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第九章 機(jī)械與人 第一節(jié) 杠 桿 學(xué)習(xí)目標(biāo) 1．知道什么是杠桿，理解力臂的概念，能根據(jù)相關(guān)的實(shí)物，畫(huà)出杠桿示意圖。 2．通過(guò)實(shí)驗(yàn)，探究杠桿的平衡條件，會(huì)利用杠桿平衡條件解決一些簡(jiǎn)單的問(wèn)題。 3．認(rèn)識(shí)生活中的一些杠桿，會(huì)對(duì)杠桿進(jìn)行分類(lèi)。 學(xué)時(shí)安排 本節(jié)用2學(xué)時(shí)，第一學(xué)時(shí)認(rèn)識(shí)杠桿、探究杠桿的平衡條件，第二學(xué)時(shí)學(xué)習(xí)杠桿的分類(lèi)和應(yīng)用。 第一學(xué)時(shí) 課前準(zhǔn)備 1．自帶物品 課前從家里帶來(lái)羊角錘、剪刀、鉗子、起子（及帶瓶蓋的廢酒瓶）等工具。 2．預(yù)習(xí)記錄 通過(guò)預(yù)習(xí)課文，你學(xué)會(huì)了什么，有哪些疑問(wèn)，請(qǐng)簡(jiǎn)要記錄下來(lái)： 合作探究 一、認(rèn)識(shí)杠桿 活動(dòng)1：分別用羊角錘起釘子、用剪刀剪紙、用起子起瓶蓋、用直尺撬文具盒……。在觀(guān)察的基礎(chǔ)上，思考討論： 1．這些工具在工作時(shí)有哪些共同特征？ 2．請(qǐng)畫(huà)出下圖中各杠桿的支點(diǎn)O和動(dòng)力F1及阻力F2的示意圖。思考：F1和F2是誰(shuí)受到的力？ 二、探究杠桿的平衡條件 活動(dòng)2：回憶你玩過(guò)的蹺蹺板的游戲，結(jié)合觀(guān)察下圖思考： 1． 你有哪些感興趣的問(wèn)題？ 2．蹺蹺板在水平位置靜止由哪些因素決定？ 活動(dòng)3：探究杠桿的平衡條件 1．在木尺的兩邊分別掛上數(shù)目不同的鉤碼，用F1、F2表示鉤碼的拉力，用L1、L2表示懸掛點(diǎn)到支點(diǎn)O的距離。 2．改變鉤碼個(gè)數(shù)并調(diào)節(jié)懸掛點(diǎn)到O點(diǎn)的距離，使木尺處于水平靜止?fàn)顟B(tài)。將各次實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)填寫(xiě)入下表。 填一填 ⑴杠桿：__________________________________，叫杠桿。 ⑵支點(diǎn)是：________________，動(dòng)力是：____ ________，阻力是：______ _____。 實(shí)驗(yàn) 次數(shù) 左邊 右邊 動(dòng)力F1/N 距離L1/cm 阻力F2/N 距離L2/cm 1 2 3 3．觀(guān)察分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，看看木尺平衡的條件是什么？ 結(jié)論 4．如果杠桿的左邊改用彈簧測(cè)力計(jì)斜拉杠桿使其平衡（如圖所示），用刻度尺分別測(cè)出支點(diǎn)到測(cè)力計(jì)拉力作用點(diǎn)的距離和支點(diǎn)到該力作用線(xiàn)的距離填入下表中。 實(shí)驗(yàn) 次數(shù) 左邊 右邊 動(dòng)力F1/N 支點(diǎn)到力的作用點(diǎn)距離L/cm 支點(diǎn)到力的作用線(xiàn)距離L1/cm 阻力F2/N 距離L2/cm 1 2 5．分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，看看木尺平衡的條件是什么？ 結(jié)論：_____________________________________ 填一填 ⑴動(dòng)力臂是：____ ________， 阻力臂是：____ __ _____。 ⑵杠桿的平衡條件為：________________。 說(shuō) 明 學(xué)生說(shuō)出杠桿的特征后，教師順勢(shì)給出杠桿、支點(diǎn)、動(dòng)力、阻力幾個(gè)名詞。 本環(huán)節(jié)意在引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，進(jìn)而探究杠桿的平衡條件。若在課堂上播放實(shí)景視頻，引導(dǎo)學(xué)生提出問(wèn)題和猜想，效果更好。 基于學(xué)生的實(shí)際認(rèn)知規(guī)律，此時(shí)不急于硬性給出“力臂”的概念，而是稱(chēng)之為懸掛點(diǎn)到支點(diǎn)的“距離”。 該步實(shí)驗(yàn)可由教師演示，學(xué)生記錄數(shù)據(jù)。通過(guò)演示實(shí)驗(yàn)首先使學(xué)生發(fā)現(xiàn)：當(dāng)用彈簧測(cè)力計(jì)斜拉杠桿時(shí)，左右兩邊的力與支點(diǎn)到力的作用點(diǎn)距離的乘積不再相等！形成認(rèn)知沖突。然后教師引入“力的作用線(xiàn)”和“力臂”的概念。 第二學(xué)時(shí) 課前準(zhǔn)備 預(yù)習(xí)記錄 通過(guò)預(yù)習(xí)課文，你學(xué)會(huì)了什么，有哪些疑問(wèn)，請(qǐng)簡(jiǎn)要記錄下來(lái)： 合作探究 三、杠桿的分類(lèi) 活動(dòng)4：標(biāo)出下圖中杠桿的支點(diǎn)，并畫(huà)出動(dòng)力、阻力、動(dòng)力臂、阻力臂。然后思考討論： 1．根據(jù)生活經(jīng)驗(yàn)，你認(rèn)為上圖中的杠桿哪些是省力的？哪些是費(fèi)力的？哪個(gè)既不省力，也不費(fèi)力？ 2．根據(jù)杠桿的平衡條件分析，為什么有的杠桿省力？有的杠桿費(fèi)力？有的既不省力又不費(fèi)力？ 3．生活中還有哪些省力杠桿、費(fèi)力杠桿、等臂杠桿？請(qǐng)列舉幾例，并畫(huà)出這些杠桿的示意圖。 說(shuō) 明 本節(jié)安排的活動(dòng)較少，留出適當(dāng)時(shí)間讓學(xué)生做一些鞏固練習(xí)題。 教師還可安排有關(guān)杠桿平衡條件的計(jì)算題。 第二節(jié) 滑輪及其應(yīng)用 學(xué)習(xí)目標(biāo) 1．能識(shí)別生活中常見(jiàn)的定滑輪、動(dòng)滑輪、滑輪組。 2．通過(guò)實(shí)驗(yàn)探究，理解定滑輪、動(dòng)滑輪、滑輪組的作用和實(shí)質(zhì)。 3．能根據(jù)要求選擇滑輪或組裝滑輪組，學(xué)會(huì)利用它們解決一些簡(jiǎn)單的實(shí)際問(wèn)題。 課前準(zhǔn)備 1．收集信息 找出生活中常用的滑輪，有關(guān)滑輪的圖片、使用滑輪的實(shí)況錄像（如升國(guó)旗、起重機(jī)提升重物等），與其他同學(xué)互相交流。 2．預(yù)習(xí)記錄 通過(guò)預(yù)習(xí)課文，你學(xué)會(huì)了什么，有哪些疑問(wèn)，請(qǐng)簡(jiǎn)要記錄下來(lái)： 合作探究 一、定滑輪和動(dòng)滑輪 活動(dòng)1：組裝滑輪，提升重物 1．用鐵架臺(tái)、滑輪（一個(gè)）、細(xì)線(xiàn)（一根）、鉤碼組裝滑輪，利用你組裝的滑輪將鉤碼提升一定的高度，你能想出幾種組裝方法？ 2．各組之間交流組裝方法，并討論各種組裝方法有哪些異同點(diǎn)？ 填一填 ⑴使用滑輪時(shí)，滑輪的軸固定不動(dòng)的叫做??? ???。 ⑵使用滑輪時(shí)，軸隨物體一起運(yùn)動(dòng)的滑輪叫做???? 。 活動(dòng)2：定滑輪的作用和實(shí)質(zhì) 1．用彈簧測(cè)力計(jì)測(cè)量使用定滑輪拉起重物（鉤碼）的拉力，改變拉力的方向多次測(cè)量，并記下每次拉力的大小，比較拉力的大小與物重有什么關(guān)系？ 2．比較定滑輪和等臂杠桿，它們有哪些相同和不同之處？ 填一填 請(qǐng)畫(huà)出圖 （b）、（c）中的兩個(gè)力臂，由圖可知，定滑輪實(shí)質(zhì)上相當(dāng)于一個(gè)????? 杠桿，因此拉力和物體重力的關(guān)系是：?????? ????????? ，即使用定滑輪不能省力，但可以 。 活動(dòng)3：動(dòng)滑輪的作用和實(shí)質(zhì) 1．先猜想使用動(dòng)滑輪提起重物（鉤碼）時(shí)拉力的大小，然后用彈簧測(cè)力計(jì)進(jìn)行測(cè)量，比較拉力的大小與物重有什么關(guān)系？ 2．動(dòng)滑輪的實(shí)質(zhì)是什么？與其他同學(xué)相互交流你們的觀(guān)點(diǎn)。 填一填 請(qǐng)?jiān)趫D2中畫(huà)出動(dòng)滑輪的動(dòng)力臂和阻力臂，由圖可知，動(dòng)滑輪實(shí)質(zhì)上相當(dāng)于一個(gè)????? 杠桿，因此拉力和物重的關(guān)系是：??????? ???。即使用動(dòng)滑輪可以 。 圖2 F F 思考：使用定滑輪和動(dòng)滑輪各有什么優(yōu)點(diǎn)和不足？ 二、滑輪組 活動(dòng)4：組裝滑輪組并探究滑輪組的省力情況 1．把一個(gè)定滑輪和一個(gè)動(dòng)滑輪組合成滑輪組，動(dòng)手做一做，并畫(huà)出你所組裝的滑輪組，你還能設(shè)計(jì)其他的組合方式嗎？ 2．按照課本圖9-17（a）所示的方式進(jìn)行探究，把提起重物使用的拉力與物重相比較，再數(shù)一數(shù)承擔(dān)物重的繩子有幾股，你能發(fā)現(xiàn)什么？ 填一填 ⑴ 和 組合在一起叫做滑輪組。使用滑輪組時(shí)，滑輪組用幾股繩子吊著物體，拉力就是物重的 。 ⑵根據(jù)圖3中的省力要求，畫(huà)出滑輪組的繞法。(不計(jì)摩擦和滑輪重) 圖3 思考：由動(dòng)滑輪的實(shí)質(zhì)可知：拉力等于物重的二分之一，通過(guò)測(cè)量發(fā)現(xiàn)，拉力卻大于物重的二分之一，請(qǐng)你分析其中的原因?；喗M是否也存在類(lèi)似的問(wèn)題？ 說(shuō) 明 先讓同學(xué)們動(dòng)手實(shí)驗(yàn)，建立一定的實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)，以便于由具體的滑輪抽象出杠桿的實(shí)質(zhì)。 此活動(dòng)不給學(xué)生提供彈簧測(cè)力計(jì)。 通過(guò)比較定滑輪和等臂杠桿，理解定滑輪的實(shí)質(zhì)。 此活動(dòng)時(shí)發(fā)給學(xué)生彈簧測(cè)力計(jì)。 理解動(dòng)滑輪的實(shí)質(zhì)。 活動(dòng)2和活動(dòng)3可放在一起測(cè)量，比較得出結(jié)論后，再分析其實(shí)質(zhì)。 先動(dòng)手組裝，根據(jù)實(shí)物畫(huà)圖分析，由具體到抽象、深入淺出。 為研究機(jī)械效率埋下伏筆。 第三節(jié) 做功了嗎 學(xué)習(xí)目標(biāo) 1．結(jié)合實(shí)例理解機(jī)械功的概念，會(huì)判斷各種事例中物體是否做功。 2．通過(guò)歸納生活中大量做功實(shí)例，認(rèn)識(shí)做功的兩個(gè)必要因素。 3．會(huì)用功的公式進(jìn)行簡(jiǎn)單計(jì)算。 課前準(zhǔn)備 1． 復(fù)習(xí)回憶 圖1 若不計(jì)彈簧測(cè)力計(jì)所受重力、繩重、機(jī)械重及各種摩擦，如圖1所示，用彈簧測(cè)力計(jì)將物重為G的物體勻速提升一段距離h，則拉力大小為F=G，拉力的作用點(diǎn)移動(dòng)的距離為s=h；如圖2所示，①若使用圖中的杠桿，已知OA =2OB，則拉力大小為F1= , 拉力的作用點(diǎn)移動(dòng)的距離為 s1= ；②若使用定動(dòng)滑輪，則拉力大小為F2= , 拉力的作用點(diǎn)移動(dòng)的距離為 s2= ；③若使用動(dòng)滑輪，則拉力大小為F3= , 拉力的作用點(diǎn)移動(dòng)的距離為 s3= ；④若使用圖中的滑輪組，則拉力大小為F4= , 拉力的作用點(diǎn)移動(dòng)的距離為s4= 。 圖2 2．預(yù)習(xí)記錄 通過(guò)預(yù)習(xí)課文，你學(xué)會(huì)了什么，有哪些疑問(wèn)，請(qǐng)簡(jiǎn)要記錄下來(lái)： 合作探究 一、機(jī)械功 活動(dòng)1： （1）分析“課前準(zhǔn)備”中“回憶復(fù)習(xí)”的內(nèi)容，在各種提升物體的方法中，拉力與上升距離的乘積有何特點(diǎn)？ （2）閱讀課文第164頁(yè)“機(jī)械功”部分的內(nèi)容，理解物理學(xué)中給力和物體在力的方向上移動(dòng)距離的乘積賦予了什么物理意義。 填一填 物理學(xué)中把 和物體在力的方向上 的乘積叫做機(jī)械功，簡(jiǎn)稱(chēng) 。 二、怎樣才算做功 活動(dòng)2：根據(jù)課本第164頁(yè)圖9-22（a）和（b）兩個(gè)做功的實(shí)例和（c）沒(méi)有做功的實(shí)例分析下列問(wèn)題。 1．歸納一個(gè)物體對(duì)另一個(gè)物體做功必須具備什么條件？ ２．根據(jù)做功的兩個(gè)必要因素，列舉生活中一個(gè)物體對(duì)另一個(gè)物體做功的實(shí)例，并與其他同學(xué)交流。 ３．分析下列實(shí)例是否做功，并說(shuō)明你判斷的依據(jù)。 （1）人搬石頭，但沒(méi)有搬動(dòng) （2）人在平直路面上將油桶推到倉(cāng)庫(kù)里 （3）舉重運(yùn)動(dòng)員把杠鈴舉在空中，停留了5秒鐘 （4）冰塊在光滑的冰面上勻速滑動(dòng) 填一填 做功的兩個(gè)必要因素：（１） ；（２） 　　　　　　 。 三、怎樣計(jì)算功 活動(dòng)3：看書(shū)自學(xué)課本第165頁(yè)，完成下面內(nèi)容： 1．估算一下，用手勻速托起4個(gè)雞蛋升高1米，手對(duì)雞蛋做的功大約是多少？ 把你的物理課本從地上撿起來(lái)，放在課桌上，你做的功大約是多少？ 2．在平地上，小明用50N的水平推力推動(dòng)重100N的箱子，前進(jìn)了10m，小明做了多少功？如果把這個(gè)箱子勻速舉高1m，他做了多少功？ 3．你認(rèn)為計(jì)算功的多少時(shí)，需要注意哪些問(wèn)題？ 填一填 物理學(xué)中規(guī)定，功等于???????跟 ?????????????????????? 的乘積，即功＝?????? ???，用公式表示W(wǎng)＝?????? ?? 。其中W表示???? ?，單位是???? ；F表示???? ，單位是? ??? ；s表示?? ?? ，單位是?? ?? 。 說(shuō) 明 通過(guò)歸納得出Fs=Gh，使學(xué)生意識(shí)到力和物體在力的方向上移動(dòng)距離的乘積有一定的物理意義，從而引出功。 師生、生生相互交流，共同歸納出做功的必要因素，教師可在此基礎(chǔ)上列舉不做功的情況，讓學(xué)生分析。 計(jì)算做功的多少時(shí)要注意：力必須是做功的力；距離必須是在力的方向上移動(dòng)的距離。 第四節(jié) 做功的快慢 學(xué)習(xí)目標(biāo) 1．經(jīng)歷建立功率概念的過(guò)程，明確功率的含義——表示做功的快慢。 2．知道功率的定義、公式、單位，了解常見(jiàn)動(dòng)物和交通工具的功率。 3．通過(guò)對(duì)比功率和速度概念的建立過(guò)程，了解比值定義物理量的方法。 4．會(huì)進(jìn)行有關(guān)功率的簡(jiǎn)單計(jì)算。 課前準(zhǔn)備 1． 復(fù)習(xí)回憶 復(fù)習(xí)回顧“第三章第三節(jié)快與慢”中速度的定義、公式及單位（簡(jiǎn)要記在下面）。 2．家庭實(shí)驗(yàn) 請(qǐng)與同學(xué)或家人合作，測(cè)量你上樓時(shí)的有關(guān)數(shù)據(jù)，填入下表中，以供課堂討論和計(jì)算用。（請(qǐng)勿一味求快，務(wù)必確保安全） 你的質(zhì)量m/kg 上樓的高度h/m 所用的時(shí)間t/s 3．預(yù)習(xí)記錄 通過(guò)預(yù)習(xí)課文，你學(xué)會(huì)了什么，有哪些疑問(wèn)，請(qǐng)簡(jiǎn)要記錄下來(lái)： 合作探究 一、怎樣比較做功的快慢 活動(dòng)1：仔細(xì)觀(guān)察教材第167頁(yè)圖9-26和圖9-27，思考討論：圖9-26的兩幅圖中，誰(shuí)做功快？圖9-27的兩幅圖中，誰(shuí)做功快？與同學(xué)相互交流你們的判斷方法。 填一填 要比較做功的快慢，可以采用的方法有： ⑴ ； ⑵ 。 思考：要比較做功的快慢，需要考慮哪些因素？如果做功的多少和所用的時(shí)間都不相同，怎樣比較做功的快慢？ 二、功率與測(cè)算功率的方法 活動(dòng)2：閱讀教材第168頁(yè)上半頁(yè)內(nèi)容。 填一填 要比較做功的快慢，可以采用的方法有： ⑴功率的定義： 。 ⑵功率的公式： 。 ⑶功率的單位： 。 思考1：教材對(duì)功率的定義采用的是上面比較做功快慢的方法中的哪一種？ 思考2：功率概念的引入方法和速度概念的引入方法是類(lèi)似的，你還知道哪些采用這種方法來(lái)引入的物理量？比較這些物理量的引入過(guò)程，你能發(fā)現(xiàn)哪些相同之處？ 活動(dòng)3：閱讀教材第168頁(yè)下半頁(yè)表格中一些動(dòng)物和交通工具的功率，回答下列問(wèn)題： 1．明確這些功率所表示的含義。 例如馬拉車(chē)長(zhǎng)時(shí)間的功率為450W，表示馬每秒做功 J。 2．你還知道哪些動(dòng)物和機(jī)器的功率，寫(xiě)出來(lái)，并與同學(xué)和老師交流。 活動(dòng)4：利用課前測(cè)得的有關(guān)上樓的數(shù)據(jù)，計(jì)算自己上樓時(shí)的功率。然后與其他同學(xué)交流，思考下面的問(wèn)題： 誰(shuí)做的功最多？誰(shuí)的功率最大？?jī)烧呤欠褚恢?，為什么? 說(shuō) 明 許多物理量都是采用“比值定義法”定義的，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行歸納比較，可以使學(xué)生深入領(lǐng)會(huì)這種定義方法，有助于學(xué)生進(jìn)一步學(xué)習(xí)其他采用比值定義法定義的物理量，取得事半功倍的效果。 對(duì)功率單位瓦特形成感性認(rèn)識(shí)以及估計(jì)常見(jiàn)事物的功率，對(duì)學(xué)生來(lái)說(shuō)是個(gè)難點(diǎn)，教師應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生多觀(guān)察、多列舉，幫助學(xué)生形成感性認(rèn)識(shí)。 與課前實(shí)驗(yàn)相呼應(yīng)，讓學(xué)生體驗(yàn)到利用物理知識(shí)可以解決生活實(shí)際問(wèn)題，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，養(yǎng)成通過(guò)聯(lián)系實(shí)際學(xué)習(xí)物理的習(xí)慣。 第五節(jié) 機(jī)械效率 學(xué)習(xí)目標(biāo) 1．知道有用功、額外功和總功的含義，以及它們之間的聯(lián)系，能在實(shí)例中區(qū)分有用功、額外功和總功。 2．理解機(jī)械效率，會(huì)用機(jī)械效率的公式進(jìn)行簡(jiǎn)單的計(jì)算；經(jīng)歷測(cè)算滑輪組機(jī)械效率的過(guò)程，學(xué)習(xí)測(cè)算簡(jiǎn)單機(jī)械效率的方法。 3．知道任何機(jī)械效率總小于1，知道提高機(jī)械效率的方法，認(rèn)識(shí)提高機(jī)械效率的意義，增強(qiáng)節(jié)能意識(shí)，提高對(duì)科學(xué)發(fā)展觀(guān)的認(rèn)識(shí)。 課前準(zhǔn)備 1． 復(fù)習(xí)回憶 甲 乙 丙 圖1 在圖1甲、乙、丙中，若不計(jì)機(jī)械重、繩重及摩擦，F(xiàn)1= 、F2= 、F3= 。如果參照?qǐng)D甲、乙、丙進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，你認(rèn)為F1 、F2、 F3與物重的大小關(guān)系可能會(huì)怎樣？ 2．預(yù)習(xí)記錄 通過(guò)預(yù)習(xí)課文，你學(xué)會(huì)了什么，有哪些疑問(wèn)，請(qǐng)簡(jiǎn)要記錄下來(lái)： 合作探究 一、什么是機(jī)械效率 活動(dòng)1：參照“復(fù)習(xí)回憶”中的圖甲、乙、丙進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，思考討論下面的問(wèn)題： 1．施加在繩子末端的拉力對(duì)哪些物體做了功？ 2． 哪些功對(duì)我們是有用的？ 3．哪些功對(duì)我們是無(wú)用但又不得不做的功？ 4． 這些功的大小有什么關(guān)系？ 填一填 （1）對(duì)人們 的功做的功叫做有用功，用W有用表示。對(duì)我們無(wú)用但又 的功叫做額外功，用 表示。 所做的功叫做總功，用W總表示。 （2）機(jī)械效率的定義： 跟 的比值。用η表示。機(jī)械效率的數(shù)值常用 表示。 （3）機(jī)械效率的公式：η= 。 （3） （4） 二、機(jī)械效率總是一定的嗎？ 活動(dòng)2：測(cè)算滑輪組的機(jī)械效率 測(cè)出如圖2所示的甲、乙、丙三個(gè)滑輪組的機(jī)械效率，并將測(cè)量數(shù)據(jù)記錄在課本第171頁(yè)的表格中（在原表格下再增加一行）。 圖2 討論： 1．測(cè)算滑輪組機(jī)械效率的理論依據(jù)（即原理）是什么？ 2．根據(jù)測(cè)算原理，實(shí)驗(yàn)需要測(cè)量哪些物理量？這些物理量如何測(cè)量？ 3．只測(cè)重物移動(dòng)的距離或繩子自由端移動(dòng)的距離，能不能測(cè)算滑輪組的機(jī)械效率？重物移動(dòng)的距離和繩子自由端移動(dòng)的距離都不測(cè)出，能不能測(cè)算滑輪組的機(jī)械效率？ 4．比較甲、乙、丙三個(gè)滑輪組的機(jī)械效率，你有什么發(fā)現(xiàn)？ 填一填 同一滑輪組的機(jī)械效率不是 ，提升的重物越重，滑輪組的機(jī)械效率越高。使用不同的滑輪組提升相同的重物時(shí)，動(dòng)滑輪的 ，滑輪組的機(jī)械效率越高。 思考：通過(guò)以上實(shí)驗(yàn)，你認(rèn)為影響滑輪組機(jī)械效率高低的因素有哪些？如何提高滑輪組的機(jī)械效率？ 說(shuō) 明 通過(guò)學(xué)生思考、討論既能弄清有用功、額外功和總功的含義，又能把有用功、額外功和總功區(qū)分開(kāi)來(lái)。 通過(guò)學(xué)生對(duì)額外功多少的討論，意識(shí)到我們做功時(shí)額外功越少越好，也就是有用功在總功中所占的比例越大越好，從而歸納出機(jī)械效率的定義和公式。 通過(guò)實(shí)驗(yàn)，既讓學(xué)生學(xué)會(huì)測(cè)滑輪組機(jī)械效率的方法，又能使他們認(rèn)識(shí)到機(jī)械的機(jī)械效率不是不變的。 第六節(jié) 合理利用機(jī)械能 學(xué)習(xí)目標(biāo) 1．知道什么是動(dòng)能、重力勢(shì)能、彈性勢(shì)能、機(jī)械能。 2．知道動(dòng)能、重力勢(shì)能、彈性勢(shì)能的大小跟哪些因素有關(guān)，經(jīng)歷探究動(dòng)能和重力勢(shì)能的大小跟哪些因素有關(guān)的過(guò)程，學(xué)習(xí)運(yùn)用控制變量研究問(wèn)題的方法，培養(yǎng)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度。 3．知道動(dòng)能、重力勢(shì)能、彈性勢(shì)能可以相互轉(zhuǎn)化，并能解釋自然界中機(jī)械能相互轉(zhuǎn)化的現(xiàn)象，認(rèn)識(shí)到自然界中的事物都不是孤立的，是相互聯(lián)系的。 學(xué)時(shí)安排 本節(jié)用2學(xué)時(shí)，第一學(xué)時(shí)認(rèn)識(shí)動(dòng)能、重力勢(shì)能、彈性勢(shì)能，探究影響動(dòng)能的因素；第二學(xué)時(shí)探究影響重力勢(shì)能的因素，學(xué)習(xí)動(dòng)能和勢(shì)能的相互轉(zhuǎn)化。 第一學(xué)時(shí) 課前準(zhǔn)備 1．自帶物品 1號(hào)干電池一節(jié)、2號(hào)干電池一節(jié)、木塊（或泡沫塊）、橡皮、硬紙板等。 2．預(yù)習(xí)記錄 通過(guò)預(yù)習(xí)課文，你學(xué)會(huì)了什么，有哪些疑問(wèn)，請(qǐng)簡(jiǎn)要記錄下來(lái)： 合作探究 一、動(dòng)能和勢(shì)能 活動(dòng)1：列舉生活中能夠做功的物體。 填一填 如果一個(gè)物體 做功，我們就說(shuō)這個(gè)物體具有能量。物體做功的過(guò)程就是 的過(guò)程，物體做的功越多，說(shuō)明某種能轉(zhuǎn)化為 的能越多。國(guó)際單位制中，功的基本單位是焦（J），能的單位也是 。 活動(dòng)2：思考、討論下列問(wèn)題： 1．射出的箭、運(yùn)動(dòng)的球、流動(dòng)的水、流動(dòng)的空氣等物體都能夠做功，它們有什么共同點(diǎn)？ 2．懸吊的電扇、起重機(jī)吊起的重物、被舉起的杠鈴等物體都能夠做功，它們有什么共同點(diǎn)？ 3．張開(kāi)的弓、變形的撐桿、蹦極時(shí)張緊的橡皮繩等物體都能夠做功，它們有什么共同點(diǎn)？ 填一填 （1）動(dòng)能：物體由于 具有的能量。 （2）勢(shì)能：物體由于 或發(fā)生 具有的能量叫勢(shì)能，前者叫做重力勢(shì)能，后者叫做 。 （3）動(dòng)能和勢(shì)能統(tǒng)稱(chēng) 能。 活動(dòng)3：探究動(dòng)能的大小與哪些因素有關(guān)。 1．運(yùn)動(dòng)著的不同物體具有的動(dòng)能大小一樣嗎？你認(rèn)為動(dòng)能的大小可能跟哪些因素有關(guān)？根據(jù)上面的活動(dòng)和你的生活經(jīng)驗(yàn)，提出你的猜想。 2．討論： ①要研究動(dòng)能的大小跟質(zhì)量是否有關(guān)，應(yīng)保持 不變，改變 ，比較 ；②要研究動(dòng)能的大小跟速度是否有關(guān)，應(yīng)保持 不變，改變 ，比較 。 3．根據(jù)以上設(shè)計(jì)思路，自選器材，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)。 提供的器材有： Ａ．1號(hào)干電池?。拢?號(hào)干電池?。茫緣K（或泡沫塊）　 Ｄ．橡皮　 Ｅ．硬紙板　 Ｆ．大鋼球　 Ｇ．小鋼球 Ｈ．斜面 所選器材是 思考：所選器材在實(shí)驗(yàn)中各起什么作用？動(dòng)能的大小如何顯示？ 4．按照自己的設(shè)計(jì)方案進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。 5．通過(guò)實(shí)驗(yàn)，可以得到什么結(jié)論？ 填一填 ①質(zhì)量相同時(shí)，速度 的物體具有的動(dòng)能 ； ②速度相同時(shí)，質(zhì)量 的物體具有的動(dòng)能 ； ③物體的動(dòng)能與物體的 和 有關(guān)， 越大， 越大，物體具有的動(dòng)能就越大。 說(shuō) 明 通過(guò)師生的雙邊活動(dòng)引出能量的概念。 通過(guò)比較、歸納得出動(dòng)能、重力勢(shì)能、彈性勢(shì)能、機(jī)械能的概念，培養(yǎng)歸納概括能力。 討論時(shí)，盡量讓學(xué)生說(shuō)出自己的方案，同學(xué)之間相互修正，讓學(xué)生充分參與到活動(dòng)中。通過(guò)討論，學(xué)習(xí)利用控制變量法制定計(jì)劃和實(shí)驗(yàn)方案。 第二學(xué)時(shí) 課前準(zhǔn)備 1．復(fù)習(xí)回憶 回顧上節(jié)課所學(xué)的內(nèi)容，請(qǐng)把上節(jié)課所學(xué)的知識(shí)要點(diǎn)簡(jiǎn)要記錄下來(lái)。 2．家庭實(shí)驗(yàn) 自制小方桌：取一塊方形的薄木板，用錘子輕輕地在木板的四角釘四根相同的釘子（為防止木板劈裂，事先可以先用錐子在四個(gè)角錐四個(gè)小孔），小方桌就制成了，帶到課堂備用。 3．自帶物品 課前請(qǐng)帶來(lái)下列物品：小石塊、較大的石塊、自制的小方桌、紙盒、沙子、海綿塊、細(xì)線(xiàn)、螺母等物體。 4．預(yù)習(xí)記錄 通過(guò)預(yù)習(xí)課文，你學(xué)會(huì)了什么，有哪些疑問(wèn)，請(qǐng)簡(jiǎn)要記錄下來(lái)。 合作探究 活動(dòng)4：探究重力勢(shì)能的大小與哪些因素有關(guān)。 1．被舉高的不同物體具有的重力勢(shì)能大小一樣嗎？你認(rèn)為重力勢(shì)能的大小可能跟哪些因素有關(guān)？根據(jù)你已有的知識(shí)和生活經(jīng)驗(yàn)，提出你的猜想。 2．討論： ①要研究重力勢(shì)能的大小跟質(zhì)量是否有關(guān)，應(yīng)保持 不變，改變 ，比較 ；②要研究重力勢(shì)能的大小跟高度是否有關(guān)，應(yīng)保持 不變，改變 ，比較 。 3．根據(jù)以上設(shè)計(jì)思路，自選器材，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)。 提供的器材有： Ａ．小石塊?。拢^大的石塊?。茫灾频男》阶? Ｄ．紙盒　 Ｅ．沙子　 Ｆ．海綿塊　 Ｇ．鉤碼 所選器材是 思考：所選器材在實(shí)驗(yàn)中各起什么作用？重力勢(shì)能的大小如何顯示？ 4．按照自己的設(shè)計(jì)方案進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。 5．通過(guò)實(shí)驗(yàn)，可以得到什么結(jié)論？ 活動(dòng)5：彈性勢(shì)能的大小跟哪些因素有關(guān)填一填 （1）質(zhì)量相同時(shí)，高度 的物體具有的重力勢(shì)能 ； （2）高度相同時(shí)，質(zhì)量 的物體具有的重力勢(shì)能 ； （3）物體的重力勢(shì)能與物體的 和 有關(guān)， 越大， 越大，物體具有的重力勢(shì)能就越大。 ？設(shè)計(jì)什么實(shí)驗(yàn)可以證明你的猜想？生活中有哪些事實(shí)或現(xiàn)象也能證明你的猜想？ 二、動(dòng)能和勢(shì)能的相互轉(zhuǎn)化 活動(dòng)6：?jiǎn)螖[實(shí)驗(yàn)：用細(xì)線(xiàn)拴住螺母制成一個(gè)單擺，將螺母拉到一定的高度釋放，仔細(xì)觀(guān)察小球的擺動(dòng)情況。 滾擺實(shí)驗(yàn)：將懸吊滾擺的繩子纏繞在滾擺上，放開(kāi)手。仔細(xì)觀(guān)察滾擺的上下運(yùn)動(dòng)情況。 1．比較螺母在最高點(diǎn)和最低點(diǎn)的勢(shì)能和動(dòng)能的情況：當(dāng)螺母從最高點(diǎn)向最低點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中，動(dòng)能和勢(shì)能是如何變化的？當(dāng)螺母從最低點(diǎn)向最高點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中，動(dòng)能和勢(shì)能又是如何變化的？ 2．以上實(shí)驗(yàn)?zāi)苷f(shuō)明什么？ 活動(dòng)7：分析蹦床運(yùn)動(dòng)員在蹦床比賽中能量的轉(zhuǎn)化。 填一填 物體具有的動(dòng)能和勢(shì)能是可以 的。 思考： 為什么滾擺每次上升的高度一次比一次低？ 說(shuō) 明 有了上節(jié)課的探究做基礎(chǔ)，本探究完全放手給學(xué)生，讓他們自主探究完成整個(gè)探究過(guò)程。 單擺實(shí)驗(yàn)取材容易，一定讓學(xué)生親自做，為學(xué)習(xí)機(jī)械能的相互轉(zhuǎn)化打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。 滾擺實(shí)驗(yàn)可由教師或?qū)W生演示，但要讓學(xué)生自主分析。 教師搜索何文娜在北京奧運(yùn)會(huì)的比賽錄像或蹦極等類(lèi)似的事例，讓學(xué)生分析討論能量的轉(zhuǎn)化情況。 23