2022年高一物理 第七章机械能 一 机械能(第一课时) 人教大纲版第一册

2022年高一物理 第七章机械能 一 机械能(第一课时) 人教大纲版第一册本节教材分析本节讲解功的概念，先复习初中学过的公式 W = Fs，然后扩展为功的一般公式 W = Fscos，教学中要注意这个扩展过程，使学生知道其中的推理过程，培养学生的推理能力.在本节的教学中，要注意强调本章研究的线索：功和能是有密切联系的物理量，以及做功的过程就是能量转化的过程，做了多少功，就有多少能量发生转化.本节的重点是正功和负功，要结合实例说明力在什么情况下做正功，在什么情况下做负功，并使学生清楚地知道：一个力对物体做负功，往往说成物体克服这个力做功.对于变力做功问题，可采用专题辅导讨论的形式进行，以开阔学生的眼界.教学目标一、知识目标1.知道功的定义，理解功的两个要素.2.掌握功的公式：W = Fscos .明确公式中各个字母所代表的物理量，知道功的单位.3.知道功是标量，理解正功和负功的含义.二、能力目标1.能正确运用功的公式计算各力做功的大小.2.在具体的物理情景中，判断物体所受各力是否做功以及做功的正负.3.掌握合力做功的两种计算方法.三、德育目标在功的概念和求解功的数值的过程中，培养科学严谨的态度.教学重点1.功的概念.2.功的计算公式.教学难点1.如何判定各个力做功的正负.2.各个力所做的总功的计算.教学方法在复习初中有关知识的基础上，通过扩展举例和分析来解决重点、突破难点.教学用具投影仪、投影片.课时安排1课时教学过程一、导入新课我们知道自然界存在各种不同形式的能量，例如机械能（动能和势能）、内能、电能、化学能、核能等，不同形式的能量可以相互转化，而且在转化过程中总能量守恒.我们在初中学过功的知识，知道功和能是有密切关系的.原来，做功的过程就是能量转化的过程，做了多少功，就有多少能量发生转化，这样，通过做功的多少就可以定量地研究能量及其相互转化了.本节课我们先来学习功.二、新课教学知识板块一功：程序一投影阅读思考题1.做功的两个不可缺少的因素是_和_.2.举几个实例说明力对物体做了功.3.功的大小由_、_和_共同决定.4.如果力的方向与物体的运动方向一致，功的大小如何确定？5.如果力F的方向与运动方向成某一角度时，应如何求解力F对物体所做的功？6.功是矢量还是标量？它的单位是什么？这个单位是如何规定的？程序二学生分组阅读、讨论、解答思考题.程序三用多媒体对学生的解答进行概括.1.物体受到力的作用，并且在力的方向上发生一段位移，就叫做力对物体做了功.力和在力的方向上发生的位移是做功的两个不可缺少的因素.2.功的求解公式：W=Fscos其实F在位移s上应是恒力，是F与位移s的夹角.即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这三者的乘积.3.功是一个标量，在国际单位制中，功的单位是焦耳，简称焦.符号是J.1 J等于1 N的力使物体在力的方向上发生1 m的位移时所做的功. 1 J=1 N1 m=1 Nm程序四重点讲解点拨：如图所示，当力F的方向与运动方向成某一角度时，功的求解.1.师生共同分析力F产生的效果：效果一向右拉物体；效果二向上拉物体；2.据力F产生的效果对F进行分解.3.分力F1所做的功等于F1s,分力F2的方向跟位移的方向垂直，物体在F2的方向上没有发生位移，F2做的功等于零.因此，力F对物体所做的功W等于F1s,而F1=Fcos.所以：W=Fscos总结：（1）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这三者的乘积.（2）指的是力F和位移间的夹角.程序五投影第一组巩固训练题：下图表示物体在力F作用下在水平面上发生一段位移s,试分别计算在这三种情况下力F对物体所做的功，设在这三种情况下力、位移的大小都相同：F=10 N,s=2 m,角的大小如图中所示.甲图中：F和s之间夹角为=30.所以W甲=Fscos30=102 J=10 J乙图中：力F和位移s之间的夹角为=150所以W乙=Fscos150=102() J=10 J丙图中：力F和s之间的夹角为30.所以W丙=Fscos30=10 J拓展讨论：甲和丙图中力F做的功相同，那么力F对物体产生的效果有什么不同呢？（对地产生的压力不同）知识板块二：正功和负功程序一投影思考题组二：1.据W=Fscos讨论力对物体做功的几种情形.2.举例说明：力对物体不做功；力对物体做正功；力对物体做负功.3.关于力对物体做负功的两种意义等同的说法是什么？程序二分组讨论并解答上述问题程序三师生一起概括总结：（一）据W=Fscos讨论得到：1.当=时，cos=0,W=0，这表示力F的方向跟位移s的方向垂直时，力F不做功.例1物体在水平面上运动时，重力G和支持力F都跟位移方向垂直，这两个力都不做功.2.当时，cos0,W0，这表示力F对物体做正功.例2人用力推车前进时，人的推力F对小车做正功.当时，cos0,W0.这表示力对物体做负功.例3人用力阻碍车前进时，人的推力F对车做负功. （二）一个力对物体做负功，往往说成物体克服这个力做了正功（取绝对值）例4竖直向上抛出的球，在向上运动的过程中，重力对球做了6 J的功，可以说成球克服重力做了6 J的功.程序四：投影第二组巩固练习：用起重机把重量为2.0104 N的重物匀速地提高5 m，钢绳的拉力做多少功？重力做多少功？重物克服重力做多少功？解：因为重物被匀速提起，所以拉力等于重力，即F拉=mg所以W拉=F拉h=mgh=21045=105 JWG=Gh=21045=105 J重物克服重力做了105 J的功.知识板块三：外力所做的功和各个力做功之间的关系.教师讲解：当物体在几个力的共同作用下发生一段位移s时，这几个力对物体所做的总功等于各个力分别对物体所做功的代数和.举例说明：如图所示：一个物体在水平面上运动，它受到四个力的作用：拉力F1，滑动摩擦力F2，重力G，支持力F3.重力和支持力不做功，因而外力所做的总功W等于拉力F1和滑动摩擦力F2所做功的代数和：W=F1cossF2s学生活动：证明：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等于这几个力的合力对物体所做的功.学生把证明过程在实物投影仪上展示.例题分析：投影课本例题一个质量m=2 kg的物体，受到与水平方向成37角斜向上方的拉力F1=10 N，在水平地面上移动的距离s=2 m，物体与地面间的滑动摩擦力F2=4.2 N，求外力对物体所做的总功.学生活动：1.对物体进行受力分析；2.讨论有几种求解方法;3.学生求解并在投影仪上展示.在投影仪上展示正确的求解过程.解法一：拉力F1对物体所做的功为：W1=F1scos37=16 J摩擦力F2对物体所做的功为：W2=F2scos180=8.4 J外力对物体所做的总功W等于W1和W2的代数和.所以：W=W1+W2=7.6 J解法二：物体受到的合力为：F合=F1cos37F2=10 N4.2 N=3.8 N所以W=F合s=3.82 J=7.6 J题后总结：当物体同时受到几个力作用时，计算合外力的功有两种方法.一是先分别求各个外力的功W1=F1scos1,W2=F2scos2再把各个外力的功代数相加.二是先用平行四边形定则求出合外力，再根据W=F合scos计算功，注意应是合外力与位移s之间的夹角.三、巩固练习1.下图所示的四种情况中，A、B两物体相对静止，一起向右运动，则A.图甲中，A、B间摩擦力对A做正功B.图乙中，A、B间摩擦力对B做负功C.图丙中，A、B间摩擦力对B做正功D.图丁中，A、B间摩擦力对A做负功2.以一定的初速度竖直向上抛出一小球，小球上升的最大高度为h，空气阻力的大小为f,则从抛出至回到原出发点的过程中，求空气阻力对小球做的功.参考答案：1. BCD2.2fh四、小结本节课的重点是功的初步概念及功的正确计算，难点是对功的初步概念的正确形式和力对物体做负功的理解.功这个概念比较抽象，学生缺乏感性认识，在学习时最好采用类比的方法，将高、初中的功的概念中不同的关键词组进行对比理解.同时要联系实际理解功的概念：如果力对物体做负功，则这个力一定表现为阻力，也常说为物体克服这个力做功，同时要注意学会判定力对物体是否做功的方法.五、作业（一）课本练习一（二）思考题：1.如左下图所示，水平面上质量为m的物体由A经B点运动到C点，已知物体与水平面间动摩擦系数为，求由A到C过程中摩擦力做的功.2.如右上图所示，上表面光滑木板的质量为 M，长为 L，放在水平面上，一细线通过定滑轮将木板与质量为m 的小木块相连，M与水平面间的动摩擦因数为 ，现用水平向右的力将小木块从木板的最左端拉到最右端，拉力至少要做的功是A.mgL B.2gmL C. D.3.如图所示，质量为m的物体 P 放在光滑的倾角为的直角劈上，同时用力F向右推劈，使P与劈保持相对静止，当前进的水平位移为 s时，劈对P做的功为A.Fs B.mgsin C.mgcoss D.mgtans4.对于一对相互作用力在作用过程中，分析它们做功的代数和是否一定等于零.参考答案：1. WAC = WAB+ WBC = mg()2.WF = Fscos=(M + m)g，选D.3.由于P与劈保持相对静止，故P必然做加速运动，如图所示可知N = mg/cos.故劈对P做的功为W=Nssin= mgtans，选D.4.答：不一定等于零.六、板书设计七、本节优化训练设计1.关于摩擦力对物体做功，以下说法中正确的是A.滑动摩擦力总是做负功B.滑动摩擦力可能做负功，也可能做正功C.静摩擦力对物体一定做负功D.静摩擦力对物体总是做正功2.如图所示,一个物体放在水平面上，在跟竖直方向成角的斜向下的推力F的作用下沿平面移动了距离s，若物体的质量为m，物体与地面之间的摩擦力大小为Ff，则在此过程中A.摩擦力做的功为Ffs B.力F做的功为FscosC.力F做的功为FssinD.重力做的功为mgs3.质量为m的物体静止在倾角为的斜面上，当斜面沿水平方向向右匀速移动了距离s时，物体m相对斜面静止，下列说法中不正确的是A.摩擦力对物体m做功为0B.合力对物体m做功为0C.摩擦力对物体m做负功D.弹力对物体m做正功4.起重机竖直吊起质量为m的重物，上升的加速度是a，上升的高度是h，则起重机对货物做的功是A.mgh B.mah C.m（ga）h D.m（ga）h5.关于一对相互作用力在作用过程中，它们的总功W和总冲量I，下列说法中正确的是A.W和I一定都等于0B.W一定等于0，I不可能为0C.W可能不等于0，I一定等于0D.W和I都可能不等于06.把一个物体竖直向上抛出去，该物体上升的最大高度是h，若物体的质量为m，所受的空气阻力恒为Ff，则在从物体被抛出到落回地面的全过程中A.重力所做的功为0B.重力所做的功为2 mghC.空气阻力做的功为0D.空气阻力做的功为2Ffh7.质量为m的物体放在水平面上，施以水平拉力F，从静止开始前进了时间t，撤去F，这之后又经过t时间，物体才停下来，设物体在运动过程中所受阻力不变，则A.力F所做的功为B.力F所做的功为C.物体克服阻力做功D.物体克服阻力做功8.如图所示，水平面上的物体受到力F1、F2作用，F1水平向右，F2与水平方向之间夹角为，物体在运动过程中，力F1与F2的合力做功为W，若物体一直沿水平面运动，则力F2对物体做功的大小为A. W B.WC. W D. W9.如图所示，质量为m的物体静止于倾角为的光滑斜面体上，斜面体的质量为M，现对该斜面体施加一个水平向左的推力F1，使物体与斜面之间无相对滑动，一起沿水平方向向左移动了s，则在此匀速运动过程中斜面体M对物体做的功为A.FsB.mgstanC.Fs D.mgscossin10.如图所示的轨道ABCD中，AB、CD为光滑圆弧轨道，BC为长2 m的水平轨道，物体与水平轨道间的动摩擦因数0.2，质量为m的物体从高h1 m的A处由静止开始滑下，求：（1）物体第一次在轨道到达的最大高度H.（2）物体最后停在何处?参考答案：1.B 2.C 3.A 4.C 5.C 6.AD 7.BC 8.D 提示：据题意：（F2cosF1）s，F2对物体做的功2F2scos.由上面两式可解出2.9.B 10.（1）0.6m （2）物体最后停在BC的中点