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必修 2《功》教学设计
一、教学目标
知识和技能
理解功的概念。
理解功的两个要素。理解功的正负的物理意义。
会用功的定义式计算恒力做功的大小。
过程和方法
(1) 通过“功”的学习认识建立物理概念的一般方法。
(2) 感受正交分解法推导力做功的计算式。
情感、态度和价值观
体验物理知识在生产生活的广泛应用,激发探究的兴趣和 学习的热情。
二、教学重点和难点
1. 重点是力对物体做功的两个要素和掌握功的计算公式。
2. 难点是功的正负和对“克服阻力做功”的理解。
三、教学流程
1. 教学流程图
2. 教学流程说明
情景I生活实例
货物在起重机作用下被举高了 ;(2) 机车制动后,列车逐 渐驶向站台。
活动I讨论
请学生分析货物、列车的能量变化。讲出功的定义 (若物体 在力的作用下能量发生变化,那么这个力一定对物体做了 功)。
活动口搬重货物 三种方式搬货物。一种只做原地上下搬的过程,另外一种 则搬着货物来回走动。第三种原地搬起货物挺住不动。这些 情景,让学生讲出做功的两个要素。
活动川讨论、交流
(1) 逻辑推理,探究功的规律
功的公式
如图1,力F使滑块发生位移I这个过程中,F对滑块做了
多少功如何计算 ?
计算公式: W=FI。
如果细绳斜向上拉滑块, 如图 2 所示,这种情况下滑块沿 F 方向的位移是多少 ?
学生讨论:分析并得出这一位移为 Icos B。至此按功的前 一公式即可得到如下计算公式:
W=FIcos0
结论:力对物体所做的功,等于力的大小、位移的大小、 力和位移的夹角的余弦三者的乘积。
运用公式计算功:给出 F=100N l=5m、B =37°,与同学一 起计算功 W 得出W=400N 就此说明1N?m这个功的大
小被规定为功的单位,为方便起见,取名为焦耳,符号为 J,
即1J=1N?m
在国际单位制中,功的单位是焦耳(J) 1J=1N ? m
功是标题,探究合力的功
再根据公式 W=FlcosB做启发式提问
将F分解到I的方向上得到这个分力为 Fcos 9,再与I相
乘,结果仍然是 W=FIcos9o
例1如图所示,F1和F2是作用在物体P上的两个水平恒力, 大小分别为:F1=3N? F2=4N,在这两个力共同作用下,使物 体P由静止开始沿水平面移动 5m距离的过程中,它们对物
体各做多少功 ?它们对物体做功的代数和是多少 ?F1.F2 的合 力对 P 做多少功 ?
从合力功与分力功所遵从的运算法则,深化功是标量的认
识。
解答过程如下: 位移在 F1、F2 方向上的分量分别为 I1 =3m、
I2 =4m , F1对P做功为9J, F2对P做功为16J,二者的代 数和为25J o F1、F2的合力为5N,物体的位移与合力方向相 同,合力对物体做功为 W =FS =5NX 5m=25J
合力做功
两种求法: W合=F合? I ? cos 9 ; W 合=W1+W2+W3此为
代数和
运用公式一探究正功、负功
没有方向,但有正负之分。
总结:
当O°WB <90。时,cos 9 为正值,W为正值,称为力 对物体做正功,或称为力对物体做功。
当9 =90°时,cos 9 =0, W=0力对物体做零功,即力对物 体不做功。
当90° &It; 9< 180°时,cos 9 为负值,W为负值,称为 力对物体做负功,或说物体克服这个力做功。
同学讨论正功、负功的物理意义,它们反映了什么问题 ?
例 2 如图中, a 图中的推力对正在前进中的小车来说是阻力, b 图中小车受到的滑动摩擦力阻碍小车的运动, c 图中上升
中的小球,重力与运动方向相反阻碍小球的上升,三个力均 对物体做负功:
图中推力做功
图中摩擦力做功
图中重力做功
讨论结果:当力对物体做正功,这个力对物体来说是动力
力对物体做负功,从动力学的角度看,这个力是阻力,对 物体的运动起阻碍作用。
一个力对物体做了负功,往往说成物体克服这个力做了功
( 取绝对值 ) ,即:
实际运用
例 3 一人乘电梯从 1 楼到 10 楼,在此过程中经历了先加速、 后匀速,再减速的运动过程,则地面上的观察者考察电梯支 持力对人做功情况是 ()
加速时做正功,匀速时不做功,减速时做负功
加速时做正功,匀速和减速时做负功
加速和匀速时做正功,减速时做负功
始终做正功
例 4 如图所示,一质量为 m=10kg 的雪橇,受到与水平方向 成 37°斜向上的拉力作用从静止开始运动,力的大小为
F=100N,使雪橇在水平地面上移动 l=5m,如图所示。雪橇与
地面间的滑动摩擦力为 Ff=70N。求:
人对雪橇的拉力所做的功 ;
雪橇克服摩擦力所做的功 ;
力对雪橇所做的总功。 (sin37 °=0.6 ,cos37°=0.8)
作业布置 略
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