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第七章机械能第一节功教学目标理解功的概念，知道力和物体在力的方向发生位移是做功的两个不可缺少的因素．理解正功和负功的概念，知道在什么情况下力做正功或负功．知道合外力所做的总功等于各个力所做的功的代数和．知道在国际单位制中，功的单位是焦耳(J)；知道功是标量．教学重点和难点1、重点使学生掌握功的计算公式，理解力对物体做功的两个要素．2、难点是物体在力的方向上的位移与物体运动方向的位移容易混淆，需要讲透、讲白．3、使学生认识负功的意义较困难，也是难点之一．教学过程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)如果一个物体受到的作用，并且在力的方向上发生了，物理学中就说这个力对物体做了功。(2)在物理学中，和，是做功的两个不可缺少的因素。2、功的公式力对物体所做的功，等于、、三者的乘积。例：F=100N、s=5m、α=37°，计算功W。在国际单位制中，功的单位。1J＝1N·m3、正功、负功(1)当0°≤α＜90°时，cosα为值，W为值，称为力对物体做正功，或称为力对物体做功。当α=90°时，cosα=，W=，力对物体做零功，即力对物体不做功。当90°＜α≤180°时，cosα为值，W为值，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。正功的意义是：负功的意义是：4、例题讲解或讨论例1课本p118上的〔例题〕是功的计算公式的应用示范。分析过程中应使学生明确：拉力F对物体所做的功，实际上就是F的水平分力Fcosα对物体所做的功，而拉力F的竖直分力Fsinα与位移s的方向是垂直的，对物体不做功。同时，摩擦力也做功（再此题里摩擦力做负功），因此本题涉及到总功的理解与计算。例2如图3所示，ABCD为画在水平地面上的正方形，其边长为a，P为静止于A点的物体。用水平力F沿直线AB拉物体缓慢滑动到B点停下，然后仍用水平力F沿直线BC拉物体滑动到C点停下，接下来仍用水平力F沿直线CD拉物体滑动到D点停下，最后仍用水平力F沿直线DA拉物体滑动到A点停下。若后三段运动中物体也是缓慢的，求全过程中水平力F对物体所做的功是多少？例3如图5所示。A为静止在水平桌面上的物体，其右侧固定着一个定滑轮O，跨过定滑轮的细绳的P端固定在墙壁上，于细绳的另一端Q用水平力F向右拉，物体向右滑动s的过程中，力F对物体做多少功？(上、下两段绳均保持水平)（三）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。例题分析例1如图所示，质量为m的物体，受水平力F的作用，在粗糙的水平面上运动，下列说法中正确的是（）A．如果物体做加速直线运动，F一定对物体做正功B．如果物体做减速直线运动，F一定对物体做负功C．如果物体做匀速直线运动，F也可能对物体做负功D．如果物体做匀速直线运动，F一定对物体做正功例2用水平恒力F作用在质量为M的物体上，使之在光滑的水平面上沿力的方向移动距离s，恒力做功为，再用该恒力作用于质量为m（）的物体上，使之在粗糙的水平面上移动同样距离s，恒力做功为，则两次恒力做功的关系是（）A．B．C．D．无法判断例3如图所示，拉力F使质量为m的物体匀速地沿着长为L倾角为的斜面的一端向上滑到另一端，物体与斜面间的动摩擦因数为，分别求作用在物体上各力对物体所作的功．例4如图所示，一个质量为m的木块，放在倾角为的斜面体上，当斜面与木块保持相对静止沿水平方向向右匀速移动距离s的过程中，作用在木块上的各个力分别做功多少？合力的功是多少？例5如图所示，木块A放在木块B的左上端，用恒力F将A拉至B的右端．第一次将B固定在地面上，F做的功为；第二次让B可以在光滑的地面上自由滑动，F做的功为．比较两次做功，应有A．B．C．D．无法比较．练习题1，做功不可缺少的两个因素是_________和__________________。2，起重机的钢绳将500牛顿的物体匀速提高6米后，又水平匀速移动4米，钢绳的拉力对物体所做的功为焦耳,重力做的功为焦耳。3，如图所示，物体A通过动滑轮在水平拉力F的作用下沿水平面以2米秒的速度匀速运动，此时弹簧秤B的读数为8牛顿，如果动滑轮，绳子，弹簧秤的重力和摩擦均不考虑，那么物体A与水平面的摩擦力以及2秒内F所做的功分别为：A、8牛顿，32焦耳；B、16牛顿，32焦耳；C、8牛顿，64焦耳；D、16牛顿，64焦耳。4，重量为10牛的物体，在20牛的水平拉力的作用下，一次在光滑的水平面上移动1米，另一次在粗糙水平面上移动相同的距离，粗糙面与物体的滑动摩擦力为3牛，试问拉力在此两种情形下所做功的大小关系：A、在光滑面上拉力做的功小B、在粗糙面上拉力做的功小C、两种情况所做功的相同D、无法判断第二节功率教学目标1、知道功率是表示做功快慢的物理量．2、知道功率的定义和定义式P＝W/t；知道在国际单位制中，功率的单位是瓦特(W)．3、正确理解公式P＝Fv的意义，知道什么是瞬时功率，什么是平均功率．教学重点和难点1、本节的重点是功率的概念、功率的物理意义，使学生懂得做功快慢表示的是能量转化的快慢，功率实际上是描述能量转化快慢的物理量．2、本节难点是瞬时功率的概念理解．许多学生以为，在瞬时，物体没有位移就没有做功，也就没有功率之说．如果学生没有理解功率是描述能量转化快慢的物理量，这个难点就不易突破，因此，必须先讲清楚功率的物理意义，它是理解瞬时功率概念和物理意义的基础．教学过程1、功率初中同学们学习过功率的有关知识，都知道功率是用来描述力做功快慢的物理量．我们一起讨论一些问题．力F1对甲物体做功为W1，所用时间为t1；力F2对乙物体做功为W2，所用时间为t2，在下列条件下，哪个力做功快？A．W1＝W2，t1＞t2；B．W1＝W2，t1＜t2；C．W1＞W2，t1＝t2；D．W1＜W2，t1＝t2．总结如下：功率是描述物理量．和之比，叫做功率．如果用W表示功，t表示完成这些功所用的时间，P表示功率，则：P=W/t2、平均功率与瞬时功率举例：一个质量是1.0kg的物体，从地面上方20m高处开始做自由落体运动，第1s时间内下落的位移是多少？这1s内重力对物体做多少功？第2s时间内物体下落的位移是多少？这1s内重力对物体做多少功？前1s和后1s重力对物体做功的功率各是多大？这2s时间内重力对物体做功的功率是多大？(1)平均功率：P=W/t(2)瞬时功率为了比较细致地表示出每时每刻的做功快慢，引入了瞬时功率的概念，即瞬时功率是表示某个瞬时做功快慢的物理量．提出瞬时功率如何计算的问题后，作如下推导：一段较短时间内的平均功率可以写成如下公式：当t值足够小时，v就表示某一时刻的瞬时速度，所以这时P就表示该时刻的瞬时功率．因此P＝F·v就是瞬时功率计算公式讨论：①如果作用于物体上的力F为恒力，且物体以速度v匀速运动，则力对物体做功的功率保持不变．此情况下，任意一段时间内的平均功率与任一瞬时的瞬时功率都是相同的．②很多动力机器通常有一个额定功率，且通常使其在额定功率状态工作(如汽车)，根据P＝Fv可知：当路面阻力较小时，牵引力F也小，v可以大，即汽车可以跑得快些；当路面阻力较大，或爬坡时，需要比较大的牵引力，v必须小．这就是爬坡时汽车换低速挡的道理．③如果动力机器原来在远小于额定功率的条件下工作，例如汽车刚刚起动后的一段时间内，速度逐渐增大过程中，牵引力仍可增大，即F和v可以同时增大，但是这一情况应以二者乘积等于额定功率为限度，即当Fv=P额．以后，这种情况不可能实现．例应用公式P＝Fv计算m＝1kg的物体做自由落体运动中下落1s末和2s末的瞬时功率．3、例题讲解例1、如图1所示，位于水平面上的物体A的质量m＝5kg，在F＝10N的水平拉力作用下从静止开始向右运动，位移为s＝36m时撤去拉力F．求：在下述两种条件下，力F对物体做功的平均功率各是多大？(取g＝10m/s2)(1)设水平面光滑；(2)设物体与水平面间的动摩擦因数μ＝0.15．例2、如图2所示，位于水平面上的物体A，在斜向上的恒定拉力作用下，正以v＝2m/s的速度向右做匀速直线运动．已知F的大小为100N，方向与速度v的夹角为37°，求：(1)拉力F对物体做功的功率是多大？(2)物体向右运动10s的过程中，拉力F对它做多少功？(sin37°＝0.6，cos37°＝0.8)例3、课本p．121上的例题，注意区分几个概念．补充例题例1：火车在运行中保持额定功率2500kW，火车的总质量是1000t，所受阻力恒定为N。求：（1）火车的加速度是时，速度是多大？（2）火车的速度是12m/s时，加速度是多少？（3）火车的最大速度是多少？例2：如图所示，在自动扶梯以恒定的速度v运转时，第一次有一个人站到扶梯上后相对扶梯静止不动，扶梯载他上楼过程中对他做功为，做功功率为。第二次这人在运动的扶梯上又以相对扶梯的速度同时匀速向上走．则这次扶梯对该人做功为，做功功率为，以下说法中正确的是（）A．B．C．D．例3：如图所示，一个小孩站在船头，用同样大小的力拉绳，在甲、乙两种情况中，经过相同的时间t（船未碰撞），小孩所做的功分别为及在时间t内小孩拉绳的功率分别为的关系为（）A．B．C．D．例4：质量为m的物体沿倾角为的固定斜面滑到底端时的速度大小为v，此时重力的瞬时功率为（）A．B．C．D．练习题1.质量为ｍ的物体自高处自由落下，时间ｔ内重力的平均功率为_____，t秒末重力的瞬时功率为_____.2.设飞机飞行时所受的阻力与其速度的平方成正比.如果飞机以速度ｖ匀速飞行时其发动机的功率为P，则飞机以2ｖ的速度匀速飞行时其发动机的功率为_____.3.起重机的钢绳吊着物体由静止开始竖直向上运动，先以加速度a（a＜ｇ）加速运动再匀速运动，最后减速运动到静止，则关于各段运动中绳的拉力的平均功率，下列说法中正确的是A.第一段平均功率最大B.第二段平均功率最大C.第三段平均功率最小D.第一段平均功率最小4.跳绳是一种健身运动，设某运动员的质量是50kg，他1分钟跳180次，假定在每次跳跃中，脚与地面的接触时间占跳跃一次所需时间的，则该运动员跳绳时克服重力做功的平均功率是多少瓦?(ｇ取10ｍ/s2)5.站在自动扶梯上的乘客，如果他自己也沿着扶梯匀速上行.那么在运送乘客到达同样高度时，自动扶梯的发动机所消耗的功和功率的情况是A.功增加，功率不变B.功减少，功率不变C.功不变，功率增加D.功不变，功率减少E.功和功率都不变F.功和功率都减少6.在20ｍ高处以大小相等的初速度ｖ０＝20ｍ/s将三个质量均为0.1kg的小球a、b、c分别竖直上抛、平抛和自由落下，从抛出到落地的全过程中，求重力对三球做的功和平均功率(不计空气阻力，ｇ＝10ｍ/s2第三节功和能教学目标1、知道几种常见的能量的转换形式，不同的运动形式具有不同的能量形式．2、知道物体能够对外做功是因为物体具有能量，知道功和能之间的区别和联系．3、理解功是能量转化的量度的含义．教学重点和难点教学重点1、知道功和能的联系与区别．2、理解能量的转化用做功来量度．教学难点在具体的问题中如何确定能量的具体转化，并用做功来定量地反映这种转化．教学过程1．能的概念（1）能的定义：举出自然界中具有能量的物体的实例，如（2）物质的不同运动形式对应着不同的能（3）各种不同形式的能量可以相互转化，而且在转化过程中守恒在能的转化过程中，与之紧密相关的物理量是什么呢？是做功．2.做功的过程是能量转化的过程．物体的能量发生变化，对外则表现为做了一定的功．（1）做功使不同形式的能量发生转化．（2）功是能量转化的量度．运动员将质量为15kg的杠铃举高2米，他做了J的功，则就有J的生物能转化为杠铃的重力势能．自然界中有各式各样的力，如电磁力、分子力、核力……它们做功的计算方式各不相同，但有一点是共同的，即做了多少功就有多少能量由一种形式转化为另一种形式．功和能有着密切的联系，但它们之间有什么区别呢？3．功和能（1）能是