高中物理教师备课资料卡 机械功原理

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1、【知识点名称】机械功的原理《课程标准》的要求*举例说明功是能量变化的量度；理解功和功率。关心生活和生产中常见机械功率的大小及其意义。*通过实验，探究恒力做功与物体动能变化的关系。理解动能和动能定理。用动能定理解释生活和生产中的现象。【三维目标】1．（鲁科J）知道机械功的原理，懂得使用任何机械可以省力但不能省功。2．（鲁科J）能举例说明功是能量转化的量度。3．（鲁科J）知道机械做功的本质是能量转化的过程。4．（鲁科J）初步学会用能量观点分析问题和解决问题。具有尊重客观规律、实事求是的精神。机械功的原理（鲁

2、科K）很早以前，人类就开始应用简单机械来做功厂：人们发现，有的机械使用起来可以省力，有的机械使用起来可以省位移。那么，有既省力、又省位移的机械吗?下面，我们通过实验进行探究。比较D5与D6，发现使用机械不能省功，反而费功，由此引发学生思考为什么在有用功一样的情况下，使用机械反而费功这一问题，即要多克服机械的自身重力和摩擦所做的功，从而引发学生合理猜想：对于机械来说，一般情况下，动力功应等于有用功加上额外功，即机械功。在这一教学过程巾，教师应引导学生通过数据的比较。揭示事物的本质规律，这正是科学探究所强调

3、的：培养学生发现问题、分析论证的能力。（鲁科k）在实验中我们看到，不使用任何机械时，动力所做的功即为动力克服物体所受重力做的功；使用机械时，一方面动力对机械做功，另一方面机械又克服阻力对外做功。其中，动力对机械所做的功W动(又称输入功)就是总功W总；机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(又称输出功，如克服被提物体所受的重力做的功)，也包括克服额外阻力所做的额外功W额外(又称损失功，如克服机械自身所受重力和各种摩擦阻力做的功)。经过长期实践和大量研究，人们发现，对任何机械而言，总

4、有W动=W阻=W有用+W额外也可以写成W输入=W输出+W损失这一结论可以表述为：使用任何机械时，动力对机械所做的功总是等于机械克服阻力所做的功。这就是机械功的原理，简称为功的原理(principleofwork)。功的原理是机械的基本原理，是机械做功所遵循的基本规律。它告诉我们，使用任何机械都不能省功。做一定量的功，要省力就要增大做功时的位移，而要减小做功时的位移就要多用力。事实上，使用任何机械都必然存在无用阻力，也就是说在实际情况下使用任何机械总是费功的。斜面是一种典型的简单机械。当我们利用斜面把重物

5、推到高处时(图1—10)，如果不计摩擦力，且已知斜面长为l，高为h，倾角为θ，重物所受的重力为G，根据机械功的原理，推力F所做的功WF就应当等于不用斜面而由人直接将该重物提到同一高度时克服重力所做的功WG，即WG=Fl=Gh所以F=G=Gsinθ可见，利用斜面来搬运重物，所用的力可以小于重物所受的重力，也就是说利用斜面可以省力。生活中关于斜面的应用实例很多，如开瓶器(图1—11)、盘山公路(图1—12)等都是对斜面的巧妙利用。（鲁科J）教材从机械功的原理分析了用斜面搬运省力的道理，建议引导有能力的学生从

6、动力学角度分析，相互验证，有助于学生从不同的角度看待问题，对问题有更全面的理解。做功和能的转化（鲁科K）功和能是物理学中最基本、最重要的两个物理量，它们之间有着密切的联系。（鲁科K）如果一个物体能够对别的物体做功，我们就说这个物体具有能量。人能够搬动重物做功，说明人具有能量；风能够推动帆船做功(图1-13)，说明风具有能量；被压缩的弹簧放开时能够对物体做功，说明被压缩的弹簧具有能量。实际上，功和能量总是相互伴随的。例如，人在走路时重心有时上升、有时下降，即使是在平坦的大路上步行，其重力也要做功，而要做功

7、就必然需要能量。根据实验，一个人在平地上步行15km需要的能量相当于把其提升到1km高处时消耗的能量。另外，步行时肌肉的收缩、关节内的摩擦等也要消耗能量。做的功越多，需要的能量就越多；而能量越大，就可以做越多的功。研究表明，做功时消耗的能量并没有消失，而是发生了转化。例如，人做功把杠铃举到高处，所消耗的人体内的化学能转化为杠铃的势能。把杠铃举得越高，人做的功就越多。放手后，重力对杠铃做功，杠铃的势能转化为杠铃的动能(图1—14)。汽车行驶时牵引力对汽车做功，发动机中燃料的内能转化为汽车的机械能。因此，做

8、功的过程就是能量的转化过程。做了多少功，就表示有多少能从一种形式转化为另一种形式。所以我们说，功是能量变化的量度。我们可以用做功的多少来量度在做功过程中有多少能量发生了转化。反过来，我们也可以用一个过程中能量转化的多少，来量度在这个过程中做了多少功。特别是在变力做功的情况下，不能直接用公式W=Fscosa来计算功的大小，但可以通过能量转化的多少来得知做功的多少。一个人可以抬起一只汽车轮胎做功，而要抬起一辆汽车，就必须利用机械来做功，机械做功