高中物理人教版第七章机械能守恒定律功 【教学设计】功-物理

“功”教学设计一、教学目标1．理解功的概念，知道做功的两个不可缺少的因素。2．掌握功的公式：，会计算恒力的功，掌握计算总功的方法。3．知道功是标量，认识正功、负功的含义。4．通过学习功的概念及其公式导出的过程，让学生体会并学习物理学的研究方法，认识物理模型和数学工具在物理学发展过程中的作用。二、教学重点、难点1．重点是使学生在理解力对物体做功的两个要素的基础上掌握功的概念和机械功的计算公式。2．物体在力的方向上的位移与物体运动的位移容易混淆，这是难点。3．要使学生对负功的意义有所认识，也较困难，也是难点。4．如何判定各个力做功的正负和各个力所做的总功的计算。【案例设计】一、导入新课通过对木头在起重机的拉力作用下逐渐上升、列车在机车牵引力的作用下加速行驶、握力器在手的压力作用下发生形变的能量变化，引出力对物体做了功。应用实物器材，让几位学生到台上（或前排）动手操作将物体从一个位置移动到另一位置。例如：1．出示茶杯，要求学生动手将茶杯从讲台桌的一端移动到另外一端（或移到窗台上）。2．将凳子从教室左端提到右端。教师提出问题：几位同学在上述操作过程中，他们对物体的作用力在那些阶段做了功？若做功，所做的功如何计算？在上述过程中主要有两中情况：1．与在同一直线上或垂直；2．与不在同一直线上而是互成某一夹角。教师组织学生分析讨论。情况1预测：有做功，。情况2预测：a．有做功，；b．没有做功。说明：学生在对与在同一直线上或垂直的情况（如图1所示），分析力是否做功以及做功的多少，可应用初中所学知识，基本上可以顺利解决。但教师在这里仍应结合学生的回答，介绍和强调：功是过程量，功是力作用在物体上通过一段位移（或一段时间）才发生的。求功时一定要明确要求的是哪一个力在哪一段位移（过程）上做的功。学生对与互成夹角时，力是否做功以及做多少功？会遇到困难，借此引入新课。二、讲授新课讨论探究功的一般表达式：当与互成夹角时，力是否做功以及做功的多少，正是本节课所要学习的内容，下面通过同学们分组讨论探究，并请小组代表回答下面所提出的问题。设疑：1．如果人用斜向上的力拉车前进时，车发生了一段位移，如图2。图2与图1例子中的拉力有什么主要的不同之处？预测：a．图1中的力水平方向，图2中的力沿与水平方向成角。预测：a．图1中的力沿水平方向，图2中的力沿与水平方向成角的方向。b．图1中的力与在同一方向上，而图2中的力与方向之间有一夹角。设疑：2．图2中力是否做功，其做功大小为多少？为什么？教师引导：同学们是否可以从力的作用效果出发，并用力的分解知识讨论到底是否做功？若做功，该如何计算？预测：a．不做功。因为不是物体在力的方向上的位移。b．做功，。因为有力，位移为。c．做功，。因为只适用于与在同一直线上，而图2中与不在一直线上，如果我们用两个分力和代替，即将沿两个方向分解：一个分解为与位移方向在同一直线上的分力，另一分解为跟位移方向垂直的分力，如图3所示，则：。分力的方向跟位移方向垂直，所以分力所做的功等于零。分力对物体所做的功的等于。根据合力与分力的作用效果相同可得。d．做功，。因为若将物体的位移沿力的方向投影，其值为，则可以认为力方向上的位移是（如图4所示）。根据功的定义即可得到计算公式：。说明：对于功的一般表达式的推导过程采用讨论探究的方式进行，为学生提供参与自主学习的机会，不仅注重知识的形成过程，培养学生逻辑推理能力，而且增强学生学习的积极性和主动性。若学生基础较好可以预测，那么视学生讨论情况及时补充讲解。若学生没有提出项讨论，则可以在后续的学习中逐渐体会，不必苛求。教师小结：力与物体在力的方向上发生的位移是做功的两个不可缺少的因素，一个力对物体所做的功，等于力的大小、位移的大小、力和位移的夹角的余弦三者的乘积。即。当恒力对物体做功时，公式有普遍意义。求一个力对物体所做的功：当力的方向和位移方向相同时，，力所做的功；当力的方向和位移方向成角时，则有不同的方法处理求解：一是应用公式直接代入相应的各个物理量运算求解；二是先把力正交分解，求出力在位移方向上的分量，由于力与位移方向垂直的分力不做功，因此功；三是先求出位移在力的方向上的分量，再求功。4．学生叙述功的求解公式中各个字母的含义及单位。5．正功和负功（1）首先从公式中的可能值入手，让学生讨论完成下表，得出功可能为正值、负值或零，并让学生例举力对物体做正功和做负功实例。的取值的值功的正负1力对物体做正功0<大于0力对物体做正功0力跟位移垂直时，不做功<a<小于0力对物体做负功（2）结合实例说明正功、负功的物理意义。功是标量，没有方向，但有正功和负功之分。功的“正”、“负”并不表示功的方向，不能说正功与负功方向相反。如果一个力对物体的运动起促进作用（动力），这个力所做的功是正的；如果一个力对物体的运动起阻碍作用（阻力），这个力所做的功是负的。正功与负功表示相反的做功效果。正功的意义是：力对物体做正功，表明此力的效果是促进物体的运动，是动力。负功的意义是：力对物体做负功，表明此力的效果是阻碍了物体运动，是阻力。一个力对物体做负功，也可说成物体克服这个力做了功（正值）。例如：一个力对物体做了10-6的功，可说成是物体克服这个力做了106的功。另外功的“正”、“负”也不表示它们的大小，也就是不能说“正功大于负功”。例如：两个力做功分别为，，比较这两个力做功的大小。答案应是：＞。说明：正功、负功意义的教学过程，可采用看书，提问，学生猜想，教师补充的形式进行。这样有利于学生自主学习，积极参与，加深理解和记忆。6．总功的计算：学习了一个力对物体所做的功的求解方法，而物体所受到的力往往不只一个，那么，如何求解几个力对一物体所做的功呢？下面通过一例题加以解决。例题、一个质量m=150kg的雪橇，受到与水平方向成θ＝37°角斜向上方的拉力F=500N，在水平地面上移动的距离l=5m。物体与地面间的滑动摩擦力F阻=100N。求力对物体所做的总功。师生共同对例题小结：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总功通常可以用下述两