2）在物理學中，力和物體在力的方向上發(fā)生的位移，是做功的兩個不可缺少的因素。2．功的公式就圖1提出：力F使滑塊發(fā)生位移S這個過程中，F(xiàn)對滑塊做了多少功如何計算？由同學回答出如下計算公式：W=Fs。就此再進一步提問：如果細繩斜向上拉滑塊，如圖2所示，這種情況下滑塊沿F方向的位移是多少？與同學一起分析并得出這一位移為scosα。至此按功的前一公式即可得到如下計算公式：W=Fscosα就此指出，計算一個力對物體所做的功的大小，與力F的大小、物體位移s的大小及F和s二者方向之間的夾角α有關，且此計算公式有普遍意義（對計算機械功而言）。至此作出如下板書：W=Fscosα力對物體所做的功，等于力的大小、位移的大小、力和位移的夾角的余弦三者的乘積。在國際單位制中，功的單位是焦耳（J）1J＝1N·m3．正功、負功（1）首先對功的計算公式W=Fscosα的可能值與學生共同討論。從cosα的可能值入手討論，指出功W可能為正值、負值或零，再進一步說明，力F與s間夾角α的取值范圍，最后總結并作如下板書：當0°≤α＜90°時，cosα為正值，W為正值，稱為力對物體做正功，或稱為力對物體做功。當α=90°時，cosα=0，W=0，力對物體做零功，即力對物體不做功。當90°＜α≤180°時，cosα為負值，W為負值，稱為力對物體做負功，或說物體克服這個力做功。（2）與學生一起先討論功的物理意義，然后再說明正功、負功的物理意義。①提出功是描述什么的物理量這個問題與學生討論。結合圖1，使學生注意到力作用滑塊并持續(xù)使滑塊在力的方向上運動，發(fā)生了一段位移，引導學生認識功特征是力在空間位移上逐漸累積的作用過程。然后就此提出：這個累積作用過程到底累積什么？舉如下兩個事例啟發(fā)學生思考：a．一輛手推車上裝有很多貨物，搬運工推車要用很大的力。向前推一段距離就要休息一會兒，然后有了力氣再推車走。b．如果要你將重物從一樓向六樓上搬，搬運過程中會有什么感覺？首先使學生意識到上述兩個過程都是人用力對物體做功的過程，都要消耗體能。就此指出做功過程是能量轉化過程，做功越多，能量轉化得越多，因而功是能量轉化的量度。能量是標量，相應功也是標量。板書如下：功是描述力在空間位移上累積作用的物理量。功是能量轉化的量度，功是標量。②在上述對功的意義認識的基礎上，討論正功和負功的意義，得出如下認識并板書：正功的意義是：力對物體做功向物體提供能量，即受力物體獲得了能量。負功的意義是：物體克服外力做功，向外輸出能量（以消耗自身的能量為代價），即負功表示物體失去了能量?！菊n堂訓練】A、功的計算方法：(1)恒力的功，直接利用W=Flcosα來計算，其中F應是恒力，l是力的作用點的位移，α是F和l方向之間的夾角，F(xiàn)cosα是F在l方向上的分力，lcosα是l在F方向上的分位移。例1．如圖2-2-1所示，木塊A放在木塊B的左上端，用恒力F將A拉至B的右端．第一次將B固定在地面上，F(xiàn)做的功為W1；第二次讓B可以在光滑的地面上自由滑動，F(xiàn)做的功為W2．比較兩次做功，應有()2-2-1A．

B．

C．

D．無法比較．

2-2-1分析：根據功的定義，力F做的功只與力的大小及力的方向上發(fā)生的位移大小的乘積有關，位移的大小與參考系的選擇有關，在沒有指定參考系時，一般是以地球為參考系，A物相對于B的位移在兩種情況下是一樣的，但在第一種情況中，B相對于地面是靜止的，故第二次A對地的位移大于第一次A對地的位移，即第二次做功多一些．正確選項為A．點評：功的計算公式中的位移l一般均是以地球為參考系(2)合外力的功：一是先求合外力，再求總功；二是分別求各個力的功，再求各個力對物體做功的代數和，即：W合=W1+W2+W3+……2-2-2例2．如圖2-2-2所示，一個質量為m的木塊，放在傾角為α的斜面體上，當斜面與木塊保持相對靜止沿水平方向向右勻速移動距離s的過程中，作用在木塊上的各個力分別做功多少？合力的功是多少？

2-2-2分析：木塊發(fā)生水平位移的過程中，作用在木塊上共有三個力，重力mg，支持力，靜摩擦力，根據木塊的平衡條件，由這三個力的大小，物體的位移及力與位移的夾角．即可由功的計算公式算出它們的功．解答：沿斜面建立直角坐標將重力正交分解，由于物體相對斜面靜止而在水平面上做勻速運動，根據力的平衡條件可得斜面對木塊的支持力；斜面對木塊的靜摩擦力θ2-2-3θNFNG支持力與位移s間的夾角為θ2-2-3θNFNG摩擦力與位移s的夾角為α，則摩擦力做功為重力與位移的夾角為90°，則重力做的功為合力做的功等于各個力做功的代數和，即點評：可以看出，斜面對物體的彈力有的不做功、有的做功（如在本題中），關鍵在于物體在這個彈力的方向上是否有位移．不能簡單的說斜面的彈力對物體不做功。本題合力做的功也可以先計算出合力，再求出合力的功。B．判斷力是否做功及其正負的方法：(1)看力F與l夾角α——常用于恒力做功的情形。例3．如圖2-2-3所示，小物體位于光滑的斜面上，斜面位于光滑的水平地面上，從地面上看，在小物體沿斜面下滑的過程中，斜面對小物體的作用力（）A、垂直于接觸面，做功為零；B、垂直于接觸面，做功不為零；C、不垂直于接觸面，做功為零；D、不垂直于接觸面，做功不為零。解析：由于斜面是光滑的，斜面對物體的作用力只有支持力N，方向一定垂直于斜面。若斜面固定不動，物體沿斜面運動時，支持力N與物體位移方向垂直，不做功，但當斜面不固定時，物體沿斜面下滑的同時，在N的反作用力作用下，斜面要向后退，如圖2-2-3所示，物體參與了兩個分運動：沿斜面的下滑；隨斜面的后移，物體的合位移l與支持力N的夾角α大于90°，故支持力N對物體做負功，做功不為零。選項D正確。(2)看力F與v方向夾角α——常用于曲線運動情形。若α為銳角做正功，若α為直角則不做功，若α為鈍角則做負功。例4．下面列舉的哪幾種情況下所做的功是零（）A．衛(wèi)星做勻速圓周運動，地球引力對衛(wèi)星做的功B．平拋運動中，重力對物體做的功C．舉重運動員，扛著杠鈴在頭上的上方停留10s，運動員對杠鈴做的功D．木塊在粗糙水平面上滑動，支持力對木塊做的功解析：引力作為衛(wèi)星做圓周運動的向心力，向心力與衛(wèi)星運動速度方向垂直，所以，這個力不做功。杠鈴在此時間內位移為零。木塊的支持力與位移方向垂直，所以，支持力不做功。故A、C、D是正確的。C．分析摩擦力做功不論是靜摩擦力，還是滑動摩擦力既可以對物體做正功，也可以對物體做負功，還可能不對物體做功。力做功是要看哪個力對哪個物體在哪個過程中做的功，而不是由力的性質來決定的。力做正功還是做負功要看這個力是動力還是阻力。摩擦力可以是動力也可以是阻力，也可能與位移方向垂直。例5．質量為M的長木板放在光滑的水平面上(如圖2-2-4所示)，一個質量為m的滑塊以某一速度沿木板表面從A點滑至B點，在木板上前進了Lm，而木板前進Sm．若滑塊與木板間動摩擦因數為μ，問：(1)摩擦力對滑塊所做功多大？2-2-4(2)摩擦力對木板所做功多大？2-2-4解：(1)滑塊受力情況如圖2-2-5(甲)所示，摩擦力對滑塊所做的功為：Wm＝－μmg(s＋L)(2)木板受力情況如圖2-2-5(乙)所示，摩擦力對木板2-2-5所做的功為：WM＝μmg·s2-2-5D．求變力的功(1)化變力為恒力：①分段計算功，然后用求和的方法求變力所做的功例6．以一定的速度豎直向上拋出一小球，小球上升的最大速度為h，空氣的阻力大小恒為F，則從拋出至落回出發(fā)點的過程中，空氣阻力對小球做的功為（）A．0B．－FhC．－2FhD．－4Fh解析：從全過程看，空氣的阻力為變力，但將整個過程分為兩個階段：上升階段和下落階段，小球在每個階段上受到的阻力都是恒力，且總是跟小球運動的方向相反，空氣阻力對小球總是做負功，全過程空氣阻力對小球做的功等于兩個階段所做功的代數和，即FβBAαHFβBAαH2-2-6②用轉換研究對象的方法例7．如圖2-2-6在光滑的水平面上，物塊在恒力F＝100Ｎ的作用下從A點運動到B點，不計滑輪的大小，不計繩與滑輪的質量及繩、滑輪間的摩擦，Ｈ＝2.4ｍ，α＝37°,β＝53°,求繩的拉力對物體所做的功.解析：繩的拉力對物體來說是個變力（大小不變，方向改變），但分析發(fā)現(xiàn)，人拉繩卻是恒力，于是轉換研究對象，用人對繩子做的功來求繩對物體所做的功W=F·l=F()=100J(2)若F是位移l的線性函數時，先求平均值，由求其功。例8．用鐵錘把小鐵釘釘入木板，設木板對釘子的阻力與釘進木板的深度成正比，已知鐵錘第一次將釘子釘進d，如果鐵錘第二次敲釘子時對釘子做的功與第一次相同，那么，第二次進入木板的深度是A、B、C、D、解：∴(3)作出變力變化的F－l圖象，圖象與位移軸所圍的“面積”即為變力做的功。sF02-2-7Kd+d′d+d′kddCABD在F-l圖象中，圖線與坐標軸所圍成的sF02-2-7Kd+d′d+d′kddCABD鐵錘兩次對釘子做功相同，則三角形OAB的面積與梯形ABCD的面積相等，即解得E．關于相互作用力的功作用力和反作用力所做功的數值沒有必然的聯(lián)系。一對作用力和反作用力，可以兩個力均不做功；可以一個力做功，另一個力不做功；也可以一個力做正功，另一個力做負功；也可以兩個力均做正功或均做負功?！菊n堂小結】1．對功的概念和功的物理意義的主要內容作必要的重復(包括正功和負功的意義)。2．對功的計算公式及其應用的主要問題再作些強調教學反思課題：第三節(jié)功率第課時總序第個教案課型：新授課編寫時時間：年月日執(zhí)行時間：年月日【教學目標】知識和技能1．知道功率的物理意義、定義式、單位。2．理解功率的導出式P=F·v的物理意義，并掌握其用法，會利用功率的兩個公式來解釋現(xiàn)象和進行計算。3．理解平均功率和瞬時功率，了解平均功率、瞬時功率、額定功率、實際功率的區(qū)別與聯(lián)系。過程和方法1．通過實例體驗功率概念的形成過程及功率的實際意義，通過功率的定義過程，體會應用比值方法建立物理概念的方法。2．學會求解各種不同的功率。3．運用功率的不同表達式分析和解決動力機械的運動問題。情感態(tài)度與價值觀1．使學生養(yǎng)成具體問題具體分析和嚴密思維的習慣。2．提高學生理論聯(lián)系實際、解決實際問題的能力。3．培養(yǎng)學生敢于發(fā)表自己觀點、善于合作的良好習慣?！窘虒W重點】1．理解功率的概念。2．知道功率的種類及其計算?！窘虒W難點】1．功率的表達式P=F·v的物理意義和運用。2．瞬時功率和平均功率的計算?！窘虒W時數】2課時【教學過程】新課導入教師：人們在生產、生活和工作中使用了大量的機械來做功，這與人力直接做功或畜力做功，在完成功的快慢方面有何不同？請舉例說明。（引發(fā)學生思考，讓學生從身邊生活尋找做功快慢的事例，并思考機械與人或畜力做功快慢的差異。）預測學生所舉事例可能有：1、人上高樓（如8層樓）時，乘電梯比走路要快得多；2、拖拉機耕地比牛耕地要快得多；3、挖土機與人，要完成相同的挖土任務，人花的時間要長得多；4、從水井里提水，使用抽水機比人工要快得多；5、……（列舉生產、生活中發(fā)生的事例，使學生體會功率與生活、生產息息相關，無處不在，研究功率具有重要的現(xiàn)實意義，并引導學生注意觀察身邊物理現(xiàn)象，體會到物理知識就在我們身邊，感悟物理規(guī)律研究的價值，激起學生的求知欲。）功是能量轉化的量度，人們十分關注做功的多少。然而不同的機械或人，其做功的快慢是不同的。（分析一些生產事例、工作場面，或展示一些做功快慢不同的圖片。有條件的情況下還可通過多媒體手段更生動地展示這些畫面和情景，使學生對做功快慢的情形有更為形象和具體的認識，從而為建立正確的“功率”概念打下良好基礎。）教師：在建筑工地上分別采用以下三種方式，把1t的貨物從地面運到三樓，方式一：搬運工分批搬運，需時間3h方式二：用一臺起重機提升，需時1min方式三：用另一臺起重機提升，需時30s上述三種情況下，把貨物由地面運到三樓時，請思考以下問題：1、用不同的方式，對貨物所做的功是否相同？2、所用時間不同，三種方式中做功的快慢是否相同？結論：對重物所做的功相同，但所用時間不同，說明做功快慢不同。說明：通過引導學生分析有關事例，形成初步共識：人們選用機械來做功時，不僅要考慮做功多少，還要考慮機械做功的快慢。如挖掘機做功比人快；大卡車比拖拉機做功快；拖拉機耕地比牛耕地要快；起重吊車比搬運工人做功快；抽水機比轆轤提水快，等等。研究做功的快慢有著重要的實際意義。通過實際問題讓學生感性地認識做功的快慢。教師：不同的機器或物體做功有快有慢，如何來衡量做功的快慢呢？請同學們思考并提出解決方案。（引導學生思考：如何比較物體做功快慢？討論中注意培養(yǎng)學生的發(fā)散思維能力和批判思維能力。）預測學生可能有以下認識：1、選擇相同時間，比較做功多少，做功多的，做功就快；2、選擇做相同的功，比較做功的時間長短，時間長的，做功就慢；3、類比“速度”的定義方法，用做功和完成這些功所花的時間的比值來定義“功率”；4、……說明：對學生提出的各種方案可能有問題或不完整，教師應鼓勵學生在交流中補充完善自己的認識。教學中注意引導學生類比如“速度”、“加速度”概念的定義方法，體會比值法定義功率概念。新課推進一、功率的含義1．定義：功W與完成這些功所用時間t的比值叫做功率。（板書）2．定義式：P=W/t（板書）3．物理意義：表示物體做功快慢的物理量。（板書）4．單位：（板書）教師請一位同學正確地說出定義式中各個字母所表示的物理量及其單位。國際單位：瓦特（w），常用單位：千瓦（kw）或焦耳/秒（J/s）（板書）W→功→單位：焦耳（J）ｔ→做功所用時間→單位：秒(s)換算關系：１kw=1000w１w=１J/s（板書）說明：用已知物理量的比值定義新的物理量，是建立物理概念常用的方法。使用該方法能夠進一步揭示和表述被探究對象的某些物理性質及變化規(guī)律，像我們已經研究過的速度、加速度等物理量就是用這種方法來定義的。5.功率是標量，功率表示做功過程中能量轉化的快慢。（板書）6.討論與交流：小實驗：把一段粉筆放在書的封面上，打開書的封面形成一個斜面，并使粉筆開始下滑。請同學仔細分析一下，在下滑的過程中粉筆共受到幾個力的作用？哪些力做正功？哪些力做負功？哪些力不做功？如果斜面的傾角增大，情況會有什么變化？傾角增大時，功率是否也增大？提示：（1）比較不同傾角時的功率，應注意粉筆開始下滑處的高度應相同。討論功率時須指明哪個力的功率。（2）實驗的分析討論，要注意所分析的是某個力的平均功率。注意引導學生進行受力分析、做功分析，可利用功率的定義式，在理論上進行推演，使思維更加嚴密。7.一些常見機械做功功率（1）汽車發(fā)動機5×104W～15×104W

（2）摩托車約2×103W

（3）噴氣客機約2×108W

（4）人心臟跳動的功率1.5W左右（5）火箭的發(fā)動機約1×1013W

（6）萬噸巨輪106W以上（7）藍鯨游動的功率可達350kW（8）人的平均功率約1×102W（9）優(yōu)秀運動員短時間內的功率可達1000W

二、功率P與力F、速度v的關系（板書）1.功率與力、速度的關系推導（板書）教師：一部汽車載重時和空車時，在公路上以相同的速度行駛，試討論這兩種情況下汽車的輸出功率是否相同？為什么？預測學生的回答可能有：（1）載重汽車與地摩擦力較大，牽引力也大，由于行駛速度一樣，故相同時間內，載重車的牽引力做功較多，所以載重汽車的輸出功率較大；（2）載重汽車行駛得比空車慢，因此功率較?。唬?）載重汽車比空車費力，因此載重車的輸出功率較空車時要大些；（4）……說明：上述分析討論的目的是啟發(fā)學生思考功率與力和速度有何關系。學生分析可能會出現(xiàn)片面和不完整回答，教師要參加到學生的討論分析中，幫助、啟發(fā)和引導學生形成正確的認識。得出正確的答案(1)。接著，教師引導學生思考，如何計算牽引力的功率。（讓學生根據所學知識和功率定義式進行推演，培養(yǎng)良好的科學思維能力和思維習慣）教師：某汽車在平直公路上做勻速直線運動，已知其牽引力大小為F，運行速度為v，試求此時汽車牽引力F的功率為多少？（注意引發(fā)學生思考解決問題的思路，應用功和功率的定義式進行分析和推導。）2.公式：P=Fv（F與位移s或v同方向）（板書）即力F的功率等于力F和物體運動速度v的乘積.。注意F是速度v方向上的作用力。分析討論：由v=s/t求出的是物體在時間ｔ內的平均速度，代入公式P=Fv求出的功率是F在時間ｔ內的平均功率；如果ｔ取得足夠小，則v表示瞬時速度，此時由Ｐ＝Fv求得的功率就是F在該時刻的瞬時功率。即當v為平均速度時，求得的功率就是平均功率，v為瞬時速度時，求得的功率就是瞬時功率。總結：v是平均速度，P是平均功率（F為恒力，且F與同向）（板書）P=Fvv是瞬時速度，P是瞬時功率（板書）說明：如果物體做勻速直線運動，由于瞬時速度與平均速度相等，故此時平均功率等于瞬時功率。教師：汽車以額定功率在平直公路行駛時，若前方遇到了一段較陡的上坡路段，汽車司機要做好什么調整，才能確保汽車駛到坡頂？為什么？預測學生的回答可能有：（1）加大油門，汽車可順利行駛到達坡頂。（2）汽車要換檔，才能順利行駛到達坡頂。（3）……師生共同分析：（1）根據P=Fv知，汽車以額定功率行駛，因遇上坡路段，汽車所需的牽引力增大了，若要保持行駛速度不變，這是不可能的；加大油門，只會增加發(fā)動機的輸出功率（超過額定功率），發(fā)動機將因超負荷而過熱損壞。（2）這是一種正確的操作方式，當司機將發(fā)動機的速度檔位調低后，速度減小了，牽引力加大了，只要牽引力足夠，汽車便可順利上坡。教師根據課堂需要還可以提出一些問題讓學生進一步討論，如：（1）汽車上坡的時候，司機常用換擋的方法來減小速度，為什么？（汽車上坡的時候，司機常用換擋的方法來減小速度，來得到較大的牽引力。）（2）汽車上坡時，要保持速度不變，應如何做？（汽車上坡時，要保持速度不變，就必須加大油門，增大輸出功率來得到較大的牽引力。）（3）起重機在豎直方向勻速吊起某一重物時，為什么發(fā)動機的輸出功率越大，起吊速度就越大？（起重機在豎直方向勻速吊起某一重物時，由于牽引力與重物的重力相等，即牽引力保持不變，發(fā)動機輸出的功率越大，起吊的速度就越大。）思考：汽車等交通工具，如何才能獲得更大的行駛速度？教師：由P=W/t求出的是瞬時功率還是平均功率?學生小組討論后得出：由公式P=W/t求出的功率，反映了該力在t時間內做功的平均快慢，故由公式P=W/t求出的功率是平均功率。教師：人力直接做功能否像汽車做功那樣快呢？汽車做功能否像飛機做功那樣快呢？人如果做功過快，會產生什么后果呢？汽車超負荷運轉會產生什么后果呢？（人做功過快，會引起疲勞、甚至受傷、生病等，汽車超負荷工作會造成發(fā)動機熄火或燒毀。）教師：奧運長跑運動員能否用100m短跑的速度來完成5000m的賽跑路程呢？為什么？（奧運比賽是一種挑戰(zhàn)運動局限的比賽，人與機器一樣，不能長時間超負荷運動，短跑運動員在100m賽跑中，時間不過是十幾秒，能以最大的速度跑完全程，此時運動員的輸出功率是正常時的數十倍。在5000m的長跑運動中，運動員不可能長時間超負荷運動，因此長跑運動員不可能一直保持百米賽跑那樣的速度。）說明：讓學生通過思考自己身邊所熟悉的問題，認識額定功率和實際功率的概念以及概念的意義。教師：你對“額定功率和實際功率以及平均功率和瞬時功率”是怎樣理解的？①額定功率：指動力機械在長時間正常工作時最大輸出功率。也是機械發(fā)動機銘牌上的標稱值。額定功率是動力機械重要的性能指標，一個動力機械的額定功率是一定的，機器不一定都在額定功率下工作。②實際功率：機械在運行過程中實際輸出的功率是實際功率。實際功率可以小于額定功率，可以等于其額定功率（稱滿負荷運行），但不能大于額定功率，否則容易將機械損壞。機車啟動過程中，發(fā)動機的功率指牽引力的功率而不是合外力或阻力的功率。③平均功率：物體在一段時間內做功功率的平均值叫平均功率。通常用定義式P=W/t描述，只有當物體勻速運動時，才等于瞬時功率。④瞬時功率：物體在某一時刻的功率叫做瞬時功率。通常用P=Fv表示，必須注意F、v與P的同時性。很多機械的銘牌上都標有這臺機器的額定功率，請同學將家里的電器設備上的額定功率都記錄下來，計算家里的每部機器每天要做多少功？要消耗多少電能？哪一部機器最耗電？并與同學進行交流。教師：（課件展示）（1）當牽引力F一定時，功率P和速度v之間有什么關系？（2）當速度v一定時，牽引力F和功率P之間關系如何？（3）當輸出功率P一定時，牽引力F和速度v之間有什么關系？根據公式P=Fv可知，物體的運動速度v與牽引力F成反比，如果汽車需要較大的牽引力，就必須減小運動速度。課件展示下列關系：F一定時，P∝v（板書）據P=Fv可得v一定時，P∝F（板書）P一定時，F(xiàn)∝（板書）3.推廣式：P=Fvcosα（α為力F與瞬時速度v方向間的夾角）說明：（1）當F為合外力時，P為合外力做功的功率；當F為某一外力時，P為該力做功的功率；（2）在汽車等交通工具一類問題中，式中P為發(fā)動機的實際功率，F(xiàn)為發(fā)動機的牽引力，v為汽車的瞬時速度。4．學生進行測功率活動。教師：如何才能知道在某種運動中自己做功的功率呢？請同學設計一個測量方案，并進行實際測量。（激勵積極思考、設計可行方案，動腦動手，體驗科學探究實驗方法和感受實驗成果的喜悅。）預測學生的實驗方案可能有：（讓學生結合自己的情況來進行設計實驗）方案1：學生快速跑上樓，來測量做功的最大功率；方案2：估算學生自己平時上樓或爬山過程的功率；方案3：設計沿某一竹桿或樹桿上爬一定的高度，來測量做功功率；方案4：利用跳繩運動，來測量做功功率；方案5：測算自己舉起杠鈴時的最大功率（需要同學的幫忙）；方案5：……說明：（1）有關實驗方案、原理、器材、數據的測定及同學協(xié)作等，都應放手讓學生自行討論、分工，這樣才能培養(yǎng)學生的實驗能力，提供學生合作交流的機會。（2）方案選定后，要注意引導學生如何求功和功率，需要選擇哪些實驗器材，測量哪些物理量？測量是否存在誤差問題，如何才能較準確地測量。（3）根據學生設計的方案，組織學生進行實驗。實驗結果可讓學生通過實物展臺進行交流匯報，師生共同觀看，最后還可以進行評選活動。（4）通過親身的實驗活動，達到內化知識，提升能力，培養(yǎng)學生應用物理知識解決實際問題能力，同時也在實驗過程中培養(yǎng)學生嚴謹的科學態(tài)度。（在應用物理規(guī)律時，不僅要做鞏固性練習，而且要結合實際問題情景，讓學生在實施的過程中體驗如何應用物理知識解決問題，特別是方案設計的討論有助于促進學生各方面的發(fā)展，提高學生學習的興趣，建議課后安排學生測功率。）三、例題講解1、功率的計算例1、從空中以40m/s的初速度沿著水平方向拋出一個重為10N的物體，不計空氣阻力，取g=10m/s2，求(1)在拋出后3s內重力的功率。(2)在拋出后3s時重力的功率(設3s時未落地)。解析(1)3s內的功率是指平均功率，3s內重力做功，故。(2)3s時的功率是指瞬時功率，應用求解，結合平拋知識得mg·gt=10×10×3=300W。例2、一個質量為m的物體，從高度為h，長度為L的光滑斜面頂端由靜止開始下滑，求物體到達斜面底端時重力做功的功率？解析：本題所求重力做功的功率，應為瞬時功率P=mgvcosα，而速度v是沿著斜面向下的。如圖2-3-1，設斜面的傾角為θ，根據而α＝（90○－θ），所以點評：本題主要考查對瞬時功率的計算，要求同學們對三角關系理解通徹，并且靈活運用公式.θθ2-3-1課題：第四節(jié)重力勢能第課時總序第個教案課型：新授課編寫時時間：年月日執(zhí)行時間：年月日【教學目標】一、知識目標1.理解重力勢能的概念，會用重力勢能的定義進行計算.2.理解重力勢能的變化和重力做功的關系，知道重力做功與路徑無關.3.知道重力勢能的相對性.4.了解彈性勢能.二、能力目標1.根據功和能的關系，推導出重力勢能的表達式.2.學會從功和能的關系上解釋和分析物理形象.三、德育目標滲透從對生活中有關物理現(xiàn)象的觀察，得到物理結論的方法，激發(fā)和培養(yǎng)學生探索自然規(guī)律的興趣.【教學重點】重力勢能的概念及重力做功跟物體重力勢能改變的關系.【教學難點】重力勢能的系統(tǒng)性和相對性【教學課時】1課時【探究學習】用投影片出示本節(jié)課的學習目標1.理解重力勢能的概念，會用重力勢能的定義式進行計算.2.理解重力勢能的變化和重力做功的關系，知道重力做功與路徑無關.3.知道重力勢能的相對性.4.了解彈性勢能.學習目標完成過程：一、復習導入教師：打樁機的重錘從高處落下時，可以把水泥樁打進地里，為什么?學生：因為重錘具有重力勢能.教師：那么什么是重力勢能?學生：物體由于被舉高而具有的能量叫重力勢能.演示實驗：在一個透明的玻璃容器內裝上沙子.實驗一：用一個鐵球從不同高度釋放，觀察鐵球落在沙子中的深度.實驗二：用大小不同的兩個鐵球從同一高度釋放，觀察鐵球落在沙子中的深度.學生回答觀察到的現(xiàn)象：在實驗一中，鐵球的釋放高度越大，鐵球落在沙子中的深度越大.在實驗二中，質量大的鐵球落在沙子中的深度大.教師：通過上述演示，我們可以定性得到：重力勢能跟物體的質量和高度都有關系，且物體的質量越大，高度越大，重力勢能就越大.引入：那么，怎樣定量地表示重力勢能呢?板書課題：重力勢能二、新課教學(一)重力勢能1.教師舉例把一個質量為ｍ的物體豎直向上拋出，在它上升和下落的過程中，重力分別做什么功?重力勢能如何變化?學生：上升過程中，物體克服重力做功(重力做負功).物體的重力勢能增大.下落過程中，重力做正功，物體的重力勢能減小.教師：前邊我們學過了功和能之間的關系，我們知道力對物體做了多少功，物體的能量就將變化多少，那么同學們認為重力所做的功與物體重力勢能的變化之間有什么關系?學生：重力所做的功等于物體重力勢能的變化.2.上邊我們定性分析了重力所做的功等于物體重力勢能的變化，下邊我們再來分析一個例子：①用投影片出示問題：質量為ｍ的物體從高度為ｈ１的A點下落到高度為ｈ2的B點，重力所做的功為多少?②學生求解得到：重力所做的功為：WG＝ｍｇΔｈ＝ｍｇ（ｈ１－ｈ２）③教師：前邊我們結合功和能的關系分析得到重力所做的功等于物體重力勢能的變化，而我們經過推導又得到重力所做的功等于ｍｇｈ這個量的變化，所以在物理學中就用ｍｇｈ這個式子來表示物體的重力勢能.板書：EＰ＝mghEＰ物體的重力勢能焦（J）ｍ→物體的質量千克（kg）ｇ→重力加速度→(米每二次方秒)s2/ｍｈ→物體的高度→米（ｍ）④推導重力勢能的單位：∵１kg·ｍ/s2·ｍ＝１Ｎ·ｍ＝１J∴重力勢能的單位是焦耳，并把上述板書補充完整.⑤重力勢能是標量3.據重力做功與重力勢能變化之間的關系進行討論：①教師：我們用來表示物體在初位置的重力勢能，用來表示物體在末位置的重力勢能，則②學生討論得到：當物體由高處運動到低處時，ｈ１>ｈ2，WＧ>０∴當物體由低處運動到高處時，ｈ１<ｈ2，WＧ<０∴③教師總結：重力做正功時，重力勢能減少，減少的重力勢能等于重力所做的功.物體克服重力做功(重力做負功)時，重力勢能增加，增加的重力勢能等于物體克服重力所做的功.4.討論：如圖所示，物體從高為h1處運動到高為ｈ2處，運動的路徑有無數條，討論在這些運動過程中，重力所做的功是否相同.學生：重力所做的功相同，因為重力所做的功等于重力勢能的減少量，而重力勢能的減少量ｍｇ（ｈ１－ｈ2）是一定的.教師：由此得到：重力所做的功只跟物體初位置的高度ｈ１和末位置的高度ｈ2有關，跟物體運動的路徑無關.(二)重力勢能的相對性教師：有一個物體放在三樓頂，每層樓高ｈ，則該物體的重力勢能為多大?學生：3mgh；mgh；2mgh.教師：同一個物體的重力勢能，為什么會有三個不同的值呢?學生：是由于所選高度的起點不同而造成的.教師：我們把所選高度的起點處的平面叫參考平面，第一位同學以一樓地面為參考水平面得到物體的重力勢能為3mgh，第二位同學是以三樓地面為參考平面，則物體的重力勢能為mgh，同理第三位同學是以二樓地面作為參考平面，得到的重力勢能為2mgh.板書：①參考平面的選取是任意的.②選取不同的參考平面，物體的重力勢能的數值是不同的.③通常選地面為參考平面.(三)彈性勢能1.演示裝置如圖所示：將一彈簧壓縮不同程度：觀察現(xiàn)象.取一個硬彈簧，一個軟彈簧，分別把它們壓縮相同程度，觀察現(xiàn)象.2.學生敘述實驗現(xiàn)象實驗一中：當彈簧壓縮程度越大時，彈簧把木塊推的越遠.實驗二中：兩根等長的軟、硬彈簧，壓縮相同程度時，硬彈簧把木塊彈出的遠.3.上述實驗中，彈簧被壓縮時，要發(fā)生形變，在恢復原狀時能夠對木塊做功，我們說彈簧具有能，這種能叫彈性勢能.板書：發(fā)生形變的物體，在恢復原狀時能夠對外做功，因而具有能量，這種能量叫做彈性勢能.4.教師：同學們能舉幾個物體具有彈性勢能的例子嗎?學生：卷緊的發(fā)條，被拉伸或壓縮的彈簧，拉彎的弓、擊球時的網球拍或羽毛球拍、撐桿跳高時的撐桿等.5.教師分析上述各例中彈性勢能和形變程度之間的關系，學生總結得到：形變程度越大，彈性勢能也越大.6.教師：到現(xiàn)在為止，我們已學習了兩種勢能：重力勢能和彈性勢能.對于重力勢能，其大小由地球和地面上物體的相對位置決定，對于彈性勢能，其大小由形變程度決定，而形變程度不同，發(fā)生形變的物體的各部分相對位置也會發(fā)生變化，得到：①勢能也叫位能.②勢能具有系統(tǒng)性：重力勢能是物體和地球組成的系統(tǒng)共有的，彈性勢能是物體的各部分所共有的.三、鞏固練習用投影片出示思考題：1.關于重力做功和物體的重力勢能，下列說法中正確的是A.當重力對物體做正功時，物體的重力勢能一定減少B.物體克服重力做功時，物體的重力勢能一定增加C.地球上任何一個物體的重力勢能都有一個確定值D.重力做功的多少與參考平面的選取無關2.物體在運動過程中，克服重力做功為50J，則A.重力做功為50JB.物體的重力勢能一定增加50JC.物體的動能一定減少50JD.重力做了50J的負功3.以40ｍ/s的初速度豎直向上拋出一個物體，經過ｔ秒后，物體的重力勢能是動能的3倍，ｇ＝10ｍ/s2，則ｔ的大小為A.2秒 B.3秒 C.4秒 D.5秒參考答案：1.ABD2.BD3.A【課堂小結】本節(jié)課我們學習了：1.勢能由物體間的相互作用而產生，由它們的相對位置而決定.2.勢能是標量，單位是焦耳.3.重力對物體所做的功與物體的運動路徑無關，只跟物體運動的始、末位置有關，重力所做的功等于物體始、末位置的重力勢能之差.4.重力勢能是地球和地面上的物體共同具有的，一個物體的重力勢能的大小與參考平面的選取有關.【板書設計】1.物體的重力勢能等于物體的重量和它的高度的乘積1.物體的重力勢能等于物體的重量和它的高度的乘積→EＰ＝mgh2.重力勢能是標量，是狀態(tài)量3.重力勢能是物體和地球共有的，常稱為物體的重力勢能.4.重力勢能是具有相對性(相對于參考平面)5.單位：焦(J)6.重力做功與路徑無關，與初、末位置有關1.發(fā)生彈性形變的物體，在恢復原狀時能夠對外做功，物體具有能量，這種能量叫彈性勢能.2.彈性勢能與形變大小有關教學反思課題：第五節(jié)探究彈性勢能的表達式第課時總序第個教案課型：新授課編寫時時間：年月日執(zhí)行時間：年月日【教學目標】知識與技能理解彈性勢能的概念及意義，學習計算變力做功的思想方法。過程與方法1、猜測彈性勢能的表達式與哪些因素有關，培養(yǎng)學生科學預測的能力。2、體會計算拉力做功的方法，體會微分思想和積分思想在物理學上的應用。情感、態(tài)度與價值觀通過對彈性勢能公式的探究過程和所用方法，培養(yǎng)學生探究知識的欲望和學習興趣，體味彈性勢能在生活中的意義、提高物理在生活中的應用意識。【教學重點】探究彈性勢能公式的過程和所用方法?！窘虒W難點】推導拉伸彈簧時，用微分思想和積分思想求解拉力所做功的表達式。【教學課時】1課時【探究學習】引入新課教師活動：1.演示：裝置如圖所示：將一木塊靠在彈簧上，壓縮后松手，彈簧將木塊彈出.分別用一個硬彈簧和一個軟彈簧做上述實驗，分別把它們壓縮后松手，觀察現(xiàn)象.學生活動：觀察并敘述實驗現(xiàn)象現(xiàn)象一：同一根彈簧，壓縮程度越大時，彈簧把木塊推得越遠．現(xiàn)象二：兩根等長的軟、硬彈簧，壓縮相同程度時，硬彈簧把木塊彈出得遠．師生共同分析，得出結論：上述實驗中，彈簧被壓縮時，要發(fā)生形變，在恢復原狀時能夠對木塊做功，因而具有能量，這種能量叫做彈性勢能．教師活動：多媒體演示（《撐桿中的彈性勢能》），發(fā)生形變的物體，具有彈性勢能．請同學們再舉幾個物體具有彈性勢能的例子：學生活動：觀察課件演示，體會發(fā)生形變的物體，具有彈性勢能；思考并舉例：a.卷緊的發(fā)條b.被拉伸或壓縮的彈簧c.擊球的網球拍d.拉開的弓［導入］彈性勢能的大小與哪些因素有關？彈性勢能的表達式應該是怎樣的？這節(jié)課我們就來探究這些問題。新課講解教師活動：我們在學習重力勢能時，是從哪里開始入手進行分析的？這對我們討論彈性勢能有何啟示？學生活動：思考后回答學習重力勢能時，是從重力做功開始入手分析的。討論彈性勢能應該從彈力做功的分析入手。點評：通過知識的遷移，找到探究規(guī)律的思想方法，形成良好的思維習慣。教師活動：當彈簧的長度為原長時，它的彈性勢能為零，彈簧被拉長或被壓縮后，就具有了彈性勢能，我們只研究彈簧拉長的情況。在探究的過程中，我們要依次解決那幾個問題呢？請同學們快速閱讀課本，把這幾個問題找出來。學生活動：閱讀教材，找出探究過程中要依次解決的問題，從總體上把握探究的思路。教師活動：傾聽學生回答，進一步引導。（1）重力勢能與高度h成正比，彈性勢能是否也與彈簧的伸長量（或縮短量）成正比？說出你的理由。（2）在高度h相同的情況下，物體的質量越大，重力勢能越大，對于不同的彈簧，其彈性勢能是否也有類似的情形？（3）對彈性勢能的猜測，并不能告訴我們彈性勢能的表達式，這樣的猜測有沒有實際意義？學生活動：思考問題，學生代表發(fā)言。教師活動：聽取學生匯報，點評，解答學生可能提出的問題。提出問題：重力做功，重力勢能發(fā)生變化，重力做功在數值上等于重力勢能的變化量。那么，彈力做功與彈性勢能的變化之間關系是怎樣的？學生活動：思考問題，學生代表發(fā)言。教師活動：聽取學生匯報，點評，解答學生可能提出的問題。提出問題：重力是恒力，重力做功等于重力與物體在豎直方向移動距離的乘積。那么，拉伸彈簧時，拉力做功該怎樣計算？閱讀課本，并在練習本上自己畫圖，寫出拉力在整個過程中做功的表達式。學生活動：閱讀教材，思考拉力做功的計算方法。選出代表發(fā)表自己的見解。點評：通過學生閱讀，培養(yǎng)學生的閱讀理解能力；通過學生探求變力做功的方法，初步形成微分求解變量的物理思想方法。教師活動：聽取學生匯報，投影學生的求解過程，解答學生可能提出的問題。提出問題：怎樣計算拉力做功的求和式？是否可以用F-l圖象下一個梯形的面積來代表功？在練習本上寫出拉力做功的表達式。學生活動：在練習本上作F-l圖象，推導拉力做功的表達式。教師活動：聽取學生匯報，投影學生的推導過程，解答學生可能提出的問題。點評：在處理勻變速直線運動的位移時，曾利用v-t圖象下梯形的面積來代表位移；這里利用F-l圖象下的面積來代表功，可以培養(yǎng)學生知識遷移的能力。但要搞清彈簧長度和伸長量的區(qū)別，l表示伸長量，則F-l圖象下是一個三角形的面積來代表功?！菊n堂訓練】一、對彈性勢能的理解［例1］一豎直彈簧下端固定于水平地面上，小球從彈簧的正上方高為h的地方自由下落到彈簧上端，如圖所示，經幾次反彈以后小球最終在彈簧上靜止于某一點A處，則（）A．h愈大，彈簧在A點的壓縮量愈大B．彈簧在A點的壓縮量與h無關C．h愈大，最終小球靜止在A點時彈簧的彈性勢能愈大D．小球第一次到達A點時彈簧的彈性勢能比最終小球靜止在A點時彈簧的彈性勢能大解析：最終小球靜止在A點時，通過受力分析，小球受自身重力與彈簧的彈力作用，由彈力公式F=kl，即可得出彈簧在A點的壓縮量與h無關，彈簧的彈性勢能與h無關。答案B二、關于不同能量間的轉化［例2］如圖所示，表示撐桿跳運動的幾個階段：助跑、撐桿起跳、越橫桿。試定性地說明在這幾個階段中能量的轉化情況。分析：運動員的助跑階段，身體中的化學能轉化為人和桿的動能；起跳時，運動員的動能和身體中的化學能轉化為人的重力勢能和撐桿中的彈性勢能，隨著人體的繼續(xù)上升，撐桿中的彈性勢能轉化為人的重力勢能，使人體上升至橫桿以上；越過橫桿后，運動員的重力勢能轉化為動能。【課堂小結】探究彈性勢能的表達式一、彈性勢能定義：發(fā)生彈性形變的物體各部分之間，由于彈力的相互作用而具有的勢能．二、彈性勢能的表達式Ep=1/2kl2，和重力勢能進行比較．教學反思課題：第六節(jié)實驗：探究功與速度變化的關系第課時總序第個教案課型：新授課編寫時時間：年月日執(zhí)行時間：年月日【教學目標】1、知識與技能（1）會用打點計時器打下的紙帶計算物體運動的速度；（2）學習利用物理圖像探究功與物體速度變化的關系。2、過程與方法：通過用紙帶與打點計時器來探究功與物體速度相關量變化的關系，體驗知識的探究過程和物理學的研究方法。3、情感態(tài)度與價值觀：體會學習的快樂，激發(fā)學習的興趣；通過親身實踐，樹立“實踐是檢驗真理的唯一標準”的科學理念。【教學重點】學習探究功與物體速度變化的關系的物理方法――倍增法，并會利用圖像法處理數據。【教學難點】實驗數據的處理方法――圖像法【教學課時】1課時【探究學習】閱讀教材，提出方法（1）實驗裝置：見右圖。配套器材：課本方案裝置（2）實驗思想方法：倍增法。雖為變力做功，但橡皮條做的功，隨著橡皮條數目的成倍增加功也成倍增加。這種方法的構思極為巧妙。歷史上，庫侖應用類似的方法發(fā)現(xiàn)了著名的庫侖定律。當然，恒力做功時，倍增法同樣適用。（3）數據處理方法：圖像法。作出功－速度（W-v）曲線，分析這條曲線，得出功與速度變化的定量關系。學生思考，提出預案（1）學生提出多種設計預案，在課上展示設計的思路和方法：課本方案、氣墊導軌加數字毫秒計方案、鐵架臺打點計時器自由落體方案等。（2）教師針對各種設計預案，進行分析：主要從合理性、科學性、可行性等方面進行分析，略。師生研討，初定方案1、制定基本的實驗方案：（師生互動）互動以下面幾個問題為中心展開：（1）探究中，我們是否需要橡皮筋做功的具體數值？不需要。因為實驗是以倍增的思想方法設計，若橡皮筋第一次做功為W，則橡皮筋第二次做功為2W，…、橡皮筋第n次做功為nW。且實驗巧妙地將倍增的物理方法應用于變力做功。（2）為了達到各次實驗中橡皮筋做的功成倍增加，即實現(xiàn)倍增，對各次實驗中橡皮筋的伸長量有什么要求？你想出了什么辦法？各次實驗中橡皮筋的伸長量必須相同。若使小車在橡皮筋的變力作用下產生的位移相同，就要有相同的運動起點。具體方法是：以第一次實驗時小車前（或后）端的位置為基準，垂直運動方向在木板上作出一條水平線。以后改變橡皮筋的條數時，小車前（或后）端仍以此位置為基準（均從靜止）運動。（3）小車獲得的速度怎樣計算？小車在橡皮筋作用結束后，做勻速運動。找出紙帶中點距相等的一段。求出點距相等一段的平均速度，即為小車勻速運動的速度，即小車加速后獲得的速度。（4）是否一定需要測出每次加速后小車速度的數值？可以怎樣做？不一定需要。（當然，也可以測出每次加速后小車速度的數值）設第一次小車獲得的速度為v,小車在第一次、第二次、…、第n次實驗中的速度為：若令則即小車在第二次以后實驗中獲得的速度可以用第一次實驗中獲得的速度的倍數來表示。（5）實驗完畢后，用什么方法分析橡皮筋對小車做的功與小車速度的關系？圖像法。（6）如何在坐標紙上建立兩軸物理量？如何確定適當的標度？縱坐標表示橡皮筋對小車做的功，橫坐標表示小車獲得的速度。以第一次實驗時的功W為縱軸的單位長度（必須用），可以用第一次實驗時的速度v為橫軸的單位長度（也可以根據各次實驗中的最大速度值、坐標紙的最大格數來確定），作出W-v曲線，即功－速度曲線。2、確立基本的實驗方案，設計初步的實驗步驟：A.先將木板置于水平桌面，然后在釘有鋼釘的長木板上，放好實驗小車。B.把打點計時器固定在木板的一端，將紙帶穿過打點計時器的限位孔，紙帶一端夾緊在小車的后端，打點計時器接電源。C.過兩釘中垂線上的適當位置作兩釘的平行線，交中垂線于O點，作為小車每次運動的起始點。D.使用一根橡皮筋時，將小車的前端拉到O點，接通電源，打點計時器打點，釋放小車，小車離開木板前適時使小車制動，斷開電源，取下紙帶。重復本項前面的過程，選出點跡清晰的紙帶。（求出小車獲得的速度。暫不求）E.換用同樣材料、粗細、長度的兩根、三根、…六根橡皮筋，依照D項的方法，分別進行實驗。（得出各次實驗中小車分別獲得的速度。暫不求）F.以功為縱軸（第一次橡皮筋做的功為縱軸的單位長度），以速度為橫軸（第一次小車的速度為橫軸的單位長度），建立坐標系，用描點法作出圖像，看看是否是正比例圖像，若不是，功與速度的哪種相關量（的變化量）是正比的，功就與速度的這種相關量（的變化量）具有確定的函數關系。學生實驗，教師指導1、學生按確定方案開始初步實驗。（首先完成實驗操作方案的前四步）2、教師適時提出問題，指導學生操作的技巧，針對問題，完善實驗操作。（1）小車運動中會受到阻力，可以采用什么方法進行補償？可以采用平衡摩擦力的方法。具體操作是：使木板略微傾斜，將小車（車后拴紙帶）放到木板上，輕推小車，小車運動，觀察紙帶的點距。調節(jié)木板的傾角，觀察紙帶的點距，直到點距相等，表明恰平衡摩擦力（若用氣墊導軌，調節(jié)導軌的傾角，若擋光條遮光的時間通過數字毫秒計顯示時間相等，即恰平衡摩擦力）。（2）觀察打點的紙帶，點距是如何變化的？點距是否均勻？問題出在哪里？若恰能平衡摩擦力，試分析小車會做何種運動？應該采用哪些點距來計算小車的速度？先增大，后減小。不均勻（不是勻加速）。沒有平衡摩擦力。就要用到補償法。先加速（但非勻加），后勻速。應采用小車做勻速運動那一段的點距來計算速度。因為勻速的速度就是橡皮條對小車作用的最終速度；由于小車在橡皮條變力作用下做非勻加速運動，最終速度不能用勻變速運動紙帶的處理方法得到，但可以用勻速運動紙帶的處理方法得到。（3）使木板略微傾斜，調節(jié)木板的傾角，經檢驗恰好平衡摩擦力?？梢宰鲆幌盗械仄叫芯€，選適當的位置作為A，重新標出小車運動的初始位置A。（體現(xiàn)完善實驗的過程）（4）確立可操作實驗方案，設計合理的實驗步驟：A.先將木板置于水平桌面，然后在釘有鋼釘的長木板上，放好實驗小車。B.把打點計時器固定在木板的一端，將紙帶穿過打點計時器的限位孔，紙帶一端夾緊在小車的后端，打點計時器接電源。C.使木板略微傾斜，調節(jié)木板的傾角，測量紙帶點距直到相等，表明恰好平衡摩擦力。D.過兩釘中垂線上的適當位置作兩釘的平行線，交中垂線于A點，作為小車每次運動的起始點。E.使用一根橡皮筋時，將小車的前（或后）端拉到A點，接通電源，打點計時器打點，釋放小車，小車離開木板前適時使小車制動，斷開電源，取下紙帶。重復本項前面的過程，選出清晰的紙帶。記下點距相等后t=0.1s的位移m，求出小車獲得的速度v=10m/s。F.換用同樣材料、粗細、長度的兩根、三根、…六根橡皮筋，依照D項的方法，分別進行實驗。記下各次實驗中點距相等后t=0.1s的位移m,求出小車分別獲得的速度m/s。G.以功為縱軸（用第一次橡皮筋做的功為縱軸的單位長度），以速度為橫軸（可以用適當的速度值為單位長度，也可以用第一次小車的速度為橫軸的單位長度），建立坐標系，用描點法作出圖像，看看是否是正比例圖像，若不是，功與速度的哪種相關量（的變化量）是正比的，功就與速度的這種相關量（的變化量）具有確定的函數關系。處理數據，得出規(guī)律 采集橡皮條分別為一根、兩根……、六根時的數據（勻速運動階段，例如在0.1s內的位移），記在自己設計的表格中。記錄數據的方式示例示例一－―數據關系123456W/×WJ123456X/×10-2mX1X2X3X4X5X6v/vV1V2V3V4V5V6示例二――倍數關系123456W/×WJ123456X/×10-2mX1X2X3X4X5X6v/vv（X2 /X1）v（X3/X1）v（X4/X1）v（X5/X1）v（X6/X1）v3.轉化成Excel數據，利用數表軟件進行數據處理示例一－―數據關系x/（cm）04.115.537.078.209.109.98W/WJ0123456v/（m/s）00.410.550.710.820.911.00W/WJ0123456v平方00.170.300.500.670.831.00W/WJ0123456v三次方00.070.130.360.550.751.00W/WJ0123456V1/2次方00.640.740.840.910.951.00W/WJ0123456示例二――倍數關系示例二――倍數關系次數123456W/×WJ123456X/×10-2m4.115.537.078.209.109.98 速度的一次方v/vv（X2 /X1）v（X3/X1）v（X4/X1）v（X5/X1）v（X6/X1）v倍數1.001.351.721.992.212.42 速度的二次方v2/v2v2（X2 /X1）2v2（X3/X1）2v2（X4/X1）2v2（X5/X1）2v2（X6/X1）2v2倍數1.001.822.963.964.885.86 速度的三次方v3/v3v3（X2 /X1）3v3（X3/X1）3v3（X4/X1）3v3（X5/X1）3v3（X6/X1）3v3倍數1.002.465.087.8810.7914.17 速度的1/2次方v1/2/v1/2v1/2（X2 /X1）1/2v1/2（X3/X1）1/2v1/2（X4/X1）1/2v1/2（X5/X1）1/2v1/2（X6/X1）1/2v1/2倍數1.001.161.311.411.491.56分析得：只有速度的平方具有倍數關系。示例二――倍數關系次數123456W/×WJ123456v2/×v2倍數1.001.822.963.964.885.86結論：功與速度的平方成正比。（本實驗為便于探究，設初速度為零。）結論推廣：初速度不為零時，功與速度平方的變化量成正比。課堂練習1、本課實驗應用倍增思想得到了橡皮筋對小車做的變力功與速度的平方成正比。這使我們想到：恒力對物體做的恒力功與速度的平方成正比，你如何應用倍增思想設計一個實驗加以驗證？課堂總結（1）本實驗用倍增思想設計，探究變力做功與速度的相關量的變化之間的關系。體現(xiàn)了探究過程采用的物理方法－倍增方法，用這種方法設計實驗是非常精妙的。（2）但本實驗中，還需要用到紙帶的分析、速度的測量、力的平衡等相關的知識與技能。（3）實驗探究能更強烈地激發(fā)學生的學習興趣，體會學習的快樂；并通過親身實踐，樹立起“實踐是檢驗真理的唯一標準”的科學理念。（4）本課的主線，是分析論證實驗預案、確定完善課本方案并在實驗操作中改進實驗、對實驗數據進行分析處理得出結論。課題：第七節(jié)動能和動能定理（課時二）第課時總序第個教案課型：新授課編寫時時間：年月日執(zhí)行時間：年月日【教學目標】知識與技能1、掌握動能的表達式。2、掌握動能定理的表達式。3、理解動能定理的確切含義，應用動能定理解決實際問題。過程與方法1、運用演繹推導方式推導動能定理的表達式。2、理論聯(lián)系實際，學習運用動能定理分析解決問題的方法。情感、態(tài)度與價值觀通過動能定理的演繹推導，感受成功的喜悅，培養(yǎng)學生對科學研究的興趣?！窘虒W重點】動能定理及其應用。【教學難點】對動能定理的理解和應用?！窘虒W課時】2課時【探究學習】（一）引入新課教師活動：通過上節(jié)課的探究，我們已經知道了力對物體所做的功與速度變化的關系，那么物體的動能應該怎樣表達？力對物體所做的功與物體的動能之間又有什么關系呢？這節(jié)課我們就來研究這些問題。（二）進行新課1、動能表達式教師活動：我們在學習重力勢能時，是從哪里開始入手進行分析的？這對我們討論動能有何啟示？學生活動：思考后回答學習重力勢能時，是從重力做功開始入手分析的。討論動能應該從力對物體做的功入手分析。點評：通過知識的遷移，找到探究規(guī)律的思想方法，形成良好的思維習慣。教師活動：投影：在以下簡化的情景下求出力對物體做功的表達式。設物體的質量為m，在與運動方向相同的恒定外力F的作用下發(fā)生一段位移l，速度由v1增加到v2，如圖所示。試用牛頓運動定律和運動學公式，推導出力F對物體做功的表達式。學生活動：在練習本上獨立推導，求出力對物體做功的表達式。教師活動：投影學生的推導過程。功的表達式為：提出問題，教材上說“”很可能是一個具有特殊意義的物理量，為什么這樣說？通過上節(jié)課的探究，是否也印證了你的觀點？教師活動：聽取學生匯報，幫助總結。質量為m的物體，以速度v運動時的動能為提出問題：動能是矢量還是標量？國際單位制中，動能的單位是什么？1970年我國發(fā)射的第一顆人造地球衛(wèi)星，質量為173kg，運動速度為7.2km/s，它的動能是多大？學生活動：回答問題，并計算衛(wèi)星的動能。點評：通過計算衛(wèi)星的動能，增強學生的感性認識。同時讓學生感受到動能這個概念在生活、科研中的實際應用。促進學生對物理學的學習興趣。2、動能定理教師活動：直接給出動能定理的表達式：有了動能的表達式后，前面我們推出的，就可以寫成其中表示一個過程的末動能，表示一個過程的初動能。上式表明，力在一個過程中對物體所作的功，等于物體在這個過程中動能的變化。這個結論，叫做動能定理。提出問題：（1）如果物體受到幾個力的作用，動能定理中的W表示什么意義？結合生活實際，舉例說明。（2）動能定理，我們實在物體受恒力作用且作直線運動的情況下推出的。動能定理是否可以應用于變力作功或物體作曲線運動的情況，該怎樣理解？學生活動：閱讀教材，思考問題，列舉實例；選出代表發(fā)表自己的見解。點評：通過學生閱讀，培養(yǎng)學生的閱讀理解能力；通過學生討論，明確動能定理的應用范圍。教師活動：投影例題1和例題2，引導學生一起分析、解決。學生活動：學生在實物投影儀上講解自己的解答，并相互討論；教師幫助學生總結用動能定理解題的要點、步驟，體會應用動能定理解題的優(yōu)越性。1、動能定理不涉及運動過程中的加速度和時間，用它來處理問題要比牛頓定律方便.2、用動能定理解題，必須明確初末動能，要分析受力及外力做的總功.3、要注意：當合力對物體做正功時，末動能大于初動能，動能增加；當合力對物體做負功時，末動能小于初動能，動能減小。點評：通過分析實例，培養(yǎng)學生進行情景分析，加深對規(guī)律的理解能力，加強物理與生活實踐的聯(lián)系。（三）課堂總結、點評教師活動：讓學生概括總結本節(jié)的內容。請一個同學到黑板上總結，其他同學在筆記本上總結，然后請同學評價黑板上的小結內容。學生活動：認真總結概括本節(jié)內容，并把自己這節(jié)課的體會寫下來、比較黑板上的小結和自己的小結，看誰的更好，好在什么地方。點評：總結課堂內容，培養(yǎng)學生概括總結能力。教師要放開，讓學生自己總結所學內容，允許內容的順序不同，從而構建他們自己的知識框架。（四）實例探究對動能定理的應用h/10h［例］如圖所示，質量為m的鋼珠從高出地面h處由靜止自由下落，落到地面進入沙坑h/10h（1）鋼珠在沙坑中受到的平均阻力是重力的多少倍？（2）若讓鋼珠進入沙坑h/8，則鋼珠在h處的動能應為多少？設鋼珠在沙坑中所受平均阻力大小不隨深度改變。解析：（1）取鋼珠為研究對象，對它的整個運動過程，由動能定理得W=WF+WG=△EK=0。取鋼珠停止處所在水平面為重力勢能的零參考平面，則重力的功WG=mgh，阻力的功WF=Ffh，代入得mghFfh=0，故有Ff/mg=11。即所求倍數為11。（2）設鋼珠在h處的動能為EK，則對鋼珠的整個運動過程，由動能定理得W=WF+WG=△EK=0，進一步展開為9mgh/8—Ffh/8=—EK，得EK=mgh/4。點評：對第（2）問，有的學生這樣做，h/8—h/10=h/40，在h/40中阻力所做的功為Ffh/40=11mgh/40，因而鋼珠在h處的動能EK=11mgh/40。這樣做對嗎？請思考。 教學反思教學反思課題：第七節(jié)動能和動能定理（課時二）第課時總序第個教案課型：新授課編寫時時間：年月日執(zhí)行時間：年月日動能定理的應用一、動能定理應用的思路動能定理中涉及的物理量有F、l、m、v、W、Ek等，在處理含有上述物理量的力學問題時，可以考慮使用動能定理。由于只需從力在各段位移內的功和這段位移始末兩狀態(tài)動能變化去研究，無需注意其中運動狀態(tài)變化的細節(jié)，又由于功和動能都是標量，無方向性，無論是對直線運動或曲線運動，計算都會特別方便。當題給條件涉及力的位移效應，而不涉及加速度和時間時，用動能定理求解一般比用牛頓第二定律和運動學公式求解簡便。用動能定理還能解決一些用牛頓第二定律和運動學公式難以求解的問題，如變力作用過程、曲線運動等問題。二、應用動能定理解題的一般步驟：①確定研究對象和研究過程。②分析物理過程，分析研究對象在運動過程中的受力情況，畫受力示意圖，及過程狀態(tài)草圖，明確各力做功情況，即是否做功，是正功還是負功。③找出研究過程中物體的初、末狀態(tài)的動能（或動能的變化量）④根據動能定理建立方程，代入數據求解，對結果進行分析、說明或討論。2-7-5例題評講：2-7-51、應用動能定理求變力的功。例1如圖2-7-5所示，AB為1/4圓弧軌道，半徑為R=0.8m，BC是水平軌道，長S=3m，BC處的摩擦系數為μ=1/15，今有質量m=1kg的物體，自A點從靜止起下滑到C點剛好停止。求物體在軌道AB段所受的阻力對物體做的功。解答：物體在從A滑到C的過程中，有重力、AB段的阻力、BC段的摩擦力共三個力做功，WG=mgR，fBC=umg，由于物體在AB段受的阻力是變力，做的功不能直接求。根據動能定理可知：W外=0，所以mgR-umgS-WAB=0即WAB=mgR-umgS=1×10×0.8-1×10×3/15=6(J)點評：如果我們所研究的問題中有多個力做功，其中只有一個力是變力，其余的都是恒力，而且這些恒力所做的功比較容易計算，研究對象本身的動能增量也比較容易計算時，用動能定理就可以求出這個變力所做的功。例2電動機通過一條繩子吊起質量為8kg的物體。繩的拉力不能超過120N，電動機的功率不能超過1

200W，要將此物體由靜止起，用最快的方式將物體吊高90m（已知物體在被吊高90m以前已開始以最大速度勻速上升），所需時間為多少？（g取10m/s2）解答起吊最快的方式是：開始時以最大拉力起吊，達到最大功率后維持最大功率起吊。在勻加速運動過程中，加速度為m/s2=5m/s2，末速度

m/s=10m/s，上升時間s=2s，上升高度m=10m。在功率恒定的過程中，最后勻速運動的速度為m/s=15m/s，由動能定理有，解得上升時間t2=5.75s。所以，要將此物體由靜止起，用最快的方式將物體吊高90m，所需時間為

t=t1+t2=2s+5.75s=7.75s。2-7-62、應用動能定理解多過程問題2-7-6例3一個物體從斜面上高h處由靜止滑下并緊接著在水平面上滑行一段距離后停止，測得停止處對開始運動處的水平距離為S，如圖2-7-6，不考慮物體滑至斜面底端的碰撞作用，并設斜面與水平面對物體的動摩擦因數相同．求動摩擦因數μ．解答設該斜面傾角為α，斜坡長為l，則物體沿斜面下滑時，重力和摩擦力在斜面上的功分別為：物體在平面上滑行時僅有摩擦力做功，設平面上滑行距離為S2，則對物體在全過程中應用動能定理：ΣW=ΔEk．所以mglsinα－μmglcosα－μmgS2=0得h－μS1－μS2=0．式中S1為斜面底端與物體初位置間的水平距離．故點評本題中物體的滑行明顯地可分為斜面與平面兩個階段，而且運動性質也顯然分別為勻加速運動和勻減速運動．依據各階段中動力學和運動學關系也可求解本題．比較上述兩種研究問題的方法，不難顯現(xiàn)動能定理解題的優(yōu)越性．例4從離地面H高處落下一只小球，小球在運動過程中所受的空氣阻力是它重力的k（k<1）倍,而小球與地面相碰后，能以相同大小的速率反彈，求：（1）小球第一次與地面碰撞后，能夠反彈起的最大高度是多少？（2）小球從釋放開始，直至停止彈跳為止，所通過的總路程是多少？解答：(1)設小球第一次與地面碰撞后，能夠反彈起的最大高度是h，則由動能定理得：mg(H-h)-kmg(H+h)=0解得(2)、設球從釋放開始，直至停止彈跳為止，所通過的總路程是S，對全過程由動能定理得mgH-kmgS=0解得點評：物體在某個運動過程中包含有幾個運動性質不同的小過程（如加速、減速的過程），此時可以分段考慮，也可以對全過程考慮，但如能對整個過程利用動能定理列式則使問題簡化。例5、如圖11所示，斜面足夠長，其傾角為α，質量為m的滑塊，距擋板P為S0，以初速度V0沿斜面上滑，滑塊與斜面間的動摩擦因數為μ，滑塊所受摩擦力小于滑塊沿斜面方向的重力分力，若滑塊每次與擋板相碰均無機械能損失，求滑塊在斜面上經過的總路程為多少？解答：滑塊在滑動過程中，要克服摩擦力做功，其機械能不斷減少；又因為滑塊所受摩擦力小于滑塊沿斜面方向的重力分力，所以最終會停在斜面底端。V0S0V0S0αP圖11得3、利用動能定理巧求機車脫鉤問題S2S1LVS2S1LV0V0圖13解答：此題用動能定理求解比用運動學、牛頓第二定律求解簡便。對車頭，脫鉤后的全過程用動能定理得：對車尾，脫鉤后用動能定理得：而，由于原來列車是勻速前進的，所以F=kMg由以上方程解得。教學反思課題：第九節(jié)實驗:驗證機械能守恒定律第課時總序第個教案課型：新授課編寫時時間：年月日執(zhí)行時間：年月日【教學目標】知識與技能1、知道什么是機械能，理解物體的動能和勢能可以相互轉化；2、理解機械能守恒定律的內容和適用條件；3、會判定具體問題中機械能是否守恒，能運用機械能守恒定律分析實際問題過程與方法1、學習從物理現(xiàn)象分析、推導機械能守恒定律及適用條件的研究方法2、初步掌握運用能量轉化和守恒來解釋物理現(xiàn)象及分析問題的方法。情感、態(tài)度與價值觀體會科學探究中的守恒思想，養(yǎng)成探究自然規(guī)律的科學態(tài)度，領悟機械能守恒規(guī)律解決問題的優(yōu)點，形成科學價值觀?！窘虒W重點】1、機械能守恒定律的推導與建立，以及機械能守恒定律含義的理解；2、機械能守恒定律的條件和機械能守恒定律的實際應用?！窘虒W難點】1、機械能守恒的條件及對機械能守恒定律的理解。2、能正確分析物體系統(tǒng)內所具有的機械能，判斷研究對象在所經歷的過程中機械能是否守恒?！窘虒W課時】2課時【探究學習】=1\*GB1⒈機械能包括能和能，重力做功能和能可以轉化，彈力做功能和能可以轉化。=2\*GB1⒉機械能守恒定律：在做功的物體系統(tǒng)內，與可以而總的保持不變。=3\*GB1⒊一個小球在真空中自由下落，另一個質量相同的小球在粘滯性較大的液體中勻速下落，它們都由高度為h1的地方下落到高度為h2的地方。在這兩種情況下，重力所做的功相等嗎？重力勢能各轉化成什么形式的能量？=4\*GB1⒋