高中物理-4.1功(教案)教科版-必修2
教科版高中物理必修二4.1《功》ppt课件

借题发挥 (1) 抓住做功的两个因素判断各个 力的做功情况. (2) 根据力和物体在力的方向上的位移关系判 断功的正负.
【变式1】 下列说法中正确的是 ( ). A.力对物体做正功还是做负功,取决于力 和位移的方向关系 B.力做功总是在某过程中完成的,所以功 是一个过程量 C.功是矢量,正、负表示方向 D.功是标量,正、负表示外力对物体做功, 还是物体克服外力做功
三、功的正负、合力的功 正功和负功 力F与位移x方向的夹角为α,则根据功的公 式W=Fxcos α可知: (1)当α=90°时,cos α=0,W=0.表示力F 垂直x 的方向 不做功 的方向跟位移 时,力 F ; 正 (2) 当 0≤α<90°时, cos α>0 , W>0. 表示力 F 对物体做 功; (3)当90 cos α<0 ,W<0.表示 负 °<α≤180°时, 物体克服力 F做功 力F对物体做 功,也可以 说 .
一、做功与能量的变化 位移 力的方向 如果物体受到力的作用,并在 上发 生了 ,我们就说力对物体做了功. 能量的变化 做功总是与 密切相关,做功的过 程就是能量变化的过程.
二、功 力的方向 力 做功的两个不可缺少的因素: 和物体在 上发生的位移. 功的计算 力的大小 (1) 力 的 方 向 与 位 移 方 向 一 致 时 , 功等于 与 位移大小 的 乘 积W=Fx , 公 式 为: . 力与位移夹角的余弦 (2)力的方向与位移方向成某一角度 α时,力 力的大小 位移的大小 对物体做的功等于 W=Fxcos、 、 α 这三者的乘积,公式为: . 焦耳 (3) 功的单位:在国际单位制中,功的单位 J 是 ,简称焦,符号是 .
如已知物体受力中有的不做功有的虽做功但方便求得该力的功如重力的功时选择ww三相互作用力的功作用力和反作用力有等大反向的关系但是它们分别作用在两个不同的物体上两个力的作用点所产生的位移的大小并不一定相同因此两个力所做的功并不一定相同功的正负也不确定会出现多种情作用力与反作用力均做负功
《功》教案高中物理必修二

《功》教案高中物理必修二一、教学内容本节课选自高中物理必修二第四章《机械能》的第二节“功”。
详细内容包括:1. 功的定义及计算公式;2. 功与能的关系;3. 恒力做功和变力做功的计算;4. 功的物理意义。
二、教学目标1. 理解功的定义,掌握功的计算方法;2. 掌握功与能的关系,理解能量转化的过程;3. 能够解决实际问题,运用功的计算公式。
三、教学难点与重点重点:功的定义、计算公式及物理意义。
难点:变力做功的计算方法。
四、教具与学具准备1. 教具:斜面、滑块、弹簧测力计;2. 学具:计算器、草稿纸。
五、教学过程1. 实践情景引入:通过实际操作,展示物体在力的作用下移动一定距离的过程,引导学生思考力的作用效果与哪些因素有关;2. 例题讲解:(1)计算恒力做功;(2)计算变力做功;3. 知识讲解:(1)介绍功的定义、计算公式;(2)阐述功与能的关系;4. 随堂练习:布置一些有关功的计算题,让学生独立完成;六、板书设计1. 定义:功 = 力× 距离× cosθ2. 公式:W = Fd cosθ3. 物理意义:力对物体所做的功,等于物体动能的增量;4. 变力做功计算方法:积分法。
七、作业设计1. 作业题目:(1)一物体在水平面上受到一恒力F的作用,沿直线移动距离s,求该力所做的功;(2)一物体在斜面上受到一恒力F的作用,沿斜面向上移动距离s,求该力所做的功;2. 答案:(1)W = Fs;(2)W = Fscosθ。
八、课后反思及拓展延伸1. 反思:本节课通过实践情景引入,让学生对功的概念有了直观的认识。
但在讲解变力做功的计算方法时,可能部分学生难以理解;2. 拓展延伸:引导学生思考实际问题,如摩擦力做功与物体速度的关系,引出下一节内容——功率。
重点和难点解析1. 变力做功的计算方法;2. 实践情景引入的设置;3. 作业设计中题目的选择和答案的解析;4. 课后反思与拓展延伸的深度。
详细补充和说明:一、变力做功的计算方法变力做功的计算是本节课的难点。
高中物理必修二功教案

高中物理必修二功教案教案标题:高中物理必修二——功教案教学目标:1. 理解功的定义,掌握功的计算方法。
2. 理解功与能量转化的关系,能够应用功的概念解决相关问题。
3. 培养学生的实验探究能力,培养学生的科学思维和动手能力。
教学重点:1. 功的定义和计算方法。
2. 功与能量转化的关系。
教学难点:1. 功与能量转化的关系的理解和应用。
2. 探究实验的设计和结果分析。
教学准备:1. 教学课件、实验器材及实验记录表。
2. 学生实验报告模板。
教学过程:一、导入(5分钟)1. 利用课件展示一些与功相关的现象,如球员踢球、物体下滑等,引发学生对功的思考。
2. 提问:你们对功有什么了解?功与能量之间有什么关系?二、概念讲解与示例分析(15分钟)1. 通过课件和板书讲解功的定义和计算方法,引导学生掌握功的概念。
2. 结合具体例子,分析不同情况下的功的计算方法,如物体沿直线运动、物体沿斜面上升等。
三、实验探究(30分钟)1. 学生分组进行实验,设计实验内容为:利用弹簧测力计测量拉伸弹簧的力与弹簧伸长的关系,并计算所做的功。
2. 学生进行实验操作,记录实验数据并填写实验记录表。
3. 学生根据实验数据和计算结果,分析弹簧的伸长与所做功之间的关系。
四、实验结果分析与讨论(15分钟)1. 学生汇报实验结果和分析,老师引导学生讨论实验结果与理论预期之间的差异。
2. 引导学生思考:为什么弹簧伸长越多,所做的功越大?为什么在弹簧伸长的过程中,能量发生转化?五、概念巩固与拓展(15分钟)1. 教师进行概念巩固的小结,强调功与能量转化的关系。
2. 提供一些拓展问题,让学生应用功的概念解决实际问题,如物体下滑的速度与所做功的关系等。
六、作业布置(5分钟)1. 布置作业:完成课后习题,进一步巩固功的概念和计算方法。
2. 提醒学生按要求撰写实验报告,并在下节课提交。
教学反思:本节课通过引导学生进行实验探究,培养了学生的实验探究能力和科学思维能力。
教科版高中物理必修二4.1功优质教案

§功教学设计思路:对于功这一概念,学生在初中阶段已有一定的认识,但认识比较肤浅.本课的教学设计充分考虑学生原有的知识基础,让学生从初中已经熟悉的内容开始入手,再提出学生运用初中知识无法解决的问题,进而激发学生进一步认识功这一概念的欲望.通过对功的定义式的推导和讨论,进一步加深学生对力的作用效果的理解,进而认识功的本质.功是力学中的基本概念,在用能量途径研究物体的运动时,功的概念是不可缺少的,此外这部分知识与现代生活、生产等有着密切的联系,也是本章学习的基础.因此,教学设计过程注重培养学生的推理能力,同时教师应布置一些任务,让学生在完成任务中运用科学思维解决物理问题 , 了解物理思想和物理方法,体会物理学在生活和生产中的应用以及对社会发展的影响,让学生得到成功的体验,享受成功的愉悦,激发学习的热情和责任感.教学目标:一、知识与技能1.理解功的概念,能利用功的公式进行计算.2.理解正功和负功及其物理意义,知道做功的过程就是能量变化的过程.3.理解总功,能计算多个外力对物体所做的总功.二、过程与方法.2.体会科学研究方法对人类认识自然的重要作用,能运用功解决一些与生产和生活相关的实际问题.三、情感态度与价值观1.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..教学重点难点:重点:1.功的概念.2.功的计算公式.难点:1.如何判定各力做功的正负.2.能够用公式W=Fx cosα进行有关计算.教学准备:多媒体教学过程:一、复习导入我们都知道举重运动员在比赛过程中要消耗很大的能量,那么在每一次举重过程中,运动员到底要消耗多少能量呢?我们如何测定或计算呢?消耗掉的能量又用什么来量度呢?你所知道的能量形式有哪些?(引导学生回答:动能、势能、内能、电能)本章我们就要解决不同形式能量的转化是如何实现的问题.二、新课1.做功与能量的转化组织学生观看图片:运动员举重、滑梯运动中从斜坡下滑、射箭运动员射箭.提问学生,分别说出三幅图中运动物体受到哪些力,其中哪些力对物体做了功,物体的哪些能量发生了变化.让学生以小组为单位对所提问题进行分析总结,引导学生归纳出三幅图的共同特征:力对物体做功的过程同时伴随着物体能量的变化.组织学生列举一些日常生活中力做功伴随能量变化的实例.做功与能量转化密切相关,做功的过程就是能量转化的过程,大量事实表明,做了多少功,就有多少能量发生了变化.2.功的计算公式先请同学回顾一下初中学过的与功的概念密切相关的两个问题:什么叫做功?做功的两个不可缺少的因素是什么?思考:力 F 使滑块发生位移 x ,在这个过程中, F 对滑块做了多少功?活动:当恒力 F的方向与物体位移 x 的方向成某一夹角α时,如何计算力 F 对物体做的功呢?(教师提示对力进行分解)当力 F 的方向与运动方向成某一角度时,可以把力 F 分解为两个分力:跟位移方向垂直的分力Fsinα→ W = 0跟位移方向平行的分力Fcosα→ W = Fxcosα(1)功①. 力对物体做功等于力的大小、位移的大小、力和位移夹角的余弦这三者的乘积,即W=Fxcosα②. 单位:焦耳,简称焦( J ).1J=1N×1m = 1N•m③. 功是标量:只有大小,没有方向.④功的物理意义:功是能量变化的量度。
高中物理必修二功教案

高中物理必修二功教案《高中物理必修二功教案》一、功的基本概念在物理学中,功(Work)是一个十分重要的概念,它描述了力在物体上所作的功。
当一个力作用在物体上,使之发生位移时,如果力的方向和位移的方向相同,那么力所作的功就是正的,反之则为负的。
二、功的计算方法1. 计算功的大小当力的大小和位移的夹角为θ时,力所作的功可以使用以下公式进行计算:\[ W = |F| \cdot |s| \cdot \cos \theta \]其中,W代表功,F代表力的大小,s代表位移的长度,θ为力和位移夹角的余弦值。
2. 单位功和功率功的单位是焦耳(Joule,J),当力的大小为1牛顿,位移为1米时所作的功为1焦耳。
功率(Power)是描述力对物体进行功的速度,其公式为:\[ P = \frac{W}{t} \]其中,P代表功率,W为所作的功,t为所用的时间。
三、功和能量1. 机械能守恒定律根据机械能守恒定律,一个封闭系统中,如果只受内部作用力,那么系统总的机械能会保持不变。
系统的机械能包括势能和动能两部分,即\[ E_{\text{总}} = E_{\text{势}} + E_{\text{动}} \]其中,Total Energy是总机械能,Potential Energy是势能,Kinetic Energy是动能。
2. 功和机械能变化当力作用在物体上进行位移时,力所作的功会改变物体的机械能。
如果力的功是正的,则会增加物体的动能;如果力的功是负的,则会增加物体的势能。
四、实例分析举例说明功的应用和计算方法,可以让学生更好地理解力、功和能量之间的关系。
通过具体案例分析,学生可以更好地掌握物理学中的这些重要概念。
五、课堂教学方法在教学中,教师可以采用案例分析、实验观察等方法,激发学生的学习兴趣,帮助他们深入理解功的概念和计算方法。
通过互动式的课堂教学,可以提高学生的学习效果,加深对物理学知识的理解和掌握。
六、总结反思在课程结束时,可以进行知识点的总结和反思,让学生对本节课的内容有一个系统的复习和梳理。
2024年《功》精彩教案高中物理必修二

2024年《功》精彩教案高中物理必修二一、教学内容本节课选自高中物理必修二,涉及第四章《机械能》中的第一节《功》。
详细内容包括:功的定义、计算方法、功的性质以及功与能的关系。
通过本章学习,学生将深入理解功的概念,掌握功的计算方法,并了解功在能量转化中的作用。
二、教学目标1. 让学生理解并掌握功的定义,能准确运用功的计算公式进行计算。
2. 使学生了解功的性质,理解功与能的关系,为后续学习能量守恒定律打下基础。
3. 培养学生的动手操作能力和逻辑思维能力,提高分析问题和解决问题的能力。
三、教学难点与重点教学难点:功的性质及功的计算方法。
教学重点:功的定义、计算公式及其应用。
四、教具与学具准备1. 教具:黑板、粉笔、PPT、实验器材(斜面、小车、弹簧测力计等)。
2. 学具:笔记本、教材、练习本、计算器。
五、教学过程1. 实践情景引入(5分钟)通过展示一个斜面和一个小车,让学生思考如何计算把小车推上斜面所需的力所做的功。
2. 知识讲解(15分钟)(1)介绍功的定义,解释功的物理意义。
(2)推导功的计算公式,并通过实例讲解其应用。
(3)讲解功的性质,分析功与能的关系。
3. 例题讲解(15分钟)(1)选取一道有关功的计算题,引导学生分析题目,列出已知量和未知量。
(2)根据功的计算公式,指导学生进行计算。
4. 随堂练习(10分钟)让学生独立完成一道有关功的计算题,巩固所学知识。
5. 小组讨论与展示(5分钟)将学生分成小组,讨论并展示各自解题过程,互相学习,共同提高。
六、板书设计1. 功的定义2. 功的计算公式3. 功的性质及功与能的关系4. 例题及解题步骤七、作业设计1. 作业题目:(1)计算一个人把一个物体从地面上提起来所做的功,已知物体的质量为5kg,提升的高度为2m。
2. 答案:(1)W = mgh = 5kg × 9.8m/s² × 2m = 98J(2)A. 人推墙,墙没有位移,力不做功;B. 人拉车,车有位移,力做功;C. 重力作用在静止的物体上,物体没有位移,力不做功。
2024年高中物理必修二教案《功》

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高中物理教学反思
在新课程形势下要求:一个称职的高中物理教师,决不能“教书匠”式地“照本宣科”,要在教学中不断反思,不断学习,与时共进。新课程下物理的教学反思有助于我们在新课程改革环境中更加深入研究物理教学,也是教师应具备的一个重要素质,更是全面实施素质教育,促进学生全面发展的重要过程。教学反思对提高教师科研能力和教学质量的提高有着积极的作用。下面谈谈我对教学反思的几点看法:
(2)W=F·lcosα与W=Fcosα·l的理解
公式可以表示为W=F·lcosα,表达的物理意义是功等于力与沿力F方向的位移的乘积;公式也可以表示为W=Fcosα·l,表达的物理意义是功等于沿位移方向的力与位移的.乘积.
2.对正功、负功的理解
(1)功是标量: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.
三、对教学过程的反思
在一堂课教学过程中,往往会出现深度与浅度相差悬殊,师生互动交流并非融洽,教法与学法相脱节的现象发生。通过对一堂课的课后反思,教师可以根据课堂教学的疏漏和失误,有的放矢地采取相应的补救措施。就可以避免一些不必要的失误,可对下一知识点的教学产生催化的作用。所以要根据课堂情况的变化,及时调整内容的详略和时间的统筹。例如功的概念理解一直是初中力学的难点,但教材编排时将该内容放在了这一章的第一节,先认识功,再学习机械能,让学生的学习有点无从下手的感觉,在借鉴了以往授课的经验中,将机械能的学习置于本章的开始,先认识了能量,然后引出物体具有了机械能,我们就说物体做了功,使概念的出现有章可循。
物理《必修2》4-1 功 (教案)

不论是静摩擦力,还是滑动摩擦力,既可以对物体做正功,也可以对物体做负功,还可能不对物体做功力做正功还是做负功要看这个力是动力还是阻若斜面固定不动,物体沿与物体位移方向垂直,不做功,但当斜面不固定时,物体沿斜面下滑的同时,在FN的反作用物体的合位移l与支持为锐角做正功,若α为直角则不做功,的斜面上,物体与斜面间的动摩擦因数为μ,现使斜面水平D.mglsin θcos θD.mglcos θ【解析】木块发生水平位移的过程中,作用在木块上共有三个力,重力mg,支持力F1,静摩擦力F2.根据木块的平衡条件,由这三个力的大小,物体的位移及力与位移的夹角,即可由功的计算公式算出它们的功.沿斜面建立直角坐标系将重力正交分解,由于物体相对斜面静止而在水平面上做匀速运动,根据力的平衡条件可mgsin θ的小球,小球上升的最大高度为是变力,但此力对物体所做的),则细绳对物体的拉力点自由滑下,通过粗糙的静止水平传送带以后落到地面上的Q点,若传送带的皮带点自由滑下,则( )【错解】因为皮带轮转动起来以后,物块在皮带轮上的时间长,相对皮带位移量大,摩擦力做功将比皮带轮不转Q点左边,应选B选项【错因】学生的错误主要是对物体的运动过程中的受力分析不准确.实质上当皮带轮逆时针转动时,无论物块以多大的速度滑下来,传送带给物块施加的摩擦力都是相同的,且与传送带静止时一样,由运动学公式知位移相同.从传送【正解】物块从斜面滑下来,当传送带静止时,在水平方向受到与运动方向相反的摩擦力,物块将做匀减速运动当传送带逆时针转动时物体相对传送带都是向前运动,受到滑动摩擦力方向与运动方向相物体做匀减速运动,离开传送带时,仍做平抛运动,且与传送带不动时的抛出速度相同,故落在Q点,所以A 、重力做功 摆线对球的拉力不做功B 、重力不做功.摆线对球的拉力做功C 、重力和拉力都做功D 、重力和拉力都不做功2. 恒力F 作用于物体上使得物体在F 的方向上移动了一段位移s ,则下列关于力F 在这段位移内做功大小的说法中正确的是A .当物体做加速运动时,F 做的功最多B .当物体做减速运动时,F 做的功最少C .当物体做匀速运动时,F 做的功为零D .不论做什么运动,F 做的功都等于F·s3.下列关于作用力、反作用力的做功问题中,说法正确的是( )A .作用力做功,反作用力也必定做功B .作用力做正功,反作用力一定做负功C .作用力的做功数值一定等于反作用力的做功数值D .单纯根据作用力的做功情况不能判断反作用力的做功情况4.在水平面上,有一弯曲的槽道AB ,槽道由半径分别为R2和R 的两个半圆构成.如图所示,现用大小恒为F 的拉力将一光滑小球从A 点沿 槽道拉至B 点,若拉力F 的方向时刻均与小球运动方向一致,则此过 程中拉力所做的功为( )A .0B .FR C.32πFR D .2πFR 5. 静止在粗糙水平面上物块,受方向相同但大小先后为F1、F2、F3的水平拉力作用,先做匀加速运动、再做匀速运动、最后做匀减速运动到停下(F1、F2、F3分别对应上述三个过程).已知这三个力的作用时间相等,物块与水平面间的动摩擦因数处处相同,则下列说法中正确的有( )A.这三个力中,F1做功最多B.这三个力中,F2做功最多C.加速运动过程中合力做的功大于减速运动过程中克服合力做的功D.在一过程中,这三个力做的总功为零6. 如图所示,三个固定的斜面底边长度都相等,斜面倾角分别为30°、45°、60°,斜面的表面情况都一样.完全相同的物体(可视为质点)A 、B 、C 分别从三斜面的顶部滑到底部的过程中 A.物体A 克服摩擦力做的功最多 B.物体B 克服摩擦力做的功最多 C.物体C 克服摩擦力做的功最多 D.三个物体克服摩擦力做的功一样多。
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《功》的教学设计教材分析新课程比较注重物理量引入、建立的来龙去脉,这也是为实现教学三维目标服务的。
高中物理教科版(必修2)第五章非常重视概念、规律的探究过程。
探究守恒定律一定涉及能量的转化过程,而要进一步研究能量的转化,最终得到机械能守恒定律,对功的知识的掌握,就显得尤为重要。
本章的第一节引入功是为进一步探究能量作铺垫的。
使学生很自然的联想到功和能是紧密联系在一起的。
因此在教学设计中教师可以紧紧围绕“功是能量转化的量度”这条主线展开。
这样不仅可以使学生明白“为什么要引入功”,还可以利用这个结论探究功是标量还是矢量,同时也为后面学习重力势能、探究弹性势能的表达式、动能定律等知识打好基础。
可以这样说,“功是能量转化的量度”是贯穿于整个第五章的主线,在教学设计、探究过程中应始终立足于这条主线上。
教学设计思路从生活中的物质生产的基本动作和学生参与的互动实验,探究“功”的来历和做功的不可缺少的因素;再通过特殊情景引出一般情景,并通过等效思想,借鉴两种特殊情况推导出功的一般表达式;从功的一般表达式的深化研究得出功有正、负;从功的正、负引出功是矢量还是标量,通过“功是能量转化的量度”探究功是标量;通过例题得出几个力做功和它们的合力做功的关系;通过例题的拓展得出αcos Fl W =的适用条件,并为以后探究弹性势能的表达式埋下伏笔。
本节课的教学流程图如右图所示。
整个教学的设计和课堂教学的过程还应紧紧围绕着课程目标的三个维度展开。
教学目标(一)知识与技能1、知道功的来历,掌握做功的两个必要因素。
2、能从特殊到一般,一般到特殊推导功的一般表达式,知道功的单位。
3、掌握αcos Fl W = 只适用于恒力,l 应为对地位移。
(二)过程与方法1、通过演示和事例,并同时通过启发式探究,使学生明白“功”的来历并掌握做功的两个因素。
2、在推导αcos Fl W =过程中,通过猜想、从特殊到一般,再从一般到特殊的理论论证等方法培养学生科学论证能力和推理能力,并渗透等效思想,有意识地培养学生的科学思维和科学方法。
(三)情感态度与价值观1、通过“为什么要引入功”和“功”的来历的探究,使学生体会到物理来源于生活,并使学生体验到物理学家在追寻守恒量和守恒定律过程中所做的研究过程。
2、通过科学探究教学培养学生的科学探究兴趣和热情。
教学用具弓箭、重物、锯、木板、榔头、钉子、起子教学过程一.引入新课:不同形式的能量之间可以互相转化。
能量变化的过程必然伴随着做功的过程,可见,功与能是紧密联系的两个物理量。
因此,在本章追寻守恒定律的过程中,首先学习功。
设问:为什么要引入功?二.通过启发式探究,使学生明白“功”的来历并掌握做功的两个因素。
通过功的英文单词是“work ”,“work ”不就是“工作”吗?那“做工”和“做功”意思是不是一样?引出本节课要探究的第二个问题:“功”的来历和做功的因素。
互动演示:请同学背或抱着一桶纯净水。
教师“命令”:“你今天的‘工作’就是抱着这桶纯净水站一个小时。
” 提问学生:“这个同学有没有在工作?”,“有没有使这桶纯净水的能量发生改变?” 围绕“功是能量转化的量度”使学生明白这种情况是劳而无“功”,对纯净水桶的运动能量并无影响。
因此从有没有对物体的能量变化产生影响使学生明白“功”的来历。
下面我们来探究一下影响做功的因素。
请同学们考虑一下汽车刹车的情况。
通过引导使学生明白:要使两辆完全相同的以同样速度行驶的汽车停下来,从受到的阻力大小和通过的位移大小考虑可以采用两种方法,一种是用较大的阻力,通过较小的位移,使车停下;还有一种是车受到较小的阻力,通过比较长的位移使车停下。
两种方法在改变车的运动能量上是等效的,可见,做功也是一样的。
由此可见,做功是和两个因素相联系的,一个是力,还有一个是在力方向上发生的位移大小。
实际上物理学家在定义功的过程中,还考虑了大量的实际生产工作。
演示:锯木头、敲钉子等工作。
我们说物理来源于生活,功的定义也是如此。
如锯木头,可以分为“推锯”和“拉锯”两个动作;敲钉子,可以分为“举锤子”和“碰钉子”两种动作。
物质生产工作都是由一些简单的动作组合起来的。
即使一些比较复杂的工作,其实也只是一些推、拉、踏、旋等简单动作,按照一定的规律,进行连续的活动罢了。
而推是向前用力,拉是向后用力,踏是向下用力,举是向上用力,旋是边推边拉,碰是快推或快拉,而拉又是向后的“推”。
归结起来,所有这些简单的动作,可以说都是不同方向的“推”,而“推”显然是一切工作的基本单位。
而之所以能构成推的动作,必须要有两个内容,一是作用力,二是移动的距离,两者缺一不可。
显然,功定义成力和在力方向上发生位移的乘积是非常准确的。
这也是物理来源于生活又和生活相统一的一个很好的例子。
而这也就是做功的两个必不可缺少的两个因素。
四.通过从特殊到一般,再从一般到特殊,借鉴等效思想,引导学生探究出求功的一般表达式αcos Fl W = 特殊情景1:如图,物体在水平恒力F 的作用下前进L 位移,力F 做功多少? 特殊情景2:如图用竖直向上的提力提水桶水平匀速前行一段位移l ,提力对水桶有没有做功?做了多少功? 一般情景3:一般的情况力F 的方向与运动方向并不一致,也不是与运动方向发生的位移相垂直,力F 方向与运动方向成某一角度时,力F 对物体有没有做功呢?若做了功,所做的功又是多少呢? a .提出猜想:通过做功的两个必要因素启发引导学生进行猜想,并交流猜想。
可能提出几种猜想:(1)力F 做功大小和力与运动方向的夹角α没有关系。
(2)力F 做功大小和力与运动方向的夹角α有关系。
同样一个力F 作用方向不同,在改变物体能量上效果不相同,可从两种特殊情况作定性分析,否定猜想(1)。
对猜想(2)提出运用特殊到一般的思维来理论验证的思路。
b .师生交流协作,学生分析论证,验证猜想:1、教师启发:运用矢量分解,把一般情境问题转化为二个简单的特殊问题,同时渗透等效思想。
2、学生论证:c 。
优化表述论证成果:一般的情况力对物体所做的功,等于力的大小,位移的大小,力与位移夹角的余弦这三者的乘积。
即αcos Fl W =五.从一般到特殊,深化对αcos Fl W =的认识讨论一个力做功时可能出现的几种情形:(1)当α= π/2 时 ,cos α=0,W =0。
表示力F 方向跟位移l 的方向垂直时,力F 不做功。
物体在这个力F 作用下能量不发生变化(既没有增加也没有减小)(2)当0 ≤ α< π/2 时,cos α > 0,W>0。
表示力F 对物体做了正功。
(3)当π/2 < α ≤ π 时,cos α < 0,W <0。
表示力F 对物体做了负功。
功既可以是正值,还可以是负值。
结合书本P5图5.2-5进一步讨论正功和负功含义(仅限于学生的现有知识水平,对运动只学习了直线运动,因此对物体的能量也只限于讨论运动物体的能量):(1)正功:力对物体做正功时,这个力对物体而言是动力,对物体而言是输入了能量,物体的能量发生了增加。
(2)负功:力对物体做负功时,这个力对物体而言是阻力,对物体而言是输出了能量,物体的能量发生了减小。
也可以表述成“物体克服这个力做了功”。
例如某个力做了-10J 的功,可以说这个物体克服这个力做了10J 的功。
顺便说明在国际单位制中,功的单位是J 。
1J 等于1N 的力使物体在力的方向上发生1m 的位移时所做的功。
即m N m N J ⋅=⨯=1111αcos 1l l =αcos 2l l =αcos 1Fl Fl W ==αcos 1Fl l F W ==αsin 2F F =αcos 1F F =六.功的拓展研究1: 功是矢量还是标量呢?引导学生围绕“功是能量转化的量度”出发讨论功是标量还是矢量。
得出:力做功的效果表现为物体在力的作用下能量发生了变化(增加了或减少了)。
也就是做功能增加(或减少)作用物体的能量。
而能量没有方向性。
那么促使能量变化的力的作用效果——功也没有方向性。
可见,功是标量,正负不表示方向,仅表示做功的性质。
通过例题探究几个力对一个物体做功的代数和,等于这几个力的合力对这个物体所做的功。
例 质量为m 的物体沿着倾角为α的光滑斜面下滑L 的距离,斜面保持不动,解:ααsin )90cos(mgl mgl W G =-=090cos == l F W N F NN F G W W mgl l mg W +==ααsin )sin (=合我们发现:物体所受合力做的功恰等于各力做功的代数和。
若斜面粗糙,上面结论是否还成立?ααsin )90cos(mgl mgl W G =-=090cos == l F W N F N αμcos mgl W f F -=f N F F G W W W mgl l mg mg W ++=-=-)cos (sin )cos sin (θμααμα=合 若斜面粗糙,同样发现上面结论成立。
因此几个力对一个物体做功的代数和,等于这几个力的合力对这个物体所做的功。
而这再一次验证了功是标量,运算遵循代数法则。
上例中,若物体在光滑斜面上向下滑行过程中,斜面同时往后退,试判断重力和支持力做功的性质。
我们发现,同一个客观的运动,相对于不同的参考系,位移是不同的。
因此,一般在中学物理中我们约定,计算功位移都以地面为参考系。
七.功的拓展研究2新的问题情境:如图:小木块受到水平向右的拉力F=1N 作用,在水平地面上向右移动了l =1m 后,再然后拉力大小不变又向左拉了来回到原处。
求:拉力F 所做的功。
通过分析、引导得出:功的计算公式αcos Fl W =只适用于恒力做功。
拓展推广研究并留下新的问题情境:提出问题:功的计算式αcos Fl W =不适用于变力做功,那么对于物体在受到变力作用下发生了一段位移做功的情况是不是有新的求变力做功的理论和方法呢?例如用水平力F 拉伸弹簧L 的距离,如何求这个变力做功呢?(留下悬念,为第五节探究弹性势能的表达式埋好伏笔。
)这个问题留待我们在以后的学习中去解决θθ板书设计教后反思学习《功》是为了追寻守恒定律服务的,也为后面的动能定理学习打好基础。
本节课通过五个问题的设置(见板书方框部分的内容),层层推进,一环紧扣一环,每一个问题的探究和下一个问题的引出都很自然,符合学生的认知规律。
尤其是前面部分探究功的来历和做功的因素,学生探究的积极性很高。
在不知不觉中,顺其自然地完成了整节课知识点的教学任务,又为后面的探究弹性势能的表达式设下伏笔,从而使学生认识到功和能是紧密联系在一起的,自然地为后面的教学做好铺垫、打好基础。
为什么要引入功? 1、功是能量转化的量度。
探究“功”的来历和做功的因素。
2、功的两个必不可缺少的两个因素:力和物体在力方向上发生的位移从特殊 ⇌ 一般 推导功的一般表达式。