錢糧湖中學(xué)雷樂清教學(xué)設(shè)計---功

1、高中物理新課標(biāo)功的教學(xué)設(shè)計課題高中物理新課標(biāo)功的教學(xué)設(shè)計教材分析功這個概念雖然在初中物理中就已經(jīng)涉及到，但是那只是一些概念上的簡單認(rèn)識，高中物理中，我們揭示功更重要的身份。高中物理人教版（必修2）第七章中功的的確確是一個承上啟下的“功臣”。本章的第一節(jié)追尋守恒量是為引入功、進(jìn)一步探究能量作鋪墊的。使學(xué)生很自然的聯(lián)想到功和能是緊密聯(lián)系在一起的。因此在教學(xué)設(shè)計中教師可以緊緊圍繞“功是能量轉(zhuǎn)化的量度”這條主線展開。這樣不僅可以使學(xué)生明白“為什么要引入功”，同時也為后面學(xué)習(xí)重力勢能、探究彈性勢能的表達(dá)式、動能定律等知識打好基礎(chǔ)?？梢赃@樣說，“功是能量轉(zhuǎn)化的量度”是貫穿于整個第七章的主線，在教學(xué)設(shè)計、探

2、究過程中應(yīng)始終立足于這條主線上。學(xué)情分析對于功這個概念，學(xué)生通過初中的學(xué)習(xí)已經(jīng)有了初步的認(rèn)識，知道求功的兩個要素以及求功的簡單公式w=FS在學(xué)習(xí)能力方面學(xué)生已經(jīng)能主動學(xué)著去探究一些知識，在教師的引導(dǎo)下能很好的通過討論探究等方式得到知識三維教學(xué)目標(biāo)（一）知識與技能1理解功的概念，知道力和物體在力的方向上通過的位移是做功兩個不可缺少的因素。2知道功的計算公式W=Fscos，會用這個公式進(jìn)行計算。 3理解正功和負(fù)功的概念，知道在什么情況下力對物體做正功或負(fù)功。  4知道什么是幾個力對物體所做的總功，知道幾個力對物體所做的總功等于這幾個力的合力對物體所做的總功。（二）過程與方法1、

3、從“為什么要引入功”得出“功是能量轉(zhuǎn)化的量度”。2、通過演示和事例，并同時通過啟發(fā)式探究，使學(xué)生明白“功”的來歷并掌握做功的兩個因素。3、在推導(dǎo)功的公式過程中，通過猜想、從特殊到一般，再從一般到特殊的理論論證等方法培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)論證能力和推理能力，并滲透等效思想，有意識地培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維和科學(xué)方法。（三）情感態(tài)度與價值觀通過引導(dǎo)學(xué)生對教材所列知識的探究使學(xué)生不僅掌握所學(xué)的知識，而且掌握探究物理學(xué)科知識的方法，并與學(xué)習(xí)其它學(xué)科知識和生活技能的方法融會貫通，達(dá)到不僅教書、而且育人的目的。重點、難點教學(xué)重點功的計算方法及正功負(fù)功的物理意義。  教學(xué)難點正功和負(fù)功的物理意義

4、0;教學(xué)方法及設(shè)計意圖教學(xué)方法教師啟發(fā)、引導(dǎo)，學(xué)生自主閱讀、思考，討論、交流學(xué)習(xí)成果。教 學(xué) 過 程 （教學(xué)環(huán)節(jié)、教師活動、學(xué)生活動）設(shè)計意圖及目標(biāo)達(dá)成預(yù)測一引入新課：不同形式的能量之間可以互相轉(zhuǎn)化。能量變化的過程必然伴隨著做功的過程，可見，功與能是緊密聯(lián)系的兩個物理量。因此，在本章追尋守恒定律的過程中，首先學(xué)習(xí)功。教師活動：設(shè)問：為什么要引入功？二通過演示和事例，說明功是能量轉(zhuǎn)化的量度，請同學(xué)舉例能量發(fā)生變化的例子。通過學(xué)生舉例和教師多媒體演示蕩秋千的分析發(fā)現(xiàn)力對物體做功的確導(dǎo)致了物體能量的變化。又如書本P52圖7.2-1甲：貨物在起重機的作用下重力勢能增加了；乙：列車在機車牽引下動能增加了

5、；丙：握力器在手的壓力下彈性勢能增加了。上述事例也說明能量發(fā)生變化，一定有力對物體做了功，反過來，力對物體做了多少的功，就意味著有多少的能量發(fā)生了轉(zhuǎn)化。可見，功是能量轉(zhuǎn)化的量度。三通過啟發(fā)式探究，使學(xué)生明白“功”的來歷并掌握做功的兩個因素。請學(xué)生思考：這個“功”和工作的“工”是否相同？（學(xué)生討論）互動演示：請甲和乙兩名同學(xué)各舉著一本書。教師“命令”：“甲同學(xué)你把書拋到空中”，乙同學(xué)“你今天的工作就是舉著這本書站一個小時”， 教師活動提問學(xué)生：“這個同學(xué)有沒有在工作？”，“有沒有使這張課桌的能量發(fā)生改變？”（學(xué)生思考討論）圍繞“功是能量轉(zhuǎn)化的量度”使學(xué)生明白乙這種情況是勞而無“功”，對書的運動能

6、量并無影響。因此從有沒有對物體的能量變化產(chǎn)生影響使學(xué)生明白“功”的來歷。下面我們來探究一下影響做功的因素。請同學(xué)們考慮一下汽車剎車的情況。通過引導(dǎo)使學(xué)生明白：要使兩輛完全相同的以同樣速度行駛的汽車停下來，從受到的阻力大小和通過的位移大小考慮可以采用兩種方法，一種是用較大的阻力，通過較小的位移，使車停下；還有一種是車受到較小的阻力，通過比較長的位移使車停下。兩種方法在改變車的運動能量上是等效的，可見，做功也是一樣的。由此可見，做功是和兩個因素相聯(lián)系的，一個是力，還有一個是在力方向上發(fā)生的位移大小。而這也就是做功的兩個必不可缺少的兩個因素。四通過從特殊到一般，再從一般到特殊，借鑒等效思想，引導(dǎo)學(xué)生

7、探究出求功的一般表達(dá)式W=Fscos特殊情景1：如圖，物體在水平恒力F的作用下前進(jìn)L位移，力F做功多少？一般的情況力F的方向與運動方向并不一致，也不是與運動方向發(fā)生的位移相垂直，力F方向與運動方向成某一角度時，力F對物體有沒有做功呢？ 若做了功，所做的功又是多少呢？ 這是本課的重點。首先指出初中求功的方法只是一種特殊的情況。生產(chǎn)生活中經(jīng)常會遇到力和位移方向不相同的情況，此時應(yīng)怎么求功（貫穿特殊到一般的思想）?提出討論題。（投影）牛拉犁的力是斜向上的(力與位移既不同向也不互相垂直),這種情況下有沒有做功？如果有，怎么計算功（投影牛拉犁圖）？ 1,為了培養(yǎng)學(xué)生物理模型的能力。提出三個問題（投影顯示

8、）:犁形狀復(fù)雜怎么表示，能不能簡化？犁前進(jìn)時時深時深時淺，軌跡不完全是直線，能不能簡化？牛拉犁時的力時大時小，傾角也會有微小變化，能不能簡化？讓學(xué)生討論，目的是讓學(xué)生學(xué)會抓住主要因素忽略次要因素，得出牛拉犁的物理模型。通過討論，學(xué)生認(rèn)為犁的形狀雖然復(fù)雜但可以簡化為質(zhì)點，用一方形表示。犁前進(jìn)時雖然時深時淺但也可以簡化為在水平面上做直線運動。牛拉犁的力時大時小，傾角也會有微小變化仍可以簡化為大小.方向不變的恒力。讓學(xué)生后在黑板上畫出斜拉物體前進(jìn)的示意圖。這樣，牛拉犁的問題簡化為:物體在與水平面成角的恒力F作用下，沿水平方向移動通過位移l，求拉力F做的功？2,讓學(xué)生推導(dǎo)功的一般表達(dá)式:a提出猜想：通

9、過做功的兩個必要因素啟發(fā)引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行猜想，并交流猜想?？赡芴岢鰩追N猜想：（1）力F做功大小和力與運動方向的夾角沒有關(guān)系。 （2）力F做功大小和力與運動方向的夾角有關(guān)系。同樣一個力F作用方向不同，在改變物體能量上效果不相同，可從兩種特殊情況作定性分析，否定猜想（1）。對猜想（2）提出運用特殊到一般的思維來理論驗證的思路。 b師生交流協(xié)作，學(xué)生分析論證，驗證猜想： (1)、教師啟發(fā)：運用矢量分解，把一般情境問題轉(zhuǎn)化為二個簡單的特殊問題，同時滲透等效思想。 (2) 利用理想化模型讓學(xué)生討論斜拉時如何求功？多數(shù)學(xué)生都會知道正交分解F為F1，F(xiàn)2，并且知道這樣分解的目的（讓學(xué)生在黑板上畫圖并得出功的公式

10、）。進(jìn)一步告訴學(xué)生，這種研究問題的方法是利用已學(xué)過的舊知識（F，L同向或垂直時功的計算法則)來解決學(xué)過的知識（F，L成一夾角），這種方法在許多地方都會用到（如平拋運動）。 （3）進(jìn)一步引導(dǎo)學(xué)生分解位移，推導(dǎo)功的公式。這一點學(xué)生相對較困難，從矢量引導(dǎo)啟發(fā)，讓學(xué)生比較容易去接受。為了省時將L正交分解的圖投影，同時推出功的公式。 （4）用兩種方法得到公式，讓學(xué)生討論加深對公式W=Fscos的理解。一是知道公式的意義是表示功等于力乘以位移再乘以力與位移夾角的余弦；二是知道式中各量的意義，如是什么角、F是恒力、L是位移不是路程、W是標(biāo)量等。五從一般到特殊，深化對公式的認(rèn)識、根據(jù)一般包含特殊的原理引入正功

11、和負(fù)功。 （1）利用功的公式引入正、負(fù)功。先從角0度和180度時，分別為W=FS和W=-FS，引入功存在正功和負(fù)功，進(jìn)一步讓學(xué)生討論角多大時做正功，多大時做負(fù)功？（角為銳角時力做正功，角為鈍角時力做負(fù)功）。 （2）通過課本中的圖片討論正、負(fù)功的含義。 （3）最后指出阻力對物體做負(fù)功也可以說成是物體克服阻力做正功。討論一個力做功時可能出現(xiàn)的幾種情形:當(dāng)=/2時，cos=0，W=0。力F和位移s的方向垂直時，力F不做功；當(dāng)/2時，cos0，W0。這表示力F對物體做正功；當(dāng)/2時，cos0，W0。這表示力F對物體做負(fù)功。教師活動：投影學(xué)生畫圖情況，點評、總結(jié)。教師活動：指導(dǎo)學(xué)生閱讀課文。提出問題，力

12、對物體做正功或負(fù)功時有什么物理意義呢？結(jié)合生活實際，舉例說明。學(xué)生活動：閱讀課文，理解正功和負(fù)功的含義。回答老師的問題。教師活動：傾聽學(xué)生回答，點評、總結(jié)。功的正負(fù)表示是動力對物體做功還是阻力對物體做功功的正負(fù)由力和位移之間的夾角決定，所以功的正負(fù)決不表示方向，而只能說明做功的力對物體來說是動力還是阻力。當(dāng)力對物體做正功時，該力就對物體的運動起推動作用；當(dāng)力對物體做負(fù)功時，該力就對物體運動起阻礙作用。 功的正負(fù)是借以區(qū)別誰對誰做功的標(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

13、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。3、幾個力做功的計算教師活動：剛才我們學(xué)習(xí)了一個力對物體所做功的求解方法，而物體所受到的力往往不只一個，那么，如何求解這幾個力對物體所做的功呢? 投影例題：如圖所示，一個物體在拉力F1的作用下，水平向右移動位移為s，求各個力對物體做的功是多少?各個力對物體所做功的代數(shù)和如何? 物體所受的合力是多少?合力所做的功是多少?學(xué)生活動：認(rèn)真審題，解決問題。教師活動：投影學(xué)生解題過程，點評總結(jié)。解析：物體受到拉力F1、滑動摩擦力F2、重力G、支持力F3的作用。重力和支持力不做功，

14、因為它們和位移的夾角為90°；F1所做的功為：W1=Fscos，滑動摩擦力F2所做的功為：W2=F2scos180°=-F2s。各個力對物體所做功的代數(shù)和為：W=（F1cos-F2）s根據(jù)正交分解法求得物體所受的合力F=F1cos-F2 合力方向向右，與位移同向；合力所做的功為：W=Fscos°=（F1cos-F2）s 總結(jié)：當(dāng)物體在幾個力的共同作用下發(fā)生一段位移時，這幾個力對物體所做的功可以用下述方法求解（1）求出各個力所做的功，則總功等于各個力所做功的代數(shù)和；（2）求出各個力的合力，則總功等于合力所做的功。教師活動：投影例題：一個質(zhì)量m=2kg的物體，受到與水

15、平方向成37°角斜向上方的拉力F1=10N，在水平地面上移動的距離s=2m。物體與地面間的滑動摩擦力F2=4.2N。求外力對物體所做的總功。學(xué)生活動：認(rèn)真審題，解決問題。教師活動：投影學(xué)生解題過程，點評總結(jié)。解析：拉力F1對物體所做的功為W1= F1scos37°=16J。摩擦力F2對物體所做的功為W2= F2scos180°= -8.4J。外力對物體所做的總功W=W1W2=7.6J。（另解：先求合力，再求總功）點評：通過實際問題的應(yīng)用，培養(yǎng)學(xué)生獨立分析問題的能力。六功的拓展研究1: 功是矢量還是標(biāo)量呢？1,引導(dǎo)學(xué)生圍繞“功是能量轉(zhuǎn)化的量度”出發(fā)討論功是標(biāo)量還是矢

16、量。得出：力做功的效果表現(xiàn)為物體在力的作用下能量發(fā)生了變化（增加了或減少了）.也就是做功能增加（或減少）作用物體的能量。而能量沒有方向性。那么促使能量變化的力的作用效果功也沒有方向性?？梢姡κ菢?biāo)量，正負(fù)不表示方向，僅表示做功的性質(zhì)。質(zhì)。 2、通過“拓展”學(xué)習(xí)總功和變力做功 此前學(xué)習(xí)的都是一個恒力的功，進(jìn)行“拓展”讓學(xué)生討論一個力做功還有些什么情況？很快得到還有多力做功和變力做功，激發(fā)起學(xué)生學(xué)習(xí)新知的欲望。 關(guān)于多力做功的計算，以斜面上下滑的物體為例，讓學(xué)生分析愛力及各力的功、總功和合力的功。不難得出兩種方法求功。最后通過課本的例題進(jìn)一步鞏固所學(xué)知識。通過例題探究幾個力對一個物體做功的代數(shù)和，

17、等于這幾個力的合力對這個物體所做的功。例 質(zhì)量為m的物體沿著傾角為a的光滑斜面下滑L的距離，斜面保持不動，求物體所受的各力做功多少？物體的合力做功多少？（學(xué)生板演）我們發(fā)現(xiàn)：物體所受合力做的功恰等于各力做功的代數(shù)和。若斜面粗糙，上面結(jié)論是否還成立？若斜面粗糙，同樣發(fā)現(xiàn)上面結(jié)論成立。因此幾個力對一個物體做功的代數(shù)和，等于這幾個力的合力對這個物體所做的功。而這再一次驗證了功是標(biāo)量，運算遵循代數(shù)法則。上例中，若物體在光滑斜面上向下滑行過程中，斜面同時往后退，試判斷重力和支持力做功的性質(zhì)。我們發(fā)現(xiàn)，同一個客觀的運動，相對于不同的參考系，位移是不同的。因此，一般在中學(xué)物理中我們約定，計算功位移都以地面為

18、參考系。七實例探究例1水流從高處落下，對水輪機做3×108J 的功，對這句話的正確理解是（ ）A水流在對水輪機做功前，具有3×108J的能量B水流在對水輪機做功時，具有 3×108J的能量C水流在對水輪機做功后，具有 3×108J的能量D水流在對水輪機做功的過程中，能量減少3×108J解析：本題考查了功和能的關(guān)系，并且同實際中的科技應(yīng)用聯(lián)系起來。解：根據(jù)“功是能量轉(zhuǎn)化的量度”可知，水流在對水輪機做功的過程中，有能量參與轉(zhuǎn)化，水流對水輪機做了3×108J的功，則有3×108J的機械能減少了。故答案應(yīng)選D。點撥：功是能量轉(zhuǎn)化的量

19、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。例2以一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出發(fā)點的過程中，空氣阻力對小球做的功為（ ） 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點撥：對于變力所做的功，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。強調(diào)鞏固功的重要身份：“功是能量轉(zhuǎn)化的量度”通過本環(huán)節(jié)引入功區(qū)分“功”和“工作”的區(qū)別，加

20、深對這個物理概念的理解點評：培養(yǎng)學(xué)生分析問題的能力。培養(yǎng)學(xué)生總結(jié)的能力板書設(shè)計一功的兩個要素1作用在物體上的力。2物體在力的方向上通過的位移 二功的計算方法 W=FScos三正功和負(fù)功當(dāng)=/2時，cos=0，W=0。力F和位移s的方向垂直時，力F不做功；當(dāng)/2時，cos0，W0。這表示力F對物體做正功；當(dāng)/2時，cos0，W0。這表示力F對物體做負(fù)功。四兩種計算總功的方法1先求各力做的功，再求代數(shù)和。2先求合力，再求合力做的功。教學(xué)反思本節(jié)課重要的是對一些科學(xué)研究方法的教學(xué)和引導(dǎo)，相比于對這些知識的傳授來說，科學(xué)的物理研究方法的教學(xué)其實是更為重要。在教學(xué)過程中應(yīng)多讓學(xué)生自己參與到探究活動中去，這樣讓學(xué)生自己通過實踐探究出來的結(jié)果比教師告訴得到的結(jié)果印象要深刻的多，也讓課堂教學(xué)的師生互動有了更好的效果。學(xué)習(xí)重在參與。教學(xué)設(shè)計與撰寫說