2022年高中物理必修二：7-2功 教案

2022年高中物理必修二：7-2功 教案一、 教学目标：知识与能力1、 理解功的概念，明确做功的两个必不可少的因素；2、掌握功的定义式，会计算某个恒力的功和总功；3、初步理解正功和负功的意义。过程与方法1、从能量的变化必伴随着力的功的角度，理解物理学中为何引入“功”的概念，了解物理理论建立的过程和方法；2、 通过对问题的讨论和学生上台讲解分析，体现新课程的探究学习，提高学生分析问题和阐述自己观点的能力。3、 通过播放图片或录像，以情景引路的方法展开课堂教学，体现新课程的理论与生产和生活实际紧密联系的理念。情感、态度与价值观1、 通过播放图片和录像，增添课堂活跃气氛；2、 通过师生互动、生生互动，不仅激发学生学习物理的积极性，也充分体现合作学习；3、 领会“功”这个物理量的引入对经典力学理论建立的重要意义。二、重点与难点：重点1、 功的概念2、 功的计算难点1、 正功与负功的物理意义三、教学流程图： 功 功的二要素 功的定义 各物理量意义 功的计算 功的正、负意义 某个力的功 合功（或总功） 四、教学过程：一、引入新课：展示书本P4图5.21甲、乙、丙说明：能量的转化过程中必伴随着力在做功，随着学习的深入我们会知道功是能量转化的量度，而引入“功”这个物理量的根本目的是为了能够定量地计量能量转化的数值。播放一分钟录像：学生提着满桶水先通过教室走廊，稍息一下后提水走上楼梯。提出问题：哪位同学能根据这个录像说一说，提水的这位同学在录像的时间里对水桶有没有做功？要求分阶段详细说明。通过师生互动，与学生一起归纳初中学习的做功的二个必要因素。（一）决定功的两个必要因素：力以及在力的方向上发生的位移。Flmm所以，提着水不动或者在平地上匀速行走，都不会对物体做功。从高中的角度看，有了力，还必须要在力的方向上发生位移，力才做功。 提问：你能回忆起初中学过的功的计算公式吗？（个别提问） 学生答： W=F l 结合上图，教师从高中角度再次解释公式中的F、l的物理意义。 教师引导：初中学习的功的计算式有着很大的局限性：那就是力F和位移l的方向是在一条直线上的。通过前面的学习我们知道，作用力的方向和物体的位移方向不是一定要在一直线上的，录像中的那位同学在上楼梯的过程中，拉力方向和位移方向就不在一条直线上。二、讲授新课：（二）功的定义：播放录像：人通过绳拉储物箱，保持绳与水平方向的夹角不变，使储物箱在水平方向通过一段位移。教师演示并说明：（绳保持一定的倾角斜拉木块在水平桌面上滑过一段位移）lmFm这样的力在作用过程中不仅大小保持不变，而且力的方向也不变，这种力做的功是恒力的功，我们现在先学习恒力的功。抽象物理模型，设置探究的问题：在力F和位移l成角度的情况下，力F的功应该怎样计算呢？由同桌讨论后上讲台分析和讲解：Flmm把F沿位移方向和垂直位移方向进行正交分解。F不做功（或做的功为零），所以力F的功等于力F的功。W = Fl = F l cos教师现场提问答辩：你在推导过程中采用了把力进行正交分解，再利用初中学习的功的计算公式。那么，为什么可以把力分解为两个正交方向的分力,用求这二个分力F1和F2的功来表示力F的功呢？回答的思路是：力是矢量，按平行四边形定则进行分解是力之间的等效替换，在效果上是相同的。文字叙述（见P4黑体字）：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三者的乘积。lmFmlcos讨论：当= 0时， cos=1, 则W = F l当=/2时， cos=0 则W = 0 这就是初中学习的二种特殊的情况。面向全体学生的问题：从决定功的二个因素看，还可以用什么方法来考虑推导？回放决定功的二个必要因素，作图分析在力的方向上发生的位移，进而说明功的定义仍然可以用“力和在力的方向上发生的位移的乘积”来表达功；教师再深入分析：其实分解力的方法相当于用“在位移方向上的力和位移的乘积”来表达功。(三) 功的单位由力的单位和位移的单位合成：国际单位制中：NmJ（四）正功与负功：提出合作探究的问题：(1)从公式W=Flcos看，某力的功什么时候是正值？什么时候是负值？请分范围讨论？(2)解释和说明这里的正、负号具有什么物理意义？(提示性说明：表示方向？表示大小？反映本质？)请前后四位同学组成一个小组，推选一人做组长。由组长记录和归纳本小组的意见，并上讲台（可带一位副手补充发言）代表小组阐述意见。告诉学生，可以阅读书本提取现成结论，可以争论发表新的观点，要有创新精神。小组讨论时间为5-6分钟，教师在这段时间里巡视全场并参预讨论。一般请一个小组发言，再请一个小组补充或争辩。教师充当考官，当场质疑，小组组长或小组成员都可答疑。（发言时间控制在8-10分钟左右）可能出现的问题是：学生从数学的角度分个象限讨论。这时教师可以干预说明“物理学中的夹角1800，超过1800时是看顺时针方向的夹角”，这在以前的学习中已经说明。可能得出的结论有： 当0/2时，cos0, W 0 ，F对物体做正功；当/2时，cos0，W 0, F对物体做负功。 力对物体做负功，往往说成物体克服这个力做正功（取绝对值）。 功是标量。功的正、负号不表示功有方向。（此处可以质疑） 功的正、负号也不表示大小，它只是表示了是动力的功还是阻力的功。（此处也可质疑） 结合能量的进一步学习，我们对功的正、负会有更深入的了解，功的正、负在本质上反映了能量是由外界传入研究的物体还是物体传向外界。第点不要求学生提出来，但教师可以引导说明。 (五)单个力的功和多力的总功： 例题：P5-6 教师说明：书本上对物体的受力分析是不完整的，仅画出了二个已知力拉力和摩擦力，没有画重力和支持力。当然，重力和支持力并没有做功，但是在受力分析中是不能漏掉的，请同学们用笔加上去。 教师归纳： 求某个力的功：只需利用定义式W=F l cos。F就是要求功的这个力；而位移S严格地说是力的作用点的位移，很多场合力的位移与物体的位移是相同的，另外，只要题意未加说明这个位移就是相对地的（即一般意义的功都是指对地的功）；是力与位移方向之间的夹角。合功的求法 W = W1 + W2 + 教师导学：由于功有正、负，所以总功应该是代数和。还可以先求合力，再求合力的功。 如：上例中，合力F合=Fx =F cos370-F阻 W = F合l = (F cos370-F阻)l 得出的结果相同。可见，求几个力的总功，可以分别求出每个力的功，然后求代数和，也可以先求出各力的合力，再求合力的功，在实际应用时可以选择较简单的方法来做。三、课堂练习：1、用水平恒力F作用在质量为M的物体上，使之在光滑的水平面上沿力的方向移动距离l，恒力做功为W1；再用同样的恒力F作用于该物体上，使之在粗糙的水平面上恰好匀速移动同样的距离l，恒力做功为W2。则两次恒力做功的关系是（ ）A. W1 W2 B. W1 W2 C. W1 = W2 D.无法判断答案：C2、观看录像并思考：（录像为自拍的三人小组在草地上传球）足球运动员传球时，一脚踢去，原来停止的足球沿草地直线方向滚出10m后停止。已知足球的质量约400g，假设球在滚动过程中受到的阻力恒定且为球重的10%，试求人踢球时对足球做的功？答案：W=W克f =0.1mgl = 4J四、小结：重点内容：（1）功的概念及计算 （2）正功和负功的意义注意点：在研究力对物体做功的问题时，要明确：是“是什么力做的功？力对什么物体做功？做的功是正值还是负值？”