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2019-2020年高一物理 第七章機械能 三、功和能(第一課時) 人教大綱版第一冊 ●本節(jié)教材分析 本節(jié)講述功和能之間的關(guān)系，屬于過渡性一節(jié)，目的在于闡述本章的基本線索，使學(xué)生知道如何定量地研究機械能，為后面兩節(jié)定量地講述能和重力勢能做好準備. 在本節(jié)的教學(xué)中，要結(jié)合初中學(xué)過的知識，通過實例使學(xué)生理解做功的過程是能量轉(zhuǎn)化的過程，做了多少功，就有多少能量發(fā)生轉(zhuǎn)化，功是能量轉(zhuǎn)化的量度，知道了功和能的這種關(guān)系，就可以通過做功的多少，定量地研究能量及其轉(zhuǎn)化的問題，但是對于功和能的關(guān)系的認識要有一個過程，要通過本章的學(xué)習(xí)以及今后的學(xué)習(xí)，使學(xué)生逐步加深體會，這一節(jié)只要求有個初步理解就可以了. ●教學(xué)目標 一、知識目標 1.知道能量的定義，知道對應(yīng)于不同的運動形式具有不同的能量. 2.知道物體能夠?qū)ν庾龉κ且驗槲矬w具有能量. 3.理解功是能量轉(zhuǎn)化的量度. 4.理解不同能量之間的轉(zhuǎn)化，知道轉(zhuǎn)化中總能量守恒. 二、能力目標 1.能從能量轉(zhuǎn)化的角度來分析物體的運動，解決有關(guān)能量問題. 2.知道功和能之間的區(qū)別和聯(lián)系. 三、德育目標 通過學(xué)習(xí)功和能之間的關(guān)系，使學(xué)生了解事物之間是相互聯(lián)系的，并學(xué)會從功能角 度去探索自然規(guī)律. ●教學(xué)重點 1.理解功和能的關(guān)系. 2.知道能量的轉(zhuǎn)化用做功來量度. ●教學(xué)難點 在具體的問題中如何得到能量的具體轉(zhuǎn)化情況，并用做功來定量地反映這種轉(zhuǎn)化. ●教學(xué)方法 實驗法、舉例法. ●教學(xué)用具 投影片、CAI課件. ●課時安排 1課時 ●教學(xué)過程 一、復(fù)習(xí)導(dǎo)入 1.初中我們學(xué)過能量守恒定律，同學(xué)們回憶一下該定律的內(nèi)容：能量既不會消滅，也不會創(chuàng)生，它只會從一種形式轉(zhuǎn)化為其他形式，或者從一個物體轉(zhuǎn)移到另一個物體，而在轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移過程中，能的總量保持不變. 2.導(dǎo)入新課 初中我們已初步學(xué)會功和能的有關(guān)知識，對功和能有了一個簡單的認識，并能定性地分析某些物理現(xiàn)象，本節(jié)課我們進一步來研究能的基本知識以及功和能的關(guān)系. 二、新課教學(xué) (一)能的概念 1.用多媒體展示下列物理情景，并把四幅圖對比在同一畫面上 （1）流動的河水沖走小石塊. （2）飛行的子彈穿過木板. （3）自由下落的重物在地上砸了一個坑. （4）壓縮的彈簧把物體彈出去. 2.分析概括圖片中流動的河水、飛行的子彈、下落的重物、壓縮的彈簧都各自對物體做了功. 3.總結(jié)：一個物體能夠?qū)ν庾龉?，則這個物體具有能.(板書) 4.請同學(xué)們結(jié)合生活，舉些物體具有能量的例子. 張緊的弓能夠做功，所以它具有能. 電動機通電后能夠做功，它具有能. 打夯機能做功，它具有能. 流動的空氣能做功，它具有能. 5.結(jié)合學(xué)生所舉的例子總結(jié)：物質(zhì)的不同運動形式對應(yīng)著不同的能.例如：有形變的彈簧 具有彈性勢能，流動的空氣具有動能等. 6.（1）演示：把彈簧固定在鐵架臺上，下端掛一物體，用力向下拉物體，使彈簧伸長后釋放，物體將向上運動. （2）分析：拉下物體，彈簧發(fā)生彈性形變具有彈性勢能. 松手釋放后，彈簧縮短，對物體做功使物體具有了動能，同時彈簧的彈性勢能減小，即把彈性勢能轉(zhuǎn)化為動能. （3）總結(jié)：各種不同形式的能量可以相互轉(zhuǎn)化，而且在轉(zhuǎn)化過程中守恒. 7.用多媒體展示幾種現(xiàn)象，學(xué)生分析能量的轉(zhuǎn)化情況. （1）水沖擊水輪發(fā)電機發(fā)電.機械能 電能 （2）太陽出來，照耀森林.太陽能 生物能 （3）傍晚，電燈亮了.電能 光能(內(nèi)能) 過渡：上邊我們分析了幾個能量轉(zhuǎn)化過程，并且在能量轉(zhuǎn)化過程中與之緊密相關(guān)的是做 功.那么功和能之間到底有什么關(guān)系呢? (二)功和能的關(guān)系 1.用多媒體展示下邊幾個過程 （1）人拉重物在光滑水平面上由靜止而運動. （2）在水力發(fā)電廠中，水流沖擊水輪機，帶動水輪機轉(zhuǎn)動. （3）火車在鐵路上前進. 2.師生共同分析 （1）在人對重物做功的過程中，人的生物能轉(zhuǎn)化為物體的動能. （2）在水力發(fā)電廠中，水流沖擊水輪機沖擊，帶動水輪機轉(zhuǎn)動.從而帶動發(fā)電機轉(zhuǎn)動而做功，水流的機械能轉(zhuǎn)化為電能. （3）火車前進而做功，把油和煤的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，又把內(nèi)能轉(zhuǎn)化為火車的機械能. 在上述過程中，發(fā)生了能量轉(zhuǎn)化且都伴隨著做功過程，（板書）做功使不同形式的能量發(fā)生轉(zhuǎn)化. 過渡：那么在能量轉(zhuǎn)化中，能量的轉(zhuǎn)化和所做的功之間有什么關(guān)系呢? 3.舉例說明 （1）舉重運動員把重物舉起來，對重物做了功，重物的重力勢能增加，同時運動員消耗了體內(nèi)的化學(xué)能，且運動員做了多少功就有多少化學(xué)能轉(zhuǎn)化為重力勢能. （2）被壓縮的彈簧放開時把一個小球彈出去，小球的動能增加，同時彈簧的彈性勢能減小，且彈簧對小球做了多少功，就有多少化學(xué)能轉(zhuǎn)化為重力勢能. 類似的例子還很多，歸納得到：做了多少功，就有多少能量發(fā)生轉(zhuǎn)化.（板書）功是能量轉(zhuǎn)化的量度. 過渡：通過上述分析，功和能之間有著密切的聯(lián)系，那么它們之間有什么不同呢? 4.教師概括功和能的不同 （1）功是和物體的運動過程有關(guān)的物理量，是一個過程量.能是和物體的運動狀態(tài)有關(guān)的物理量，是一個狀態(tài)量. （2）做功可以使物體具有的能量發(fā)生變化，而且物體能量變化的大小是用做功的多少來量度的.但功和能不能相互轉(zhuǎn)化. 三、鞏固練習(xí) 1.關(guān)于功和能，下列說法正確的是 A.功就是能，功可以轉(zhuǎn)化為能 B.做功越大，物體的能越大 C.能量轉(zhuǎn)化中，做的功越多，能量轉(zhuǎn)化越多 D.功是物體能量的量度 2.運動員將質(zhì)量為150　kg的杠鈴舉高2 m： （1）運動員做了多少功? （2）有多少化學(xué)能轉(zhuǎn)化為杠鈴的重力勢能? 參考答案： 1.C 2.（1）3103　J （2）3103　J 四、小結(jié) 通過本節(jié)課的學(xué)習(xí)，我們知道了做功的過程就是能量轉(zhuǎn)化的過程，并且做了多少功 就有多少能量發(fā)生了轉(zhuǎn)化.在以后的學(xué)習(xí)中，要注意運用功和能的觀點、能的轉(zhuǎn)化與守恒定律來分析和解決問題. 五、作業(yè) (一)閱讀課文，掌握功和能的關(guān)系 (二)思考題 1.一個質(zhì)量分布均勻的長方形木塊，放在粗糙的水平地面上，長為2a，寬為a，若要把它從圖中所在的位置直立起來，外力至少要做多少功? 2.掛在豎直墻壁上的長1.80　m的畫，畫面質(zhì)量為100　g，下面畫軸質(zhì)量為200　g，將它沿墻緩慢卷起，g取10　m／s2，需做_______J的功. 參考答案： 1. mga 2.54 六、板書設(shè)計 七、本節(jié)優(yōu)化訓(xùn)練設(shè)計 1.做功的過程是_________的過程，功是__________的量度. 2.一根重為G，長為ｌ的均勻鏈條平放在水平面上，將鏈條的一端豎直向上慢慢提起，直到另一端剛離地為止，外力所做的功為___________. 3.一個人用10　m／s的速度踢出質(zhì)量為0.2　kg的足球，g取10　m／s2，足球在地面上運動一段距離后，滾上斜面，在斜面上1　m高處速度變?yōu)榱?人踢球做功是______________J.足球運動中克服阻力所做的功是_________J. 4.質(zhì)量為20　kg的小孩，平推一個質(zhì)量為4　kg的物體使它得到對地4　m／s的速度，若小孩背靠著墻，則小孩做功為______________ J；若小孩是站在光滑的冰面上，則小孩做功為______________ J. 5.長為a，高為h，重為G的均勻長方體放在水平桌面上，開始時長方體右側(cè)面與桌面的邊緣對齊.現(xiàn)在左側(cè)面中心加水平力推長木塊.使其沿桌面勻速移動，設(shè)長方體與桌面間的動摩擦因數(shù)為μ，那么從開始到長方體下翻，水平力做的功為多少? 6.質(zhì)量為m的物體從距地面高度H處以速度v0被豎直向上拋出，已知它運動時受到的阻力大小恒為Ff，且Ff＜mg，假定每次與地面碰撞時損失的機械能可忽略不計，它在停止運動以前在空中通過的路程s＝______________. 7.如圖所示，重為G的物體靜止于傾角為α的粗糙斜面上，現(xiàn)使斜面向右做勻速直線運動，位移為s，求： （1）彈力做的功為多少? （2）靜摩擦力做的功為多少? （3）重力做的功為多少? 8.如圖所示，A、B是位于水平桌面上的兩個質(zhì)量相等的小木塊(可視為質(zhì)點)，離墻壁的距離分別為L和ｌ，與桌面間的動摩擦因數(shù)分別為μA和μB.今給A以某一初速度，使之從桌面的右端向左端運動.假定A、B之間、B與墻之間碰撞時間都很短.且碰撞時無動能損失.若要使木塊A最后不從桌面上掉下來，則A的初速度最大為多少? 9.如圖所示，A、B兩物體質(zhì)量分別為m和M，B靜止在光滑的水平面上，若A以速度v0與B碰撞后又與右邊的墻壁發(fā)生碰撞，且碰后兩物體的速度相等，若碰撞過程中無機械能損失.求M：m＝？ 參考答案： 1.能量轉(zhuǎn)化；能量轉(zhuǎn)化 2. Ｇｌ 3.10；8 4.32；38.4 提示：小孩在光滑的水平冰面上時，利用動量守恒求得小孩獲得的速度：小 孩做的功等于物體與小孩獲得的動能之和. 5. μ Ｇ（a－μh） 提示：設(shè)長方體的位移為x時開始翻倒，由力矩平衡得μＧ＝Ｇ（－x），解得 x＝（a－μh），因此W＝μＧx＝. 6. 提示：在運動過程中Ｗf＝E，E＝mv02＋mgＨ Ｗf＝Ffs 7.（1）－Gssinθcosθ （2）Gssinθcosθ (3)0 8.2 提示：質(zhì)量相等的木塊相碰無動能損失，若要使A恰不離開桌面，物體在運動的過程中克服摩擦力做功應(yīng)恰等于A的初動能，即mvA2＝2μAmg（Ｌ－l）＋2μBgl，可解得vA. 9.3∶1 提示：應(yīng)用動量守恒和機械能守恒，即：mv0＝（M－m）v；Mv02＝Mv2＋mv2，即可解得.