作业标题:【研修作业】1月30日——2月19日 作业周期 : 2019-01-30 — 2019-02-19
发布范围:全员
作业要求: 请结合自己所教的科目,选定自己认为教学最成功最值得回忆的一课时内容,将本课时的教案上传上来。 1、标题为【课例名称】+姓名 2、为便于批改,要求将教案在word文档中编辑后直接粘贴在文本框中,不要以附件形式上传。
发布者:项目管理员
提交者:学员李海峰 所属单位:浚县第一高级中学 提交时间: 2019-02-14 19:35:56 浏览数( 1 ) 【举报】
功
李海峰
三维目标
知识与技能
1.理解功的概念,能利用功的一般公式进行功的计算.
2.理解总功,能计算合外力对物体所做的总功.
3.理解功是能量转化的量度,并能举例说明.
过程与方法
1.能从现实生活中发现与功有关的问题.
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.
课时安排
1课时
教学过程
导入新课
情景导入
课本上货物被起重机举高,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? 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
问题1: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.
问题2: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
教师对学生的推导结果,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.
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-20 J的功,可以说物体克服摩擦力做了20 J的功.
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.
三、合力做功
既然一个力做功有正负之分,而一个物体可能受多个力做功,那么总体上对物体做正功还是负功,即为合力对物体做功的求解与计算。
例题 一个质量m=2 kg的物体,受到与水平方向成37°角斜向上方的力F1=10 N作用,在水平地面上移动的距离l=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.
解法一:拉力F1对物体所做的功为:W1=F1lcos37°=10×2×0.8 J=1.6 J
摩擦力F2对物体所做的功为:W2=F2lcos180°=-4.2×2 J=-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=F1cos37°-F2=10×N-4.2 N=3.8 N
所以W=F合l=3.8×2 J=7.6 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
总结合力做功的特点和计算方法。
课堂训练
1.(单选)关于功是否为矢量,下列说法正确的是 ( B )
A.因为功有正功和负功,所以功是矢量
B.因为功没有方向性.所以功是标量
C.力和位移都是矢量.功也一定是矢量
D.力是矢量.功也是矢量
2.(多选)一质量为lkg的物体被人用手匀速向上托高1 m,下列说法中正确的是(g取10 m/s2) ( ABC )
A.手对物体做功10 Jwww.xkb1.com
B.合外力对物体做功为0
C.物体克服重力做功10 J
D.手对物体做正功大于10 J
3.(单选)在水平粗糙地面上,使同一物体由静止开始做匀加速直线运动.第一次是斜向上拉力.第二次是斜向下推力,两次力的作用线与水平方向的夹角相同,力的大小也相同.位移大小也相同,则 ( B )
A.力F对物体做的功相同,合力对物体做的总功也相同
B.力F对物体做的功相同,合力对物体做的总功不相同
C.力F对物体做的功不相同,合力对物体做的总功相同
D.力F对物体做的功不相同,合力对物体做的总功也不相同
4.(单选)如图所示,物体以一定的初速度沿水平面.由A点滑到B点,摩擦力做功为W1.若该物体以一定的初速度从A′沿两斜面滑到B′,摩擦力做功为W2.已知物体与各接触面的动摩擦因数均相同,则 ( A )
A.W1=W2 B.W1>W2
C.W1<W2 D.不能确定
5.如图,在光滑的水平面上,物块在恒力F=100 N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=2.4 m,α=37°,β=53°.求拉力F做的功 .
答案:100 J
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.
思考题
1.人从地面跳起来,问地面对人做功如何?
2.功是力在位移上的积累,那么用图像如何表示?
3.功的定义式中力为恒力,而生活中物体实际受到的力经常变化,那么变力做功如何求解?