2018-2019學(xué)年高中物理 第1章 功和功率 第1節(jié) 機(jī)械功教學(xué)設(shè)計(jì)2 魯科版必修2.doc

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第1節(jié) 機(jī)械功 推進(jìn)新課 一、機(jī)械功的定義：作用于某物體的恒力F與該物體沿力的方向上發(fā)生的位移s的乘積叫做機(jī)械功。 1、做功的兩個(gè)因素 1）情景設(shè)置：應(yīng)用實(shí)物器材,讓幾位學(xué)生到臺(tái)上動(dòng)手操作將物體從一個(gè)位置移動(dòng)到另一位置。 2）學(xué)生可以采用不同的方法，如平推、上提、斜拉等方法達(dá)到搬運(yùn)的目的。 3）情景展示： 4）問(wèn)題提出：幾位同學(xué)在上述操作過(guò)程中，他們對(duì)物體的作用力在那些階段做了功？若做功，所做的功如何計(jì)算？ 5）學(xué)生分析圖1：a、有做功, W=FS; b、沒(méi)有做功。 6）做功必備的兩個(gè)因素： 力和在力方向上的位移 7）注意：求功時(shí)一定要明確要求是哪一個(gè)力在哪一段位移上做的功。 2、 討論探究功的一般表達(dá)式： 1）提出問(wèn)題： 圖2與圖1例子中的拉力F有什么主要的不同之處？ 2）學(xué)生回答：圖1中的力F與S在同一方向上，而圖2中的力F與s方向之間有一夾角α 3）提出問(wèn)題：圖2中力F是否做功，其做功大小為多少？ 4）模型建立： F α F α 5）教師引導(dǎo)：同學(xué)們是否可以從力的作用效果出發(fā)，并用力的分解知識(shí)討論F是否做功?若做功，該如何計(jì)算？ 6）分析：用兩個(gè)分力F1和F2代替F，即將F沿兩個(gè)方向分解：一個(gè)分解為與位移方向在同一直線上的分力F1，另個(gè)一分解為跟位移方向垂直的分力F2，如圖3所示，則 分力F2的方向跟位移方向垂直，所以分力F2所做的功等于零。 分力F1的方向跟位移方向相同，對(duì)物體所做的功的等于 W1=F1S=FcosαS=FScosα。 根據(jù)合力與分力的作用效果相同可得： W=FScosα 3、 公式的理解： 1）文字表述：力對(duì)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。 2）各個(gè)字母的含義：F是作用物體上的恒力；S是物體的位移；α是F與S之間的夾角。 舉例：這兩圖中力F和位移s之間的夾角是多少？ 教師分析并糾正：找力F和位移s之間的夾角時(shí)，我們可以把力F和s的箭尾移到同一點(diǎn)，看它們之間的夾角。 3）功的單位：焦耳，用符號(hào)“J”表示。 1J等于1N的力使物體在力的方向上發(fā)生1m的位移時(shí)所做的功。 1J=1N1m=1Nm 4、正負(fù)功 1)引導(dǎo)學(xué)生做如下的正確填答 α的取值 cosα W的值 功的正負(fù) α=0 1 W=FS 力對(duì)物體做正功 0<α<π/2 大于0 W>0 力對(duì)物體做正功 α=π/2 0 W=0 力跟位移垂直時(shí)，不做功 π/2<α<π 小于0 W<0 力對(duì)物體做負(fù)功 2) 學(xué)生例舉力對(duì)物體做正功和做負(fù)功實(shí)例。 3) 結(jié)合實(shí)例說(shuō)明正功、負(fù)功的物理意義。 功是標(biāo)量，沒(méi)有方向，但有正功和負(fù)功之分。功的“正”、“負(fù)”并不表示功的方向，不能說(shuō)正功與負(fù)功方向相反。如果一個(gè)力對(duì)物體的運(yùn)動(dòng)起促進(jìn)作用（動(dòng)力），這個(gè)力所做的功是正的；如果一個(gè)力對(duì)物體的運(yùn)動(dòng)起阻礙作用（阻力），這個(gè)力所做的功是負(fù)的。正功與負(fù)功表示相反的做功效果。 正功的意義是：力對(duì)物體做正功，表明此力的效果是促進(jìn)物體的運(yùn)動(dòng)，是動(dòng)力。 負(fù)功的意義是：力對(duì)物體做負(fù)功，表明此力的效果是阻礙了物體運(yùn)動(dòng)，是阻力。 一個(gè)力對(duì)物體做負(fù)功，也可說(shuō)成物體克服這個(gè)力做了功（正值）。例如：一個(gè)力對(duì)物體做了－106J的功，可說(shuō)成是物體克服這個(gè)力做了106J的功。 另外功的“正”、“負(fù)”也不表示它們的大小，也就是不能說(shuō)“正功大于負(fù)功”。例如：兩個(gè)力做功分別為W1=2 J，W2=-5 J，比較這兩個(gè)力做功的大小。答案應(yīng)是：W2＞W(wǎng)1。 5、 總功的計(jì)算： 例題：如圖所示利用斜面從貨車上卸貨，每包貨物的質(zhì)量m=20kg。斜面傾斜角α=370，斜面的長(zhǎng)度h=0.5m，貨物與斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=0.2，求貨物從斜面頂端滑到底端的過(guò)程中受到的各個(gè)力所做的功以及合外力做的功。（取g=10m/s2） 解：斜面上的貨物受到重力G、斜面支持力N和摩擦力f共三個(gè)力的作用。貨物位移的方向是沿斜面向下?？梢杂谜环纸夥?，將貨物所受的重力分解到與斜面平行的方向和與斜面垂直的方向?？梢钥闯觯齻€(gè)力中重力和摩擦力對(duì)貨物做功，而斜面支持力對(duì)貨物沒(méi)有做功。其中重力G對(duì)貨物所做的功 方法一：直接運(yùn)用公式：WG = Gcos（900－α）=Gcos530 = 20100.50.6 J = 60 J 方法二：重力分解為：沿斜面方向分力為 mgsin370；垂直斜面方向分力為 mgcos370。 垂直斜面分力不做功，則重力所做功等于沿斜面方向分力所做的功，即 WG = mgsin370 h=20100.50.6 J = 60 J 支持力N與位移方向垂直，對(duì)貨物沒(méi)有做功 WN = 0 摩擦力f對(duì)貨物所做的功 Wf = (μmgcos370 ) cos1800 h=0.220100.80.5 J = －16 J 合外力所做的功 方法一：用各力功的代數(shù)和求 W總 = W1 +W2 +W3 =（60 + 0 －16）J = 44 J 方法二：物體所受合外力為 F合 = mgsin370 —μmgcos370 W總 = F合h =（mgsin370 —μmgcos370）h =20100.6－0.220100.8）0.5 J = 44 J 師生共同對(duì)例題小結(jié)： 1、求力做功既可以用W＝FScosα也可以將F分解后計(jì)算（一個(gè)方向沿運(yùn)動(dòng)方向；另一方向垂直運(yùn)動(dòng)方向） 2、當(dāng)物體在幾個(gè)力的共同作用下發(fā)生一段位移時(shí)，這幾個(gè)力對(duì)物體所做的總功通?？梢杂孟率鰞煞N方法求解： a. 根據(jù)公式W＝FScosα， 先分別求出各個(gè)力F1、F2……Fn 對(duì)物體所做的功W1、W2、W3、……Wn，再求各力所做的功的代數(shù)和，即W總＝W1＋W2＋……Wn。（注意各力代入時(shí)應(yīng)注意功的正負(fù)號(hào)） b. 由力的矢量合成方法先求出這幾個(gè)力的合力F合，再根據(jù)功的公式W總＝F合Scosα，其中α是合力F合方向與位移S方向之間的夾角。 三、鞏固練習(xí) 教材后練習(xí) 2、3 四、小結(jié)、板書設(shè)計(jì)： 1）提到功，哪一個(gè)力在哪一段位移上做的功 2）在怎樣的情況下力F不做功？F = 0 ; L = 0 ; F⊥L 3）怎樣判斷某力做功的正負(fù)？力的方向與位移的方向（力與位移的夾角） 4）功是標(biāo)量！但有正負(fù)！ 5）求解功的方法。 五、作業(yè)布置 4、5、6 gk.canpoint.cn gk.canpoint.cn