目標(biāo)
一、知識(shí)與技能
1、結(jié)合實(shí)例知道機(jī)械功的概念。
2、能用生活、生產(chǎn)中的實(shí)例解釋機(jī)械功的含義。
3.理解功的概念,知道使用任何機(jī)械都不能省功。
二、過(guò)程與方法
通過(guò)觀察和實(shí)驗(yàn)了解功的物理意義。
三、情感、態(tài)度與價(jià)值觀
具有對(duì)科學(xué)的求知欲,樂(lè)于探索自然現(xiàn)象和日常生活中的物理學(xué)道理,有將科學(xué)技術(shù)應(yīng)用于日常生活、社會(huì)實(shí)踐的意識(shí)。
重點(diǎn):理解功的概念。
教學(xué)難點(diǎn):理解并會(huì)計(jì)算功。
教具準(zhǔn)備:杠桿、鉤碼、刻度尺、動(dòng)滑輪。
教學(xué)過(guò)程
一、引入新課
小亮同學(xué)做清潔時(shí),提著一桶水在水平方向前進(jìn)了一段距離。因?yàn)樗昧肆,我們說(shuō)他在“工作“。而在力學(xué)中功的概念是怎么定義的?怎樣才叫做功?又怎樣計(jì)算做功的多少?這就是本節(jié)課要學(xué)習(xí)和研究的內(nèi)容。
二、新課學(xué)習(xí)
1、力學(xué)中的功
“功”的含義很多,有“貢獻(xiàn)”的意思,還有“成效”的意思。力學(xué)里所說(shuō)的“功”包含有“成效”的意思,但它具有更確切的含義。下面是幾個(gè)做功的例子。課本圖15.1—1,物體在繩向上拉力的作用下升高,拉力對(duì)物體做了功。靜止的小車在水平拉力作用下前進(jìn),拉力對(duì)小車做了功。物體在重力作用下豎直下落,重力對(duì)物體做了功。力學(xué)主要是研究力和運(yùn)功的關(guān)系。如果一個(gè)力作用在物體上,物體在這個(gè)力的方向上移動(dòng)了一段距離,這個(gè)力的作用就顯出成效,力學(xué)里就說(shuō)這個(gè)力做了功。
我們?cè)诜治鱿旅鎺讉(gè)例子中是否有力做功?
(1)物體沒(méi)有受到力的作用,但因?yàn)閼T性通過(guò)一段路程,如在光滑的水平冰面上,一物體由于慣性做勻速直線運(yùn)動(dòng)。(F=0)
(2)物體受到力,但沒(méi)有移動(dòng)距離,即通過(guò)的路程為零。如一人用很大的力推一輛汽車,汽車沒(méi)移動(dòng)。(S=0)
(3)物體受到力的作用,也移動(dòng)了距離,但移動(dòng)的距離不是在力的方向上移動(dòng)的。如手提一桶水在水平地面上行走。
教師啟發(fā)學(xué)生討論得出以上三例中都不做功。根據(jù)前面的實(shí)例歸納得出力學(xué)中的功包含的兩個(gè)必要因素:
(1)作用在物體上的力。
(2)物體在力的方向上移動(dòng)的距離。
2、功的計(jì)算
力學(xué)里所說(shuō)的功包括兩個(gè)必要的因素,作用在物體上的力越大,使物體在力的方向上移動(dòng)的距離越大,這個(gè)力所做的功越多。功等于力跟物體在力的方向上通過(guò)的距離的乘積。
(1)功的計(jì)算式:W=FS
(2)功的單位:焦耳(J),1焦=1牛?米。焦耳的物理含義:在1牛頓力的作用下,物體在這個(gè)力的方向上通過(guò)的距離是 1米。
(3)功的大小與作用在物體上的力成正比,跟物體通過(guò)的距離成正比。
例:教材P105例題,學(xué)生讀題后提問(wèn):
(1)馬運(yùn)貨物時(shí)拉力方向、重力方向各是怎樣的?
(2)貨物運(yùn)動(dòng)距離是多少?貨物運(yùn)動(dòng)方向與什么力方向一致?什么力在做功?
(3)貨物勻速運(yùn)動(dòng)說(shuō)明拉力與摩擦力有什么關(guān)系?
弄清以上問(wèn)題后,學(xué)生閱讀書(shū)上解題過(guò)程。
例題延伸:在拉力和貨物在拉力方向移動(dòng)的距離不變的條件下,分別求出以下各種情況下馬運(yùn)貨物所做的功。
(1)改變貨物質(zhì)量。
(2)改變拉力方向;
(3)讓雪橇在不同路面前進(jìn),使它做勻速直線運(yùn)動(dòng)或變速直線移動(dòng)。
引導(dǎo)學(xué)生分析討論后得出:力所做的功只跟力和物體在這個(gè)力的方向上通過(guò)的距離有關(guān)。跟受力物體質(zhì)量、拉力方向、物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)(勻速、加速或減速)等其它因素?zé)o關(guān)。
3、功的原理
使用杠桿、動(dòng)滑輪等簡(jiǎn)單機(jī)械可以省力,也能省功嗎?
把一個(gè)重為G的物體勻速提升H,不用機(jī)械直接用手需做多少功?(W =GH)
演示:
(1)按教材P106圖15.1—3,利用動(dòng)力臂是阻力臂3倍的杠桿來(lái)將重力G的物體提升H,不計(jì)杠桿重及摩擦,拉力F=G/3,用刻度尺測(cè)出拉力的作用點(diǎn)上升距離S=3H。使用杠桿做的功為W=F×S= G/3×3H=GH
(2)按教材P106圖15.1—4,利用動(dòng)滑輪來(lái)將重力G的物體提升H,
不計(jì)動(dòng)滑輪重、繩重及摩擦,拉力F=G/2,用刻度尺測(cè)出拉力的作用點(diǎn)上升距離S2=2H。使用動(dòng)滑輪做的功為W=F×S= G/2×2H=GH
由上面的實(shí)驗(yàn)可知:使用機(jī)械時(shí)做的功和不用機(jī)械時(shí)做的功相等。而實(shí)際中由于機(jī)械自重和摩擦的存在,使用機(jī)械時(shí)還要克服機(jī)械自重及摩擦多做一些功。
師生共同歸納得出:使用機(jī)械時(shí),人們所做的功都不會(huì)少于人們不用機(jī)械時(shí)所做的功,也就是使用任何機(jī)械都不省功,這個(gè)結(jié)論叫做功的原理。
三、小結(jié)
這節(jié)課我們認(rèn)識(shí)了功,功是力和力的方向上移動(dòng)的距離的乘積。也學(xué)會(huì)了計(jì)算功。知道了使用任何機(jī)械都不省功。
四、課堂練習(xí)
1、下列各種情況中人對(duì)物體做的功是:
A、舉重運(yùn)動(dòng)員雙手舉著杠鈴不動(dòng)。
B、足球離開(kāi)運(yùn)動(dòng)員的腳后,在草地向前運(yùn)動(dòng)。
C、手提著箱子在平地上前進(jìn)。
D、手捧著書(shū)本上樓。
2、起重機(jī)鋼索將500N的物體勻速提高6m后,又水平勻速移動(dòng)4m,鋼索對(duì)物體所做的功為( )。
A.3000J B.5000J C.2000J D.1000J
五、板書(shū)設(shè)計(jì)
功
1、力學(xué)中的功包含的兩個(gè)必要因素:
(1)作用在物體上的力 (2)物體在力的方向移動(dòng)的距離
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