高中物理教師備課資料卡 機(jī)械功原理

1、【知識(shí)點(diǎn)名稱】機(jī)械功的原理【知識(shí)點(diǎn)名稱】機(jī)械功的原理《課程標(biāo)準(zhǔn)》的要求《課程標(biāo)準(zhǔn)》的要求舉例說(shuō)明功是能量變化的量度；理解功和功率。關(guān)心生活和生產(chǎn)中常見(jiàn)機(jī)械功率的大小及其意義。通過(guò)實(shí)驗(yàn)，探究恒力做功與物體動(dòng)能變化的關(guān)系。理解動(dòng)能和動(dòng)能定理。用動(dòng)能定理解釋生活和生產(chǎn)中的現(xiàn)象。【三維目標(biāo)】【三維目標(biāo)】1（魯科J）知道機(jī)械功的原理，懂得使用任何機(jī)械可以省力但不能省功。2（魯科J）能舉例說(shuō)明功是能量轉(zhuǎn)化的量度。3（魯科J）知道機(jī)械做功的本質(zhì)是能量

2、轉(zhuǎn)化的過(guò)程。4（魯科J）初步學(xué)會(huì)用能量觀點(diǎn)分析問(wèn)題和解決問(wèn)題。具有尊重客觀規(guī)律、實(shí)事求是的精神。機(jī)械功的原理機(jī)械功的原理（魯科K）很早以前，人類就開(kāi)始應(yīng)用簡(jiǎn)單機(jī)械來(lái)做功廠：人們發(fā)現(xiàn)，有的機(jī)械使用起來(lái)可以省力，有的機(jī)械使用起來(lái)可以省位移。那么，有既省力、又省位移的機(jī)械嗎下面，我們通過(guò)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行探究。比較D5與D6，發(fā)現(xiàn)使用機(jī)械不能省功，反而費(fèi)功，由此引發(fā)學(xué)生思考為什么在有用功一樣的情況下，使用機(jī)械反而費(fèi)功這一問(wèn)題，即要多克服機(jī)械的自身重力和

3、摩擦所做的功，從而引發(fā)學(xué)生合理猜想：對(duì)于機(jī)械來(lái)說(shuō)，一般情況下，動(dòng)力功應(yīng)等于有用功加上額外功，即機(jī)械功。在這一教學(xué)過(guò)程巾，教師應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生通過(guò)數(shù)據(jù)的比較。揭示事物的本質(zhì)規(guī)律，這正是科學(xué)探究所強(qiáng)調(diào)的：培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、分析論證的能力。（魯科k）在實(shí)驗(yàn)中我們看到，不使用任何機(jī)械時(shí)，動(dòng)力所做的功即為動(dòng)力克服物體所受重力做的功；使用機(jī)械時(shí)，一方面動(dòng)力對(duì)機(jī)械做功，另一方面機(jī)械又克服阻力對(duì)外做功。其中，動(dòng)力對(duì)機(jī)械所做的功W動(dòng)(又稱輸入功)就是總功W總；

4、機(jī)械克服阻力所做的功W阻，既包括克服有用阻力所做的有用功W有用(又稱輸出功，如克服被提物體所受的重力做的功)，也包括克服額外阻力所做的額外功W額外(又稱損失功，如克服機(jī)械自身所受重力和各種摩擦阻力做的功)。經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期實(shí)踐和大量研究，人們發(fā)現(xiàn)，對(duì)任何機(jī)械而言，總有W動(dòng)=W=W阻=W=W有用有用WW額外額外也可以寫成W輸入輸入=W=W輸出輸出WW損失損失這一結(jié)論可以表述為：使用任何機(jī)械時(shí)，動(dòng)力對(duì)機(jī)械所做的功總是等于機(jī)械克服阻力所做的功。這就是

5、機(jī)械功的原理，簡(jiǎn)稱為功的原理(principleofwk)。功的原理是機(jī)械的基本原理，是機(jī)械做功所遵循的基本規(guī)律。它告訴我們，使用任何機(jī)械都不能省功。做一定量的功，要省力就要增大做功時(shí)的位移，而要減小做功時(shí)的位移就要多用力。事實(shí)上，使用任何機(jī)械都必然存在無(wú)用阻力，也就是說(shuō)在實(shí)際情況下使用任何機(jī)械總是費(fèi)功的。斜面是一種典型的簡(jiǎn)單機(jī)械。當(dāng)我們利用斜面把重物推到高處時(shí)(圖1—10)，如果不計(jì)摩擦力，且已知斜面長(zhǎng)為l，高為h，傾角為θ，重物所受

6、的重力為G，根據(jù)機(jī)械功的原理，推力F所做的功WF就應(yīng)當(dāng)?shù)扔诓挥眯泵娑扇酥苯訉⒃撝匚锾岬酵桓叨葧r(shí)克服重力所做的功WG，即WG=Fl=Gh=Fl=Gh所以(2)能的轉(zhuǎn)化與做功關(guān)系的建立：任何做功過(guò)程，都可以用如下的流程圖表示。通過(guò)流程圖的分析，使學(xué)生認(rèn)識(shí)到：做功過(guò)程必然存在一種形式能量的增加，同時(shí)有另一種形式能量的減少，這種增與減容易使學(xué)生聯(lián)想到其中存在的轉(zhuǎn)化現(xiàn)象，進(jìn)而得出做功過(guò)程必然伴隨能量轉(zhuǎn)化的認(rèn)識(shí)；接著做定性分析：做功越多，物體能

7、量的轉(zhuǎn)化也越多，由此引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識(shí)做功多少與能量轉(zhuǎn)化的多少存在數(shù)量上的必然聯(lián)系。這就為學(xué)生認(rèn)識(shí)功足能量轉(zhuǎn)化的量度架起了橋梁。(3)根據(jù)機(jī)械功的原理，任何機(jī)械都不能省功，而功又是能量轉(zhuǎn)化的量度，故任何機(jī)械都只能將一種形式能量轉(zhuǎn)化為另一種形式能量，它決不可能產(chǎn)生或消滅能量。這一關(guān)系的建立比較抽象，建議結(jié)合具體例子加以說(shuō)明，本節(jié)的知識(shí)為下一章能量轉(zhuǎn)化與守恒定律的建立打下了基礎(chǔ)。(人教人教J)J)功能關(guān)系的討論功能關(guān)系的討論功的概念起源于早期工業(yè)

8、革命的需要當(dāng)時(shí)的工程師們需要一個(gè)比較蒸汽機(jī)效益的辦法.在實(shí)踐中大家逐漸同意用機(jī)器舉起的物體的重量與高度之積來(lái)量度機(jī)器的輸出，并稱之為功.19世紀(jì)初，法國(guó)科學(xué)家科里奧利明確地把作用力和受力點(diǎn)沿力的方向的位移的乘積叫做“運(yùn)動(dòng)的功”當(dāng)功和能量這兩個(gè)概念在具體的物理過(guò)程中“匯合”之時(shí)，人們才進(jìn)了一大步，認(rèn)識(shí)到“功的重要意義在于它可以決定能量的變化，因而為研究能量轉(zhuǎn)化過(guò)程奠定了定量分析的基礎(chǔ)”這是今天的物理學(xué)總把“功”和“能”捆綁在一起的原因功和

9、能量在哪些物理過(guò)程中“匯合”了呢重力做功和重力勢(shì)能的變化過(guò)程就是一個(gè)典型事例本書就是從這里開(kāi)始，討論功和能的關(guān)系的這既是一種教學(xué)思路，也是一種科學(xué)思維之路，因而對(duì)培養(yǎng)學(xué)生的邏輯思維能力和研究方法是有益的在重力做功與重力勢(shì)能關(guān)系的討論中，認(rèn)真分析了與路徑無(wú)關(guān)的問(wèn)題這是希望有助于學(xué)生形成嚴(yán)肅認(rèn)真的GW科學(xué)態(tài)度我們不是鼓勵(lì)學(xué)生質(zhì)疑嗎如果物體從A至B，不同路徑下不同，還有意義嗎物理教學(xué)應(yīng)培養(yǎng)“追根GWEP問(wèn)底”的思維習(xí)慣，“自圓其說(shuō)”應(yīng)是最起碼

10、的要求【生活應(yīng)用】【生活應(yīng)用】【課本習(xí)題】【課本習(xí)題】1（魯科K）阿基米德有句名言：“給我一個(gè)支點(diǎn)，我可以撬動(dòng)地球。”假設(shè)阿基米德的質(zhì)量為60kg，地球的質(zhì)量約為61024kg(把地球視為質(zhì)點(diǎn))，如果阿基米德所使用的杠桿短臂長(zhǎng)為m，那么，他需要的杠桿總長(zhǎng)是多少若31想將地球舉高1mm，阿基米德需要將杠桿的另一端壓下多少米解答：騎車上陡坡走S形路線同盤山公路一樣，都是對(duì)斜面的巧妙運(yùn)用。一定的，走S形路線增大了上坡的距離，由功的原理可知，走