信息化教學(xué)設(shè)計(jì)——高中物理《功》

1、信息化教學(xué)設(shè)計(jì)信息化教學(xué)設(shè)計(jì)高中物理新課程高中物理新課程功設(shè)計(jì)人：物理學(xué)與信息技術(shù)學(xué)院設(shè)計(jì)人：物理學(xué)與信息技術(shù)學(xué)院0909 級物理二班級物理二班談馬平（談馬平（4090605640906056）功教學(xué)設(shè)計(jì)功教學(xué)設(shè)計(jì)【課題課題】功【教材教材】人教版（必修人教版（必修 2 2）第五章第二節(jié)）第五章第二節(jié)【教材分析】【教材分析】新課程比較注重物理量引入、 建立的來龍去脈，這也是為實(shí)現(xiàn)教學(xué)三維目標(biāo)服務(wù)的。 高中物理人教版 （必修 2） 第五章非常重視概念、規(guī)律的探究過程，整章緊緊圍繞追尋守恒定律展開。 探究守恒定律一定涉及能量的轉(zhuǎn)化過程，而要進(jìn)一步研究能量的轉(zhuǎn)化， 最終得到機(jī)械能守恒定律， 對功的知識

2、的掌握， 就顯得尤為重要。 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(jì)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” ，還可以利用這個(gè)結(jié)論探究功是標(biāo)量還是矢量，同時(shí)也為后面學(xué)習(xí)重力勢能探究彈性勢能的表達(dá)式、 動(dòng)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(gè)第五章的主線，在教學(xué)設(shè)計(jì)、探究過程中應(yīng)始終立足于這條主線上?！緦W(xué)情分析】【學(xué)情分析】對于功的概念與應(yīng)用，在前面講了力的合成與分解、標(biāo)量與矢量，所以學(xué)生已經(jīng)初步認(rèn)識到通過做功來了解某種能量的變化

3、， 從而研究這種能量，也就是學(xué)生已經(jīng)初步體驗(yàn)到 “功是能量轉(zhuǎn)化的量度” ，并且學(xué)生已具有一定的知識遷移能力了，因此可以讓學(xué)生通過類比，從力對物體做功入手來開始感性認(rèn)知， 并用實(shí)驗(yàn)進(jìn)行說明。教師要根據(jù)學(xué)生的實(shí)際水平和探究任務(wù)的難度采用不同的教學(xué)模式， 根據(jù)問題情境式探究任務(wù)，運(yùn)用適當(dāng)?shù)乃季S方法：應(yīng)從學(xué)生已有的認(rèn)知水平出發(fā)，注意把握教學(xué)的難度與深度。教學(xué)設(shè)計(jì)思路教學(xué)設(shè)計(jì)思路本節(jié)課也是以“功是能量轉(zhuǎn)化的量度” 為教學(xué)線索的。從追尋守恒量談到能量的轉(zhuǎn)化， 從能量的轉(zhuǎn)化使學(xué)生明白引入功的必要性和必然性；從生活中的物質(zhì)生產(chǎn)的基本動(dòng)作和學(xué)生參與的互動(dòng)實(shí)驗(yàn)， 探究“功”的來歷和做功的不可缺少的因素； 再通過特

4、殊情景引出一般情景，并通過等效思想，借鑒兩種特殊情況推導(dǎo)出功的一般表達(dá)式；從功的一般表達(dá)式的深化研究得出功有正、負(fù)；從功的正、負(fù)引出功是矢量還是標(biāo)量，通過“功是能量轉(zhuǎn)化的量度”探究功是標(biāo)量；通過例題得出幾個(gè)力做功和它們的合力做功的關(guān)系；通過例題的拓展得出w fl cos的適用條件，并為以后探究彈性勢能的表達(dá)式埋下伏筆。整個(gè)教學(xué)的設(shè)計(jì)和課堂教學(xué)的過程還應(yīng)緊緊圍繞著課程目標(biāo)的三個(gè)維度展開。教學(xué)目標(biāo)教學(xué)目標(biāo)（一）知識與技能（一）知識與技能1、知道功的來歷，理解“功是能量轉(zhuǎn)化的量度”，掌握做功的兩個(gè)必要因素。2、能從特殊到一般，一般到特殊推導(dǎo)功的一般表達(dá)式，知道功的單位。3、掌握w flcos只適用于

5、恒力，l應(yīng)為對地位移。（二）過程與方法（二）過程與方法1、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(shí)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(gè)因素。3、在推導(dǎo)w flcos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(jià)值觀（三）情感態(tài)度與價(jià)值觀1、通過“為什么要引入功”和“功”的來歷的探究，使學(xué)生體會(huì)到物理來源于生活，并使學(xué)生體驗(yàn)到物理學(xué)家在追尋守恒量和守恒定律過程中所做的研究過程。2、通過科學(xué)探究教學(xué)培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究興趣和熱情

6、。教學(xué)用具教學(xué)用具弓箭、重物、鋸、木板、榔頭、釘子、起子教學(xué)重點(diǎn)教學(xué)重點(diǎn)學(xué)習(xí)探究功與力、位移、角度關(guān)系的物理方法，并學(xué)會(huì)比值定義法.教學(xué)難點(diǎn)教學(xué)難點(diǎn)1. 探究思路的形成和實(shí)驗(yàn)條件的控制。2. 用公式法分析處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。教學(xué)方法教學(xué)方法實(shí)驗(yàn)觀察法、圖像法、遷移法、歸納總結(jié)、討論、合成與分解課時(shí)安排課時(shí)安排1 課時(shí)教學(xué)過程教學(xué)過程一一引入新課引入新課：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(gè)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。設(shè)問：為什么要引入功？二二通過演示和事例，說明功是能量轉(zhuǎn)化的量度通過演示和事例，說明功是能量轉(zhuǎn)化

7、的量度，請同學(xué)舉例能量發(fā)生變化的例子。演示：射箭運(yùn)動(dòng)通過學(xué)生舉例和教師演示射箭運(yùn)動(dòng)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 p4 圖 5.2-1 甲：貨物在起重機(jī)的作用下重力勢能增加了；乙：列車在機(jī)車牽引下動(dòng)能增加了； 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(gè)因三通過啟發(fā)式探究，使學(xué)生明白“功”的來歷并掌握做功的兩個(gè)因素素。通過功的英文單詞是“work” ， “work”不就是“工

8、作”嗎？那“做工”和“做功”意思是不是一樣？引出本節(jié)課要探究的第二個(gè)問題： “功”的來歷和做功的因素?；?dòng)演示：請同學(xué)背或抱著一桶純凈水?；?dòng)演示：請同學(xué)背或抱著一桶純凈水。教師“命令” ： “你今天的工作就是抱著這桶純凈水站一個(gè)小時(shí)。 ”提問學(xué)生： “這個(gè)同學(xué)有沒有在工作？” ， “有沒有使這桶純凈水的能量發(fā)生改變？”圍繞“功是能量轉(zhuǎn)化的量度”使學(xué)生明白這種情況是勞而無“功” ，對純凈水桶的運(yùn)動(dòng)能量并無影響。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

9、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(yùn)動(dòng)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(gè)因素相聯(lián)系的，一個(gè)是力，還有一個(gè)是在力方向上發(fā)生的位移大小。實(shí)際上物理學(xué)家在定義功的過程中，還考慮了大量的實(shí)際生產(chǎn)工作。演示：鋸木頭、敲釘子等工作。演示：鋸木頭、敲釘子等工作。我們說物理來源于生活，功的定義也是如此。如鋸木頭，可以分為“推鋸”和“拉鋸”兩個(gè)動(dòng)作；敲釘子，可以分為“舉錘子”和“碰釘子”兩種動(dòng)作。物質(zhì)生產(chǎn)工作都是由一些簡單的動(dòng)作組合起來

10、的。 即使一些比較復(fù)雜的工作，其實(shí)也只是一些推、拉、踏、旋等簡單動(dòng)作，按照一定的規(guī)律，進(jìn)行連續(xù)的活動(dòng)罷了。而推是向前用力，拉是向后用力，踏是向下用力，舉是向上用力，旋是邊推邊拉，碰是快推或快拉，而拉又是向后的“推” 。歸結(jié)起來，所有這些簡單的動(dòng)作，可以說都是不同方向的“推” ，而“推”顯然是一切工作的基本單位。而之所以能構(gòu)成推的動(dòng)作，必須要有兩個(gè)內(nèi)容，一是作用力，二是移動(dòng)的距離，兩者缺一不可。顯然，功定義成力和在力方向上發(fā)生位移的乘積是非常準(zhǔn)確的。這也是物理來源于生活又和生活相統(tǒng)一的一個(gè)很好的例子。而這也就是做功的兩個(gè)必不可缺少的兩個(gè)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)

11、學(xué)生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)生探究出求功的一般表達(dá)式探究出求功的一般表達(dá)式w flcos特殊情景特殊情景 1 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？特殊情景特殊情景2 2：如圖用豎直向上的提力提水桶水平勻速前行一段位移l，提力對水桶有沒有做功？做了多少功？一般情景一般情景 3 3：一般的情況力f的方向與運(yùn)動(dòng)方向并不一致， 也不是與運(yùn)動(dòng)方向發(fā)生的位移相垂直，力f方向與運(yùn)動(dòng)方向成某一角度時(shí)，力f對物體有沒有做功呢？若做了功，所做的功是多少？a a提出猜想：提出猜想：通過做功的兩個(gè)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

12、猜想：（1）力f做功大小和力與運(yùn)動(dòng)方向的夾角 沒有關(guān)系。（2）力f做功大小和力與運(yùn)動(dòng)方向的夾角 有關(guān)系。同樣一個(gè)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(yùn)用特殊到一般的思維來理論驗(yàn)證的思路。b b師生交流協(xié)作，學(xué)生分析論證，驗(yàn)證猜想：師生交流協(xié)作，學(xué)生分析論證，驗(yàn)證猜想：1、教師啟發(fā)：運(yùn)用矢量分解，把一般情境問題轉(zhuǎn)化為二個(gè)簡單的特殊問題，同時(shí)滲透等效思想。2、學(xué)生論證：f1 f cosf2 f sinw f1l flcosl1lcosl2 lcosw fl1 flcosc c。優(yōu)化表述論證成果：。優(yōu)化表述論證成果：一般的

13、情況力對物體所做的功，等于力的大小，位移的大小，力與位移夾角的余弦這三者的乘積。即w flcos五從一般到特殊，深化對五從一般到特殊，深化對w flcos的認(rèn)識的認(rèn)識討論一個(gè)力做功時(shí)可能出現(xiàn)的幾種情形:（1）當(dāng)= /2 時(shí) ，cos =0，w=0。表示力f方向跟位移l的方向垂直時(shí)，力f不做功。物體在這個(gè)力f作用下能量不發(fā)生變化（既沒有增加也沒有減?。?）當(dāng)0 0，w0。表示力f對物體做了正功。（3）當(dāng)/2 時(shí)，cos 0，w 0。表示力f對物體做了負(fù)功。功既可以是正值，還可以是負(fù)值。結(jié)合書本 p5 圖 5.2-5 進(jìn)一步討論正功和負(fù)功含義（僅限于學(xué)生的現(xiàn)有知識水平， 對運(yùn)動(dòng)只學(xué)習(xí)了直線運(yùn)動(dòng)，

14、因此對物體的能量也只限于討論運(yùn)動(dòng)物體的能量） ：（1）正功：力對物體做正功時(shí)，這個(gè)力對物體而言是動(dòng)力，對物體而言是輸入了能量，物體的能量發(fā)生了增加。（2）負(fù)功：力對物體做負(fù)功時(shí)，這個(gè)力對物體而言是阻力， 對物體而言是輸出了能量， 物體的能量發(fā)生了減小。也可以表述成“物體克服克服這個(gè)力做了功” 。例如某個(gè)力做了10j 的功，可以說這個(gè)物體克服這個(gè)力做了 10j 的功。順便說明在國際單位制中，功的單位是j。1j等于1n的力使物體在力的方向上發(fā)生1m的位移時(shí)所做的功。即1j 1n 1m 1n m六功的拓展研究六功的拓展研究1: 1: 功是矢量還是標(biāo)量呢？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

15、標(biāo)量還是矢量。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?，功是標(biāo)量，正負(fù)不表示方向，僅表示做功的性質(zhì)。通過例題探究幾個(gè)力對一個(gè)物體做功的代數(shù)和，等于這幾個(gè)力的合力對這個(gè)物體所做的功。例例質(zhì)量為質(zhì)量為 m m 的物體沿著傾角為的物體沿著傾角為 的光滑斜面下滑的光滑斜面下滑 l l 的距離，斜面保持不的距離，斜面保持不動(dòng)，求物體所受的各力做功多少？物體的合力做功多少？動(dòng)，求物體所受的各力做功多少？物體的合力做功多少？解：解：wg mgl cos(90)

16、mgl s inwfn fnlcos90 0lwgwfnw合(mg sin)l m g sin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？wg mgl cos(90) mgl sinl oswfn fnlcos90 0wff m g clcos) wgwfnwffw合(mgsinmgcos)l m g(sin若斜面粗糙，同樣發(fā)現(xiàn)上面結(jié)論成立。 因此幾個(gè)力對一個(gè)物體做功的代數(shù)和， 等于這幾個(gè)力的合力對這個(gè)物體所做的功。而這再一次驗(yàn)證了功是標(biāo)量，運(yùn)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上例中，若物體在光滑斜面上向下滑行過程中，中， 斜面同時(shí)往

17、后退，斜面同時(shí)往后退， 判斷重力和支持力做功性質(zhì)。判斷重力和支持力做功性質(zhì)。我們發(fā)現(xiàn)，同一個(gè)客觀的運(yùn)動(dòng)，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(jì)算功位移都以地面為參考系。七功的拓展研究七功的拓展研究 2 2新的問題情境：新的問題情境：如圖：小木塊受到水平向右的拉力 f=1n 作用，在水平地面上向右移動(dòng)了 l=1m 后，再然后拉力大小不變又向左拉了來回到原處。求：拉力f 所做的功。通過分析、引導(dǎo)得出：功的計(jì)算公式w fl cos只適用于恒力做功。拓展推廣研究并留下新的問題情境：拓展推廣研究并留下新的問題情境：提出問題：提出問題： 功的計(jì)算式w fl cos不適用于變力

18、做f f功， 那么對于物體在受到變力作用下發(fā)生了一段位移做功的情況是不是有新的求變力做功的理論和方法呢？例如用水平力 f 拉伸彈簧 l 的距離，如何求這個(gè)變力做功呢？（留下懸念，為第五節(jié)探究彈性勢能的表達(dá)式埋好伏筆。 ）這個(gè)問題留待我們在以后的學(xué)習(xí)中去解決板書設(shè)計(jì)板書設(shè)計(jì)為什么要引入功？為什么要引入功？探究“功”的來歷“功”的來歷和做功的因素做功的因素。從從特特殊殊一一般般推導(dǎo)功的一般表達(dá)式。 （等效思想等效思想）功的拓展研究功的拓展研究 1 1功是矢量還是標(biāo)量呢？1 1、功是能量轉(zhuǎn)化的量度。、功是能量轉(zhuǎn)化的量度。2 2、功的兩個(gè)必不可缺少的、功的兩個(gè)必不可缺少的兩個(gè)因素：力和物體在力兩個(gè)因素：力和物體在力方向上發(fā)生的位移方向上發(fā)生的位移3 3 、 功功 的的 一一 般般 表表 達(dá)達(dá) 式式w fl cosa.a.計(jì)算功位移以地面為參考系。計(jì)算功位移以地面為參考系。f1 f cosf2 f sinl1lcosl2 lcosw f1l fl cosw fl1 flcosb.b.w fl cos只適用于恒力做功。只適用于恒力做功。4. 4.功是標(biāo)量，正負(fù)不表示方功是標(biāo)量，正負(fù)不表示方向，僅表示做功的性質(zhì)。向，僅表示做功的性質(zhì)。5