魯科物理必修二1《機械功》教案

1、第1節(jié) 機械功從容說課教材分析：機械功是本章的第一節(jié)，課堂開頭的精彩引入是比較重要的，尤其要充分挖掘和利用導(dǎo)入的功能，即要利用它簡單扼要的介紹本章學(xué)習的內(nèi)容，又要充分調(diào)起學(xué)生探究新問題的興奮點.例如，我們可以從中國的萬里長城、埃及的金字塔等世界遺產(chǎn)的建筑之迷入手，引出神奇的機械，并介紹古代我國人民在機械領(lǐng)域的輝煌成就，以達到情感教育的目的；進而再聯(lián)系現(xiàn)代生活中的全自動化生產(chǎn)線、大型收割機、小轎車等現(xiàn)代機械，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習興趣.要注意引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習并領(lǐng)會將復(fù)雜的實際問題，轉(zhuǎn)換為一個簡單物理模型來處理的物理學(xué)思想.即突出問題的主要因素，排除無關(guān)因素，忽略次要因素.達到能夠?qū)嶋H問題給出反映其物理本質(zhì)

2、的，簡單可行又符合精確度要求的描述或計算.學(xué)生分析：學(xué)生在初中對功和功率的概念只是在感性認識的基礎(chǔ)上去理解的，到了高中要深化研究，所以在教學(xué)中，要根據(jù)學(xué)生的認知水平，從感性到理性，從具體到抽象的總結(jié)提高.要打好基礎(chǔ)逐步深化，避免急于求成.對基礎(chǔ)較好的學(xué)生可以適當?shù)匾龑?dǎo)用圖象法求功，還可以提出變力做功如何去求的問題，讓學(xué)有余力的學(xué)生課后研究.教學(xué)重點 1.功的概念；2.功的計算公式.教學(xué)難點 1.如何判定各個力做功的正負；2.各個力所做的總功的計算.教具準備 計算機、投影儀、CAI課件.課時安排1課時三維目標一、知識與技能1.知道功的定義，理解做功的兩個必要因素；2.在具體的物理情景中判斷物體所

3、受各力是否做功以及做功的正負；3.掌握合力做功的兩種計算方法.二、過程與方法1.初中舊知識的擴展、遷移.通過舉例和分析來解決重點，突破難點；2.理解正負功的含義，并會解釋生活實例.三、情感態(tài)度與價值觀1.功與生活聯(lián)系非常密切，通過探究生活實例來探究功，從而培養(yǎng)學(xué)生的細心觀察能力，抽象總結(jié)日常生活現(xiàn)象、規(guī)律的能力；2.通過介紹我國人民在機械領(lǐng)域的輝煌成就，以及先進的現(xiàn)代機械技術(shù)以達到民族自豪感的情感教育和激勵自我為祖國爭光的目的；3.在功的概念和求解功的數(shù)值的過程中，培養(yǎng)科學(xué)嚴謹?shù)膽B(tài)度.教學(xué)過程導(dǎo)入新課教師活動：同學(xué)們在初中已經(jīng)學(xué)過有關(guān)功的知識了，現(xiàn)在我來考考大家，看誰學(xué)得最扎實?。ㄓ枚嗝襟w展示

4、物理情景）來看這樣一個生活中的例子，某同學(xué)做值日時從一樓提水到二樓，請問他做功了嗎？學(xué)生思考并回答：做功！教師接著問：當他提著水從走廊的一端走向另一端時又是否做功呢？學(xué)生思考并回答：不做功！教師提問：很好！那大家再回顧一下初中階段我們學(xué)過做功的兩個因素是什么?學(xué)生思考并回答：一是作用在物體上的力；二是物體在力的方向上移動的距離.擴展：高中我們已學(xué)習了位移，那做功的兩個要素我們可不可以認為是：作用在物體上的力；物體在力的方向上移動的位移呢？答案是肯定的.如果作用于某物體的恒力大小為F，該物體沿力的方向運動，經(jīng)過位移s，則F與s的乘積叫做機械功（mechanicalWork），簡稱功（Work），

5、用W來表示，W=Fs.舉例說明力對物體做了功（用多媒體展示物理情景）：人推車前進時；起重機提起貨物；列車在機車的牽引力作用下運動.小結(jié)：力做功的兩個要素：一是作用在物體上的力；二是物體在力的方向上發(fā)生的位移.推進新課一個物體受到力的作用，且在力的方向上移動了一段位移，這時，我們就說這個力對物體做了機械功.在初中學(xué)習功的概念時，強調(diào)物體運動方向和力的方向的一致性，如果力的方向與物體的運動方向不一致呢？難道就不做功嗎？（用多媒體展示物理情景）人用一個與水平方向之間有夾角的一個力去拉物體并在水平方向上移動了一段距離，讓學(xué)生來判斷人的拉力是否對物體做功？此時教師引導(dǎo)：從力產(chǎn)生效果的角度，此力是否有水平

6、方向使物體發(fā)生位移的效果呢？學(xué)生思考并回答：是有效果的！教師接著提問：這種力的功又如何去求呢？如果方向相反呢？力對物體做不做功？若做了功，又做了多少功？怎樣計算這些功呢？本節(jié)課我們來繼續(xù)學(xué)習有關(guān)功的知識，在初中知識的基礎(chǔ)上進行拓展.1.機械功教師提出問題：在現(xiàn)實生活、生產(chǎn)中，經(jīng)常見到作用于物體上的力與物體位移的方向成一個夾角的情況，例如剛才大家看到的人用一個與水平方向之間有夾角的一個力去拉物體并在水平方向上移動了一段距離.這樣一個實際問題如何用我們的物理學(xué)知識去解決呢？我們對于復(fù)雜的實際問題，往往會轉(zhuǎn)換為一個簡單物理模型來處理的.即突出問題的主要因素，排除無關(guān)因素，忽略次要因素.達到能夠?qū)嶋H

7、問題給出反映其物理本質(zhì)的，簡單可行又符合精確度要求的描述或計算.下面我們就將剛才的實際情景轉(zhuǎn)化為我們熟知的物理模型.物理模型：物體在與水平方向成角的力F的作用下，沿水平方向向前行駛的位移為s，如上圖所示，求力F對物體所做的功.教師引導(dǎo)：根據(jù)力的分解中力與分力之間的等效關(guān)系，我們可以把F沿兩個方向分解，即跟位移方向一致的分力F1，跟位移方向垂直的分力F2，如右圖所示.這兩個分力的功分別為多大？學(xué)生思考并回答：據(jù)做功的兩個不可缺少的因素可知，分力F1對物體所做的功等于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=W1W2

8、=W1=F1s=Fscos.教師活動：展示學(xué)生的推導(dǎo)結(jié)果，點評、總結(jié)，得出功的定義式.力F對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WFscos.W表示力對物體所做的功，F(xiàn)表示物體所受到的力，s表示物體所發(fā)生的位移，為F和s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分量的乘積.在SI制中，功的單位為焦.1 J=1 N·m在用功的公式計算時，各量要求統(tǒng)一采用國際制.即W力對物體所做的功焦耳(J)F物體所受到的力牛(N)s物體所發(fā)生位移米(m)力F和位移之間的夾角.2.機械功的計算通過上邊的學(xué)習，我們已明確了機械功與

9、力F和位移s以及它們之間的夾角三者之間的關(guān)系WFscos.并且知道了角的取值范圍是°180°.那么，在這個范圍之內(nèi)，cos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.請畫出各種情況下力做功的示意圖，并加以討論.學(xué)生認真閱讀教材，思考老師的問題.當=/2時，cos=0，W=0.力F和位移s的方向垂直時，力F不做功；當/2時，cos0，W0.這表示力F對物體做正功；當/2時，cos0，W0.這表示力F對物體做負功.教師活動：投影學(xué)生畫圖情況，點評、總結(jié).點評：培養(yǎng)學(xué)生分析問題的能力.教師活動：提出問題，力對物體做正功或負功時有什么物理意義呢

10、？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),并就書上飛機降落減速的例子加以分析加深學(xué)生對正負功的理解.總結(jié)：功的正負表示動力對物體做功還是阻力對物體做功功的正負由力和位移之間的夾角決定，所以功的正負決不表示方向，而只能說明做功的力對物體來說是動力還是阻力.當力對物體做正功時，該力就對物體的運動起推動作用；當力對物體做負功時，該力就對物體運動起阻礙作用.即功是標量，只有量值，沒有方向.功的正負是借以區(qū)別誰對誰做功的標志功的正、負并不表示功的方向，而且也不是數(shù)量上的正與負.我們既不能說“正功與負功的方向相反”，也不能說“正

11、功大于負功”，它們僅表示相反的做功效果.正功和負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功的一方來表述.一個力對物體做負功，我們往往說成物體克服這個力做功.打個比喻，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：一個力對物體做了-6 J的功，可以說成物體克服這個力做了6 J的功.3.幾個力共同做功的計算剛才我們學(xué)習了一個力對物體所做功的求解方法，而實際生活中物體所受到的力往往不止一個，那么，當物體在多個外力共同作用下運動時，如何求解這幾個力對物體所做的功呢?投影啟發(fā)，鋪墊式問題：如圖所示，一個物體受到拉

12、力F1的作用，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)生認真審題，解決問題.教師活動：投影學(xué)生解題過程，點評總結(jié).【教師精講】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，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=F

13、scos°=（F1cos-F2）s .總結(jié)：當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.自我探究：學(xué)生獨立完成書上有關(guān)斜面上的有關(guān)各個力做功以及合力做功的問題.教師點評總結(jié).【知識拓展】4.關(guān)于“功”的計算例1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.-fh C.-2fh D.-4fh解析：在小球從拋出至落回原地的過程中，小球所受阻力

14、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，上升和下降階段阻力均做負功，且均為-fh,故Wf=-2Fh.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.例2一個人用大小為F的力對放在粗糙地面上的重物踢一腳，結(jié)果物體在地面上移動了s m.問：人對重物是否做功？教師點撥：這個問題包括了兩個物理過程：一是從腳開始踢，到腳與物離開前；二是物與腳離開后移動了s m.對于前者，考慮到物體由靜止變?yōu)檫\動，獲得了動能，故在腳與物體接觸的這段短暫時間內(nèi)，人對重物做了功，但做功的數(shù)值并不等于F·s

15、.對于后者，物體雖有位移，但人對物體沒有力的作用，故人對物體不做功.例3沿著半徑為R的圓周做勻速運動的汽車，運行一周回到原出發(fā)點的過程中牽引力和摩擦力做功各為多少？解：若把圓周分成許多小段，在每一小段里可以看作直線運動，則牽引力做功WF=Fs1Fs2+Fsn=F（s1s2+sn）=f· 2R同理，摩擦力做功 Wf=-f· 2R.此時可對應(yīng)拓展講解書上<拓展一步>一欄中的圖解法.綜上所述可知：這種對已學(xué)知識的縱橫加深與拓展，使學(xué)生對功這一重要概念的內(nèi)涵與外延認識更深刻、明了.因此，這里的鞏固，不是要求學(xué)生把知識進行簡單的羅列，在原地踏步，而是在前進中鞏固，不斷深化、提高.課堂小結(jié)1.功的求解公式WFscos，其中指的是F和s之間的夾角.2.功是一個可以有正負的標量，它的正負是由cos的正負決定的.3.求解力對物體所做總功的兩種方法.學(xué)生總結(jié)課堂內(nèi)容，是培養(yǎng)學(xué)生概括總結(jié)能力的一個重要途徑.教師要放開，讓學(xué)生自己總結(jié)所學(xué)內(nèi)容，允許內(nèi)容的順序不同，從而構(gòu)建他們自己的知識框架.布置作業(yè)課本P7作業(yè)4、5、6.板書設(shè)計一、機械功機械功的一般表達式WFscos適用條件：恒力對物體做功功的單位：焦耳（牛·米）二、機械功的計算功