2019-2020年高中物理 1.1第一節(jié) 機械功教案 魯科版必修2.doc

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2019-2020年高中物理 1.1第一節(jié) 機械功教案 魯科版必修2 教學(xué)目標 （一）知識與技能 1、知道功的來歷，理解“功是能量轉(zhuǎn)化的量度”，掌握做功的兩個必要因素。 2、能從特殊到一般，一般到特殊推導(dǎo)功的一般表達式，知道功的單位。 3、掌握 只適用于恒力，應(yīng)為對地位移。 （二）過程與方法 1、從“為什么要引入功”得出“功是能量轉(zhuǎn)化的量度”。 2、通過演示和事例，并同時通過啟發(fā)式探究，使學(xué)生明白“功”的來歷并掌握做功的兩個因素。 3、在推導(dǎo)過程中，通過猜想、從特殊到一般，再從一般到特殊的理論論證等方法培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)論證能力和推理能力，并滲透等效思想，有意識地培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維和科學(xué)方法。 （三）情感態(tài)度與價值觀 1、通過“為什么要引入功”和“功”的來歷的探究，使學(xué)生體會到物理來源于生活。 2、通過科學(xué)探究教學(xué)培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究興趣和熱情。 教學(xué)用具 弓箭、重物、鋸、木板、榔頭、釘子、起子 教學(xué)過程 一．引入新課： 不同形式的能量之間可以互相轉(zhuǎn)化。能量變化的過程必然伴隨著做功的過程，可見，功與能是緊密聯(lián)系的兩個物理量。因此，在本章追尋守恒定律的過程中，首先學(xué)習(xí)功。 設(shè)問：為什么要引入功？ 二．通過演示和事例，說明功是能量轉(zhuǎn)化的量度， 請同學(xué)舉例能量發(fā)生變化的例子。 演示：射箭運動 通過學(xué)生舉例和教師演示射箭運動的分析發(fā)現(xiàn)力對物體做功的確導(dǎo)致了物體能量的變化。 又如書本題圖：貨物在起重機的作用下重力勢能增加了。上述事例也說明能量發(fā)生變化，一定有力對物體做了功，反過來，力對物體做了多少的功，就意味著有多少的能量發(fā)生了轉(zhuǎn)化。可見，功是能量轉(zhuǎn)化的量度。 三．通過啟發(fā)式探究，使學(xué)生明白“功”的來歷并掌握做功的兩個因素。 通過功的英文單詞是“work”，“work”不就是“工作”嗎？那“做工”和“做功”意思是不是一樣？引出本節(jié)課要探究的第二個問題：“功”的來歷和做功的因素。 互動演示：請同學(xué)背或抱著一桶純凈水。 教師“命令”：“你今天的‘工作’就是抱著這桶純凈水站一個小時?！? 提問學(xué)生：“這個同學(xué)有沒有在工作？”，“有沒有使這桶純凈水的能量發(fā)生改變？” 圍繞“功是能量轉(zhuǎn)化的量度”使學(xué)生明白這種情況是勞而無“功”，對純凈水桶的運動能量并無影響。因此從有沒有對物體的能量變化產(chǎn)生影響使學(xué)生明白“功”的來歷。 下面我們來探究一下影響做功的因素。請同學(xué)們考慮一下汽車剎車的情況。 通過引導(dǎo)使學(xué)生明白：要使兩輛完全相同的以同樣速度行駛的汽車停下來，從受到的阻力大小和通過的位移大小考慮可以采用兩種方法，一種是用較大的阻力，通過較小的位移，使車停下；還有一種是車受到較小的阻力，通過比較長的位移使車停下。兩種方法在改變車的運動能量上是等效的，可見，做功也是一樣的。由此可見，做功是和兩個因素相聯(lián)系的，一個是力，還有一個是在力方向上發(fā)生的位移大小。 實際上物理學(xué)家在定義功的過程中，還考慮了大量的實際生產(chǎn)工作。 演示：鋸木頭、敲釘子等工作。 我們說物理來源于生活，功的定義也是如此。 如鋸木頭，可以分為“推鋸”和“拉鋸”兩個動作；敲釘子，可以分為“舉錘子”和“碰釘子”兩種動作。物質(zhì)生產(chǎn)工作都是由一些簡單的動作組合起來的。即使一些比較復(fù)雜的工作，其實也只是一些推、拉、踏、旋等簡單動作，按照一定的規(guī)律，進行連續(xù)的活動罷了。而推是向前用力，拉是向后用力，踏是向下用力，舉是向上用力，旋是邊推邊拉，碰是快推或快拉，而拉又是向后的“推”。歸結(jié)起來，所有這些簡單的動作，可以說都是不同方向的“推”，而“推”顯然是一切工作的基本單位。而之所以能構(gòu)成推的動作，必須要有兩個內(nèi)容，一是作用力，二是移動的距離，兩者缺一不可。顯然，功定義成力和在力方向上發(fā)生位移的乘積是非常準確的。這也是物理來源于生活又和生活相統(tǒng)一的一個很好的例子。 而這也就是做功的兩個必不可缺少的兩個因素。 四．通過從特殊到一般，再從一般到特殊，借鑒等效思想，引導(dǎo)學(xué)生探究出求功的一般表達式 特殊情景1： 如圖，物體在水平恒力F的作用下前進L位移，力F做功多少？ 特殊情景2： 如圖用豎直向上的提力提水桶水平勻速前行一段位移l，提力對水桶有沒有做功？做了多少功？ 一般情景3： 一般的情況力F的方向與運動方向并不一致，也不是與運動方向發(fā)生的位移相垂直，力F方向與運動方向成某一角度時，力F對物體有沒有做功呢？ 若做了功，所做的功又是多少呢？ a．提出猜想： 通過做功的兩個必要因素啟發(fā)引導(dǎo)學(xué)生進行猜想，并交流猜想?？赡芴岢鰩追N猜想： （1）力F做功大小和力與運動方向的夾角α沒有關(guān)系。 （2）力F做功大小和力與運動方向的夾角α有關(guān)系。 同樣一個力F作用方向不同，在改變物體能量上效果不相同，可從兩種特殊情況作定性分析，否定猜想（1）。 對猜想（2）提出運用特殊到一般的思維來理論驗證的思路。 b．師生交流協(xié)作，學(xué)生分析論證，驗證猜想： 1、教師啟發(fā)：運用矢量分解，把一般情境問題轉(zhuǎn)化為二個簡單的特殊問題，同時滲透等效思想。 2、學(xué)生論證： c。優(yōu)化表述得出結(jié)論：一般的情況力對物體所做的功，等于力的大小，位移的大小，力與位移夾角的余弦這三者的乘積。即 五．從一般到特殊，深化對的認識 討論一個力做功時可能出現(xiàn)的幾種情形: （1）當(dāng)a= p/2 時 ，cos a=0，W=0。表示力F方向跟位移l的方向垂直時，力F不做功。物體在這個力F作用下能量不發(fā)生變化（既沒有增加也沒有減小） （2）當(dāng)0 a< p/2 時，cos a > 0，W>0。表示力F對物體做了正功。 （3）當(dāng)p/2 < a p 時，cos a < 0，W <0。 表示力F對物體做了負功。 功既可以是正值，還可以是負值。 進一步討論正功和負功含義（僅限于學(xué)生的現(xiàn)有知識水平，對運動只學(xué)習(xí)了直線運動，因此對物體的能量也只限于討論運動物體的能量）： （1）正功：力對物體做正功時，這個力對物體而言是動力，對物體而言是輸入了能量，物體的能量發(fā)生了增加。 （2）負功：力對物體做負功時，這個力對物體而言是阻力，對物體而言是輸出了能量，物體的能量發(fā)生了減小。也可以表述成“物體克服這個力做了功”。例如某個力做了－10J的功，可以說這個物體克服這個力做了10J的功。 順便說明在國際單位制中，功的單位是J。1J等于1N的力使物體在力的方向上發(fā)生1m的位移時所做的功。即 六．功的拓展研究1: 功是矢量還是標量呢？ 引導(dǎo)學(xué)生圍繞“功是能量轉(zhuǎn)化的量度”出發(fā)討論功是標量還是矢量。 得出：力做功的效果表現(xiàn)為物體在力的作用下能量發(fā)生了變化（增加了或減少了）。也就是做功能增加（或減少）作用物體的能量。而能量沒有方向性。那么促使能量變化的力的作用效果——功也沒有方向性?？梢?，功是標量，正負不表示方向，僅表示做功的性質(zhì)。 通過例題探究幾個力對一個物體做功的代數(shù)和，等于這幾個力的合力對這個物體所做的功。 例 質(zhì)量為m的物體沿著傾角為a的光滑斜面下滑L的距離，斜面保持不動，求物體所受的各力做功多少？物體的合力做功多少？ a 解： 我們發(fā)現(xiàn)：物體所受合力做的功恰等于各力做功的代數(shù)和。 若斜面粗糙，上面結(jié)論是否還成立？ θ 若斜面粗糙，同樣發(fā)現(xiàn)上面結(jié)論成立。因此幾個力對一個物體做功的代數(shù)和，等于這幾個力的合力對這個物體所做的功。 而這再一次驗證了功是標量，運算遵循代數(shù)法則。 上例中，若物體在光滑斜面上向下滑行過程中，斜面同時往后退，試判斷重力和支持力做功的性質(zhì)。 我們發(fā)現(xiàn)，同一個客觀的運動，相對于不同的參考系，位移是不同的。因此，一般在中學(xué)物理中我們約定，計算功位移都以地面為參考系。 七．功的拓展研究2 新的問題情境：如圖：小木塊受到水平向右的拉力F=1N作用，在水平地面上向右移動了l=1m后，再然后拉力大小不變又向左拉了來回到原處。求：拉力F所做的功。 通過分析、引導(dǎo)得出：功的計算公式只適用于恒力做功。 F 拓展推廣研究并留下新的問題情境： 提出問題：功的計算式不適用于變力做功，那么對于物體在受到變力作用下發(fā)生了一段位移做功的情況是不是有新的求變力做功的理論和方法呢？例如用水平力F拉伸彈簧L的距離，如何求這個變力做功呢？ 這個問題留待我們在以后的學(xué)習(xí)中去解決 板書設(shè)計 為什么要引入功？ 1、功是能量轉(zhuǎn)化的量度。 探究“功”的來歷和做功的因素。 2、功的兩個必不可缺少的兩個因素：力和物體在力方向上發(fā)生的位移 從特殊 ? 一般 推導(dǎo)功的一般表達式。（等效思想） 3、功的一般表達式 4.功是標量，正負不表示方向，僅表示做功的性質(zhì)。 功的拓展研究1 功是矢量還是標量呢？ 5.幾個力對一個物體做功的代數(shù)和，等于這幾個力的合力對這個物體所做的功。 a.計算功位移以地面為參考系。 b.只適用于恒力做功。 a a 功的拓展研究2 如何求變力做功？（留待以后學(xué)習(xí)） F 教后反思 學(xué)習(xí)《功》是為了追尋守恒定律服務(wù)的，也為后面的動能定理學(xué)習(xí)打好基礎(chǔ)。 本節(jié)課通過五個問題的設(shè)置（見板書方框部分的內(nèi)容），層層推進，一環(huán)緊扣一環(huán)，每一個問題的探究和下一個問題的引出都很自然，符合學(xué)生的認知規(guī)律。尤其是前面部分探究功的來歷和做功的因素，學(xué)生探究的積極性很高。在不知不覺中，順其自然地完成了整節(jié)課知識點的教學(xué)任務(wù)，又為后面的探究彈性勢能的表達式設(shè)下伏筆，從而使學(xué)生認識到功和能是緊密聯(lián)系在一起的，自然地為后面的教學(xué)做好鋪墊、打好基礎(chǔ)。