2019年秋沪粤版九年级物理上册教案
11.1 怎样才叫做功
教学目标
【知识与能力】
1．知道机械功的概念，能用生活中的实例说明机械功的含义。
2．知道做功的两个必要因素。
3．理解功的计算公式W＝Fs，知道功的单位，能用功的公式进行有关计算。
【过程与方法】
通过观察和解释生产、生活中的有关实例的过程，了解功和能的含义，学习从物理规律中归纳简单的物理现象的方法。
【情感态度价值观】
通过观察生产、生活中的做功实例，认识到物理知识与自然现象、生产生活的紧密联系，养成乐于探索自然现象和物理规律的习惯。
教学重难点
【教学重点】
能识别物体在什么情况下做功，在什么情况下未做功。
【教学难点】
怎样正确地测算功。
课前准备
课件、插线板、保险丝等。
教学过程
一、创设情境，导入新课
关于功
1.在2016年里约奥运会上，我国举重选手龙清泉夺得了金牌，极大地鼓舞了全国人民。我校为了锻炼同学们的身体也买了杠铃供同学们使用。小明同学用尽全身力气想举起杠铃，可是杠铃在地上却纹丝不动。思考：在这一过程中小明同学对杠铃施加的力产生效果了吗？
2.“劳而无功”这一成语出自《庄子?天运》：“是犹推舟子涉地，劳而无功。”释义“功”，功效。花了劳力却收不到功效，形容白费力气，可见古人早已知道花了力气而没有功效这一物理现象。那么我们物理学中的“功”是如何定义的？怎样才算做功呢？
3.大华同学是一个品学兼优的好学生，不仅学习好，在家里也经常帮爸爸妈妈做一些力所能及的家务。星期天，大华上午去买了30斤大米，午饭后又帮妈妈收拾碗筷，接着又去井边帮爸爸把一大桶水提回家，累得满头大汗。大华的爸爸是个物理教师，他说：“大华今天很辛苦、很劳累，但从物理学的角度来看，你今天做这几项家务活时，并没有做功。”大华百思不得其解。大华的爸爸说得对吗？如何从物理学角度来理解这个问题呢？
二、新课教学
(一)怎样才叫“做功”
1．通过实验，体验“做功”。
学生实验1：用力沿水平方向推着小车前进(如图所示)。
描述观察到的现象：小车在水平推力作用下，移动了一段距离。
要求：用示意图表示出小车所受的推力以及运动过程情况。
点拨：此例中小车在水平推力F作用下，移动了一段距离s。
学生实验2：用力将地上的物体拿到桌面上来。
描述观察到的现象：物体在力的作用下，向上移动了一段距离。
要求：用示意图表示出物体所受的拉力以及运动过程情况。
点拨：此例中物体在拉力F作用下，向上移动了一段距离s。
2．找找共同点，建立功的概念。
仔细观察两示意图，比较一下，看看有什么共同点：
(1)这两个实验中同学的活动有什么共同点？
(2)物体为什么会移动一段距离？
(3)移动的距离和力之间有何关系？
共同点：物体受到力的作用，并沿这个力的方向移动一段距离。
3．功的概念：物理学中规定，作用在物体上的力，使物体在力的方向上通过了一段距离，就说这个力对物体做了机械功(简称“做了功”)。
(二) 如何判断力是否对物体做功
1．做功的两个必要的因素：
(1)作用在物体上的力；
(2)物体在力的方向上通过的距离。
2．活动：
请教室后排一位同学，将他的文具盒(或其他物品)送给老师。
引起学生注意，再结合这一模型，让学生分析文具盒受力情况和位置变化情况(画出示意图)，讨论该同学作用在文具盒的力有没有做功。
3．分析课本活动2，进一步理解做功的含义。
先让学生交流讨论，鼓励学生用科学语言进行表述。
4．练习：分析下列物体受到的力，并指出力对物体是否做功。
(1)手提着木块不动，木块受几个力的作用？哪个力对木块做了功？为什么？
(2)放在水平木板上的小车，在水平拉力作用下前进了一段距离，拉力和重力这两个力对小车做功了吗？为什么？
(3)工人推动小车在水平地面上前进。当工人停止用力后，小车还能向前运动一段距离，在这段距离上，工人还对小车做功吗？为什么？
在学生讨论回答的基础上，归纳出三种不做功的情况：
(1)物体没有受到力的作用，靠惯性通过一段路程，也就是没有力做功(F＝0)；
(2)物体受到力，但没有移动距离，即通过的路程为零(s＝0)；
(3)物体受力方向和物体运动的方向垂直(F与s的方向垂直)。
典例解读下列事例中，人对物体做功的是( )
A．举着杠铃原地不动
B．扛着米袋慢慢登上楼梯
C．提水桶在水平地面上匀速前进
D．用300 N的力推汽车，汽车没动
【解析】判断力是否对物体做功，必须同时满足做功的两个必要条件，即作用在物体上的力和使物体在力的方向上通过一段距离，缺一不可，否则没有做功。
【答案】B
(三)怎样测算功
1．功的多少：
(1)如图甲所示，用力把一块砖匀速提升1 m，做了一份功W。
(2)如图乙所示，如果用力把三块同样的砖匀速提升1 m，做功多少？
(3)如图丙所示，如果用力把一块砖匀速提升3 m，做功又是多少？
点拨：从上面分析可知功与力、距离的关系如何呢？
学生交流后得出的结论有：
(1)使物体移动的距离一定，力越大，做的功越多；
(2)力一定，使物体移动的距离越大，做的功越多；
(3)力越大，使物体移动的距离越大，做的功越多；
(4)功的多少跟作用在物体上的力成正比，跟物体移动的距离成正比。
2.功的计算方法：
定义：力对物体做的功，等于力与物体在力的方向上移动的距离的乘积。
(1)公式：功＝力×距离，即W＝F?s；
(2)单位：在国际单位制中，功W的单位：牛?米(N?m)或焦耳(J)；
(3)1 J的物理意义：1 N的力，使物体在力的方向上通过1 m的距离所做的功为1 J。即：1 J＝1 N×1 m＝1 N?m。
注意：在运算过程中，力F的单位：牛(N)；距离s的单位：米(m)。
3.功的简单测算：
(1)如图所示，请学生实际估算“用手匀速托起两个鸡蛋升高1 m时，手对鸡蛋做的功大约是多少。”
(2)如图所示，一人拉着重2000 N的车子沿水平方向前进5 m，你能求出此人做了多少
功吗？如果拉力为500 N呢？
完成课本例题的学习，通过例题的演算理解用功的公式进行有关计算。
典例解读小朋友在平地上用50 N的水平推力推动重100 N的箱子，前进了10 m，他做了______功。如果把这个箱子匀速举高2 m，他做了______功。
【解析】水平推箱子做的功W1，等于水平推力F和水平前进的距离s的乘积。匀速举箱子时用的力F′，与箱子的重力G大小相等、方向相反。举箱子是F′克服重力使箱子在F′方向上升高h所做的功W2＝F′h＝Gh。
【答案】500 J 200 J
(四)机械功原理
1．使用机械只能省力或省距离，但不能省功。
2．机械功原理是机械的重要定律，是能量守恒在机械中的体现。
三、练习设计
请完成《全易通》“题组练习”部分。
四、课堂小结
1.做功的两个必要因素。
2.功的定义、公式、单位。
强调：(1)功是力在距离上的积累效应；(2)1 N?m与1 J相等，是等价的。
3.强调解题规范化。
11.2 怎样比较做功的快慢
教学目标
1．知道功率的概念，知道功率计算公式、单位及物理意义。
2．会计算有关功率的简单问题。
3．通过比较做功的快慢学习用比值法研究物理问题。
4．通过实例说明功率的含义，认识功率在实际应用中的重要价值。
教学重难点
【教学重点】
功率的概念及计算。
【教学难点】
功率的测量。
课前准备
体重计、卷尺、秒表等。
教学过程
一、创设情境，导入新课
讨论：在建筑工地上，需要把几百块砖全部送到楼顶，你能想出几种办法？你认为应选择哪种办法？为什么这样选择？
二、新课教学
(一)如何比较做功的快慢
力做功时，不仅有多有少，而且有快有慢。在生产实践中，人们不仅要注意做功的多少，
更要关心做功的快慢。
如何比较做功的快慢呢？
活动：怎样比较做功的快慢
1．阅读课本活动1，注意观察两个情景，了解女同学和男同学各是怎么说的。因图中两位同学的说法都带有片面性，即女同学只比较功的多少而没有考虑时间，男同学只比较时间的长短而没有考虑做功的多少。
2．讨论、交流，提出自己的看法。
经过讨论交流，学生可以得出：两位同学的说法都是片面的，不能只比较做功多少或只比较做功时间的长短。要比较物体做功的快慢，必须同时考虑两个因素：一是物体做了多少功，二是物体做功所用的时间。
3．小实验：(准备：在讲台两侧地面上分别放四块砖。)
实验1：两位同学都将搬四块砖，从地面搬到讲台上。
要求：一位同学一次将四块砖搬到讲台上，另一位同学分四次将四块砖搬到讲台上，两次做功所用的时间也就不同了。
实验2：要求：两位同学用相同的时间，一位同学将两块砖，另一位同学将四块砖，同时从地面搬到讲台上。
实验3：要求：一位同学用较短的时间将两块砖从地面搬到讲台上。另一位同学将三块砖用较长的时间从地面搬到讲台上。
观察讨论：谁做功快，谁做功慢，要求说明判断的理由。
分析实验1可得出：
方法一：做相同的功，用时少做功快。
分析实验2可得出：
方法二：做功时间相同，做功多的做功快。
分析实验3可得出：一位同学做功少，但用的时间短。另一位同学做功虽多，但用的时间长。
让学生找出比较做功快慢的方法。
实际教学中，不少学生很快会联想到速度概念和压强概念的建立过程，提出用单位时间里所做的功来比较做功的快慢。
教师指出，这是最简单也是最佳的方法。
(二)认识功率
1．功率概念：物理学中，把做功的多少与所用时间的比叫做功率。
2．功率的物理意义：功率是表示做功快慢的物理量。
3．功率计算公式：功率＝功/时间，符号表达式：P＝W/t
4．功率的单位：在国际单位制中，功的单位是焦耳，时间的单位是秒，功率的单位是焦耳/秒，它有一个专门名称叫瓦特，简称瓦，符号是W。这个单位是为了纪念英国物理学家瓦特而用他的名字命名的，工程上还常用到千瓦(kW)做功率的单位。1 W＝1 J/s，1 kW＝103 W。
(1)体验1 W的大小：在1 s内将两个鸡蛋举高1 m，做功的功率约为1 W。
(2)阅读课本“信息浏览”，了解一些物体的功率，说明其意义。
典例解读关于功率，下列说法正确的是( )
A．做功多的机械，功率一定大
B．做功时间短的机械，功率一定大
C．在相同的时间里，做功多的机械，功率一定大
D．做相同的功，所用时间长的机械，功率一定大
【解析】功率是反映做功快慢的物理量，其大小决定于做功的多少和做功时间这两个物理量。
【答案】C
(三)功率的计算
口答：1.人在3 s内做功150 J，求人的功率？
2．挖掘机在1 min内做了7.2×106 J的功，求挖掘机的功率。
想一想：在课本图中，图(a)所示的起重机吊起的建筑材料重2000 N，高度为10 m，所用时间为40 s；图(b)所示的滑轮吊起的建筑材料重200 N，高度也为10 m，所用时间为20 s。它们做功的功率各是多少？哪个功率大？
教学分析：教学时要引导学生首先弄清题意，找出已知量和待求量，明确解题的过程。分析是沿着P＝W/t→W＝Gh的思路进行。
典例解读如图所示，一个质量为50 kg的人，在10 s内连续向上跳12个台阶，已知每个台阶的高度为0.2 m ，则这个人在这段时间内的功率是( )
A．1200 W B．10 W C．12 W D．120 W 【解析】人爬楼主要是克服重力做功，大小可以利用W＝Gh进行计算；功率大小可以利用P＝W/t进行估算。由W＝Gh＝mgh可知，只要测得人的质量和楼高，就能算出人做功的大小。
【答案】D
(四)学生实践体验活动：比一比，谁的功率大
1．设计实验：
(1)要测出每个同学上楼的功率，需要知道哪些物理量？
(2)怎样测量这些物理量？
(3)测量顺序是怎样的？
(4)怎么设计记录数据的表格？
2．测量过程：
男女同学各选10名“运动员”排成两纵队，由两位同学记时间t，一位同学负责测量学生质量m，两位同学用卷尺测量四楼到地面的距离h，由教师指挥发出信号，学生开始以最快速度跑上四楼。记时员及时报时，将m、h、t三个数据填入表格中计算功率。最后比一比谁的功率大。
三、练习设计
请完成《全易通》“题组练习”部分。
四、课堂小结
1．功率概念及其物理意义。
2．注意功和功率两个概念的区别。
3．功率是机械的主要技术性能之一，是选购机械的重要依据。
4．调查常见机械和电器的功率。
11.3 如何提高机械效率
教学目标
1．知道有用功、额外功和总功的含义，以及它们之间的关系。
2．理解机械效率，会用机械效率的公式进行简单的计算。
3．会测算滑轮组的机械效率。
4．知道机械效率总小于1，知道提高机械效率的方法和意义。
教学重难点
【教学重点】
有用功、额外功、总功及机械效率。
【教学难点】
同一机械的效率是可变的。
课前准备
斜面、小车、铁架台、滑轮组、细绳、钩码、弹簧测力计和刻度尺等。
教学过程
一、创设情境，导入新课
现代社会是讲求效率的节约型社会，时时处处都要讲究提高效率，使用机械也要讲效率。那么，什么是机械效率呢？下面我们就来研究这个问题。
二、新课教学
(一)有用功、额外功和总功
日常生活中，人们搬移物体，不是将物体平移到另一个地方，就是将物体从低处搬到高
处(或从高处搬到低处)。
课件展示有关生活、生产中搬移物体的片段，引导学生观察。
搬移物体过程中，可以用手直接搬，还可以利用机械。
演示：(1)用手将一重物直接从低处匀速搬到高处。
(2)利用斜面将该重物从低处匀速搬到高处。
(3)用动滑轮将该重物从低处匀速搬到高处。
交流：这些实验中，如何测算人做功的多少？
测算：测出上述实验中人所做的功。
分析：利用机械时，所做的功为何多一些？
讨论：哪些功是我们为了达到特定目的必须要做的功？哪些功是我们不需要但又不得不做的功？
学生经过思考、讨论，可以作答。
分析：课本图11－16a、11－16b中，哪些功是我们为了达到特定目的必须要做的功？哪些功是我们不需要但又不得不做的功？
在学生回答的基础上，指出“有用功”“额外功”及“总功”的含义。
1．有用功(W有用)：为达到目的人们需要且必须做的功。
2．额外功(W额外)：对人们既无利用价值又不得不做的功。
3．总功(W总)：动力所做的功。
4．总功等于有用功和额外功的总和，即W总＝W有用＋W额外。
典例解读李玲玲同学用水桶从水井中提水做清洁，她在把水从井底提上来的过程中，下列关于做功的说法中正确的是( )
A．对桶所做的功是有用功
B ．对水所做的功是额外功
C ．对水所做的功是有用功
D ．对水所做的功是总功
【解析】由题意可知，该同学的目的是把水提上来，所以对水所做的功是有用功；在提水的过程中，也要对桶和绳做功，这部分功是额外功。该同学对水、桶和绳做功的总和是总功。
【答案】C
(二)什么是机械效率
讨论：
(1)当你用水桶提水时，有两只大小相同的水桶可供选择，一只是轻质塑料桶，另一只是厚铁皮桶，你选择哪一只水桶？为什么？
(2)当你用动滑轮提升重物时，你希望选用什么样的滑轮？为什么？
至此，引导学生自己总结出机械效率的定义和公式。
1．机械效率的定义：有用功与总功的比值。
2．公式：η＝
W 有用W 总×100%
3．讨论 (1)机械效率的高低表示的物理意义是什么？
(2)机械效率的单位是什么？
(3)为什么机械效率总小于1？能不能等于1？
(4)如何提高机械效率？
4．练习
如左下图所示，建筑工人用滑轮组提升重为220 N 的泥桶，动滑轮重为20 N ，不计滑
轮与轴之间的摩擦及绳重。如果工人将绳子匀速向上拉了6 m ，则泥桶上升了多少？滑轮组的机械效率是多少？
典例解读 如右上图所示，拉力F ＝80 N ，物体重G ＝120 N ，若绳子自由端匀速拉动的距离s ＝4 m ，物体被提高的距离h ＝2 m ，求：
(1)拉力所做的有用功；
(2)拉力所做的总功W 总；
(3)该滑轮组的机械效率η。
【解析】关于滑轮组的机械效率，一般用有用功W
有用＝Gh ，总功W 总＝Fs 求解，另
外s ＝nh (n 为滑轮组承担物重的绳子股数)。
【答案】(1)W 有用＝240 J ；
(2)W 总＝Fs ＝320 J ； (3)η＝W 有用
W 总×100%＝75%。
(三)测算滑轮组的机械效率
实验目的：测算滑轮组的机械效率。
实验原理：η＝
W 有用W 总×100%
讨论： (1)滑轮组工作中的有用功怎样计算？需要测量哪些物理量？
(2)滑轮组的额外功是怎样产生的，是否便于测量？
(3)有其他简便的方法测算总功吗？需要测量哪些物理量？
(4)为了求出滑轮组的有用功和总功，进而测出滑轮组的机械效率，除滑轮组外，实验中还需要哪些测量器材？
注意事项：
(1)钩码上升的高度h，可用竖直放置在钩码旁的刻度尺读出，以钩码的下端为标准读数。
(2)拉力F的大小由弹簧测力计的示数读出，要竖直向上匀速拉动弹簧测力计，弹簧不要和外壳摩擦。
(3)测量细绳自由端通过的距离s时，可事先在细绳自由端上作一标记，再拉弹簧测力计，用滑轮组提升重物。用刻度尺量出钩码上升的高度后，再量出细绳标记移动的距离，就是细绳自由端通过的距离s。
实验结果：同一个滑轮组，在提升不同的重物时，其机械效率是不同的。
思考：还有什么因素会影响滑轮组的机械效率？为什么？
典例解读在做“测滑轮组机械效率”的实验中，小强和同学们组装了如图所示的甲、乙两个滑轮组(每只滑轮重都相同，不计摩擦和绳重)。
(1)对于甲图所示的滑轮组，如果没有刻度尺，只要测出钩码重G，然后竖直向上匀速拉动弹簧测力计使钩码升高，从弹簧测力计上读出拉力值F，即可算出该滑轮组的机械效率η＝______。
(2)比较甲、乙两滑轮组的机械效率，可知η甲______(填“>”“<”或“＝”)η乙。
(3)实验后小强猜想，对于同一滑轮组(例如图乙)，它的机械效率也可能不是固定的，于
是他用实验进行了探究，并证明自己的猜想是正确的。你认为小强应采用的正确方法是什么？答：________________________________________________________________________。
【解析】(1)在做“测滑轮组机械效率”的实验中，由于绳子自由端通过的距离s 与物体上升的高度h 的关系是s ＝nh ；在求滑轮组的机械效率时，如果没有刻度尺，也可以用导出公式来计算机械效率：η＝W 有用W 总＝Gh Fs ＝Gh Fnh ＝G nF ＝G
3F 。(2)当提升的物体重力相同时，滑轮组机械效率的高低与动滑轮的重力有关，动滑轮越重，滑轮组的机械效率越低。乙滑轮组的动滑轮较重，则它的机械效率较低。(3)当物体的重力增大时，滑轮组的机械效率将变大。因此，小强只要在乙滑轮组中增加钩码，再重复前面的操作，算出滑轮组的机械效率，跟原来的机械效率相比较即可。
【答案】(1)G
3F (2)> (3)在乙滑轮组中，增加钩码，再重复前面的操作，算出滑轮组
的机械效率，跟原来的机械效率相比较
三、练习设计
请完成《全易通》“题组练习”部分。
四、课堂小结
1．有用功、额外功和总功的含义，以及它们之间的关系。
2．机械效率的含义。
3．机械效率总小于1。
4．提高机械效率的方法。
11.4 认识动能和势能
教学目标
1．知道什么是动能、重力势能、弹性势能、机械能。
2．知道动能、重力势能、弹性势能分别与哪些因素有关。
3．知道动能、重力势能、弹性势能可以相互转化。
4．能解释自然界中机械能相互转化的现象。
教学重难点
【教学重点】
建立动能和势能的概念，理解影响动能和势能大小的因素。
【教学难点】
同一机械的效率是可变的。
课前准备
小车、木块、重物、小桌、沙子、弹簧。
教学过程
一、新课引入
用多媒体展示下列问题，师生共同讨论。
1.高速公路上都有限制汽车速度的标志，想一想这样做的原因是什么？
2.“……忽然，它像一匹脱缰的野马，从轨道的最高端飞驰而下，如同一条蛟龙，时而上下翻腾，时而左摇右摆……乘坐过山车的我在万分紧张的气氛中紧闭双眼，经历如此惊心动魄、激动不已的旅程，当我感觉过山车似乎平稳时，睁开了双眼。哎呀！太可怕了……
我正处于回环的最高处，而且还头朝下……太刺激了！”过山车速度为什么能够快慢不同的改变？过山车在最高点时，怎么会有平稳的感觉？想知道这里面的物理道理吗？通过本节内容的学习，聪明的你一定能找到答案。
3. 置疑：你知道人为什么要吃饭吗？学生讨论。
人类生活、生产离不开能量。因此，我们很有必要学习并了解一些有关能量方面的知识。问题：根据你的认识与了解，能说说能量有哪些形式吗？
学生讨论回答。那么，什么物体具有能呢？
指出：机械能是能量中最常见的一种形式。
到底什么是能呢？请观察下列实验。
二、新课教学
(一)什么是能
1．演示实验
(1)运动的小车推动木块运动。
(2)被举高的重物下落将小桌子压入沙中。
(3)被拉伸的弹簧拉动小车运动。
2．分析、讨论
(1)运动的小车对木块、被举高的重物对小桌、被拉伸的弹簧对小车有没有做功？你判断的依据是什么？
(2)运动的小车、被举高的重物、被拉伸的弹簧有什么共同特点？
在学生回答的基础上，引出“能量”的概念。
3．“能量”的概念
物体具有做功的本领，就说物体具有能。