功和功率+教学设计 高一下学期物理人教版（2019）必修第二册

教学设计

课程基本信息学科物理年级高一学期春季课题功和功率教学目标1.理解功的概念，知道做功的两个要素，掌握功的计算公式。2.知道功是标量，理解正功和负功的含义3.知道多个力对物体做功，求总功的方法。4.理解功率的概念，知道功率的定义和定义式P＝W/t，能用公式P＝W/t解答有关的问题。4.理解瞬时功率的概念，知道功率的定义和定义式P＝W/t，能用公式P＝W/t解答有关的问题。教学内容教学重点：1.理解功的概念及正负功的意义。2.理解功率的概念，理解功率与力、速度的关系。教学难点：1.培养学科思维，培养学生的推理能力、分析综合能力，并学会物理学常用的研究方法，通过具体问题的分析(特殊性)，得出解决问题的普遍方法(普遍性)2.理解功率的概念，能用平均功率和瞬时功率解决相关问题。教学过程环节一：温顾知新引导学生复习在初中学过的功的初步知识。引导学生思考：假设桌面上静止着一个重力为G的箱子，现用细绳拉动箱子在光滑的水平桌面上向右移动了l的距离，那么物体受到的各个力分别对物体做了多少功呢？在求功之前，请大家先回顾下，初中讲到的，力对物体做功，需要满足哪些条件呢？回顾初中做功的条件：力对物体做功需要满足两个条件，第一个是这个力要作用在物体上，第二个是物体要在力的方向上通过一段距离。引导学生思考：如果物体运动的方向与力的方向不一致，例如马拉雪橇时拉力方向和雪橇运动方向间有一个角度。出示图片:马拉雪橇这时应当怎样计算功呢？思路一：将L分解，用L1和L2等效替代L。教师提示：将位移L分解为F方向上的位移L1和垂直于F方向的L2，发生L1位移F做功，发生L2位移F不做功。WF=FL1=FLcosα思路二：将F分解，用F1和F2等效替代F。教师提示：F1和F2与F是等效替代关系，F1和F2做功的效果和F做功的效果相同。所以F做的功等于F1和F2做功之和。物体在F2的方向上没有发生位移，即：WF2=F2·0力F对物体所做的功W等于力F1做的功，W=WF1=F1·L=FLcosα环节二：新课教学归纳总结：功的计算公式功的计算（1）公式：W＝FLcosα力对物体所做的功，等于力的大小、位移的大小、力与位移夹角的余弦这三者的乘积。（2）适用条件：适用于恒力做功。功的单位在国际单位制中，功的单位是焦耳简称焦，符号是J。1J＝1N×1m=1N·m引导学生思考：功是标量还是矢量？通过表达式，推断出功是标量只有大小，没有方向。提问：既然功是一个没有方向的物理量，但是它有正负。那么，功的正负是由什么决定的呢？思考讨论：由w＝FLcosα你能说出力与位移成不同的角度时，力的做功的情况吗？1、当α＝时，cosα＝0，W＝0。力F的方向与位移L的方向垂直时，力F不做功。视频：同学提着重物在水平路面上行走，重力G和支持力FN都与位移方向垂直，这两个力都不做功。2、0≤α<时，cosα>0，W>0。这表示力F对物体做正功。观看视频，说明正功的意义是：力对物体做正功，表明此力的效果是促进物体的运动，物体获得了能量。<α≤π时，cosα<0，w<0。这表示力F对物体做负功。观看视频，说明负功的意义：力对物体做负功，表明此力的效果是阻碍物体运动，物体对外转移了能量。归纳总结，并引出求总功的需求：我们如果把正功比作是存入银行账户的钱的话，那么负功就是从那儿取出的钱。因为能量是比较的抽象的存在，所以能量转化的度量会比较困难，但是我们可以通过力做的功，计算出有多少的能量和外界发生了转化。而现实中，物体往往受到不止一个力的作用，如果我们能够计算出所有力做的总功的话，那我们就能知道，在这些力做功时，对应的能量总共发生了多少的转化。环节三：例题讲解一个质量为150kg的雪橇，受到与水平方向成37°角斜向上方的拉力，大小为500N，在水平地面上移动的距离为5m。地面对雪橇的阻力为100N，cos37°＝0.8。求（1）各个力对物体所做的功（2）各个力对物体做功的代数和（3）物体所受的合力（4）合力对物体做的功教师解析：据这个例题，把情景简化成一个物理模型，对模型进行受力分析，物体受到了重力、支持力、摩擦力、还有斜向上的拉力，对拉力往水平和竖直两个方向上分解成FX和FY，由于FY和位移方向垂直，所以FY不做功，那么拉力做的功就等于水平方向的分力做的功，即WF＝Fxl＝Flcos37°＝2000J。阻力与运动方向相反，所以阻力做的功Wf＝flcos180°＝－500J。而重力和支持力与运动方向垂直，所以重力和支持力都不做功。各个力对物体做功的代数和，可以把每个力所做的功进行代数相加，算出W=1500J。物体所受的合力是多少呢？在竖直方向上，物体的合力是等于0的，在水平方向的合力就等于物体此时所受到的总的合力F合=Fx-f＝300N,最后，合力所做的功可以直接根据功的计算公式，W合＝F合l＝300N×5m＝1500J。总结出求总功的两种方法，第一是分别求出每个力所做的功，然后求出所有功的代数和。第二种方法就是先求出物体所受的合力，然后再求出合力的功。这就是计算总功的两种方式。环节四：新课教学情境回顾：教师讲述：当箱子在粗糙的桌面上用50N的水平拉力作用下匀速前进了5m。拉力做了250J的正功，如果你花了2秒钟移动箱子，那就相当于你每秒钟对箱子做功125J.而如果你降低了初速度慢慢推，以同样的力移动同样地距离，花了5秒钟，那就相当于你每秒钟只对箱子做功50J。那就是说，你做功比之前更慢了，也可以理解成，你每秒钟向箱子传递的能量变得更少了，做功的效率更低了。概念引出：用力做的功W和所花时间t的比值，来描述力做功的快慢，我们把这个新的物理量叫做功率。功率用字母P表示，定义:力对物体做的功，跟完成这些功所用时间的比值。物理意义：功率反映力对物体做功的快慢。公式：教师介绍：当年瓦特为了推销他花了十年时间改良的蒸汽机，把马拉物体的效率和他的蒸汽机做比较，以马力为单位，提出了功率的概念，后人为了纪念他的伟大成就，便以瓦特作为功率的国际单位。单位:瓦特，简称瓦，符号是W。1W＝1J/s，功率是标量教师活动：引导学生推导功率、力和速度的关系。由w＝FL得：提示：功率与力、位移、时间相联系，这种联系在技术上具有重要意义。因为进一步推导得到:P=Fv教师活动：引导学生归纳总结功率与力和速度的关系式。1、关系式：P＝Fv（1）若v表示物体在时间t内的平均速度，则功率P表示力F在时间t内的平均功率；（2）若v表示物体在某一时刻的瞬时速度，则功率P表示力F在该时刻的瞬时功率。教师提示：通常用计算平均功率，用计算瞬时功率。思考与讨论：汽车开上一个较大的斜坡时，为什么要把档位调低一些呢？提示:当发动机功率不变时，我们可以通过减挡来降低汽车的瞬时速度，根据公式P=FV，此时发动机就可以提供更大的牵引力.小结：功的定