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功和机械能
一、教学内容:1、功 2、机械效率 3、功率 4、动能和势能5、机械能及其转化
二、教学基本技能目标:
1、解释做功是能量转化或转移的过程;能背诵功的概念,阐明使用任何机械都不能省功。
2、能说出有用功、额外功、总功的定义;解释机械效率,会计算机械效率。
3、结合实际理解功率的概念;能运用功率的计算公式进行功的简单计算。
4、了解能量的初步概念,知道什么是动能及影响动能大小的因素,知道什么是重力势能和弹性势能及影响势能大小的因素,能举例说明物体的动能、重力势能、弹性势能,能用动能、势能大小的因素解释简单的现象.
5、初步认识动能与势能的相互转化及机械能的守恒;能够说出日常生活中动能与势能相互转化的实例;学会区分动能与势能并知道机械能包括动能与势能。
第一课时 功
一、重点和难点
影响功的两个因素通过实验来得出,设计表格得出公式w=Fs
二、本节重难点解析:
1、引入 播放踢足球的动画引入在力的作用下足球有了动能和势能,放映图片炮打飞人,掷铁饼的图片,放映功的视频文件,还有课本上的图片。提出问题,它们的共性是什么? 观看图片并思考他们的共性。准备回答问题
功 通过上面的例子向学生提问它们的共性。总结结论
物体在力的作用下动能和势能发生了改变,我们就说力对物体做了功(work) 学生回答问题,通过课本上刹车的例子,体会生命的可贵。
2、影响功的两个因素 观看马拉车,举杠杆,人提水桶不做功的动画。让学生思考为什么有的做了功,有的没有做功。得出一个设想。
做实验验证自己的设想,学生分组做课本上动滑轮的实验,在设计一个定滑轮的实验
总结学生的结论总结规律:
功和力和在距离有关,这两个量的乘积是不会变的
物理学上把力和力的方向上移动的距离的乘积叫做功(work)
功=力力的方向上移动的距离
用公式表示就是W=Fs
W--功--焦耳(J) F--力--牛顿(N) s--距离--米(m)
3、讲解焦耳的生平和对科学的贡献 学生观看并思考。做分组实验。
得出结论,总结共性,在实验中得到乐趣,体会经过验证得出的结论才是正确的结论。
通过焦耳的例子体会科学探索的过程的科学家的贡献。体会物理来源于生活,作用于生活
4、想想议议 结合人提水桶不做功的动画来想想为什么要强调在力的方向上 学生讨论,得出结论
三、本节问题探讨或拓展内容:
第二课时 机械效率
一、重点:理解机构效率;探究斜面的机械效率
二、难点:理解机械效率
三、重难点解析::
1、 思考:小明家最近买了一处新楼房,一单元二楼。想把洗手间、厨房装修一下,需把沙子运到二楼。请同学们根据需要,选择器械帮助小明家解决这个问题,看看哪个小组选的办法最好?
(把沙子装入桶中,用动滑轮把沙子拉到楼上;在地面与楼面之间搭上木板,将沙子装入袋子沿着木板推到楼上)
2、假如用动滑轮提升沙子,请同学们观着提沙子的过程(媒体显示)。
观察思考。
(1)对谁做的功是我们需要的?
(2) 哪部分功是我们不需要,但不得不做的?
师:(板书额外功:工作时,对于额外负担所不得不做的功。)
(3)一共做的功等于什么?
(4)假如用斜面推沙子(媒体显示),有用功、总功、额外功各是多少?
(5):假如我们用下面三种方法搬运沙子(媒体显示),
(6) 你认为哪一种方法最好?为什么? (讨论回答)
(第三种方法最好,因为第三种方法做的额外功最少。)
(7):工作中,我们总是希望额外功越少越好;也就是有用功在总功中所占的比例越大越好。在物理学中,用机械效率表示有用功在总功中所占的比例。(板书机械效率:有用功在总功中所占的比例)表示机械效率;W有表示有用功;W总表示总功。那么,机械效率应该怎样表示?
(8):根据公式计算,上面斜面的机械效率是多少?
(9):观察计算结果,对机械效率,你能发现什么?
(机械效率没有单位,小于1,常用百分数表示。)
(10):同学们,刚才我们知道上面斜面的机械效率,任何斜面的机械效率都一样吗?请同学们再来观察用斜面推物体的情景(媒体显示)。
(11):下面我们探究斜面的机械效率(板书探究:斜面的机械效率。)
通过观察上面用斜面推物体的情景,对斜面的机械效率你能提出什么问题?
(斜面的机械效率与斜面的倾斜程度有什么关系?斜面的机械效率与斜面的粗糙程度有什么关系?)
(12):请同学们猜想上面提出的问题。
(在斜面高一定时,斜面的倾斜程度越大,机械效率越高;在斜面的长、高一定时,斜面越光滑,机械效率越大。)
(13):请同学们根据提出的问题和做出的猜想,每一小组选择其中的一个问题进行实验,设计出实验的方案。
四、本节问题探讨或拓展内容:
第三课时 功率
一、教学目标:结合实际理解功率的概念;能运用功率的计算公式进行功的简单计算
二、教学重点难点:
(1)功率的概念
(2)运用功率的计算公式进行功的简单计算
三、重难点解析:
1、引入
把1000块大理石板送到20米高处,起重机和工人做的功是相等的。但是,在做相等的功时,起重机比工人做功快。做功不但有个多少的问题,还有一个快慢的问题。在物理学里用功率这个物理量来描述物体做功的快慢。
2.、 功率是表示物体做功快慢的物理量
提问:如果起重机和工人做的功不同,做功用的时间也不同,如何比较它们做功的快慢?比较它们的功率大小呢?
启发学生回答,教师总结。
我们已经学过,速度是表示物体运动快慢的物理量。我们用单位时间里运动物体通过的路程表示运动的快慢,与此类似,做功的快慢是用单位时间里完成的功来表示的。
3、功率是表示物体做功快慢的物理量
提问:如果起重机在2分钟里完成l.0106焦的功,它的功率如何计算?要求学生答出:
4、单位:瓦特(国际单位制)
1瓦特=1焦/秒, 1千瓦=1000瓦特
四、本节问题探讨或拓展内容:
第四课时 动能和势能
一、教学重点和难点:
分析动能和势能概念的建立,重力势能概念建立:由于实际看到的下落物体做功都表现为有速度的物体的做功,所以在建立重力势能概念时,要强化能够做功的物体就有能量.
二、重难点解析:
(1)、动能概念的建立和动能大小的决定因素
观察和分析生活中的实例:风吹动帆船航行,空气对帆船做了功;急流的河水把石头冲走,水对石头做了功,运动的钢球打在木块上,把木块推走,钢球对木块做了功.
利用板图帮助学生找到不同现象的共性的内容:运动的物体能够做功,我们把它们所具有的能量称为动能.
从板图上,学生应当能够总结出物体由于运动具有的能量称为动能.
根据学生的具体情况,可以由学生总结结论,也可以教师帮助学生逐步的寻求共同点,得到结论. 实验步骤1:让同一个钢球在斜面的不同位置上滚下,观察小球撞击木块的现象,并分析得到的结论.
学生在观察过程中要思考的问题:钢球先后从不同高度处滚下的原因;撞击距离的远近说明了什么;做功多少说明了什么;实验结论.
分析过程:同一个钢球,原来的位置越高,滚到斜面下端时的速度越大,把木块推得越远,做的功越多,说明具有的动能越大,所以动能的大小与物体运动速度有关.
实验步骤2:观察钢球和木球在斜面的同一高度处滚下,撞到平面上的木块发生的现象,并分析实验的结论.
学生在观察过程中思考的问题:钢球和木球从斜面的同一高度处滚下的原因;撞击木块的远近说明了什么;做功多少说明了什么;实验结论.
分析过程:钢球和木球从斜面的同一高度处滚下,到达斜面底部时速度相同,钢球的质量大,把木块推得远,做功多,具有动能大,所以动能的大小还与物体的质量有关.
综上所述:物体的动能大小和物体的质量、运动速度有关.
(2)重力势能概念的建立及其大小的决定因素
引导学生观察分析重锤具有做功能力,因而具有能量:重锤被举高,当下落时,能够把木桩打入地里,对木桩做功,所以它因能够做功而具有能量,我们把这种能量称为重力势能.
学生列举生活中存在重力势能的实例.并结合实例分析出物体和地面有高度差就有重力势能(可以让学生知道我们都是以地面为参考,来分析重力势能的)
学生从实例中分析重力势能的大小的决定因素,并结合实际现象分析是否有重力势能、重力势能大小比较、重力势能的变化三个方面的问题.
2),弹性势能概念的建立及其大小的决定因素
建议学习方法为学生阅读,并回答问题:什么是弹性势能;举例说明物体具有弹性势能可以做功;分析压缩弹簧被放松而做功的实例;列举并分析弹性势能大小比较和弹性势能变化的实例.
(3)机械能
讲清机械能上动能和势能的统称其中统称的含义:表示动能和势能都属于机械能,即机械能有两种表示方式:动能和势能.一个物体既可以有动能也可以有势能.
三、本节问题探讨或拓展内容:
第五课时 机械能及其转化
一、 教学重点:动能与势能的相互转化。
二、教学难点:动能与势能的相互转化的规律的理解。
三、重难点解析:
1、回忆旧知:体会其运用
问题1:动能、势能的大小与哪些因素有关,怎样判断一个物体动能、势能的变化。
问题2:汽车由静止起动逐渐加速的过程中,动能如何变化?
汽车行驶中司机关油门踩刹车,逐渐减速停止的过程中,汽车的动能又如何变化?生甲答:汽车加速时,动能逐渐增大。
汽车减速时,速度减慢,动能逐渐减小。
问题3:师演示:上抛一小球。(引导学生观察小球在上升和下落过程中高度、速度变化情况,且讨论其动能、势能的变化情况。)
对于同一物体,小球而言,小球在上升过程中,速度越来越小,其动也在减小,但其上升高度增加,所以势能在增大。(注其余各组同学对该同学所说都予以认可)
2、演示实验:引导学生观察
( 1 )从高处释放的滚摆
( 2 )拉起的单摆释放后运动情况
提出探究问题:A、滚摆在由最高点往下滚动过程中其动能势能如何变化?
B、单摆在左右摆动过程中,动能、势能又是如何变化?
(滚摆在下降过程中,越转越快,它的重力势能越来越小,动能越来越大;滚摆上升过程中越转越慢,重力势能越来越大,动能越来越小。)
师问:滚摆下降时重力势能变小,跑哪去了?上升时,重力势能又变大,动能又跑哪去了?
3、探究课题:
A、从斜坡上滚下的小球队其动能、势能怎样变化?
B、举高的重锤下落过程中将木桩打入地里,重锤被举得越高打入的越深,原因又是什么呢?
C、向上抛出的物体和下落的物体其能量如何转化?
D、乒乓球自由落地到弹起的过程中,能量之间如何转化?
E、一些钟表和玩具发条拧的越紧,走的时间越长原因是什么?
F、自行车上坡前加紧蹬几下原因是什么?
启发学生,调动学生积极性,使其充分讨论,完成以上内容。
G、现在让我们带着所拥有的知识去遨游一下科学世界,探究以下几个问题。
卫星由远地点向近地点运行时,能量怎样转化?速度怎样变化?
卫星由近地点向远地点运行时,能量怎样转化?速度怎样变化?
在哪一点卫星的动能最大?在哪一点卫星的动能最小?
说明:
人造地球卫星绕地球沿椭圆轨道运行,它的位置离地球中心最远的一点叫远地点,这里卫星的重力势能最大;离地球中心最近的一点叫近地点,这里卫星重力势能最小。
注意:不考虑空气阻力作用,机械能守恒。
四、本节问题探讨或拓展内容:
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