7.2《功》教案

7 2 教案教案 王妍萍王妍萍 功和能的概念是物理学中重要的基本概念 且贯穿在全部物理学中 所以教材在第一节给出 能量的概念后 接着对功进行研究和讨论 学生在初中已经接触过功 但这节内容并不是初中 内容的简单重复 而是内容的深化和拓展 尤其让学生注意区分日常生活中我们所说的做 工 与力对物体的做功的区别 教材从学生常见的起重机搬运货物 机车牵引列车前行 手握握力器的事例入手 便于学 生认识的逐步加深 教材本着创设情景 设疑激趣的原则 引导学生先分析力与位移同向的例 子 然后探究力与位移有夹角时功的求解 在实际问题中 一个运动的物体往往不只受一个力 的作用 教学中 让学生多举例子 体会在物体产生一个位移的过程中 这些力有的是动力 有的 可能是阻力 还有的力对物体的位移没有直接的影响 从而引出正 负功的概念 教师要逐步 引导学生总结归纳力做正 负功的条件 不要急于求成 在实际教学过程中 应多举实例 让学生动脑分析 通过观察 分析 总结 表述的过程 深化概念的理解 再辅以针对性较强的课堂训练 使学生能够熟练掌握功的基本概念及其求解 方法 教学重点教学重点 理解功的概念及正 负功的意义 教学难点教学难点 利用功的定义解决有关问题 课时安排课时安排 1 课时 三维目标三维目标 知识与技能 1 理解功的概念 能利用功的一般公式进行功的计算 2 理解总功 能计算合外力对物体所做的总功 3 理解功是能量转化的量度 并能举例说明 过程与方法 1 能从现实生活中发现与功有关的问题 2 体会科学研究方法对人类认识自然的重要作用 3 能运用功的概念解决一些与生产和生活相关的实际问题 情感态度与价值观 有参与科技活动的热情 有将功的知识应用于生活和生产实际的意识 勇于探究与日常生活 有关的物理学问题 教学过程教学过程 导入新课导入新课 情景导入情景导入 货物被起重机举高 重力势能增加了 列车在机车的牵引力之下 速度增大 动能增加了 弹簧 受到拉伸或压缩后 弹性势能增加了 神舟 飞船返回地面时 在落地之前打开降落伞 在空气 阻力作用下 速度减小 动能减少了 物体从高处自由下落 速度增加 动能增加了 这些都是 我们所熟知的一些物理现象 这些现象有一个共同的特征 你能看出来吗 问题导入问题导入 在图中两个人分别向前 后拉车 他们所用的力对车产生的效果相同吗 如果车前进相同 的位移 怎样反映他们对车的作用效果 拖拉机耕地时 对犁的拉力 F 是斜向上方的 而犁是在水平方向运动的 此时拖拉机的拉力 F 对犁做功吗 推进新课推进新课 一 功 复习回顾 功这个概念同学们并不陌生 我们在初中就已经学习过它的初步知识 让同学们 思考做功的两个因素 一是作用在物体上的力 二是物体在力的方向上移动的距离 教师引导 高中知识的学习对知识的定义与理解更加深入 我们已经学习位移 对功的要素 应如何更加精确地描述 扩展教学 可以精确描述为 作用在物体上的力 物体在力的方向上移动的位移 即如果一个物体受到力的作用 并且在力的方向上发生了位移 物理学中就说这个力对物体 做了功 概念理解 教师用手托黑板擦 提醒学生观察与思考各力是否对物体做了功 过程一 平托黑板擦向上移动一段距离 过程二 平托黑板擦水平移动一段距离 问题 1 在过程一中手对黑板擦的支持力与黑板擦的重力是否做功 并说明原因 问题 2 在过程二中手对黑板擦的支持力与黑板擦的重力是否做功 并说明原因 学生思考讨论并由代表总结回答 在上升过程中 位移方向在竖直方向 与支持力和重力共线 故二力做功了 在水平移动过程中位移水平 在重力和支持力方向无位移 故此过程二力均未 做功 点评 点评 通过知识回顾 复习做功的两个要素 并通过简单的课堂演示 让学生现场分析做功情 况 加深做功要素的理解 并强调指出 分析一个力是否对物体做功 关键是要看受力物体在这 个力的方向上是否有位移 问题探究问题探究 问题 1 如果力的方向与物体的运动方向一致 应该怎样计算这个力的功 课件展示情景一 物体 m 在水平力 F 的作用下水平向右的位移为 l 如下图所示 求力 F 对物 体做的功 教师指导学生思考问题 根据功的概念独立推导 尤其强调力和位移方向一致 这时功等于力 跟物体在力的方向上移动的位移的乘积 即 W Fl 问题 2 若力的方向与物体的运动方向成某一角度 该怎样计算功呢 课件展示情景二 物体 m 在与水平方向成 角的力 F 的作用下 沿水平方向向前行驶的距离 为 l 如图所示 求力 F 对物体所做的功 教师提示学生思考 虽然 F 与位移方向不一致 但可以根据力 F 的作用效果把 F 沿两个方 向分解 即跟位移方向不一致的分力 F1 跟位移方向垂直的分力 F2 学生根据教师的提示画出物体的受力分析图 并在相互垂直的方向上正交分解 并求解 F1 F2的功 则分力 F1所做的功等于 F1l 分力 F2的方向跟位移的方向垂直 物体在 F2的方向上没有发 生位移 所以 F2所做的功等于零 因此 力 F 对物体所做的功 W 等于 F1l 而 F1 Fcos 所以 W Flcos 教师利用实物投影仪展示学生的推导结果 点评 总结 得出功的定义式 及其文字叙述 并 强调公式中各量的物理意义 通过让学生动手亲自推导公式 让学生加深对公式的理解 为公 式的灵活应用打好基础 要点辨析 教师与学生共同通过具体实例的计算 对公式的使用注意事项总归纳 1 公式中 F 应为恒力 即大小 方向不变 2 做功与物体运动形式 匀速或变速 无关 也就是说 当 F l 及其夹角 确定后 功 W 就有确 定值 3 计算功时 一定要明确是哪个力对物体做的功 4 功是过程量 是力在空间的积累量 5 公式中的单位 F 牛 N l 米 m W 焦 J 二 正功和负功 公式理解 功的计算式 W Flcos 包含 cos 这一要素 通过数学知识的学习我们知道 随着 的变化 cos 的值也变化 指导学生利用数学知识讨论随 的变化 cos 的取值如何变化 从 而得到功 W 的意义如何 学生讨论总结 力 F 与物体位移 l 的夹角 的取值范围为 0 180 那么 在这个范围之内 cos 可能大于 0 可能等于 0 还有可能小于 0 从而得到功 W 也可能大于 0 等于 0 小于 0 教师指导学生思考所讨论的问题 并画出各种情况下力做功的示意图 并通过示意图总结 1 当 2 时 cos 0 W 0 力 F 和位移 l 的方向垂直时 力 F 不做功 2 当 0 W 0 这表示力 F 对物体做正功 3 当 2 时 cos 0 W 0 这表示力 F 对物体做负功 举例说明 举例说明 在上图中 可以说摩擦力做负功 也可以说物体克服摩擦力做了正功 比如摩擦力 做了 20 J 的功 可以说物体克服摩擦力做了 20 J 的功 在上述对功的意义认识的基础上 讨论正功和负功的意义 得出如下认识 正功的意义是 力对物体做功向物体提供能量 即受力物体获得了能量 负功的意义是 物体克服外力做功 向外输出能量 以消耗自身的能量为代价 即负功表示 物体失去了能量 例题例题 一个质量 m 2 kg 的物体 受到与水平方向成 37 角斜向上方的力 F1 10 N 作用 在水 平地面上移动的距离 l 2 m 物体与地面间的滑动摩擦力 F2 4 2 N 求外力对物体所做的总功 解法一 拉力 F1对物体所做的功为 W1 F1lcos37 10 2 0 8 J 1 6 J 摩擦力 F2对物体所做的功为 W2 F2lcos180 4 2 2 J 8 4 J 外力对物体所做的总功 W 等于 W1和 W2的代数和 所以 W W1 W2 7 6 J 解法二 物体受到的合力为 F合 F1cos37 F2 10 5 4 N 4 2 N 3 8 N 所以 W F合l 3 8 2 J 7 6 J 师生一起点评两种解答过程 并对解题规律总结如下 1 当物体在几个力的共同作用下发生 一段位移时 求这几个力的总功的方法 一是根据功的公式 W Flcos 其中 F 为物体所受的合 外力 二是先求各力对物体所做的功 W1 W2 Wn 再求各力所做功的代数和 即 W W1 W2 Wn 注意代入功的正 负号 2 由于功是标量 第二种方法较为简便 课堂小结课堂小结 1 功是力作用在物体上对空间的积累效应 即谈到 功 必有力作用在物体上并在力的方向上 发生一段位移 功是能量变化的量度 这个观点是贯穿全章的主线 2 对公式 W Flcos 要从三个方面理解 1 功是针对某一力的 谈到功时 一定要指明是哪个力 对物体做了功 2 力对物体做功只和物体的运动过程有关 只要 F l 相同 则恒力 F 做的 功就相同 而与物体的运动状态无关 即不管物体是加速运动 减速运动还是匀速运动 3 由 于位移与参考系的选取有关 所以功具有相对性 3 功是标量 功的正负由夹角 来确定 正 负功的意义是 力对物体做正功 表示施力物体能 够把能量传递给受力物体 受力物体的能量增加 力对物体做负功表示受力物体把能量传递 给其他的物体 受力物体的能量减少 即物体克服外力做功 4 公式 W Flcos 只适用于恒力做功的情形 对于变力做功的问题可以用其他方式求解 动能 定理 一节里将会讲得