高中物理新课标版人教版必修二优秀教案功姜洪丽Word文件下载.docx
《高中物理新课标版人教版必修二优秀教案功姜洪丽Word文件下载.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《高中物理新课标版人教版必修二优秀教案功姜洪丽Word文件下载.docx(7页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
2.体会科学研究方法对人类认识自然的重要作用.
3.能运用功的概念解决一些与生产和生活相关的实际问题.
情感态度与价值观
有参与科技活动的热情,有将功的知识应用于生活和生产实际的意识,勇于探究与日常生活有关的物理学问题.
教学重点>
理解功的概念及正、负功的意义.
教学难点>
利用功的定义解决有关问题.
教学过程
导入新课
情景导入
货物被起重机举高,重力势能增加了;
列车在机车的牵引力之下,速度增大,动能增加了;
弹簧受到拉伸或压缩后,弹性势能增加了;
“神舟”飞船返回地面时,在落地之前打开降落伞,在空气阻力作用下,速度减小,动能减少了;
物体从高处自由下落,速度增加,动能增加了……这些都是我们所熟知的一些物理现象,这些现象有一个共同的特征,你能看出来吗
吊装货物“神舟”飞船返回
列车加速弹簧被压缩
问题导入
在图中两个人分别向前、后拉车,他们所用的力对车产生的效果相同吗如果车前进相同的位移,怎样反映他们对车的作用效果
拖拉机耕地时,对犁的拉力F是斜向上方的,而犁是在水平方向运动的,此时拖拉机的拉力F对犁做功吗
推进新课
一、功
复习回顾:
功这个概念同学们并不陌生,我们在初中就已经学习过它的初步知识.让同学们思考做功的两个因素:
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.
教师引导:
高中知识的学习对知识的定义与理解更加深入,我们已经学习位移,对功的要素应如何更加精确地描述
扩展教学:
可以精确描述为:
①作用在物体上的力;
②物体在力的方向上移动的位移.
即如果一个物体受到力的作用,并且在力的方向上发生了位移,物理学中就说这个力对物体做了功.
概念理解:
教师用手托黑板擦,提醒学生观察与思考各力是否对物体做了功
过程一:
平托黑板擦向上移动一段距离.
过程二:
平托黑板擦水平移动一段距离.
问题1:
在过程一中手对黑板擦的支持力与黑板擦的重力是否做功,并说明原因.
问题2:
在过程二中手对黑板擦的支持力与黑板擦的重力是否做功,并说明原因.
学生思考讨论并由代表总结回答,在上升过程中,位移方向在竖直方向,与支持力和重力共线,故二力做功了.在水平移动过程中位移水平,在重力和支持力方向无位移,故此过程二力均未做功.
点评:
通过知识回顾,复习做功的两个要素,并通过简单的课堂演示,让学生现场分析做功情况,加深做功要素的理解.并强调指出,分析一个力是否对物体做功,关键是要看受力物体在这个力的方向上是否有位移.
问题探究
如果力的方向与物体的运动方向一致,应该怎样计算这个力的功.
课件展示情景一:
物体m在水平力F的作用下水平向右的位移为l,如下图所示,求力F对物体做的功.
教师指导学生思考问题,根据功的概念独立推导.尤其强调力和位移方向一致,这时功等于力跟物体在力的方向上移动的位移的乘积.即W=Fl.
若力的方向与物体的运动方向成某一角度,该怎样计算功呢
课件展示情景二:
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l,如图所示,求力F对物体所做的功.
教师提示学生思考,虽然F与位移方向不一致,但可以根据力F的作用效果把F沿两个方向分解.即跟位移方向不一致的分力F1,跟位移方向垂直的分力F2.
学生根据教师的提示画出物体的受力分析图,并在相互垂直的方向上正交分解,并求解F1、F2的功.
则分力F1所做的功等于F1l,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,所以F2所做的功等于零.
因此,力F对物体所做的功W等于F1l,而F1=Fcosα,
所以,W=Flcosα
教师利用实物投影仪展示学生的推导结果,点评、总结,得出功的定义式,及其文字叙述,并强调公式中各量的物理意义.通过让学生动手亲自推导公式,让学生加深对公式的理解,为公式的灵活应用打好基础.
要点辨析:
教师与学生共同通过具体实例的计算,对公式的使用注意事项总归纳:
1.公式中F应为恒力,即大小、方向不变.
2.做功与物体运动形式(匀速或变速)无关,也就是说,当F、l及其夹角α确定后,功W就有确定值.
3.计算功时,一定要明确是哪个力对物体做的功.
4.功是过程量,是力在空间的积累量.
5.公式中的单位:
F——牛(N);
l——米(m);
W——焦(J).
二、正功和负功
公式理解:
功的计算式W=Flcosα包含cosα这一要素,通过数学知识的学习我们知道:
随着α的变化,cosα的值也变化.指导学生利用数学知识讨论随α的变化,cosα的取值如何变化,从而得到功W的意义如何.
学生讨论总结:
力F与物体位移l的夹角α的取值范围为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.
教师指导学生思考所讨论的问题,并画出各种情况下力做功的示意图.并通过示意图总结:
1.当α=
时,cosα=0,W=0.力F和位移l的方向垂直时,力F不做功;
2.当α<
时,cosα>
0,W>
0.这表示力F对物体做正功;
3.当
α≤π时,cosα<
0,W<
0.这表示力F对物体做负功.
教师通过实物投影仪投影学生画图情况,点评、总结.利用数学知识分析物理问题是物理学习常用的手段.培养学生分析问题的能力.
指导学生阅读课本内容.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.
概念理解:
指导学生通过正功、负功的概念比较理解正、负功的意义.
在实际问题中,一个运动的物体往往不只受一个力的作用,在物体产生一个位移的过程中,这些力中有的力是动力,有的力则可能是阻力,还有的力对物体的位移没有直接的影响.例如:
用一个水平的力F拉物体在粗糙水平面上运动.这时我们说F对物体做了正功,而阻力f对物体也做了功,但是显然f与F的功是有区别的,f做的功是负功,也可说成是物体克服阻力f做功.而支持力N和重力G就没有做功.
思维拓展
功是标量,只有数值,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.
举例说明:
在上图中,可以说摩擦力做负功,也可以说物体克服摩擦力做了正功.比如摩擦力做了-20J的功,可以说物体克服摩擦力做了20J的功.
形象比喻:
小明借了小刚50元钱,从小明的角度,是小明借了钱;
从小刚的角度,是小刚把钱借给别人.
在上述对功的意义认识的基础上,讨论正功和负功的意义,得出如下认识:
正功的意义是:
力对物体做功向物体提供能量,即受力物体获得了能量.
负功的意义是:
物体克服外力做功,向外输出能量(以消耗自身的能量为代价),即负功表示物体失去了能量.
例题一个质量m=2kg的物体,受到与水平方向成37°
角斜向上方的力F1=10N作用,在水平地面上移动的距离l=2m,物体与地面间的滑动摩擦力F2=N,求外力对物体所做的总功.
解法一:
拉力F1对物体所做的功为:
W1=F1lcos37°
=10×
2×
J=J
摩擦力F2对物体所做的功为:
W2=F2lcos180°
=×
2J=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=J.
解法二:
物体受到的合力为:
F合=F1cos37°
-F2=10×
N=N
所以W=F合l=×
2J=J.
师生一起点评两种解答过程,并对解题规律总结如下:
(1)当物体在几个力的共同作用下发生一段位移时,求这几个力的总功的方法:
一是根据功的公式W=Flcosα,其中F为物体所受的合外力;
二是先求各力对物体所做的功W1、W2、…Wn,再求各力所做功的代数和,即W=W1+W2+…+Wn,注意代入功的正、负号.
(2)由于功是标量,第二种方法较为简便.
课堂训练
1.如图所示,质量为m的物体静止于倾角为θ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F,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m做的功为()
θC.
θsinθ
答案:
B
2.起重机将质量为100kg的重物竖直向上移动了2m,下列三种情况下,做功的力各有哪几个力每个力做了多少功是正功还是负功(不计阻力,g取m/s2)
(1)匀加速提高,加速度a1=m/s2;
(2)匀速提高;
(3)匀减速下降,加速度大小a2=m/s2.
(1)拉力和重力;
W拉=2×
103J,WG=×
103J;
拉力做正功,重力做负功
(2)拉力和重力;
均等于×
(3)拉力和重力;
拉力做功-2×
重力做功×
拉力做负功,重力做正功
3.如图,在光滑的水平面上,物块在恒力F=100N的作用下从A点运动到B点,不计滑轮的大小,不计绳与滑轮的质量及绳、滑轮间的摩擦,H=m,α=37°
β=53°
.求拉力F做的功.
100J
4.如图所示的轨道ABCD中,AB、CD为光滑圆弧轨道,BC为长2m的水平轨道,物体与水平轨道间的动摩擦因数μ=,质量为m的物体从高h=1m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
(1)H=m
(2)物体最后停在BC的中点
课堂小结
1.功是力作用在物体上对空间的积累效应,即谈到“功”,必有力作用在物体上并在力的方向上发生一段位移.功是能量变化的量度,这个观点是贯穿全章的主线.
2.对公式W=Flcosα要从三个方面理解:
(1)功是针对某一力的,谈到功时,一定要指明是哪个力对物体做了功;
(2)力对物体做功只和物体的运动过程有关,只要F、l、α相同,则恒力F做的功就相同,而与物体的运动状态无关,即不管物体是加速运动、减速运动还是匀速运动;
(3)由于位移与参考系的选取有关,所以功具有相对性.
3.功是标量,功的正负由夹角α来确定.正、负功的意义是:
力对物体做正功,表示施力物体能够把能量传递给受力物体、受力物体的能量增加;
力对物体做负功表示受力物体把能量传递给其他的物体,受力物体的能量减少,即物体克服外力做功.
4.公式W=Flcosα只适用于恒力做功的情形.对于变力做功的问题可以用其他方式求解(“动能定理”一节里将会讲得很透彻).
布置作业
1.教材“问题与练习”第2、3题.
2.以小组为单位,让学生举出生活中力做正功、负功、不做功的实际例子,加深对教材内容的理解.
板书设计
课后反思: