教学重点:理解功的概念。
教学难点:理解并会计算功。
教具准备:杠杆、钩码、刻度尺、动滑轮。
教学过程。一、引入新课。
小亮同学做清洁时,提着一桶水在水平方向前进了一段距离。因为他用了力,我们说他在“工作“。而在力学中功的概念是怎么定义的?
怎样才叫做功?又怎样计算做功的多少?这就是本节课要学习和研究的内容。
二、新课学习。
1、力学中的功。
功”的含义很多,有“贡献”的意思,还有“成效”的意思。力学里所说的“功”包含有“成效”的意思,但它具有更确切的含义。下面是几个做功的例子。
课本图15.1—1,物体在绳向上拉力的作用下升高,拉力对物体做了功。静止的小车在水平拉力作用下前进,拉力对小车做了功。
物体在重力作用下竖直下落,重力对物体做了功。力学主要是研究力和运功的关系。如果一个力作用在物体上,物体在这个力的方向上移动了一段距离,这个力的作用就显出成效,力学里就说这个力做了功。
我们在分析下面几个例子中是否有力做功?
1)物体没有受到力的作用,但因为惯性通过一段路程,如在光滑的水平冰面上,一物体由于惯性做匀速直线运动。(f=0)
2)物体受到力,但没有移动距离,即通过的路程为零。如一人用很大的力推一辆汽车,汽车没移动。(s=0)
3)物体受到力的作用,也移动了距离,但移动的距离不是在力的方向上移动的。如手提一桶水在水平地面上行走。
教师启发学生讨论得出以上三例中都不做功。根据前面的实例归纳得出力学中的功包含的两个必要因素:
1)作用在物体上的力。
2)物体在力的方向上移动的距离。
2、功的计算。
力学里所说的功包括两个必要的因素,作用在物体上的力越大,使物体在力的方向上移动的距离越大,这个力所做的功越多。功等于力跟物体在力的方向上通过的距离的乘积。
1)功的计算式:w=fs
2)功的单位:焦耳(j),1焦=1牛·米。焦耳的物理含义:在1牛顿力的作用下,物体在这个力的方向上通过的距离是 1米。
3)功的大小与作用在物体上的力成正比,跟物体通过的距离成正比。
例:教材p105例题,学生读题后提问:
1)马运货物时拉力方向、重力方向各是怎样的?
2)货物运动距离是多少?货物运动方向与什么力方向一致?什么力在做功?
3)货物匀速运动说明拉力与摩擦力有什么关系?
弄清以上问题后,学生阅读书上解题过程。
例题延伸:在拉力和货物在拉力方向移动的距离不变的条件下,分别求出以下各种情况下马运货物所做的功。
1)改变货物质量。
2)改变拉力方向;
3)让雪橇在不同路面前进,使它做匀速直线运动或变速直线移动。
引导学生分析讨论后得出:力所做的功只跟力和物体在这个力的方向上通过的距离有关。跟受力物体质量、拉力方向、物体运动状态(匀速、加速或减速)等其它因素无关。
3、功的原理。
使用杠杆、动滑轮等简单机械可以省力,也能省功吗?
把一个重为g的物体匀速提升h,不用机械直接用手需做多少功?(w =gh)
演示:1)按教材p106图15.1—3,利用动力臂是阻力臂3倍的杠杆来将重力g的物体提升h,不计杠杆重及摩擦,拉力f=g/3,用刻度尺测出拉力的作用点上升距离s=3h。
使用杠杆做的功为w=f×s= g/3×3h=gh
2)按教材p106图15.1—4,利用动滑轮来将重力g的物体提升h,不计动滑轮重、绳重及摩擦,拉力f=g/2,用刻度尺测出拉力的作用点上升距离s2=2h。使用动滑轮做的功为w=f×s= g/2×2h=gh
由上面的实验可知:使用机械时做的功和不用机械时做的功相等。而实际中由于机械自重和摩擦的存在,使用机械时还要克服机械自重及摩擦多做一些功。
师生共同归纳得出:使用机械时,人们所做的功都不会少于人们不用机械时所做的功,也就是使用任何机械都不省功,这个结论叫做功的原理。
三、小结。这节课我们认识了功,功是力和力的方向上移动的距离的乘积。也学会了计算功。知道了使用任何机械都不省功。
四、课堂练习。
1、下列各种情况中人对物体做的功是:
a、举重运动员双手举着杠铃不动。
b、足球离开运动员的脚后,在草地向前运动。
c、手提着箱子在平地上前进。
d、手捧着书本上楼。
2、起重机钢索将500n的物体匀速提高6m后,又水平匀速移动4m,钢索对物体所做的功为( )
a.3000j b.5000j c.2000j d.1000j
一、引入新课。
师: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?
生:小组讨论后自由回答。
(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……)
二、进行新课。
师:假如用动滑轮提升沙子,请同学们观着提沙子的过程(**显示)。
生:观察思考。
师:对谁做的功是我们需要的?
生:对沙子做的功。
师:(板书有用功:我们所需要的功。)
哪部分功是我们不需要,但不得不做的?
生:提桶所做的功,克服动滑轮的重力所做的功。
师:(板书额外功:工作时,对于额外负担所不得不做的功。)
一共做的功等于什么?
生:有用功与额外功之和。
师:(板书总功:有用功与额外功之和。)
假如用斜面推沙子(**显示),有用功、总功、额外功各是多少?
生:(计算回答)
师:假如我们用下面三种方法搬运沙子(**显示),你认为哪一种方法最好?为什么?
生: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。)
师: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?
生:师:根据公式计算,上面斜面的机械效率是多少?
生:计算回答。
师:观察计算结果,对“机械效率”,你能发现什么?
生:讨论回答。(机械效率没有单位,小于1,常用百分数表示。)
师: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(**显示)。
生:观察思考。
师:下面我们**斜面的机械效率(板书**: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?
生:提出问题。
(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?……
师:请同学们猜想上面提出的问题。
生:做出猜想。
(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。)
师: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。
生:小组讨论,设计实验的方案。
师:下面请同学们根据设计的实验方案,选择桌面上的器材进行实验。
生:小组实验,同时设计**记录数据。
师:分析实验数据,你能得出什么结论?
生:小组回答。
师:回想实验的过程,影响实验的误差是什么?
生:讨论回答。
三、小结。师:通过本节课的学习,你有哪些收获?
生:思考回答。
(1.有用功、额外功、总功;2.机械效率:定义、公式、计算;3.**:斜面的机械效率。)
四、动动脑。
师:根据生活中你使用的机械,想想:怎样提高机械效率?结合自己的学习实际,如何提高学习效率?
生:讨论回答。
五、布置作业。
设计实验,测定滑轮组的机械效率。
【板书设计】
四.机械效率。
1.有用功:我们所需要的功额外功:对于额外负担所不得不做的功。
总功:有用功与额外功。
2.机械效率:有用功与总功之比公式没有单位,小于1,常用百分数表示。
3.**:斜面的机械效率。
提出问题。猜想。
设计实验方案。
进行实验。分析数据,得出结论。
五、机械效率。
教学重点:机械效率的计算。
教学难点:机械效率的计算。
教具:单、双滑轮两个、长约一米的细线、铁架台、弹簧秤一个、教学光盘。
学具:每组单、双滑轮两个、长约一米的细线、铁架台、弹簧秤一个。
教学过程:一、请同学们看书p21“活动部分的内容”,2分钟以后比谁能用桌上器材完成图11—37试验。并将实验结果填入自行设计的**中。教师巡视。
让学生按活动11.7部分上台演示试验,教师对实验操作中可能出现的问题进行指导(1)弹簧秤应沿竖直方向拉。(2)匀速拉动弹簧秤。
让学生将数据填入自行设计的**。
引导分析,比较表中数据,从中得到什么结论?
学生分析比较表中的数据,汇报实验结论。
w1=fs w2=gh w1>w2
师点拨归纳:手拉绳做的功大于动滑轮拉钩码所做的功。
二、引导思考:刚才通过实验发现手拉绳做的功大于动滑轮对物体做的功,其中的原因是什么呢?让学生认真自学p21-22内容,5分钟后比谁能确完成检测题。
.什么叫有用功,总功,额外功?
.机械效率的定义是什么?机械效率的计算公式是什么?
.用动滑轮提升质量为40k的物体,所用拉力是250当物体升高2m时,求:
a、有用功;b、总功和动滑轮的机械效率。
指名回答1并板书。
1)、为达到我们的目的所做的功叫有用功。
w总=w有+w额。
2)、有用功与总功的比值,叫做机械效率。
机械效率η=w有/w总。
学生讨论**活动11.为什么用手拉绳做的功大于用动滑轮提升重物所做的功?
师归纳评点:(1手拉绳做的功为总功,提升重物做的功为有用功。
由于克服摩擦力做功,还要克服动滑轮重力做功,这部分功是额外功。
1>w的原因是w总-w有=w额。
指名四位同学板演t3,其余在下面练习。
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