高中物理新课标版人教版必修二优秀教案：-功姜洪丽

.第 二 节 功整体设计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 .1 课时知识与技能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.理解功的概念及正、负功的意义.利用功的定义解决有关问题.教学过程导入新课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 ?;.吊装货物“神舟 ”飞船返回列车加速弹簧被压缩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：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 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 那18么0 ,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,w0这.表示力f 对物体做正功;3. 当时 ,cos 0,w这0.表示力f 对物体做负功.2点评： 教师通过实物投影仪投影学生画图情况,点评、总结 .利用数学知识分析物理问题是物理学习常用的手段.培养学生分析问题的能力.指导学生阅读课本内容.提出问题 ,力对物体做正功或负功时有什么物理意义呢?结合生活实际 ,举例说明 .概念理解 : 指导学生通过正功、负功的概念比较理解正、负功的意义.在实际问题中,一个运动的物体往往不只受一个力的作用,在物体产生一个位移的过程中, 这些力中有的力是动力,有的力则可能是阻力,还有的力对物体的位移没有直接的影响.例如 : 用一个水平的力f 拉物体在粗糙水平面上运动.这时我们说f 对物体做了正功,而阻力 f 对物体也做了功 ,但是显然f 与 f 的功是有区别的,f 做的功是负功 ,也可说成是物体克服阻力f 做功.而支持力n 和重力 g 就没有做功 .思维拓展功是标量 ,只有数值 ,没有方向 .功的正、负并不表示功的方向,而且也不是数量上的正与负. 我们既不能说“正功与负功的方向相反”也,不能说 “正功大于负功”它,们仅表示相反的做功效 果.正功和负功是同一物理过程从不同角度的反映.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.形象比喻 :小明借了小刚50 元钱,从小明的角度,是小明借了钱;从小刚的角度,是小刚把钱借给别人 .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：w 1=f1lcos37=10 20.8 j=1.6 j摩擦力 f2 对物体所做的功为：w 2=f2lcos180=-4.22 j=-8.4 j外力对物体所做的总功w 等于 w 1 和 w 2 的代数和所以： w=w 1+w 2=7.6 j.解法二：物体受到的合力为:4f 合=f1cos37 -f2=10 5n-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w 1 、 w 2 、w n, 再 求 各 力 所 做 功 的 代 数 和 , 即w=w 1+w 2+w n,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.课堂训练1. 如图所示 ,质量为 m 的物体静止于倾角为的光滑斜面体上,斜面体的质量为m. 现对该斜面体施加一个水平向左的推力f,使物体与斜面之间无相对滑动,一起沿水平方向向左移动了s, 则在此匀速运动过程中斜面体m 对物体 m 做的功为（）ma.fsb.mgstan c.fsd.mgscos sin mm答案： b2. 起重机将质量为100 kg 的重物竖直向上移动了2 m,下列三种情况下,做功的力各有哪几个力?每个力做了多少功?是正功还是负功?(不计阻力 ,g 取 9.8 m/s2)(1) 匀加速提高 ,加速度 a1=0.2 m/s2;(2) 匀速提高 ;33(3) 匀减速下降 ,加速度大小a2 =0.2 m/s2.答案： (1)拉力和重力 ;w 拉=210 j,w g=-1.9610 j;拉力做正功 ,重力做负功(2) 拉力和重力 ;均等于 1.96 103 j;拉力做正功 ,重力做负功(3) 拉力和重力 ;拉力做功 -2 103 j;重力做功1.96 103 j;拉力做负功 ,重力做正功3. 如图 ,在光滑的水平面上,物块在恒力f=100 n 的作用下从a 点运动到 b 点,不计滑轮的大小,不计绳与滑轮的质量及绳、滑轮间的摩擦,h=2.4 m, =37, =5求3拉.力 f 做的功 .答案： 100 j4. 如图所示的轨道abcd 中,ab 、cd 为光滑圆弧轨道,bc 为长 2 m 的水平轨道 ,物体与水平轨道间的动摩擦因数=0.2质, 量为 m 的物体从高h=1 m 的 a 处由静止开始滑下,求：(1) 物体第一次在轨道到达的最大高度h;(2) 物体最后停在何处?答案： (1)h=0.6 m(2) 物体最后停在bc 的中点课堂小结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