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1、1高中物理必修二功的教学设计课题 高中物理必修二第七章第 2 节 功 课型 新授课1.知识与技能 (1)理解功的概念和做功的两个必要因素;(2)会利用功的公式进行有关计算。2.过程与方法 (1)理解正、负功的含义,能解释相关现象;(2)能灵活运用公式 W=Fscosa。教学目标3.情感、态度与价值观通过学习功的概念及其公式导出的过程,让学生体会并学习物理学的研究方法,认识物理模型和数学工具在物理学发展过程中的作用。教学重点 理解功的概念,推导功的计算公式以及对正、负功含义的理解。教学重难点教学难点 利用功的计算公式解决有关问题。教学工具 粉笔、题纸、教科书教学方法 主题任务驱动式教学法。教师活
2、动 学生活动创设情境,引入新课1同学们:首先让我们欣赏一个趣闻:2006 年 6 月 29 日,紫金山天文台观察到一颗相当于 400m 环形运动场大小的陨石进入地球轨道,随后进入地球大气层,最终落在了一个不起眼的小山村,陨石把干硬的地面砸了一个大坑,这就是现场拍下的照片。 “砸了一个大坑”这个现象,涉及了物理学中一个重要概念,这就是今天我们要学习的内容功。(板书: 功)在初中,我们已经初步学过功的概念和计算,请同学们边回忆、边完成两道填空:(1)如果一个_作用在物体上,物体在这个力的方向上通过了_,就说这个力对物体做了功。(2)做功的两个必要因素是:_,_.那么,高中对做功又是怎样定义的呢?本
3、节课,我们分四个主题进行探究。1听趣闻,产生强烈的学习愿望,明确学习目的。 2让学生回忆和复习初中已学过的功的概念。3回忆初中学过的功的两个必要因素。 4完成填空。对比分析,一:怎样才算做了功? 引导扩展:高中我们已经学过位移的知识,因此,现在我们可以把做功的两个必要因素认为是:作用在物体上的力;物体在力的方向上发生一段位移。例 1:下列关于力对物体做功的说法正确的是( )A手举铅球站着不动的运动员对铅球做了功;1在老师的引导下思考、回答问题。 2讨论得出不同点:高中讲“位移”,初中讲“距离”。高中2建立概念B足球运动员对正在空中飞行的足球做了功;C在水平路上推着自行车前进时人对自行车做了功;
4、D行车吊着工件水平匀速运动时,吊绳的拉力对工件做了功。那么,高中物理中功的概念与初中有什么不同? 比较知道,主要是用“位移”代替了“距离”,用“发生”代替了“通过”。 那么,高中对功的计算是否跟初中也有不同呢?这就是我们要探究的主题二。讲“发生”一段位移,初中讲“通过”的距离。3通过分析、讨论、归纳,认识做功的两个必要因素:作用在物体上的力。物体在力的方向上发生一段位移。迁移拓展,总结规律二:如何计算功的多少?1如果力的方向跟物体的运动方向一致,该如何计算功的多少呢? 展示问题一:物体 m 在水平力 F 的作用下水平向前移动的位移为 s,如图所示,求力 F 对物体所做的功。WFs 2如果力的方
5、向跟物体的运动方向不一致,而是成某一夹角,又该如何计算功的多少呢? 展示问题二:物体 m 在与水平方向成 角的力 F 的作用下,沿水平方向向前移动的位移为 s,如图所示,求力 F 对物体所做的功。 3展示学生的推导结果,点评、总结,得出功的定义式。WFscos即:力 F对物体所做的功等于力的大小、位移的大小、力和位移夹角的余弦这三者的乘积。 单位:F( N)、s(m)、W(J)。请看一个问题:例 2:在如图所示四种情况下,物体都是在大小相同的力F 作用下,沿水平方向移动相同的位移 s,且 ,则力 F 对物体做的功( )(1)=0 ( 2)0 (3)=0 (4)01思考老师提出的问题,根据功的概
6、念独立推导功的计算公式。 在问题二中,由于物体所受力的方向与运动方向成一夹角 ,可根据力 F的作用效果把F沿两个方向分解:即跟位移方向一致的分力F1,跟位移方向垂直的分力 F2,如图所示: 据做功的两个要素可知:分力 F1对物体所做功F1s,分力 F2的方向跟位移方向垂直,对物体不做功。所以,力 F所做的功为:W=W1W 2W 1=F1s=Fscos。2体会:功是标量、过程量;F 一般为恒力,可以是一个力也可以是几个力的合力,但要求这个合力也是恒力,若是变力,公式就不能直接应用;S 为力 F3A. W1W 2; B. W1=W4; C. W1W 4; D. W2W 3在(4)中,摩擦力做的功怎
7、么求?是正值还是负值?可见,功有正、负之分,正功和负功又有何区别呢?这就是我们要探究的主题三。作用时物体所发生的位移,不一定是力的方向上的位移;要计算功只要找 F、S 和 就可以了,不必考虑物体是做怎样的运动。分析讨论,深化理解三:正功和负功有何区别?1.从数学的角度讲,力 F 和位移 s 之间的夹角 的取值范围是 0 180,在这个范围之内, cos 可能大于 0,可能等于 0,也可能小于 0,因而,功 W 也就可能大于0、等于 0、或小于 0,这就出现了正功和负功。从物理的角度讲,正功和负功有什么不同呢?请看教材:(三种方向的力分别作用在物体上的图片)2教材上图 7.24,小球在水平面上运
8、动,重力和支持力对小球是否做功?3教材上图 7.25,人用绳子拉小车前进时,图中绳子拉力的方向跟速度成怎样的角度?拉力对车做什么功? 4.教材上图 7.26,人逆着小车运动的方向用力拉小车,拉力与小车速度方向成怎样的角度?拉力对小车做什么功?正功的意义是:力促进物体运动,是动力;负功的意义是:力阻碍物体运动,是阻力。力对物体做了负功,也可以说成是物体克服这个力做了功。总之,功的正负表示了力对物体运动状态的作用效果。例如:在前面的陨石“砸了一个大坑”的现象中,陨石“砸”地面的力对地面做了正功,地面对陨石的作用力对陨石做了负功,也可以说成是陨石克服地面阻力做了正功,正是地面对陨石的这个阻力,阻碍陨
9、石的运动,才使得陨石很快停止运动。以后,我们还要从能量转化的角度来讨论正功和负功的意义。上面所求的都是单个的力对物体做的功,如果有多个力对物体做功,这多个力做的总功又该怎样求呢?下面我们来探究主题四。1认真阅读教材,思考老师提出的问题。当 =/2 时,cos=0,W=0。力 F 和位移 s 的方向垂直时,力 F 不做功,表示该力对物体的运动快慢没有影响;当 /2 时,cos0,W 0。这表示力 F 对物体做正功,它将对物体的运动起推动作用;当 /2 时,cos0,W 0。这表示力 F 对物体做负功,它将对物体的运动起阻碍作用;发散思维四:如何计算合力的功?1展示问题三(拓展问题):如图所示,一
10、个物体在拉力 F1的作用下,水平向右移动位移为 s,求各个力对物体做的功各是多少?各个力对物体所做功的代数和是多少?1思考问题,部分学生说明解决问题的思路;4,尝试应用物体所受的合外力是多少?合外力所做的功是多少?让学生说出解题思路,教师点评归纳。 2比较各力做功的代数和与合外力所做的功,得出相应的结论:合外力的功等于各分力的功的代数和。任务驱动,课堂小结这节课我们学到了什么呢?以教材 P110例题(见图 77)为例,我们看一下,哪些力做功?哪些力不做功?其中 F1做的功为多少?(先求合力后求功;先求各力的功后求功的代数和)。学生思考物体受到哪些力的作用?分析哪些力对物体做功?做正功还是负功?
11、哪些力对物体不做功?回答老师提出的为什么。让学生在问题解决中理解物理知识,掌握物理原理,这种任务驱动式课堂小结,有利于促进知识内化,提升学习品质。板书设计7-1 功一:怎样才算做了功?1.功的概念:一个物体受到力的作用,如果在力的方向上发生一段位移,这个力就对物体做了功。2.做功的两个必要因素:有力 F作用在物体上;物体在力的方向上有位移 s。(F 和 s具有同体性、同过程)二:如何计算功的多少?1.公式:W=FScos, 是 F、 s正向间的夹角,且 F一般为恒力。2.单位: F(N), s(m),W(J)。三:正功和负功有什么不同?当 0/2 时,做正功,是动力当 /2 时,做负功,是阻力当 =/2 时,不做功,不影响运动快慢四:如何计算合外力的功?合外力的功等于各分力的功的代数和。