课题3.2 能量转化的量度课型新课课时第 1 课时教学目标1、知识与技能：理解功的概念；了解做功的两个必要因素；掌握功的计算公式和单位，初步学会功的计算。2、过程与方法：通过实例理解能的转化跟做功的关系，根据运动状态判断在力的方向上是否移动了距离，强化功的计算能力。3、情感、态度、价值观：知道做功的过程就是能量转化的过程，体验“做功”与“做工”“工作”的区别。明确功与能与工农业生产及日常生活息息相关。重点功的概念及功的计算。难点理解做功的两个要素，理解能量的转化与做功的关系。教学方法讨论法，讲授法。教学准备板书设计功率1 定义2.物理意义3.定义式4.单位考点分析知道功和功率的概念及单位。（考试要求a） 能用功和功率的公式进行简单计算。（考试要求 b ）能理解做功伴随能量的转化。 （考试要求 a）教学过程精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页，共 9 页（一）引入新课1 分析下列过程中能量形式的转化。运动员将杠铃举起： 化学能转化为机械能 。用力将小车拉上粗糙的斜面。化学能转化为机械能和摩擦产生的内能。进一步提问：从力和运动的角度分析，以上两个过程有什么共同特点？分析： 杠铃和小车都受到了力的作用，且在力的方向上都发生了移动。（二）新课教学一：功1.定义：物体受到力的作用且在这个力的方向上通过了一段距离，则这个力对物体做了功。2.做功的两个必要因素：一是作用在物体上的力；二是物体在这个力的方向上通过一段距离。小结：判断一个力是否做了功， 必须同时满足功的两个必要因素，缺一不可。否则就没做功。即在做功过程中，一定有力的作用，而且物体在力的方向上通过距离。在下列三种情况下，力对物体没有做功。A 物体没有受到力的作用， 但因为惯性通过一段距离， 也就没有什么力做功。如某同学踢足球， 球离开脚后飞出了100 米远。足球飞出 100 米远的过程中， 人做功为零。（有距离无力）B 物体受到力的作用， 但没有移动距离，也就不可能在力的方向上通过距离，力对物体不做功。 如一静止的汽车， 一个人用很大的力也推不动它，推力对汽车没有做功。 /运动员把杠铃举在头顶上不动时，虽然有力但是没有沿这个力的方向移动距离，所以不做功。（有力无距离）C 物体受到了力的作用， 同时也运动了一段路程， 但在力的方向上没有通过距离，这个力也没有对物体做功。 手提水桶在水平地面上运动一段距离，水桶虽然受到手的提力作用， 由于提桶的力的方向始终竖直向上，跟水平地面垂直， 所以在水平地面上行走得再远，手的提力对水桶也没有做功。（力和距离垂直）讨论：塔式起重机下挂着重物，在重物静止不动、匀速向上运动、沿水平方向匀速运动这三种情形下，钢索的拉力是否都对它做了功？分析：根据做功的两个必要因素 （力和物体在力的方向上通过的距离）可知：当重物静止时，重物虽然受到拉力，却没有移动，所以拉力对它不做功；重物匀速向上运动时， 重物在力的方向上通过了距离，所以拉力对重物做了功； 重物沿水平方向运动时， 重物运动的方向与力的方向相互垂直，在力的方向上没有通过距离，所以拉力对重物不做功。二、功的计算1. 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。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页，共 9 页即功=力距离。2 计算公式： WFs3.单位：焦耳（简称 焦（J）或牛米（ Nm）/1 J=1 Nm4 计算时需注意的问题：为了简便，常常将举高物体时力所做的功说成：克服阻力（重力 G）所做的功。可直接用WGh 计 算 。 例 如 把一只鸡蛋举高2米，做的功约为 1 焦。分清是哪个力对物体做的功，计算功时的F 就是这个力公式中的“ s”一定是在力的方向上通过的距离，强调对应。即注意F、和s具有同体性和同时性。 F 是使物体沿着 F 方向移动 s距离过程中， 始终作用在物体上的力，其大小和方向是不变的。例：一颗质量约为 30 克的子弹从枪膛中水平射出， 子弹在枪膛内受火药爆炸后产生的气体平均作用力的大小为6000 牛，枪膛长 60 厘米，子弹射出后在空中飞行了 1200 米。求气体对子弹做的功？解析：W/F s=6000N0.6 m=3600 J答：气体对子弹做的功为3600 焦。 （要让学生思考子弹在空中飞行的1200 米，为什么不能算作是公式中的s。F、s 例：某物体重为 100 牛，第一次将其匀速举高1 米，第二次用 50 牛的力水平拖动 10 m，则在这两个过程中分别需要做多少功？解析：举高时需做功WGh =1 00 N1m=100 J 拖动时需做功 W/F s=50 N10m=500 J 答：分别做功 100 焦和 500 焦。【思考】在水平拖动时，重力所做的功是多少？答重力做功为零 。例：一位同学沿教学大楼匀速登高了3 米，该同学登楼做的功最接近（）解析：这是一道生活估算题， 从学生生活经验出发， 估计中学生的体重一般为 50 千克左右，所受重力为500 牛。WGh= 50 0 N3m=1500 J 例：为了给一个水塔供水， 每天需要用水泵把 300 米3，的水送到 40 米高的水塔上，水泵每天需做多少功？解析： m 水=P 水 V =1103 / m3300 m3=3103WGh= m 水 g h =3103 9.8 N/ 40m=1.176108J 答：水泵每天需做功1.176108J。例：一辆汽车在高速公路上以30米/秒的速度匀速行驶，受到的阻力是2000 牛，这辆汽车在 1 分钟做的功是多少？例：某大厦楼高50 米，完成此建筑物需要浇制钢筋混凝土1104米3，还需用其他建筑材料共约2104米3，假设混凝土的密度为2.5103千克/米3，其他建筑材料的平均密度为1.5103千克/米3，取 g10 牛/千克。此大厦的自重为多大？精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页，共 9 页勘测表明，该大厦的地基所承受的压强不得超过1.2106Pa，若房基与地面的接触面积为 1103米2，此大厦的最大载重量为多大？若要从地面向楼顶提供自来水， 加压设备至少需给水施加多大压强？若每天要把 100 米3的水从地面送到楼顶上，每天至少应对水做多少功？例：某同学将掉在地上的科学课本捡回课桌上，他对科学课本所做的功最接近于 2 焦。三.功与能的关系。以举重和马拉车为例，说明功和能的关系。分析：举重运动员具有能量才能对杠铃做功，做功时消耗的能量转化为杠铃的势能。马具有能量才能对车做功， 做功时消耗的能量， 转化为马车的动能以及由于各种摩擦产生的内能 。做功的过程实质是 能量转化 的过程，力对物体做多少功， 就有多少 能量发生了转化。所以可以用功来量度能量转化的多少，功是能量转化的量度。 能量的单位与功的单位一样也是焦耳。这里所说的转化， 实际上包括转化和转移， 即对物体做了多少功， 就有多少能量从一种形式转化为另一种形式，或从一个物体转移到另一个物体。思考：功与能的关系对我们解决问题有什么用处？解析：如果知道力对物体做了多少功， 就可以知道有多少能量发生了转化。这样，当能量转化的多少较难测量时，就可以用功的多少来判断；反之，如果知道有多少能量发生了转化，也就可以知道对物体做了多少功。这样，当做功多少较难测量时， 就可以用能量转化的多少来判断。教学反思：谈谈“做功”与“做工”的区别。解析：功是作用在物体上的力跟在力的方向上移动的距离的乘积（WFs），做工不一定做功。例如，一个人手提箱子在水平路面上走动，这个人在做工，但没有做功。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页，共 9 页课题3.2 能量转化的量度课型新课课时第 2 课时教学目标1、知识与技能：理解功的概念；理解功率概念及功率的物理意义，了解功率的单位。初步掌握功率的计算方法。2、过程与方法：运用类比法来理解功率的概念；通过练习，强化功率的计算。3、情感、态度、价值观：认识选择适当功率的器材的重要性，学会根据功率的概念进行功率的测算。重点功率的概念及功的计算。难点功率的概念及功的计算。教学方法讨论法，讲授法。教学准备板书设计教学反思见后教学过程精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页，共 9 页（一）复习旧知，引入新课。1.重为 500 牛的小车，沿水平地面匀速前进了20 米。若小车所受阻力为车重的3/10，则拉力对小车做的功为3000 焦，小车重力所做的功为0 焦。2 为比较物体运动的快慢，通常采用的方法有：比较相同时间内，物体通过距离的多少 。比较通过相同路程，所需时间的长短。引言：耕同一块地， 拖拉机所用的时间比牛少得多。牛和拖拉机做功的快慢是不同的。（二）新课教学一功率定义：单位时间里完成的功的叫做功率。功率描述的是做功的快慢， 即描述能量转化的快慢。功率的物理意义： 表示单位时间 里做功的 多少。功率是反映物体做功 快慢的物理量。功率小，做功慢，耗能少；功率大，做功快，耗能多。思考：如何减小功率？答： 减小做单位功的时间。 如甲乙两个同学体重相同，都从一楼上到三楼，甲走得慢，乙走得快，比较做功大小W 甲=W 乙；比较功率大小：P 甲P 乙。定义式（功率的计算公式）：功率功/时间PW/t（功率是功与时间的比值，即功率与功和时间两个因素有关。）单位：国际单位：瓦特（简称瓦）。1 瓦特（ W）=1 焦/秒（J/s）（或 1 W= 1J/s ）1 瓦特（W）=1 焦/秒（J/s）=1 牛米/秒（Nm/s）说明物理量的单位可以通过推导的公式来获得。常用单位：1千瓦（ KW ）1000 瓦，1 兆瓦（ MW）106瓦特。知识拓展：功率的测量由 PW/t 可知，要测功率，必须测物体（或机械）所做的功W，和完成这些功所用的时间 t。如我们经常都要登楼梯，要测自己登楼梯的功率，需测出人的重力 G（或质量 m）、楼层高度 h、登楼时间 t。所需器材：体重计（或磅秤）、皮尺（或刻度尺、卷尺、米尺、等）、计时器（停表、秒表、手表等）实验步骤： 用磅秤测定人的质量 （或用体重计测定人的体重）用卷尺测定楼层一个台阶的高度h0，然后数出楼梯的台阶数n， 则 楼 高 为h=nh0 用秒表测定人登楼所花费的时间t。则功率的表达式为：PW/t=Gnh0/t 或者 PW/t=mgnh0/t. 例题：学校新购了一箱物理器材。 小云同学将它从一楼搬到三楼，小彬同学想测定小云搬运器材过程中对箱子做功的功率。实验器材 _ 、_、_。实验步骤：小彬同学设计的测量步骤如下，其中多余的是（）A 测出箱子的质量 m B 测出楼梯的总长度l C 测出一楼到三楼的竖直高度h D 测出小云上楼所用的时间t E 算出小云搬运箱子的功率p 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页，共 9 页请你在虚线框内帮小彬设计一个记录实验数据的表格。解析：实验器材：停表、卷尺、磅秤实验步骤： b表格如下：箱子的质量 m/kg 一楼到三楼的竖直高度 h/m 所用的时间 t/s 功率 p/w 例题：在学习了功率的知识后， 三位同学想比较爬杆时谁的功率大。以下是他们讨论后得出的三套方案，其中可行的是（）用相同的时间爬杆，测量出各自的体重和爬上肝的高度，即可比较功率大小。都爬到杆顶， 测量出各自的体重和爬杆用的时间，即可比较功率大小。 爬杆后，测量出各自的体重、爬杆用的时间和爬上杆的高度，算出功率进行比较。A 只有BCD答案： D 典型例题。（课本例题见77 页）例：高出水面 30 米处有一个容积是50米3的水箱，要用一台离心式水泵抽水给水箱，1 小时即可能把水箱充满。这台水泵的功率至少是多少kW？（g10牛/千克）已知： h30 米，V50 米 3，t1 小时 3600 秒，求：P 解：分析，根据已知条件mV 。m1 103千克/米 3 50 米 35 104千克所以 G5 105 牛顿。WGh 5 105牛顿 30 米15 106焦耳。答：这台水泵的功率至少是4.2 千瓦。指出：根据已知条件和所求的物理量的基本公式，知道水泵是克服水重而做功，故在题内首先根据水的质量求出水重，这样再代入功率的基本公式中求功率。思考（课本 77 页）：因为功是能量转化的量度，所以做功快慢也就是能量转化的快慢。你能根据这一观点，叙述起重机的功率为1.5 千瓦的意义吗？解析：1.5 千瓦的意义即为起重机每秒做功1.5103 J；同时也说明每秒起重机将 1.5103 J的电能转化为货物的势能。【做一做】某机器的功率为5 W，其物理意义是 _。部分交通工具和人的功率。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页，共 9 页小汽车： 50-100 KW 韶山型电动车： 4200 KW/ 喷气式飞机：约 11104KW/ 人步行约 70W，人短跑时：可达1 KW 9（怎么算？） / 小结：功率是描述物体做功的快慢， 不能表示做功的多少。 功率大小是由完成的功和所用的时间共同决定的。试判断：做功多的功率一定大（错，仅说明做功多少，没说明做功时间）；做功时间长的功率一定小（错仅说明做功所用的时间，没有说明做功的多少） ，应改为“完成相同的功， 做功时间短的物体功率一定大”（根据功率的定义式PW/t，在完成相同功的前提下，做功时间越短，功率越大）；做功越多，做功时间越长的物体功率一定大吗？答不一定。无法确定所做的功与所用的时间的比值，因此无法比较功率的大小。教学反思：有关功率、功、时间的比值问题。根据 PW/t，得变形公式W= Pt t= W/P. 例 1：有两台功率大小不同的起重机，已知它们的功率之比是1：3，若让它们完成相同的功，则所用的时间之比是； 若它们的工作时间相同，则完成的功之比是。（答案：23，32 ）例 2两台机器的功率之比为32，它们做同样的功所需要的时间之比为_；在相同的时间里，做功之比为_。例： 甲、乙两人各把 200 块砖从一楼搬到四楼， 甲、乙需要的时间之比为23，则甲、乙两人对砖做的功之比W甲W乙=_，功率之比 P甲P乙=_。例：甲、乙两台机器的功率之比为43，它们工作时间之比为13，它们所做的功之比 W甲W乙为 例：一个物体在相同水平拉力作用下，在水平面上先后以已知v1=1 米/秒、v2=2 米/秒、v3=3 米/秒=3 米/秒的速度沿直线路径运动了相同的距离。在这三个过程中，拉力所做的功W1、W2、W3 的大小关系为：W1=W2=W3 。P1P2P3=123.（解析：时间之比为632，功率为时间的反比是： 1/61/31/2.。延伸：甲、乙两物体质量相等，用外力使甲物体以速度v1匀速上升 6 m，外力做功 W1，功率为 P1，用外力使乙物体以速度v2匀速上升 6 m，外力做功W2，功率为 P2，则 A.W1=W2P1=P2B.W1W2P1=P2C.W1=W2P1P2D.W1W2P1P2一辆轿车在平直的高速公路上匀速行驶1.8 千米，轿车上的速度为 90 千米/时。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 8 页，共 9 页在此过程中，若轿车发动机的功率为40 千瓦， 则该车行驶中所受的阻力为多大？解析：本题考察二力平衡的知识与功率公式的综合应用。V=90K m/h=90/3.6 m/s=25 m/s 轿车行驶 1.8 千米（ 1800 米）的时间为 t=s/v=1800 米/25 m/s=72秒。根据 PW/t，得 W= Pt=4104W72 秒=2.88106 J. 在由WF s ，得FW /s=2.88106焦/1.8103米=1.6103牛因为轿车做匀速直线直线运动，所以，由二力平衡得f=F=1.6103牛答：略做一做： 一辆汽车装满货物共重4.9104 N，在平直公路上匀速行驶， 在 10 min 内前进了 6 km，这时发动机的功率为6.615104 W，求： （3.969107 J，0，6.615103 N）（1）这段时间内汽车的牵引力做了多少功？（2）汽车所受重力做了多少功？（3）汽车所受的阻力是多少？举重运动员在 3 s 内把 1500 N 的杠铃举高到 1.8 m，他对杠铃做了 _J的功，功率是 _W，若举在空中停了 3 s，则这个过程做了 _J的功，功率是_W。（2700，900，0，0）教学反思：1 功率的变形公式： P= F v。（拖到过程）例：功率相同的甲乙两辆汽车，在相等时间内匀速通过的距离之比是21.则甲乙两车做功之比为1 1.。速度之比为21。牵引力之比为12.。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 9 页，共 9 页