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1、功与机械能讲义（教师逐字稿）一、课程简介PPT（第1页）：本节课我们主要学习：1、功与机械能的知识层次体系 构建；2、如何解题。我们这节课会进入到力学中新的一章，接触到 更深层次的能量层次中来。中考题目中，会考察各种能量之间的关系, 从影响因素去比较功和能的大小，运用机械能守恒去判断物体之间机 械能的转换，准备好了么？ Let s go!二、本节内容知识特点PPT（第2页）：先来了解一下功与机械能的知识特点。1、“理解先行”；2、“庞大但是直观的计算”；“理解先行”，相对于易于理解的运动学中的速度等概念而言，能 量与功更为抽象，我们既要理解他在物理里承担的角色，也要理解他 如何用公式将其计算出
2、来。“庞大但是直观的计算”直白来说，功与能量在初中物理中是脱 离不开计算的，而中考中常见的考法就是给你一个场景和模型，考察 你的计算，并依赖你的计算结果，对物理现象做总结和预判。三、正式进入学习PPT（第3页）：现在我们正式进入功与机械能知识。先认识一下功与六、总结PPT （第21页）：要点总结（学霸照PPT读即可）。PPT （第22页）：注意事项提醒（4个tip,学霸照PPT读即可）oPPT（第23页）：课后作业布置，请完成我们为你准备的经典习题。PPT（第24页）:结束。10机械能的本质。功与机械能关注两个方面，一个是功，一个是能。在功的方面，我们关注功的定义和计算，并对做功和做负功的多
3、种情况进行了一定的讨论和分析。在能的方面，我们主要是在茫茫多的能量中，选取了动能，重力 势能，弹性势能作为我们讨论的重点，这三者统称为机械能，进行相 关的讨论。PPT （第4页）：接下来，让我们来看看功与机械能的题目到底都在求 些什么，考试需要我们会写什么东西。总体来讲，在初中物理考试的 范畴内，我们主要关注这几个方面的考点：1 .功与机械能本身的定义和涉及到的概念2 .做功的两个必要条件及应用3 .功率的概念，公式和计算4 .动能，重力势能，弹性势能的讨论和应用5 .影响动能，重力势能的因素总体来说，我们在功与机械能这一章主要考察以上的内容，难点 是要充分认识到功计算所涉及的过程，热点是对生
4、活中是否做功的现 象的辨析，功率的测量和功率与机械效率和速度的综合。四、构建知识层次体系PPT （第5页）：我们这节课就是要构建出功与机械能的知识层次体系， 并且看几道利用知识层次体系来解决的经典例题。PPT（第6页）：现在这棵知识树要长出功与机械能，这是在力学这部 分暂时伸的最远的枝丫。PPT（第7页）：先来把知识层次体系构建好吧。PPT（第8页）：首先我们概览一下全局，看一下这节课我们要学习哪 几个部分的内容。总共有两个大部分知识我们需要掌握，分别是功与机械能的概念, 和功与机械能的方法，也就是我们在方法论中说明的Conception和 Methodo在功与机械能的概念中，我们先从功和功率
5、说起，然后介绍动能 和势能，以及机械能及转换。接着是功与机械能的方法，我们需要在此章中学会力是否做功的 判断方法和功率的计算方法。以上就是我们这节课要掌握的内容。接下来我们就先从 conception开始，突破功与机械能的重点和难点吧。PPT（第9页）：我们先从什么是功开始说起。功指的是物体在力的作用下沿力的方向通过了一段距离，我们就 说力对物体做了功，做功的过程是能量转换的过程。在物理学中，我们把力和物体在力方向上移动距离的乘积叫做机 械功，简称功。做功有两个必要因素，一个是作用在物体上的力，另一个是物体 在这个力的方向上移动的距离。之所以讨论这个，是因为我们会遇到不做功的情况。1 .有距离
6、无力，此时物体没有受到力的作用，虽然可能会由于惯性通过一段距离，但这个力会并没有做功。例如踢出后的足球，人对足球并没有做功。2 .有力无距离，此时物体虽然受到力的作用，但是没有移动距离, 力对物体没有做功。举例而言就是人背着书包，但只要没有上 下蹦跳，就没有做功。3 .力与距离垂直，此时物体受到了力的作用，也移动了一段距离, 但运动方向与力的方向垂直，该力对物体也不做功。其例子就 是手提水桶在水平面上平移，竖直提着水桶的力不做功。另外，如果移动的方向和力的方向相反会怎么样呢？这就是我 们要说到的做负功的情况啦。举例而言就是汽车关闭发动机后逐 渐减速直至停止的情况，就是阻力对物体做负功的情况。那
7、么，我们该怎么计算功呢？功会等于力与物体在力的方向上移动的距离的乘积。其计算公式是：功二力*物体在力的方向上移动的距离。BP W=Fso 基于这个公式，我们能够非常方便的去讨论在滑轮中的情况。大家常说的一句话就是，动滑轮省力不费距离不省功，就是一个 非常直白的描述。省力必然费距离，省距离必然费力，也就是说 在简单机械中，实现相同的效果，力和物体在力上通过的距离的 乘积是一个不变量。在现实生活中，我们也不仅仅只考虑力的方 向与移动的距离，有时候滑轮能够改变方向，就这一点就足够了。PPT（第10页）：接着是功率的部分。我们把功与做功所用时间之比叫做功率，它在数值上等于单位时 间内所做的功。其物理意
8、义是物体做功的快慢。如果说用W表示功，用t表示做功的时间，那么我们可以用公式 P二W/t来描述功率。在国际单位制中，功的单位是焦耳，符号是J,时间的单位是秒， 单位是S,功率的单位也就是自然是J/s,焦每秒了，简称瓦特。我 们还有千瓦和兆瓦，分别对应一千瓦和一兆瓦。那么我们从数学上就能够看得很清楚，功率的决定因素，一个是 做功的总量，一个是做功的时间。于是我们可以方便的比较功率的大小，相同时间比总量，相同总 量比时间，实在不行我们就祭出我们的公式，计算结果大的就是功率 大。那么，我们讨论一下功和功率的关系。我们能够简单的说，功率 的大的功率就大么？或者说，功大的功率就大？实际上，功率不但和 功
9、有关，也和时间有关，讨论功和功率的时候，一定要涉及到时间的 因素，牢牢把握住公式。我们考虑一下实际的场景，物体在力F的作用下，以速度v沿着 力F的方向做匀速直线运动，力F做功的功率P=W/t=Fs/t=Fv,这就 暗示着功率和速度的关系，例如，当发动机的功率一定的时候，牵引 力和速度成反比，所以当汽车爬坡时，司机采取的措施是换挡减速， 以获得更大的牵引力。接着就是能量的部分啦。我们这里要讨论动能和势能。所谓能量，是指物体能够做功的本领，能够做的功越多，就表明 这个物体的能量越大。在国际单位制中，能量的单位是焦耳，符号是J。在自然界中，能量的表现形式有机械能，内能，光能，电磁能， 原子能等形式的
10、能量。那么，能量是怎么在不同的表现形式之间转换 的呢？我们用例子来说明一下，常见的就是各种发电机，水力风力发 电是把水和风的动能转换成电能，太阳能发电是把太阳能转换成电能。 以及其他的用电器，将电能转换成动能或者热能，例如电动机和电暖 炉。接下来我们要正式介绍动能，这一个能量中的主角啦。我们把物体由于运动而具有的能量叫做动能，单位是焦耳，一切 运动的物体都具有动能。而动能的大小呢，跟物体的质量和运动物体的速度有关，质量相 同的物体，运动速度越大，动能越大，运动速度相同的物体，质量越 大，动能越大。在我们课本中的实验里，我们取探究物体的动能和什么有关，也 是得到的相同的答案。接着是势能，我们初中
11、要学习的势能包括两个部分，重力势能和 弹性势能，当然啦，势能的单位也是焦耳。对于重力势能而言，物体由于高度所具有的能量叫做重力势能， 一切被举高的能量都具有重力势能。其决定因素是重力势能的大小和 物体的质量以及被举的高度有关，当质量相等时，被举高度越高，重 6力势能越大，当被举高度相同时，质量越大，重力势能越大。对于弹性势能而言，我们把物体由于发生弹性形变而具有的能量 叫做弹性势能。在其弹性限度内，弹性势能的大小和物体的材料，弹 性形变的程度有关，同一物体的弹性形变程度越大，他所具有的弹性 势能越大。PPT（第11页）：然后，我们来说说机械能及其转化。我们把动能，重力势能和弹性势能统称为机械能
12、。对于物体而言，一个物体既有动能，又有势能，动能和势能的和 就是他的机械能，动能和势能可以相互转换，机械能也可以转化为其 他形式的能量。我们看一下动能和重力势能的转化，当动能转换成重力势能的时 候，速度减小，高度增大。当重力势能转化为动能的时候，高度减小, 速度增大。而动能和弹性势能的转换呢，也是类似的，动能转换为弹性势能, 速度减小，形变增大。而弹性势能转化为动能的标志是速度增大形变 减小。值得说明的是，动能和弹性势能的相互转化可以发生在同一物 体上，也可以发生在不同物体之间。讨论到这里，我们就可以说说机械能守恒啦。动能和势能在一定 的条件下可以相互转化，在转化的过程中若没有能量的损失或者其
13、他 能量的补充，只有动能和势能的转化，机械能的总和保持不变，那么 我们就说，机械能是守恒的。在我们实际的题目中，我们该怎么分析动能和势能转化的步骤 呢？1 .首先，要明确研究对象和所研究的过程2 .明确物体在起始位置的动能和势能.在运动过程中，考察物体的位置，形状，速度的变化？进而考 察物体的动能，势能的变化3 .得出结论，一种能量的能必定转化成另一种能量的能。最后就是生活中我们非常方便利用的风能和水能啦。对于水能而言，水能是自然界中具有大量机械能的自然能源，自然界中的瀑布，湍流，急速的河水和海浪都具有水能。其特点是无污染，蕴藏量大，可循环利用。人类历史上，我们很久之前就用水能来建立磨坊，用水
14、轮机带动 纺织机，后来开始用水能冶金，用水能发电。而对于风能而言，风本身是流动的空气，由于不同的地区不同高 度的空气温度不同，压强不同，空气的定向流动，从而形成风。其特点是资源丰富，无污染，但是不稳定，不便于存储。常见的利用风能的手段是帆船航行，利用风能推动风车做功，利 用风能发电。PPT（第12页）：最后，我们来讨论一下功与机械能中的方法。首先是判断力是否做功的方法。判定一个力是否做功、做正功还是负功有以下三种方法：1 .看力F与位移S的夹角a的大小，若好90 ,则力F不做功;若a90。，则力F做负功（或说物体克 服F做了功），此法常用于恒力做功的情况。2 .看力F与物体速度v方向的夹角a的
15、大小，若a二90 ,则F 不做功；若a90 ,则F做负功，此法 常用于曲线运动的情况。3 .看物体间是否有能量转化。若有能量转化（增大或减小），则 必定有力做功，此法常用于变力做功的情况。然后是功率的计算方法。1. P=W/t,值得注意的是，一定要记得这三者的对应关系，W对 应的是t的时间，同时这三者的单位在标准单位制下应该是 瓦，焦，秒。2. W=Fs, P=Fv,这也是功率的计算公式啦。五、解题技巧PPT（第13页）：0K,知识层次体系构建结束。让我们来一起看一下如 何运用知识层次体系来解题吧！（务必看视频，学霸不必过多讲解）。 PPT（第14-15页）:第1题和答案。PPT（第16-17页）:第2题和答案。PPT（第18-19页）:第3题和答案。PPT（第20页）：回顾落实。看完视频题目后，有没有学会如何运用知 识树来解题？我们再次总结一下知识层次体系的要点吧。