高中物理必修2第七章机械能守恒定律教案Word文档格式.docx

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让学生概括总结本节的内容。

请一个同学到黑板上总结，其他同学在笔记本上总结，然后请同学评价黑板上的小结内容。

认真总结概括本节内容，并把自己这节课的体会写下来、比较黑板上的小结和自己的小结，看谁的更好，好在什么地方。

总结课堂内容，培养学生概括总结能力。

教师要放开，让学生自己总结所学内容，允许内容的顺序不同，从而构建他们自己的知识框架。

（四）实例探究

☆关于机械能相互转化的实例分析

［例］以竖直上抛的小球为例说明小球的势能和动能的转化情况。

在这个例子中是否存在着能的总量保持不变？

解析：

竖直上抛运动的小球，首先由动能转化为势能，达到最高点时，动能为零，势能达到最大，在下落时，势能逐渐减小，动能逐渐增大，势能又转化为动能。

在小球运动过程中，小球的机械能总量保持不变。

学生活动

认真观看课件演示，用心体会。

板书设计7.1追寻守恒量

1．能量：

能量是一个守恒量，但它有不同的表现形式

2．势能：

有重力势能与弹性势能之分，其大小与物体所处高

度或弹簧的形变量有关

3．动能：

物体由于运动而具有的能量

4．动能和势能可以相互转化，而总的能旦保持不变．

5．机械能可以和其他形式的能相互转化，而总能量保持不变

7.2功课型

教学目标1．知识与技能

（1）理解功的概念和做功两个要素。

（2）会利用公式进行有关运算．

2．过程与方法

（1）理解正、负功的含义，能解释相关现象．

（2）W=Flcosa要灵活运用．

3．情感、态度与价值观

（1）生产、生活中处处体现了功的问题．

（2）合理、正确地做“功”有益于社会．

教学重点理解功的概念及正负功的意义。

教学难点利用功的定义式解决有关问题。

初中我们学过做功的两个因素是什么?

学生思考并回答：

一是作用在物体上的力，二是物体在力的方向上移动的距离。

扩展：

高中我们已学习了位移，所以做功的两个要素我们可以认为是：

①作用在物体上的力；

②物体在力的方向上移动的位移。

导入：

一个物体受到力的作用，且在力的方向上移动了一段位移，这时，我们就说这个力对物体做了功。

在初中学习功的概念时，强调物体运动方向和力的方向的一致性，如果力的方向与物体的运动方向不一致呢？

相反呢？

力对物体做不做功？

若做了功，又做了多少功？

怎样计算这些功呢？

本节课我们来继续学习有关功的知识，在初中的基础上进行扩展。

1、推导功的表达式

如果力的方向与物体的运动方向一致，该怎样计算功呢？

投影问题一：

物体m在水平力F的作用下水平向前行驶的位移为s，如图甲所示，求力F对物体所做的功。

思考老师提出的问题，根据功的概念独立推导。

在问题一中，力和位移方向一致，这时功等于力跟物体在力的方向上移动的距离的乘积。

W=Fs

如果力的方向与物体的运动方向成某一角度，该怎样计算功呢？

投影问题二：

物体m在与水平方向成α角的力F的作用下，沿水平方向向前行驶的距离为s，如图乙所示，求力F对物体所做的功。

在问题二中，由于物体所受力的方向与运动方向成一夹角α，可根据力F的作用效果把F沿两个方向分解：

即跟位移方向一致的分力F1，跟位移方向垂直的分力F2，如图所示：

据做功的两个不可缺少的因素可知：

分力F1对物体所做的功等于F1s。

而分力F¬

2的方向跟位移的方向垂直，物体在F¬

2的方向上没有发生位移，所以分力F2所做的功等于零。

所以，力F所做的功W=W1＋W2=W1=F1s=Fscosα

展示学生的推导结果，点评、总结，得出功的定义式。

力F对物体所做的功等于力的大小、位移的大小、力和位移夹角的余弦这三者的乘积。

即：

W=Fscosα

W表示力对物体所做的功，F表示物体所受到的力，s物体所发生的位移，α力F和位移之间的夹角。

功的公式还可理解成在位移方向的分力与位移的乘积，或力与位移在力的方向的分量的乘积。

在SI制中，功的单位为焦。

1J=1N•m

在用功的公式计算时，各量要求统一采用国际单位制。

2、对正功和负功的学习

指导学生阅读课文P5的正功和负功一段。

通过上边的学习，我们已明确了力F和位移s之间的夹角，并且知道了它的取值范围是０°

≤α≤180°

。

那么，在这个范围之内，cosα可能大于0，可能等于0，还有可能小于0，从而得到功W也可能大于0、等于0、小于0。

请画出各种情况下力做功的示意图，并加以讨论。

认真阅读教材，思考老师的问题。

1当α=π/2时，cosα=0，W=0。

力F和位移s的方向垂直时，力F不做功；

2

②当α＜π/2时，cosα＞0，W＞0。

这表示力F对物体做正功；

③当π/2＜α≤π时，cosα＜0，W＜0。

这表示力F对物体做负功。

投影学生画图情况，点评、总结。

培养学生分析问题的能力。

指导学生阅读课文。

提出问题，力对物体做正功或负功时有什么物理意义呢？

结合生活实际，举例说明。

阅读课文，理解正功和负功的含义。

回答老师的问题。

倾听学生回答，点评、总结。

①功的正负表示是动力对物体做功还是阻力对物体做功

功的正负由力和位移之间的夹角决定，所以功的正负决不表示方向，而只能说明做功的力对物体来说是动力还是阻力。

当力对物体做正功时，该力就对物体的运动起推动作用；

当力对物体做负功时，该力就对物体运动起阻碍作用。

②功的正负是借以区别谁对谁做功的标志

功是标量，只有量值，没有方向。

功的正、负并不表示功的方向，而且也不是数量上的正与负。

我们既不能说“正功与负功的方向相反”，也不能说“正功大于负功”，它们仅表示相反的做功效果。

正功和负功是同一物理过程从不同角度的反映。

同一个做功过程，既可以从做正功的一方来表述也可以从做负功的一方来表述。

一个力对物体做负功，往往说成物体克服这个力做功。

打个比喻，甲借了乙10元钱，那么从甲的角度表述，是甲借了钱；

从乙的角度表述，乙将钱借给了别人。

例如：

一个力对物体做了-6J的功，可以说成物体克服这个力做了6J的功。

3、几个力做功的计算

刚才我们学习了一个力对物体所做功的求解方法，而物体所受到的力往往不只一个，那么，如何求解这几个力对物体所做的功呢?

投影例题：

如图所示，一个物体在拉力F1的作用下，水平向右移动位移为s，求各个力对物体做的功是多少?

各个力对物体所做功的代数和如何?

物体所受的合力是多少?

合力所做的功是多少?

认真审题，解决问题。

投影学生解题过程，点评总结。

物体受到拉力F1、滑动摩擦力F2、重力G、支持力F3的作用。

重力和支持力不做功，因为它们和位移的夹角为90°

；

F1所做的功为：

W1=Fscosα，滑动摩擦力F2所做的功为：

W2=F2scos180°

=-F2s。

各个力对物体所做功的代数和为：

W=（F1cosα-F2）s

根据正交分解法求得物体所受的合力F=F1cosα-F2合力方向向右，与位移同向；

合力所做的功为：

W=Fscos０°

=（F1cosα-F2）s

总结：

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功可以用下述方法求解

（1）求出各个力所做的功，则总功等于各个力所做功的代数和；

（2）求出各个力的合力，则总功等于合力所做的功。

一个质量m=2kg的物体，受到与水平方向成37°

角斜向上方的拉力F1=10N，在水平地面上移动的距离s=2m。

物体与地面间的滑动摩擦力F2=4.2N。

求外力对物体所做的总功。

拉力F1对物体所做的功为W1=F1scos37°

=16J。

摩擦力F2对物体所做的功为W2=F2scos180°

=-8.4J。

外力对物体所做的总功W=W1＋W2=7.6J。

（另解：

先求合力，再求总功）

通过实际问题的应用，培养学生独立分析问题的能力。

板书设计7.2功

1．功的定义：

2．做功的两个要素3．功的公式：

W=Flcosa4．单位：

焦耳（J）5．功有正、负之分

①当α=π/2时，cosα=0，W=0。

②当α＜π/2时，cosα＞0，W＞0。

7.3功率

知识与技能1、理解功率的定义及额定功率与实际功率的定义。

2、

，

的运用

过程与方法1、

通常指平均功率，

为瞬时功率

，分析汽车的启动，注意知识的迁移

情感、态度与价值观感知功率在生活中的实际应用，提高学习物理科学的价值观。

教学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。

教学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。

[新课导入]

师：

在学习了功之后，我们来回忆一下这样的问题：

力对物体所做的功的求解公式是什么?

生：

功的定义式是W＝F·

L·

cosa．

那么只用这一个式子就可以完全描述物体做功这个问题吗?

现在我们来看这样一个例子．

（多媒体分别演示两幅画面，并进行对比）

画面一：

一台起重机在1min内把lt重的货物匀速提到预定的高度．

画面二：

另一台起重机在30s内把1t货物匀速提到相同的高度．

这两台起重机做的功是不是一样呢?

两台起重机对物体做功的大小相同．

那么这两台起重机做功有没有区别呢?

区别是什么?

这两台起重机做功还是有区别的．区别就在于他们做功的快慢不一样．

为了进一步研究力对物体做功的快慢，我们进入这一节课的主题：

功率．

[新课教学]

一、功率

还是刚才这两台起重机，它们对物体做功的不同之处在哪里，请大家指出来．

生（同时回答）：

它们做功的快慢不同．

怎样比较它们做功的快慢呢?

它们完成这些功所用的时间不同，第一台起重机做功所用时间长，我们说它做功慢；

第二台起重机做同样的功，所用的时间短，我们说它做功快．

这样研究的前提条件是什么?

它们做的功相同，在做功大小相同的条件下比较所用的时间，时间越短，做功越快．

还有没有其他的比较方法?

如果时间相同，可以比较做功的多少．在相同的时间内做功越多．做功越快．

做功快慢的比较有两种方式：

一是比较完成相同的功所用的时间；

另一是比较在相同的时间内完成的功．如果时间不同，力对物体做的功也不同，那么怎样比较力做功的快慢?

生：

我们可以用力对物体做的功和物体所用时间的比值来表示．

师：

在物理学中，一个力所做的功W跟完成这些功所用时间t的比值w/t，叫做功率．用p表示，则P＝w/t．那么功率的物理意义是什么?

功率是描述力对物体做功快慢的物理量．

上式是功率的定义式，也是功率的量度式，P与w、t间无比例关系，做功的快慢由做功的物体本身决定．根据这一公式求出的是平均功率，同时这个公式变形后给我们提供了一种求功的方法：

W＝pt．根据公式，功率的单位是什么?

生1：

由功率的定义式可知，功率的单位由功和时间的单位决定，功率的单位应该是J／s．

生2：

我记得初中所学的功的单位是瓦特，符号是W．

这两种表示方法是等效的，以后我们就用瓦特作为功率的单位，符号是w．除了瓦特这个单位之外，功率还有一些常用单位，例如千瓦（kW），它和W之间的换算关系是1kW＝1000W．另外还有一个应该淘汰的常用单位马力，1马力＝735W．

功率的这种定义方法叫做什么定义方法?

比值定义法．

我们以前学过的哪一个物理量也是用这种方法来进行定义的?

生l：

这样定义的物理量非常多，例如密度的定义是质量和体积的比值，压强的定义是压力和面积的比值，电阻的定义是电压和电流的比值等等．

高中物理中的速度的定义是位移和时间的比值，加速度是速度变化量和时间的比值．

某一个物理量与时间的比值叫做这个物理量的变化率，速度是位移的变化率，加速度是速度的变化率，功率应该叫做功的变化率．你还能不能举出这样的例子?

一天内温度在不同时段变化的快慢是不一样的，我们就可以用温度的变化率来表示温度变化的快慢．

刚才这位同学举的例子很好，希望同学们仔细观察，找出更多的这种表示的例子．

公式p＝w/t是平均功率还是瞬时功率?

p＝w/t指平均功率．

我觉得用这个公式也可以表示瞬时功率，当△t→0。

时，即表示瞬时功率．

师（微笑鼓励）：

这位同学补充得非常好．我们在什么地方也学过这种方法?

在对速度进行定义时我们也用了这种方法，速度的定义式是v＝x／t，这个公式即可以表示平均速度，也可以表示瞬时速度，方法是当△t→0时，公式表示的速度就是瞬时速度．

这种方法叫做极限的方法，我们在今后学习中有很多地方要用到这种方法，希望大家认真体会．

下面大家阅读教材7页“额定功率和实际功率”一段，提出问题，你对“额定功率和实际功率”是怎样理解的?

学生阅读课本相关内容，思考并回答老师的提问．

[交流与探究]

把一枚硬币放在书的封面上，打开书的封面形成一个斜面，并使硬币开始下滑，如图5．3—1所示．仔细分析一下，在下滑的过程中硬币共受到几个力的作用?

哪些力做正功?

哪些力做负功?

哪些力没有做功?

如果使斜面的倾角增大，情况会有什么变化?

倾角增大时，功率是否也增大?

二、额定功率和实际功率

实际功率：

指机器工作中实际输出的功率．额定功率：

指机器正常工作时的最大输出功率，也就是机器铭牌上的标称值．

额定功率和实际功率的关系是什么?

机器不一定都在额定功率下工作．实际功率总是小于或等于额定功率．实际功率如果大于额定功率容易将机器损坏．

那么在机车启动和运行过程中，发动机的功率是指的牵引力的功率还是合外力的功率?

应该是指的牵引力的功率，因为发动机是提供牵引力的．

在功的公式中功与力和位移有关，功率的定义式中功率与功和时间有关，那么功率和速度又有什么关系呢?

大家通过几个相关的公式来推导一下．

三、功率和速度

（学生思考老师提出的问题，推导功率与速度的关系式）

根据功的计算式w＝FLcosa和功率的计算公式P＝w/t，可以得到P＝FLcosa/t，而L／t=v，所以P＝Fvcosa.

a指的是什么?

什么时候a＝0?

a指的是受力方向和速度方向的夹角，当力的方向和速度方向在一条直线上时，a＝0．

我们把这个公式简化一下，当a＝o时P＝Fv，那么这个公式是表示的平均速度还是瞬时速度呢?

公式p＝Fv中若v表示在时间t内的平均速度，p就表示力F在这段时间t内的平均功率；

如果时间t取得足够小，公式P＝Fv中的v表示某一时刻的瞬时速度时，P表示该时刻的瞬时功率．

问题：

汽车等交通工具在启动和行驶过程中，其牵引力和行驶速度是怎样变化的？

请同学们阅读教材相关内容，用自己的话加以解释。

根据公式P=Fv：

①当功率P一定时，F与v成反比，即做功的力越大，其速度就越小。

当交通工具的功率一定时，要增大牵引力，就要减小速度。

所以汽车上坡时，司机用换档的办法减小速度来得到较大的牵引力。

②当速度v一定时，P与F成正比，即做功的力越大，它的功率就越大。

汽车从平路到上坡时，若要保持速率不变，必须加大油门，增大发动机功率来得到较大的牵引力。

③当力F一定时，功率P与速度v成正比，即速度越大，功率越大。

起重机吊起同一物体时以不同的速度匀速上升，输出的功率不等，速度越大，起重机输出的功率越大。

[讨论与交流]

有同学认为：

根据p＝Fv。

，机械的功率p一定，F与v成反比，那么，当v趋于零时，F将趋于无穷大；

当F趋于零时，v趋于无穷大．因此，哪怕功率较小的机械，也可能获得很大的牵引力或很大的运动速度．你对此有何看法?

同学们展开讨论，发表各自的观点．

[小结]

本节讲述功率的概念、功率公式的应用．功率的概念、功率的物理意义是本节的重点内容，如果学生能懂得做功快慢表示的是能量转化的快慢，自然能感悟出功率实际上是描述能量转化快慢的物理量．要使学生确切地理解公式p＝Fv的意义，要通过例题的教学，使学生会应用基本公式进行计算，对平均功率和瞬时功率有所理解．

瞬时功率的概念学生较难理解，这是难点．学生往往认为，在某瞬时物体没有位移就没有做功问题，更谈不上功率了．如果学生没有认识到功率是描述能量转化快慢的物理量，这个难点就不易突破，因此，在前面讲清楚功率的物理意义很有必要，它是理解瞬时功率概念和物理意义的基础．

关于发动机的额定功率与汽车的最大速率之间的关系，最好采用课后专题讲座的形式进行，以便通过分析汽车由开动到匀速行驶的物理过程，使学生养成分析物理过程的习惯，避免简单地套用公式．

这里可以增加一节习题课，对前三节也就是第一单元进行复习，总结这几节的规律．

5.3功率

一、功率

1．定义：

功和完成这些功所用时间的比值．

2．定义式：

P=w/t，变形式：

P＝Fv。

3．国际单位和常用单位：

W，kW．

二、额定功率和实际功率

1．额定功率：

正常条件下可以长时间工作的功率．

2．实际功率：

机车实际输出的功率．

三、功率与速度讨论公式P＝Fv

7.4重力势能

知识与技能1．理解重力势能的概念，会用重力势能的定义进行计算．

2．理解重力势能的变化和重力做功的关系，知道重力做功与路径无关．

3．知道重力势能的相对性．

过程与方法用所学功的概念推导重力做功与路径的关系，亲身感受知识的建立过程．

情感、态度与价值观渗透从对生活中有关物理现象的观察，得到物理结论的方法，激发和培养学生探索自然规律的兴趣．

教学重点重力势能的概念及重力做功跟物体重力势能改变的关系．

教学难点重力势能的系统性和相对性．

[新课导入]

（多媒体投影演示．引发学生有意注意，引导学生进入状态）打桩机的重锤从高处落下，把水泥桩打进地里；

苹果自高处下落；

飞机投弹等等．

从刚才的画面中，同学们想到了什么，从做功和能量转化的角度分析问题．

重锤把水泥桩打进地里；

飞机投下的炸弹等物体下落过程中它们受到的重力对它们做了功．据功和能的关系，既然重力做了功，表明这些物体在没有下落之前具有能．因为一个物体能够对外做功，所以这个物体具有能量．

这个能量与什么因素有关?

与物体所处的高度有关．

由于物体被举高而使物体具有的能量是什么能?

在初中我们已经学过：

物体由于被举高而具有的能量叫重力势能．

那么重力势能的大小与什么有关，又如何定量表示呢?

本节课我们就来学习这个问题．

[新课教学]

一、重力的功

重力做功与什么因素有关呢?

我们现在就通过几个例子来探究一下．

（多媒体投影教材上的图5．4—1、图5．4—2、图5．4—3，让学生独立推导这几种情况下重力做的功）

比较容易做的是哪一个问题?

第一个和第二个问题．

为什么这两个问题容易研究呢?

因为这两个问题中物体运动的路径是直线，所以在研究重力做功问题上比较容易研究．

那么这两个问题的答案是什么呢?

第一个问题中WG＝mg△h=mghl一mgh2．

第二个问题中WG=mgcosa=mg△h＝mgh1一mgh2；

，和第一个问题中所求出的答案相同．

我们大胆猜想一下，第三个图中重力做的功和前两个是否相等呢?

可能是相等的．

我们来验证一下我们的猜想，第三个图的困难在哪里?

力做功的路径是曲线．

我们怎样突破这个难点呢?

生1（很为难）：

这是力在曲线上做功的情况，不容易研究．

我记得在第二节学习力对物体做功的问题时曾经接触过有关变力做功的问题．

师（鼓励）：

说说看，解决的途径是什么?

曲线问题不容易解决，我们可以把这一条曲线看作由很多小的直线组成，这样把每小段直线上重力做的功合起来就是整个过程中重力做的总功．

师（表扬）：

这个同学分析得非常好，根据这个同学的分析方法，第三个问题的答案应该是什么呢?

在第三种情况下重力做的功和前两种情况中重力做的功相同．

我们可以得到什么样的结论?

重力做功与路径无关．

既然重力做功与路径无关，那么它与什么因素有关呢?

与物体的初末位置有关．

具体的表达式是什么?

WG=mgh1一mgh2，其中hl和h2表示物体所处位置的高度．

很好，可见物体的重力mg与它所在位置的高度h的乘积“mgh”是一个具有特殊意义的物理量.

二、重力势能

[实验与