【同步備課】2020年高中物理教學(xué)設(shè)計(jì)(新人教必修二)7.2《功》2

第2節(jié)功新課教學(xué)1、推導(dǎo)功的表達(dá)式老師活動(dòng)：假如力的方向與物體的運(yùn)動(dòng)方向全都，該怎樣計(jì)算功呢？投影問題一：物體m在水平力F的作用下水平向前行駛的位移為s，如圖甲所示，求力F對(duì)物體所做的功。同學(xué)活動(dòng)：思考老師提出的問題，依據(jù)功的概念獨(dú)立推導(dǎo)。在問題一中，力和位移方向全都，這時(shí)功等于力跟物體在力的方向上移動(dòng)的距離的乘積。W=Fs老師活動(dòng)：假如力的方向與物體的運(yùn)動(dòng)方向成某一角度，該怎樣計(jì)算功呢？投影問題二：物體m在與水平方向成α角的力F的作用下，沿水平方向向前行駛的距離為s，如圖乙所示，求力F對(duì)物體所做的功。同學(xué)活動(dòng)：思考老師提出的問題，依據(jù)功的概念獨(dú)立推導(dǎo)。在問題二中，由于物體所受力的方向與運(yùn)動(dòng)方向成一夾角α，可依據(jù)力F的作用效果把F沿兩個(gè)方向分解：即跟位移方向全都的分力F1，跟位移方向垂直的分力F2，如圖所示：據(jù)做功的兩個(gè)不行缺少的因素可知：分力F1對(duì)物體所做的功等于F1s。而分力F2的方向跟位移的方向垂直，物體在F2的方向上沒有發(fā)生位移，所以分力F2所做的功等于零。所以，力F所做的功W=W1＋W2=W1=F1s=Fscosα老師活動(dòng)：呈現(xiàn)同學(xué)的推導(dǎo)結(jié)果，點(diǎn)評(píng)、總結(jié)，得出功的定義式。力F對(duì)物體所做的功等于力的大小、位移的大小、力和位移夾角的余弦這三者的乘積。即：W=FscosαW表示力對(duì)物體所做的功，F(xiàn)表示物體所受到的力，s物體所發(fā)生的位移，α力F和位移之間的夾角。功的公式還可理解成在位移方向的分力與位移的乘積，或力與位移在力的方向的重量的乘積。在SI制中，功的單位為焦。1J=1N·m在用功的公式計(jì)算時(shí)，各量要求統(tǒng)一接受國際單位制。2、對(duì)正功和負(fù)功的學(xué)習(xí)老師活動(dòng)：指導(dǎo)同學(xué)閱讀課文P5的正功和負(fù)功一段。通過上邊的學(xué)習(xí)，我們已明確了力F和位移s之間的夾角，并且知道了它的取值范圍是０°≤α≤180°。那么，在這個(gè)范圍之內(nèi)，cosα可能大于0，可能等于0，還有可能小于0，從而得到功W也可能大于0、等于0、小于0。請(qǐng)畫出各種狀況下力做功的示意圖，并加以爭(zhēng)辯。同學(xué)活動(dòng)：認(rèn)真閱讀教材，思考老師的問題。①當(dāng)α=π/2時(shí)，cosα=0，W=0。力F和位移s的方向垂直時(shí)，力F不做功；②當(dāng)α＜π/2時(shí)，cosα＞0，W＞0。這表示力F對(duì)物體做正功；③當(dāng)π/2＜α≤π時(shí)，cosα＜0，W＜0。這表示力F對(duì)物體做負(fù)功。老師活動(dòng)：投影同學(xué)畫圖狀況，點(diǎn)評(píng)、總結(jié)。點(diǎn)評(píng)：培育同學(xué)分析問題的力量。老師活動(dòng)：指導(dǎo)同學(xué)閱讀課文。提出問題，力對(duì)物體做正功或負(fù)功時(shí)有什么物理意義呢？結(jié)合生活實(shí)際，舉例說明。同學(xué)活動(dòng)：閱讀課文，理解正功和負(fù)功的含義?；卮鹄蠋煹膯栴}。老師活動(dòng)：傾聽同學(xué)回答，點(diǎn)評(píng)、總結(jié)。①功的正負(fù)表示是動(dòng)力對(duì)物體做功還是阻力對(duì)物體做功功的正負(fù)由力和位移之間的夾角打算，所以功的正負(fù)決不表示方向，而只能說明做功的力對(duì)物體來說是動(dòng)力還是阻力。當(dāng)力對(duì)物體做正功時(shí)，該力就對(duì)物體的運(yùn)動(dòng)起推動(dòng)作用；當(dāng)力對(duì)物體做負(fù)功時(shí)，該力就對(duì)物體運(yùn)動(dòng)起阻礙作用。②功的正負(fù)是借以區(qū)分誰對(duì)誰做功的標(biāo)志功是標(biāo)量，只有量值，沒有方向。功的正、負(fù)并不表示功的方向，而且也不是數(shù)量上的正與負(fù)。我們既不能說“正功與負(fù)功的方向相反”，也不能說“正功大于負(fù)功”，它們僅表示相反的做功效果。正功和負(fù)功是同一物理過程從不同角度的反映。同一個(gè)做功過程，既可以從做正功的一方來表述也可以從做負(fù)功的一方來表述。一個(gè)力對(duì)物體做負(fù)功，往往說成物體克服這個(gè)力做功。打個(gè)比方，甲借了乙10元錢，那么從甲的角度表述，是甲借了錢；從乙的角度表述，乙將錢借給了別人。例如：一個(gè)力對(duì)物體做了-6J的功，可以說成物體克服這個(gè)力做了6J的功。3、幾個(gè)力做功的計(jì)算老師活動(dòng)：剛才我們學(xué)習(xí)了一個(gè)力對(duì)物體所做功的求解方法，而物體所受到的力往往不只一個(gè)，那么，如何求解這幾個(gè)力對(duì)物體所做的功呢?投影例題：如圖所示，一個(gè)物體在拉力F1的作用下，水平向右移動(dòng)位移為s，求各個(gè)力對(duì)物體做的功是多少?各個(gè)力對(duì)物體所做功的代數(shù)和如何?物體所受的合力是多少?合力所做的功是多少?同學(xué)活動(dòng)：認(rèn)真審題，解決問題。老師活動(dòng)：投影同學(xué)解題過程，點(diǎn)評(píng)總結(jié)。解析：物體受到拉力F1、滑動(dòng)摩擦力F2、重力G、支持力F3的作用。重力和支持力不做功，由于它們和位移的夾角為90°；F1所做的功為：W1=Fscosα，滑動(dòng)摩擦力F2所做的功為：W2=F2scos180°=-F2s。各個(gè)力對(duì)物體所做功的代數(shù)和為：W=（F1cosα-F2）s依據(jù)正交分解法求得物體所受的合力F=F1cosα-F2合力方向向右，與位移同向；合力所做的功為：W=Fscos０°=（F1cosα-F2）s總結(jié)：當(dāng)物體在幾個(gè)力的共同作用下發(fā)生一段位移時(shí)，這幾個(gè)力對(duì)物體所做的功可以用下述方法求解（1）求出各個(gè)力所做的功，則總功等于各個(gè)力所做功的代數(shù)和；（2）求出各個(gè)力的合力，則總功等于合力所做的功。老師活動(dòng)：投影例題：一個(gè)質(zhì)量m=2kg的物體，受到與水平方向成37°角斜向上方的拉力F1=10N，在水平地面上移動(dòng)的距離s=2m。物體與地面間的滑動(dòng)摩擦力F2=4.2N。求外力對(duì)物體所做的總功。同學(xué)活動(dòng)：認(rèn)真審題，解決問題。老師活動(dòng)：投影同學(xué)解題過程，點(diǎn)評(píng)總結(jié)。解析：拉力F1對(duì)物體所做的功為W1=F1scos37°=16J。摩擦力F2對(duì)物體所做的功為W2=F2scos180°=-8.4J。外力對(duì)物體所做的總功W=W1＋W2=7.6J。（另解：先求合力，再求總功）點(diǎn)評(píng)：通過實(shí)際問題的應(yīng)用，培育同學(xué)獨(dú)立分析問題的力量。（三）課堂總結(jié)、點(diǎn)評(píng)老師活動(dòng)：讓同學(xué)概括總結(jié)本節(jié)的內(nèi)容。請(qǐng)一個(gè)同學(xué)到黑板上總結(jié)，其他同學(xué)在筆記本上總結(jié)，然后請(qǐng)同學(xué)評(píng)價(jià)黑板上的小結(jié)內(nèi)容。同學(xué)活動(dòng)：認(rèn)真總結(jié)概括本節(jié)內(nèi)容，并把自己這節(jié)課的體會(huì)寫下來、比較黑板上的小結(jié)和自己的小結(jié)，看誰的更好，好在什么地方。點(diǎn)評(píng)：總結(jié)課堂內(nèi)容，培育同學(xué)概括總結(jié)力量。老師要放開，讓同學(xué)自己總結(jié)所學(xué)內(nèi)容，允許內(nèi)容的挨次不同，從而構(gòu)建他們自己的學(xué)問框架。板書設(shè)計(jì)1功的概念（1）什么叫力做了功（2）力做功的兩個(gè)因素2功的公式：W＝Fscosa3正功和負(fù)功功是標(biāo)量，功的正負(fù)不表示方向4總功的求法（1）＝scosa（2）＝＋＋……（四）實(shí)例探究☆對(duì)“功”的理解［例1］水流從高處落下，對(duì)水輪機(jī)做3×108J的功，對(duì)這句話的正確理解是（）A．水流在對(duì)水輪機(jī)做功前，具有3×108J的能量B．水流在對(duì)水輪機(jī)做功時(shí)，具有3×108J的能量C．水流在對(duì)水輪機(jī)做功后，具有3×108J的能量D．水流在對(duì)水輪機(jī)做功的過程中，能量削減3×108J解析：本題考查了功和能的關(guān)系，并且同實(shí)際中的科技應(yīng)用聯(lián)系起來。解：依據(jù)“功是能量轉(zhuǎn)化的量度”可知，水流在對(duì)水輪機(jī)做功的過程中，有能量參與轉(zhuǎn)化，水流對(duì)水輪機(jī)做了3×108J的功，則有3×108J的機(jī)械能削減了。故答案應(yīng)選D。點(diǎn)撥：功是能量轉(zhuǎn)化的量度是指做功的過程就是能量轉(zhuǎn)化的過程。做了多少功，就有多少能量發(fā)生轉(zhuǎn)化，絕不能說功是能量的量度?！铌P(guān)于“功”的計(jì)算［例2］以肯定的初速度豎直向上拋出一小球，小球上升的最大高度為h，空氣阻力的大小恒為f，則從拋出至落回到原動(dòng)身點(diǎn)的過程中，空氣阻力對(duì)小球做的功為（）A．零B．C．D．解析：在小球從拋出至落回原地的過程中，小球所受阻力的方向變化了，所以是變力，如何求這一變力做的功，可分段處理。答案：C點(diǎn)撥：對(duì)于變力所做的功，可分段處理，求出每一段上（轉(zhuǎn)換為恒力）該力所做的功，再求各段上功的代數(shù)和，或者求平均力，再求平均力所做的功。★課余作業(yè)書面完成P6“問題與練習(xí)”中1-4題?！锝虒W(xué)體會(huì)思維方法是解決問題的靈魂，是物理教學(xué)的根本；親自實(shí)踐參與學(xué)問的發(fā)覺過程是培育同學(xué)力量的關(guān)鍵，離開了思維方法和實(shí)踐活動(dòng)，物理教學(xué)就成了無源之水、無本之木。同學(xué)素養(yǎng)的培育就成了鏡中花，水中月。★鞏固練習(xí)1、起重機(jī)將質(zhì)量為100kg的重物豎直向上移動(dòng)了2ｍ，下列三種狀況下，做功的力各有哪幾個(gè)?每個(gè)力做了多少功?是正功還是負(fù)功?（不計(jì)阻力，ｇ=9.8ｍ/s2）（1）勻加速提高，加速度a1=0.2ｍ/s2；（2）勻速提高；（3）勻減速下降，加速度大小a2=0.2ｍ/s2.答案：（1）拉力和重力；W拉=2×103J，WＧ=-1.96×103J；拉力做正功，重力做負(fù)功（2