高中物理《功》教案6 粵教版必修2

用心 愛心 專心1 功功 教學(xué)目標(biāo)教學(xué)目標(biāo) 知識與能力目標(biāo) 1 知道功的定義 理解功做功的兩個要素 2 掌握功的計(jì)算公式 明確公式中各字母的含義 知道功的單位 3 知道功是標(biāo)量 理解正功和負(fù)功的含義 并且能夠在具體情況下 判斷物體所受 各力做功與否及做功的正 負(fù) 4 運(yùn)用功的公式 計(jì)算各力做功的大小 掌握合力做功的兩種計(jì)算方法 情感目標(biāo)情感目標(biāo) 1 在學(xué)習(xí) 理解功的概念和計(jì)算功的數(shù)值地過程中 培養(yǎng)科學(xué) 嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膽B(tài)度 2 通過功的介紹 使學(xué)生體驗(yàn)到計(jì)算公式的邏輯美 過程與方法過程與方法 1 教師做好演示實(shí)驗(yàn) 組織學(xué)生討論功和力的區(qū)別及介紹功的計(jì)算公式的使用條件 2 學(xué)生回憶 觀察實(shí)驗(yàn) 討論及演練習(xí)題來總結(jié)認(rèn)識 重點(diǎn)重點(diǎn) 理解功的概念 掌握功大小的計(jì)算 難點(diǎn)難點(diǎn) 各力做功的正負(fù)的判斷及合力功的計(jì)算 教學(xué)過程教學(xué)過程 一 引入 設(shè)問 在初中學(xué)過有關(guān) 功 的知識 請回憶一下什么叫功 功的計(jì)算公式 演示 手捧課本勻速上移的過程中 手對書的支持力是否做了功 勻速水平移動的過 程中是否做功 沙和尚挑著行李在大路上走是否對行李做功 豬八戒扶師父上馬的過 程是否做功 做功 和 做工 的意義相同嗎 二 新課 一 功 1 什么叫做功 如果一個物體受到力的作用 并且在力的方向上發(fā)生了位移 物理學(xué)中就說這個 力對物體做了功 然后演示用水平拉力使滑塊沿拉力方向在講桌上滑動一段距離 并將示意圖畫到黑 板上 如圖 1 所示 與同學(xué)一起討論如下問題 在上述過程中 拉力 F 對滑塊是否做 了功 滑塊所受的重力 mg 對滑塊是否做了功 桌面對滑塊的支持力 N 是否對滑塊做了 功 強(qiáng)調(diào)指出 分析一個力是否對物體做功 關(guān)鍵是要看受力物體在這個力的方向上 是否有位移 至此可作出如下總結(jié)并板書 2 力對物體做了功必須具備哪兩個要素 3 功的計(jì)算公式和單位是什么 在物理學(xué)中 力和物體在力的方向上發(fā)生的位移 是做功的兩個不可缺少的因素 2 功的公式 就圖1提出 力F使滑塊發(fā)生位移S這個過程中 F對滑塊做了多少功如何計(jì)算 由 同學(xué)回答出如下計(jì)算公式 W Fs 就此再進(jìn)一步提問 如果細(xì)繩斜向上拉滑塊 如圖2 所示 這種情況下滑塊沿F方向的位移是多少 與同學(xué)一起分析并得出這一位移為s 用心 愛心 專心2 cos 至此按功的前一公式即可得到如下計(jì)算公式 W Fs cos 再根據(jù)公式W Fs做啟發(fā)式提問 按此公式考慮 只要F與s在同一直線上 乘起來 就可以求得力對物體所做的功 在圖2中 我們是將位移分解到F的方向上 如果我們 將力F分解到物體位移s的方向上 看看能得到什么結(jié)果 至此在圖2中將F分解到s的方 向上得到這個分力為F cos 再與s相乘 結(jié)果仍然是W Fs cos 就此指出 計(jì) 算一個力對物體所做的功的大小 與力F的大小 物體位移s的大小及F和s二者方向之 間的夾角 有關(guān) 且此計(jì)算公式有普遍意義 對計(jì)算機(jī)械功而言 至此作出如下板 書 W Fs cos 力對物體所做的功 等于力的大小 位移的大小 力和位移的夾角的余弦三者的 乘積 接下來給出F 100N s 5m 37 與同學(xué)一起計(jì)算功W 得出W 400N m 就 此說明1N m這個功的大小被規(guī)定為功的單位 為方便起見 取名為焦耳 符號為J 即1J 1N m 最后明確板書為 在國際單位制中 功的單位是焦耳 J 1J 1N m 3 正功 負(fù)功 1 首先對功的計(jì)算公式W Fs cos 的可能值與學(xué)生共同討論 從cos 的可 能值入手討論 指出功W可能為正值 負(fù)值或零 再進(jìn)一步說明 力F與s間夾角 的取 值范圍 最后總結(jié)并作如下板書 當(dāng)0 90 時 cos 為正值 W為正值 稱為力對物體做正功 或稱為力 對物體做功 當(dāng) 90 時 cos 0 W 0 力對物體做零功 即力對物體不做功 當(dāng)90 180 時 cos 為負(fù)值 W為負(fù)值 稱為力對物體做負(fù)功 或說物 體克服這個力做功 2 與學(xué)生一起先討論功的物理意義 然后再說明正功 負(fù)功的物理意義 提出功是描述什么的物理量這個問題與學(xué)生討論 結(jié)合圖1 使學(xué)生注意到力 作用滑塊并持續(xù)使滑塊在力的方向上運(yùn)動 發(fā)生了一段位移 引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識其特征是 用心 愛心 專心3 力在空間位移上逐漸累積的作用過程 然后就此提出 這個累積作用過程到底累積什么 舉如下兩個事例啟發(fā)學(xué)生思考 a 一輛手推車上裝有很多貨物 搬運(yùn)工推車要用很大的力 向前推一段距離就 要休息一會兒 然后有了力氣再推車走 b 如果要你將重物從一樓向六樓上搬 搬運(yùn)過程中會有什么感覺 首先使學(xué)生意識到上述兩個過程都是人用力對物體做功的過程 都要消耗體能 就此指出做功過程是能量轉(zhuǎn)化過程 做功越多 能量轉(zhuǎn)化得越多 因而功是能量轉(zhuǎn)化 的量度 能量是標(biāo)量 相應(yīng)功也是標(biāo)量 板書如下 功是描述力在空間位移上累積作用的物理量 功是能量轉(zhuǎn)化的量度 功是標(biāo)量 在上述對功的意義認(rèn)識的基礎(chǔ)上 討論正功和負(fù)功的意義 得出如下認(rèn)識并板 書 正功的意義是 力對物體做功向物體提供能量 即受力物體獲得了能量 負(fù)功的意義是 物體克服外力做功 向外輸出能量 以消耗自身的能量為代價 即負(fù)功表示物體失去了能量 4 例題講解或討論 例1 課本第一冊 必修 P 118上的 例題 是功的計(jì)算公式的應(yīng)用示范 分析 過程中應(yīng)使學(xué)生明確 推力F對箱子所做的功 實(shí)際上就是推力F的水平分力 F cos 對箱子所做的功 而推力F的豎直分力F sin 與位移s的方向是垂直的 對箱子不做 功 例2 如圖3所示 ABCD為畫在水平地面上的正方形 其邊長 為a P為靜止于A點(diǎn)的物體 用水平力F沿直線AB拉物體緩慢滑動到 B點(diǎn)停下 然后仍用水平力F沿直線BC拉物體滑動到C點(diǎn)停下 接下 來仍用水平力F沿直線CD拉物體滑動到D點(diǎn)停下 最后仍用水平力F 沿直線DA拉物體滑動到A點(diǎn)停下 若后三段運(yùn)動中物體也是緩慢的 求全過程中水平力F對物體所做的功是多少 此例題先讓學(xué)生做 然后找出一個所得結(jié)果是W 0的學(xué)生發(fā)言 此時會有學(xué)生反 對 并能說出W 4Fa才是正確結(jié)果 讓后者講其思路和做法 然后總結(jié) 使學(xué)生明確在 每一段位移a中 力F都與a同方向 做功為Fa 四個過程加起來就是4Fa 強(qiáng)調(diào) 功的 概念中的位移是在這個力的方向上的位移 而不能簡單地與物體運(yùn)動的位移畫等號 要結(jié)合物理過程做具體分析 例3 如圖4所示 F1和F2是作用在物體P上的兩個水平恒 力 大小分別為 F1 3N F2 4N 在這兩個力共同作用下 使 物體P由靜止開始沿水平面移動5m距離的過程中 它們對物體 各做多少功 它們對物體做功的代數(shù)和是多少 F1 F2的合力 對P做多少功 此例題要解決兩個方面的問題 一是強(qiáng)化功的計(jì)算公式 的正確應(yīng)用 糾正學(xué)生中出現(xiàn)的錯誤 即不注意力與位移方向的分析 直接用3N乘 5m 4N乘5m這種低級錯誤 引導(dǎo)學(xué)生注意在題目沒有給出位移方向時 應(yīng)該根據(jù)動力 用心 愛心 專心4 學(xué)和運(yùn)動學(xué)知識作出符合實(shí)際的判斷 二是通過例題得到的結(jié)果 使學(xué)生知道一個物 體所受合力對物體所做的功 等于各個力對物體所做的功的代數(shù)和 并從合力功與分 力功所遵從的運(yùn)算法則 深化功是標(biāo)量的認(rèn)識 解答過程如下 位移在F1 F2方向上的分量分別為s1 3m s2 4m F1對P做功為 9J F2對P做功為16J 二者的代數(shù)和為25J F1 F2的合力為5N 物體的位移與合力方 向相同 合力對物體做功為W Fs 5N 5m 25J 例4 如圖5所示 A為靜止在水平桌面上的物體 其右側(cè)固定著一個定滑輪O 跨 過定滑輪的細(xì)繩的P端固定在墻壁上 于細(xì)繩的另一端Q用水平力F向右拉 物體向右滑 動s的過程中 力F對物體做多少功 上 下兩段繩均保持水平 本例題仍重點(diǎn)解決計(jì)算功時對力和位移這兩個要素的分析 如果著眼于受力物體 它受到水平向右的力為兩條繩的拉力 合力為2F 因而合力對物體所做的功為W 2Fs 如果著眼于繩子的Q端 即力F的作用點(diǎn) 則可知物體向右發(fā)生s位移過程中 Q點(diǎn)的位 移為2s 因而力F拉繩所做的功W F 2s 2Fs 兩種不同處理方法結(jié)果是相同的 三 課堂小結(jié) 1 對功的概念和功的物理意義的主要內(nèi)容作必要的重復(fù) 包括正功和負(fù)功的意 義 2 對功的計(jì)算公式及其應(yīng)用的主要問題再作些強(qiáng)調(diào) 五 說明五 說明 1 考慮到功的定義式W Fs cos 與課本上講的功的公式相同 特別是對式中s 的解釋不一 有物體位移與力的作用點(diǎn)的位移之分 因而沒有給出明確的功的定義的 文字表達(dá) 實(shí)際問題中會用功的公式正確進(jìn)行計(jì)算就可以了 從例題4可以看出 定義 一個力對物體所做的功 將位移解釋為力的作用點(diǎn)在力的方向上的位移是比較恰當(dāng)?shù)?如果將位移解釋為受力物體在力的方向上的位移 學(xué)生會得出W Fs這一錯誤結(jié)果 還 會理直氣壯地堅(jiān)持錯誤 糾正起來就困難多了 2 由于對功的物理意義的講解是初步的 因而對正功 負(fù)功的物理意義