2020-2021学年高中物理-第四章-机械能和能源-1-功教案-教科版必修2.doc

2020-2021学年高中物理 第四章 机械能和能源 1 功教案 教科版必修2

2020-2021学年高中物理 第四章 机械能和能源 1 功教案 教科版必修2

年级：
姓名：

- 7 -

功
教材分析
本章的第一节引入功、进一步探究能量作铺垫的。使学生很自然的联想到功和能是紧密联系在一起的。因此在教学设计中教师可以紧紧围绕“功是能量转化的量度”这条主线展开。这样不仅可以使学生明白“为什么要引入功”，同时也为后面学习重力势能、探究弹性势能的表达式、动能定理等知识打好基础。可以这样说，“功是能量转化的量度”是贯穿于整章的主线，在教学设计、探究过程中应始终立足于这条主线上。
学情分析
对于功这个概念，学生通过初中的学习已经有了初步的认识，知道求功的两个要素以及求功的简单公式w=FX，在学习能力方面学生已经能主动学着去探究一些知识，在教师的引导下能很好的通过讨论探究等方式得到知识。
教学目标
（一）知识与技能
　　1．理解功的概念，知道力和物体在力的方向上通过的位移是做功两个不可缺少的因素。
　　2．知道功的计算公式W=FXcosα，会用这个公式进行计算。 
　　3．明确功是标量，理解正功和负功的概念，知道在什么情况下力对物体做正功或负功。
4．知道什么是几个力对物体所做的总功，知道几个力对物体所做的总功等于这几个力的合力对物体所做的总功。
（二）过程与方法
在推导功的公式过程中，通过猜想、从特殊到一般，再从一般到特殊的理论论证等方法培养学生科学论证能力和推理能力，并渗透等效思想，有意识地培养学生的科学思维和科学方法。
（三）情感态度与价值观
通过引导学生对教材所列知识的探究使学生不仅掌握所学的知识，而且掌握探究物理学科知识的方法，并与学习其它学科知识和生活技能的方法融会贯通，达到不仅教书、而且育人的目的。
教学重点
重点使学生掌握功的计算公式，理解力对物体做功的两个要素（功的概念）；
教学难点
对功是标量，没有方向的认识及正功和负功的物理意义。
教学方法
教师启发、引导，学生自主阅读、思考，讨论、交流学习成果。
教 学 过 程
一、引入新课：
通过多媒体视频演示和事例的分析发现力对物体做功的确导致了物体能量的变化。反过来，物体的能量发生变化，一定有力对物体做了功。
可见：做功的过程就是能量转化的过程。
功是能量转化的量度
二、通过启发式探究，使学生掌握做功的两个要素
请学生思考：教材图（a）中，如果运动员举着杠铃静止不动，支持力对杠铃是否做功了？学生讨论分析结合导学案中的推课桌实例，明确做功的两个不可缺少的因素，即力和物体在力的方向上的位移。
三、通过从特殊到一般，再从一般到特殊，借鉴等效思想，完成课件问题3，引导学生探究出求功的一般表达式W=FXcosα
特殊情景1：如图，物体在水平恒力F的作用下前进X位移，力F做功多少？
特殊情景2：当如果力的方向与运动方向垂直？
特殊情景3：力F的方向与运动方向并不一致，也不是与运动方向发生的位移相垂直，力F方向与运动方向成某一角度时，力F对物体有没有做功呢？若做了功，所做的功又是多少呢？
这是本课的重点。首先指出初中求功的方法只是一种特殊的情况。生产生活中经常会遇到力和位移方向不相同的情况，此时应怎么求功（贯穿特殊到一般的思想）?
（投影）拉飞机的力是斜向上的(力与位移既不同向也不互相垂直),这种情况下有没有做功？如果有，怎么计算功？
1,物体在与水平面成α角的恒力F作用下，沿水平方向移动通过位移X，求拉力F做的功？
2,让学生推导功的一般表达式:
a．提出猜想：
通过做功的两个必要因素启发引导学生进行猜想，并交流猜想。可能提出几种猜想：
（1）力F做功大小和力与运动方向的夹角α没有关系。
（2）力F做功大小和力与运动方向的夹角α有关系。
同样一个力F作用方向不同，在改变物体能量上效果不相同，可从两种特殊情况作定性分析，否定猜想（1）。
对猜想（2）提出运用特殊到一般的思维来理论验证的思路。
b．师生交流协作，学生分析论证，验证猜想：
(1)、教师启发：运用矢量分解，把一般情境问题转化为二个简单的特殊问题，同时渗透等效思想。
(2)、让学生讨论斜拉时如何求功？多数学生都会知道正交分解F为F1，F2，并且知道这样分解的目的（让学生在黑板上画图并得出功的公式）。进一步告诉学生，这种研究问题的方法是利用已学过的知识（F，X同向或垂直时功的计算法则)来解决新问题（F，X成一夹角α），这种方法在许多地方都会用到（如平抛运动）。
（3）、进一步引导学生分解位移，推导功的公式。这一点学生相对较困难，从矢量引导启发，让学生比较容易去接受。
（4）用两种方法得到公式，让学生讨论加深对公式W=FXcosα的理解。
一是知道公式的意义是表示功等于力乘以位移再乘以力与位移夹角α的余弦；二是知道式中各量的意义，如α是什么角、F是恒力、X是位移不是路程、W是标量等。
四、从一般到特殊，深化对公式的认识、根据一般包含特殊的原理引入正功和负功。
（1）利用功的公式引入正、负功。先从角0度和180度时，分别为W=FX和W=-FX，引入功存在正功和负功，进一步让学生讨论角α多大时做正功，多大时做负功？（角α为锐角时力做正功，角α为钝角时力做负功）。
（2）讨论正、负功的含义。
（3）最后指出阻力对物体做负功也可以说成是物体克服阻力做正功。
讨论一个力做功时可能出现的几种情形:
① α=π/2时，cosα=0，W=0。力F和位移x的方向垂直时，力F不做功；

②当α＜π/2时，cosα＞0，W＞0。这表示力F对物体做正功；

③当π/2＜α≤π时，cosα＜0，W＜0。这表示力F对物体做负功。

教师活动：指导学生阅读课文。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。
学生活动：阅读课文，理解正功和负功的含义。回答老师的问题。
教师活动：倾听学生回答，点评、总结。
① 功的正负表示是动力对物体做功还是阻力对物体做功
功的正负由力和位移之间的夹角决定，所以功的正负决不表示方向，而只能说明做功的力对物体来说是动力还是阻力。当力对物体做正功时，该力就对物体的运动起推动作用；当力对物体做负功时，该力就对物体运动起阻碍作用。
② 功是标量，只有量值，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。

功的拓展研究: 功是矢量还是标量呢？
从矢量与标量运算方法不同角度帮助学生理解：完成教材60页上的活动。（学生探讨、完成教材上的表格、展示）

教师活动：物体所受到的力往往不只一个，那么，如何求解这几个力对物体所做的功呢?根据上述例题要求学生自己归纳。
学生总结：当物体在几个力的共同作用下发生一段位移时，这几个力对物体所做的功可以用下述方法求解
（1）求出各个力所做的功，则总功等于各个力所做功的代数和；
（2）求出各个力的合力，则总功等于合力所做的功。

五、功的拓展研究
1:力做功时力和位移的同时性？
思考：一同学在操场上踢球，飞起一脚用50N的力将球踢出，球在操场上滚了20m,关于球在滚动过程中，脚对球做功下列说法中正确的是
A．0J B.1000J C.无法求出
2、变力功的求法
以一定的初速度竖直向上抛出一只苹果，苹果上升的最大高度为h，空气阻力大小为f，则从抛出到落回抛出点的过程中，空气阻力对苹果做的功为（ ）
A、0 B、-fh
C、-2fh D、2fh
解析：在苹果从抛出至落回原地的过程中，苹果所受阻力的方向变化了，所以是变力，如何求这一变力做的功，可分段处理。
答案：C

板书设计

一、功和能的关系：做功的过程就是能量转化的过程
二、功的两个要素
1．作用在物体上的力。
2．物体在力的方向上通过的位移 
三、功的计算式
W = F X cosα
四、正功和负功
①当α=π/2时，cosα=0，W=0。力F和位移x的方向垂直时，力F不做功；

③ α＜π/2时，cosα＞0，W＞0。这表示力F对物体做正功；

④ π/2＜α≤π时，cosα＜0，W＜0。这表示力F对物体做负功。

当力对物体做正功时，该力就对物体的运动起推动作用；
当力对物体做负功时，该力就对物体运动起阻碍作用。
五、两种计算总功的方法
1．先求各力做的功，再求代数和。
2．先求合力，再求合力做的功。