高一物理功教學(xué)教案怎么設(shè)計(jì)(2)
高一物理功教學(xué)教案怎么設(shè)計(jì)
[實(shí)例]列車在機(jī)車的牽引下加速運(yùn)動(dòng).
分析說明：列車在機(jī)車的牽引下加速運(yùn)動(dòng)，列車的機(jī)械能增加，同時(shí)機(jī)車的熱機(jī)消耗了內(nèi)能.牽引力對(duì)列車做了多少功，就有多少內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能.
小結(jié)：轉(zhuǎn)化過程中，轉(zhuǎn)化了的能量的多少可以用做功的多少來量度.
4.機(jī)械能與化學(xué)能的轉(zhuǎn)化.
[實(shí)例]用手拋出一個(gè)皮球.
分析說明：用手拋出一個(gè)皮球，對(duì)皮球做功的時(shí)候，皮球獲得動(dòng)能，同時(shí)貯存在體內(nèi)的化學(xué)能減少，你拋球時(shí)做的功越多，皮球獲得的動(dòng)能就越多，體內(nèi)的化學(xué)能減少的也就越多.實(shí)際上，皮球獲得的動(dòng)能是由體內(nèi)減少的那部分化學(xué)能轉(zhuǎn)化來的，而且你做了多少功，就表示有多少化學(xué)能轉(zhuǎn)化為皮球的機(jī)械能.
小結(jié)：轉(zhuǎn)化過程中，轉(zhuǎn)化了的能量的多少可以由做功的多少來量度.
[實(shí)例]起重機(jī)提升重物。
分析說明：起重機(jī)提升重物，重物的機(jī)械能增加，同時(shí)，起重機(jī)的電動(dòng)機(jī)消耗了電能， 起重機(jī)鋼繩的拉力對(duì)重物做了多少功，就表示有多少電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能.
小結(jié)：轉(zhuǎn)化過程中，轉(zhuǎn)化了的能量的多少可以由做功的多少來量度.
在其他各種形式能之間的轉(zhuǎn)化過程中，同樣可以得到以上結(jié)果.
結(jié)論：功這個(gè)物理量重要的意義---在于它表示了有多少數(shù)量的能從一種形式轉(zhuǎn)化為另一種形式，做功的過程就是物體能量的轉(zhuǎn)化過程,做了多少功，就表示有多少能量發(fā)生了轉(zhuǎn)化.
三、功是能量轉(zhuǎn)化的量度
知道了功和能的這種關(guān)系，就可以通過做功的多少，定量地研究能量及其轉(zhuǎn)化的問題了。
鞏固練習(xí)
1 演示并解答：皮球從手中落到地上又彈跳起來，你能說出這一過程中能量的轉(zhuǎn)化.
2： 風(fēng)車安裝在高鐵架上端的水平軸上，軸可以隨風(fēng)向轉(zhuǎn)動(dòng)，風(fēng)吹動(dòng)風(fēng)車轉(zhuǎn)動(dòng)，可帶動(dòng)發(fā)電機(jī)或其它機(jī)器工作.試從能量轉(zhuǎn)化的角度說明這個(gè)現(xiàn)象.
四、布置作業(yè)：復(fù)習(xí)本節(jié)課文，預(yù)習(xí)第四節(jié)內(nèi)容.
高一物理功教學(xué)教案三
一、教學(xué)目標(biāo)
1.理解功的概念：
(1)知道做機(jī)械功的兩個(gè)不可缺少的因素，知道做功和“工作”的區(qū)別;
(2)知道當(dāng)力與位移方向的夾角大于90°時(shí)，力對(duì)物體做負(fù)功，或說物體克服這個(gè)力做了功。
2.掌握功的計(jì)算：
(1)知道計(jì)算機(jī)械功的公式w=fscosα;知道在國(guó)際單位制中，功的單位是焦耳(j);知道功是標(biāo)量。
(2)能夠用公式w=fscosα進(jìn)行有關(guān)計(jì)算。
二、重點(diǎn)、難點(diǎn)分析
1.重點(diǎn)是使在理解力對(duì)物體做功的兩個(gè)要素的基礎(chǔ)上掌握機(jī)械功的計(jì)算公式。
2.物體在力的方向上的位移與物體運(yùn)動(dòng)的位移容易混淆，這是難點(diǎn)。
3.要使學(xué)生對(duì)負(fù)功的意義有所認(rèn)識(shí)，也較困難，也是難點(diǎn)。
三、教具
帶有牽引細(xì)線的滑塊(或小車)。
四、主要教學(xué)過程
(一)引入新課
功這個(gè)詞我們并不陌生，初中中學(xué)習(xí)過功的一些初步知識(shí)，今天我們又來學(xué)習(xí)功的有關(guān)知識(shí)，絕不是簡(jiǎn)單地重復(fù)，而是要使我們對(duì)功的認(rèn)識(shí)再提高一步。
(二)教學(xué)過程設(shè)計(jì)
1.功的概念
先請(qǐng)同學(xué)回顧一下初中學(xué)過的與功的概念密切相關(guān)的如下兩個(gè)問題：什么叫做功?誰(shuí)對(duì)誰(shuí)做功?然后做如下并板書：
(1)如果一個(gè)物體受到力的作用，并且在力的方向上發(fā)生了位移，物理學(xué)中就說這個(gè)力對(duì)物體做了功。
然后演示用水平拉力使滑塊沿拉力方向在講桌上滑動(dòng)一段距離，并將示意圖畫到黑板上，如圖1所示，與同學(xué)一起討論如下問題：在上述過程中，拉力f對(duì)滑塊是否做了功?滑塊所受的重力mg對(duì)滑塊是否做了功?桌面對(duì)滑塊的支持力n是否對(duì)滑塊做了功?強(qiáng)調(diào)指出，分析一個(gè)力是否對(duì)物體做功，關(guān)鍵是要看受力物體在這個(gè)力的方向上是否有位移。至此可作出如下總結(jié)并板書：
(2)在物理學(xué)中，力和物體在力的方向上發(fā)生的位移，是做功的兩個(gè)不可缺少的因素。
2.功的公式
就圖1提出：力f使滑塊發(fā)生位移s這個(gè)過程中，f對(duì)滑塊做了多少功如何計(jì)算?由同學(xué)回答出如下計(jì)算公式：w=fs。就此再進(jìn)一步提問：如果細(xì)繩斜向上拉滑塊，如圖2所示，這種情況下滑塊沿f方向的位移是多少?與同學(xué)一起分析并得出這一位移為s cos α。至此按功的前一公式即可得到如下計(jì)算公式：
w=fscosα
再根據(jù)公式w=fs做啟發(fā)式提問：按此公式考慮，只要f與s在同一直線上，乘起來就可以求得力對(duì)物體所做的功。在圖2中，我們是將位移分解到f的方向上，如果我們將力f分解到物體位移s的方向上，看看能得到什么結(jié)果?至此在圖2中將f分解到s的方向上得到這個(gè)分力為fcosα，再與s相乘，結(jié)果仍然是w=fscosα。就此指出，計(jì)算一個(gè)力對(duì)物體所做的功的大小，與力f的大小、物體位移s的大小及f和s二者方向之間的夾角α有關(guān)，且此計(jì)算公式有普遍意義(對(duì)計(jì)算機(jī)械功而言)。至此作出如下板書：
w=fscosα
力對(duì)物體所做的功，等于力的大小、位移的大小、力和位移的夾角的余弦三者的乘積。
接下來給出f=100n、s=5m、α=37°，與同學(xué)一起計(jì)算功w，得出w=400n•m。就此說明1n•m這個(gè)功的大小被規(guī)定為功的單位，為方便起見，取名為焦耳，符號(hào)為j，即1j=1n•m。最后明確板書為：
在國(guó)際單位制中，功的單位是焦耳(j)
1j=1n•m
3.正功、負(fù)功
(1)首先對(duì)功的計(jì)算公式w=fscosα的可能值與學(xué)生共同討論。從cos α的可能值入手討論，指出功w可能為正值、負(fù)值或零，再進(jìn)一步說明，力f與s間夾角α的取值范圍，最后總結(jié)并作如下板書：
當(dāng)0°≤α<90°時(shí)，cosα為正值， w為正值，稱為力對(duì)物體做正功，或稱為力對(duì)物體做功。
當(dāng)α=90°時(shí)，cosα=0，w=0，力對(duì)物體做零功，即力對(duì)物體不做功。
當(dāng)90°<α≤180°時(shí)，cosα為負(fù)值， w為負(fù)值，稱為力對(duì)物體做負(fù)功，或說物體克服這個(gè)力做功。
(2)與學(xué)生一起先討論功的物理意義，然后再說明正功、負(fù)功的物理意義。
?、偬岢龉κ敲枋鍪裁吹奈锢砹窟@個(gè)問題與學(xué)生討論。結(jié)合圖1，使學(xué)生注意到力作用滑塊并持續(xù)使滑塊在力的方向上運(yùn)動(dòng)，發(fā)生了一段位移，引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識(shí)其特征是力在空間位移上逐漸累積的作用過程。然后就此提出：這個(gè)累積作用過程到底累積什么?舉如下兩個(gè)事例啟發(fā)學(xué)生思考：
a.一輛手推車上裝有很多貨物，搬運(yùn)工推車要用很大的力。向前推一段距離就要休息一會(huì)兒，然后有了力氣再推車走。
b.如果果要你將重物從一樓向六樓上搬，搬運(yùn)過程中會(huì)有什么感覺?
首先使學(xué)生意識(shí)到上述兩個(gè)過程都是人用力對(duì)物體做功的過程，都要消耗體能。就此指出做功過程是能量轉(zhuǎn)化過程，做功越多，能量轉(zhuǎn)化得越多，因而功是能量轉(zhuǎn)化的量度。能量是標(biāo)量，相應(yīng)功也是標(biāo)量。板書如下：
功是描述力在空間位移上累積作用的物理量。功是能量轉(zhuǎn)化的量度，功是標(biāo)量。
?、谠谏鲜鰧?duì)功的意義認(rèn)識(shí)的基礎(chǔ)上，討論正功和負(fù)功的意義，得出如下認(rèn)識(shí)并板書：
正功的意義是：力對(duì)物體做功向物體提供能量，即受力物體獲得了能量。
負(fù)功的意義是：物體克服外力做功，向外輸出能量(以消耗自身的能量為代價(jià))，即負(fù)功表示物體失去了能量。
4.例題講解或討論
例1.課本p.110上的〔例題〕是功的計(jì)算公式的應(yīng)用示范。分析過程中應(yīng)使學(xué)生明確：推力f對(duì)箱子所做的功，實(shí)際上就是推力f的水平分力fcosα對(duì)箱子所做的功，而推力 f的豎直分力fsinα與位移s的方向是垂直的，對(duì)箱子不做功。
例2.如圖3所示，abcd為畫在水平地面上的正方形，其邊長(zhǎng)為a，p為靜止于a點(diǎn)的物體。用水平力f沿直線 ab拉物體緩慢滑動(dòng)到b點(diǎn)停下，然后仍用水平力f沿直線bc拉物體滑動(dòng)到c點(diǎn)停下，接下來仍用水平力f沿直線cd拉物體滑動(dòng)到d點(diǎn)停下，最后仍用水平力f沿直線da拉物體滑動(dòng)到a點(diǎn)停下。若后三段運(yùn)動(dòng)中物體也是緩慢的，求全過程中水平力f對(duì)物體所做的功是多少?
此例題先讓學(xué)生做，然后找出一個(gè)所得結(jié)果是w=0的學(xué)生發(fā)言，此時(shí)會(huì)有學(xué)生反對(duì)，并能說出w=4fa才是正確結(jié)果。讓后者講其思路和做法，然后總結(jié)，使學(xué)生明確在每一段位移a中，力f都與a同方向，做功為fa，四個(gè)過程加起來就是4fa。強(qiáng)調(diào)：功的概念中的位移是在這個(gè)力的方向上的位移，而不能簡(jiǎn)單地與物體運(yùn)動(dòng)的位移畫等號(hào)。要結(jié)合物理過程做具體分析。
例3.如圖4所示，f1和f2是作用在物體p上的兩個(gè)水平恒力，大小分別為：f1=3n，f2=4n，在這兩個(gè)力共同作用下，使物體p由靜止開始沿水平面移動(dòng)5m距離的過程中，它們對(duì)物體各做多少功?它們對(duì)物體做功的代數(shù)和是多少?f1、f2的合力對(duì)p做多少功?
此例題要解決兩個(gè)方面的問題，一是強(qiáng)化功的計(jì)算公式的正確應(yīng)用，糾正學(xué)生中出現(xiàn)的錯(cuò)誤，即不注意力與位移方向的分析，直接用3n乘5m、4n乘5m這種低級(jí)錯(cuò)誤，引導(dǎo)學(xué)生注意在題目沒有給出位移方向時(shí)，應(yīng)該根據(jù)動(dòng)力學(xué)和運(yùn)動(dòng)學(xué)知識(shí)作出符合實(shí)際的判斷;二是通過例題得到的結(jié)果，使學(xué)生知道一個(gè)物體所受合力對(duì)物體所做的功。等于各個(gè)力對(duì)物體所做的功的代數(shù)和，并從合力功與分力功所遵從的運(yùn)算法則，深化功是標(biāo)量的認(rèn)識(shí)。
解答過程如下：位移在f1、f2方向上的分量分別為s1=3m、s2=4m，f1對(duì)p做功為9j，f2對(duì)p做功為16j，二者的代數(shù)和為25j。f1、f2的合力為5n，物體的位移與合力方向相同，合力對(duì)物體做功為w=fs=5n×5m=25j。
例4.如圖5所示。a為靜止在水平桌面上的物體，其右側(cè)固定著一個(gè)定滑輪o，跨過定滑輪的細(xì)繩的p端固定在墻壁上，于細(xì)繩的另一端q用水平力f向右拉，物體向右滑動(dòng)s的過程中，力f對(duì)物體做多少功?(上、下兩段繩均保持水平)
本例題仍重點(diǎn)解決計(jì)算功時(shí)對(duì)力和位移這兩個(gè)要素的分析。如果著眼于受力物體，它受到水平向右的力為兩條繩的拉力，合力為2f。因而合力對(duì)物體所做的功為w=2fs;如果著眼于繩子的q端，即力f的作用點(diǎn)，則可知物體向右發(fā)主s位移過程中，q點(diǎn)的位移為2s，因而力f拉繩所做的功w=f•2s=2fs。兩種不同處理方法結(jié)果是相同的。
五、課堂小結(jié)
1.對(duì)功的概念和功的物理意義的主要內(nèi)容作必要的重復(fù)(包括正功和負(fù)功的意義)。
2.對(duì)功的計(jì)算公式及其應(yīng)用的主要問題再作些強(qiáng)調(diào)。
六、說明
1.考慮到功的定義式w=fscosα與課本上講的功的公式相同，特別是對(duì)式中s的解釋不一，有物體位移與力的作用點(diǎn)的位移之分，因而沒有給出明確的功的定義的。
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