《功和機(jī)械能》單元學(xué)習(xí)指導(dǎo)教案教學(xué)目標(biāo)及教學(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn)一、教學(xué)目標(biāo)（一）知識與技能1.形成《功和機(jī)械能》的知識框架。2.深化理解功、功率、機(jī)械能的概念3.能夠說出功和能之間的聯(lián)系，并利用功和能的關(guān)系解決簡單的問題。4.初步理解能量守恒定律的內(nèi)容（二）過程與方法1.利用功和能之間的關(guān)系的思想分析問題，深化對概念的理解2.利用數(shù)學(xué)工具（比值定義法和乘積定義法）定義物理中新的物理量。3.運(yùn)用控制變量的思想進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)計，利用轉(zhuǎn)換法進(jìn)行實(shí)驗(yàn)觀察。4.利用學(xué)史的相關(guān)知識，深化對相關(guān)概念的理解。（三）情感態(tài)度與價值觀1.體會到物理概念來源于生活，并能用物理知識解釋和解決生活中的問題，體會到物理的價值。2.初步體會用能量的觀念思考問題。教學(xué)過程(表格描述)教學(xué)環(huán)節(jié)主要教學(xué)活動設(shè)置意圖形成知識框架1.通過兩個實(shí)例的分析，初步體會功和能之間的關(guān)系（1）在水平光滑地面，用水平F力推木箱運(yùn)動了一段距離S，F(xiàn)對木箱做功了，F(xiàn)做功的同時引起了其他什么變化？箱子的速度增大，箱子的動能增加（2）手托物體，手對物體的力是F，使物體勻速升高高度為h,F對物體做功，做功的同時，引起了其他什么變化？使物體的高度增加，使物體的重力勢能增加總結(jié)：功是能量轉(zhuǎn)化的量度，物體具有能量就有了對外做功的本領(lǐng)，建立功和能的關(guān)系。2.建立知識結(jié)構(gòu)，初步回憶相關(guān)的知識學(xué)生初步建立功和能的聯(lián)系復(fù)習(xí)回憶本章所學(xué)內(nèi)容，形成知識之間的聯(lián)系。重點(diǎn)和難點(diǎn)知識知識點(diǎn)一：判斷力是否做功復(fù)習(xí)做功的兩個必要因素例:判斷舉重運(yùn)動員對杠鈴豎直向上的力F是否做功？情境一：舉重運(yùn)動員在舉重比賽中，手抓杠鈴舉過肩膀的過程情境二：舉重運(yùn)動員舉著杠鈴站立了一會兒情境三：運(yùn)動員由于站立不穩(wěn)定，舉著杠鈴水平移動了一段距離總結(jié)：在判斷某個力是否做功，分析這個力的方向，以及是否在力的方向上移動距離知識點(diǎn)二：功的計算例：如圖所示，兩個滑梯的高度相等，小陽分別從兩個滑梯上滑到地面，比較兩種情況重力所做的功大?。咳绻麅蓚€滑梯的光滑程度不同，哪種情況重力做功更多？總結(jié)：關(guān)于某一個力的功的計算只與這個力的大小和在這個力的方向移動距離有關(guān)，與其他因素?zé)o關(guān)知識點(diǎn)三：功和功率的比較通過比較概念、符號、公式、單位將兩個物理量進(jìn)行區(qū)別。同時，通過比較焦耳和瓦特的主要貢獻(xiàn)理解兩個概念。例：如圖所示,小紅和她的爺爺一起從一樓爬到五樓,小紅先于爺爺?shù)竭_(dá)五樓，已知爺爺?shù)捏w重大于小紅的體重。下列說法中正確的是（）A．小紅做的功可能等于爺爺做的功B．小紅做的功一定小于爺爺做的功C．小紅的功率可能等于爺爺?shù)墓β蔇．小紅的功率一定大于爺爺?shù)墓β手R點(diǎn)四：判斷機(jī)械能的變化機(jī)械能=動能+勢能，判斷機(jī)械能變化的時候，需要判斷動能和勢能的判斷，再判斷機(jī)械能的判斷。機(jī)械能中的動能和勢能也會彼此互相轉(zhuǎn)化，機(jī)械能總量不會改變，這個過程中只有動能和勢能相互轉(zhuǎn)化，機(jī)械能守恒。如果有機(jī)械能和其他形式能的轉(zhuǎn)化，則機(jī)械能不守恒。例：人造地球衛(wèi)星在繞地球橢圓軌道運(yùn)行的過程中衛(wèi)星在大氣層外運(yùn)行，不受空氣阻力，只有動能和勢能的轉(zhuǎn)化，分析衛(wèi)星從遠(yuǎn)地點(diǎn)到近地點(diǎn)運(yùn)動過程中，動能、勢能、機(jī)械能如何變化？分析近地點(diǎn)和遠(yuǎn)地點(diǎn)的機(jī)械能的情況。總結(jié)，對于機(jī)械能守恒的情況下動能和勢能的轉(zhuǎn)化問題，從高度到勢能再到動能的過程進(jìn)行分析和研究。例：下列說法正確的是（??）A．起重機(jī)將水泥構(gòu)件勻速提升，在提升的過程中，水泥構(gòu)件機(jī)械能增加B．在平衡力作用下運(yùn)動的物體，機(jī)械能保持不變C．加油機(jī)在給戰(zhàn)斗機(jī)加油過程中，保持同一水平高度勻速飛行，其機(jī)械能保持不變D．自由下落的物體運(yùn)動速度越來越快，重力勢能轉(zhuǎn)化為動能鞏固做功的兩個必要因素，同時根據(jù)做功的情況判斷能量變化的情況加深對功的計算的理解通過概念比較和應(yīng)用中的比較使學(xué)生對功和功率進(jìn)行區(qū)別和理解。會判斷機(jī)械能守恒情況下動能和勢能變化的情況。對不同情況下機(jī)械變化情況的分析，學(xué)會機(jī)械能變化的分析方法?？茖W(xué)方法方法一：數(shù)學(xué)定義法1.比值定義法：功率（功率=功時間）2.多因子乘積定義：功（功=力×距離）方法二：物理實(shí)驗(yàn)中的科學(xué)方法1.控制變量法：探究物體動能與哪些因素有關(guān)探究物體的重力勢能與哪些因素有關(guān)從自變量、因變量和控制變量的分析復(fù)習(xí)兩個實(shí)驗(yàn)，同時理解控制變量的方法?？偨Y(jié)：在利用控制變量法進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的過程中，改變自變量的同時，保持其他影響因變量的因素也就是控制變量保持不變，這樣得到的結(jié)果才是嚴(yán)謹(jǐn)?shù)木哂锌茖W(xué)性的。2.轉(zhuǎn)換法探究物體動能與哪些因素有關(guān)。動能轉(zhuǎn)換為木塊移動的距離。探究重力勢能與哪些因素有關(guān)。重力勢能轉(zhuǎn)換為釘子下陷的深度?？偨Y(jié)：實(shí)驗(yàn)中轉(zhuǎn)換法的使用，可以使一些不易觀察和測量的量通過轉(zhuǎn)換可以間接的實(shí)現(xiàn)可觀察容易觀察或觀察效果明顯的目的。利用數(shù)學(xué)工具對物理研究方法的應(yīng)用，建立前后知識的聯(lián)系對探究的基本方法的復(fù)習(xí)，利用變量分析的方法進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)計知識拓展知識拓展一：克服力做功在粗糙水平地面上滑行的小車，小車的速度越來越慢，運(yùn)動一段距離，最終停下來，有力做功嗎？中考體育測試，墊排球的考試項(xiàng)目中，排球豎直上升的過程中，有力做功嗎？從能量的變化分析，找到做功的力，引出克服阻力和克服重力做功的情況，進(jìn)一步理解功和能之間的關(guān)系。知識拓展二：功能關(guān)系例：水平地面上有一個重4N的足球處于靜止?fàn)顟B(tài)，小陽用10N的力踢足球，足球以2m/s的速度離開球離開腳后在地面上滾動了2m停下來，受到阻力大小始終為0.4N，足球的動能減小了多少？總結(jié)：利用功能關(guān)系可以解決一些不能直接判斷的功的問題和能量變化的問題。為我們解決問題帶來了方便。知識拓展三：能量守恒定律自然界中的能量就是這樣不斷地轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移，焦耳經(jīng)過近40年，連續(xù)進(jìn)行了400多次的實(shí)驗(yàn)，為能量守恒定律奠定了堅實(shí)的實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)，最終得到了自然科學(xué)中的三大發(fā)現(xiàn)之一的能量守恒和轉(zhuǎn)化定律。對功的概念進(jìn)深化和理解，對力和運(yùn)動距離相反的情況，克服力做功，同時引起能量的變化。初步利用功能關(guān)系解決問題，加深理解功能關(guān)系。通過實(shí)例分析和學(xué)史的滲透初步建立能量守恒的思想總結(jié)通過本節(jié)課的學(xué)習(xí)希望同學(xué)們能夠用能量的視角去認(rèn)識和觀察世界，自然界的能量形式是多種多樣的，不同形式的能量可以互相轉(zhuǎn)化的，通過科技的發(fā)展能夠不斷發(fā)現(xiàn)新能源，合理使用能源，希望同學(xué)們通過努力學(xué)習(xí)本領(lǐng)可以使我們的生活更美好！再次站在能量的角度認(rèn)識世界，用發(fā)展的眼光看能量世界。綜合訓(xùn)練一、選擇題1.炎熱的暑期,小樂去水上樂園游玩,他發(fā)現(xiàn)與在岸上相比,在水中行走比較困難,若他在水平泳池中行走距離與水平池岸行走距離相同時,克服重力做功的大小關(guān)系是()A.一樣大 B.在岸上做功多C.在水中做功多 D.小樂重力未知,無法判斷2.如圖所示,用F=10N的水平推力推著重為20N的物體沿水平方向做直線運(yùn)動,若推力F對物體做了30J的功,則在這一過程中()A.重力做的功一定為20J B.物體一定受到10N的摩擦力C.物體一定運(yùn)動了3m D.物體一定運(yùn)動了6m3.如圖所示,我國自主研制的“鯤龍”AG600M大型水陸兩棲飛機(jī),在水面高速滑行后,騰空而起,沿水平方向勻速飛行一段時間后減速下降,下列說法正確的是()A.飛機(jī)騰空而起的過程中,其重力勢能轉(zhuǎn)化為動能B.飛機(jī)沿水平方向勻速飛行時,其動能增大C.飛機(jī)減速下降的過程中,其機(jī)械能一定減小D.飛機(jī)只要加速飛行,其重力勢能就一定減小4.有兩臺機(jī)械甲和乙,甲的功率為198kW,乙的功率為96kW,下列說法正確的是()A.甲一定比乙做功多 B.乙一定比甲做功多C.甲一定比乙做功慢 D.相同時間內(nèi),甲一定比乙做功多5.在平直高速公路上,甲、乙兩車以不同的速度勻速行駛,若甲、乙兩車牽引力的功率之比為2∶3,牽引力之比為4∶5,則甲、乙兩車的速度之比為()A.8∶15 B.3∶4 C.5∶6 D.6∶56.體育課上小明同學(xué)進(jìn)行傳接籃球訓(xùn)練,他將球斜向上拋出,球的運(yùn)動軌跡如圖所示,a、b、c、d為軌跡上的點(diǎn),其中a、c兩點(diǎn)高度相同,不計空氣阻力,則籃球在()A.a、c兩點(diǎn)的動能相等 B.a點(diǎn)的機(jī)械能比d點(diǎn)機(jī)械能大C.a點(diǎn)動能比d點(diǎn)動能大 D.b點(diǎn)的動能最大7.圖甲是北京冬奧會中運(yùn)動員翻躍大跳臺的情境。運(yùn)動員不借助滑雪杖,只踩著雪板從高處滑行而下,通過起跳臺起跳,完成各種空翻、轉(zhuǎn)體等技術(shù)動作后落地。圖乙中的虛線是比賽過程中運(yùn)動員的軌跡,不計空氣阻力,下列說法正確的是()A.從a點(diǎn)到b點(diǎn)的過程中,運(yùn)動員的機(jī)械能不變B.從b點(diǎn)到c點(diǎn)的過程中,運(yùn)動員的動能減少,重力勢能增加C.在c點(diǎn)時,運(yùn)動員的動能為零D.從c點(diǎn)到d點(diǎn)的過程中,運(yùn)動員的機(jī)械能減少8.用a、b兩彈簧測力計分別拉著質(zhì)量相同的甲、乙兩物體同時開始豎直向上運(yùn)動,其運(yùn)動的路程隨時間變化的圖像如圖所示,則在運(yùn)動過程中()A.甲、乙均做加速運(yùn)動B.在2~6s內(nèi),乙相對于甲向上運(yùn)動C.a、b兩彈簧測力計的示數(shù)之比為2∶1D.a、b兩彈簧測力計拉力的功率之比為2∶19.(多選)水平桌面上放一物塊,物塊上方固定一輕質(zhì)彈簧,將一小球放置在彈簧上,靜止時位于A點(diǎn),如圖甲所示。將小球下壓至B點(diǎn),用輕質(zhì)細(xì)線把物塊和小球鎖定,如圖乙所示。燒斷細(xì)線解鎖后,小球向上彈起、不計空氣阻力,下列說法正確的是()A.圖甲中彈簧的彈性勢能為零B.圖甲和圖乙中物塊對桌面的壓力相等C.圖乙中小球從B點(diǎn)運(yùn)動到最高點(diǎn)過程中速度先變大后變小D.圖乙中小球從B點(diǎn)運(yùn)動到最高點(diǎn)過程中機(jī)械能守恒10.(多選)物體受到恒力F作用,在水平地面上做直線運(yùn)動。當(dāng)物體運(yùn)動的路程和時間圖像如圖甲所示時,受到的水平推力為F1;當(dāng)物體運(yùn)動的速度和時間圖像如圖乙所示時,受到的水平推力為F2;當(dāng)物體運(yùn)動的速度和時間圖像如圖丙所示時,受到的水平推力為F3;三次運(yùn)動時的速度分別為v1、v2、v3。下列說法正確的是()A.0~2s內(nèi),物體受到的水平推力F1=F2<F3B.2s末,物體的速度v1=v2=v3C.0~2s內(nèi),推力F1所做的功W1小于推力F2所做的功W2D.2s末,推力F2做功的功率P2等于推力F3做功的功率P3二、填空題11.為減少揚(yáng)塵對空氣質(zhì)量的影響,各地進(jìn)行灑水作業(yè)。灑水車沿水平道路勻速直線行駛,在灑水過程中,灑水車受到地面的摩擦力將,整車的動能將,水箱中水對箱底的壓強(qiáng)將。(均選填“變大”“變小”或“不變”)

12.“兄弟同心,其利斷金”,在某次勞動課上,小輝同學(xué)用F1=200N的力水平向左推小車,小恒同學(xué)用F2=100N的力作用在該小車上,要使兩人作用在小車上的力的效果最大,兩個力的方向須,在兩人共同作用效果最大的情況下,10s內(nèi)小車前行了5m,則這10s內(nèi)兩人作用在小車上的力做的總功為J。

13.某輕軌車站站臺的設(shè)計方案如圖所示,進(jìn)站和出站的軌道都與站臺構(gòu)成一個斜坡,列車進(jìn)站時雖然提前關(guān)閉發(fā)動機(jī),但是列車由于,能沖上斜坡同時實(shí)現(xiàn)減速直至停止,在這一過程中儲存了能量。出站時,剛好趕上下坡,又把儲存的能量釋放,該過程重力勢能轉(zhuǎn)化為。

14.小華和媽媽去超市購物,超市地面水平,她們將重為170N的物品放在小推車中水平推行,小推車在某段時間內(nèi)速度v隨時間t變化的關(guān)系圖像如圖所示。已知小推車自重130N,所受阻力是總重的320。在10~20s內(nèi)水平推力做功J,水平推力的功率為15.右圖是一款智能送餐機(jī)器人,它的重力是400N,如果機(jī)器人在水平路面上以0.6m/s的速度沿直線勻速運(yùn)動20m,它所受到的阻力為50N。機(jī)器人的重力做功J,牽引力對機(jī)器人做功J,功率為W。

三、實(shí)驗(yàn)探究題16.小明利用實(shí)驗(yàn)小桌、裝有細(xì)砂的容器、質(zhì)量不同的物體A、B和C,探究重力勢能的大小與哪些因素有關(guān)。如圖所示,將物體從高處(圖中水平虛線處)由靜止釋放,物體自由下落撞擊小桌后立即與小桌一起向下運(yùn)動。已知甲、乙、丙、丁四次實(shí)驗(yàn)中初始時桌腿陷入細(xì)砂中的深度相同,圖中所畫出的狀態(tài)是桌腿最終靜止在細(xì)砂中的位置。觀察各次實(shí)驗(yàn)中桌腿陷入細(xì)砂中的深度情況,便可知物體釋放前的重力勢能大小的關(guān)系。已知實(shí)驗(yàn)中三個物體的質(zhì)量關(guān)系為mA<mB<mC,物體下落的距離遠(yuǎn)大于物體的厚度和桌腿陷入細(xì)砂中的深度。請回答下列問題:(1)實(shí)驗(yàn)中通過來反映物體重力勢能的大小。

(2)比較兩次的實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知,物體的重力勢能與物體被舉高的高度有關(guān)。

(3)比較甲、丙、丁三次的實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知,。

17.在探究物體的動能與哪些因素有關(guān)的實(shí)驗(yàn)中,小明讓鋼球從斜面上某一高度處由靜止?jié)L下,撞擊水平面上的同一木塊,三次實(shí)驗(yàn)的情境如圖所示,其中hA>hB=hC,mA=mB<mC。(1)實(shí)驗(yàn)中研究的是(選填“鋼球”或“木塊”)的動能大小,該實(shí)驗(yàn)通過來判斷動能大小。

(2)讓鋼球從斜面的不同高度由靜止?jié)L下,目的是探究鋼球的動能大小與的關(guān)系,實(shí)驗(yàn)中,需要控制鋼球的相等。

(3)結(jié)合該實(shí)驗(yàn),小明聯(lián)想到許多交通事故中,造成安全隱患的因素與汽車“超載”和“超速”有關(guān),為探究“超載”的安全隱患,應(yīng)選擇兩圖的實(shí)驗(yàn)來進(jìn)行比較。

18.風(fēng)車是利用風(fēng)力做功的裝置,小明制作了一架小風(fēng)車,他想粗略測量風(fēng)車在一定風(fēng)速下做功的功率,實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示。(1)觀察實(shí)驗(yàn)裝置,小明是通過測量細(xì)線對做功的功率來測量風(fēng)車做功的功率的。

(2)實(shí)驗(yàn)時,逐漸增加掛在細(xì)線下的回形針數(shù)量,直到細(xì)線恰好緩慢勻速提升回形針為止。若測得回形針勻速上升的高度h、所用的時間t、回形針的總質(zhì)量m,則風(fēng)車做功的功率表達(dá)式為P=(表達(dá)式中的物理量均用符號表示)。

(3)然后小明還測出風(fēng)車在不同的風(fēng)速下做功的功率,測得的功率越大,說明做功越(選填“多”或“快”)。

(4)風(fēng)車做功過程中,回形針獲得了重力勢能和能;如果選用較粗的線做實(shí)驗(yàn),則與選用較細(xì)的線相比,測得風(fēng)車做功的功率值偏(選填“大”或“小”)。

四、計算題19.兩位同學(xué)進(jìn)行爬樓比賽,男同學(xué)重力為600N,女同學(xué)重力為500N,一樓到三樓的高度為8m,樓梯AB長度為4m。男同學(xué)從一樓到三樓用時20s,女同學(xué)從一樓到三樓用時16s。(1)若某同學(xué)從A點(diǎn)爬到B點(diǎn)用時5s,則該同學(xué)AB段爬樓的速度是多少?(2)通過計算比較男、女同學(xué)此次爬樓比賽中,誰爬樓的功率大?參考答案綜合訓(xùn)練1.A2.C3.C4.D5.C6.A7.B8.D9.BC10.AC11.變小變小變小12.相同150013.慣性動能14.3603615.010003016.(1)桌腿陷入細(xì)砂