第十一章機械功與機械能

全章概述

教

11.1怎樣才叫做功

學

11.2怎樣比較做功的快慢

內

11.3如何提高機械效率

容

11.4認識動能和勢能

知識與技能

1.理解做功的兩個必要因素.

2.理解機械功的計算公式:\V=Fs.

3.知道功的原理.

教4.理解功率的概念.

學5.知道有用功和總功，知道機械效率.

目6.理解動能、勢能的初步概念,知道彈性勢能，知道動能、勢能可以相互轉化.

標過程與方法

1.通過師生互動，讓學生理解做功的兩個必要因素，理解功的計算公式，知道功的原理和功率的概念.

2.培養(yǎng)學生的觀察能力.

情感態(tài)度與價值觀

1.培養(yǎng)學生嚴謹?shù)目茖W態(tài)度.

2.培養(yǎng)學生的科學世界觀.

本章教材的編寫思路是:按照初中生的認知規(guī)律和知識的內在聯(lián)系,先探究“機械功”的基本知識，進

而研究"機械能”.本章的前三節(jié)主要討論"機械功"：第一節(jié)介紹"怎樣才叫做功"，建立功的概念,

教給出功的公式和單位，學習測算功的大小;第二節(jié)研究"怎樣比較做功的快慢"，從而建立功率的概念,

材

給出功率的公式和單位，并運用公式測量功率;第三節(jié)通過分析機械做功的實例，認識有用功和額外功,

分

由此建立機械效率的概念，學習測算簡單機械的機械效率.第四節(jié)則主要介紹"機械能"：先以功的概

析

念為基礎，提出"物體具有做功的本領，即具有能"，然后安排了兩個活動，讓學生通過觀察實驗,分析兩

種形式的機械能——動能和勢能的大小分別跟什么因素有關，最后指出動能和勢能是可以相互轉化

的，做功的過程就是能量相互轉化的過程.

做功的兩要素

，物理意義

公式:即=心

做功的快慢

功率

單位:J［公式：p=5

理想情況:有用功（1％“）

（額外外（A

本

功的原理具

----------、表達式機

淳

械

章實際情況：/------

功

功（~~"V總功仇）

和

的

框%用＜n/［定義

機

一

本

械

機

架

領

械00

\動能能（公式Xi%

影響因素:叫”效

率

影響因索：、重力勢能機提高機械效率的方法

械

能4田方=測量儀器

實驗：測斜面/

概念

機械效率表達式

彈性勢能

影響因素:彈性F影響因索

形變的大小

11.1怎樣才叫做功

目標

1.學會從物理現(xiàn)象中歸納簡單的規(guī)律，知道功的概念.

2.知道做功的兩個必要因素.

3.理解功的計算公式W=Fs,知道功的單位，能用功的公式進行有關計算.

【重點難點】

重點:經歷建立機械功概念的過程，學會用公式對功進行簡單的計算.

難點:理解功的概念，會用功的兩個必要因素判斷力對物體是否做功.

|過程

【新課導入】

導入1：圖片導入

多媒體出示四幅圖片，人用了力彳艮累,做了工，但從物理學角度說有的人做功，有的人沒有做功，究竟是為什么?

引入本節(jié)內容，怎樣才叫做了功？

導入2：問題導入

馬水平拉貨車前進,拉力、重力對貨車有沒有做功?為什么?如何計算拉力對貨車做功的多少？

導入3丁情景導入

北京時間8月10日，在2016里約奧運會男子舉重69公斤級比賽中，中國舉重運動員石智勇以抓舉162公

斤梃舉190公斤,總成績352公斤，奪得金牌.在石智勇穩(wěn)穩(wěn)的把杠鈴挺舉過頭頂時，現(xiàn)場爆發(fā)出陣陣的喝彩

聲，請問當石智勇舉著杠鈴靜止站立時,他有沒有對杠鈴做功，為什么？

【課堂探究】

1.怎樣才叫做功

閱讀教材,依據(jù)圖11乂找出兩者的共同點：

共同點：物體在作用力的方向上移動了一段距離.

物理學中關于功的概念，學生閱讀教材后完成.

⑴物理學中規(guī)定，作用在物體上的力，使物體在力的方向上移動一段距離,就說這個力對物體做了機械功,

簡稱做了功.

做功的兩個必要因素是：作用在物體上的力和物體在力的方向上通過的距離.

⑵圖11-3的幾種情形中人都做功了嗎?說明理由.

(學生依據(jù)課本圖交流、討論)

2.怎樣測算功

請學生閱讀教材后完成：

(1)定義：力對物體做的功等于力與物體在力的方向上移動的距離的乘積；

(2)公式：W=Fs；式中W表示功，其單位是焦耳(J)；F表示力，其單位是牛頓(N)；s表示物體在

力的方向上通過的距離，其單位是米(m).

(3)1J的功有多大？

(4)例題分析:⑴P5例題.(請學生看書)

⑸常見的三種情況力不做功：

第一:①當你端著一盆水不動時，你累嗎?你做功了嗎?為什么？

②用力推講臺，講臺沒有動，人累嗎?人做功了嗎？

分析：FW0,s=0.(勞而無功)；

第二:用腳踢出足球，球在地面上滾動，滾動過程中，人對球做功了嗎？

分析：F=0,sW0.(不勞無功)；

第三:①人推著木箱前進時，箱子的重力和支持力做功了嗎?為什么？

②人提一桶水沿水平方向前進，提力做功了嗎？

分析：FH0,sW0.(垂直無功).

3.機械功原理

學生閱讀教材后填寫.

用機械工作時，有時可以省力，有時可以省距離，但省力必然費距離，省距離則一定費力，既

省力又省距離是不可能的.也就是說使用任何機械都不能省功.這個結論叫做機械功原理.

E，斕設計??

i.在以下四種情境中，人對物體做功的是（

A.提著水桶在水平地面上勻速前進

B.扛著米袋慢慢爬上樓梯

C.用力推汽車，汽車沒動

D.舉著杠鈴原地不動

2.人們在使用機械時（

A.一定省力B.一定省距離

C.一定省功D.可能省力或省距離

3.某同學沿教學樓樓梯,從一樓勻速上到三樓，該同學上樓做的功最接近（

A.30JB.300JC.3000JD.30000J

4.起重機將一個重為2x10,N的箱子勻速提高2m.在這個過程中起重機的拉力做的功為4x10,J,若又

將箱子平移3在這段距離內拉力做功0J.

5.圖中是一個兩面光滑的斜面,邛大于Na,同T物體分別在AC和BC斜面受拉力勻速運動到C點,所需拉

力分別為二園所做功分別為

A.F,=FB,WA=WB

B.FA<FB,WA=WB

C.FKR/KWB

D.FA>FI1(WA>WB

6.小明用20N的水平推力使重200N的自行車在水平路面上勻速前進5m,則小明對自行車做功為」2

J,重力做功為0J.

7.斜面長5m,高1叫工人用沿斜面方向400N的力把重1600N的集裝箱勻速推到車上，推力對集裝箱做

的功是多少?(2000J)

備課資源?>

1.焦耳小時候的故事

英國著名科學家焦耳從小就很喜爰物理學，他常常自己動手做一些關于電、熱之類的實驗.

有一年放假，焦耳和哥哥一起到郊外旅游.聰明好學的焦耳就是在玩耍的時候，也沒有忘記做他的物理實驗.

他找了一匹痛腿的馬，由他哥哥牽著，自己悄悄躲在后面，用伏達電池將電流通到馬身上，想試一試動物在受

到電流刺激后的反應.結果，他想看到的反應出現(xiàn)了，馬受到電擊后狂跳起來，差一點把哥哥踢傷.盡管已經出

現(xiàn)了危險，但這絲毫沒有影響到愛做實驗的小焦耳的情緒.修口哥哥又劃著船來到群山環(huán)繞的湖上，焦耳想

在這里試一試回聲有多大.他們在火槍里塞滿了火藥，然后扣動扳機.誰知"砰"的一聲，從槍口里噴出一條

長長的火苗，燒光了焦耳的眉毛，還險些把哥哥嚇得掉進湖里.

2.焦耳提出功的公式

19世紀的德國醫(yī)生梅耶(JuliusMayer)看到一匹馬拉著重物上坡時大汗淋漓,他認為馬兒熱得滿身大汗不

是因為跑得快，而是因為做很吃力的工作，因此他將施力于一個物體時所要付出的東西稱為功，而且功與熱有

關系:功可以轉成熱，熱可以轉為功.不過,梅耶并未為功下一個量化的定義.真正為機械功下定義的是物理學

家焦耳(JamesPrescottJoule),他將梅耶所提出的功這個概念,決定為只與施于物體的力及該物體移動的

距離有關,也就是說:功=力、位移，這個關于功的公式是由焦耳提出并確定的.

11.2怎樣比較做功的快慢

目標

1.知道功率的概念,知道功率的計算式、單位及物理意義.

2.會計算有關功率的簡單問題.

3.通過比較做功的快慢學習用比值法研究物理問題.

4.通過實例說明功率的含義，認識功率在實際應用中的重要價值.

【重點難點】

重點:功率的概念和物理意義.

難點:設計實驗測功率.

教學|過程?>

【新課導入】

導入1情景導入

問題1:有一堆沙子約11,要送到七樓上去，一種方法是把它們裝在桶里,一桶一桶的抬上去;另一種方法是使

用小型塔吊一次吊到七樓.你認為兩種情況下，對沙子做功是否相同?說出你的理由.

問題2：小明的教室在四樓,通常上樓需要1min,一次他跑步上樓只用了30s,請問：

⑴小明在兩種情況下，做的功是否相同？

⑵你認為這兩種上樓方法從物理學的角度思考,有什么不同？

導入2：圖片導入

如圖所示的（甲）、（乙）圖片中，如何比較做功的快慢，你分別采取了哪種方法比較？

（甲）（乙）

導入3：問題導入

提問：

⑴什么是機械功?怎樣才算做功？

⑵怎樣計算功？

⑶如何I：徵交物體做功快慢?物理學中用什么量表示物體做功快慢?功率是如何定義的？

【課堂探究】

1.比較做功的快慢

閱讀教材,依據(jù)圖H-10自學并填寫.

不同物體做相同的功，時間短的做功較上，時間長的做功較「S.

方，去一：做相同的功比較時間的長短.

不同物體做功的時間相同，做功多的物體做功較*，做功少的物體做功較」由此可見物體做功有

快慢之分,這跟物體的運動也有快慢之分是一樣的.

方法二：相同時間比較做功的多少.

2.認識功率

閱讀教材內容，學習功率的概念、計算公式、單位及物理意義.

⑴功率是表示做功快慢的物理量；把做功的多少與所用時間的比叫做功率.

W

⑵計算公式是：P=t，其中W表示功，單位是焦耳（J）,t表示時間，單位是秒（s）,P表示功

仁，根據(jù)公式寫出的功率的單位是N/s,專用單醺蝠，簡稱瓦，符號是W,兩個單位之間的關系是

1W=1N/s.工程技術上還常用千瓦（kW）做單位,1kW=1000W.

⑶某物體的功率是1000W,它的物理意義是該物體在1S內完成的功為1000J.

⑷功率的推導公式:P=Fv.

（F的單位是N,v的單位是m/s）

實踐探究:比一比，誰登樓的功率大?

姓名

體重G/N

登樓的高度h/m

登樓的時間t/s

登樓做的功W/J

功率P/W

板書設計?

定義式:p=w一手舉快慢做功相同比較時間

----單--位--:-瓦--（W--）--、［功的夕方）法/（時間相同~~比~較~~做~功7*

換算:1W=1".lkW=1000W意義:描述做功的快慢

當堂檢測??

1.關于功率，下列說法正確的是（

A.做功多的機器，功率一定大

B.做功時間短的，功率一定大

C.做相同的功,所用時間短的，功率一定大

D.以上說法都不對

2.體重相同的甲、乙兩同學,同時開始登山，甲同學先到山頂，乙同學后到山頂，則（

A.甲同學比乙同學做的功多，甲同學比乙同學的功率大

B.甲同學比乙同學做的功少，甲同學比乙同學的功率大

C.甲同學與乙同學做的功相等，他們的功率也相等

D.甲同學與乙同學做的功相等，甲同學比乙同學的功率大

3.小華騎著一輛普通自行車，在平直公路上以某一速度勻速行駛，若小華和車所受的阻力為20N,則通常情

況下，小華騎車所消耗的功率最接近（

A.1WB.10W

C.100WD.1000W

4.小軍同學用10N的水平力推著超市購物車，在0.5min內沿水平方向前進15m.小軍所做的功為150

J,功率為5W.

5.一名舉重運動員在3s內把質量為100kg的杠鈴舉高1.8m,則此過程該運動員做功的功率是―曬

W.(g取10N/kg)

備課資源?

1.馬力——功率的一種單位

在車輛中，常用"馬力”來表示汽車的發(fā)動機的大小."馬力”是功率的單位，它是工程技術上常用的一種

計量功率的單位是指米制馬力而不是英制馬力,英國、美國等一些國家采用的是英制馬力.

1英制馬力等于550英尺?磅/秒，等于745.7瓦特.在18世紀后期，英國物理學家瓦特為了測定新制造出來

的蒸汽機的功率，他把馬力的定義規(guī)定為在1分鐘內把1000磅的重物升高33英尺的功，這就是英制馬力，

用字母HP表示.米制馬力，它的規(guī)定完全是人為的，它取了一個非常接近英制馬力的值.規(guī)定1米制馬力是

在1秒鐘內完成75千克力?米的功.即1米制馬力=75千克力?米/秒=735瓦特.1英制馬力=1.0139米制馬

力.米制馬力沒有專門的字母表示,1米制馬力的值和1英制馬力的值也是不同的.馬力在我國法定計量單

位中已廢除.

1馬力735W,這個單位我們在物理上一般不用，只是在日常生活中用.

2.瓦特與蒸汽機

瓦特并不是第一個發(fā)明蒸汽機的人.世界上第一臺蒸汽機是由古希臘數(shù)學家亞歷山大里亞的希羅于1世紀

發(fā)明的汽轉球，汽轉球是已知最早以水蒸氣轉變成動力的機器，主要是由一個空心的球和一個裝有水的密閉

鍋子以兩個空心管子連接在一起,而在鍋底加熱使水沸騰然后變成水蒸氣然后由管子進入到球中，最后水蒸

氣會由球體的兩旁噴出并使得球體轉動.汽轉球只是單純是一種新奇的玩物，并未予以任何實際應用.但是，

希羅所發(fā)明的汽轉球，是有文獻記載以來的第一部蒸汽機.1764年，學校請瓦特修理一臺紐可門式蒸汽機，在

修理的過程中，瓦特熟悉了蒸汽機的構造和原理，并且發(fā)現(xiàn)了這種蒸汽機的兩大缺點活塞動作不連續(xù)而且慢;

蒸汽利用率低，浪費原料.以后,瓦特開始思考改進的辦法.

1765年的春天，瓦特所做的第一項重大革新就是增加一個獨立的凝汽室,這種新的蒸汽機的熱效率將是紐可

門式蒸汽機的三倍，于1769年獲得專利權.

1781年底,瓦特以發(fā)明帶有齒輪和拉桿的機械聯(lián)動裝置獲得第二個專利.瓦特的這種蒸汽機才真正成為了

能帶動一切工作機的動力機.

H.3如何提高機械效率

目標

1.知道有用功、額外功和總功的含義，以及它們之間的關系.

2.理解機械效率，會用機械效率的公式進行簡單的計算.

3.會測算滑輪組的機械效率.

4.知道機械效率總小于1,知道提高機械效率的方法和意義.

【重點難點】

重點:有用功、額外功、總功及機械效率.

難點:同一機械的效率是可變的.

|過程

教學?

【新課導入】

導入1情景導入

某小區(qū)一戶住宅正在裝修中，現(xiàn)在需把1000kg的沙子運到6m高的樓上.想想看，下面兩種方法哪種更好?

為什么?

導入2：圖片導入

在如圖所示的兩種機械做功的圖片中，你能分辨哪些功是我們需要的功，哪些是不需要但又不得不做的功嗎?

我們?yōu)槭裁蠢脵C械做功，利用機械做功省功嗎？

導入3：復習導入

⑴什么是功?做功的兩個必要因素是什么？

⑵將重20N的重物勻速舉高2m,人需做多少功？

【課堂探究】

1.什么是有用功與額外功

認真閱讀課本內容，回答下列問題.

⑴在利用滑輪組把重物向上提的過程中,對哪些物體做了功？

答：對重物、動滑輪（細線）做了功，還克服了摩擦力做功.

⑵有目的且有需要的功是對什么做功？

答：重物.

⑶不需要但又不得不做的功是什么？

答：對動滑輪（細線）及克服摩擦力做的功.

（4）有用功、額外功和總功分別是什么？

有用功是我們需要的、有價值的功，用符號W有用表示;額外功是對人們既無利用價值又不得不做

的功，用符號W頷外表示;總功是有用功與額外功之和，用符號W總表示.三者的關系式:W總=W有

用TV額外，由于W額外＞0,因此總功必定大于有用功.

2.什么是機械效率

⑴使用任^機械都不可避免地要做額外功，而我們希望所做的額外功越上越好，即有用功占總功的比例

越大越好,這就是我們所說的機械效率.

W有用

⑵把有用功W有用與總功W總的比值叫機械效率,用字母n表示,公式：n=W總xioo%,n<1

<100%.

⑶你認為機械效率有單位嗎?為什么？

答：沒有;機械效率是有用功和總功的比值它只是一個百分數(shù).

（4）有沒有機械效率等于100%的機械?為什么？

答：沒有乂吏用任何機械都要做一部分額外功，有用功不可能等于總功,且由于有用功總是小于總功，機械效

率總小于1?

⑸分組實驗，完成下表.

動力對滑輪組機械效

物

實繩子自滑輪組對重物率n（n=

用彈簧測

驗提升重

G由端移做功做功勿有用

序/力計示物的高

號N動的距W總/JW有用/J

數(shù)F/N度h/m%總、

離s/m（*.?=（W有用

Fs）=Gh）100%）

1

2

3

4

?

有用功（目的要做的功）皿有用=皿日-W額外

"有用=Gh）

額外功（為達到目的而不得不做的功）

W顫外=%總-w有用（不要求單獨計算）

總功（有用功+額外功）WH=w有用+w額外

（七=Fs）

機械效率一一有再功與總功的比值

%.用有用=”勿總

廣譚X]。。％]%=愴

機

械

效提高機械效率｛磊爵二需:瓢劇招

率

當堂檢測??

1.

如圖，用一個動滑輪將重500N的重物勻速提高0.5叫不計滑輪與軸之間的摩擦及繩重，在繩子自由端所用

的拉力是300N,則W般=300J,W有用=250。機械效率n=83.3%.

2.起重機在20s內把重物勻速提到樓頂,起重機所做的總功是4x10'J,額外功是L6x10'J,則起重機的總

功率是2000W,機械效率是60%.

3.

如圖所示,建筑工人用滑輪組提升重為220N的泥桶，動滑輪重為20N,不計滑輪與軸之間的摩擦及繩重.若

工人在5s內將繩子勻速向上拉6m,則泥桶上升2m,手拉繩子的力為80N,拉力的功率為96W,滑

輪組的機械效率為91.7%.

一名工人用如圖所示的滑輪組提起450N的重物，繩自由端的拉力為200N,重物在5s內勻速上升了1m.

不計滑輪與軸之間的摩擦及繩重，則拉力的功率是120W,滑輪組的機械效率是75%.

5.

如圖所示，在大小為500N的拉力F作用下，滑輪組將800N的重物提升了1m.在此過程中（

A.做的有用功是500J

B.做的總功是800J

C.滑輪組的機械效率是62.5%

D.滑輪組的機械效率是80%

6.關于機械效率，下列說法正確的是(

A.有用功越大，機械的效率就越高

B.額外功越大，機械的效率就越低

C.總功越大，機械的效率就越低

D.有用功與總功的比值越大，機械的效率就越高

7.下列說法中正確的是(

A.機械的功率越大,做功一定越多

B.使用停可簡單機械都不能省功

C.效率低的機械做功少

D.提高滑輪組的機械效率的辦法是增加滑輪的個數(shù)

8.

如圖是某工人用滑輪組提升重物,工人用360N拉力將重為6007的重物勻速提升10m,需要時間50s.求:

⑴有用功;(6000J)

⑵總功;(7200J)

⑶額外功;(1200J)

⑷機械效率;(83.3%)

⑸工人做功的功率.(144W)

資源

1.常見的幾種效率

噴氣推進系統(tǒng)：16%~24%

起重機：40%~50%

內燃機(汽油發(fā)動機)：22%~27%

柴油發(fā)動機：28朦30%

渦輪水泵：60%~80%

滑輪組：50%~70%

電動機：70%

火箭：49%~52%

2.滑輪組機械效率影響因素

滑輪組的機械效率，影響它的最主要的因素是物重，其次才是滑輪重、繩重和摩擦.無論你用同一滑輪組吊

起一根繡花針或一個重量遠遠大于動滑輪的重物，你都需要把動滑輪舉上去，還要克服繩重與摩擦，前者額外

功遠遠大于有用功,其機械效率幾乎為零，后者額外功在總功中占的比值就小得多，所以物重越大，機械效率

就越高.

主要因素:物體重力一定時，動滑輪越重，機械效率越低，動滑輪重一定時,物體重力越大，機械效率越高.

繞線方法和重物提升高度不影響滑輪組的機械效率.

11.4認識動能和勢能

教學目標?

1.知道什么是動能、重力勢能、彈性勢能、機械能.

2.知道動能、重力勢能、彈性勢能分別與哪些因素有關.

3.知道動能、重力勢能、彈性勢能可以相互轉化.

4.能解釋自然界中機械能相互轉化的現(xiàn)象.

【重點難點】

重點:建立動能和勢能的概念,理解影響動能和勢能大小的因素.

難點:影響動能、勢能大小的因素.

用目過程

【新課導入】

導入1：故事導入

某飛行員駕駛殲擊機，在訓練結束下降途中撞到飛鳥.在生死攸關的16s里，他看到飛機下方密集的村莊和

人群，決定改跳傘為迫降，先后三次放棄跳傘機會而不幸殉職.據(jù)了解，小鳥一直是飛行員的"心頭大患"，歷

史上曾有多次因飛鳥撞擊而造成機毀人亡的惡性事件.一只小小的飛鳥,為什么會造成如此嚴重的事故呢？

導入2：圖片導入

你知道風車、水磨是以什么作為動力的嗎?為什么要在滾滾長江上修建三峽大壩?要揭開其中的奧秘，今天

我們一同走進"認識動能和勢能”.

導入3：游戲導入

教師利用事先準備好的演示器材,請兩個同學配合指導他們完成一個小游戲，讓同學們認真觀察并思考游戲

里面的科學道理.器材:細線、小鋼球、鐵架臺.

演示過程:將小鋼球機固定在細線的一端郃線的另一端系在鐵架臺上，使小球與細線形成一個擺，讓一個同

學靠近鐵架臺，頭稍低，另一同學把小球由該同學的鼻子處釋放，小球擺動過程中能否碰到該同學的鼻子才是

醒注意安全，并思考里面的科學道理.

【課堂探究】

1.什么是能

做功的生活實例：流水能推動竹排；在這個事例中做功的主體是流水，它對怫E做功，我們通過

竹排在流水中行進現(xiàn)象來判斷流水做功的多少.

⑴請同學們觀察圖11-19四幅圖完成下面的對應習題.

①被壓彎的跳板可以彈起運動員:在這個事例中，做功的主體是形變的跳板，它對運動員做功，我們

通過運動員被彈起的高度現(xiàn)象來判斷跳板做功的多少.

②被拉開的弓能使箭射出:在這個事例中做功的主體是拉開的弓，它對箭做功，我們通過箭被射出

的遠近現(xiàn)象來判斷做功的多少,

③升高的重錘能將樁打入土中:在這個事例中做功的主體是升高的重錘，它對樁做功，我們通過樁

被打入土中的深淺現(xiàn)象來判斷重錘做功的多少.

④流動的水能推動水輪發(fā)電機發(fā)電:在這個事例中做功的主體是流動的水，它對水輪機做功,我們通

過水輪發(fā)電機發(fā)電的多少現(xiàn)象來判斷流水做功的多少.

⑵同學們交流討論能的定義并填寫.

①通過以上現(xiàn)象可知:物體能夠對別的物體，我們就說這個物體具有量或熊物體能夠做的

功越多，它具有的能量就越多.

②能的單位就是功的單位，在國際單位制中，功的單位是焦(J)，能的單位也是焦(J).

2.動能的大小跟哪些因素有關

認真閱讀課本P1516的內容，關注"運動、速度、質量、同一小球、同一高度”等關鍵詞.完成"活動

1”的內容得出實驗結論并填寫.

物體由于運動具有的能叫做垓第_；質量相同時，速度越大的物體能做的功3^，表明它具有的動能

越大；速度相同時，質量越大的物體能做的功越多，這表明它具有的動能越大；通過以上實驗知道:

物體的動能跟質量和速度有關，速度越大，質量越大，它具有的動能就越大.

3.勢能的大小跟哪些因素有關

認真閱讀課本P1718頁的內容，帶著"高度、質量”等關鍵詞仔細觀察“活動2”中的圖文得出實驗結論

并填寫.

(1)物理學中把被舉高的物體具有的能叫做重力勢能；物體的位置越高，質量越大，它具有的重力

勢能就越大.

⑵物體發(fā)生彈性形變而具有的能叫做彈性勢能；彈性物體的彈性越強，形變越大，它具有的彈性

勢能就越大.

4.機械能的轉化

閱讀P18~19頁的內容，仔細觀察“活動3"中的圖文，分析各圖中動能和勢能的轉化，學生之間交流、填寫.

⑴請你列舉一個物體既具有動能，又具有勢能，再給出機械能的定義.

空中飛行的戰(zhàn)斗機；物體的動能和勢能統(tǒng)稱為機械能；

⑵請你按照下面提供的思路分析擺球的動能和勢能是可以轉化的.

①從最高點A到中間最低點C過程中勢能和動能的變化情況怎樣：重力勢能增大，動能減小；

②從中間最低點C到最高點B的過程中勢能和動能的變化情況怎樣：動能增大,重力勢能減??；

③這說明:物體具有的動能和勢能是可以的.

④單擺每次反復時上升的高度比前一次低些，為什么？

單擺在動能與重力勢能相互轉化的過程中受到空氣阻力的作用.

通過大量實驗事實歸納一個結論:物體的動能與勢能是可以互相蝕的;有摩擦等阻力時,在動能與勢能

的相互轉化中機械能會減小.

股計

1.下列物體中具有彈性勢能的是（D）

A.海面上航行的輪船

B.空中飛行的子彈

C.吊在天花板上的電燈

D.拉長的橡皮筋

2.一個充滿氫氣的氣球在空中勻速上升,在此過程中它的動能，它的重力勢能

3.當飛機在某一高度水平勻速飛行，噴灑農藥的過程中，飛機的動能減小，重力勢能減小.

4.修攔河大壩是為了提高上游水的高度，增加水的重力勢能，使水下落時可以獲得更多的動

能.

備課資源?>

1.永動機

永動機是一類所謂不需外界輸入能源、能量或在僅有一個熱源的條件下便能夠不斷運動并且對故功的

機械.不消耗能量而能永遠對外做功的機器，它違反了能量守恒定律,故稱為"第一類永動機".在沒有溫度

差的情況下,從自然界中的海水或空氣中不斷吸取熱量而使之連續(xù)地轉變?yōu)闄C械能的機器，它違反了熱力學

第二定律,故稱為“第二類永動機".這兩類永動機都是違反當前客觀科學規(guī)律的概念，是永遠不能夠被制

造出來的.能量從一種形式轉變?yōu)榱硪环N形式時，絕對不可能100%轉變成這種形式.比如物質之間相互摩擦

產生的熱能.1775年法國科學院通過決議，宣布永不接受永動機,現(xiàn)在美國專利及商標局嚴禁將專利證書授

予永動機類申請.

2.彈簧的復位功能

彈簧的復位功能是彈簧具有彈性勢能的本質原因.彈簧受力后發(fā)生彈性形變，由于彈簧的復位功能,才使彈

簧具有了彈性勢能.但如果受力過大,超過了最大彈性限度，那么彈簧的復位功能就不存在了，也就沒有了彈

性勢能彈簧在外力作用下發(fā)生形變撤去外力后，彈簧就能恢復原狀.很多工具和設備都是利用彈簧這一性

質來復位的.例如，許多建筑物大門的合頁上都裝了復位彈簧人們進出后，門會自動復位.人們還利用這一功

能制成了自動傘、自動鉛筆等用品，十分方便.此外，各種按鈕和按鍵也少不了復位彈簧.彈性變形容易復位,

塑性變形則無法復位.彈簧的復位功能主要是源于彈簧材料的彈性限度.在彈性限度內發(fā)生的形變是彈性

形變，彈性限度外的形變則成了塑性形變.

第十二章內能與熱機

全章概述

教12.1認識內能

學12.2熱量與熱值

內12.3研究物質的比熱容

容12.4熱機與社會發(fā)展

知識與技能

L了解內能的概念及改變途徑.

2.了解熱量的概念并會計算.

3.從能量轉化的角度認識燃料的熱值.

教4.知道內燃機的工作原理及熱機效率.

學過程與方法

目1.用類比的方法建立內能的概念,通過探究活動認識改變物體內能的途徑.

標2.嘗試用比熱容解釋簡單的自然現(xiàn)象.

3.通過分析和比較的研究方法分析兩種內燃機的異同.

情感態(tài)度與價值觀

1.培養(yǎng)學生善于思考、分析問題的能力和合作探究的精神.

2.培養(yǎng)學生嘗試對環(huán)境問題發(fā)表自己的見解.

本章教材主要介紹內能、熱量、熱值和比熱容等概念，改變物體內能的方法,熱機對ft會發(fā)展所起的

作用和對環(huán)境產生的影響.本章內容是在前面學習機械能概念及其轉化的基礎上，進一步了解更為抽

教

象的內能概念，認識內能的轉化及其應用.這些內容是解釋許多常見熱現(xiàn)象和進一步學習能量轉化與

材

守恒定律的必備基礎，也是培養(yǎng)學生運用能量轉化觀點認識事物，形成科學世界觀的很好素材.本章教

分

材大都來自于學生生活的經驗，應充分利用學生的經驗,激發(fā)他們的學習興趣，讓他們積極地參與教學

析

活動，以提高教學效率;對于熱量的有關計算學生感覺很困難，公式使用不夠熟練，計算易出錯，需要利用

課余時間進行強化訓練.

I熬機熱機效率I

本

框

分子熱

架運動

12.1認識內能

教學目標?>

1.了解內能的概念，知道內能的單位焦耳.

2.能簡單描述溫度與內能的關系.

3.知道對于同勿體，溫度越高，內能越多，溫度越低，內能越少.

4.知道做功和樹專遞可以改變物體的內能.

【重點難點】

重點:內能的概念;通過溫度高低來判斷一個物體內能的多少;改變內能的方法.

難點:內能的概念.

教學I過程?>

【新課導入】

導入1：視頻導入

播放“神舟十一號"發(fā)射視頻，“神舟十一號"發(fā)射時，為什么要攜帶大量的燃料?火箭利用哪種能量做動

力升空呢？

導入2：圖片導入

從圖中的“鉆木取火"，引入本節(jié)課題.思考"鉆木取火"，著火原因及用處，建立能量轉化和轉移思想.

導入3：舉例導入

在我們生活中常會觀察到這樣一些現(xiàn)象,燒開水的壺蓋常被水蒸氣頂起來.裝水的瓶子結冰后，瓶子會被脹

裂.請學生思考:壺蓋能被頂起來,水蒸氣對它做了功;瓶被脹裂，冰對瓶子做了功,說明水蒸吊口冰都具有能，

這是一種什么形式的能呢？

【課堂探究】

1.什么是內能

觀察教材P22三組畫面，找共同點.

⑴運動著的籃球具有動能，運動著的分子具有動能.共同點：運動.

⑵自由下落的蘋果和地球互相吸弓I具有勢能，互相吸引的分子具有勢能，共同點：互相吸引.

⑶被壓縮的彈簧因各部分互相排斥具有勢能，互相排斥的分子具有勢能，共同點：互相排斥.

(4)思考物體動能和勢能統(tǒng)稱為越能―那么分子動能和分子勢能統(tǒng)稱什么呢？

內能的定義:把物體內所有的分子動能和分子勢能的總和叫做物體的內能.

⑸討論交流:一切物體都具有內能嗎？

一切物體內部的分子在任何溫度下都在永不停息地做無規(guī)則運動，所以一切物體都具有上熊內能的單

位：焦耳(J).

⑹內能和機械能有什么區(qū)別？

答:機械能包括物體的動能和勢能.而內能指的是組成物體的分子(或原子)的動能和這些分子

(或原子)之間的上^.從本質上來看,內能和機械能的物理本質是一樣的，因為其實內能就是物體內分子

(或原子)的機械能.只是內能是微觀和統(tǒng)計上的概念，而機械能是宏觀上的概念.

⑺一壺水放在火上加熱,其溫度升高，水分子的無規(guī)則運動變得劇烈，內能增大.

(8)內能的大小與什么因素有關？

答：物質的量(分子數(shù)目)、溫度、的只.

2.怎樣改變物體的內能

⑴給你一根鐵絲，想增大它的內能，采用的方法有兩類，一類是:火上烤，放入開水中呆一會，強烈的陽光下曬，這

種改變內能的方法叫工0；另一類是:在石頭上磨，來回彎折，用錘子砸等，這種改變內能的方法叫」

功.內能改變的方式有做功和熱傳遞兩種.

⑵做功可以改變物體的內能，對物體做功，物體的內能會物體對如故功，物體的內能會里

⑶判斷教材圖12W(a)、圖121(b),圖12-5⑹中，改變內能的方式分別是什么？

(a)圖：傳導；(b)圖：對流；(c)圖：輻射.

⑷熱傳遞的方式有傳導、對流、和輻射三種,發(fā)生熱傳遞的條件是存在溫度差，熱傳遞的

實質是能量的轉移.

⑸熱傳遞過程中高溫物體內能減少，低溫物體內能增加.

⑹①舉出兩個熱傳遞改變內能的例子;②再舉出兩個做功改變內能的例子.

答:①用鐵鍋在爐子上炒菜，鐵鍋燙手；冬天用熱水袋取暖.②輪胎摩擦地面溫度升高；冬天雙

手相互摩擦取暖.

⑺做功和熱傳遞這兩種方式對于改變物體內能是的.不同的是做功是能量發(fā)生了熱傳

遞是能量發(fā)生了轉移.

厚2設計明

1.如圖(a)所示,古人用力鉆木，使物體溫度升高，這是通過來改變物體的內能.圖(b)中,將飲料和冰塊

放在一起,它們各自的溫度會發(fā)生變化，這是通過重遴來改變物體的內能.

?(b)

2.火柴可以擦燃,也可以放在火上點燃，前者是用的方，去使火柴燃燒，后者是用的方法使

火柴燃燒,兩種方法都可以改變物體的內能.

3.指出下列現(xiàn)象中改變物體內能的方法.

(1)雪在陽光下熔化熱傳遞.

⑵火車駛過后鐵軌溫度升高做功.

⑶雙手搓一搓使手暖和做功.

(4)熱水慢慢變涼樹髓.

⑸暖氣片散熱使室內溫度升高熱傳遞.

4.關于內能的認識，下面說法正確的是(

A.溫度為0°C的物體沒有內能

B.物體溫度不變，內能一定不變

C.溫度高的物體內能一定多

D.物體的溫度升高,內能一定增加

5.一個物體的內能增加了，則(

A.它一定吸收了熱量

B.一定是其他物體對它做了功

C.可能是吸收了熱量，也可能是其他物體對它做了功

D.它的機械能一定增加

6.下列事例中物體的內能減少的是(

A.金屬湯勺放進熱湯中會變得燙手

B.放入電冰箱的食物溫度降低

c.一塊。。(:的冰全部熔化成0。(：的水

D."神舟五號”飛船返回艙進入大氣層后表面升溫

備課I資源?>

1.機械能與內能的區(qū)別

機械能包括物體的動能和勢能.而內能指的是組成物體的分子域原子）的動觴口這些分子（或原子）之間的勢

能.從本質上來看，內能和機械能的物理本質是一樣的，因為內能就是物體內分子（或原子）的機械能.只是內

能是微觀統(tǒng)計上的概念,而機械能是宏觀上的概念.物體的內能中，分子（或原子）的平均動能對應著物體的溫

度，平均動能越大溫度越高.而分子（或原子）之間的平均勢能對應著物體的物理性狀.比如說0℃的於口

0℃的冰,它們內部的分子平均動能是相等的，但是0。（：的水內部的分子間平均勢能大于0。（：的冰,所以等

體積的0℃的水的內能大于0°C的冰，所以水變成冰是要放出熱量的.

2.熱傳遞的三種方式

熱傳遞是過樹專導、對流和熱輻射三種方式來實現(xiàn)的.在實際的樹專遞過程中，匹種時往往不是單蝴

行的.熱傳導是由于大量分子、原子等相互碰撞,使物體的內能從溫度較高部分傳至較彳皓B分的過程.熱傳

導是固體熱傳遞的主要方式，在氣體和液體中，熱傳導往往與對流同時進行.各種物質熱傳導的性能不同，金

屬較好，玻璃、羽毛、毛皮等很差.對流是靠液體或氣體的流動，使內能從溫度較高部分傳至較低部分的過

程.對流是液體和氣體熱傳遞的主要方式，氣體的對流比液體明顯.熱輻射是物體不依靠介質，直接將能量發(fā)

射出來，傳給其他物體的過程.熱輻射是遠距離傳遞能量的主要方式，如太陽能就是以熱輻射的形式,經過宇

宙空間傳給地球的.

12.2熱量與熱值

目標

1.了解熱量的概念，知道熱量是在熱傳遞過程中物體內能改變的多少.

2.知道當質量一定時水吸收的熱量跟溫度的升高成正比，升高的溫度相同時水吸收的熱量跟它的質量成正

比.

3.了解樹直的概念,會根據(jù)樹直來計算燃料完全燃燒放出的熱量.

【重點難點】

重點:熱量的概念，熱值及燃料選擇.

難點:熱量的概念.

教學I過程?

【新課導入】

導入1:圖片導入

北京奧運會火炬長72厘米、重985克，燃燒時間15分鐘,在零風速下火焰高度25至30厘米,在強光和日光

情況下均可識別和拍攝.在工藝方面使用錐體曲面異型一次成型技術和鋁材腐蝕、著色技術,燃料為丙烷，

符合環(huán)保要求.火炬外形制作材料為可回收的環(huán)保材料.那么人們在日常生活中,選擇什么樣的燃料合適呢?

北京奧運會火炬在燃燒時的燃料是什么物質呢?通過本節(jié)課的學習,相信你一定能夠找到答案.

導入2：復習導入

什么是內能?改變內能有哪幾種方式?通過學生回答引出熱傳遞可以改變物體的內能,那一杯開水變冷減少

的內能和一桶開水變冷減少的內能一樣多嗎?怎樣描述熱傳遞時物體內能改變的多少呢？

導入3：演示導入

將酒精等加熱用活塞塞緊的裝有水的試管，觀察在加熱過程中的現(xiàn)象.請問觀察到的現(xiàn)象是什么?這種現(xiàn)象

怎么解釋?把水加手播個過程能量是怎么轉化的?我們今天就來研究這個過程.

【課堂探究】

1.什么叫熱量

自主閱讀教材P26內容,獨立思考并完成以下問題.

在物理學中，把物體在熱傳遞過程中內能改變的多少叫做熱量.當僅有熱傳遞時,物體吸收熱量，內

能增加，物體放出熱量，內能減少.在國際單位制中,熱量的單位是焦耳，簡稱焦，符號是

J.

2.探究物體吸收或放出的熱量

自主學習:猜想:物體吸收熱量的多少與哪些因素有關？

閱讀"活動1”,完成下面問題.

⑴在探究物體吸收或放出的熱量實驗中，需要的器材有鐵架臺、酒精燈、溫度計、量筒、相同的

燒杯、鐘表.水吸熱的多少可以根據(jù)加熱時間的長短來粗略判斷.

⑵給100g的水加熱，記錄的物理量有加熱時間和升高的溫度.加熱相同的時間，水吸收的熱量相

同，此實驗過程中控制水的質量不變，改變水升高的溫度，然后依據(jù)加熱時間的不同從而知道水

吸收的熱量不同.

⑶分組完成“活動1"中的實驗，分析實驗數(shù)據(jù)可得出實驗結論.

實驗結論:當質量一定時，水吸收的熱量與升高的溫度成上心.

（4）在探究水吸收的熱量跟它的質量的關系時，該實驗要控制水升高的溫度不變，改變水的質量.請

設計并說出你的實驗方案，并畫出記錄實驗數(shù)據(jù)的表格.

實驗結論:當升高的溫度相同時,水吸收的熱量跟它的質量成上比_.

⑸我們通過實驗，借助的方法彳導出對同種物質的物體,它吸收或放出的熱量跟萌質的質量

和溫度的變化成正比.焦耳經過實驗研究得出：1kg純水溫度升高（或降低）1℃時，吸收（或放出）的熱量

是4.2x1J.

3.燃料的熱值

閱讀課文，完成下面問題.

⑴燃料的種類：固體燃料、液體燃料、氣體燃料.

⑵質量相等的不同燃料，在完全燃燒時放出的熱量是否相等?上玉

⑶在物理學中，把某種燃料完全燃燒時所放出的熱量與燃料質量的比值叫做這種燃料的熱值.燃料完

全燃燒的計算公式為Q=mq.

⑷閱讀常見燃料樹直表，你的發(fā)現(xiàn)是不同燃料的熱值一般是不同的.

⑸氫氣的熱值是1.4x10sJ/m：它表示的物理意義是1m的氫氣完全燃燒時放出的熱量是1.4x1（TJ,

利用氫氣作燃料，它的優(yōu)點是減少污染，保護環(huán)境.