《4.1 勢能的變化與機(jī)械功》教學(xué)設(shè)計

《4.1勢能的變化與機(jī)械功》教學(xué)設(shè)計##一、教學(xué)目標(biāo)###（一）知識與技能1、學(xué)生能夠理解機(jī)械功的概念，準(zhǔn)確說出機(jī)械功的兩個必要因素。2、學(xué)生會運用公式W=Fs（這里的s表示位移，在實際教學(xué)中可以根據(jù)教材的習(xí)慣用法進(jìn)行調(diào)整）cosθ（θ是力與位移方向的夾角）計算機(jī)械功，能正確判斷力是否做功以及做功的正負(fù)。3、能舉例說明生活中常見的機(jī)械功現(xiàn)象，比如搬東西上樓、推車前進(jìn)等。###（二）過程與方法1、通過分析生活中的實例，像把箱子從一樓搬到二樓、拉著小車在水平路面行走等，讓學(xué)生經(jīng)歷從具體現(xiàn)象中抽象出功的概念的過程，培養(yǎng)學(xué)生的歸納總結(jié)能力。2、利用課堂上的小組討論和互動，讓學(xué)生在討論不同力做功情況的過程中，提高學(xué)生的合作交流能力和邏輯思維能力。例如在分析斜面上滑塊受到的重力、摩擦力、支持力做功情況時，讓學(xué)生們互相交流想法。###（三）情感態(tài)度與價值觀1、借助對生活中功的現(xiàn)象的觀察和分析，使學(xué)生體會到物理知識就在身邊，從而激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)物理的興趣。例如看到建筑工人搬運建筑材料，思考這里面涉及到的功的知識。2、在小組合作探究功的相關(guān)知識的過程中，培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊合作精神，讓學(xué)生明白合作在學(xué)習(xí)和解決問題中的重要性。##二、學(xué)情分析咱們高中的學(xué)生呀，已經(jīng)有了一定的生活經(jīng)驗和知識基礎(chǔ)。他們在日常生活中經(jīng)常會遇到需要用力做事的情況，像幫忙搬東西、推自行車之類的，所以對功有一些模糊的概念。在之前的學(xué)習(xí)中，他們也已經(jīng)掌握了力、位移等相關(guān)概念，這就為學(xué)習(xí)機(jī)械功奠定了很好的基礎(chǔ)。不過呢，他們可能對功的精確概念、做功的條件以及功的計算公式的理解和運用還存在一些困難。另外，咱們的學(xué)生思維比較活躍，喜歡通過實例去理解抽象的概念，對于小組討論、合作探究這種學(xué)習(xí)方式也比較感興趣。##三、教學(xué)重難點###（一）教學(xué)重點1、機(jī)械功概念的理解，特別是功的兩個必要因素。2、機(jī)械功公式W=Fscosθ的理解和應(yīng)用。###（二）教學(xué)難點1、對功的概念中“力的方向上的位移”的理解，尤其是當(dāng)力和位移方向不一致時。2、正負(fù)功的理解，包括正負(fù)功的物理意義以及在具體情境中的判斷。##四、教學(xué)內(nèi)容根據(jù)教學(xué)目標(biāo)和學(xué)生的學(xué)情，我們的教學(xué)內(nèi)容主要包括機(jī)械功的概念引入、做功的兩個必要因素的分析、功的計算公式的推導(dǎo)與應(yīng)用、正負(fù)功的意義探討等方面。在教學(xué)過程中，我們會引入大量生活中的實例，如起重機(jī)吊起重物、人拉著行李箱在機(jī)場行走等，來幫助學(xué)生理解抽象的概念。同時，還會對一些特殊情況進(jìn)行分析，比如力與位移垂直時功的情況，力與位移方向相反時功的情況等，以加深學(xué)生對功的全面理解。##五、教學(xué)方法1、**講授法**：在講解功的概念、公式等基礎(chǔ)知識的時候，直接講授可以讓學(xué)生快速獲取準(zhǔn)確的知識。例如在講解功的定義和做功的兩個必要因素時，清晰地把概念和要點告訴學(xué)生。2、**討論法**：提出一些有爭議或者需要深入思考的問題，讓學(xué)生分組討論。比如給出幾個不同的力和位移的情境，讓學(xué)生討論這些情況下力是否做功。這樣可以激發(fā)學(xué)生的思維，提高他們的合作能力。3、**實例分析法**：通過分析生活中的實例，讓學(xué)生更好地理解功的概念和相關(guān)知識。像分析運動員舉重時力和位移的關(guān)系，從而判斷重力和支持力是否做功等。##六、教學(xué)過程###（一）導(dǎo)入（5分鐘）同學(xué)們，我給你們講個我自己的經(jīng)歷哈。上次我去超市購物，買了好多東西，裝在一個大箱子里。從超市出來后，我要把這個箱子搬到車上。我就使了好大的勁兒，才把箱子搬到車上。在這個過程中，我就做了功。那你們想一下，在生活中還有哪些類似的情況呢？比如說建筑工人把建筑材料搬到樓上，快遞員把包裹搬到快遞車上等等。那在這些過程中，都有一個力的作用，而且物體也有了移動。那今天我們就來學(xué)習(xí)一個和這個現(xiàn)象有關(guān)的物理概念——機(jī)械功。###（二）新授（30分鐘）####1、機(jī)械功的概念（10分鐘）（1）首先呢，我們來看幾個例子。-起重機(jī)吊起重物，重物在起重機(jī)的拉力作用下升高了。這里有拉力，而且重物有向上的位移。-人用力推汽車，汽車在人的推力作用下向前移動了。這里有推力，汽車有向前的位移。通過這兩個例子，我們可以總結(jié)出機(jī)械功的兩個必要因素：一是作用在物體上的力，二是物體在力的方向上發(fā)生位移。（2）那我們再來看一些特殊情況。-假如一個人用力推墻，墻沒有動。這里雖然有力，但是墻沒有位移，所以人對墻沒有做功。-還有一個物體在光滑水平面上做勻速直線運動，它雖然有位移，但是沒有受到水平方向的力，所以也不存在力做功的情況。####2、功的計算公式（10分鐘）（1）當(dāng)力的方向與位移方向一致時，功的計算就很簡單啦。比如說一個力F作用在物體上，物體在這個力的作用下發(fā)生了位移s，那功W就等于力F乘以位移s，也就是W=Fs。（2）但是如果力的方向和位移方向不一致呢？比如說一個物體在斜向上的拉力F的作用下，沿水平方向移動了位移s，力F與水平方向的夾角是θ。那我們可以把力F分解成水平方向的分力Fcosθ和垂直方向的分力Fsinθ。垂直方向的分力沒有對物體做功，因為它和位移方向垂直，而水平方向的分力做功，功的大小就是這個分力乘以位移，也就是W=Fcosθ·s，也就是W=Fscosθ。這就是功的計算公式。（3）那我們來做個小練習(xí)。一個物體受到一個大小為10N的力，這個力與物體的位移方向夾角為30°，物體的位移是5m，那這個力對物體做的功是多少呢？根據(jù)公式W=Fscosθ，我們可以算出W=10N×5m×cos30°=10×5×√3/2=25√3J。####3、正負(fù)功的意義（10分鐘）（1）我們來看這樣一個例子，一個物體在水平面上受到一個向右的拉力F，物體向右移動了位移s，那這個拉力做的功就是正功，因為力的方向和位移方向相同，根據(jù)公式W=Fs，W是正值。那這個正功表示什么意義呢？它表示這個力對物體的運動是起到了推動的作用，是動力。（2）再看另一個例子，一個物體在粗糙水平面上向右運動，受到一個向左的摩擦力f，物體向右移動了位移s。根據(jù)公式W=Fscosθ，這里θ=180°，cosθ=-1，所以摩擦力做的功W=-fs，是負(fù)值。這個負(fù)功表示什么呢？它表示摩擦力對物體的運動是起到了阻礙的作用，是阻力。（3）那我們再思考一下，如果一個力做的功是-5J，另一個力做的功是3J，哪個力做的功大呢？其實功的大小比較是看絕對值的，所以-5J的功的絕對值大于3J的功，也就是-5J這個功的數(shù)值表示的功更大，只是它是負(fù)功，表示阻力做的功。###（三）鞏固（15分鐘）1、給出一些生活中的實例，讓學(xué)生判斷這些實例中力是否做功，如果做功，是做正功還是負(fù)功。-例如：人提著水桶在水平路面上行走，人對水桶的拉力是否做功？-再如：汽車在剎車過程中，摩擦力對汽車是否做功？做的是正功還是負(fù)功？2、給出一些力、位移和夾角的數(shù)據(jù)，讓學(xué)生計算功的大小。-如：一個力大小為20N，位移為8m，力與位移方向夾角為60°，求功的大小。###（四）總結(jié)（5分鐘）好啦，同學(xué)們，今天我們學(xué)習(xí)了機(jī)械功的知識。首先我們知道了機(jī)械功的概念，有兩個必要因素，就是作用在物體上的力和物體在力的方向上的位移。然后我們學(xué)習(xí)了功的計算公式W=Fscosθ，最后還探討了正負(fù)功的意義，正功表示動力做功，負(fù)功表示阻力做功。希望大家回去好好復(fù)習(xí)一下這些知識哦。###（五）作業(yè)布置（5分鐘）1、書面作業(yè)：完成課本上的課后練習(xí)題，包括一些判斷功是否存在、計算功的大小、判斷正負(fù)功的題目。2、實踐作業(yè)：觀察生活中存在功的現(xiàn)象，比如家里的洗衣機(jī)工作時、電梯運行時等，分析其中力是否做功，做的是正功還是負(fù)功，并且寫一篇小短文描述你觀察到的現(xiàn)象和分析過程。##七、教學(xué)資源1、在講解功的概念時，利用超市購物搬箱子、建筑工人搬建筑材料等生活中的真實案例，讓學(xué)生更好地理解功的概念。2、在講解功的計算公式時，可以制作簡單的動畫或者演示文稿，展示力與位移方向不同時如何分解力來計算功，使抽象的知識更加直觀。3、在講解正負(fù)功意義的時候，可以播放一些視頻，比如汽車加速和剎車時的情況，分析其中力做功的正負(fù)情況。##八、教學(xué)評價###（一）形成性評價1、在課堂討論環(huán)節(jié)，觀察學(xué)生的參與度、討論的積極性以及對問題的理解程度，及時給予反饋和指導(dǎo)。比如在討論力是否做功的實例時，看學(xué)生是否能夠準(zhǔn)確地根據(jù)功的概念進(jìn)行判斷，如果有錯誤，及時糾正并引導(dǎo)學(xué)生正確思考。2、在課堂練習(xí)環(huán)節(jié)，通過學(xué)生的做題情況來評價學(xué)生對知識的掌握程度。如果大部分學(xué)生在計算功的大小或者判斷正負(fù)功時出現(xiàn)錯誤，那就說明在這