司南版物理(必修)2第一章功和功率

司南版物理(必修)2第一章功和功率

第一节机械功

片段教学设计

（以下内容仅就本片段进行设计）

一、教学内容分析

1. 内容与地位

在《普通高中物理课程标准(实验)》的共同必修模块物理2的内容标准中涉及本节的内容有“理解功的概念”。该内容要求学生理解功的概念；在具体的物理情景中能判断出物体所受的各个力是否做功以及做功的正负。

本节课是在学生已有的认知结构“功的公式W=Fs”的基础上进行扩展，从力作用效果的角度导出功的一般公式W=Fs cosα，突出了力有空间积累的效果。功是物理学中的重要概念，功是能量转化的量度，与现代生活、生产等有着密切的联系。因此，在教学中应注重培养学生的推理能力和科学严谨的态度、注重获取知识的过程和方法，让学生了解物理思想，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，让学生的潜能在心情愉快、精神放松的状态下能够得到有效的释放和开发。

2. 教学目标

⑴知识与技能：理解功的概念。知道功是标量，认识正功、负功的含义，在具体的物理情景中能判断物体所受的各力是否做功以及做功的正负。

⑵过程与方法：通过功的概念及其公式导出的过程，体会并学习物理学的研究方法，能从现实生活中发现与“功”有关的问题，能运用功解决一些与生产和生活相关的实际问题。

⑶情感态度与价值观：有将功的知识应用于生活和生产实际的意识，勇于探索与日常生活有关的“功”问题，认识物理模型和数学工具在物理学发展过程中的作用。

3. 教学重点、难点

重点：功的一般公式及其推导过程；判定物体所受的各个力是否做功以及做功的正负。

二、案例设计

（一）本章导入：神奇的机械

教师活动：同学们知道金字塔吗？大家能否分享下对金字塔的认识？

学生活动：同学们踊跃回答、交流。

教师总结：ppt展示：

1、胡夫大金字塔的塔高乘上10亿等于地球到太阳的距离；

2、用2倍塔高除以塔底面积，等于圆周率，即3.1415926；

3、穿过胡夫大金字塔的子午线正好把地球上的陆地和海洋分成相等的两半；

4、塔的四边正对着东南西北四个方向；

5、塔的周长米数正好与一年的天数相吻合（即365.24），其周长乘以2正好是赤道的时分度；

6、坡面的高度是维度的6%。塔的自重乘以1015正好是地球的重量；

~~~~~

胡夫大金字塔，塔底边边长230m，误差不到20cm，塔高146.5m，相当于40层的楼高，其东南角与西北角的高度误差仅为1.27cm。

图片展示，从古到今，机械从简单到复杂，人们发明和制造机械，让其代替人力做功，从而推动社会的发展。人是如何利用简单机械做功的呢？怎样才能让各种机械更有效地发挥作用呢？学习本章之后，你将会对这些问题有初步的认识。

（二）引入新课

1、功的定义：

教师活动：同学们在初中已经学过有关功的知识，现在我们一起来回顾一下。

（用多媒体展示物理情景）

问题11、此人扛着货物上楼，他对货物向上的支持力对货物做功吗？

2、搬运工在平地上行走，他对货物向上的支持力对货物做功吗？

学生活动：请一位同学起立回答；

教师活动：人或机械对物体做功，可以抽象为物体受到的力做了功。初中我们学过做功的两个因素是什么?

让学生回答，基本上能从初中学过做功的两个因素（即一是作用在物体上的力，二是物体在力的方向上移动一段距离）入手。

教师活动：

1、点明：物理中所谓的“做功”和生活中所谓“做工”的不同

2、扩展：高中我们已学习了位移，所以做功的两个要素我们可以认为是：①作用在物体上的力；②物体在力的方向上移动的位移。

功的定义：一个物体受到力的作用,并在力的方向上发生了一段位移，我们就说这个力对物体做了功。

学生活动：练习巩固加深理解功的定义

例题：判断:有无做功

教师活动：物理学中的不做功的几种情况：

?劳而无功(有力无距)

?不劳无功(有距无力)

?徒劳无功(有力有距，但力⊥距)

2、推导功的表达式

问题2：教师活动：牛有没做功? 人有没做功?

转化为物理模型

思路一：把力分解

由于物体所受力的方向与运动方向成一夹角α，可根据力F的作用效果把F沿两个方向分解：即跟位移方向一致的分力F2，跟位移方向垂直的分力F1，

αcos 1F F = αs i n 2F F =

据做功的两个不可缺少的因素可知：分力F 1对物体所做的功等于F 1s 。而分力F 2的方向跟位移的方向垂直，物体在F 2的方向上没有发生位移，所以分力F 2所做的功等于零。所以，力F 所做的功W =W 1＋W 2=W 1=F 1s=Fs cos α

教师活动：展示学生的推导结果，点评、总结，得出功的定义式。

力F 对物体所做的功等于力的大小、位移的大小、力和位移夹角的余弦这三者的乘积。即：

W =Fs cos α

W 表示力对物体所做的功，F 表示物体所受到的力，s 物体所发生的位移，α为力F 和位移之间的夹角。

教师活动：力是矢量，位移也是矢量，能否把位移进行分解呢？

学生活动：同学们分组进行讨论

另一种思路:

W=F×S1=F×(S ·cos α)=F·S cos α 把位移分解

（三）小结：

教师活动：

归纳:

（1）力对物体所做的功等于力的大小、物体的位移 、力和位移的夹角的余弦这三者的乘积. 表达式为 W =Fs cosα

（2）α指的是力F 和位移s 间的夹角.

（3）在SI 制中，功的单位为焦（J ）

（4）功的表达式只适用于物体受到恒力作用

东汉王充在《论衡·询时篇》中，对“功”的论述指出：“且田与宅俱人所治，兴功用力，劳佚均等．……必铨功之大小，立远近之步数，假令起三尺之功，食一步之内，起十丈之役，食一里之外，功有小大．”显然这是已明确提出度量功的大小时，要从两个方面考虑，一是用力的多少，二是立远近之步数，即确定路程的长短．不难看出，这已和现在的功的定义极为相近，足以说明我国在力学研究中的成就．

（四）课后思考:

? 1、W =Fs cosα公式的使用条件是什么?

? 适用于恒力做功

?2、功表示的物理意义是什么?能用怎样的图象来体现?

表示力在位移上的累积.

（五）作业：

三、反思：

本片段教学设计由大家都好奇的金字塔之谜导入和用实际生活例子探究，使学生学习物理与生活拉近了距离，充分体会到物理就在生活中，科学就在自己身边，从而激发了学习“功”的热情。在本节课的学习过程中，既重视知识的获取也重视知识的形成过程，使学生真正体验到探究发现的乐趣和应用知识的重要性。分组讨论探究，激发学生思考和参与的积极性，发挥学生的自主性，培养学生分析问题和解决问题的能力，让学生的认知结构在交流碰撞中得到完善和重组。教师在问题的设置上注意了知识的层次，使学生在学习进程中时刻保持高昂的斗志、旺盛的精力、积极的情绪和浓厚的探究，为课堂教学增强了活力。在例题的设计上，既温故又知新，既考虑到问题的完整性和思维的多样性，又突出重点知识的检测和疑难问题的解决，达到良好的教学效果。