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1、名师精编优秀教案第七章机械能守恒定律全章概述本章讲述功和能的概念，以及动能定理和机械能守恒定律。这一章可视为牛顿力学的进一步展开。在牛顿运动定律的基础上，通过引入功和能的概念，得出有关机械能的规律，特别是机械能守恒定律，使人们对自然的认识更加深入，为解决力学问题开辟了新的途径。因此，这一章是力学的重点章。本章内容是高考命题的热点，特别是关于功、动能定理、机械能守恒定律的有关试题是必考的，有的题目可能重复出现，因此必须熟练掌握本章内容、并将其与牛顿运动定律及运动学相结合，高考中本章的试题题型全面，选择题、填空题、计算题都可能出，尤其是动能定理、机械能守恒定律、能的转化和守恒更多的出现在计算题中，
2、成为近年高考的一大重点，必须重视解综合题的能力。另外，本章知识与实际生活、科技的联系与化学、生物的综合也是新高考命题的一大热点。新课标要求1、运用能量的观点分析解决有关问题时，可以不涉及过程中力的作用细节。2、功和能量转化的关系不仅为解决力学问题开辟了一条新的重要途径，同时它也是分析解决电磁学、热学等领域中问题的重要依据。3、高考对本章考查的热点包括功和功率、动能定理、机械能守恒定律、能的转化和守恒定律。考查的特点是灵活性强、综合面大，能力要求高。追寻守恒量功和能量转化的关系不仅为解决力学问题开辟了一条新的重要途径，同时它也是分析解决电磁学、热学等领域中问题的重要依据但是学生在能量概念的建立上
3、没有概念基础，所以教材在第一节设立迫寻守恒量，旨在让学生对能量能够有清晰的认识教材从著名物理学家的理论出发，展示伽利略的斜面实验，逐步引导能量的概念建立继而利用生活中的实例，给出势能和动能的概念教材具体说明了引入能量概念的必要性在实际教学中，逐步渗透物理学家研究待认识问题的方法：设法找出所研究现象是否存在物理量守恒的情况，一旦发现某种物理量守恒，就首先用以整理过去的经验和知识并总结成定律，然后在新的现象或事例中对总结出的守恒定律进行检验，如果定律得以证实就可以借助它解决问题，甚至作出新的预见，追寻和研究守恒量是物理学的一种重要研究方法守恒关系是自然界中十分重要的关系，通过本节课的学习，加强学生
4、对守恒关系的认识，并把这种物理思想渗透在能量学习的过程中教学重点理解动能、势能的含义，体会能量转化、守恒的普遍存在性教学难点培养创新能力，使学生在发现了能量转化、守恒的普遍存在性后，能意识到存在的巨大使用前景如图所示，一个用细线悬挂的小球从A点开始摆动记住它向右能够达到的最大高度然后用一把直尺在P点挡住摆线，看一看这种情况下小球所能达到的高度这个实验现象说明了什么?它是否说明在小球摆动的过程中某精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页，共 34 页名师精编优秀教案种“东西”是不变的?这种“东西”会是什么? 通过本节课的学习，同学们就能
5、理解这一实验现象了故事导入新华社 2000 年 12 月 31 日和中央电视台2001 年元月 6 日先后报道：在20 世纪的最后几分钟里，一项新的多米诺骨牌吉尼斯世界纪录，在北京颐和园体育健康城综合馆和网球馆诞生了中国、日本和韩国的 62 名青年学生成功地推倒了340 多万张骨牌， 一举打破了此前由荷兰人保持的297 万张的世界纪录 从电视画面可看出，骨牌瞬间依次倒下的场面蔚为壮观，其间显示的图案丰富多彩，令人惊叹其中蕴含着一定的科学道理，这就是“多米诺骨牌效应”该效应产生的能量是十分巨大的这种效应的物理道理是：骨牌竖着时，重心较高，倒下时重下降，倒下过程中，将其重力势能转化为动能，它倒在第
6、二张牌上，这个动能的一部分就转移到第二张牌上，第二张牌将第一张牌转移来的动能和自己倒下过程中由本身具有的重力势能转化来的动能之和，再传到第三张牌上所以每张牌倒下的时候，虽然有部分能量损失，但具有的动能都比前一块牌大，因此它们的速度一个比一个快，也就是说，它们依次推倒的能量一个比一个大你可以设想一下，如果牌的个数足够多，那么最后一个牌的速度将是怎样的大! 场面又是何等的壮观! 故事中应用到了动能、势能及其转化今天，我们就来学习追寻守恒量这节课，学习问题中展示的能量问题，探索其中的奥秘问题导入“挽弓当挽强，用箭当用长；射人先射马，擒贼先擒王”这是一首杜甫的诗跳高运动员总是要充分地助跑才能取得好的成
7、绩请同学们思考下面的问题： (1)为什么强弓就射得远?跳高运动员是以高度来计成绩的。而他舒为什么要提高自己的速度呢 ?难道速度和高度之间有什么联系吗? (2)这体现了一种什么过程? 牛顿是经典力学的奠基人，他提出了三个定律和万有引力定律，但是他没有研究过能量( 至少没有深人研究) ，所以当时人类对自然的认识还很有局限但在伽利略的实验中，已鳕有了“能量”的影子能量概念的形成和发展，始终是和能量守恒定律的建立过程紧密相连的能量守恒定裤的发现告诉我们，尽管物质世界千变万化，但这种变化不是没有规律的，基本的规律就是守恒定律这一节课我们从一个较高的角度去认识这个问题教师指导：让一位学生朗读教材开头费恩曼
8、的话，让学生体会能量守恒定律的重要性活动探究课件展示l 9大屏幕投影展示伽利略理想实验的flash模拟动画问题： 1当小球沿斜面从高处由静止滚下时，小球的高度不断减小，而速度不断增大，说明了什么? 2当小球从斜面底沿另一个斜面向上滚时，小球的位置不断升高，而速度不断减小，说明了什么问题? 学生观察交流、讨论并总结：明确： 1说明小球凭借其位置而具有的物理量不断减少，而由于运动而具有的物理量不断增大 2说明小球凭借位置而具有的物理量不断增加，而由于运动而具有的物理量逐渐减少精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页，共 34 页名师精编优
9、秀教案课件展示2：利用动画模拟实验，将斜面调整。引导学生观察小球的运动情况指导学生自己组织语言。描述看到的物理现象学生通过阅读并观察、讨论、总结：让小球沿一个斜面从静止开始滚下，小球将滚上另一斜面，如果没有摩擦，小球将上升到原来的高度减小后一斜面的倾角，小球在这个斜面上仍达到同一高度，但这时他要滚得远些若继续减小后一斜面的倾角，小球达到同一高度，但滚得更远些教师设疑：若将后一斜面放平，小球的运动情况将是怎样? 引导学生讨论、交流，大胆猜想参考结论：小球好像“记得”自己的起始高度，但又永远达不到原来的高度，所以将永远滚动下去点评：教师通过动画展示，让学生感受到“有某一量是守恒的”教师逐步引导，让
10、学生体会“守恒量”的追寻过程，进一步激发学生的探究意识和学习的欲望二、物体的动能和势能实验演示；演示滚摆实验和单摆实验，进一步强化，如果没有摩擦和介质阻力，物体好像“记得”自己初始的高度，即某一量是守恒的引导学生根据以上示例，举出生活中其他关于此种现象的事例公园里的秋千，游乐园里的海盗船，乒乓球自高处落到水泥地面上后的运动，在没有摩擦和空气阻力的情况下，都能达到一定的高度这说明，将实际生活中的问题理想化后，确实存在着某一物理量是不变的通过学生列举实例，让学生体会生活中的普遍规律教师点评：在物理学中，我们把以上这一事实说成是“有某一量是守恒的”，并把这个量叫做能量或能通过阅读体会，给出动能与势能
11、的概念，体会动能与势能转化并守恒的普遍存在教师引导学生认识，伽利略的发现今天看来就是我们学习过的能量转化与守恒的思想其中与高度有关的量，我们称为势能；与速度有关的量我们称为动能藉，到处是残木破板和人畜尸体地震海啸给人类带来的灾难是十分巨大的试查阅有关资料，谈一谈此次海啸中存在哪些能量例： 以竖直上抛的小球为例说明小球的势能和动能的转化情况在这个例子中是否存在着能的总量保持不变? 参考解析： 竖直上抛运动的小球，首先由动能转化为势能，达到最高点时， 动能为零， 势能达到最大；在下落时，势能逐渐减小，动能遥渐增大，势能又转化为动能在小球运动过程中，小球的机械能总量保持不变点评：本实例探究可以应用受
12、力情况来作分析，亦可根据实际运动情况总结，紧紧抓住高度影响势能，速度影响动能这一关键进行分析 1物体由于位置高度而具有的能量叫做重力势能对于同一水平面而言，物体被举得越高、质量越精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页，共 34 页名师精编优秀教案大，物体具有的重力势能就越大 2物体由于运动而具有的能量叫做动能动能是由物体的质量和速度共同决定的，物体运动的速度越大、质量越大，它的动能就越大 3动能和势能统称为机械能动能可以转化为势能，势能也可以转化为动能在只有重力做功时，动能和势能的相互转化过程中，总的机械能不变 1通过各种途径查找资
13、料，了解人类对能量的研究过程 2在其他自然学科中列举出几个能量转化与守恒的实例；转化与守恒的思想( 不仅仅是能量 ) 在生产生活中的实例( 例如水资源 ) “ 自然力 ” 会互相转化，尤其是各种“ 自然力 ” 都会转化为 “ 热质 ” 例如：通过摩擦生熟说明“ 活力” 会转化为 “ 热质 ” ，“ 温差电 ” 现象说明 “ 热质 ” 会转化为电的“ 自然力 ” ，电流热效应说明电流的 “ 自然力 ” 会转化为 “ 热质 ” ，还有光电效应、光磁效应、光辐射、电化学、电磁感应等现象都说明“ 自然力” 不能从 “ 无” 到“ 有” ，一种 “ 自然力 ” 的产生必定是另一种“ 自然力 ” 消耗的结
14、果，各种 “ 自然力 ” 会相互转化，但它们是统一的，等价的，本质是相同的于是人们用“ 能量 ” 统称各种 “ 自然力 ” ，并指出能量并不是一种含在物质中的成分，而是依附在物质上，是物体具有的一种对外做功的能力二、能量存在的基本形式能量依附于物质，以物质为栽体，存在于物质的不同运动形式和相互作用中，在高中物理中能量从存在的基本形式来分可分为两大类：一类是存在于物质不同的基本运动形式中，精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页，共 34 页名师精编优秀教案我们可以统称为动能不同的基本运动形式具有不同形式的动能宏观物体由于机械运动而具有
15、的机械动能，微观分子由于热运动具有的分子动能，电子绕核高速运动的动能，核子运动的动能，光子运动具有的光能等，这类能量的大小也与运动有关另一类能量是存在于一些具有特殊相互作用的物体组成的系统内，这类能量都与系统内物体间相对位置有关，这类能统称位能或势能宏观物体与地球问的万有引力势能( 重力势能 ) ，微观分子间的分子势能，电荷间的电势能，核子间的核势能等这两大粪基本形式的能量组成了宇宙万物中的各种各样的能量机械运动的物体具有的机械能就是动能，重力势能与弹簧的弹性势能组成 物体内能就是所有分子动能和分子势能总和；太阳能就是大量以光速运动的光子总能量；化学能就是化学物质内部原子、离子间的电势能总和；
16、水能就是流动的水具有的动能和高处的水具有的重力势能；风能就是流动空气的动能；原子能就是原子内柱子动能、核势能、电势能的总和从更深的角度来说，能量又是物质存在的另一种形式当物质具有的能量增加时，其质量将增大能量减少时质量减小例如：铀核裂变释放能量，质量减小等等一般的能量变化引起的质量变化很微小， 几乎不可测量， 只有在核反应过程中能量变化巨大，质量的变化略微大些才可以测量得出第二节功【教学目标】知识与技能1. 掌握计算机械功的公式W=Fs cos ；知道在国际单位制中，功的单位是焦耳（J）； 2. 知道功是标量。过程与方法 知道做机械功的两个不可缺少的因素，知道做功和“工作”的区别情感态度与价值
17、观知道当力与位移方向的夹角大于90时，力对物体做负功， 或说物体克服这个力做了功。【教学重点】重点是使学生在理解力对物体做功的两个要素的基础上掌握机械功的计算公式。【教学难点】1物体在力的方向上的位移与物体运动的位移容易混淆。2要使学生对负功的意义有所认识，也较困难。【探究学习】1功的概念先请同学回顾一下初中学过的与功的概念密切相关的如下两个问题：什么叫做功？谁对谁做功？然后做如下总结并板书：（1）如果一个物体受到力的作用，并且在力的方向上发生了位移，物理学中就说这个力对物体做了功。如图 1所示，与同学一起讨论如下问题：在上述过程中，拉力F对滑块是否做了功？滑块所受的重力 mg 对滑块是否做了
18、功？桌面对滑块的支持力N是否对滑块做了功？强调指出，分析一个力是否对物体做功，关键是要看受力物体在这个力的方向上是否有位移。至此可作出如下总结并板书：（2）在物理学中，力和物体在力的方向上发生的位移，是做功的两个不可缺少的因素。2功的公式就图 1提出：力 F使滑块发生位移S这个过程中， F对滑块做了多少功如何计算？由同学回答出如下计算公式：W=Fs 。就此再进一步提问：如果细绳斜向上拉滑块，如图2所示，这种情况下滑块沿F方向的位移是多少？与同学一起分析并得出这一位移为s cos 。至此按功的前一公式即可得到如下计算公式：W=Fs cos 就此指出，计算一个力对物体所做的功的大小，与力F的大小、
19、物体位移s的大小及 F和s二者精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页，共 34 页名师精编优秀教案方向之间的夹角有关，且此计算公式有普遍意义（对计算机械功而言）。至此作出如下板书：W=Fs cos 力对物体所做的功，等于力的大小、位移的大小、力和位移的夹角的余弦三者的乘积。在国际单位制中，功的单位是焦耳（J） 1J 1Nm 3正功、负功（1）首先对功的计算公式W=Fs cos 的可能值与学生共同讨论。从cos 的可能值入手讨论，指出功 W 可能为正值、负值或零，再进一步说明，力F与s间夹角 的取值范围，最后总结并作如下板书：当0 9
20、0时， cos 为正值， W 为正值， 称为力对物体做正功，或称为力对物体做功。当=90时， cos =0，W=0 ，力对物体做零功，即力对物体不做功。当90 180时， cos 为负值， W 为负值，称为力对物体做负功，或说物体克服这个力做功。（2）与学生一起先讨论功的物理意义，然后再说明正功、负功的物理意义。提出功是描述什么的物理量这个问题与学生讨论。结合图1，使学生注意到力作用滑块并持续使滑块在力的方向上运动，发生了一段位移，引导学生认识功特征是力在空间位移上逐渐累积的作用过程。然后就此提出：这个累积作用过程到底累积什么？举如下两个事例启发学生思考：a一辆手推车上装有很多货物，搬运工推车
21、要用很大的力。向前推一段距离就要休息一会儿，然后有了力气再推车走。b如果要你将重物从一楼向六楼上搬，搬运过程中会有什么感觉？首先使学生意识到上述两个过程都是人用力对物体做功的过程，都要消耗体能。就此指出做功过程是能量转化过程，做功越多，能量转化得越多，因而功是能量转化的量度。能量是标量，相应功也是标量。板书如下：功是描述力在空间位移上累积作用的物理量。功是能量转化的量度，功是标量。在上述对功的意义认识的基础上，讨论正功和负功的意义，得出如下认识并板书：正功的意义是：力对物体做功向物体提供能量，即受力物体获得了能量。负功的意义是：物体克服外力做功，向外输出能量（以消耗自身的能量为代价），即负功表
22、示物体失去了能量。【课堂小结】1对功的概念和功的物理意义的主要内容作必要的重复( 包括正功和负功的意义) 。2对功的计算公式及其应用的主要问题再作些强调。【教学反思】第三节功率【教学目标】知识和技能1知道功率的物理意义、定义式、单位。 2理解功率的导出式P=Fv的物理意义，并掌握其用法，会利用功率的两个公式来解释现象和进行计算。3理解平均功率和瞬时功率，了解平均功率、 瞬时功率、 额定功率、 实际功率 的区别与联系。过程和方法1通过实例体验功率概念的形成过程及功率的实际意义，通过功率的定义过程，体会应用比精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -
23、第 6 页，共 34 页名师精编优秀教案值方法建立物理概念的方法。2学会求解各种不同的功率。3运用功率的不同表达式分析和解决动力机械的运动问题。情感态度与价值观1使学生养成具体问题具体分析和严密思维的习惯。2提高学生理论联系实际、解决实际问题的能力。3培养学生敢于发表自己观点、善于合作的良好习惯。【教学重点】1理解功率的概念。2知道功率的种类及其计算。【教学难点】1功率的表达式P=F v 的物理意义和运用。2瞬时功率和平均功率的计算。【教学过程 】新课导入教师： 人们在生产、生活和工作中使用了大量的机械来做功，这与人力直接做功或畜力做功，在完成功的快慢方面有何不同？请举例说明。（引发学生思考，
24、让学生从身边生活寻找做功快慢的事例，并思考机械与人或畜力做功快慢的差异。）预测学生所举事例可能有：1、人上高楼（如8 层楼）时，乘电梯比走路要快得多；2、拖拉机耕地比牛耕地要快得多；3、挖土机与人，要完成相同的挖土任务，人花的时间要长得多；4、从水井里提水，使用抽水机比人工要快得多；5、（列举生产、生活中发生的事例，使学生体会功率与生活、生产息息相关，无处不在，研究功率具有重要的现实意义，并引导学生注意观察身边物理现象，体会到物理知识就在我们身边，感悟物理规律研究的价值，激起学生的求知欲。）功是能量转化的量度，人们十分关注做功的多少。然而不同的机械或人，其做功的快慢是不同的。（分析一些生产事例
25、、工作场面，或展示一些做功快慢不同的图片。有条件的情况下还可通过多媒体手段更生动地展示这些画面和情景，使学生对做功快慢的情形有更为形象和具体的认识，从而为建立正确的“功率”概念打下良好基础。）教师：在建筑工地上分别采用以下三种方式，把1t 的货物从地面运到三楼，方式一：搬运工分批搬运，需时间3h 方式二：用一台起重机提升，需时1min 方式三：用另一台起重机提升，需时30 s 上述三种情况下，把货物由地面运到三楼时，请思考以下问题：1、用不同的方式，对货物所做的功是否相同？2、所用时间不同，三种方式中做功的快慢是否相同？结论：对重物所做的功相同，但所用时间不同，说明做功快慢不同。说明：通过引导
26、学生分析有关事例，形成初步共识：人们选用机械来做功时，不仅要考虑做功多少，还要考虑机械做功的快慢。如挖掘机做功比人快；大卡车比拖拉机做功快；拖拉机耕地比牛耕地要快；起重吊车比搬运工人做功快；抽水机比辘轳提水快，等等。研究做功的快慢有着重要的实际意义。通过实际问题让学生感性地认识做功的快慢。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页，共 34 页名师精编优秀教案教师：不同的机器或物体做功有快有慢，如何来衡量做功的快慢呢？请同学们思考并提出解决方案。（引导学生思考：如何比较物体做功快慢？讨论中注意培养学生的发散思维能力和批判思维能力。）预测
27、学生可能有以下认识：1、选择相同时间，比较做功多少，做功多的，做功就快；2、选择做相同的功，比较做功的时间长短，时间长的，做功就慢；3、类比“速度”的定义方法，用做功和完成这些功所花的时间的比值来定义“功率”；4、说明：对学生提出的各种方案可能有问题或不完整，教师应鼓励学生在交流中补充完善自己的认识。教学中注意引导学生类比如“速度”、“加速度”概念的定义方法，体会比值法定义功率概念。新课推进一、功率的含义1定义：功W与完成这些功所用时间t的比值叫做功率。（板书）2定义式：P=W/ t（板书）3物理意义：表示物体做功快慢的物理量。（板书）4单位：（板书）教师请一位同学正确地说出定义式中各个字母所
28、表示的物理量及其单位。国际单位：瓦特（w），常用单位：千瓦（kw）或焦耳 / 秒（ J/s ）（板书）W功单位：焦耳（J）做功所用时间单位：秒(s) 换算关系：kw = 1000 w=J/s （板书）说明：用已知物理量的比值定义新的物理量，是建立物理概念常用的方法。使用该方法能够进一步揭示和表述被探究对象的某些物理性质及变化规律，像我们已经研究过的速度、加速度等物理量就是用这种方法来定义的。5. 功率是标量，功率表示做功过程中能量转化的快慢。（板书）6. 讨论与交流：小实验： 把一段粉笔放在书的封面上，打开书的封面形成一个斜面，并使粉笔开始下滑。请同学仔细分析一下，在下滑的过程中粉笔共受到几个
29、力的作用？哪些力做正功？哪些力做负功？哪些力不做功？如果斜面的倾角增大，情况会有什么变化？倾角增大时，功率是否也增大？提示：（1）比较不同倾角时的功率，应注意粉笔开始下滑处的高度应相同。讨论功率时须指明哪个力的功率。（2）实验的分析讨论，要注意所分析的是某个力的平均功率。注意引导学生进行受力分析、做功分析，可利用功率的定义式，在理论上进行推演，使思维更加严密。7. 一些常见机械做功功率（1）汽车发动机5104 W15104 W （2）摩托车约2103 W （3）喷气客机约2108 W （4）人心脏跳动的功率1.5W 左右（5）火箭的发动机约11013 W （6）万吨巨轮106W以上（7）蓝鲸游
30、动的功率可达350kW （8）人的平均功率约1102 W （9）优秀运动员短时间内的功率可达1000W 二、功率P与力F、速度v的关系（板书）精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 8 页，共 34 页名师精编优秀教案1. 功率与力、速度的关系推导（板书）教师：一部汽车载重时和空车时，在公路上以相同的速度行驶，试讨论这两种情况下汽车的输出功率是否相同？为什么？预测学生的回答可能有：（1）载重汽车与地摩擦力较大，牵引力也大，由于行驶速度一样，故相同时间内，载重车的牵引力做功较多，所以载重汽车的输出功率较大；（2）载重汽车行驶得比空车慢，因此功
31、率较小；（3）载重汽车比空车费力，因此载重车的输出功率较空车时要大些；（4）说明：上述分析讨论的目的是启发学生思考功率与力和速度有何关系。学生分析可能会出现片面和不完整回答， 教师要参加到学生的讨论分析中，帮助、启发和引导学生形成正确的认识。得出正确的答案(1) 。接着，教师引导学生思考，如何计算牵引力的功率。（让学生根据所学知识和功率定义式进行推演，培养良好的科学思维能力和思维习惯）教师：某汽车在平直公路上做匀速直线运动，已知其牵引力大小为F，运行速度为v，试求此时汽车牵引力F的功率为多少？（注意引发学生思考解决问题的思路，应用功和功率的定义式进行分析和推导。）2. 公式：P=Fv（F与位移
32、s或v同方向） （板书）即力F的功率等于力F和物体运动速度v的乘积 . 。注意F是速度v方向上 的作用力。分析讨论：由v = s / t求出的是物体在时间内的平均速度，代入公式P=F v求出的功率是F在时间内的平均功率；如果取得足够小，则v表示瞬时速度，此时由Fv求得的功率就是F在该时刻的瞬时功率。即当v为平均速度时，求得的功率就是平均功率，v为瞬时速度时，求得的功率就是瞬时功率。总结： v是平均速度v，P是平均功率P（F为恒力，且F与v同向） （板书）P=Fvv是瞬时速度，P是瞬时功率 （板书）说明： 如果物体做匀速直线运动，由于瞬时速度与平均速度相等，故此时平均功率等于瞬时功率。教师：汽车
33、以额定功率在平直公路行驶时，若前方遇到了一段较陡的上坡路段，汽车司机要做好什么调整，才能确保汽车驶到坡顶？为什么？预测学生的回答可能有：（1）加大油门，汽车可顺利行驶到达坡顶。（2）汽车要换档，才能顺利行驶到达坡顶。（3）师生共同分析：（1） 根据P=Fv知，汽车以额定功率行驶，因遇上坡路段，汽车所需的牵引力增大了，若要保持行驶速度不变，这是不可能的；加大油门，只会增加发动机的输出功率（超过额定功率），发动机将因超负荷而过热损坏。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 9 页，共 34 页名师精编优秀教案（2） 这是一种正确的操作方式，当司
34、机将发动机的速度档位调低后，速度减小了，牵引力加大了，只要牵引力足够，汽车便可顺利上坡。教师根据课堂需要还可以提出一些问题让学生进一步讨论，如：（1）汽车上坡的时候，司机常用换挡的方法来减小速度，为什么？（汽车上坡的时候，司机常用换挡的方法来减小速度，来得到较大的牵引力。）（2）汽车上坡时，要保持速度不变，应如何做？（汽车上坡时，要保持速度不变，就必须加大油门，增大输出功率来得到较大的牵引力。）（3）起重机在竖直方向匀速吊起某一重物时，为什么发动机的输出功率越大，起吊速度就越大？（起重机在竖直方向匀速吊起某一重物时，由于牵引力与重物的重力相等，即牵引力保持不变，发动机输出的功率越大，起吊的速度
35、就越大。）思考：汽车等交通工具，如何才能获得更大的行驶速度？教师：由P = W / t求出的是瞬时功率还是平均功率学生小组讨论后得出：由公式P = W / t求出的功率，反映了该力在t时间内做功的平均快慢，故由公式P = W / t求出的功率是平均功率。教师：人力直接做功能否像汽车做功那样快呢？汽车做功能否像飞机做功那样快呢？人如果做功过快，会产生什么后果呢？汽车超负荷运转会产生什么后果呢？（人做功过快，会引起疲劳、甚至受伤、生病等，汽车超负荷工作会造成发动机熄火或烧毁。）教师：奥运长跑运动员能否用100m短跑的速度来完成5000m的赛跑路程呢？为什么？（奥运比赛是一种挑战运动局限的比赛，人与
36、机器一样，不能长时间超负荷运动，短跑运动员在100m赛跑中，时间不过是十几秒， 能以最大的速度跑完全程，此时运动员的输出功率是正常时的数十倍。在 5000m的长跑运动中， 运动员不可能长时间超负荷运动，因此长跑运动员不可能一直保持百米赛跑那样的速度。）说明：让学生通过思考自己身边所熟悉的问题，认识额定功率和实际功率的概念以及概念的意义。教师：你对“额定功率和实际功率以及平均功率和瞬时功率”是怎样理解的？ 额定功率： 指动力机械在长时间正常工作时最大输出功率。也是机械发动机铭牌上的标称值。额定功率是动力机械重要的性能指标，一个动力机械的额定功率是一定的，机器不一定都在额定功率下工作。实际功率：
37、机械在运行过程中实际输出的功率是实际功率。实际功率可以小于额定功率，可以等于其额定功率（称满负荷运行），但不能大于额定功率，否则容易将机械损坏。机车启动过程中，发动机的功率指牵引力的功率而不是合外力或阻力的功率。 平均功率： 物体在一段时间内做功功率的平均值叫平均功率。通常用定义式P=W/t描述，只有当物体匀速运动时，才等于瞬时功率。瞬时功率： 物体在某一时刻的功率叫做瞬时功率。通常用P=Fv表示， 必须注意F、v与P的同时性。很多机械的铭牌上都标有这台机器的额定功率，请同学将家里的电器设备上的额定功率都记录下来，计算家里的每部机器每天要做多少功？要消耗多少电能？哪一部机器最耗电？并与同学进行
38、交流。教师：（课件展示）（1）当牵引力F一定时，功率P和速度v之间有什么关系？精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 10 页，共 34 页名师精编优秀教案（2）当速度v一定时，牵引力F和功率P之间关系如何？（3）当输出功率P一定时，牵引力F和速度v之间有什么关系？根据公式P =F v可知，物体的运动速度v与牵引力F成反比，如果汽车需要较大的牵引力，就必须减小运动速度。课件展示下列关系：F一定时，Pv （板书）据P=Fv可得v一定时，PF（板书）P一定时，Fv1（板书）3. 推广式：P=Fvcos（ 为力F与瞬时速度v方向间的夹角）说明：（
39、1）当F为合外力时，P为合外力做功的功率；当F为某一外力时，P为该力做功的功率；（2）在汽车等交通工具一类问题中，式中P为发动机的实际功率，F为发动机的牵引力，v为汽车的瞬时速度。4学生进行测功率活动。教师：如何才能知道在某种运动中自己做功的功率呢？请同学设计一个测量方案，并进行实际测量。（激励积极思考、设计可行方案，动脑动手，体验科学探究实验方法和感受实验成果的喜悦。）预测学生的实验方案可能有：（让学生结合自己的情况来进行设计实验）方案 1：学生快速跑上楼，来测量做功的最大功率；方案 2：估算学生自己平时上楼或爬山过程的功率；方案 3：设计沿某一竹杆或树杆上爬一定的高度，来测量做功功率；方案
40、 4：利用跳绳运动，来测量做功功率；方案 5：测算自己举起杠铃时的最大功率（需要同学的帮忙）；方案 5：说明：（ 1）有关实验方案、原理、器材、数据的测定及同学协作等，都应放手让学生自行讨论、分工，这样才能培养学生的实验能力，提供学生合作交流的机会。（ 2）方案选定后，要注意引导学生如何求功和功率，需要选择哪些实验器材，测量哪些物理量？测量是否存在误差问题，如何才能较准确地测量。（ 3）根据学生设计的方案，组织学生进行实验。实验结果可让学生通过实物展台进行交流汇报，师生共同观看，最后还可以进行评选活动。（ 4）通过亲身的实验活动，达到内化知识，提升能力，培养学生应用物理知识解决实际问题能力，同
41、时也在实验过程中培养学生严谨的科学态度。（在应用物理规律时，不仅要做巩固性练习，而且要结合实际问题情景，让学生在实施的过程中体验如何应用物理知识解决问题，特别是方案设计的讨论有助于促进学生各方面的发展，提高学生学习的兴趣，建议课后安排学生测功率。）板书设计精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 11 页，共 34 页名师精编优秀教案一、功率的含义1. 功率的定义：功跟完成这些功所用时间的比值叫做功率2. 功率的公式：P=tW（适用求平均功率P）3. 功率的物理意义：功率是表示做功快慢的物理量国际单位：瓦（w）4. 功率的单位：常用单位：千瓦
42、（kw）或焦 / 秒（ J/s ）换算关系： 1kw=1000w=1000J/s 5. 功率是标量，表示做功过程中能量转化的快慢二、功率与力、速度的关系1. 功率与力、速度的关系的推导2. 公式：P=Fv（F与位移s或v同方向） v是平均速度v，P是平均功率P（F为恒力，且F与v同向）P=F vv是瞬时速度，P是瞬时功率F一定时，Pv 据P=Fv可得v一定时，PFP一定时，Fv13. 推广式：P=Fvcos（ 为力F与瞬时速度v方向间的夹角）【教学反思】第四节重力势能【教学目标】1.理解重力势能的概念，会用重力势能的定义进行计算.2.理解重力势能的变化和重力做功的关系，知道重力做功与路径无关.
43、3.知道重力势能的相对性.4.了解弹性势能 .1.根据功和能的关系，推导出重力势能的表达式.2.学会从功和能的关系上解释和分析物理形象 .渗透从对生活中有关物理现象的观察，得到物理结论的方法，激发和培养学生探索自然规律的兴趣 .【教学重点】重力势能的概念及重力做功跟物体重力势能改变的关系.【教学难点】【探究学习】1.理解重力势能的概念，会用重力势能的定义式进行计算.精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 12 页，共 34 页名师精编优秀教案2.理解重力势能的变化和重力做功的关系，知道重力做功与路径无关.3.知道重力势能的相对性.4.了解弹
44、性势能.教师：打桩机的重锤从高处落下时，可以把水泥桩打进地里，为什么?能.?学生：物体由于被举高而具有的能量叫重力势能.在一个透明的玻璃容器内装上沙子.实验一：用一个铁球从不同高度释放，观察铁球落在沙子中的深度.实验二：用大小不同的两个铁球从同一高度释放，观察铁球落在沙子中的深度.在实验一中，铁球的释放高度越大，铁球落在沙子中的深度越大.在实验二中，质量大的铁球落在沙子中的深度大.教师：通过上述演示，我们可以定性得到：重力势能跟物体的质量和高度都有关系，且物体的质量越大，高度越大，重力势能就越大.引入：那么，怎样定量地表示重力势能呢?(一)1.把一个质量为的物体竖直向上抛出，在它上升和下落的过
45、程中，重力分别做什么功?重力势能如何变化 ?(重力做负功 ).物体的重力势能增大.下落过程中，重力做正功，物体的重力势能减小.教师：前边我们学过了功和能之间的关系，我们知道力对物体做了多少功，物体的能量就将变化多少，那么同学们认为重力所做的功与物体重力势能的变化之间有什么关系?力势能的变化.2.质量为的物体从高度为的 A 点下落到高度为2的 B 点，重力所做的功为多少?重力所做的功为：WG（教师：前边我们结合功和能的关系分析得到重力所做的功等于物体重力势能的变化，而我们经过推导又得到重力所做的功等于这个量的变化，所以在物理学中就用这个式子来表示物体的重力势能 .板书： EmghE表示物体的重力
46、势能单位焦（ J）物体的质量单位千克（ kg）重力加速度(米每二次方秒)s2/ kg /s2J 重力势能的单位是焦耳，并把上述板书补充完整.3.教师：我们用11mghEP来表示物体在初位置的重力势能，用22mghEP来表示物体在末位置的重力势能，则21PPGEEW精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 13 页，共 34 页名师精编优秀教案学生讨论得到：当物体由高处运动到低处时，2，W21PPEE当物体由低处运动到高处时，2，W21PPEE教师总结：重力做正功时，重力势能减少，减少的重力势能等于重力所做的功.物体克服重力做功(重力做负功 )
47、时，重力势能增加，增加的重力势能等于物体克服重力所做的功.4.讨论：如图所示，物体从高为h1处运动到高为2处，运动的路径有无数条，讨论在这些运动过程中，重力所做的功是否相同.学生：重力所做的功相同，因为重力所做的功等于重力势能的减少量，而重力势能的减少量（2）是一定的 .教师：由此得到：重力所做的功只跟物体初位置的高度和末位置的高度2有关，跟物体运动的路径无关.(二)教师：有一个物体放在三楼顶，每层楼高，则该物体的重力势能为多大?学生： 3mgh；mgh；2mgh.教师：同一个物体的重力势能，为什么会有三个不同的值呢?学生：是由于所选高度的起点不同而造成的.教师：我们把所选高度的起点处的平面叫
48、参考平面，第一位同学以一楼地面为参考水平面得到物体的重力势能为3mgh，第二位同学是以三楼地面为参考平面，则物体的重力势能为mgh，同理第三位同学是以二楼地面作为参考平面，得到的重力势能为2mgh.板书：参考平面的选取是任意的.选取不同的参考平面，物体的重力势能的数值是不同的.通常选地面为参考平面.(三)1.装置如图所示：将一弹簧压缩不同程度：观察现象.取一个硬弹簧，一个软弹簧，分别把它们压缩相同程度，观察现象.2.实验一中：当弹簧压缩程度越大时，弹簧把木块推的越远.实验二中：两根等长的软、硬弹簧，压缩相同程度时，硬弹簧把木块弹出的远.3.上述实验中，弹簧被压缩时，要发生形变，在恢复原状时能够
49、对木块做功，我们说弹簧具有能，这种能叫弹性势能.板书：发生形变的物体，在恢复原状时能够对外做功，因而具有能量，这种能量叫做弹性势能.4.教师：同学们能举几个物体具有弹性势能的例子吗?学生：卷紧的发条，被拉伸或压缩的弹簧，拉弯的弓、击球时的网球拍或羽毛球拍、撑杆跳高时的撑杆等 .5.形变程度越大，弹性势能也越大.6.教师：到现在为止，我们已学习了两种势能：重力势能和弹性势能.对于重力势能， 其大小由地球和地面上物体的相对位置决定，对于弹性势能， 其大小由形变程度决定，而形变程度不同，发生形变的物体的各部分相对位置也会发生变化，得到：势能也叫位能.势能具有系统性：重力势能是物体和地球组成的系统共有
50、的，弹性势能是物体的各部分所共有的.【课堂小结 】精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 14 页，共 34 页名师精编优秀教案1.势能由物体间的相互作用而产生，由它们的相对位置而决定.2.势能是标量，单位是焦耳.3.重力对物体所做的功与物体的运动路径无关，只跟物体运动的始、末位置有关，重力所做的功等于物体始、末位置的重力势能之差.4.重力势能是地球和地面上的物体共同具有的，一个物体的重力势能的大小与参考平面的选取有关.【教学反思】第五节探究弹性势能的表达式【教学目标】知识与技能理解弹性势能的概念及意义，学习计算变力做功的思想方法。过程与方