【#实用文# #机械效率教案(合集21篇)#】作为一名默默奉献的教育工作者,时常需要编写教案,借助教案可以有效提升自己的教学能力.那么什么样的教案才是好的呢?以下是好查范文网小编整理的机械效率教案,仅供参考,大家一起来看看吧。
[教学目标】
知识与技能:
(1)使学生深刻理解做功的两个必要因素,明确功的公式,掌握功的计算。
(2)知道什么是功率以及怎样计算功率的大小。
(3)知道什么是有用功,额外功,总功,机械效率的概念,计算公式,以及机械效率的大小与哪些因素有关。
过程与方法:在交流与评估过程中,提高估测和运用能力
情感、态度与价值观:
(1)通过搬水活动,教育学生将小事坚持到底的恒心。
(2)体验科技进步及物理在生活中的应用。
[教学重点和难点】
重点:功,功率和机械效率的概念及机械效率的计算
难点:做功的两个因素;结合实际理解功率及机械效率的概念。
【设计思想】
这节课,我主要从两方面来进行复习的。一是基础知识的复习,二是应用知识进行分析问题解决问题能力的培养。在基础知识的复习上,本人试图通过努力,能够探索出全新的复习课模式。根据本部分中的`知识特点,采用了通过搬水等系列活动将所有知识点融入于这一问题情境中,引导学生导出所学的物理概念和规律,充分调动学生的积极性和主动性。从而巩固和加深学生对物理知识的理解,培养学生的.综合能力。让学生在复习课上也能体会到学习的快乐,真正达到学以致用。
【教学方法】
问题引领法,启发法,习题巩固法
【教学过程】
一、基础知识复习
活动一:
1、展示工人师傅抗水图片看完图后思考:工人师傅将水桶从一楼扛到四楼教室的过程中,他对水桶做功了吗?以此导出该过程涉及到得物理知识。(做功的两个必要因素)
2、列题;判断图片中的情景做功吗?归纳不做功的情况?
3、讲解功的计算及注意问题
活动二:
1、展示工人师傅搬水的两种图片,对比他们做功有什么相同和不同之处
2、讲解功率的相关知识
3、例题:计算他将水桶从一楼搬到四楼的所做的总功率为()
活动三:
1、展示两个工人师傅搬水的图片,左边若体重为60千克,右边为100千克,则他们将同一水桶搬到四楼,做的有用功与总功一样吗?
2、复习有用功,额外功,总功机械效率。
3、若把工人师傅从苦力中解脱出来,该怎么办?
4、工人将185N的水桶运到四楼他用一个动滑轮,每个滑轮重15N,所受拉力为1200N,在5秒内将水桶匀速提高2米,则拉力的功率是多少?若改为定滑轮呢,他们的效率谁高?
5、若改用滑轮组它的机械效率是多少?如何提高它的机械效率?
二、课外作业:
1、还有其它办法帮助工人师傅吗?学生搜集相关知识列表对比它们有用功、额外功、总功机械效率
2、物理兴趣小组的同学用图甲所示的装置来提升重物M,图乙是物体上升过程某段时间内的s﹣t图线、已知物体重为1N,闭合开关后,在~这段时间内,电流表和电压表的示数分别为和4V,则~这段时间内该装置提升重物做的有用功为J,它的效率是?
【教学反思】
1、本课以学生熟悉的搬水活动为问题引领功功率和机械效率的相关知识的复习,激发学生的学习兴趣。
2、注重情感渗透,教育学生将小事坚持到底的恒心,同时体会科技带来的进步。
3、对学生的调动还存在很大程度的欠缺,评价学生的方式单一,课堂语言不够幽默。
4、对学生学情了解不够,课堂内容设计过多
教材分析:
本节教材首先通过做相同功所用时间不同引入功率的概念,再全面解析物理量功率的物理意义、定义、计算公式、单位等,通过估测学生上楼时的功率学以致用。功率是初中物理量力学功能中重要的一个物理量,也是后面将要学习的电功率的基础,并且是生活中机械的一个重要指标,具有十分重要的意义。
教学目的:
一、知识和技能:
1、 理解功率,知道功率的物理意义、定义、公式和单位。
2、会估测人做功的功率。
二、过程与方法:
1、通过自学归纳认知功率,提高学生的自学归纳能力和交流能力。
2、经历估测功率,提高学生的实验探究能力。
三、情感、态度与价值观:通过估测功率提高学生的学习兴趣,有将物理与生活联系的意识和实事求是的科学态度。
教学重点:认知功率,估测功率的大小。
教学难点:功率物理意义的认知理解。
教具:每组钩码一盒、弹簧测力计一个、米尺一根、机械停表一块。
教学程序:
一、 创设情景,引入新课。
漫画:小华和小明同时从一楼到三楼。
讨论:对他们的做功情况发表自己的见解。
二、 合作交流,解读探究。
1、自学:功率。
自学提示:功率的物理意义、定义、计算公式、单位。
2、 认知:一些功率值。
3、 活动:估测人将物体从地面提升到桌面的功率。
讨论:
(1)实验原理。
(2)猜测:怎么能使功率更大一些?
(3)测量工具和需要测量的物理量。
三、总结反思,拓展升华。
1、本节课你有哪些收获?
2、你还有哪些需要解决的问题?提出来和大家共同探讨一下。
四、学以致用,布置作业。
1、设计方案:估测人做引体向上时的功率。
2、收集家中用电器及其他机器的功率,并对它们进行排序。
教学目标
1)知识与技能
(1)了解什么是有用功、额外功、总功。
(2)理解机械效率的概念,会利用公式η=W有用/W总进行有关计算,知道机械效率小于1。
(3)知道提高机械效率的意义和主要方法。
2)过程与方法
(1)从生活实际出发,培养探究物理学的有关知识,深入认识事物的能力。
3)情感、态度与价值观目标
(1)让学生关注生产、生活中各种机械的机械效率,具有用机械效率来评价机械的意识。
(2)通过探究活动,进行充分的交流与合作,培养学生严谨求实的科学态度和团结协作的科学精神。
学生分析
学生在前一节的学习中已对“功”有一定的认识,并且在日常生活、学习中也体会到“效率”的.问题,为这节教学的开展和知识的理解奠定一定的基础。
重点难点
1、重点:有用功、额外功、总功、机械效率概念教学和对影响机械效率的因素探究;
2、难点:在实例中有用功、额外功、总功的确定,对影响机械效率的因素的理解。
教学过程
一、复习
(1)功的两个必要因素
一是作用在物体上的力。
二是物体在力的方向上通过的距离。
(2)功的计算方法
W=F·S
二、新课教学
1、思考:有什么办法可以将建筑工地上的一堆沙子运上三楼?
通过比较三种做法哪些是有用的功,哪些是没用的但又不得不做的功引出机械的三种功,并总结出三种功之间的关系。引入机械效率。
2、有用功的定义:对人们有用的功叫有用功。W有=Gh
3、额外功:人们不需要但又不得不做的功叫额外功。W额=W总—W有任何机械本身都受到重力作用,相对运动的零件间又存在磨擦,所以使用任何机械,不仅要作有用功,还不得不作,不可避免的要做额外功,这时动力所做的总功等于有用功加额外功。
4、总功:有用功和额外功之和。W总=FS
5、机械效率:有用功跟总功之比。
有用功总小于总功,所以机械效率总小于1。机械效率通常用百分数表示,例如总功是500J,有用功是400J,机械效率就是400J/500J=0.8=80%。
6、了解一些常见机械的效率。
起重机的机械效率一般是40%—50%,滑轮组的效率是50%—70%,抽水机的机械效率一般是60%—80%。
7、例题:
用一个动滑轮,将200N的物体匀速提升2m高,拉力F为120N,此动滑轮的机械效率是多少?
解:W有=Gh=200N×2m=400J
W总=Fs=120N×4M=480J
η=W有/W总×100℅
=400J/480J×100%=83.3%
8、如保提高机械效率
通过对例题进行改动得出使用同一动滑轮提起的物体越重机械效率越高,及使用不同的滑轮组提升相同的重物,额外功越少,机械效率越高。从而得出提高机械效率的方法。
三、巩固练习:出示幻灯片,对本课内容进行检测
四、小结:让学生说本节课的收获有哪些?
五、作业:同步练习
一、教材分析
《机械能守恒定律>是人教版高中新教材必修2第七章第8节,本节内容从理论推导过程中,强化学生对动能定理的进一步理解;机械能守恒定律属物理规律教学,是对功能关系的进一步认识,是学生理解能量的转化与守恒的铺垫,为今后学习动量守恒、电荷守恒打下基础。它结合动量守恒定律是解决力学综合题的核心,而这类问题又常伴随着较为复杂的运动过程和受力特点是充分考查学生抽象思维能力、分析能力、应用能力的关键点。
教学目标
根据上述教材结构与内容分析,依据课程标准,考虑到学生已有的认知结构、心理特征 ,制定如下教学目标:
知识与技能
1、知道什么是机械能;
2、知道物体的动能和势能可以相互转化;
3、掌握机械能守恒的条件;
情感态度与价值观目标
1、培养学生发现和提出问题,并利用已有知识探索学习新知识的能力;
2、通过能量守恒的教学,使学生树立科学观点,理解和运用自然规律,并用来解决实际问题。
教学重点、难点
重点:掌握机械能守恒定律的推导、建立过程,理解机械能守恒定律的内容;
在具体的问题中能判定机械能是否守恒,并能列出定律的数学表达式。
难点:从能的转化和功能关系出发理解机械能守恒的条件。
二、说教法
主要采用讲授法、讨论法、归纳法相结合的启发式教学方法。通过师生一起探索得出物理规律及适用条件,充分调动学生积极性,充分体现"教师主导、学生主体"的教学原则。采用情景→问题→分析与活动→总结的教学设计模式,以老师指导下的学生活动为主。
三、说学法
让学生真正成为学习的主体。这种运用归纳法的思想,从一个个典型的物理情景中总结出科学的结论,可以大大调动学生学习的积极性和主动性。本节课的教学过程中通过观察生活中的常见形变,巧用引导性提问,激发学生的积极性,让学生在轻松、自主、讨论的学习氛围中总结出本节的主要内容从而完成学习任务。
四、教学过程
(引入新课)
用多媒体展示下述物理情景:A.运动员投出铅球;B.弹簧的一端接在气垫导轨的一端,另一端和滑块相连,让滑块在水平的轨道上做往复运动。
1.动能和势能的转化
依次演示自由落体、竖直上抛、滚摆、单摆和弹簧振子,提醒学生注意观察物体运动中动能、势能的变化情况。让学生思考上述演示过程中动能和势能有什么变化。
2.探究规律找出机械能不变的条件
只受重力做功作用分析
只有弹力做功分析
结论:在只有重力或弹力做功的物体系统内,动能与势能可以相互转化,而总的.机械能保持不变,这就叫机械能守恒定律。
3、 能力训练
例1、在距离地面20m高处以15m/s的初速度水平抛出一小球,不计空气阻力,取g=10m/s2,求小球落地速度大小。引导学生思考分析,提出问题:
(1)前面学习过应用运动合成与分解的方法处理平抛运动,现在能否应用机械能守恒定律解决这类问题?
(2)小球抛出后至落地之前的运动过程中,是否满足机械能守恒的条件?如何应用机械能守恒定律解决问题?
提出问题:请考虑用机械能守恒定律解决问题与用运动合成解决问题的差异是什么?
4、引导学生学会应用机械能守恒定律解题的基本步骤。
5、总结归纳
本课学习,我们通过演示实验归纳总结了动能和势能之间可以发生相互转化,了解了只有重力做功或只有弹簧弹力做功的情况下,物体的机械能总量不变,通过简单的实例分析、加深对机械能守恒定律的理解。
一、学情分析
学生已经在初中学习过有关机械能的基本概念,对“机械能”并不算陌生,接受起来相对轻松。通过前几节内容的学习,同学们对“机械能”这一概念较初中有了更深认识,在此基础上学习机械能守恒定律学生比较容易理解。
二、教材分析
(一)教材所处的地位和作用
本节课是本章的重点内容,要求学生能初步掌握机械能守恒定律的内容并能用来解决一些简单问题。机械能守恒条件的判定、机械能守恒定律的应用,是教学的重点。运用机械能守恒定律解答相关的问题,这一内容在整个高中力学中又起着承前启后的作用,在物理学理论和应用方面十分重要,不同运动形式的转化和守恒的思想能指引我们揭露自然规律、取得丰硕成果。但这种思想和有关的概念、规律,由于其抽象性强,学生不易理解、掌握。学生要真正的掌握和灵活运用还是很困难。机械能守恒定律的探究建立在前面所学知识的基础上,教材上通过多个具体实例,先猜测动能和势能的相互转化的关系,引出对机械能守恒定律及守恒条件的探究,联系重力势能和重力做功及弹性势能与弹力做功的关系的学习,由定性分析到定量计算,逐步深入,最后得出结论,并通过应用使学生领会定律在解决实际问题时的优越性。在教学设计时,力图通过生活实例和物理实验,展示相关情景,激发学生的求知欲,引出对机械能守恒定律的探究,体现从“生活走向物理”的理念,通过建立物理模型,由浅入深进行探究,让学生领会科学的研究方法,并通过规律应用巩固知识,体会物理规律对生活实践的作用。
②采用节水灌溉技术:以色列主要推广了喷灌和滴灌技术,把水送到植物最需要的根部,最大限度地利用了水资源,实现了在荒漠上发展灌溉农业,举世瞩目。
新课程的理念要求培养学生自主学习,学生是主体,教师起的是主导作用。为了让学生真正成为课堂的主人,这节课我选用下面教学方法:
(二)教学目标的确定依据
注重了机械能守恒定律得出的过程和基本的应用,一些变形的公式表达形式和应用方面的一些注意事项以及其深刻的内涵放到了下一课时讲,这样面向了全体学生,降低了教学起点,我觉得这也符合新课标的精神和要求。
根据教材特点(注重思想性、探究性、逻辑性、方法性和哲理性)和学生的特点以及高中新课程的总目标(进一步提高科学素养,满足全体学生终身发展需求)和理念(探究性、主体性、发展性、和谐性)和三维教学目标(知识与技能、过程与方法、情感态度与价值观)的要求特制定教学目标。为建立充满生机与活力的用人机制,拓宽选人用人渠道,引进一批优秀大学毕业生,优化北部新区教师队伍结构,全面提高教育教学质量,结合北部新区师资队伍实际,拟面向部分重点院校公开择优招聘20xx年免费师范毕业生。为确保此次招聘公开、公平、公正进行,特制定本简章。
(三)教学目标
教师边讲解边说明:先在“53—24”的下面画上横线,为了清楚地看出运算的顺序,可以脱式进行计算,呈现出运算的顺序和每次计算的结果。在算式的下面写出第一步计算的结果(29),还没有参加计算的数照抄下来(+38),在算式的下面再写出第二步计算的结果(=67)。注意:等号上下要对齐。
1、知识与技能
(1)知道什么是机械能。
(2)知道物体的动能和势能可以相互转化。
(3)理解机械能守恒定律的.内容。
高尔基说:“好奇是了解的开端和引向认识的途径。”为此,我设计了两个小实验引入新课,让学生从身边的实例入手可以感受到科学就在身边。
(4)掌握机械能守恒的条件。
(5)学会在具体问题中,能判定机械能是否守恒,并能列出机械能守恒的方程式。
(6)初步学会从能量转化和守恒的观点来解释物理现象,分析问题的方法,提高运用所学知识综合分析、解决问题的能力。
2、过程与方法
(1)学会在具体的问题中判定物体的机械能是否守恒;
(2)初步学会从能量转化和守恒的观点来解释物理现象,分析问题。
3、情感、态度与价值观
教材选取两体问题中的碰撞模型,依据牛顿第二定律及动量定理导出了动量守恒定律的一维表达式,再将结论拓展为多个物体、两维情况,较全面地介绍了动量守恒定律及其适用范围,它不仅和牛顿第二定律一样适用于宏观低速系统,也适用于牛顿第二定律不成立的宏观高速系统及微观系统,教材还详尽介绍了动量守恒的条件,提出在系统不受外力或所受外力的合力为零时,系统的动量保持不变。
(1)培养学生发现和提出问题,并利用已有知识探索学习新知识的能力。
教师总结:在欣赏艺术作品时,要打破美术神秘的观念,我们要认识到,任何艺术家的创作都不是任意的,而是表达了艺术家的某种意图,这种意图可能是针对现实的,也可能是针对艺术的。总之,它们都与艺术家所生存的社会和文化情境有密切的关系。
(2)通过教学过程中各个教学环节的设计,如:观察、实验等,充分调动学生的积极性,激发学生的学习兴趣。
(3)通过能量守恒的教学,使学生树立科学观点,理解和运用自然规律,并用来解决实际问题。
【教学目标】
一、知识与技能
1、知道什么是机械能,知道物体的动能和势能可以相互转化。
2、正确推导重物自由下落过程中的机械能守恒,理解机械能守恒定律的内容,知道它的含义和适用条件。
3、在具体问题中,能判定机械能是否守恒,并能列出机械能守恒的方程式。
二、过程与方法
1、学会在具体的问题中判定物体的机械能是否守恒。
2、初步学会从能量转化和守恒的观点来解释物理现象,分析问题。
三、情感、态度与价值观
通过机械能守恒的教学,使学生树立科学观点,理解和运用自然规律,并用来解决实际问题。
【教学重点】
1、掌握机械能守恒定律的理论推证和实验验证过程。
3、掌握机械能守恒的条件。
4、在具体的问题中能判定机械能是否守恒,并能列出机械能定律的数学表达式。
【教学难点】
1、如何让学生从事例中感受和猜想物体的机械能转化遵循什么规律。
2、在实验验证中如何处理纸带,数据如何处理。
【教学方法】
情景创设法、分析推证法、探究与交流讨论法。
【教具】
多媒体
【教学过程】
一、情景引入:视频
回顾:动能和重力势能的概念。
提问:什么是机械能?
情景创设(视频):瀑布、跳高
请同学们根据提供的情景,描述它们的动能、重力势能是如何变化和转化的?
生:水从高处下落:水的重力势能转化为动能。
跳高:运动员向上跳高的过程中,动能减小,重力势能增加;减小的动能转化为增加的重力势能。向下则反之。
通过以上事例的分析,你猜想减小的重力势能与增加的动能之间的关系是怎样的?
学生猜想:
现在就通过探究来验证我们的猜想是否正确!
提问:要探究一个物理问题可以从几方面来探究?
二、理论分析
下面以最简单的例子从理论分析和实验探究两方面来研究机械能的转化与守恒问题。
先从理论分析来研究重锤自由下落过程中机械能是否守恒
①如图所示,忽略空气阻力,设重物的质量为m,当重锤离地面高度为h1时,重锤具有的机械能是:
E1=EK1+EP1=
结论:E1=EK1+EP1=
②当重物继续下落至离地面高度为h2处时,重锤具有的机械能是:
E2=EK2+EP2=
结论:E2=EK2+EP2=
③试着比较重锤从h1高处下落到h2高处时动能的增加量Ek与重力势能的减少量△Ep相等吗?(现在就从理论上去推导这两个位置的机械能是否相等)
设问:如果相等会得出什么结论呢?
引导学生利用已经学习过的动能定理或运动学知识分析推导得出△Ek =△Ep
既:
结论:由于动能的增加量△Ek与重力势能的减少量△Ep相等,因此E1=E2
上面是从分析重锤自由下落过程中得出的结论。这个结论具有普遍意义吗?
提问:物体在做斜抛运动时这个结论也正确吗?
分析图中斜抛物体的频闪照片,你也能得出“斜抛物体的动能和势能互相转化,但在任一位置的机械能都相同”的结论吗?(留给学生课后探究)
总结:研究证明,在只有重力做功的情况下,不论物体是做直线运动还是做曲线运动,这个结论都是正确的'。
机械能守恒定律:在只有重力做功的情况下,物体的动能和势能可以互相转化,而且机械能的总量保持不变。
即:E=EK+EP=恒量 三、实验验证
提问:如何设计一个实验来验证机械能守恒定律呢?
在现有器材的条件下,这节课推荐大家用自由下落的重物和打点计时器验证机械能守恒定律。
实验装置如图所示:
【仪器和器材】
电磁打点计时器,学生电源,方座支架,直尺,重锤,纸带,复写纸,导线。
实验前的准备工作:
引导学生:
⑴如何选择纸带
提问:某个位置的机械能能不能测量?怎样测量?
⑵如何测量记数点的速度?即:V1,V2的速度。
⑶如何测量重物的重力势能的减少量mg△h和动能的增加量 ?并用这两个量来验证机械能是否守恒。
由于数据比较多我给大家提供了一组参考的数据表格,同学们可以根据自己的实际情况设计更加具体的实验步骤和数据表格。
数据处理参考表格(并借助计算机数表软件处理实验数据)
学生分组实验:
⑴老师及时观察学生的实验并与学生互动。
⑵实验数据分析与处理
⑶学生汇报实验结果
这节课我们借助计算机数表辅助数据处理。这样使我们处理数据更加的简单,方便。 四、交流讨论(作业)
一个学生骑自行车沿着斜坡自然下滑时,机械能是否守恒。
本学期我担任九年级物理科教学工作,九年级是初中学生在校的最关键一年,每个学生都想在最后能考上一个理想的高一级学校,作为教师就是要尽可能的帮助他们走好这一步,在“以学生为本”,这样一个教学理念下,对本学期的物理教学作出如下的计划:
一、教学指导思想:
以学生的身心发展为中心,促进学生身体、心理和社会适应能力的综合发展,激发学生对身心健康的兴趣,体现学生的主体地位与主动参与的活动意识,培养他们的想象力、创造力和表现力。让学生在轻松、愉悦的情境教学中,体验成功,享受快乐,养成坚持健康心理良好习惯。根据新课改的精神,坚持以学生为本,采用灵活多样的教学模式,激发学生的学习兴趣。教育学生掌握基础知识与基本技能 培养学生的逻辑思维能力、运算能力、空间观念和解决简单实际问题的能力,使学生逐步学会正确、合理地进行 运算,逐步学会观察分析、综合、抽象、概括。会用归纳演绎、类比进行简单的推理。
使学生懂得数学来源于实践又反过来作用于实践。提高学习数学的兴趣,逐步培养学生具有良好的学习习惯,实事求是的态度。顽强的学习毅力和独立思考、探索的新思想。培养学生应用数学知识解决问题的能力。
二、教学目的要求:
1、每一个学生能将教材中的所有实验进行熟练地操作,使他们基本上具有一般物理知识的操作能力;
2、学生具有一定的分析问题和解决问题的能力,对多各种类型的计算题目,能运用多种途径进行解答;
3、学生能运用所的物理知识去解答生活和生产中的实际问题的能力要得到提高;
三、工作措施:
1、领悟课标要求,新教材是然不同于过去的要求,因为新教材其灵活性加强了,难度降底了,实践性变得更为明确了。教师必须认真领会其精神实质,对于每一项要求要落到实处,既不能拔高要求,也不能降底难度。
2、注重教材体系,加强学生的实际操作能力的培养。新教材不仅在传授文化知识,更注重于培养能力。
3、讲求教学的多样性与灵活性,努力培养学生的思维能力。教学不能默守陈规,应该要时时更新教学方法。
4、严格要求学生,练好学生扎实功底。学生虽逐步懂得了学习的重要性,也会学习,爱学习,但终究学生的自制力不及成人。所以,教师在教学过程中,必须以学生严格要求,不能放松任何一个细节的管理。
5、加强教师自身的业务进修,提高自己的教学水平。扩大自己的学识范围,学习有关教育教学理论,丰富自己的教学经验,增进教学艺术。多听课,吸取他人教学之长,全期力争听课达15节以上。
四、在教学过程中抓住以下几个环节
1、理论学习:
抓好教育理论特别是最新的教育理论的学习,及时了解课改信息和课改动向,转变教学观念,形成新课教学思想,树立现代化、科学化的教育思想。
2、备好每堂课
认真钻研课标和教材,做好初中各阶段的总体备课工作,对总体教学情况和各单元、专题做到心中有数,备好学生的学习和对知识的掌握情况,写好每节课的教案为上好课提供保证,做好课后反思和课 后总结工作,以不为提高自己的教学理论水平和教学实践能力。
3、做好课堂教学
创设教学情境,激发学习兴趣,爱因斯曾经说过:“兴趣是最好的老师。”激发学生的学习兴趣,是数学教学过程中提高质量的重要手段之一。结合教学内容,选一些与实际联系紧密的数学问题让学生去解决,教学组织合理,教学内容语言生动。相尽各种办法让学生爱听、乐听,以全面提高课堂教学质量。
4、批改作业
批改好每一位学生的每份作业,学生的作业缺陷,师生都心中有数。对每位同学的作业订正和掌握情况都尽力做到及时反馈,再次批改,让学生获得了一个较好的巩固机会。
学习目标:
1. 学会利用自由落体运动验证机械能守恒定律。
2. 进一步熟练掌握应用计时器打纸带研究物体运动的方法。
学习重点:
1. 验证机械能守恒定律的实验原理和步骤。
2. 验证机械能守恒定律实验的注意事项。
学习难点:
验证机械能守恒定律实验的注意事项。
主要内容:
一、实验原理
物体在自由下落过程中,重力势能减少,动能增加。如果忽略空气阻力,只有重力做功,物体的机械能守恒,重力势能的减少等于动能的增加。设物体的质量为m,借助打点计时器打下纸带,由纸带测算出至某时刻下落的高度h及该时刻的瞬时速度v;进而求得重力势能的减少量│△Ep│=mgh和动能的增加量△EK=1/2mv2;比较│△Ep│和△EK,若在误差允许的范围内相等,即可验证机械能守恒。
测定第n点的瞬时速度vn:依据"物体做匀变速直线运动,在某段时间内的平均速度等于这段时间中间时刻的瞬时速度",用公式vn=(hn+1-hn-1)/2T计算(T为打下相邻两点的时间间隔)。
二、实验器材
电火花计时器(或电磁打点计时器),交流电源,纸带(复写纸片),重物(带纸带夹子),导线,刻度尺,铁架台(带夹子)。
三、实验步骤
(1)按图装置固定好计时器,并用导线将计时器接到电压合适的交流电源上(电火花计时器要接到220 V交流电源上,电磁打点计时器要接到4 V~6 V的交流低压电源上)。
(2)将纸带的一端用小夹子固定在重物上,使另一端穿过计时器的限位孔,用手竖直提着纸带,使重物静止在靠近计时器的地方。
(3)接通电源,松开纸带,让重物自由下落,计时器就在纸带上打下一系列小点。
(4)换几条纸带,重做上面的实验。
(5)从几条打上了点的纸带上挑选第一、二两点间的距离接近2 mm且点迹清晰的纸带进行测量。
(6)在挑选出的纸带上,先记下打第一个点的位置0(或A),再任意选取几个点1、2、3(或B、C、D)等,用刻度尺量出各点到0的距离h1、h2、h3等,如图所示。
(7)用公式vn=(hn+1-hn-1)/2T计算出各点对应的瞬时速度v1、v2、v3等。
(8)计算出各点对应的势能减少量mghn和动能的增加量1/2mvn2的值,进行比较,得出结论。
四、实验记录
五、实验结论
在只有重力做功的.情况下,物体的重力势能和动能可以相互转化,但机械能的总量保持不变。
六、实验注意事项
(1)计时器要竖直地架稳、放正。架稳就是要牢固、稳定。重物下落时它不振动;放正就是使上下两个限位孔在同一竖直平面内一条竖直线上与纸带运动方向相同,以减小纸带运动时与限位孔的摩擦(可用手提住固定好重物的纸带上端,上下拉动纸带,寻找一个手感阻力最小的位置)。
(2)打点前的纸带必须平直,不要卷曲,否则纸带在下落时会卷到计时器的上边缘上,从而增大了阻力,导致实验误差过大。
(3)接通电源前,提纸带的手必须拿稳纸带,并使纸带保持竖直,然后接通电源,待计时器正常工作后,再松开纸带让重物下落,以保证第一个点迹是一个清晰的小点。
(4)对重物的要求:选用密度大、质量大些的物体,以减小运动中阻力的影响(使重力远大于阻力)。
(5)纸带的挑选:应挑选第一、二两点间的距离接近2 mm且点迹清晰的纸带进行测量。这是因为:本实验的前提是在重物做自由落体运动的情况下,通过研究重力势能的减少量与动能的增加量是否相等来验证机械能是否守恒的,故应保证纸带(重物)是在打第一个点的瞬间开始下落。计时器每隔O.02 s打一次点,做自由落体运动的物体在最初0.02 s内下落的距离h1=1/2gt2=1/2×9.8×0.022m=0.002 m=2 mm,所以若纸带第一、二两点间的距离接近2 mm,就意味着重物是在打第一个点时的瞬间开始下落的,从而满足本次实验的前提条件(打第一个点物体的初速度为零,开始做自由落体运动)。
(6)测量下落高度时,必须从起点o量起。为了减小测量^的相对误差,选取的计数点要离O点适当远些(纸带也不宜过长,其有效长度可在60 cm~80 cm以内)。
(7)本实验并不需要知道重力势能减少量和动能增加量的具体数值,只要对mgh与1/2mv2进行比较(实际上只要验证1/2v2=gh即可)以达到验证机械能守恒的目的,所以不必测出重物的质量。
七、误差分析
(1)做好本实验的关键是尽量减小重物下落过程中的阻力,但阻力不可能完全消除。本实验中,误差的主要来源是纸带摩擦和空气阻力。由于重物及纸带在下落中要不断地克服阻力做功,因此物体动能的增加量必稍小于重力势能的减少量,这是系统误差。减小系统误差的方法有选用密度大的实心重物,重物下落前纸带应保持竖直,选用电火花计时器等。
(2)由于测量长度会造成误差,属偶然误差,减少办法一是测距离都应从起点0量起,下落高度h适当大些(过小,h不易测准确;过大,阻力影响造成的误差大),二是多测几次取平均值。
【例一】 在"验证机械能守恒定律"的实验中,已知打点计时器所用电源的频率为50Hz,查得当地的重力加速度g=9.80m/s2.某同学选择了一条理想的纸带,用刻度尺测量时计数点对应刻度尺上的读数如图所示。图中O点是打点计时器打出的第一个点,A、B、C、D分别是每打两个点取出的计数点。根据以上数据,可知重物由O点运动到B点时:
(1)重力势能的减少量为多少?
(2)动能的增加量是多少?
(3)根据计算的数据可得出什么结论?产生误差的主要原因是什么?
教学目标
1.知识与技能:理解功率的概念。
2.过程与方法:通过观察和实验了解功率的物理意义。
3.情感、态度与价值观:具有对科学的求知欲,乐于探索自然现象和日常生活中的物理学道理,有将科学技术应用于日常生活、社会实践的意识。
教学过程:
一、复习提问
⑴力学里的功包括两个必要的因素是什么?计算功的公式和国际单位制中功的单位是什么?
⑵在建筑工地上要把1000块大理石板送到20米高处,已知每块大理石板重50牛,用起重机可以在2分钟内将大理石板一次全部送到20米高处。如果用一个工人来背,把这些大理石板送到20米高处所用的时间是20小时,试求用这两种方法,把大理石板全部运送到20米高处,起重机和工人各做了多少功?
解答:起重机吊送大理石板所做的功
W1=F1s=Gh=50×1000牛×20米=1.0×106焦,
工人背运大理石板所做的功
W2=F2s=Gh=50×1000牛×20米=1.0×106焦。
二、进行新课
㈠引入
把1000块大理石板送到20米高处,起重机和工人做的功是相等的。但是,在做相等的功时,起重机比工人做功快。做功不但有个多少的问题,还有一个快慢的问题。在物理学里用功率这个物理量来描述物体做功的快慢。
板书:功率
1.功率是表示物体做功快慢的物理量
㈡功率的定义、公式和单位
提问:如果起重机和工人做的功不同,做功用的时间也不同,如何比较它们做功的快慢?比较它们的功率大小呢?
启发学生回答,教师总结。
我们已经学过,速度是表示物体运动快慢的物理量。我们用单位时间里运动物体通过的路程表示运动的快慢,与此类似,做功的快慢是用单位时间里完成的功来表示的。
板书:2.单位时间里完成的功,叫做功率
提问:如果起重机在2分钟里完成l.0×106焦的功,它的功率如何计算?要求学生答出:
教师给出功率公式和单位,边讲边板书:
4.单位:瓦特(国际单位制)
1瓦特=1焦/秒,1千瓦=1000瓦特。
参阅课本,对功率的单位形成具体观念。
㈢功率是机器的主要技术性能之一,简要说明选购机器考虑它的功率时要从实际出发。
㈣例题:课本例题。教师要把此题分解为几个问题逐个提出,由一名学生板演,其他学生自己演算,要求解题规范化。
学生解答完以后教师讲评。
三、课堂小结
四、布置作业:
P14 1—4
五、教后记:
教学目标:
1、知识与技能:
学习测斜面的机械效率
2、过程与方法
经历测量斜面的机械效率的过程.通过参与探究斜面的机械效率的活动,学习拟定简单的科学探究计划和实验方案.
3、情感、态度和价值观
通过探究活动,进行充分的交流与合作,培养学生严谨求实的科学态度和团结协作的科学精神.
教学重点:会测斜面的机械效率
教学难点:机械效率的`影响因素
教学方法:实验探究法、分析归纳法
教学用具:学生分组实验器材:刻度尺、弹簧测力计、斜面、木块、细绳。
教学过程:
一、引入新课:
在学生预习测斜面的机械效率的基础上,组织学生回答问题。
1、本次实验的名称和目的;
2、为得出斜面的机械效率,需要求出有用功和总功,为此需要测出哪些物理量?每个量怎样测量?
3、斜面的机械效率可能与哪些因素有关?
二、进行新课:
1、提出问题:光滑程度一样的斜面,当它的倾斜程度不同时,斜面的机械效率是否相同?
2、学生猜想并讨论、设计实验方案。
3、师生共同研究决定实验方案并进行实验。
4、做好实验的几点说明。
(1)木块的重由弹簧测力计测出。
(2)匀速拉动弹簧测力计使木块G升高。注意“匀速拉动”。拉力f的大小由弹簧测力计上的示数读出。
(3)木块上升的高度(h),可用竖直放置在斜面旁的刻度尺读出。
(4)细绳自由端通过的距离(s)的测定,用刻度尺沿斜面量出。
(5)实验要严肃认真参照课本实验按要求去做。要实事求是地记录所测得的数据,将数据记录在课本上的表格中。不能凑数,更不允许自己不动手实验,不记数据而抄袭他人实验数据和结果。
(6)实验完毕,要整理好仪器,放回原处。
5.学生实验,教师巡回指导,发现问题及时在全班讲解。
6.学生实验完毕,由几组报告实验结果。
7、根据实验数据,进行讨论、分析,归纳总结出实验结论:当斜面光滑程度和物体重力相同时,斜面倾斜程度越陡机械效率越高。
8、回想实验的过程,影响实验的误差是什么?通过本节课的学习,你有哪些收获?
三、小结
四、布置作业:
写出测斜面的机械效率实验报告。实验报告的内容包括实验名称、实验目的、器材、步骤、记录有实验数据的表格、实验结果(参照课本实验内容)。
一、说教材
1、教材的地位、作用和特点
从前后联系来看,这节课的内容有利于学生对功能关系的进一步认识;在理论推导的过程中,有利于强化学生对动能订立的理解;从思维方式上分析,有利于学生建立守恒的观念,为今后学习动量守恒、电荷守恒等守恒定律打下基础,起到了承上启下的作用。
教材这样的'安排,较好的体现了理论与实践的统一,使学生明白,物理规律不仅可以直接由实验得到,也可以用已知规律从理论上导出。
2、教学目的
知识目标:理解机械能守恒定律的内容,在具体问题中能判断机械能守恒的条件。
能力目标:初步学会从能量转化和守恒的观点来解释物理现象,并能将所学知识应用于实际情境中。
在归纳机械能守恒定律的使用条件时,培养学生独立思考的能力,归纳总结的能力以及口头表达能力。
情感目标:激发学生学习兴趣,培养学生自信心以及严谨认真的科学态度。
3、教学重点
通过严密的理论推导使学生获得必要的理性认识,正确理机械能守恒定律的内容以及定律是否成立的判定条件。
4、教学难点
学生抽象思维尚处于起步阶段,对功、能等物理量理解不够深刻,要从功能转化关系理解机械能守恒的条件有一定难度。
二、说教法
本节主要采用讲授法、讨论法、归纳法相结合的启发式教学方法。通过师生一起探索得出物理规律及适用条件,充分调动学生积极性,充分体现“教师主导、学生主体”的教学原则。
三、说方法
1、为适应高一学生的认识和思维发展水平,根据新课内容要求,创设“自由落体、平抛、沿斜面下滑”三个物理情境作为铺垫,由易到难,引导学生进行实践-认识-再实践-再认识,完成认识上的飞跃。
2、通过设疑,启发学生思考
在归纳机械能守恒定律的使用条件时,引导学生进行讨论,鼓励学生提出自己的观点,并能加以评价,培养学生的学习兴趣以及对物理学习的自信心。
四、教学程序
分为引入、新课、联系巩固、作业四个步骤。
以生活中常见情境为例,让学生分析动能、势能的相互转化,提出机械能如何变化的问题,顺势引入新课;
创设三个不同情境(同前),让学生用所学知识进行分析,在师生共同探讨下得出机械能守恒定律的内容。
以三个情境为例,让学生自由讨论定律成立的条件,教师进行适当引导,最后共同得到适用条件。
然后通过适当的课堂练习让学生对新学知识进行巩固和加深理解。
五、研究性课题的提出
通过以下实例让学生课后去进行探讨
让A球拉到相同高度,分析A到达右侧所能到达的高度。
一、教学目的:
(一) 引导学生学习物理学的初步知识及其实际应用,了解物理学在科学技术和社会发展中的重要作用;
(二) 培养学生初步的观察、实验能力,初步的分析、概括能力和应用物理知识解决简单问题的能力;
(三) 培养学生学习物理的兴趣、实事求是的科学态度、良好的学习习惯和创新精神,结合物理教学对学生进行辩证唯物主义教育、爱国主义教育和品德教育。
二、教学中应该注意的问题:
(一) 学生是学习的主人,教师是学习的组织者和引导者
学生是学习的主人,只有处于主动积极状态,经过认真的观察、实践、思考,才能体会物理现象中蕴含的规律,产生探究物理世界的兴趣,理解所学的物理知识,获得相应的能力。教学中要培养学生的学习兴趣和愿望,鼓励他们发现问题和提出问题,指导他们学会适宜的学习方法。教师要根据他们的反应及时调整自己的教学安排。要注意因材施教,针对不同的学生提出不同的要求。对学习困难的学生,要针对他们的具体情况予以耐心帮助,鼓励多做物理实验和参加物理实践活动,使他们基本达到教学要求。对学有余力的学生,可采取研究性学习等多种方式,培养他们的创造和探索能力。
(二) 加强演示和学生实验
初中物理教学以观察、实验为基础。观察自然界中的物理现象、进行演示和学生实验,能够使学生对物理事实获得具体的明确的认识,观察和实验,对培养学生的观察和实验能力,实事求是的科学态度,引起学习兴趣都有不可替代的重要作用。因此,教学中要大力加强演示和学生实验。
(三) 重视物理概念和规律的教学
物理概念和规律是物理知识的核心内容。要培养学生关注物理现象,引导其从现象的观察、分析、实验中形成物理概念,学习物理规律,继而对规律的发现过程产生兴趣。初中物理中的概念和规律,多数是从物理事实的分析中直接概括出来的,因此在教学中要注意培养学生的分析概括能力。
(四) 重视物理知识的应用
在教学中要注意与学生生活实际联系,帮助学生通过熟悉的现象理解所学物理知识,知道物理知识在生活、生产和科学试验中的广泛应用,培养学生解决问题的能力,并在不断了解物理知识的广泛应用中增强学习物理的兴趣和信心。
(五) 进行思想教育
物理教学必须结合有关内容对学生进行思想教育。物理教学中的思想教育,主要是辩证唯物主义教育和爱国主义教育。进行辩证唯物主义教育,就是用辩证唯物主义的观点和方法来阐述物理知识,同时培养学生探究、求实的科学精神,使学生潜移默化地受到辩证唯物主义的教育; 进行爱国主义教育,就是要介绍科学家热爱祖国的事迹,介绍我国历史上的科学技术贡献,绍我国现代的科学技术成就,讲述祖国和家乡建设的发展前景及其对青年一代的殷切期望,培养民族自豪感、社会责任感和对社会主义祖国的热爱,树立为祖国和家乡的繁荣富强而努力奋斗的志向。
(六) 培养刻苦的学习精神、良好的学习习惯和自学能力
物理知识的理解和应用是需要动脑、动手,并克服一定困难才能达到的。刻苦学习的精神不仅对学生当前学好物理是必要的,对他们今后的成长也有重要意义。所以,在教学中应鼓励学生克服困难,培养刻苦学习的精神。培养学生良好的学习物理的习惯,对学生的学习很重要。要培养学生认真观察、勤于思考、勇于实践的习惯,发现问题与提出问题的习惯,独立思考与合作交流的习惯,以及运用所学知识解决简单问题的习惯。自学能力对每个人都是终身有用的。培养自学能力应鼓励和指导学生发现问题,思考问题,进行相关的资料收集和有针对性的阅读,设法解决问题。为迎接中考打下坚实的基础。
一、教学目标
1、在已经学习有关机械能概念的基础上,学习机械能守恒定律,掌握机械能守恒的条件,掌握应用机械能守恒定律分析、解决问题的基本方法。
2、学习从功和能的角度分析、处理问题的方法,提高运用所学知识综合分析、解决问题的能力。
二、重点、难点分析
1、机械能守恒定律是本章教学的重点内容,本节教学的重点是使学生掌握物体系统机械能守恒的条件;能够正确分析物体系统所具有的机械能;能够应用机械能守恒定律解决有关问题。
2、分析物体系统所具有的机械能,尤其是分析、判断物体所具有的重力势能,是本节学习的难点之一。在教学中应让学生认识到,物体重力势能大小与所选取的参考平面(零势面)有关;而重力势能的变化量是与所选取的参考平面无关的。在讨论物体系统的机械能时,应先确定参考平面。
3、能否正确选用机械能守恒定律解决问题是本节学习的另一难点。通过本节学习应让学生认识到,从功和能的角度分析、解决问题是物理学的重要方法之一;同时进一步明确,在对问题作具体分析的条件下,要能够正确选用适当的物理规律分析、处理问题。
三、教具
演示物体在运动中动能与势能相互转化。
器材包括:麦克斯韦滚摆;单摆;弹簧振子。
四、主要教学过程
(一)引入新课
结合复习引入新课。
前面我们学习了动能、势能和机械能的知识。在初中学习时我们就了解到,在一定条件下,物体的动能与势能(包括重力势能和弹性势能)可以相互转化,下面我们观察演示实验中物体动能与势能转化的'情况。
[演示实验] 依次演示麦克斯韦滚摆、单摆和弹簧振子,提醒学生注意观察物体运动中动能、势能的变化情况。
通过观察演示实验,学生回答物体运动中动能、势能变化情况,教师小结:
物体运动过程中,随动能增大,物体的势能减小;反之,随动能减小,物体的势能增大。
提出问题:上述运动过程中,物体的机械能是否变化呢?这是我们本节要学习的主要内容。
(二)教学过程设计
在观察演示实验的基础上,我们从理论上分析物理动能与势能相互转化的情况。先考虑只有重力对物体做功的理想情况。
1、只有重力对物体做功时物体的机械能
问题:质量为m的物体自由下落过程中,经过高度h1处速度为v1,下落至高度h2处速度为v2,不计空气阻力,分析由h1下落到h2过程中机械能的变化(引导学生思考分析)。
分析:根据动能定理,有
下落过程中重力对物体做功,重力做功在数值上等于物体重力势能的变化量。取地面为参考平面,有
WG=mgh1-mgh2
由以上两式可以得到
引导学生分析上面式子所反映的物理意义,并小结:下落过程中,物体重力势能转化为动能,此过程中物体的机械能总量不变。
指出问题:上述结论是否具有普遍意义呢?作为课后作业,请同学们课后进一步分析物体做平抛和竖直上抛运动时的情况。
明确:可以证明,在只有重力做功的情况下,物体动能和势能可以相互转化,而机械能总量保持不变。
提出问题:在只有弹簧弹力做功时,物体的机械能是否变化呢?
2、弹簧和物体组成的系统的机械能
以弹簧振子为例(未讲振动,不必给出弹簧振子名称,只需讲清系统特点即可),简要分析系统势能与动能的转化。
明确:进一步定量研究可以证明,在只有弹簧弹力做功条件下,物体的动能与势能可以相互转化,物体的机械能总量不变。
综上所述,可以得到如下结论:
3、机械能守恒定律
在只有重力和弹簧弹力对物体做功的情况下,物体的动能和势能可以相互转化,物体机械能总量保持不变。这个结论叫做机械能守恒定律。
提出问题:学习机械能守恒定律,要能应用它分析、解决问题。下面我们通过具体问题的分析来学习机械能守恒定律的应用。在具体问题分析过程中,一方面要学习应用机械能守恒定律解决问题的方法,另一方面通过问题分析加深对机械能守恒定律的理解与认识。
4、机械能守恒定律的应用
例1、在距离地面20m高处以15m/s的初速度水平抛出一小球,不计空气阻力,取g=10m/s2,求小球落地速度大小。
引导学生思考分析,提出问题:
(1)前面学习过应用运动合成与分解的方法处理平抛运动,现在能否应用机械能守恒定律解决这类问题?
(2)小球抛出后至落地之前的运动过程中,是否满足机械能守恒的条件?如何应用机械能守恒定律解决问题?
归纳学生分析的结果,明确:
(1)小球下落过程中,只有重力对小球做功,满足机械能守恒条件,可以用机械能守恒定律求解;
(2)应用机械能守恒定律时,应明确所选取的运动过程,明确初、末状态小球所具有的机械能。
例题求解过程:
取地面为参考平面,抛出时小球具有的重力势能Ep1=mgh,动能
落地时小球的速度大小为
提出问题:请考虑用机械能守恒定律解决问题与用运动合成解决问题的差异是什么?
例2、小球沿光滑的斜轨道由静止开始滑下,并进入在竖直平面内的离心轨道运动,如图所示,为保持小球能够通过离心轨道最高点而不落下来,求小球至少应从多高处开始滑下?已知离心圆轨道半径为R,不计各处摩擦。
提出问题,引导学生思考分析:
(1)小球能够在离心轨道内完成完整的圆周运动,对小球通过圆轨道最高点的速度有何要求?
(2)从小球沿斜轨道滑下,到小球在离心轨道内运动的过程中,小球的机械能是否守恒?
(3)如何应用机械能守恒定律解决这一问题?如何选取物体运动的初、末状态?
归纳学生分析的结果,明确:
(1)小球能够通过圆轨道最高点,要求小球在最高点具有一定速度,即此时小球运动所需要的向心力,恰好等于小球所受重力;
(2)运动中小球的机械能守恒;
(3)选小球开始下滑为初状态,通过离心轨道最高点为末状态,研究小球这一运动过程。
例题求解过程:
取离心轨道最低点所在平面为参考平面,开始时小球具有的机械能E1=mgh。通过离心轨道最高点时,小球速度为v,此时小球的机械能
成完整的圆周运动。
进一步说明:在中学阶段,由于数学工具的限制,我们无法应用牛顿运动定律解决小球在离心圆轨道内的运动。但应用机械能守恒定律,可以很简单地解决这类问题。
例3、长l=80cm的细绳上端固定,下端系一个质量 m=100g的小球。将小球拉起至细绳与竖直方向成60°角的位置,然后无初速释放。不计各处阻力,求小球通过最低点时,细绳对小球拉力多大?取g=10m/s2。
提出问题,引导学生分析思考:
(1)释放后小球做何运动?通过最低点时,绳对小球的拉力是否等于小球的重力?
(2)能否应用机械能守恒定律求出小球通过最低点时的速度?
归纳学生分析结果,明确:
(1)小球做圆周运动,通过最低点时,绳的拉力大于小球的重力,此二力的合力等于小球在最低点时所需向心力;
(2)绳对小球的拉力不对小球做功,运动中只有重力对球做功,小球机械能守恒。
例题求解过程:
小球运动过程中,重力势能的变化量ΔEp=-mgh=-mgl(1-cos60°),
在最低点时绳对小球的拉力大小为
提出问题:通过以上各例题,总结应用机械能守恒定律解决问题的基本方法。
归纳学生的分析,作课堂小结。
五、小结
1、在只有重力做功的过程中,物体的机械能总量不变。通过例题分析要加深对机械能守恒定律的理解。
2、应用机械能守恒定律解决问题时,应首先分析物体运动过程中是否满足机械能守恒条件,其次要正确选择所研究的物理过程,正确写出初、末状态物体的机械能表达式。
3、从功和能的角度分析、解决问题,是物理学研究的重要方法和途径。通过本节内容的学习,逐步培养用功和能的观点分析解决物理问题的能力。
4、应用功和能的观点分析处理的问题往往具有一定的综合性,例如与圆周运动或动量知识相结合,要注意将所学知识融汇贯通,综合应用,提高综合运用知识解决问题的能力。
六、说明
势能是相互作用的物体系统所共有的,同样,机械能也应是物体系统所共有的。在中学物理教学中,不必过份强调这点,平时我们所说物体的机械能,可以理解为是对物体系统所具有的机械能的一种简便而通俗的说法。
教学目标
1、知识与技能:
①知道做功的两个必要因素。
②理解功的定义、计算公式和单位,并会用功的公式进行简单计算。
2、过程与方法:
①通过观察和思考,判断在什么情况下力对物体做了功,在什么情况下没有做功
②通过推理、分析与阅读,得出功与力、在力的方向上移动距离的定性关系。
3、情感、态度与价值观:
①通过联系生活、生产实际激发求知欲,培养探索自然现象和日常生活中的物理学道理的兴趣。
②通过合作性的探究,展示性交流,增强自信,学会合作的意识,追求学生和谐发展。
教学重点、难点:
1、理解功的概念及计算。
2、判断力对物体是否做功
教学过程
一、导入新课
师:说出下列词语中“功”的含义:
功劳、立功——贡献
大功告成、事半功倍——成效
师:在力学上“做功”的含义是什么?
二、新课教学
(一)物理学中的功
师:如果一个力作用在物体上,物体在这个力的方向上移动了距离,这个力的作用就有了成效,力学里就说这个力作了功。
多媒体:投影一组做功的实例和一组没有做功的实例。(实例联系生活和科技前沿)
师:每组实例有什么共同点?两组实例有什么不同点?
生:观察并总结共同点和不同点
师:功包含哪些必要因素?
生:有两个必要因素:一是作用在物体上的力;二是物体在这个力的方向上移动了距离。
师:如何判断是否做功?
生:用功的两个必要因素来判断。
师:有哪些情况看似做功,但实际上并不做功?
生:
1、有力F的`作用,但距离S=0 (如举重运动员举着杠铃不动)
生:
2、有距离S,但力F=0 (如惯性运动)
生:
3、有力F也有距离S,但F ⊥ S(如提一桶水,水平前进)
(二)功的计算
师:讲述物理学中对功的规定,以及公式、单位。
功的公式:W = F S
W—功—焦耳(J)
F—力—牛顿(N)
S—距离—米( m)
功的单位是:“牛·米”
专业名称为:“焦耳”
1J=1N·m关于公式的几点说明:
1、公式中的各个量W、F、s均用国际单位
2、在功的单位中,“牛·米”才能写成“焦”。
练习题:
1、用1000N的水平拉力拉重为4000N的物体,使该物体在水平方向上前进了3000m,拉力做了多少功?
三、课堂小结:
力学中的功
1、做功的两个必要因素:作用在物体上的力;物体在力的方向上移动的距离
2、功的计算公式:功=力×力的方向上移动的距离,即W=F×s注意:F≠0,S=0时不做“功” ;F=0,S≠0时不做“功”;F⊥s时不做功。
3、功单位:1焦=1牛×1米,即1J=1N·m
四、布置作业教学反思
1、“功”的含义很多,有“贡献”的意思,还有“成效”的意思。力学里所说的“功”包含有“成效”的意思,但它具有更确切的含义。“功”新概念引入,学生比较难理解。
2、在力学中功的概念是怎么定义的?怎样才叫做功?又怎样计算做功的多少?区分日常功的认识和物理学中功的概念。
一、教材分析
1、本节内容不仅属于《机械与人>章节的重点重要内容,同时也是整个八年级(初二)物理学习的集大成章节。其内容包含本章节机械功能特点、功、功率等相关知识,还囊括了多种受力分析、判断和物体运动、平衡等众多知识。可以这样说,本节内容基本上把一本书大部分知识都融汇交织于此。因此不仅是一堂新课,而且还是一堂涵盖面非常广的总结课,当然也是一堂很具有难度的挑战课。
2、本节课不仅学习新的物理概念“机械效率”,能够对于机械效率进行分析和计算,而且还需要让学生能够在学习和生活当中真正的理解”效率”的切实意义,能够在生产实际中解决实际问题,达到人文和科学的高度结合。
3、本节内容基本上可以认为是8年级物理学习一年以来的收关之课,通过本节的学习能够把学生对于物理学科的认识和理解水平提升一定的层次和高度。
4、本节教学不能停留在简单的理论分析上,更重要的是结合实验让学生真切的理解机械效率的意义。考验学生的实验探究,创造性、归纳总结、团队合作等多方面的.能力。
二、学生分析
通过一年以来的学习,同学们储备了一定量的物理基本知识,掌握了一定的物理学习方法和具有一定的实验、实践方法和能力。大部分同学能够适应本节课的基本要求,同时也应当主意少数同学学习能力不足的现象。所以本节课的学习应当注意以下几点:
1、少一些高难度的理论分析和复杂的多步骤计算,尽量把抽象的知识生活化和形象化,让学生通过生活来理解知识,同时利用知识来解释、指导生产、生活。
2、适当的梯度和坡度,照顾不同学习能力层次的同学,让所有同学都能够参与学习和思考,有收获。
3、让学习走向生活,给学生预留一定的不同难度的课后实践探究问题,培养实践能力。
4、引导学生进行总结和反思,提升知识和能力的高度。
5、根据本地学生实际学习情况,本节内容分为两部分,两个教学时进行。第一部分让学生通过简单的实验理解机械效率,能够对相关问题进行分析和计算,达到对机械效率的切实理解,掌握实验探究各种机械效率的方法,为下一节实践探究各种机械效率做好充分准备。第二部分为实践探究课,同学们应用上节所掌握的知识和方法及要求探究不同机械在多种情况之下的机械效率,并且进行归纳总结,加深对机械效率的认识理解,同时能够利用所掌握和发现的知识去解决生产生活的.实际问题。
三、教学目标
1、知识和技能目标
①理解有用功,额外功,总功,以及三者之间的区别、来源、联系等关系。
②掌握机械效率的意义和计算方法。
③掌握通过实验、实践探究、测量和分析计算各种机械的机械效率的方法。
2、过程和方法目标
通过实验采集数据和分析,初步形象的理解机械效率,然后能够在理论分析的层次更加深入透彻的理解机械效率以及影响机械效率的各种因素。并且最终能够从理论走向生活和生产。
3、情感和态度目标:
培养学生合作的团队精神,实事求是的科学态度以及理论实践相结合,主动探究寻求真理的科学精神。
四、重难点:
重点:通过实验探究初步理解机械效率,能够进行简单的计算分析。
难点:对机械效率深入分析,掌握机械效率的影响因素,能够区分功、功率、机械效率等容易混淆的概念和意识。掌握实验探究机械效率的基本方法。
五、教学设备和教辅工具
多媒体投影仪、滑轮、细线、弹簧测力计、铁架台、钩码等
六、设计思想
本堂课应该有以下几点突出表现:
1、教师成为学生们学习的引导者,巧妙和高效的引导学生发现问题和解决问题,不应该成为知识的灌输者,甚至教师要学会装“不懂”让学生教老师,体现学生在学习中的主体地位,培养自我学习的能力。
2、实验、实践和理论相结合,首先由生活发现问题,通过实验探究归纳总结,解决问题。然后上升到高层次的理论分析,最后又回归到生产生活中。切实的体现物理科技知识教育的价值和意义。
3、师生之间具有良好的互动,教师能够切实的掌握学生对于知识和能力的把握程度,能够随机应变,及时调整教学方式及内容。
4、巧妙铺垫,预留学习内容,为下节实验探究做好充分的准备。
七、教学流程
1、学生课前预习
2、课堂用简明、形象的问题引入新课题
3、实验探究,归纳总结
4、小习题训练,检查知识掌握程度
5、对机械效率深层次,高高度的理论分析,掌握测量机械效率的基本方法
6、安排课后作业,以及下节学习内容
7、总结
八、教学详细环节以及学生活动
(一)引入新课,简单的知识构建
1、让学生选择搬运砖块的方式引入新课
学生活动:抽点学生回答,让其说明理由
2、分析有用功、额外功、总功
有用功:为了达到目的必须做的功。
额外功:为了达到目的,不得不克服其他阻碍因素所做的功。
总功:使用机械时所做的功,等于有用功和额外功的总和。
学生活动:教师引导示例,利用多媒体展示图片,学生分析运送砖头时的有用功,额外功、总功。
引导学生分析:在实际使用机械的时候,总功总是大于有用功,不得不做额外功。
3、引导分析机械效率
分析引入原因
①定义:有用功和总功的比值
②表达式:
③说明:
<1>数值用百分数表示,没有单位
<2>意义和作用:评估机械的性能,效率。
学生活动:翻看书本,找出答案回答。并且对知识点加强记忆。
(二)实验探究,切实体验实际,测量滑轮组的机械效率。
1、向提问如何进行实验体验和测量滑轮组机械效率机械
学生活动:思考,讨论和回答,教师引导。
2、学生分组实验,采集数据,分析计算,并且把各组数据公布于黑板之上。教师引导学生归纳总结,进行评估。
一、教学目标
1.理解功的概念:
(1)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;
(2)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。
2.掌握功的计算:
(1)知道计算机械功的公式W=Fscos知道在国际单位制中,功的单位是焦耳(J);知道功是标量。
(2)能够用公式W=Fscos进行有关计算。
二、重点、难点分析
1.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。
2.物体在力的方向上的位移与物体运动的位移容易混淆,这是难点。
3.要使学生对负功的意义有所认识,也较困难,也是难点。
三、教具
带有牵引细线的滑块(或小车)。
四、主要教学过程
(一)引入新课
功这个词我们并不陌生,初中物理中学习过功的一些初步知识,今天我们又来学习功的有关知识,绝不是简单地重复,而是要使我们对功的认识再提高一步。
(二)教学过程设计
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。
然后演示用水平拉力使滑块沿拉力方向在讲桌上滑动一段距离,并将示意图画到黑板上,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=Fscos
再根据公式W=Fs做启发式提问:按此公式考虑,只要F与s在同一直线上,乘起来就可以求得力对物体所做的功。在图2中,我们是将位移分解到F的方向上,如果我们将力F分解到物体位移s的方向上,看看能得到什么结果?至此在图2中将F分解到s的方向上得到这个分力为Fcos,再与s相乘,结果仍然是W=Fscos。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、物体位移s的大小及F和s二者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=Fscos
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。
接下来给出F=100N、s=5m、=37,与同学一起计算功W,得出W=400Nm。就此说明1Nm这个功的大小被规定为功的单位,为方便起见,取名为焦耳,符号为J,即1J=1Nm。最后明确板书为:
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=Fscos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090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90180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。
第一是说教材:
《机械效率>是人教版第十五章第二节,之前讲述了功,之后有功率,机械能,介于力和能量板块之间,是中考考点内容。主要包括:有用功、额外功、总功、机械效率的概念和提高机械效率的方法。它既是前面的知识的延伸,又是功的知识在生活实际中广泛的应用,它对学生学习和理解热机的效率、炉子的效率、太阳能热水器、电动自行车等能量的利用率和转化率等起积极作用。它与我们的生活息息相关,对学生参加社会实践具有非常重要的指导意义,提高机械效率对当今社会可持续发展和节能减排起着重要的作用。
第二是说学生:
近几年,以学生为中心的教学理念在教学界已经得到充分的认识。学生是学习的主人,教师应该尊重学生,充分调动学生学习的积极性,发挥学生的主体作用。其前提是对学生的学习有所了解,在讲述这节课之前我对学生有以下几点了解:
1、学生已有一定的探究经验和方法;
2、学生对杠杆、滑轮、斜面等机械有一定的认识;
3、学生可能把机械效率高低、做功的多少、省力等问题混淆;
4、学生同时对什么是有用功、什么是额外功、什么是总功,没办法确定,特别是对有用功的容易误解。
第三是说教学目标
教学目标是教师根据教学目的、内容及学生实际而制定的一种具体要求和标准,它是教学目的的具体化,是课堂教学的方向,是一堂课的灵魂。教学目标的确定,新课改提倡“知识与技能”“过程与方法”“情感态度与价值观”三维目标,对此,我这节课的三维目标设计如下:
1、知识与技能目标
①能结合实例了解什么是有用功、额外功和总功;
②理解什么是机械效率,会用有关公式进行简单的计算;
③知道机械效率总小于1,知道提高机械效率的方法和意义;
④知道我们使用机械的目的是为了省力或省距离或改变方向,而不是为了省功。
2、过程与方法目标
①通过观察和实验的方法探索使用机械能不能省功;
②通过实验与讨论,认识提高机械效率的方法;
③在实验探究过程中,培养学生设计实验、收集实验数据从实验中归纳科学规律的能力。
3、情感、态度与价值观目标
①通过探究性物理学习活动,使学生体验探究的乐趣;
②在实验探究过程中,培养学生尊重实验结果,实事求是的科学态度;
③知道提高机械效率的实际意义,从而增强节约能源意识。
第四是说教学重点难点
只有很好地把握住了教学重点、突破了教学难点,那么这节课的教学也就水到渠成了,很多问题自然迎刃而解了。鉴于此,这节课的讲述重点是:有用功、额外功、总功、机械效率概念教学和对影响机械效率的因素探究;其难点是:在实例中有用功、额外功、总功的确定,对影响机械效率的因素的理解。
第五是说教法与学法:
好的教法对提高教学质量具有特定的功效。但任何教学方法都不是万能的,它需要教者必须切实把握各种常用教学方法的特点、作用,适用范围和条件,以及应注意的问题等,使其在教学实践中有效的发挥作用。学生的学法是学以致用,变“教师教,学生学”为“教师教学生如何学”,因此教法与学法应该是不能分割的,所以这节课我借助多媒体,用实例图片感染学生,提高学习兴趣;通过看、想、算,让学生感知、熟悉课文内容,理解和记忆概念公式;分组合作与竞争、提出问题、实验探究、相互交流,发挥学生的主体动手能力,调动学生的学习积极性;分析数据,总结归纳,得出结论。培养学生尊重实验结论和实事求是的科学观;巩固提高,学以致用,认识提高机械效率在当今社会发展和节能减排起到重要的作用。
第六说教学过程:
合理的教学流程应该遵循学生的认知规律,是环环相扣、循序渐进的。本节课我是按以下六个步骤逐一进行:
(一)知识回顾图片导入(预设时间2—3分钟)
观看PPT(8)(设计意图:回忆巩固了前一节所学的知识,为后面内容的学习打好基础,图片的导入提高了学生学习的兴趣)
(二)提出问题引出概念(预设时间6—9分钟)
图中小孩的目的.是什么?——引出对沙子做的功是有用功。
图中小孩还对什么做了功?——引出额外功的概念。
三次将沙子运送到三楼分别要对什么做功?——引出总功的概念。
(设计意图:这些问题的提出紧扣教材,引导学生了解教材内容,并知道有用功,额外功的,总功的概念。此环节是教学中的重点,是学生分清有用功,额外功,总功的关键)
(三)演示计算强化记忆(预设时间5—7分钟)
将小孩对沙子,自身,桶,口袋,动滑轮做的功分别计算出来
结合概念,对此图中的有用功,额外功,总功进行计算,强化概念的记忆
引入机械效率的概念及公式,算出图中的机械效率,对比后加强记忆
(设计意图:在这个环节中进一步突出重点和难点,也促进学生对有用功,额外功,总功概念的记忆,并且知道机械效率的定义,对如何提高机械效率有正确的认识)
(四)合作探究分组实验(预设时间7—9分钟)
1提出如何提高机械效率的问题,探讨斜面的机械效率,让学生自主探究
2将学生分组,选用实验器材,画出表格,并记录所需的实验数据
(设计意图:此次探究实验体现出物理教学离不开实验,突出了实验的重要性,并且使学生能团结合作,提高动手操作能力,也让学生在实验中体会学习物理的乐趣)
(五)分析表格归纳结论(预设时间3—4分钟)
让学生将实验数据归纳,写出实验结论
实验结论:斜面的倾斜程度越大,越不省力,其机械效率越高。
(设计意图:1在实验探究过程中,培养学生设计实验、收集实验数据,从实验中归纳科学规律的能力。
2让学生知道尊重实验数据,虽然各组的数据都不相同,但最终得到的结论是一样的,培养了学生实事求是的科学态度观)
(六)作业设置巩固提高(预设时间1—2分钟)
课外练习是学习中的一个重要环节,是针对学生所学的知识,进行练习巩固,进而拓展课上所学内容,提高学习水平。对此节课我预设了二方面的内容
1思考并完成课本第2,3,4题。
2完成练习册上相应的练习。
第七说板书设计
(设计意图:好的板书是开启学生思路的钥匙,进入知识宝库的大门,是课堂的眼睛,读写结合的桥梁。我设计这样的板书,简练地、系统地体现有用功,额外功,总功,机械效率的概念,以明晰的视觉符号启迪学生思维,提供记忆的框架结构。)
一、教材分析
《机械能守恒定律》是人教版高中新教材必修2第七章第8节,本节内容从理论推导过程中,强化学生对动能定理的进一步理解;机械能守恒定律属物理规律教学,是对功能关系的进一步认识,是学生理解能量的转化与守恒的铺垫,为今后学习动量守恒、电荷守恒打下基础。它结合动量守恒定律是解决力学综合题的核心,而这类问题又常伴随着较为复杂的运动过程和受力特点是充分考查学生抽象思维能力、分析能力、应用能力的关键点。
教学目标
根据上述教材结构与内容分析,依据课程标准,考虑到学生已有的认知结构、心理特征,制定如下教学目标:
知识与技能
1、知道什么是机械能;
2、知道物体的动能和势能可以相互转化;
3、掌握机械能守恒的条件;
情感态度与价值观目标
1、培养学生发现和提出问题,并利用已有知识探索学习新知识的能力;
2、通过能量守恒的教学,使学生树立科学观点,理解和运用自然规律,并用来解决实际问题。
教学重点、难点
重点:掌握机械能守恒定律的推导、建立过程,理解机械能守恒定律的内容;
在具体的问题中能判定机械能是否守恒,并能列出定律的数学表达式。
难点:从能的转化和功能关系出发理解机械能守恒的条件。
二、说教法
主要采用讲授法、讨论法、归纳法相结合的启发式教学方法。通过师生一起探索得出物理规律及适用条件,充分调动学生积极性,充分体现"教师主导、学生主体"的教学原则。采用情景→问题→分析与活动→总结的教学设计模式,以老师指导下的学生活动为主。
三、说学法
让学生真正成为学习的主体。这种运用归纳法的思想,从一个个典型的物理情景中总结出科学的结论,可以大大调动学生学习的积极性和主动性。本节课的教学过程中通过观察生活中的常见形变,巧用引导性提问,激发学生的积极性,让学生在轻松、自主、讨论的学习氛围中总结出本节的'主要内容从而完成学习任务。
四、教学过程
(引入新课)
用多媒体展示下述物理情景:A.运动员投出铅球;B.弹簧的一端接在气垫导轨的一端,另一端和滑块相连,让滑块在水平的轨道上做往复运动。
1.动能和势能的转化
依次演示自由落体、竖直上抛、滚摆、单摆和弹簧振子,提醒学生注意观察物体运动中动能、势能的变化情况。让学生思考上述演示过程中动能和势能有什么变化。
2.探究规律找出机械能不变的条件
只受重力做功作用分析
只有弹力做功分析
结论:在只有重力或弹力做功的物体系统内,动能与势能可以相互转化,而总的机械能保持不变,这就叫机械能守恒定律。
3、能力训练
例1、在距离地面20m高处以15m/s的初速度水平抛出一小球,不计空气阻力,取g=10m/s2,求小球落地速度大小。引导学生思考分析,提出问题:
(1)前面学习过应用运动合成与分解的方法处理平抛运动,现在能否应用机械能守恒定律解决这类问题?
(2)小球抛出后至落地之前的运动过程中,是否满足机械能守恒的条件?如何应用机械能守恒定律解决问题?
提出问题:请考虑用机械能守恒定律解决问题与用运动合成解决问题的差异是什么?
4、引导学生学会应用机械能守恒定律解题的基本步骤。
5、总结归纳
本课学习,我们通过演示实验归纳总结了动能和势能之间可以发生相互转化,了解了只有重力做功或只有弹簧弹力做功的情况下,物体的机械能总量不变,通过简单的实例分析、加深对机械能守恒定律的理解。
教学目标
1)知识与技能
理解功率的概念及计算公式,知道功率的单位。
2)过程与方法
通过观察和联系生活实际了解功率的物理意义。
3)情感、态度与价值观
培养学生对生活中的物理知识的学习兴趣,形成对科学的求知欲,乐于探索自然现象和日常生活中的物理学道理,有将科学技术应用于日常生活、社会实践的意识。
学习者的分析
学生来自小城镇和农村(大部分),有丰富的生活知识和生活经验,接触许多与功和功率有关的事物和现象,为这节课的教学过程奠定基础,同时学习过速度和电功率的概念,对于理解功率有很大帮助。
教具与学具
电化教具:多媒体课件
教学过程分析和设计
一、播放多媒体素材(视频)或画面)如用挖掘机挖土和一个工人单独挖土比较哪一种方法更快?图中的情景说明了什么问题?
类似的事例还有吗?(启发思考) 教师通过所设计的情景,将学生引入学习怎样比较做功快慢的学习主题,让学生发表自己的看法,初步知道物体做功是有快慢之分的。
由情景引入吸引学生的注意,启发学生思考,并直接切入学习主题。
认知层面
想想议议学物理
二、功率的概念及计算公式
1、引导回顾速度的知识。 速度是表示物体运动快慢的物理量。
2、向学生提供一组数据,让学生想一想,议一议谁做功最快?说出比较的依据。
物体 所做的功 所用时间
A 1000J 5S
B 1000J 10S
C 4000J 1min
D 6000J 1min
3、联系教材,利用工地上的搬运问题加深对功率知识的认识。
4、想想议议:
投影演示插图孙女与爷爷上楼,让学生分析比较谁的功率大。
5、提问:用什么方法可以方便准确的表示物体做功的快慢呢?
6、介绍功率的概念及计算公式
并以适当的事例加以巩固。
例:过去我们学习电功率,说说某电风扇的功率为60W,表示什么意思?
引导学生参看课本小数据图表中的资料,说出各物体功率所表示的意义。
7、巩固提高:
提问:用1牛的力在2秒内将物理课本从地上提高1米,你能算出这个力做功的功率吗?
教师启发:以前学习过要比较两物体运动的快慢,可以先确定路程再比较时间,也可以先确定时间再比较路程。同理,要比较物体做功的快慢可采用什么方法?
学生在小组讨论的基础上进行回答,由他人(同组同学或其他组同学)适当补充,
再通过教师的引导使学生领悟比较物体做功快慢的方法:①做功相同,比较做功的时间,时间短的做功快;②时间相同,比较做功的多少,做功多的做功快。
利用机械或人工将同一大堆砖从地上搬到五楼,你会选用什么方法?
学生讨论过程。
教师点拔:在图中不知爷孙俩的体重和他们爬楼的时间,能否确定他们的功率的大小。
教师引导:用一个包含有功和做功所用的时间的概念(电功率)来表示物体做功的快慢是否可行?
学生在教师的引导下,理解功率的概念,功率表示的物理意义,认识功率的`相关单位及计算公式。
学生回答问题,教师作适当的讲评,加深学生对功率概念的理解。
教师先引导学生求出所做的功,再求功率,这对学生巩固前后知识均有所帮助。
温故而知新,对后面的学习将起到重要的启发作用。
用类比法
学生通过讨论,知道物体做功有快有慢之分,进一步知道比较做功快慢的方法,在此基础上对物体做功的快慢有进一步的认识。
学生的答案可能两方面都具有,如果教师在学生的讨论中逐步启发,加选先进的起重机,学生就会在前面讨论的基础上深刻领悟物体做功确有快慢之分。
学生的讨论也会出现分歧,教师就在学生的分歧中导入功率的概念,循序渐进,恰到好处。
设疑,引出功率是表示物体做功快慢的物理量(要比较两物体做功的快慢,可用功率直接比较)。
通过实例讲授,让学生自然知道功率的概念。
加深学生对功率的物理意义的理解,使学生对人和一些事物的功率数值有个具体的概念,懂得功率大或小的意思是什么。
让学生更好地理解和掌握功率的相关知识,包括公式的运用。
知识的运用与迁移
三、通过例题训练,加深对功率概念的理解和加强知识的运用能力。
1、 想想议议:
物理学或者生活中,还有那些场合需要表示一个物理量变化快慢的?
2、例题:体重为900N的爷爷与体重为300N的小孙子举行登楼活动,楼高三层共10米。若:
(1)爷、孙两人同时从一楼起步,半分钟后同时到达三楼;
(2)爷爷年纪大、身体较重,孙子登楼用了半分钟,爷爷所用的时间是孙子的2倍;
(3)孙子登楼用了半分钟,爷爷所用的时间是孙子的3倍。
以上三种情况下,谁做功多?谁做功少?谁用的时间多?谁用的时间少?谁做功快?谁做功慢?
3、学生自己阅读课本例题,动手做一做。
教师适当的引导,让学生说出经济增长率、人口增长率、频率(振动),拓展知识。
引导学生回到前面所举的例子,通过讨论及训练,培养学生运用所学知识解决实际问题的能力。
学生边边思考,边动手进行计算解答。教师把学生的答案进行投影,可进行全班讨论,加深理解。
学生自己进行阅读、解答,教师在课室巡视,给有学习困难的学适当的帮助。学生解答完后,教师再用解题示范,强调解题的方法和习惯。
对各种变化率,增长率的认识,让学生拓展知识
使学生加深对做功快慢的理解及加强学生对功率知识的应用能力
练习功和功率公式的应用,使学生加深认识功──力和在力的方向上移动的距离的乘积,功率──单位时间内所做的功。
四、小结
请同学们总结一下,本节课你学到了哪些知识,有哪些收获?
学生先自己总结归纳,教师引导个别代表回答并作适当的讲解。
给学生充分表现自我的机会,同时教师也能借此机会发现学生学习的问题,并获得教学效果的即时反馈。
【教学目标】
知识与技能:深刻理解电功率是表示消耗电能的快慢,知道电功率的单位是w。会用电功率的公式p=w/t=ui进行简单的计算。掌握额定功率和实际功率的意义。
过程和方法:观察体验电能表铝盘转动快慢跟用电器电功率的关系,通过科学探究电功率与用电器两端电压的关系,培养学生的科学探究能力。
情感态度与价值观:培养学生细心观察周围事物的能力,使学生懂得科学就在我们身边;通过有关社会实践活动,渗透新课程标准中“从生活走向物理,从物理走向社会”的理念及科学·技术·社会(sts)教育。形成节约用电的意识和习惯。
【教学重点】
深刻理解电功率的定义,学习用探究实验研究电功率问题。区分实际功率和额定功率。
【教学难点】
实际功率和额定功率的区分及实践意义。
【教学准备】
教师准备:简易家庭电路示教板:接有电能表,一个保险盒,一个开关,一个15w电灯泡和一个100w的电灯泡(包括灯座),一个插座;学生用稳压电源,直流电流表、电压表、导线若干、开关、额定电压为2.5v的小灯泡一个。节能型电灯一只(功率16w)。教学课件等。
学生准备:观察家庭中常用的灯泡上面的数据;复习有关机械功率的内容。
【教学过程】
一、导入:
1.让学生观察(或课件展示、实物投影)手中的2个灯泡(其中一个是100w的,另一个是15w的),看上面有哪些数据?你能从中发现什么?(pz220-100,220是什么意思?100是什么意思?)
由学生讨论交流:15度(度:生活中常用的说法)和100度是代表了什么?
先让学生猜想:如果接入电路将会怎样?
(此时大部分学生会知道100w的比15w的灯亮,此时应引导学生的思路:为什么100度的灯泡亮?做功的快慢即消耗电能的快慢)
2.实验演示:分别将15w和100w的灯泡接在电路中。
注意提醒学生:要观察灯泡的亮度(通过观察培养学生学习物理的兴趣和自信心),更要观察电能表铝盘转动的快慢。
谈话与引导:电能表铝盘转动的快慢跟什么有关系?(说明了什么?)
(引导得出:电能表铝盘走的`快慢不同,表示用电器消耗的电能的快慢不一样)
3.谈话导入课题:可见只有做功的多少还不行,还有做功的快慢。那么我们应如何表示不同用电器的做功快慢呢?
板书:2、电功率
二、学习新知:
(一)电功率
1.通过讨论和让学生对比第一册学过的机械功率的知识,引导学生得出电功率的知识:
投影:电功率是表示电流做功快慢的物理量。
启发:如果来比较不同用电器做功的快慢呢?(应引导学生得出:可以让时间相等,看做功多少;或者让其做功相等,看消耗时间的多少;只要说出大体意思即可,关键是让学生真正理解。)
得出:电功率是电流在单位时间内所做的功(或所消耗的电能)
(特别要让学生理解:什么是单位时间?在课堂中应启发学生自己说出来)
2.投影:电功率的定义公式:p=w/t
注意:要让学生深刻理解此公式的意义。
谈话:我们上一节学习的电功的计算公式是什么?引导学生推导电功率的另一个公式:p=ui。
3.投影展示:电功率的单位:瓦(w) 千瓦(kw)
要求:应明确他们之间的进率
4.解决导入本课时的问题:
告诉学生:pz220-100中的100就是电功率是100w,它的意义是此灯泡在1s内消耗的电能是100j(前提:在220v的电压下)。
谈话:正是因为100w的灯泡比15w的灯泡在相同的时间内消耗的电能多,所以转化为内能(光能)的能量也就多,这就是为什么100w的灯泡比15w的灯泡亮的原因。(解决学生生活中的问题,实质:能量的转化)
5.谈话:这两个公式各有什么用途呢?
如学生不能回答应让学生进行讨论交流。
引导学生得出:p=w/t和p=ui各有其用途,当知道p、w、t中任意两个时,可以求出另一个(此时应指出: 这样我们可以求出电功率,只要知道w和t即可,而w是可以用电能表来测量的,t可以用秒表来测量,让学生知道在生活中就可以测量,也为下一环节进行电能的节约的讨论做好准备);对于p=ui也是这样,此时应让学生掌握:这又是一种测量电功率的方法,为最后一个环节:实验探究(电灯功率与电压的关系)做好准备。
6.投影:
例题(做一做):一个1kw的用电器当工作1h时消耗的电能是多少?
(此处不用课本上例题,用意在于为下一部分进行节约电能的讨论做好准备,而关于电功率的计算第四节将有专门的计算课)
学生板演,教师巡回指导。
引导学生:这个结果3.6×106j正好是1kw·h电能,告诉学生知道:除了用标准的国际单位以外,还可以直接用kw、h和kw·h来直接运算,这样在数值比较大时更方便。
7.结合现实生活让学生口算一些生活中电能计算的题目,提高学生兴趣,为转入下一部分做铺垫,如100w的灯泡工作多长时间消耗一度电。
8.讨论(交流与合作):如何来节约电能?
投影展示:根据w=pt这个计算公式,请同学们交流一下:
如何才能节约电能(减小电功w的值)?
9.布置课外的调查报告:投影展示
从生活走向物理,从物理走向社会
要求同学们观察(或调查)在学校发现过哪些浪费电能的现象,你(或你班)在学习与生活中是如何节约电能的?你对我校(或我班)如何进一步节约电能有何意见或建议,请课下继续交流讨论,写出调查报告或意见建议书(汇总后将择优提交学校有关部门)。
10、简要回顾一下前面的内容,引入下一部分内容。
(二)实验探究:额定功率
1.投影展示:你想过吗:物理就在我们身边。
在用电高峰时,电压较低,这时电灯会怎样?你能提出什么问题或有什么想法呢?(启发学生讨论、思考)
2.猜想与假设:
你的猜想:你认为当电压变化(变大或变小)时电功率如何变化呢?你的依据是什么?
3.制定计划、设计实验:
如何来验证我们的猜想呢?(引导学生讨论、交流:此处应给学生足够的时间去交流讨论)
最后由学生描述自己设计的实验思路和方法(应尽可能让学生自己去说出思路,让每个学生都要明白设计这个实验的目的是什么?)
4.展示教师的实验思路:
(如学生已说出,最好,如果没有说出,应引导学生理解这个思路;但同时也应让学生理解:这不是唯一的方法,方法是多种多样的,可以用别的方法,这只是教师设计的思路)
5.进行实验,收集证据
(应告诉学生:实验所用的小灯泡正常工作电压是2.5v)
投影出示实验表格:
提示学生:将有关实验数据记录在如下的表格中。
灯泡两端的电压(v)
经过灯泡的电流(a)
小灯泡的功率(w)
发光程度
分析、论证与评估:实验完毕,让学生计算有关这三次的小灯泡的实际功率,并让学生讨论,着重使学生理解以下问题:
(1)用电器的功率是如何随电压变化的?
(2)为何用电器的功率是变化的,但用电器上面却都标着电功率?(如100w的灯泡)
通过学生讨论:引出额定电压和额定功率的概念。
6.投影:
额定电压(u额):用电器正常工作时的电压。
额定功率(p额):用电器在额定电压下的功率。
7.投影展示:小灯泡的亮度取决于──实际功率(p实)
u实与u额的关系
p实与p额的关系
(三)小结本节课主要内容:
电功率(电功率的概念;额定电压、额定功率的概念;实际功率的概念)
(四)课后作业与思考:
1.书面作业:课后练习题第3、4题。
2.课后讨论:刚才我说用电高峰时,电压较低,为什么会这样呢?请同学们交流讨论一下。
3.收集下列电器的铭牌,了解它们的额定电压和额定功率(sts活动)。
一、 说教材
(一) 教材分析:
教材地位:本节内容是第十五章《功和机械能》当中的第二节,教材在之前已经安排了有关于各种简单机械和功的内容学习,《机械效率》是在此基础上的进一步延伸,也可以说是对这些内容的综合分析和实际应用,体现了物理知识最终要服务于生产和生活的理念。
教材内容:本节主要内容包括三个部分,
1、“有用功、额外功、总功的概念;
2、机械效率的概念及计算公式;
3、探究“斜面的机械效率”实验。
(二)教学目标
1、知识与技能
①了解什么是有用功、额外功和总功。
②理解什么是机械效率
2、过程与方法
通过参与探究斜面机械效率的活动,进一步加深对机械效率的理解。
3、情感态度与价值观
在实验中培养合作精神,养成实事求是的科学态度和勇于创新的实验精神。
(三)重点与难点
重点:结合实例认识什么是有用功、额外功和总功;理解机械效率的概念,会利用公式η=W有用 / W总 进行计算。
难点:会分析影响机械效率大小的因素,指出提高机械效率的方法。
二、 说学情
学生通过对第一节内容的学习,已经知道机械功的概念和计算方法,也了解了功的原理,在此基础上他们虽然具备了一定的思维能力和分析能力,但他们的思维还明显依赖于直观形象的材料,缺乏理性思维的能力,所以应该尽量为他们创设直接简单的问题情境,启发他们找出解决问题的方法。
三、 说教法
本节课主要采用的教学方法是:演示实验法、创设情境法、分析讨论法、实验探究法。
四、 说教学过程
(一) 引入(大概用4分钟时间)
演示实验:通过让学生思考前后两次拉同样重的勾码到相同的高度,手做功为什么不相同?学生猜想之后揭开谜底:一个是用手做功,而另一个是用机械(动滑轮)做功。通过用机械可以省力但不省功,设疑:用机械做功的效率怎么样?从而引入今天学习的课题。
这样做最主要的目的是既回顾了机械可以省力、功的计算公式以及功的原理,又为这节课的新课内容教学奠定基础。同时可以激发学生的学习兴趣和求知欲望.
(二) 新课教学(约30分钟)
1、分析比较演示实验中直接用手拉和用动滑轮拉所做的功,引出有用功、额外功、总功的概念。
通过简单的实验,创建直观的情境,让学生从简单内容入手,符合学生的认知过程。
2、引导学生讨论课本“想想议议”,加深有用功、额外功和总功概念的理解。
分析课本图片,让学生在已经知道有用功、额外功、总功概念的基础上,说出三种方法的有用功、额外功分别是对哪些物体做功,并计算这些功及总功的大小。
这样进一步理解有用功、额外功、总功的概念,突出本节课的一个重点,并在后面的教学中让学生自然得出机械效率的概念打下基础。
3、引导学生分析三种办法中有用功在总功中占的百分比,从而引出机械效率的概念及计算公式η=W有用/W总 ,并指出η总是小于1,机械效率通常用百分数表示。
这样设计体现了物理概念教学的有效性,通过计算让学生经历了物理概念的形成过程,获得更深刻的.感性认识,同时也突出了本节课的另一个重点。
4、巩固知识,规范计算格式,讲解课本109页例题。
例题: 起重机把质量为0.6t的重物匀速提升了3m,而它的电动机所做的功是34000J,起重机的机械效率是多少?
这个例题巩固知识、强调本节课的重点之外,也为后面的影响机械效率大小的因素做好了铺垫。
5、引导学生讨论例题的结果,并分析影响机械效率大小的因素,结合生产生活实例提出提高机械效率的方法 。
通过结合具体生活事例,让学生更容易理解机械效率的意义和影响机械效率的因素。又可从中学会分析提高机械效率的方法。有效地突破了难点。
5、为了突出、巩固本节课的重点知识,也为了规范解题的计算格式,接下来对课本109页例题进行讲解。
6、探究实验“斜面的机械效率”,让学生进一步加深对机械效率的理解和实际分析能力。
首先通过创设情境设疑:利用哪块木板搭成的斜面推重物最省力?用最省力的斜面推重物机械效率是否最高?
让学生经历“提问—猜想—设计—实验—归纳—交流”的探究过程。
这是本节课的另一个重要环节。实验开始前通过设疑——猜想,能激发学生的探究意识;实验过程以教师引导、学生为学习主体的形式展开,让学生经历“提问—猜想—实验—归纳—交流”的学习过程,不仅完成了实验目的,又对机械效率的公式又有了更深的理解,呼应和强化了前面重难点的学习。
(三) 课堂交流与练习(4分钟)
1、讨论:用水桶从井中提水的时候,所做的功哪部分是有用功,哪部分是额外功?如果桶掉到井里,从井里捞桶的时候,捞上的桶里带了一些水,这种情况下哪部分是有用功,哪部分是额外功?
2、计算:用一动滑轮将200N的砂子提到9m高的架上,所用力是120N,求有用功,总功,额外功,机械效率各是多少?
通过讨论和计算,既让学生巩固了基本概念的掌握,又让学生能熟练应用所学知识应用到基本问题上来!突出本节课的重点知识和促进学生能力的形成和提高。
(四) 课堂小结、布置作业(2分钟)
1、 110页动手动脑学物理第1题。
2、 利用网络了解和收集生产中的各种机械的效率,以及通过什么途径来提高机械效率?
第一题强调基础知识的掌握,第二题则强调知识的延伸。既有对新知识的巩固,也让学生运用所学知识拓展认知领域。
(五) 板书设计:
第二节 机械效率
一、有用功、额外功、总功
1.有用功:为达到目的必须要做的功
2. 额外功:我们不需要但又不得不做的功。
3. 总功:有用功和额外功的总和。
W总=W有用+W额外
二、机械效率
1.有用功与总功的比值叫做机械效率。
2.η=W有用/W总(常用百分数表示,η<1)
发布时间:2025-04-27
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