第3节 能量转化的量度 第1课时（表格式教学设计）科学浙教版九年级上册

该初中科学教学设计聚焦“功的概念、必要因素、计算及能量转化关系”，通过举重、起重机等生活实例导入，结合对比图示（做功与非做功场景），衔接学生已有力和能量基础，构建感性认知。 特色在于对比辨析（归纳做功两因素）、生活化建模（2只鸡蛋举高1米具象1J）、科学史渗透（焦耳实验），落实科学观念、科学思维与态度责任，助力学生具象化抽象概念，为教师提供“现象-本质-定量”的探究逻辑和实践策略。

第3节 能量转化的量度（第1课时）（教学设计） 年级 九年级 授课时间 课题 第3节 能量转化的量度（第1课时） 学情 分析 本节内容选自浙教版九上第3章第3节，本节主要内容：功、功的计算、功率。本节通过举重、起重机等生活实例引入能量转化的量化需求，依托对比性图示：做功与非做功场景，构建功的感性认知，再通过公式推导和例题计算实现从感性到理性的升华。穿插焦耳实验等科学史内容深化对功与能量关系的理解，最终延伸至功率概念，形成“能量转化→功→功率”的知识链条，体现从现象到本质、从定性到定量的科学探究逻辑。通过理论与实践结合的方式，培养学生建立物理量与实际现象的联系能力，强化运用公式解决实际问题的技能，同时渗透科学家探索精神的德育目标。 在知识基础与认知层面学生在八年级已学习力的概念、三要素及平衡状态，如二力平衡，能理解起重机、推车等实例中的受力分析；初步了解动能、势能等能量形式，如八年级机械能概念，但对能量转化的量化关系尚未建立；熟悉代数公式变形和单位换算，但需强化物理量间的逻辑关联。虽能理解具体实例如举重做功，但需通过对比图示，具象化“力的方向与位移方向一致性”这一抽象条件，难以自主归纳“力与距离方向共线”这一核心，如理解中提力为何不做功。学生需从感性实例中抽象做功的本质条件，建立功与能量转化的量化思维，同时克服单位换算与方向性判定的操作难点。教学应侧重对比辨析与生活化建模，避免纯数学化公式灌输。 本节内容拟用2课时完成。 教学 目标 ​​科学观念：知道功的概念及物理意义；知道做功的必要因素及不做功的情况；了解功的计算方法及运用公式计算。 科学思维：能用两个必要因素解释相关现象，能用功所表示的意义解释相关现象；并能熟练应用公式进行简单的计算。 探究实践：体会做功的过程实质上就是能量转化或转移的过程；通过实际情景体验做功的过程。 态度责任：通过学习能体会到做功的过程实质上就是能量转化的过，力对物体做多少功就有多少能量发生了转化。 教学 重难点 重点：功的两个必要因素；功的计算 难点：不做功的情况；做功的实质 教学 准备 课件、课本、视频、活动器材等 教学过程 教师活动 学生活动 新 课 导 入 到底有多少能量发生了转化呢？怎样量度能量转化的多少呢？ 思考怎样量度能量的转化 新 知 讲 授 一、功 为了量度能量转化的多少，我们需要学习功的相关知识。 从科学的角度来看，当运动员举着杠铃不动时，虽然要用很大的力，但此时运动员并没有对杠铃做功。 那么，怎样理解做功的含义？ 读图： （1）下图是物体在力的作用下做功的实例。想一想，在这两个实例中有什么共同特点？ 共同的特点：①货物和小车都受到了力的作用； ②并且都在力的方向上运动了一段距离。 （2）下图是物体在力的作用下没有做功的实例。想一想，在这两个实例中有什么共同特点？ 共同的特点：都受到了力的作用但没有在力的方向上运动一段距离 功的概念 在科学上，如果物体受到力的作用，并且在这个力的方向上通过了一段距离，我们就说这个力对物体做了功。 注意：有时为了叙述方便，某个力做功往往也说成施力的物体做功。如人推小车，推力做了功，也常说人做了功。 力对物体做功的两个必要因素 判断力是否做功的方法之一 不做功的情况 （1）有距离无力 物体没有受到力的作用。 如踢足球，足球离脚后不再受脚的力，由于具有惯性向前运动，故人对足球没有做功。 （2）有力无距离 物体受到了力但没有移动距离。 如用力推车而车不动，推力没有做功。 （3）力的方向与距离的方向垂直 物体受到了力同时也移动了一段距离，但力的方向始终跟运动方向垂直。 如手提水桶水平移动，提水桶的力没有做功。 力的方向与运动方向不同（但不垂直）时，力也可以对物体做功。 当物体运动方向与受力方向相反时，我们常说克服该力做功。 思考与讨论 （1）做功跟我们日常所说的“做工”或“工作”一样吗？ 不一样。 物理学中的“做功”是指物体受到力的作用，并且在这个力的方向上通过了一段距离，我们就说这个力对物体做了功。做功的两个必要因素是：力、在力的方向上移动的距离；‌ 日常生活中的“做工”或“工作”泛指一切消耗脑力和体力的过程。例如，农民种地、工程技术人员伏案设计等都是“做工”的例子，生活中的“做工”并不一定满足物理学中做功的两个必要条件。 （2）塔式起重机下挂着重物，在重物静止不动、匀速向上运动、沿水平方向匀速移动三种情形中，钢索的拉力是否都对重物做了功？ 静止不动：有力无距离，不做功 匀速向上运动：有力有距离，做功 沿水平方向匀速移动：力与距离方向垂直，不做功 二、功的计算 能量转化的多少我们可用功来量度，做了多少功就有多少能量发生转化。 根据功的两个必要因素：作用在物体上的力； 力的方向上通过的距离。 叉车抬起的货物越重，作用的力越大，它做的功就越 多 ； 叉车把货物从地面上抬升的高度越高，它做的功也越 多 。 那么怎样计算功的大小呢？ 科学上规定：功等于力跟物体在力的方向上通过的距离的乘积。即： 如果用F表示力，s表示物体在力的方向上通过的距离，W表示功，则功的计算公式可表示为： 在国际单位制中，功的单位是焦耳，简称为焦，单位符号为J。它是为了纪念英国科学家焦耳而命名的。 1焦耳究竟有多大呢？ 2只鸡蛋约100g， 重力 = 1N； 举高1米所做的功。 把2只鸡蛋举高1米，做的功大约是1焦。 [例题]如图所示，有一物体重100牛，把该物体从地面匀速举到高为1米的桌面上，做了多少功？ 解：匀速提升物体所用的向上的力： 物体在力的方向上通过的距离： 所以，力所做的功为： 答：举高物体做功100焦。 如果将这个物体用30牛的力沿水平地面匀速拖动10米，做了多少功？ 解：拖动物体所用的水平拉力： 物体在力的方向上通过的距离： 所以，力所做的功为： 答：拖动物体做功300焦。 思考与讨论 结合举重和人推车等事例，谈谈能量的转化与做功的关系。 举重运动员具有能量才能对杠铃做功，做功时消耗的能量转化为杠铃的重力势能； 推车的人有能量才能对车做功，做功时消耗的能量转化为车的动能以及由于摩擦而产生的热能。 物体具有做功的本领，是因为它具有能量。 做功的实质：能量转化，力对物体做多少功，就有多少能量发生了转化。 因此可以用功来量度能量转化的多少，能量与功的单位一样，都是焦耳。 焦 耳 焦耳（1818~1889）是英国著名的实验物理学家。他从小就对实验着迷，在家里做起了各种实验，后来成为一名业余科学家。1840年，焦耳通过对电流的热效应的研究，得出了著名的焦耳定律。焦耳定律给出了电能向热能转化的定量关系。（我们将在本章第6节中学习该定律。） 焦耳特别热衷于热功当量的实验测量。1847年，他完成了热功当量测量的经典实验：先是测量一桶水的温度，然后把铜制的翼轮放入水中，用下落的砝码带动翼轮转动来搅动水，使水的温度升高。焦耳测量了翼轮所做的功和水温的升高，从而计算出多少机械能产生多少热，这个值被称为“热功当量”。 焦耳从1843年开始测量热功当量，直到1878年最后一次发表实验结果，先后做实验不下四百余次，并且采用了原理不同的各种方法，测量了他能想到的各种过程所产生的热—包括机械的、电的、磁的，获得了大量的实验数据。他以极其精确的数据，为热和功的相当性提供了可靠的证据。人们为了表达对他的敬意，将功和能量的单位叫做焦耳。 思考功的概念 观察图片，总结特点，归纳功的概念 总结做功的两个必要因素 总结不做功的三种情况 了解特殊做功情况 思考做功和工作的区别 思考怎样计算功的大小 了解功的计算公式 了解1J的大小 练习功的计算 课 堂 小 结 1.功 （1）概念：在科学上，如果物体受到力的作用，并且在这个力的方向上通过了一段距离，我们就说这个力对物体做了功。 （2）力对物体做功的两个必要因素：①作用在物体上的力②物体在力的方向上通过的距离。 （3）不做功的情况：①有力无距离②有距离无力③力的方向与距离的方向垂直 （4）克服某力做功：当物体运动方向与受力方向相反时，我们常说克服该力做功。 2.功的计算 （1）功等于力跟物体在力的方向上通过的距离的乘积。即：功＝力×距离 公式：W=Fs 功的单位是焦耳，简称为焦，单位符号为J。它是为了纪念英国科学家焦耳而命名的。                                  1焦＝1牛·米 （2）物体具有做功的本领，是因为它具有能量。做功的过程实质上就是能量转化的过程，力对物体做多少功，就有多少能量发生了转化。因此，可以用功来量度能量转化的多少，能量的单位与功的单位一样，也是焦耳。 板 书 设 计 作 业 设 计 （请老师按实际教学需求撰写。） 教学反思 本节课课堂氛围活跃，学生能通过生活实例和对比图示积极参与讨论，初步建立了功的概念与能量转化间的联系，并在解释现象和简单计算中展现了较好的科学思维。学生在分析起重机做功情形及焦耳实验史料的探讨中，体现了对科学本质和实证精神的初步认识。然而，在“不做功的情况”辨析环节，部分学生对“力的方向与运动方向垂直”等抽象情境的理解仍存在困难，原因在于缺乏更直观的体验活动。今后可增加分组实验，如亲身提水桶水平移动，强化受力与运动方向的关系感知，以促进抽象概念的具象化建构。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $