最新九年级科学-能量转化的量度

第三章能量的转化与守恒

第2节能量转化的量度

一、教材分析

功的概念是本章的教学重点之一，其概念及应用贯穿于全章。通过本节学习，应使学生初步建立功的概念，并学会分析解决一些实际问题，从而为本章以后的学习打下较好的基础。教学中要注重培养学生从功的角度来分析力学现象。通过实验和实例的分析，注重引导学生学习物理的思维过程，使学生受到学习方法的训练。

本节另外一个知识点是需讲明功率的概念，阐明其为比较物体做功快慢的物理量，通过类比讲明什么叫功率，功率的计算公式及单位。同时，结合机器实际的功率值，理解应用过程中怎样选择合适的机器。

二、教学目标

1、认识在什么情况下力对物体做了功，理解做功的两个必要因素。

2、理解用功来量度能的转化多少。

3、知道功的计算公式，知道功的单位，会用功的公式进行简单的计算。

4、知道功率的概念，功率的意义和单位，初步掌握功率的计算方法。

三、教学重点、难点

教学重点：功的概念和做功的两个必要因素，功的计算公式。

功率的概念、功率的计算公式、一些机器或生物体的功率。

教学难点：功的概念。

四、教学准备：

五、课时安排：3课时

六、教学过程设计：

【复习引入】分析在下列情景中，能量如何转化？

（1）举重运动员在举起杠铃时；（运动员体内的化学能转化为杠铃的势能）

（2）马拉车时；（马体内的化学能转化为车的动能和各种摩擦产生的热能）

提问：在上述的例子中，有多少能量发生了转化？举杠铃和马拉车的速度都影响能量转化的快慢，为了量度能量转化的多少，描述能量转化的快慢，我们需要学习功和功率的有关知识。引出课题

【新课教学】

提问：平时，我们常用力去移动物体，使其位置改变。下面请同学们一起做三个小实验。学生实验1：用手匀速将放在桌旁地面上的书包和4本书分别提到桌面上。

问：两次移动的距离怎样？哪次“累”一些呢？为什么？

生：两次移动的距离相同，提书包“累”一些，因为提书包需较大的拉力。

师：移动相同的距离，需要的力越大越“累”。

学生实验2：用手将放在桌旁地面上的书包分别匀速提到凳子上和桌面上。

问：哪次“累”一些呢？为什么？

生：提到桌面上“累”一些，因为移动的距离较大。

师：用同样的力移动物体，移动的距离越大越“累”。

学生实验 3：用手将书包提 5厘米左右和将 4本书从地面提到桌面上。

问：哪次“累”一些？为什么？

师：无法比较，因为两种情况需要的拉力大小不同，移动的距离也不同。力的大小不同，移动的距离不同，无法比较哪次更“累”。

讲述：由此，人提物体“累”的程度，不能仅仅单独由力的大小或单独由移动的距离大小来比较或表示，所以我们引人一个新的物理量——功

一、功

设问：功这个物理量和什么因素有关呢？请同学们看图。

【读图】从力和运动角度分析，举杠铃和拉马车有什么共同的特点？

提问：这两幅图中有什么共同的地方或者共同的要素。

生：都有力，物体都移动了一段距离。

提问：移动的距离和力之间有何关系？

生：是在力的作用下，沿力的方向上移动的距离。

建议：教师采用读图与画图相结合的方法，一边引导学生分析，一边在图上作出力和运动的方向，有助于理解。

【小结】杠铃和马车都有受到力的作用，并且在力的方向上通过一段距离，我们就说这个力对物体做了功。马对小车做了功。是因为小车移动的距离是在推力的作用下，沿拉力方向移动的。同样，因拉力是马施加的，也可以说马对小车做了功。（或者说施力物体对受力物体做了功）

【思考】1、举重运动员举起杠铃在头顶上保留3秒钟，成绩才有效。这段时间内运动员对杠铃有力的作用吗？对杠铃有做功吗？为什么？

分析：有力的作用，但没有做功，因为物体没有运动。

2、在马向前拉车过程中，有受到重力作用吗？有运动吗？重力对马车有做功吗？为什么？分析：有受到重力作用，有通过距离，但重力没有做功，因为在重力的方向上没有通过距离。

3、一小球在冰面上由于惯性滑动，水平方向上有受力吗？有力对物体做功吗？为什么？【归纳】你能总结出做功的两个必要因素吗？

做功的两个必要因素①作用在物体上的力；

②物体在力的方向上通过的距离。

注意：是必要因素，缺一不可。强调距离与力在同一方向上。

【讨论】1、做功跟我们日常所说的“做工”或“工作”一样吗？

分析：“做工”或“工作”指一切消耗体力和脑力的工作，即使运动员举着杠铃不动，他也在工作，但没有做功。功是力学上一个专用名词，它的涵义要狭窄和严格得多。在初中阶段，不阐述功的概念，仅是从功的两个必要因素去理解功。

2、起重机下挂着重物，在以下三种情景中，钢索的拉力是否都对它做了功？为什么？

①将货物匀速向上提升；

分析：拉力做了功，因为满足做功的两个必要条件。

②货物在空中静止不动；

分析：没有功，因为虽有拉力，但没有在力的方向上移动的距离。

③将货物沿水平方向匀速移动

分析：没做功，因为拉力在竖直方向，钩码的移动是水平方向的，不是在拉力方向上移动的，所以拉力没做功。

建议；引导学生从是否受力、是否运动、是否沿着力的方向运动三个方面加以分析，进一步加深对做功必要因素的理解。

【活动1】请同学们举几个生活中做功和没做功的实例，并分析。通过讨论提出一个与“是否做功”有关的问题。

建议：教师在活动中注意学生的反馈情况，及时引导和指正，同时加以鼓励。

【活动2】在大扫除时，小明负责提水，干得满头大汗，分析在整个过程中，小明有没有做功？

①从一楼沿楼梯上了三楼

分析①F≠0，S≠0，且F、S方向相同，W≠0 ；

②沿着走廊走到教室门口

分析②F≠0，S≠0，但在力F方向上没有移动距离，W=0；

③正好有一同学在门口搬桌子，他提着水侧身站着，让同学先过，然后进来。

分析：③F≠0，S=0，W=0

【过渡】在举重运动员举杠铃的过程中，发现杠铃越重，举得越高，举起它所要转化的化学能越多，能量转化的多少用做功的大小来量度。所以功有大小，功的大小与什么有关呢？（根据做功的两个必要因素进行猜测）

【猜测1】与受力的大小有关；

【猜测2】与在力的方向通过的距离长短有关；…

二、功的计算

科学上规定：功等于力跟物体在力的方向上通过的距离的乘积。

公式：功= 力×距离（力的方向上移动的距离）

W = F ×s（注意合指 F的方向上移动的距离）

功的单位是由力的单位和距离的单位决定的。力的单位是牛，距离的单位是米，那么功的单位就是牛·米。为了纪念英国物理学家焦耳对物理学做的杰出贡献，把功的单位牛顿·米就