功和功率+教學設計 高一下學期物理人教版（2019）必修第二冊

教學設計

課程基本信息學科物理年級高一學期春季課題功和功率教學目標1.理解功的概念，知道做功的兩個要素，掌握功的計算公式。2.知道功是標量，理解正功和負功的含義3.知道多個力對物體做功，求總功的方法。4.理解功率的概念，知道功率的定義和定義式P＝W/t，能用公式P＝W/t解答有關的問題。4.理解瞬時功率的概念，知道功率的定義和定義式P＝W/t，能用公式P＝W/t解答有關的問題。教學內容教學重點：1.理解功的概念及正負功的意義。2.理解功率的概念，理解功率與力、速度的關系。教學難點：1.培養(yǎng)學科思維，培養(yǎng)學生的推理能力、分析綜合能力，并學會物理學常用的研究方法，通過具體問題的分析(特殊性)，得出解決問題的普遍方法(普遍性)2.理解功率的概念，能用平均功率和瞬時功率解決相關問題。教學過程環(huán)節(jié)一：溫顧知新引導學生復習在初中學過的功的初步知識。引導學生思考：假設桌面上靜止著一個重力為G的箱子，現用細繩拉動箱子在光滑的水平桌面上向右移動了l的距離，那么物體受到的各個力分別對物體做了多少功呢？在求功之前，請大家先回顧下，初中講到的，力對物體做功，需要滿足哪些條件呢？回顧初中做功的條件：力對物體做功需要滿足兩個條件，第一個是這個力要作用在物體上，第二個是物體要在力的方向上通過一段距離。引導學生思考：如果物體運動的方向與力的方向不一致，例如馬拉雪橇時拉力方向和雪橇運動方向間有一個角度。出示圖片:馬拉雪橇這時應當怎樣計算功呢？思路一：將L分解，用L1和L2等效替代L。教師提示：將位移L分解為F方向上的位移L1和垂直于F方向的L2，發(fā)生L1位移F做功，發(fā)生L2位移F不做功。WF=FL1=FLcosα思路二：將F分解，用F1和F2等效替代F。教師提示：F1和F2與F是等效替代關系，F1和F2做功的效果和F做功的效果相同。所以F做的功等于F1和F2做功之和。物體在F2的方向上沒有發(fā)生位移，即：WF2=F2·0力F對物體所做的功W等于力F1做的功，W=WF1=F1·L=FLcosα環(huán)節(jié)二：新課教學歸納總結：功的計算公式功的計算（1）公式：W＝FLcosα力對物體所做的功，等于力的大小、位移的大小、力與位移夾角的余弦這三者的乘積。（2）適用條件：適用于恒力做功。功的單位在國際單位制中，功的單位是焦耳簡稱焦，符號是J。1J＝1N×1m=1N·m引導學生思考：功是標量還是矢量？通過表達式，推斷出功是標量只有大小，沒有方向。提問：既然功是一個沒有方向的物理量，但是它有正負。那么，功的正負是由什么決定的呢？思考討論：由w＝FLcosα你能說出力與位移成不同的角度時，力的做功的情況嗎？1、當α＝時，cosα＝0，W＝0。力F的方向與位移L的方向垂直時，力F不做功。視頻：同學提著重物在水平路面上行走，重力G和支持力FN都與位移方向垂直，這兩個力都不做功。2、0≤α<時，cosα>0，W>0。這表示力F對物體做正功。觀看視頻，說明正功的意義是：力對物體做正功，表明此力的效果是促進物體的運動，物體獲得了能量。<α≤π時，cosα<0，w<0。這表示力F對物體做負功。觀看視頻，說明負功的意義：力對物體做負功，表明此力的效果是阻礙物體運動，物體對外轉移了能量。歸納總結，并引出求總功的需求：我們如果把正功比作是存入銀行賬戶的錢的話，那么負功就是從那兒取出的錢。因為能量是比較的抽象的存在，所以能量轉化的度量會比較困難，但是我們可以通過力做的功，計算出有多少的能量和外界發(fā)生了轉化。而現實中，物體往往受到不止一個力的作用，如果我們能夠計算出所有力做的總功的話，那我們就能知道，在這些力做功時，對應的能量總共發(fā)生了多少的轉化。環(huán)節(jié)三：例題講解一個質量為150kg的雪橇，受到與水平方向成37°角斜向上方的拉力，大小為500N，在水平地面上移動的距離為5m。地面對雪橇的阻力為100N，cos37°＝0.8。求（1）各個力對物體所做的功（2）各個力對物體做功的代數和（3）物體所受的合力（4）合力對物體做的功教師解析：據這個例題，把情景簡化成一個物理模型，對模型進行受力分析，物體受到了重力、支持力、摩擦力、還有斜向上的拉力，對拉力往水平和豎直兩個方向上分解成FX和FY，由于FY和位移方向垂直，所以FY不做功，那么拉力做的功就等于水平方向的分力做的功，即WF＝Fxl＝Flcos37°＝2000J。阻力與運動方向相反，所以阻力做的功Wf＝flcos180°＝－500J。而重力和支持力與運動方向垂直，所以重力和支持力都不做功。各個力對物體做功的代數和，可以把每個力所做的功進行代數相加，算出W=1500J。物體所受的合力是多少呢？在豎直方向上，物體的合力是等于0的，在水平方向的合力就等于物體此時所受到的總的合力F合=Fx-f＝300N,最后，合力所做的功可以直接根據功的計算公式，W合＝F合l＝300N×5m＝1500J?？偨Y出求總功的兩種方法，第一是分別求出每個力所做的功，然后求出所有功的代數和。第二種方法就是先求出物體所受的合力，然后再求出合力的功。這就是計算總功的兩種方式。環(huán)節(jié)四：新課教學情境回顧：教師講述：當箱子在粗糙的桌面上用50N的水平拉力作用下勻速前進了5m。拉力做了250J的正功，如果你花了2秒鐘移動箱子，那就相當于你每秒鐘對箱子做功125J.而如果你降低了初速度慢慢推，以同樣的力移動同樣地距離，花了5秒鐘，那就相當于你每秒鐘只對箱子做功50J。那就是說，你做功比之前更慢了，也可以理解成，你每秒鐘向箱子傳遞的能量變得更少了，做功的效率更低了。概念引出：用力做的功W和所花時間t的比值，來描述力做功的快慢，我們把這個新的物理量叫做功率。功率用字母P表示，定義:力對物體做的功，跟完成這些功所用時間的比值。物理意義：功率反映力對物體做功的快慢。公式：教師介紹：當年瓦特為了推銷他花了十年時間改良的蒸汽機，把馬拉物體的效率和他的蒸汽機做比較，以馬力為單位，提出了功率的概念，后人為了紀念他的偉大成就，便以瓦特作為功率的國際單位。單位:瓦特，簡稱瓦，符號是W。1W＝1J/s，功率是標量教師活動：引導學生推導功率、力和速度的關系。由w＝FL得：提示：功率與力、位移、時間相聯系，這種聯系在技術上具有重要意義。因為進一步推導得到:P=Fv教師活動：引導學生歸納總結功率與力和速度的關系式。1、關系式：P＝Fv（1）若v表示物體在時間t內的平均速度，則功率P表示力F在時間t內的平均功率；（2）若v表示物體在某一時刻的瞬時速度，則功率P表示力F在該時刻的瞬時功率。教師提示：通常用計算平均功率，用計算瞬時功率。思考與討論：汽車開上一個較大的斜坡時，為什么要把檔位調低一些呢？提示:當發(fā)動機功率不變時，我們可以通過減擋來降低汽車的瞬時速度，根據公式P=FV，此時發(fā)動機就可以提供更大的牽引力.小結：功的定