資源簡介

教學設計
課程基本信息
學科 物理 年級 高一 學期 春季
課題 功和功率
教學目標
1. 理解功的概念，知道做功的兩個要素，掌握功的計算公式。 2. 知道功是標量，理解正功和負功的含義 3. 知道多個力對物體做功，求總功的方法。 4. 理解功率的概念，知道功率的定義和定義式P＝W/t，能用公式P＝W/t解答有關的問題。 4. 理解瞬時功率的概念，知道功率的定義和定義式P＝W/t，能用公式P＝W/t解答有關的問題。
教學內容
教學重點： 1. 理解功的概念及正負功的意義。 2. 理解功率的概念，理解功率與力、速度的關系。 教學難點： 1. 培養學科思維，培養學生的推理能力、分析綜合能力，并學會物理學常用的研究方法，通過具體問題的分析(特殊性)，得出解決問題的普遍方法(普遍性) 2. 理解功率的概念，能用平均功率和瞬時功率解決相關問題。
教學過程
環節一：溫顧知新 引導學生復習在初中學過的功的初步知識。 引導學生思考：假設桌面上靜止著一個重力為G的箱子，現用細繩拉動箱子 在光滑的水平桌面上向右移動了l的距離，那么物體受到的各個力分別對物體做了多少功呢？在求功之前，請大家先回顧下，初中講到的，力對物體做功，需要滿足哪些條件呢？ 回顧初中做功的條件：力對物體做功需要滿足兩個條件，第一個是這個力要作用在物體上，第二個是物體要在力的方向上通過一段距離。引導學生思考：如果物體運動的方向與力的方向不一致，例如馬拉雪橇時拉力方向和雪橇運動方向間有一個角度。 出示圖片:馬拉雪橇 這時應當怎樣計算功呢？ 思路一：將L 分解，用L1 和L2 等效替代L。 教師提示：將位移L 分解為F 方向上的位移L1和垂直于F 方向的L2，發生L1位移F 做功，發生L2位移F 不做功。 WF=F L1=F Lcos α 思路二：將F 分解，用F1 和F2 等效替代F。 教師提示：F1和F2與F 是等效替代關系，F1和F2做功的效果和F 做功的效果相同。所以F做的功等于F1和F2做功之和。 物體在 F2 的方向上沒有發生位移，即： WF2=F2·0 力F 對物體所做的功W 等于力F1做的功，W=WF1=F1·L=F Lcos α 環節二：新課教學 歸納總結：功的計算公式 功的計算 （1）公式：W ＝ FL cosα 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。 （2）適用條件：適用于恒力做功。 功的單位 在國際單位制中， 功的單位是焦耳簡稱焦，符號是 J。 1J＝1N×1m=1N·m 引導學生思考：功是標量還是矢量？ 通過表達式，推斷出功是標量只有大小，沒有方向。 提問：既然功是一個沒有方向的物理量，但是它有正負。那么，功的正負是由什么決定的呢？ 思考討論：由w＝F L cosα你能說出力與位移成不同的角度時，力的做功的情況嗎？ 1、當 α＝ 時，cos α＝0， W ＝ 0。力 F 的方向與位移 L 的方向垂直時，力 F 不做功。 視頻：同學提著重物在水平路面上行走，重力 G 和支持力 FN 都與位移方向垂直，這兩個力都不做功。 2、0 ≤ α < 時，cos α > 0， W > 0。這表示力 F對物體做正功。 觀看視頻，說明正功的意義是：力對物體做正功，表明此力的效果是促進物體的運動，物體獲得了能量。 < α≤ π 時，cos α < 0 ， w < 0。這表示力 F對物體做負功。觀看視頻，說明負功的意義：力對物體做負功，表明此力的效果是阻礙物體運動，物體對外轉移了能量。 歸納總結，并引出求總功的需求：我們如果把正功比作是存入銀行賬戶的錢的話，那么負功就是從那兒取出的錢。因為能量是比較的抽象的存在，所以能量轉化的度量會比較困難，但是我們可以通過力做的功，計算出有多少的能量和外界發生了轉化。而現實中，物體往往受到不止一個力的作用，如果我們能夠計算出所有力做的總功的話，那我們就能知道，在這些力做功時，對應的能量總共發生了多少的轉化。 環節三：例題講解 一個質量為150kg的雪橇，受到與水平方向成37°角斜向上方的拉力，大小為500N，在水平地面上移動的距離為5m。地面對雪橇的阻力為100N，cos 37°＝ 0.8。求 （1）各個力對物體所做的功 （2）各個力對物體做功的代數和 （3）物體所受的合力 （4）合力對物體做的功 教師解析：據這個例題，把情景簡化成一個物理模型，對模型進行受力分析，物體受到了重力、支持力、摩擦力、還有斜向上的拉力，對拉力往水平和豎直兩個方向上分解成FX和FY，由于FY和位移方向垂直，所以FY不做功，那么拉力做的功就等于水平方向的分力做的功，即WF＝ Fx l ＝Fl cos 37°＝2 000J。阻力與運動方向相反，所以阻力做的功Wf ＝ f l cos180°＝－500J。而重力和支持力與運動方向垂直，所以重力和支持力都不做功。各個力對物體做功的代數和，可以把每個力所做的功進行代數相加，算出W=1500J。物體所受的合力是多少呢？在豎直方向上，物體的合力是等于0的，在水平方向的合力就等于物體此時所受到的總的合力F合= Fx-f＝ 300N,最后，合力所做的功可以直接根據功的計算公式，W合＝ F合 l ＝300N×5m＝1500J。 總結出求總功的兩種方法，第一是分別求出每個力所做的功，然后求出所有功的代數和。第二種方法就是先求出物體所受的合力，然后再求出合力的功。這就是計算總功的兩種方式。 環節四：新課教學 情境回顧： 教師講述：當箱子在粗糙的桌面上用50N的水平拉力作用下勻速前進了5m。 拉力做了250J的正功，如果你花了2秒鐘移動箱子，那就相當于你每秒鐘對箱子做功125J.而如果你降低了初速度慢慢推，以同樣的力移動同樣地距離，花了5秒鐘，那就相當于你每秒鐘只對箱子做功50J。那就是說，你做功比之前更慢了，也可以理解成，你每秒鐘向箱子傳遞的能量變得更少了，做功的效率更低了。 概念引出：用力做的功W和所花時間t的比值，來描述力做功的快慢，我們把這個新的物理量叫做功率。功率用字母P表示， 定義:力對物體做的功，跟完成這些功所用時間的比值。 物理意義：功率反映力對物體做功的快慢。 公式： 教師介紹：當年瓦特為了推銷他花了十年時間改良的蒸汽機，把馬拉物體的效率和他的蒸汽機做比較，以馬力為單位，提出了功率的概念，后人為了紀念他的偉大成就，便以瓦特作為功率的國際單位。 單位:瓦特，簡稱瓦，符號是W。 1W＝1J/s， 功率是標量 教師活動：引導學生推導功率、力和速度的關系。 由w ＝ F L 得： 提示：功率與力、位移、時間相聯系，這種聯系在技術上具有重要意義。 因為 進一步推導得到: P=Fv 教師活動：引導學生歸納總結功率與力和速度的關系式。 1、關系式： P ＝ Fv （1）若v表示物體在時間t內的平均速度，則功率P表示力F在時間t內的平均功率； （2）若v表示物體在某一時刻的瞬時速度，則功率P表示力F在該時刻的瞬時功率。 教師提示：通常用計算平均功率，用計算瞬時功率。 思考與討論：汽車開上一個較大的斜坡時， 為什么要把檔位調低一些呢？ 提示:當發動機功率不變時，我們可以通過減擋來降低汽車的瞬時速度，根據公式P=FV，此時發動機就可以提供更大的牽引力. 小結： 功的定義：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三者的乘積， 功是一個標量，公式、W=F·l·cosθ。 總功的兩種計算方法：1.先求出每個力所做的功，然后求出所有功的代數和。2.先求出物體所受的合力，然后再求出合力的功。 功率定義：力對物體做的功，跟完成這些功所用時間的比值。 平均功率和瞬時功率

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