高中物理新课程《功》的教学设计
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功的物理教案5篇一、教学内容本教案依据《普通高中物理课程标准》的相关要求,选取教材《物理》必修一第二章“功和能”部分,具体包括:2.1节“功的概念及其计算”,2.2节“功率的概念及其计算”,以及2.3节“动能和势能”。
二、教学目标1. 让学生理解并掌握功的定义,能运用功的计算公式解决实际问题。
2. 使学生了解功率的概念,能够计算简单物理过程中的功率。
3. 引导学生认识动能和势能,理解它们之间的转化关系。
三、教学难点与重点教学难点:功的计算、功率的概念及其计算、动能和势能的转化。
教学重点:功的定义、计算方法;功率的概念;动能和势能的含义及转化。
四、教具与学具准备教具:实验用小车、斜面、弹簧测力计、计时器、演示用滑轮组等。
学具:教材、练习本、计算器等。
五、教学过程1. 实践情景引入:通过演示小车在斜面上下滑动的实验,让学生观察并思考“力是如何使物体发生位移的”。
2. 教学新课:(1)讲解功的概念,引导学生理解功的定义。
(2)通过例题讲解,让学生掌握功的计算方法。
(3)介绍功率的概念,讲解功率的计算方法。
(4)讲解动能和势能的含义,引导学生了解它们之间的转化关系。
3. 随堂练习:(1)计算给定物理过程中的功。
(2)计算给定物理过程中的功率。
(3)分析动能和势能的转化实例。
六、板书设计1. 功的概念、计算公式。
2. 功率的定义、计算公式。
3. 动能和势能的含义、转化关系。
七、作业设计1. 作业题目:(1)计算物体在恒力作用下的功。
(2)计算物体在变力作用下的功。
(3)根据给定条件,计算功率。
(4)分析实例,说明动能和势能的转化。
2. 答案:(1)W = F × s(2)W = ∫F × ds(3)P = W / t(4)动能转化为势能,势能转化为动能。
八、课后反思及拓展延伸2. 拓展延伸:(1)探讨实际生活中的功和功率实例。
(2)研究动能和势能的守恒定律。
(3)了解现代科技中与功、功率相关的研究成果。
高中物理《功》教案教学设计及说课稿模板!一、教学内容本节课我们将学习高中物理教材第二章《力与运动》中的第三节《功》。
详细内容包括:理解功的概念,掌握功的计算公式,了解功的性质和作用,通过实例分析功在实际问题中的应用。
二、教学目标1. 让学生理解并掌握功的定义,能够运用功的计算公式进行相关问题求解。
2. 使学生了解功的性质和作用,能够分析功在物体运动过程中的影响。
3. 培养学生的实际应用能力,能够将所学知识应用于解决实际问题。
三、教学难点与重点教学难点:理解功的概念,掌握功的计算公式,以及在实际问题中的应用。
教学重点:功的定义、计算公式和性质。
四、教具与学具准备1. 教具:黑板、粉笔、教学PPT、实物模型等。
2. 学具:练习本、笔、计算器等。
五、教学过程1. 导入:通过一个实践情景引入功的概念,例如:一个人推动一辆小车,小车从静止开始运动,引导学生思考这个过程中,人做了多少功。
2. 知识讲解:(1)讲解功的定义,让学生理解功是力与物体位移的乘积。
(2)介绍功的计算公式,给出示例进行讲解。
3. 例题讲解:讲解一道关于功的例题,引导学生运用所学知识解决问题。
4. 随堂练习:让学生完成一些有关功的练习题,巩固所学知识。
6. 互动环节:邀请学生上台演示功的计算过程,增加课堂互动。
7. 作业布置:布置与功相关的作业,要求学生课后完成。
六、板书设计1. 功的定义2. 功的计算公式3. 例题及解答过程4. 作业题目七、作业设计1. 作业题目:(1)一个物体受到一个恒力作用,沿直线运动了5米,力的大小为10N,求这个力做的功。
(2)一个人用50N的力斜向上提起一个重物,提起高度为2米,求这个人做的功。
答案:(1)50J(2)100J八、课后反思及拓展延伸1. 反思:本节课的教学内容是否讲解清晰,学生是否掌握了功的定义和计算方法。
2. 拓展延伸:引导学生思考实际生活中的功现象,如:为什么上坡时要用力推车?如何计算这个过程中人做的功?从而提高学生的实际应用能力。
物理学科《功》教案一、教学内容本节课选自物理学科教材第四章第三节《功》,详细内容包括:功的定义,功的计算方法,功的性质,以及实际生活中功的应用案例。
二、教学目标1. 理解并掌握功的概念,知道功的计算方法。
2. 能够运用功的计算公式解决实际问题,分析物体受力时的能量转化。
3. 了解功的性质,理解功与能的关系,培养对物理现象的观察和思考能力。
三、教学难点与重点教学难点:功的计算方法,功的性质。
教学重点:功的概念,功与能的关系。
四、教具与学具准备1. 教具:黑板、粉笔、挂图、实验器材(弹簧测力计、小车、斜面等)。
2. 学具:笔记本、教材、计算器。
五、教学过程1. 实践情景引入:通过展示一个用力推门的实例,让学生思考推门过程中力的作用与效果。
2. 知识讲解:a. 讲解功的定义,引导学生理解物体受力时的能量转化。
b. 介绍功的计算方法,讲解公式:W = F × s × cosθ。
c. 分析功的性质,讲解功与能的关系。
3. 例题讲解:通过黑板和挂图,演示并讲解一个物体在力的作用下沿斜面向上移动的例子,计算物体所做的功。
4. 随堂练习:让学生计算几个简单的功的题目,巩固所学知识。
5. 实验演示:利用弹簧测力计、小车等实验器材,进行实际测量,让学生直观地感受功的计算过程。
六、板书设计1. 功的定义:物体在力的作用下发生位移时,力对物体的作用效果。
2. 功的计算公式:W = F × s × cosθ。
3. 功的性质:标量,具有大小,无方向。
4. 功与能的关系:功是能量转化的量度。
七、作业设计1. 作业题目:a. 计算一个物体在水平面上受到力的作用所做的功。
b. 分析一个实例,判断力对物体的作用是否具有功的效果。
2. 答案:见附录。
八、课后反思及拓展延伸1. 反思:本节课学生对功的概念和计算方法的掌握程度,以及实验操作过程中的注意事项。
2. 拓展延伸:引导学生思考实际生活中的功的例子,如体育运动、日常生活中的能量转化等,激发学生的学习兴趣。
高中物理功教学设计高中物理功教学设计篇1《功率》是普通高中课程标准实验教科书物理必修2第七章《机械能守恒定律》的第3节内容。
功率是反映力做功快慢的物理量,而功体现了力的作用在空间上的效果积累,同时功又是能量转化的量度,功率和功的教学既是延伸了前面所学的力的相关知识,又为后面即将学习的能得相关知识做好了铺垫,所以本节课在第七章中占有重要的位置。
《高中课程标准》中对《功率》的教学要求为:理解功率的概念,会用功率的公式进行平均功率、瞬时功率的计算,会分析机车的两种启动模式。
功率的概念广泛应用于人们的日常生活和科技之中,其定义、表达式P=W/t、单位等学生在初中已经学过,教材中首先通过两台起重机做功相同,时间不同引入了功率的概念和定义式,在学生已有的知识基础上,通过对动力机械的分析,讨论了额定功率和实际功率,并说明了物体做功、机器做功的功率等说法实质都是力做功的功率.如:汽车的功率就是牵引力的功率,起重机起吊重物的功率就是钢绳拉力的功率.然后,根据对物体做功的公式和运动学公式导出了功率与速度的关系,既P=FV。
再借助“说一说”和“做一做”栏目,提出了平均功率和瞬时功率的概念。
最后教材结合例题讨论了汽车两种启动模式的相关问题。
针对上述内容,本节课安排1个学时,并制定了如下的教学三维目标。
(一)知识与技能1、理解功率概念及额定功率和实际功率的定义2、会利用P=W/t,P=FV进行相关的计算。
(二)过程与方法通过讨论,体会物理学研究问题的方法,了解功率的物理意义。
(三)情感态度与价值观感知功率在生活中的实际作用,提高学习物理的兴趣和意识1.重点:理解功率的概念,并灵活应用功率的计算公式计算平均功率和瞬时功率。
2.难点:正确区分平均功率和瞬时功率所表示的物理意义,并能够利用相关公式计算平均功率和瞬时功率。
本课整个教学是按照情景导入新课、学生自学、讨论质疑、教师精讲、反馈练习的思路设计的,这种“自学辅导”式教学法,充分体现了“三为主”的原则,即以学生为主体,以教师为主导,以训练为主线。
2024年高一物理教案《功》(精选一、教学内容本节课选自人教版高中物理必修二第四章《机械能》第一节“功”。
教学内容主要包括:理解功的概念,掌握功的计算公式,了解功的性质和作用,学会运用功的原理解决实际问题。
二、教学目标1. 知识与技能:使学生理解功的定义,掌握功的计算方法,能够运用功的原理分析生活中的简单物理现象。
2. 过程与方法:培养学生通过观察、思考、实践等方法,提高解决实际问题的能力。
3. 情感态度与价值观:激发学生对物理现象的好奇心,培养学生热爱科学、积极探索的精神。
三、教学难点与重点重点:功的概念、计算方法及其在生活中的应用。
难点:理解正功和负功的概念,掌握功的计算公式的运用。
四、教具与学具准备1. 教具:斜面、滑块、弹簧测力计、多媒体设备等。
2. 学具:计算器、笔记本、教材等。
五、教学过程1. 导入新课:通过展示实际生活中的例子(如人提水、斜面推物体等),引导学生思考:什么是功?功在生活中的作用是什么?2. 教学新课:(2)讲解功的计算公式,并通过例题进行解析。
(3)分析正功和负功的概念,让学生理解其实质。
3. 实践情景引入:(1)让学生分组讨论,分析生活中有关功的实例,并计算功的大小。
(2)组织学生进行实验,测量斜面推物体时的功。
4. 例题讲解:讲解典型例题,指导学生如何运用功的原理解决实际问题。
5. 随堂练习:布置一些有关功的练习题,让学生当堂完成,巩固所学知识。
六、板书设计1. 功的定义:力与物体在力的方向上的位移的乘积。
2. 功的计算公式:W=FS。
3. 正功和负功的概念:力和位移方向相同时,力做正功;方向相反时,力做负功。
七、作业设计1. 作业题目:(1)计算下列情况下力所做的功:一个人用50N的力向上提10N的物体,移动了5m。
(2)一个物体从斜面顶端自由滑下,已知斜面高1m,斜面长2m,求物体克服摩擦力所做的功。
2. 答案:(1)W=FS=50N×5m=250J。
高中物理功优质教案
教学目标:
1. 了解牛顿第二定律的含义及公式表达。
2. 掌握使用动力传感器进行动量测量。
3. 通过实验验证牛顿第二定律。
教学重点:
1. 牛顿第二定律的概念理解。
2. 动力传感器的使用方法。
3. 实验数据的收集和处理。
教学难点:
1. 实验数据的有效处理和分析。
2. 结果的合理解释和结论的提炼。
教学过程:
一、引入(5分钟)
老师通过提问引入牛顿第二定律的概念,引发学生兴趣,激发学生思考。
二、实验前准备(10分钟)
1. 介绍实验器材及使用方法,包括动力传感器、数据采集软件等。
2. 分组学生,每组配备一个动力传感器。
三、实验操作(30分钟)
1. 学生按照实验步骤进行数据采集。
2. 观察并记录实验现象,保证数据的准确性。
四、数据处理(15分钟)
1. 学生利用数据采集软件进行数据处理,得出实验结果。
2. 引导学生讨论数据的意义,并做出合理的分析解释。
五、实验总结(10分钟)
1. 学生通过实验结果验证牛顿第二定律的正确性。
2. 学生提出实验中存在的问题和不足之处,讨论解决方法。
六、课后作业(5分钟)
学生完成实验报告,包括实验目的、实验方法、数据处理及结论等内容。
教学反思:
1. 本节课采用了实验教学的形式,能够激发学生的兴趣,增强实践能力。
2. 在实验操作中,要注意学生的安全意识和数据的准确性。
3. 实验后要及时总结,引导学生思考,促使他们更好地理解和消化课堂知识。
高中物理必修2《功》教案【教学内容】功【教学目标】1.掌握功的概念及计算方法。
2.了解功的单位、功率的概念及计算方法。
3.能够运用功和功率的知识解决相关问题。
【教学重难点】1.掌握功的概念和计算方法。
2.理解功和能量之间的关系。
3.能够运用功的知识解决实际问题。
【教学方法】讲授的形式、思维导图、课堂讨论。
【教学过程】一、导入(5分钟)引导学生回忆上节课内容,提问:什么是力,有哪些力的分类?二、讲解与讨论(20分钟)1.什么是功?引导学生理解:当一个物体受到力的作用而发生位移时,力对物体做了功。
简单说,功就是力在物体运动时所做的功效。
2.功的计算方法F是力的大小,S是物体位移的距离,θ是力和位移的夹角。
注意,力和位移的方向不一定一致,夹角要考虑正负。
当力和位移方向相同,夹角为0°,cosθ=1,此时所做的功最大;当力和位移方向垂直,夹角为90°,cosθ=0,所做功为0。
请学生在笔记本上画草图,标注位移方向、力方向和夹角,然后使用上述公式计算功,并写出单位。
3.能量和功的关系引导学生思考:运动物体的动能增加,物体能够做的功也增加,力所做的功被转化成了物体的动能。
总结:功是能量的度量,能量可以转化为功,功也可以转化为能量。
三、巩固与拓展(25分钟)1. 练习例1:在一个重物体下降10米的过程中,重力对物体做了多少功?解:物体的位移是沿着重力方向的,因此θ=0°,cosθ=1。
所以,力对物体所做的功W=Fs=-mgS=-100x10x10= -10000J。
例2:一个力为10N的人挑水把重量为20kg的水桶提升了10m,求这个人所做的功。
解:人的力与物体的位移方向相同,因此θ=0°,cosθ=1。
所以,人所做的功W=Fs=10x(20x10)=2000J。
例3:一个5伏特充电器充满了一个1000毫安的电池需要多少时间?解:充电器所做的功=电能电能=充电器的电压x电池充电的电量=5x1000/1000=5J假设充电器是100%有效的,所以所用的电能全部用于电池充电。
人教版高中物理《功》教案1. 了解功的定义和公式,能够计算功的大小。
2. 了解功的物理意义,能够理解功的正负性及其对物体的影响。
3. 掌握功的计算方法,能够解答相关的问题。
教学重点:1. 功的定义和公式。
2. 功的物理意义及其计算方法。
教学难点:1. 理解功的正负性及其对物体的影响。
2. 解答相关的问题。
教学准备:1. 教师备课内容:功的定义和公式,功的物理意义,功的计算方法。
2. 教学资源:教科书、教学PPT、练习题等。
3. 教学环境:教室、黑板、投影仪等。
教学过程:一、导入新课(5分钟)1. 引入功的概念,介绍功在物理学中的重要性。
2. 提出学习目标和重难点。
二、讲解理论知识(15分钟)1. 通过例题,介绍功的定义和公式。
2. 分析功的物理意义及其正负性。
3. 讲解功的计算方法及相关的物理概念。
三、梳理知识点(10分钟)1. 总结功的定义和公式。
2. 总结功的物理意义及其对物体的影响。
3. 强调功的计算方法和注意事项。
四、练习与讨论(15分钟)1. 组织学生进行练习,巩固所学知识。
2. 解答学生提出的问题,引导学生思考和讨论。
五、课堂小结(5分钟)1. 总结本节课的重点和难点。
2. 强调学习方法和练习策略。
六、作业布置(5分钟)1. 布置相关的练习题,巩固所学知识。
2. 鼓励学生积极思考,并解答问题。
※教学结束※教学反思:通过本节课的教学,学生基本掌握了功的定义和公式,了解了功的物理意义及其对物体的影响。
在教学过程中,教师根据学生的实际情况及时调整教学步骤,促使学生更好地理解和掌握知识。
未来的教学中,可以在理论知识的讲解之外,增加实际案例的讨论和分析,以帮助学生更好地理解功的应用和实际意义。
高中物理功教案人教版1. 知识与能力:掌握功的概念,了解功的计算公式和单位,并能够应用功的公式解决相关问题。
2. 过程与方法:培养学生分析问题、解决问题的能力,培养学生合作学习的能力。
3. 情感态度:培养学生对物理学习的兴趣,激发学生对探索和实践的热情。
重点难点:掌握功的计算公式和单位。
教学过程:一、导入(5分钟)1. 引入话题,提出问题:“你们知道什么是功吗?功的计算公式是什么?”2. 讲解功的定义和计算公式,引导学生探讨功的应用和意义。
二、概念讲解(10分钟)1. 带领学生回顾力的定义和计算公式,引入功的概念。
2. 讲解功的定义和计算公式,引导学生理解功是力对物体作用的结果。
三、示例分析(15分钟)1. 给出若干实例,让学生运用功的计算公式进行实际计算。
2. 分析示例中的问题,引导学生理解力、距离和功之间的关系。
四、练习与讨论(20分钟)1. 让学生进行练习,并与同学讨论解答方法。
2. 鼓励学生提出问题和疑惑,引导他们深入思考和探讨。
五、小结与归纳(5分钟)1. 总结本节课学习的内容,强调功的重要性和应用。
2. 提出下节课的预习任务,激发学生的学习兴趣。
六、作业布置(5分钟)1. 布置相关练习题作业,要求学生认真完成。
2. 鼓励学生自主学习和思考,积极探索物理学习的乐趣。
教学反思:本节课主要围绕功的概念展开,通过概念讲解、示例分析、练习讨论等环节,引导学生掌握功的计算方法和应用技巧。
在教学过程中,教师需注意引导学生思考和提问,激发学生的学习热情,促进学生合作学习和思维能力的培养。
同时,教师应及时进行反馈和指导,帮助学生解决学习中的问题和困惑,促进学生的全面发展和自主学习能力的提高。
高中物理新课程《功》的教学设计——人教版(必修2)第七章第二节(三亚第一中学黄丽萍)一、教学设计思路本节课结合初中的知识,以功与能量的密切关系为教学线索引入新课,使学生明白引入功的必要性和必然性;学生参与观察思考,明确做功的不可缺少的二因素;再通过特殊情景引出一般情景,并通过等效思想,借鉴两种特殊情况推导出功的一般表达式;从功的一般表达式的深化研究得出功有正、负;从功的正、负引出功是矢量还是标量,通过例题探究功是标量;同时通过例题得出几个力做功和它们的合力做功的关系;通过课后思考引出W=F l cosα的另一种推导方式,并为重力做功的计算埋下伏笔。
整个教学的设计和课堂教学的过程还应紧紧围绕着课程目标展开。
二、教学目标(一)知识与技能1、知道功的概念,掌握做功的两个必要因素;2、能从特殊到一般,一般到特殊推导功的一般表达式,并能进行功的计算;3、掌握功的正负的含义。
(二)过程与方法1、培养学生提出问题且进行猜想的能力;2、在推导过程中,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1、通过结合生活实例,使学生体验到物理学研究的社会价值和科学价值;2、通过科学探究教学培养学生的科学探究兴趣和热情。
三、教学过程(一)引入新课今天这节课我们来学习第七章第二节——功,功与我们熟悉的能量关系密切。
我们说如果物体在力的作用下能量发生变化,那么一定有力对物体做了功。
(二)通过视频说明功与能的联系,进而举例并结合初中知识说明做功的二要素下面我们先来看一段视频。
(播放全运会运动员刘春红的举重表演) 问:运动员举重过程中杠铃的什么能量发生了变化? 答:重力势能增加了问:在力的作用下,杠铃的重力势能增加了,说明什么? 答:有力做了功。
在初中我们就学过功,那么做功的二要素是? 答:1力,2物体在力的方向上发生一段距离现在我们学过位移了,用位移来表示位置变化要更为恰当,所以我们可以把力做功的二要素再次总结为:1力,2物体在力的方向上发生位移例如:1. 物体静止不动2. 物体在桌面上水平移动分析支持力是否做功?由此可见做功二要素缺一不可。
高中物理新课程《功》的教学设计新课程比较注重物理量引入、建立的来龙去脉,这也是为实现教学三维目标服务的。
高中物理人教版(必修2)第七章非常重视概念、规律的探究过程,整章紧紧围绕追寻守恒定律展开。
探究守恒定律一定涉及能量的转化过程,而要进一步研究能量的转化,最终得到机械能守恒定律,对功的知识的掌握,就显得尤为重要。
本章的第一节《追寻守恒量》是为引入功、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”,还可以利用这个结论探究功是标量还是矢量,同时也为后面学习重力势能、探究弹性势能的表达式、动能定律等知识打好基础。
可以这样说,“功是能量转化的量度”是贯穿于整个第七章的主线,在教学设计、探究过程中应始终立足于这条主线上。
教学设计思路本节课也是以“功是能量转化的量度”为教学线索的。
从追寻守恒量谈到能量的转化,从能量的转化使学生明白引入功的必要性和必然性;从生活中的物质生产的基本动作和学生参与的互动实验,探究“功”的来历和做功的不可缺少的因素;再通过特殊情景引出一般情景,并通过等效思想,借鉴两种特殊情况推导出功的一般表达式;从功的一般表达式的深化研究得出功有正、负;从功的正、负引出功是矢量还是标量,通过“功是能量转化的量度”探究功是标量;通过例题得出几个力做功和它们的合力做功的关系;通过例题的拓展得出的适用条件,并为以后探究弹性势能的表达式埋下伏笔。
整个教学的设计和课堂教学的过程还应紧紧围绕着课程目标的三个维度展开。
教学目标(一)知识与技能1、知道功的来历,理解“功是能量转化的量度”,掌握做功的两个必要因素。
2、能从特殊到一般,一般到特殊推导功的一般表达式,知道功的单位。
3、掌握只适用于恒力,应为对地位移。
(二)过程与方法1、从“为什么要引入功”得出“功是能量转化的量度”。
2、通过演示和事例,并同时通过启发式探究,使学生明白“功”的来历并掌握做功的两个因素。
3、在推导过程中,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1、通过“为什么要引入功”和“功”的来历的探究,使学生体会到物理来源于生活,并使学生体验到物理学家在追寻守恒量和守恒定律过程中所做的研究过程。
2、通过科学探究教学培养学生的科学探究兴趣和热情。
教学用具弹弓、重物、锯、木板、锤子、钉子、起子教学过程一.引入新课:不同形式的能量之间可以互相转化。
能量变化的过程必然伴随着做功的过程,可见,功与能是紧密联系的两个物理量。
因此,在本章追寻守恒定律的过程中,首先学习功。
设问:为什么要引入功?二.通过演示和事例,说明功是能量转化的量度,请同学举例能量发生变化的例子。
演示:拉弹弓通过学生举例和教师演示拉弹弓运动的分析发现力对物体做功的确导致了物体能量的变化。
又如书本P52图7.2-1甲:货物在起重机的作用下重力势能增加了;乙:列车在机车牵引下动能增加了;丙:握力器在手的压力下弹性势能增加了。
上述事例也说明能量发生变化,一定有力对物体做了功,反过来,力对物体做了多少的功,就意味着有多少的能量发生了转化。
可见,功是能量转化的量度。
三.通过启发式探究,使学生明白“功”的来历并掌握做功的两个因素。
通过功的英文单词是“work”,“work”不就是“工作”吗?那“做工”和“做功”意思是不是一样?引出本节课要探究的第二个问题:“功”的来历和做功的因素。
互动演示:请同学扛着一张课桌。
教师“命令”:“你今天的‘工作’就是扛着这张课桌站一个小时。
”提问学生:“这个同学有没有在工作?”,“有没有使这张课桌的能量发生改变?”围绕“功是能量转化的量度”使学生明白这种情况是劳而无“功”,对课桌的运动能量并无影响。
因此从有没有对物体的能量变化产生影响使学生明白“功”的来历。
下面我们来探究一下影响做功的因素。
请同学们考虑一下汽车刹车的情况。
通过引导使学生明白:要使两辆完全相同的以同样速度行驶的汽车停下来,从受到的阻力大小和通过的位移大小考虑可以采用两种方法,一种是用较大的阻力,通过较小的位移,使车停下;还有一种是车受到较小的阻力,通过比较长的位移使车停下。
两种方法在改变车的运动能量上是等效的,可见,做功也是一样的。
由此可见,做功是和两个因素相联系的,一个是力,还有一个是在力方向上发生的位移大小。
实际上物理学家在定义功的过程中,还考虑了大量的实际生产工作。
演示:锯木头、敲钉子等工作。
我们说物理来源于生活,功的定义也是如此。
如锯木头,可以分为“推锯”和“拉锯”两个动作;敲钉子,可以分为“举锤子”和“碰钉子”两种动作。
物质生产工作都是由一些简单的动作组合起来的。
即使一些比较复杂的工作,其实也只是一些推、拉、踏、旋等简单动作,按照一定的规律,进行连续的活动罢了。
而推是向前用力,拉是向后用力,踏是向下用力,举是向上用力,旋是边推边拉,碰是快推或快拉,而拉又是向后的“推”。
归结起来,所有这些简单的动作,可以说都是不同方向的“推”,而“推”显然是一切工作的基本单位。
而之所以能构成推的动作,必须要有两个内容,一是作用力,二是移动的距离,两者缺一不可。
显然,功定义成力和在力方向上发生位移的乘积是非常准确的。
这也是物理来源于生活又和生活相统一的一个很好的例子。
而这也就是做功的两个必不可缺少的两个因素。
四.通过从特殊到一般,再从一般到特殊,借鉴等效思想,引导学生探究出求功的一般表达式特殊情景1:如图,物体在水平恒力F的作用下前进L位移,力F做功多少?特殊情景2:如图用竖直向上的提力提水桶水平匀速前行一段位移l,提力对水桶有没有做功?做了多少功?一般情景3:联系生产实际推导出计算功的一般公式一般的情况力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)?提出讨论题。
(投影)牛拉犁的力是斜向上的(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(投影牛拉犁图)?1,为了培养学生物理模型的能力。
提出三个问题(投影显示):犁形状复杂怎么表示,能不能简化?犁前进时时深时深时浅,轨迹不完全是直线,能不能简化?牛拉犁时的力时大时小,倾角也会有微小变化,能不能简化?让学生讨论,目的是让学生学会抓住主要因素忽略次要因素,得出牛拉犁的物理模型。
通过讨论,学生认为犁的形状虽然复杂但可以简化为质点,用一方形表示。
犁前进时虽然时深时浅但也可以简化为在水平面上做直线运动。
牛拉犁的力时大时小,倾角也会有微小变化仍可以简化为大小.方向不变的恒力。
让学生后在黑板上画出斜拉物体前进的示意图。
这样,牛拉犁的问题简化为: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l,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) 利用理想化模型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旧知识(F,L同向或垂直时功的计算法则)来解决学过的知识(F,L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。
为了省时将L正交分解的图投影,同时推出功的公式。
(4)用两种方法得到公式,让学生讨论加深对公式的理解。
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、L是位移不是路程、W是标量等。
3、学生论证:c。
优化表述论证成果:一般的情况力对物体所做的功,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。
即五.从一般到特殊,深化对的认识、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=FS和W=-FS,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)通过漫画讨论正、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)当α= π/2 时,cos α=0,W=0。
表示力F方向跟位移l的方向垂直时,力F不做功。
物体在这个力F作用下能量不发生变化(既没有增加也没有减小)(2)当0 ≤α< π/2 时,cos α > 0,W>0。
表示力F对物体做了正功。
(3)当π/2 < α≤π时,cos α < 0,W <0。
表示力F对物体做了负功。
功既可以是正值,还可以是负值。
结合书本P53图7.2-5。
7. 2-6进一步讨论正功和负功含义(仅限于学生的现有知识水平,对运动只学习了直线运动,因此对物体的能量也只限于讨论运动物体的能量):(1)正功:力对物体做正功时,这个力对物体而言是动力,对物体而言是输入了能量,物体的能量发生了增加。
(2)负功:力对物体做负功时,这个力对物体而言是阻力,对物体而言是输出了能量,物体的能量发生了减小。
也可以表述成“物体克服这个力做了功”。
例如某个力做了-10J 的功,可以说这个物体克服这个力做了10J的功。
顺便说明在国际单位制中,功的单位是J。
1J等于1N的力使物体在力的方向上发生1m 的位移时所做的功。
即六.功的拓展研究1:功是矢量还是标量呢?1,引导学生围绕“功是能量转化的量度”出发讨论功是标量还是矢量。
得出:力做功的效果表现为物体在力的作用下能量发生了变化(增加了或减少了).也就是做功能增加(或减少)作用物体的能量。
而能量没有方向性。
那么促使能量变化的力的作用效果——功也没有方向性。
可见,功是标量,正负不表示方向,仅表示做功的性质。