2024-2025學(xué)年新教材高中物理第八章1功與功率1教案新人教版必修2

PAGE1-功與功率（1）教學(xué)目標(biāo)核心素養(yǎng)物理觀念：理解功的定義及做功的必要因素，理解求功公式中各物理量的含義；物理觀念：理解功率的定義及功率的計(jì)算，理解求公式中各物理量的含義；科學(xué)思維：會(huì)推導(dǎo)功和功率的計(jì)算公式，理解推導(dǎo)論證過程；科學(xué)探究：通過演示和事例，學(xué)會(huì)探究功的來歷，培育學(xué)習(xí)愛好。教學(xué)重點(diǎn)1.功和功率概念的理解，力做功要素的理解2.，功和功率的計(jì)算3.教學(xué)難點(diǎn)1.正負(fù)功的含義及力做功正負(fù)的判定2.物體的位移與力的作用點(diǎn)的位移的關(guān)系3.平均功率和瞬時(shí)功率的理解與計(jì)算高考考點(diǎn)課型新授教具教法教學(xué)過程教學(xué)環(huán)節(jié)老師活動(dòng)預(yù)設(shè)學(xué)生活動(dòng)預(yù)設(shè)復(fù)習(xí)引入：任何人類活動(dòng)都離不開能量，在長(zhǎng)期的科學(xué)探究實(shí)踐中，人們發(fā)覺不同形式的能量可以相互轉(zhuǎn)化，并且能量的轉(zhuǎn)化與功的概念親密相關(guān)。緣由就是，假如在一個(gè)過程中存在做功的現(xiàn)象，就必定存在能量轉(zhuǎn)移或轉(zhuǎn)化的現(xiàn)象，從本節(jié)起先我們來學(xué)習(xí)關(guān)于功的相關(guān)學(xué)問?，F(xiàn)在同學(xué)們回顧，在初中我們學(xué)習(xí)過，什么是功？如何計(jì)算力做的功？一、功1．概念：一個(gè)物體受到力的作用，并在力的方向上發(fā)生了一段位移，這個(gè)力就對(duì)物體做了功。符號(hào)：W，單位焦耳，符號(hào)“J”學(xué)生回答，什么是功，老師總結(jié)。教學(xué)環(huán)節(jié)老師活動(dòng)預(yù)設(shè)學(xué)生活動(dòng)預(yù)設(shè)做功的兩個(gè)因素：力、在力的方向上發(fā)生的位移。2計(jì)算．①若物體m在水平力F作用下發(fā)生水平位移l，求力F做的功。由定義可得：以上功的計(jì)算是重物運(yùn)動(dòng)的方向與力的方向一樣狀況，但實(shí)際中更為普遍的是物體運(yùn)動(dòng)的方向和力的方向不一樣，而是成肯定的夾角，這種狀況下如何計(jì)算功呢？FFFFFFααl②若物體m在與水平方向成α角的力F作用下，發(fā)生水平位移l，求力F做的功。F1FFααlF2分析：分析：F與F1FFααlF2方法1．如圖將F沿位移方向和垂直位移方向分解分解，F(xiàn)2方向無位移，故不做功，F(xiàn)1與l方向相同，F(xiàn)1FF1FFααll1l2方法2．將位移l分解為平行F方向位移l1和垂直F方向位移l2，l2方向沒有力，不做功，所以可得：兩種方法分解方式不同，但意義相同，常用分解F的方法求解。綜上所述可得功的計(jì)算公式為：即：力對(duì)物體所做的功等于力的大小、位移的大小、力與位移③強(qiáng)調(diào)：功是力對(duì)物體做的功。功是力對(duì)位移的累積效果。教學(xué)環(huán)節(jié)老師活動(dòng)預(yù)設(shè)學(xué)生活動(dòng)預(yù)設(shè)夾角的余弦這三者的乘積。理解：①．W是力F的功，只與l、α有關(guān)，與物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)及物體是否還受其它作用力等因素?zé)o關(guān)。且只能求恒力做功，若是變力，則不能干脆用此公式求解。例1．如圖示，用同樣大的力拉不同的物體在不同的接觸面上發(fā)生相同的位移，其中甲在光滑水平面，乙在粗糙水平面，丙在光滑斜面，丁在粗糙斜面上，求拉力F做功狀況F乙F乙F甲FFF丙丁A．甲中做功最少B．丁中做功最少C．做功一樣多D．無法比較練1．一水平力F作用在質(zhì)量為m的物體上，使物體由靜止沿光滑水平面移動(dòng)位移l，做功為W1，若作用在質(zhì)量為2m的物體上，使物體由靜止沿光滑水平面移動(dòng)位移l，做功為W2，若作用在質(zhì)量為2m的物體上，使物體由靜止沿粗糙水平面移動(dòng)位移l，做功為W3，則W1、W2、W3的大小關(guān)系。（W1=W2=W3）說明功的確定因素關(guān)系②功是力對(duì)位移的累積效應(yīng)，所以是過程量，求功時(shí)肯定要明確求的是哪一個(gè)力在哪段位移上的功。若力撤消后物體仍運(yùn)動(dòng)，則該力做的功與撤消后物體發(fā)生的位移無關(guān)例2．某力作用于物體m上，F(xiàn)與水平方向夾角θ，發(fā)生一段位移l1后，撤去F，物體又滑行l(wèi)2后停止，求F做的功。教學(xué)環(huán)節(jié)老師活動(dòng)預(yù)設(shè)學(xué)生活動(dòng)預(yù)設(shè)FθθF解：有力作用時(shí)，物體位移l1，所做的功為W1FθθF了，所以做功為零，可得：③l是物體在力F作用下發(fā)生的對(duì)地位移，是力的作用點(diǎn)的位移，不肯定是物體的位移。在題目詳細(xì)處理過程中，要正確理解物體的位移和力的作用點(diǎn)的位移的含義。例3．如右圖，某人站在平臺(tái)上，用力F將物體提上升度為L(zhǎng)，求力F做的功。解：題目沒說明是勻速上升還是加速或者減速，所以只能依據(jù)功的概念求解。物體上上升度為L(zhǎng)，所以力的作用點(diǎn)的位移為2L，故F的功為：若是勻速提上升度為L(zhǎng)，還可以有其次種解法。由平衡條件可知，滑輪連接物體的聲中作用力為2F，物體上上升度為L(zhǎng)，所以功為：練．如圖所示，坐在雪橇上的人與雪橇的總質(zhì)量為m，在與水平面成θ角的恒定拉力F作用下，沿水平地面對(duì)右移動(dòng)了一段距離l.已知雪橇與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ，重力加速度為g，則雪橇受到的(C)A.支持力做功為mglB.重力做功為mglC.拉力做功為FlcosθD.滑動(dòng)摩擦力做功為－μmgl二、正功和負(fù)功由知，夾角α的大小確定了W的正負(fù)。1．當(dāng)時(shí)，做正功即同向狀況MMF學(xué)生閱讀教材P75內(nèi)容，探討力做功的幾種狀況教學(xué)環(huán)節(jié)老師活動(dòng)預(yù)設(shè)學(xué)生活動(dòng)預(yù)設(shè)2．當(dāng)時(shí)，W=0，零功或不做功。3．當(dāng)時(shí)，W>0做正功4．當(dāng)時(shí)，W<0做負(fù)功5．當(dāng)時(shí)，W<0做負(fù)功，反向狀況綜上所述：當(dāng)時(shí)，W>0做正功當(dāng)時(shí)，W<0做負(fù)功當(dāng)時(shí)，W=0，零功或不做功。例1．某物體在力F作用下水平向右運(yùn)動(dòng)的位移為l，拉力的方向分別如圖5甲、乙所示，分別求兩種狀況下拉力對(duì)物體做的功.解：對(duì)甲圖做功為W1，得：對(duì)乙圖做功為W2，得：練．某同學(xué)為協(xié)作值日生打掃地面，將凳子向上搬起后再緩慢放回原處，此過程中該同學(xué)對(duì)凳子做功的狀況是(B)A.始終做正功 B.先做正功，再做負(fù)功C.始終做負(fù)功 D.先做負(fù)功，再做正功理解：①功有正負(fù)，但是標(biāo)量。其正負(fù)由α確定，力做正功，說明此力為動(dòng)力；做負(fù)功說明此力為阻力；對(duì)物體做負(fù)功也可以說成是物體克服力做正功。問題：兩個(gè)力一個(gè)做了“-5J”的功，另一個(gè)做了“-2J”的功，哪一個(gè)功多？這幾種狀況，分別舉例說明。完成教材P78練習(xí)與應(yīng)用1舉例說明學(xué)生回答，理解符號(hào)的含義。教學(xué)環(huán)節(jié)老師活動(dòng)預(yù)設(shè)學(xué)生活動(dòng)預(yù)設(shè)②符號(hào)的含義：只表示做正功還是負(fù)功，不表示大小也不表示方向。正負(fù)功的理解及判定方法條件從動(dòng)力學(xué)角度看從能量角度看正功當(dāng)0≤α＜eq\f(π,2)時(shí)，W＞0力是物體運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力力對(duì)物體做正功，向物體供應(yīng)能量，即受力物體獲得了能量不做功當(dāng)α＝eq\f(π,2)時(shí)，W＝0力對(duì)物體既不是動(dòng)力，也不是阻力阻力負(fù)功當(dāng)eq\f(π,2)＜α≤π時(shí)，W＜0力是物體運(yùn)動(dòng)的阻力物體克服外力做功，向外輸出能量，即負(fù)功表示物體失去了能量說明也可依據(jù)力和速度方向夾角推斷功的正負(fù)練．質(zhì)量為m的木塊相對(duì)靜止在傾角為θ的斜面上。在水平推力F作用下，木塊隨斜面一起水平勻速向左移動(dòng)了距離l，則支持力和摩擦力對(duì)木塊做的功分別為多少？llFllF解：對(duì)物體受力及運(yùn)動(dòng)過程分析如圖：設(shè)支持力做的功為W1，摩擦力做的功為W2，由平衡條件可得：支持力摩擦力教學(xué)環(huán)節(jié)老師活動(dòng)預(yù)設(shè)學(xué)生活動(dòng)預(yù)設(shè)所以支持力的功：摩擦力的功思索：斜面對(duì)物體做了多少功？三、總功1．定義：若物體在幾個(gè)力的共同作用下發(fā)生一段位移，這幾個(gè)力對(duì)物體所做的總功，等于每個(gè)力做功對(duì)物體做功德代數(shù)和。2．方法：①先求合力，再據(jù)求功，F(xiàn)為合外力②功是標(biāo)量，據(jù)力的獨(dú)立性可先求出每個(gè)力的功，再求代數(shù)和。即依據(jù)求總功例1．一升降機(jī)向上提升重物，求下列幾種狀況下各力做的功，及各力對(duì)物體做的總功。①勻速提升解：分析受力，物體受重力和拉力F，由題意可得：F=mg②以a1勻加速提升解：設(shè)拉力為F，由牛頓其次定律得：變式得：所以合功③以a2勻減速提升解：設(shè)拉力為F’，由牛頓其次定律得：變式得：由求斜面對(duì)物體做的功引起學(xué)生思索，得出求總功的方法。閱讀教材P75藍(lán)色字體，得出什么是總功。求出上面例題中斜面對(duì)物體做的功。教學(xué)環(huán)節(jié)老師活動(dòng)預(yù)設(shè)學(xué)生活動(dòng)預(yù)設(shè)拉力的功即：幾個(gè)力做功的合功也等于幾個(gè)力合力所做的功。練．如圖，升降機(jī)內(nèi)有一斜面，其傾角為θ，一質(zhì)量為m的物體放斜面上，若升降機(jī)以加速度a勻加速直線上升，且物體與斜面保持相對(duì)靜止，則在升降機(jī)上上升度h的過程中，物體受到的各力分別對(duì)物體做了多少功？合力對(duì)物體做了多少功？θaθa法1：先將N和f合成為F，由得：或：法2：正交分解得出各個(gè)力N、f、mg①②得：得：再求各個(gè)力的功，然后求合功。教學(xué)環(huán)節(jié)老師活動(dòng)預(yù)設(shè)學(xué)生活動(dòng)預(yù)設(shè)3.一對(duì)相互作用力對(duì)系統(tǒng)做功①相互作用的磁場(chǎng)力做功狀況：做功類型可分為：均為正功，均為負(fù)功，可一正一負(fù)，一零一負(fù)，一零一正。②一對(duì)相互作用的摩擦力做功狀況：MMmvMmv靜摩擦力：對(duì)系統(tǒng)內(nèi)的物體做功可一正一負(fù)，可均為零功，但對(duì)系統(tǒng)做功總功為零，緣由無相對(duì)位移。動(dòng)摩擦力：對(duì)系統(tǒng)內(nèi)物體可一正一負(fù)，均為負(fù)，但對(duì)系統(tǒng)做功肯定為負(fù)，因?yàn)橛邢鄬?duì)位移?？偨Y(jié)：一對(duì)相互作用的摩擦力對(duì)系統(tǒng)做功可為零功（靜），可為負(fù)功（動(dòng)），肯定不會(huì)是正功；對(duì)系統(tǒng)內(nèi)的物體做功狀況視詳細(xì)問題而定。例1．兩個(gè)物體間的作用力和反作用力做工狀況是（C）A．作用力做功，反作用力肯定做功B．作用力做正功，反作用力肯定做負(fù)功C．作用力和反作用力可能都做負(fù)功D．作用力和反作用力做的功肯定大小相等且兩者代數(shù)和為零練．如圖所示，站在汽車上的人用手推車的力為F，腳對(duì)車向后的靜摩擦力為F′，下列說法正確的是(AB)A.當(dāng)車勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，F(xiàn)和F′做的總功為零B.當(dāng)車加速運(yùn)動(dòng)時(shí)，F(xiàn)和F′的總功為負(fù)功C.當(dāng)車加速運(yùn)動(dòng)時(shí)，F(xiàn)和F′的總功為正功D.不管車做何種運(yùn)動(dòng)，F(xiàn)和F′的總功都為零學(xué)生舉例說明教學(xué)環(huán)節(jié)老師活動(dòng)預(yù)設(shè)學(xué)生活動(dòng)預(yù)設(shè)四、某力是否做功的判定1．依據(jù)定義：例1．分析圖中的哪個(gè)人對(duì)物體做了功？(A)練1．下列選項(xiàng)所示的四幅圖是小華提包回家的情景，其中小華提包的力不做功的是(B)練2．一人乘電梯從1樓到20樓，在此過程中經(jīng)驗(yàn)了先加速，再勻速，最終減速的運(yùn)動(dòng)過程，則電梯對(duì)人的支持力做功的狀況是(D)A.加速時(shí)做正功，勻速時(shí)不做功，減速時(shí)做負(fù)功B.加速時(shí)做正功，勻速和減速時(shí)做負(fù)功C.加速和勻速時(shí)做正功，減速時(shí)做負(fù)功D.始終做正功2．看力F與速度v方向的夾角（也可看速度大小的改變）：一起勻速圓周運(yùn)動(dòng)例2．圓盤上的物體隨圓盤做勻一起勻速圓周運(yùn)動(dòng)速圓周運(yùn)動(dòng)摩擦力做功嗎？假如加速轉(zhuǎn)動(dòng)呢？五、變力做功1．大小不變，方向改變的力的功：主要指力F與速度v始終共線的狀況。學(xué)生完成，相互訂正反饋，老師點(diǎn)評(píng)學(xué)生思索問題：物體速度發(fā)生改變，是否有力對(duì)物體做功？物體有加速度是否有力做功？（典型例子：圓周運(yùn)動(dòng)和平拋運(yùn)動(dòng)。）教學(xué)環(huán)節(jié)老師活動(dòng)預(yù)設(shè)學(xué)生活動(dòng)預(yù)設(shè)F例1．如圖，小球在大小不變的拉力F作用下，在水平槽內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng)，假如圓半徑為R，拉力F的方向恒與小球的瞬時(shí)速度方向一樣，則在小球運(yùn)動(dòng)一周的過程中，拉力F所做的功多大？F解析：因F與v始終同向，可得力F做的功為：2． 彈力做功：留意強(qiáng)調(diào)彈力F隨位移呈線性改變，此時(shí)F取平均值。舉例說明。xx