高中物理人教版第七章機(jī)械能守恒定律功 【教學(xué)設(shè)計】功-物理

“功”教學(xué)設(shè)計一、教學(xué)目標(biāo)1．理解功的概念，知道做功的兩個不可缺少的因素。2．掌握功的公式：，會計算恒力的功，掌握計算總功的方法。3．知道功是標(biāo)量，認(rèn)識正功、負(fù)功的含義。4．通過學(xué)習(xí)功的概念及其公式導(dǎo)出的過程，讓學(xué)生體會并學(xué)習(xí)物理學(xué)的研究方法，認(rèn)識物理模型和數(shù)學(xué)工具在物理學(xué)發(fā)展過程中的作用。二、教學(xué)重點、難點1．重點是使學(xué)生在理解力對物體做功的兩個要素的基礎(chǔ)上掌握功的概念和機(jī)械功的計算公式。2．物體在力的方向上的位移與物體運(yùn)動的位移容易混淆，這是難點。3．要使學(xué)生對負(fù)功的意義有所認(rèn)識，也較困難，也是難點。4．如何判定各個力做功的正負(fù)和各個力所做的總功的計算。【案例設(shè)計】一、導(dǎo)入新課通過對木頭在起重機(jī)的拉力作用下逐漸上升、列車在機(jī)車牽引力的作用下加速行駛、握力器在手的壓力作用下發(fā)生形變的能量變化，引出力對物體做了功。應(yīng)用實物器材，讓幾位學(xué)生到臺上（或前排）動手操作將物體從一個位置移動到另一位置。例如：1．出示茶杯，要求學(xué)生動手將茶杯從講臺桌的一端移動到另外一端（或移到窗臺上）。2．將凳子從教室左端提到右端。教師提出問題：幾位同學(xué)在上述操作過程中，他們對物體的作用力在那些階段做了功？若做功，所做的功如何計算？在上述過程中主要有兩中情況：1．與在同一直線上或垂直；2．與不在同一直線上而是互成某一夾角。教師組織學(xué)生分析討論。情況1預(yù)測：有做功，。情況2預(yù)測：a．有做功，；b．沒有做功。說明：學(xué)生在對與在同一直線上或垂直的情況（如圖1所示），分析力是否做功以及做功的多少，可應(yīng)用初中所學(xué)知識，基本上可以順利解決。但教師在這里仍應(yīng)結(jié)合學(xué)生的回答，介紹和強(qiáng)調(diào)：功是過程量，功是力作用在物體上通過一段位移（或一段時間）才發(fā)生的。求功時一定要明確要求的是哪一個力在哪一段位移（過程）上做的功。學(xué)生對與互成夾角時，力是否做功以及做多少功？會遇到困難，借此引入新課。二、講授新課討論探究功的一般表達(dá)式：當(dāng)與互成夾角時，力是否做功以及做功的多少，正是本節(jié)課所要學(xué)習(xí)的內(nèi)容，下面通過同學(xué)們分組討論探究，并請小組代表回答下面所提出的問題。設(shè)疑：1．如果人用斜向上的力拉車前進(jìn)時，車發(fā)生了一段位移，如圖2。圖2與圖1例子中的拉力有什么主要的不同之處？預(yù)測：a．圖1中的力水平方向，圖2中的力沿與水平方向成角。預(yù)測：a．圖1中的力沿水平方向，圖2中的力沿與水平方向成角的方向。b．圖1中的力與在同一方向上，而圖2中的力與方向之間有一夾角。設(shè)疑：2．圖2中力是否做功，其做功大小為多少？為什么？教師引導(dǎo)：同學(xué)們是否可以從力的作用效果出發(fā)，并用力的分解知識討論到底是否做功？若做功，該如何計算？預(yù)測：a．不做功。因為不是物體在力的方向上的位移。b．做功，。因為有力，位移為。c．做功，。因為只適用于與在同一直線上，而圖2中與不在一直線上，如果我們用兩個分力和代替，即將沿兩個方向分解：一個分解為與位移方向在同一直線上的分力，另一分解為跟位移方向垂直的分力，如圖3所示，則：。分力的方向跟位移方向垂直，所以分力所做的功等于零。分力對物體所做的功的等于。根據(jù)合力與分力的作用效果相同可得。d．做功，。因為若將物體的位移沿力的方向投影，其值為，則可以認(rèn)為力方向上的位移是（如圖4所示）。根據(jù)功的定義即可得到計算公式：。說明：對于功的一般表達(dá)式的推導(dǎo)過程采用討論探究的方式進(jìn)行，為學(xué)生提供參與自主學(xué)習(xí)的機(jī)會，不僅注重知識的形成過程，培養(yǎng)學(xué)生邏輯推理能力，而且增強(qiáng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動性。若學(xué)生基礎(chǔ)較好可以預(yù)測，那么視學(xué)生討論情況及時補(bǔ)充講解。若學(xué)生沒有提出項討論，則可以在后續(xù)的學(xué)習(xí)中逐漸體會，不必苛求。教師小結(jié)：力與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，一個力對物體所做的功，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。即。當(dāng)恒力對物體做功時，公式有普遍意義。求一個力對物體所做的功：當(dāng)力的方向和位移方向相同時，，力所做的功；當(dāng)力的方向和位移方向成角時，則有不同的方法處理求解：一是應(yīng)用公式直接代入相應(yīng)的各個物理量運(yùn)算求解；二是先把力正交分解，求出力在位移方向上的分量，由于力與位移方向垂直的分力不做功，因此功；三是先求出位移在力的方向上的分量，再求功。4．學(xué)生敘述功的求解公式中各個字母的含義及單位。5．正功和負(fù)功（1）首先從公式中的可能值入手，讓學(xué)生討論完成下表，得出功可能為正值、負(fù)值或零，并讓學(xué)生例舉力對物體做正功和做負(fù)功實例。的取值的值功的正負(fù)1力對物體做正功0<大于0力對物體做正功0力跟位移垂直時，不做功<a<小于0力對物體做負(fù)功（2）結(jié)合實例說明正功、負(fù)功的物理意義。功是標(biāo)量，沒有方向，但有正功和負(fù)功之分。功的“正”、“負(fù)”并不表示功的方向，不能說正功與負(fù)功方向相反。如果一個力對物體的運(yùn)動起促進(jìn)作用（動力），這個力所做的功是正的；如果一個力對物體的運(yùn)動起阻礙作用（阻力），這個力所做的功是負(fù)的。正功與負(fù)功表示相反的做功效果。正功的意義是：力對物體做正功，表明此力的效果是促進(jìn)物體的運(yùn)動，是動力。負(fù)功的意義是：力對物體做負(fù)功，表明此力的效果是阻礙了物體運(yùn)動，是阻力。一個力對物體做負(fù)功，也可說成物體克服這個力做了功（正值）。例如：一個力對物體做了10-6的功，可說成是物體克服這個力做了106的功。另外功的“正”、“負(fù)”也不表示它們的大小，也就是不能說“正功大于負(fù)功”。例如：兩個力做功分別為，，比較這兩個力做功的大小。答案應(yīng)是：＞。說明：正功、負(fù)功意義的教學(xué)過程，可采用看書，提問，學(xué)生猜想，教師補(bǔ)充的形式進(jìn)行。這樣有利于學(xué)生自主學(xué)習(xí)，積極參與，加深理解和記憶。6．總功的計算：學(xué)習(xí)了一個力對物體所做的功的求解方法，而物體所受到的力往往不只一個，那么，如何求解幾個力對一物體所做的功呢？下面通過一例題加以解決。例題、一個質(zhì)量m=150kg的雪橇，受到與水平方向成θ＝37°角斜向上方的拉力F=500N，在水平地面上移動的距離l=5m。物體與地面間的滑動摩擦力F阻=100N。求力對物體所做的總功。師生共同對例題小結(jié)：當(dāng)物體在幾個力的共同作用下發(fā)生一段位移時，這幾個力對物體所做的總功通常可以用下述兩