高中物理：《機(jī)械功》教案(魯科版必修2)

1、魯科版物理 (必修 )2 第一章功和功率第一節(jié)機(jī)械功一、 教學(xué)內(nèi)容分析1.內(nèi)容與地位在普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)(實(shí)驗(yàn) )的共同必修模塊物理2 的內(nèi)容標(biāo)準(zhǔn)中涉及本節(jié)的內(nèi)容有 “理解功的概念 ”。該內(nèi)容要求學(xué)生理解功的概念；在具體的物理情景中能判斷出物體所受的各個(gè)力是否做功以及做功的正負(fù)；知道正功、負(fù)功的含義；應(yīng)用功的一般公式，會(huì)計(jì)算恒力、合力的功。本節(jié)課是在學(xué)生已有的認(rèn)知結(jié)構(gòu)“功的公式w = fs”的基礎(chǔ)上進(jìn)行擴(kuò)展，從力作用效果的角度導(dǎo)出功的一般公式w = fscos，突出了力有空間積累的效果。功是物理學(xué)中的重要概念，功是能量轉(zhuǎn)化的量度，與現(xiàn)代生活、生產(chǎn)等有著密切的聯(lián)系。因此，在教學(xué)中應(yīng)注重培養(yǎng)學(xué)生

2、的推理能力和科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膽B(tài)度、注重獲取知識(shí)的過(guò)程和方法，讓學(xué)生了解物理思想，體會(huì)物理學(xué)在生活和生產(chǎn)中的應(yīng)用以及對(duì)社會(huì)發(fā)展的影響，讓學(xué)生得到成功的體驗(yàn)，讓學(xué)生的潛能在心情愉快、精神放松的狀態(tài)下能夠得到有效的釋放和開(kāi)發(fā)。2. 教學(xué)目標(biāo)知識(shí)與技能：理解功的概念。知道功是標(biāo)量，認(rèn)識(shí)正功、負(fù)功的含義，在具體的物理情景中能判斷物體所受的各力是否做功以及做功的正負(fù)。能利用功的一般公式計(jì)算恒力的功，掌握計(jì)算總功的兩種方法。過(guò)程與方法： 通過(guò)功的概念及其公式導(dǎo)出的過(guò)程， 體會(huì)并學(xué)習(xí)物理學(xué)的研究方法， 能從現(xiàn)實(shí)生活中發(fā)現(xiàn)與 “功 ”有關(guān)的問(wèn)題，能運(yùn)用功解決一些與生產(chǎn)和生活相關(guān)的實(shí)際問(wèn)題。情感態(tài)度與價(jià)值觀： 有將功的

3、知識(shí)應(yīng)用于生活和生產(chǎn)實(shí)際的意識(shí)， 勇于探索與日常生活有關(guān)的 “功 ”問(wèn)題，認(rèn)識(shí)物理模型和數(shù)學(xué)工具在物理學(xué)發(fā)展過(guò)程中的作用。3. 教學(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn)重點(diǎn)：功的一般公式及其推導(dǎo)過(guò)程； 判定物體所受的各個(gè)力是否做功以及做功的正負(fù)；總功的計(jì)算。難點(diǎn)：弄清物體在力的方向上的位移與物體的位移是不同的；認(rèn)識(shí)負(fù)功的物理意義；總功的計(jì)算。二、 案例設(shè)計(jì)(一 )導(dǎo)入新課讓全班學(xué)生動(dòng)手操作：將各自的課桌右移約2cm.教師關(guān)注學(xué)生操作的方式， 并把移動(dòng)課桌這一具體問(wèn)題轉(zhuǎn)換為物理模型來(lái)討論， 用示意圖分類展示在黑板上。預(yù)測(cè)操作的方式：大部分學(xué)生會(huì)上提，小部分學(xué)生會(huì)平推、斜推、斜拉，如右圖所示。問(wèn)題1分組進(jìn)行討論交流，圖(a

4、)、圖 (b)恒力 f 是否做功，為什么？預(yù)測(cè) 1都有做功。預(yù)測(cè) 2圖 (a)恒力 f 有做功，圖 (b) 恒力 f 沒(méi)有做功。讓學(xué)生回答，基本上能從初中學(xué)過(guò)做功的兩個(gè)因素（即一是作用在物體上的力，二是物體在力的方向上移動(dòng)一段距離）入手。擴(kuò)展：高中我們已學(xué)習(xí)了位移，做功的兩個(gè)要素是：作用在物體上的力和物體在力的方向上發(fā)生的位移。 也就是說(shuō)， 如果施力于某物體， 并使該物體在力的方向上移動(dòng)一段距離，我們就說(shuō)力對(duì)這個(gè) 物體做了功。那么，功應(yīng)該如何求解呢？本節(jié)課我們就來(lái)進(jìn)一步學(xué)習(xí)有關(guān)功的知識(shí)。板書第1 節(jié)機(jī)械功(二 )新課教學(xué)板書 1機(jī)械功的定義：作用于某物體的恒力f 與該物體沿力的方向上發(fā)生的位移

5、s 的乘積叫做機(jī)械功。問(wèn)題 2若物體發(fā)生的位移為s，則圖 (a)、圖 (b)恒力 f 做的功各為多少？預(yù)測(cè) 1都有做功， w = fs。預(yù)測(cè) 2圖 (a)， w = fs；圖 (b)， w = 0。說(shuō)明應(yīng)用初中所學(xué)的有關(guān)功的知識(shí)，基本上能夠解決。問(wèn)題 3若物體發(fā)生的位移為s，則圖 (c)恒力 f 是否做功、做的功為多少？設(shè)疑力 f 有什么作用效果？預(yù)測(cè)使物體豎直上提和水平前進(jìn)。教師引導(dǎo)：能否從力的分解角度來(lái)討論問(wèn)題2 呢？分組討論探究，并請(qǐng)小組代表回答問(wèn)題2。預(yù)測(cè) 1不做功。 因?yàn)槲矬w在力f 的方向上沒(méi)有發(fā)生位移，預(yù)測(cè) 2有做功， w = fs。因?yàn)楣κ橇 與位移 s 的乘積預(yù)測(cè) 3有做功，

6、 w = fscos。因?yàn)楦鶕?jù)平行四邊形定則，把力 f 分解為使物體水平前進(jìn)的力= fsin。s 是水平方向上發(fā)生的位移。f1 = fcos和豎直上提的力f2沿 f1 的方向發(fā)生的位移為 s， f1 所做的功 w1 = fcoss= fscos；f2 與 s 的方向垂直，f2 沒(méi)有對(duì)物體做功。 由于 f 的作用效果與分力f1 和 f2 共同作用效果相同，所以恒力 f 對(duì)物體所做的功 w = w1 = fscos。說(shuō)明 分組討論探究功的一般計(jì)算公式的推導(dǎo)過(guò)程，教師小結(jié)：一般地，對(duì)作用于物體上方向與物體位移s 成 角的任何一個(gè)恒力f，都可以用正交分解法把它分解為平行和垂直于位移s 方向的兩個(gè)分力，

7、再結(jié)合功的定義，得到功的一般 計(jì)算式 w = fscos教師：由于位移是矢量， 也可以將位移 s 分解，再結(jié)合功的定義來(lái)推導(dǎo)功的一般計(jì)算式，有興趣的學(xué)生課后去完成。讓學(xué)生閱讀課本p4 第三自然段，并回答1 焦耳是如何定義的。板書 2機(jī)械功的計(jì)算板書功的公式：w = fscos（適用條件是f 必須是恒力）用小黑板或多媒體投影出示下列表格的取值cosw力對(duì)物體做功情況= 00 2= 22 =讓學(xué)生閱讀課本p5 后，由小組討論 得到結(jié)果，填入表格中。的取值cosw力對(duì)物體做功情況= 01w = fs力對(duì)物體做正功大于 0w = fscos力對(duì)物體做正功0 20w = 0力不做功= 2小于 0w0力對(duì)

8、物體做負(fù)功2 w2預(yù)測(cè) 2w 1 = w2說(shuō)明設(shè)置以上幾個(gè)問(wèn)題是為了進(jìn)一步理解正負(fù)功的含義。教師指出：功是標(biāo)量，其大小的比較，是取絕對(duì)值進(jìn)行比較的，w1 = w2 才是正確的。又如做功 -9j 1j， -1j 3j， 5j = - 5j。板書正功與負(fù)功表示兩種相反的做功效果。功是標(biāo)量，功的“正”、“負(fù) ”既不表示方向也不表示大小，既不能說(shuō)“正功與負(fù)功方向相反”，也不能說(shuō) “正功大于負(fù)功 ”，正功和負(fù)功是借以區(qū)分誰(shuí)對(duì)誰(shuí)做功的標(biāo)志。雖然力與位移都是矢量，功卻是標(biāo)量，沒(méi)有方向，但有正功和負(fù)功之分，那么正功、負(fù)功的物理意義是什么呢？在圖甲中，推力f 對(duì)小車所做了32fs 的功，表明推力 f 對(duì)小車的運(yùn)

9、動(dòng)起促進(jìn)作用，這個(gè)力是動(dòng)力；在圖乙中，拉力f 對(duì)小車所做了3-fs 的功，表明拉力f 對(duì)小車的運(yùn)動(dòng)起阻2礙作用，這個(gè)力是阻力。也就是說(shuō)，動(dòng)力一定做正功，阻力一定做負(fù)功。板書正功、負(fù)功的物理意義：力對(duì)物體做正功，表明此力是動(dòng)力，其作用效果是促進(jìn)物體的運(yùn)動(dòng)；力對(duì)物體做負(fù)功，表明此力是阻力，其作用效果是阻礙物體的運(yùn)動(dòng)。3問(wèn)題 5在圖乙中力f 對(duì)小車做了 -2 fs的功，我們還可以怎么說(shuō)？物體所受合外力合外力所做的功預(yù)測(cè) 1物體克服 個(gè)力做了-10j 的功。預(yù)測(cè) 2克服 個(gè)力做了10j 的功。 ： 物體做 功，往往 成物體克服 個(gè)力做功（一定是正 ）。學(xué) 了一個(gè)力 物體所做的功的求解方法，如果物體同

10、受到幾個(gè)力的作用，那么，如何求解 幾個(gè)力 物體所做的功和 功呢？ 功的 算例 如 所示，利用斜面從 上卸 ，每包 物的 量m =100kg，斜面 斜角 = 37 ，斜面的 度 l = 1.5m， 物與斜面 的 摩擦因素 = 0.2，求 物從斜面 端滑到底端的 程中受到的各個(gè)力所做的功、外力做的 功以及合外力做的功。（g 取 10m/s 2 ， sin37 = 0.6）解：斜面上的 物受到重力g、斜面支持力n 和摩擦力 f 共三個(gè)力的作用 。 物位移的方向是沿斜面向下。用正交分解法， 將 物所受的重力g 分解到與斜面平行的方向和與斜面垂直的方向， 有n = g2 = mgcos， f = n=

11、mgcos。由于斜面支持力n 與位移垂直，所以支持力 物沒(méi)有做功即wn = 0。重力 g 物所做的功wg 可以用下列三種方法求解。方法一：根據(jù)功的定 。由于重力方向上的位移h = lsin37 ，所以wg = gh = mgl sin37 =100 10 1.5 = 9000j.6 j方法二：用公式w = fscos。由于重力與位移的 角 90- 37 = 53 ，所以wg = glcos53 =mgl sin37 100 10j1=.5900 j 0.6方法三：用力的分解等效。將重力分解 使 物沿斜面下滑的分力g1 和垂直 斜面的分力g2， 有 g1 = mgsin37 。由于 g2 與位移

12、垂直， g2 物沒(méi)有做功，所以重力所做的功等于沿斜面向下的分力 g1 所做的功，即wg = g1l= mglsin37 100 10j1=.5900j 0.6摩擦力 f 物所做的功wf = f lcos180 = - mgcos37 l- 0.2 100 10 0=.8- 240j 1.5 j外力 物體做的 功w 總w 合= wn + wg + wf = (0 + 900 240)j = 660jf 合 = g1 - f = mg sin37 -mgcos37 ，方向與位移相同。= f 合 l = ( mgsin37 - mgcos37 )l= mg (sin37 -cos37 )l 100

13、10 - 0(0.2.6 )0.8 1.=5j660j 明 例 的 主要是考 以下幾點(diǎn)：溫故，如受力分析、正交分解等。知新，如求功公式的 用， 正功、 功、不做功的求解具有普遍性。求重力功 可以 行多角度的思 ?？梢泽w 出外力做的 功與合外力做的功的關(guān)系，以便 。 要求學(xué)生思考獨(dú)立完成 例 ， 好中差三位學(xué)生上臺(tái)扳演， 教 可以及 地 正學(xué)生解 存在的 和不良 。小 在多個(gè)力共同作用下， 些力 物體所做的 功等于各個(gè)力分 物體做功的代數(shù)和即 w 總 = w1+ w2 + + wn ，代入 考 功的正 號(hào)；若合外力 恒力， 求 功 可以用 w 總= f 合 scos來(lái)求解，其中是合力 f 合方向與位移 s 方向之 的 角。三案例 析：本案例的 學(xué)生 手移 桌 行功的探究，使學(xué)生學(xué) 物理與生活拉近了距離，充分體會(huì)到物理就在生活中，科學(xué)就在自己身 ，從而激 了學(xué) “功”的 情。在本節(jié)課的學(xué)習(xí)過(guò)程中，既重視知識(shí)的獲取也重視知識(shí)的形成過(guò)程，使學(xué)生真正體驗(yàn) 到探究發(fā)現(xiàn)的樂(lè)趣和應(yīng)