【正文】 第十五章第一節(jié) 功 一、 課標(biāo)要求： 知道機(jī)械功的概念，能用生活、生產(chǎn)中的實(shí)例解釋機(jī)械功的 含義。 結(jié)合實(shí)例解釋機(jī)械功的含義。 二、 教學(xué)設(shè)計(jì)思想：使學(xué)生具有對(duì)科學(xué)的求知欲 ,樂(lè)于探索自然現(xiàn)象和日常生活中 的物理道理 ,有將科學(xué)技術(shù)用于日常生活、社會(huì)實(shí)踐的意識(shí)。 三、 教學(xué)目標(biāo)： 結(jié)合實(shí)例知道機(jī)械功的概念。 能用生活、生產(chǎn)中的實(shí)例解釋機(jī)械功的含義。 理解功的概念，知道使用任何機(jī)械都不能省功。 四、教學(xué)過(guò)程： （一）認(rèn)識(shí)物理學(xué)上所講的做功。 日常生活中常講做工、工作、不 管是體力、還是腦力勞動(dòng)都是一種工作。這種做工的含義比較廣，而物理學(xué)中的“做功”是指特定的物理過(guò)程，具有一定的含義。 通過(guò)請(qǐng)學(xué)生看書(shū)上的圖引入做功的兩個(gè)必要因素。做功必須具備兩個(gè)因素： 一是作用在物體上的力，二是物體在力的方向上通過(guò)的距離， 二者缺一不可。教師舉例：小孩用力推汽車，車不動(dòng)，運(yùn)動(dòng)員踢足球 , 足球在地面上滾動(dòng)，小孩雖然用力但沒(méi)有做功，滾動(dòng)的足球是由于慣性運(yùn)動(dòng)的，運(yùn)動(dòng)員也沒(méi)有力對(duì)它做功，引導(dǎo)學(xué)生知道： 作用在物體上的力，使物體在力的方向上通過(guò)了一段距離，這個(gè)力才對(duì)物體做了機(jī)械功（簡(jiǎn)稱做功）。 認(rèn)清是什么力 、或哪個(gè)物體在做功？根據(jù)受力分析，正確判斷物體受什么力作用，在該力作用下沿它的方向上移動(dòng)一段距離。如從井中提起一桶水，是拉力對(duì)水桶做了功，拖拉機(jī)耕地，機(jī)頭拉犁做了功，下落的雨滴，重力對(duì)雨滴做了功??（學(xué)生舉例并自我分析） 教師歸納常見(jiàn)的三種不做功的情況。 a. F≠ 0 S=0，上述所講的小孩用力推車，沒(méi)推動(dòng)，小孩雖然用力但車沒(méi)動(dòng)， S=0，所以沒(méi)做功。 b. F=0,S≠ 0，如冰塊在光滑的水平冰面上由于慣性勻速滑動(dòng)，冰塊雖然在水平方向上移動(dòng)了距離，但因光滑的冰面，冰塊不需要牽引力就可以滑動(dòng)，故沒(méi)有力對(duì)它做功。 c. F⊥ S，物 體受力方向與運(yùn)動(dòng)方向垂直，如在水平地面上滾動(dòng)的藍(lán)球，球的重力方向豎直向下，與運(yùn)動(dòng)方向垂直，故重力沒(méi)有對(duì)球做功。 (二 ) 功的計(jì)算 根據(jù)功的定義得到功的公式，在利用公式 W=FS計(jì)算功時(shí)，要看清移動(dòng)的距離 S一定是在力 F的方向上移動(dòng)的，其次要正確理解公式中各物理量的含義。公式中的各物理量的單位必須統(tǒng)一使用國(guó)際單位。 例如：某同學(xué)用力提著 100牛頓的水桶水平向前走了 5米，然后登上高 3米的二樓上，問(wèn)該同學(xué)對(duì)水桶做了多少功？ 教師分析：水桶重 100牛，該同學(xué)向上拉力應(yīng)為 100牛頓，水平行走 5米時(shí)，拉力的方向與運(yùn)動(dòng)方向垂 直，這時(shí)沒(méi)有對(duì)水桶做功，當(dāng)同學(xué)提著水桶上樓時(shí)，水桶在拉力的方向上，向上提高了 3米，這時(shí)拉力對(duì)水桶做功。 解： (三 )、功的原理。 一般情況下，使用一些機(jī)械（如杠桿、滑輪等）時(shí)，可以省力，也可以少移動(dòng)一些距離，但是否可以少做功呢？ 通過(guò)演示杠桿和滑輪的實(shí)驗(yàn)，得到結(jié)論：使用任何機(jī)械都不能省功。功的原理是研究使用機(jī)械做功時(shí)做功規(guī)律的，在工作實(shí)踐中，工程師和物理學(xué)家經(jīng)過(guò)期的實(shí)驗(yàn)和研究發(fā)現(xiàn)。 利用下面的原理圖來(lái)認(rèn)識(shí)功的原理。 原理圖說(shuō)明：動(dòng)力做功 W1＝ FS，機(jī)械克服重力做功 W2=Gh，機(jī)械克服自身因素做功W3=F’h 。應(yīng)滿足 W1=W2+W3 (實(shí)際情況 ) W1=W2(理想情況 ) 說(shuō)明：使用任何機(jī)械都不省功 ,這樣如果使用省力的機(jī)械，就要多移動(dòng)距離，少移動(dòng)距離的機(jī)械就要費(fèi)力。即省力又省距離的機(jī)械是不存在的。 使用任何機(jī)械不省功，但人們還使用它的原因是利用機(jī)械在某些方面的特性能給人們帶來(lái)便利，實(shí) 際使用機(jī)械時(shí)，比不用機(jī)械反而多作一些額外功，所以 W1W2。 五、 作業(yè)： 做功的兩個(gè)必要因素 、 ，在國(guó)際單位制中，功的單位是 。 馬用 100牛的水平拉力拉著重為 800牛的小車沿水平路面前進(jìn)了 20米，在這個(gè)過(guò)程中，重力做功為 焦耳，拉力做功為 焦耳。 下列運(yùn)動(dòng)中的物體，沒(méi)有力對(duì)其做功的是（ ）。 下列各種情況中重力做功的是（ ）。 了一段距離 人們使用機(jī)械時(shí)（ ）。 ，但不能省功 ，又能省功 ，但不能省距離 、省功和省距離 某人用 20牛頓的力將重為 15 牛頓的球推出去后，球在地面上滾動(dòng)了 10米后停下來(lái)，球在地面上滾動(dòng)的過(guò)程中，手對(duì)球做了多少功？ 第十五章第二節(jié) 機(jī)械效率 （課時(shí)一） 課標(biāo)要求： 能知道有用功額外功，總功，同時(shí)能理解日常生活中的機(jī)械效率是小于 1， 能理解生活、工作中哪些是有用功，哪些是額外功。 教學(xué)設(shè)計(jì)思想 ：從生活事例出發(fā)， 從功的角度分析要完成任務(wù)不得不做額外功，從而激發(fā)學(xué)生思考，鼓勵(lì)學(xué)生參與教學(xué)，從自身去明白機(jī)械效率這一較抽象的物理量。 教學(xué)目標(biāo)： 了解有用功、額外功、總功 理解機(jī)械效率 理解機(jī)械效率是一個(gè)百分?jǐn)?shù)，是小于 1 的 會(huì)運(yùn)用相關(guān)公式計(jì)算 新課引入： 觀察課本第 103 頁(yè)的插圖，同學(xué)相互討論，完成以下表格 圖甲（徒手提著沙上樓） 圖乙（用動(dòng)滑輪和桶提沙） 圖丙（用動(dòng)滑輪和袋子提沙） 克服人重力做功 人對(duì)沙子做的功 人對(duì)桶（袋）做的功 人對(duì)動(dòng)滑輪做的功 人一共做的功 同學(xué)從數(shù)據(jù)分析獲得 方法較好，（請(qǐng)學(xué)生說(shuō)一下他選擇的理由）。從而引入有用功、額外功、總功。 二 、有用功、額外功、總功 在前面的例子中可以看出，我們的目的是將沙子運(yùn)上三樓，所以對(duì)沙子做的 600J 的功是必須做的，這樣的功叫 有用功 。 為完成目標(biāo)必須做的功叫有用功 。 但在實(shí)際生活中，人們?yōu)榱诉_(dá)到工作目的，往往還不得不多做些功。如前面提到的對(duì)桶（袋）等做的功，這部分 我們不需要但又不能不做的功叫額外功 。 額外功與有用功的總和叫總功 。 生活中我們總希望有用功在總功中占的比例多些，額外功在總功中占的比例少些， 物理中有用功在總功中占的比例就用機(jī)械效率來(lái)表示有用功在總功中占的比例。 三、機(jī)械效率 有用功跟總功的比值叫機(jī)械效率 。 用 W 總 表示總功， W 有 表示有用功，用η表示機(jī)械效率，那么 η =W 有 /W 總 機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)都有摩擦，克服摩擦也要做額外功，因此有用功總是小于總功，即 η〈 1。機(jī)械效率通常用百分?jǐn)?shù)表示。 四、公式應(yīng)用 起重機(jī)把質(zhì)量為 0。 6t 的重物勻速提升了 3m，而它的電動(dòng)機(jī)所做的功是 ⅹ 104J，起重機(jī)的機(jī)械效率是多少？ 使用一個(gè) 20N的動(dòng)滑輪將 400N的重物提高 3m，問(wèn)：對(duì)重物所做的 功是多少？額外功是多少？機(jī)械效率是多少？ 學(xué)生練習(xí)：） 用定滑輪緩慢提升質(zhì)量為 20kg 的物體，所用拉力為 220N，當(dāng)物體升高 2m 時(shí)，求有用功，總功和定滑輪機(jī)械效率。（ g取 10N/kg） 某人通過(guò)滑輪組把 720N 的貨物提高 10m，此時(shí)滑輪組的機(jī)械效率 60%，求這個(gè)過(guò)程中此人的所做的總功。這人做的額外功。 生活中，提高機(jī)械效率，更充分發(fā)揮機(jī)械設(shè)備的作用，有重要的經(jīng)濟(jì)意義。提高機(jī)械效率的主要辦法是改進(jìn)結(jié)構(gòu)，使它更合理，更輕巧。在使用中按照技術(shù)規(guī)章經(jīng)常保養(yǎng)，定時(shí)潤(rùn)滑，使機(jī)械處于良好的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)，對(duì)于 保持和提高機(jī)械效率有重要作用。 五、小數(shù)據(jù)： ① 起重機(jī)的機(jī)械效率一般為 40∽ 50% ② 滑輪組的機(jī)械效率一般為 50∽ 70% ③ 抽水機(jī)的機(jī)械效率一般為 60∽ 80% 六、課后作業(yè)：導(dǎo)學(xué)手冊(cè)相關(guān)練習(xí) 課后作業(yè) 一滑輪組的機(jī)械效率是 80%，現(xiàn)用該滑輪組把重 400牛的物體提高 1 米，所用的有用功是 焦，總功是 焦，額外功是 焦。 用圖所示的滑輪組將 470 牛的沙漿提到 12 米的房頂， 若裝沙漿用的桶重 20 牛，動(dòng)滑輪重 10 牛，不計(jì) f則有用功是 焦，額外F 功是 焦，總功是 焦，滑輪組的機(jī)械效率是 。 下列關(guān)于機(jī)械效率的說(shuō)法正確的是???????????????（ ） A、機(jī)械效率可以提高到 100% B、機(jī)械效率總小于 1 C、功率越大的機(jī)械，機(jī)械效率越高 D、機(jī)械效率越高，有用功就越多 下列說(shuō)法正確的是?????????????????????（ ） A、機(jī)械效率越高的機(jī)械做功越快 B、機(jī)械效率越高的機(jī) 械做功越多 C、功率越大的機(jī)械做功越快 D、功率越大的機(jī)械做功越多 利用一個(gè)動(dòng)滑輪把重 200 牛的物體提高 10 米，已知 ?=60%，求有用功大??？向上拉力的大小及動(dòng)滑輪的重力（ f 不計(jì)） 一臺(tái)抽水機(jī)在 5 分鐘內(nèi)把 米 3的水抽到 10m 高處，若抽水機(jī)的效率是 60%求電動(dòng)機(jī)供給抽水機(jī)的功率是多大？（ g=10N/㎏） 用滑輪組提升某重物，如圖，所掛的重物是 100N，把物體勻速上升 2 米 （ 1）不計(jì)滑輪重及摩擦，求 W 總 ，