資源簡介

中職人教版《物理》通用類《2.1 功 功率》教學設計
【教學內容】
　　第二單元第1節。
　　【教學目標】
　　1.理解功的概念，會運用功的公式進行計算；理解正功和負功的概念，知道在什么情況下力做正功或負功；知道合外力所做的功等于各力功的代數和；理解功率的公式P=W/t，并能進行有關計算；正確理解公式P=Fv的意義，知道什么是瞬時功率，什么是平均功率，并能用來解釋與功率有關的現象和進行計算。
　　2.結合初中所學的功的概念和公式與力的分解知識，推導出功的一般計算公式；運用數學方法與矢量概念，得出正功與負功的概念；體驗從特殊到一般的研究方法是科學研究的一般方法之一。
　　3.通過與功率有關問題，比如汽車運行中的功率與能耗分析，培養學生的節能環保意思。
　　【教學重點】
　　功、功率的概念及計算。
　　【教學難點】
　　正功與負功的理解，平均功率與瞬時功率的區別。
　　【教具準備】
　　木塊、彈簧測力計等。
　　【教學過程】
　　◆創設情境──引出課題
　　1．回顧復習初中所學功的知識──提問、討論
　?。?）舉例說明什么是功？
　　功與作用于物體上的力有關，一個力作用在物體上并使受力物體在力的方向發生一段位移，這個力就對物體做了功。
　?。?）如何計算一個力對物體做的功？
　　功等于力與受力物體在力的方向上發生的位移的乘積。用公式表示就是：
　?。?）如何判斷一個力對物體做不做功？
　　一看是否有力作用在物體上，二看物體是否沿力的方向發生位移。如果一個物體同時受幾個力的作用，物體發生的位移沿哪個力的方向，哪個力對物體做功。
　?。?）力對物體做功有無快慢程度的差別？若有，用什么物體量表示？怎樣計算該物理量？
　　用功率表示做功的快慢程度，功率等于單位時間里做的功，用公式表示就是：。
　　2．提出問題：如圖所示，恒力F方向與水平方向成α角斜向下推物體或斜向上拉物體，使物體在水平面發生s的位移，力F對物體做不做功，若做功，怎樣計算功的大??？怎樣計算做功的快慢？
　　◆合作探究──新課學習
　　一、功
　　1．推導功的計算公式
　?。?）上述所提問題中，力F對物體做不做功的討論：
　　力F有兩方面的作用效果，一是向上提起物體，以減少物體對水平面的壓力，而是向前牽引物體，使其前進。因此，可將力F分解為豎直向上的分力F1和水平向前的分力F2。由幾何關系可得：
　　。
　　由初中所學功的知識可知，兩個分力中的F1不做功，而F2做功，由力的分解的等效性可知，力F做了功。
　?。?）計算力F做的功
　　由于合力和分力是等效的，所以力F2對物體做的功就等于力F對物體做的功：
　　
　　2．計算功的公式
　?。?）公式：
　　（2）公式的應用：在中學階段應用此公式只能求解恒力的功。所謂恒力，是指在物體運動發生s的位移的過程中，大小和方向都保持不變的力。
　　3．功的正負的討論：
　　（1）由公式結合三角函數知識可知：
　　當α<90°時，W>0，力對物體做正功；當α=90°時，W=0，力對物體不做功；當90°<α≤180°時，W<0，力對物體做負功；
　　（2）功的正負的意義：功是標量，只有大小，沒有方向。功的正負不代表功的大小，也不代表功的方向，某力做正功，它對物體的運動起推動作用，是外力對物體做功；某力做負功，它對物體的運動起阻礙作用，是物體克服外力做功，做功的多少等于負功的絕對值。
　　4．總功的計算
　?。?）什么是總功？
　　當物體同時受幾個力作用而運動時，作用在物體上的每一個力對物體所作的功的代數和，叫做這幾個力的總功。
　?。?）總功的計算：有兩種方法，一是分別運用功的公式求出每個力的功，再求出這些功的代數和；另一種方法就是先求出作用在物體上的所有力的合力，運用功的公式求出合力所做的功，合力的功就等于總功。
　　5．案例研究
　?。?）引導學生討論教材第50頁“例題1”，學會判斷較簡單情況下對力做不做功，正功還是負功等做出判斷。
　　（2）引導學生分析討論第51頁“例題2”，學會判斷較復雜情況下力做不做功，正功還是負功等做出判斷。
　　二、功率
　　1．學生閱讀課文，結合初中所學功率的知識，對功率的意義及計算進行歸納：
　?。?）意義：表示力做功的快慢程度。
　　（2）計算公式：
　　（3）單位：W，1W=1J/s
　　2．計算功率的另一個公式
　?。?）公式：。式中的F是作用在物體上的恒力，v是物體運動的瞬時速度，α是F的方向與v的方向間的夾角。
　?。?）當恒力F的方向與速度v方向一致，即兩者方向間的夾角為0°時，cosα=1，此時恒力F的瞬時功率為：
　?。?）運用公式討論汽車、火車運動中牽引力與速度的關系：
　　對汽車、火車來說，牽引力與位移的夾角是0°，。由此式可以看出，在發動機功率一定時，牽引力與速度大小成反比，因此，上坡時為了獲得較大的牽引力，就得減小行駛速度。
　?。?）兩個公式的比較：公式計算的是平均功率，公式計算的是速度為v時刻恒力F的瞬時功率。如果物體勻速直線運動，兩公式計算出的功率相同，其他情況下計算結果不同。
　　3．合力的功率：某時刻合力的功率等于各力該時刻功率的代數和。
　　4．案例研究
　?。?）引導學生分析求解教材第53頁“例題3”，強化對公式的理解。
　?。?）引導學生分析教材第54頁“例題4”，學會運用等效方法計算功和功率。
　　（3）解析教材第54頁“例題5”體會汽車使用過程中的節能減排措施。
　　◆課堂練習──鞏固所學
　　1．學生分組練習：教材第55頁“思考與練習”1、2、3。
　　2．歸納小結本節主要內容。
　　【布置作業】
　　1．復習所學內容并完成教材第55頁“思考與練習”4、5。
　　2．撰寫小論文《做工與做功》。
　　3．預習第2節
　　【板書設計】中職人教版《物理》通用類《2.2 動能定理》教學設計
【教學內容】
　　第二單元第2節。
　　【教學目標】
　　1.理解動能的概念，會運用動能的公式進行計算；理解動能定理的推導過程；知道不論外力是否為恒力，也不論物體是否做直線運動，動能定理都成立；會運用動能定理解決力學問題，掌握運用動能定理解題的一般步驟。
　　2.通過運用牛頓第二定律及勻變速直線運動的速度位移關系式推出動能定理的過程，體會和感悟理論探究的研究方法。
　　3.通過對動能定理的運用，體會物理知識與方法的實用意義，激發學習物理的興趣；通過對牛頓第二定律、動能定理適用范圍的分析，體會物理規律的局限性。
　　【教學重點】
　　動能定理公式。
　　【教學難點】
　　動能定理的應用。
　　【教學過程】
　　◆創設情境──引出課題
　　1．復習功的知識
　?。?）如何判斷一個力對物體做不做功？
　?。?）如何計算一個力對物體做的功？
　　2．復習回顧初中所學的能及動能的概念
　?。?）一個物體能對別的物體做功，它就具有能。
　?。?）運動的物體能對別的物體做功，它具有的能叫動能。一個物體的質量越大，運動的速度越大，具有的動能越大。
　　3．提出問題：如何使不具有動能的物體獲得動能？如何使具有動能物體的動能發生變化？
　　◆合作探究──新課學習
　　一、動能
　　1．什么是動能？
　?。?）動能的概念：物體由于運動而具有的能叫動能，常用表示。
　?。?）舉例說明在生活生產中所見到的具有動能的物體：
　　2．動能的大小
　?。?）問題討論：質量為m的汽車，受恒定的牽引力F作用，由靜止開始運動，當發生位移s時速度為v，對汽車的這一運動過程運用牛頓第二定律有：。由勻變速直線運動的速度位移關系式有：，由此式求出a代入前式，可得：
　　式中左邊是這一過程中牽引力對汽車做的功，右邊的，物理學上稱為物體的動能。此式雖由在恒力牽引力作用下由靜止運動的汽車導出的，但對任何物體都適用，可以用來計算任何物體的動能。
　?。?）動能的大小及單位
　　動能的大小是：。此式說明，物體的動能等于它的質量與運動速度平方乘積的一半。
　　國際單位制中，若質量的單位是kg，速度的單位是m/s，則由此式導出的動能單位就是焦耳，用符號表示就是J，
　?。?）動能是標量，只有大小沒有方向。
　?。?）動能的大小與速度大小有關系，而速度的大小與參考系有關系，計算動能時以地面或相對地面不動的物體為參考系來確定速度的大小。
　　◆案例研究──小結鞏固
　　1．組織同學討論教材第57頁“探究與交流”，強化對動能定義是的理解。
　　2．課堂練習教材第60頁“思考與練習”1。
　　二、動能定理
　　1．提出問題：由以上討論可知，做功可以使不具有動能的物體獲得動能，那怎樣能使具有動能物體的動能發生改變？
　　2．推導
　　質量為m的汽車，受恒定的牽引力F作用，在水平路面做勻變速直線運動，速度由v1變為v2，發生位移為s，由公式，將此式代入得：
　　3．對等式意義的討論
　　（1）等式左邊是汽車牽引力對汽車做的功，右邊是汽車末動能與初動能的差值，即牽引力做引起的動能的增加量。
　?。?）從等式可以看出，在這個問題中，做正功可以增加物體的動能，動能的增加量等于外力做的功；同理可以證明，此式對外力做負功也成立，此時，物體的動能減少。
　?。?）等式雖是由恒力作用下做勻變速直線運動的物體推導出來的，如果外力不是恒力，物體做非勻變速直線運動或曲線運動，這一等式也成立。
　　4．動能定理
　?。?）內容：外力對物體所做的功等于物體動能的增量，用公式表示就是：
　　，也可以表示為：
　　如果物體運動中有幾個力做功，等式的左邊應是各力的總功，即合力的功或各力功的代數和。
　?。?）動能定理的應用：
　　公式中涉及力、位移、質量、初速度、末速度五個物理量，對于物體在外力作用下的一段運動過程，如已知上述五個量中的四個，可以用此式求出未知的一個量；如果把左邊的FS當成一個整體，可求出力F對物體做的功；如果把整個右邊做為質量，可求出功能的變化量。
　　和運用牛頓第二定律求解力學問題相比，運用動能定理不需考慮方向問題，也不要求物體一定做勻變速之直線運動。
　?。?）運用動能定理分析與求解力學問題的一般程序
　　分析物體運動過程中的受力情況，找出做功的力，計算出總功或列出總功表達式；找出物體的初末速度，計算出動能變化量或列出功能變化量表達式；由動能定理列出等式；求解出等式中的為質量。
　　◆案例研究──鞏固小結
　　1．講解教材第59頁“例題”熟悉運用動能定理的思路與步驟。
　　2．例3 鉛球運動員將質量2kg的鉛球由靜止水平推出，鉛球離手是的速度為10m/s，運動員推出鉛球過程中對鉛球做的功是多少？
　　解析：鉛球開始的動能是0，經推動離手時獲得了速度，即獲得了動能。由于是水平推出，這一過程中，只有運動員的推力做了功，對鉛球運用動能定理有：
　　◆交流評價──鞏固所學
　　1．學生練習：教材第60頁“思考與練習”3。
　　2．引導學生歸納小結本節要點。
　　【布置作業】
　　1．復習所學內容，并完成教材第60頁“思考與練習”2、4。
　　2．撰寫小論文《物體動能的改變》。
　　3．預習第3節。
　　【板書設計】中職人教版《物理》通用類《2.3 機械能守恒定律》教學設計
【教學內容】
　　第二單元第3節第2課時：機械能守恒定律。
　　【教學目標】
　　1.：知道機械能的定義；掌握機械能守恒定律，知道它的含義和適用條件；會用機械能守恒定律處理力學問題，知道應用這一定律的基本步驟和應用它處理問題的優點。
　　2.通過機械能守恒定律的建立過程及運用，逐步學會運用能量守恒的觀點分析求解力學問題。
　　3.通過對機械能守恒定律的理解與運用，體會變與不變的辯證關系，培養理論聯系實際的學習習慣。
　　【教學重點】
　　機械能守恒定律。
　　【教學難點】
　　機械能守恒定律的運用。
　　【教具準備】
　　小球、鐵架臺、細線，PPT課件等。
　　【教學過程】
　　◆創設情境──引出課題
　　1．復習回顧上節內容
　?。?）重力勢能的大小與什么因素有關系？怎樣計算重力勢能？
　?。?）動能的大小與什么因素有關系？怎樣計算動能？
　?。?）彈性勢能的大小與什么因素有關系？
　　2．引導學生做教材第67頁“碰鼻實驗”并進行討論
　?。?）小球運動中，它的重力勢能、動能發生變化嗎？怎樣變化？
　　由最高點到最低點，重力勢能減少，動能增加；由最低點到最高點，重力勢能怎加，動能減少。
　　（2）物體總共具有多少機械能？
　　釋放時具有的重力勢能。
　?。?）每次都能回到出發點，沒有高出出發點，說明什么？
　　說明運動中小球的機械能沒有增加。
　　3．提出問題：小球運動中，機械能總量如何變化？
　　◆合作探究──新課學習
　　一、物體運動中勢能與動能的轉化
　　1．重力勢能與動能的轉化：
　?。?）演示與舉例：從高處下落的小球，越落越低，具有的重力勢能越來越??；同時越落速度越大，動能越來越大，它的重力勢能轉化成了它的動能。
　　上拋的物體上升過程中，高度越來越高，重力勢能越來越大；同時速度越來越小，動能越來越小，它的動能轉化成了它的重力勢能。
　　小球下落到豎直的彈簧上，彈簧被壓縮，具有的彈性勢能越來越大，同時小球越來越低，重力勢能越來越小，速度越來越小，動能越來越小，它的動能、重力勢能轉化成了彈簧的彈性勢能。小球下落到最低點后，又被彈簧推著上升，彈簧的彈性勢能越來越小，小球的重力勢能越來越多，彈簧的彈性勢能轉化成了小球的重力勢能及動能。
　　過山車運動中不停發生動能與重力勢能的相互轉化。
　　2．歸納小結：
　　物體的動能、勢能可以相互轉化。
　　3．提出問題：物體的動能與勢能相互轉化過程中，機械能的總量是增加、減少、還是保持不變？
　　二、機械能守恒定律
　　1．探究下落物體運動中的機械能
　　以打樁機重錘的運動為例：不計空氣阻力，設想質量為m的重錘從距地面H高度處由靜止下落，選地面為重力勢能零位置：
　　釋放時重錘的機械能總量：
　　下降到距地面h高度處的速度大小為v2，則此時的機械能總量為：
　　，由勻變速直線運動的速度位移關系式有：，由兩式可得：
　　下落到地面時重錘的機械能總量為：，由勻變速直線運動的速度位移關系式有：，由兩式可得：
　　2．歸納小結：下落運動的物體，若只受重力的作用，下落運動中重力勢能轉化為動能，但機械能的總量保持不變；同理可以證明只受重力作用，上升物體運動中它的動能轉化為重力勢能，機械能的總量保持不變。
　　這一結論對沿任意路徑運動的物體都成立。如“碰鼻實驗”中，如果不計空氣阻力，小球的機械能就保持不變，將永遠來回運動下去。
　　3．動能、重力勢能與彈性勢能轉化過程中的機械能
　　科學研究證明，如沒有其它阻力，仍然是機械能總量保持不變。
　　4．機械能守恒定律的內容
　?。?）內容：在沒有摩擦力和介質阻力的情況下，一個物體只受重力（或彈力）作用，發生動能和勢能的相互轉化時，機械能的總量保持不變。
　　保持就是守住的意思，恒就是不變的意思，所以這一結論叫“機械能守恒定律”。
　?。?）機械能守恒的條件：只有重力對物體做功。滿足這一條件有兩種情況：一是物體只受重力作用，當然只是重力做功了，如不計空氣阻力時在空中運動的物體；另一種情況是，物體雖然還受有其它力，但其它力不做功，那也只是重力做功了，如在光滑斜面上運動的物體，由于斜面的支持力與位移垂直，不做功。
　?。?）注意事項：機械能守恒不守恒，關鍵看物體所受力的做功情況，與運動形式無關。保持不變的是機械能總量，是動能、重力勢能、彈性勢能的總和。
　　5．機械能守恒定律的兩種表示：
　?。?）機械能總量不變形式：
　　
　?。?）重力勢能的增量（減量）等于動能的減量（增量）形式：
　　
　　◆案例研究──鞏固所學
　　1．案例研究
　　例1 講解教材第67頁“例題3”：熟悉運用機械能守恒定律的一般思路和程序。
　　例2 講解教材第68頁“例題4”：再加上牛頓定律解法，最后說明：運用機械能守恒定律求解力學問題比運用動能定理、牛頓運動定律要方便得多，這是因為它不需要計算各力的功，不需要考慮速度的方向，不需要考慮運動過程的具體細節，只需分析是否只是重力做功，選取運動中的兩個狀態列式即可。
　　◆歸納小結──運用機械能守恒定律分析求解力學問題的思路與程序
　　選擇物體的運動過程；分析物體運動過程中所受到的外力；分析運動過程中每個力的做功情況，若只有重力做功，則物體在這一運動過程中的機械能守恒；選出運動過程中的兩個狀態列式，一般選勢能、動能已知的一個狀態和機械能總量表達式中含有位置量的一個狀態。
　　列式時，一般采用勢能的增量（減量）等于動能的減量（增量）形式，這樣不需要選擇重力勢能的零位置。
　　2．課堂練習：
　　學生分組練習：教材第69頁“思考與練習”1、2、3。
　　3．引導學生歸納總結學習要點。（見板書設計）
　　【布置作業】
　　1．復習所學內容，完成“思考與練習”4。
　　2．總結本單元學習內容。
　中職人教版《物理》通用類《2.3 重力勢能》教學設計
【教學內容】
　　第二單元第3節第1課時：重力勢能。
　　【教學目標】
　　1.理解重力勢能的概念，會運用重力勢能的公式進行計算；理解重力勢能與重力做功的關系；了解重力勢能的相對性；了解彈性勢能。
　　2.通過重力勢能的計算，體會重力勢能的相對性及重力勢能變化量的絕對性；學會根據重力的功計算重力勢能的變化量，根據重力勢能的變化量計算重力的功。
　　3.通過對重力的功與物體重力勢能的變化間的關系的理解與運用，體會事物間的普遍聯系。
　　【教學重點】
　　重力勢能、彈性勢能的概念。
　　【教學難點】
　　重力勢能變化與重力做功的關系。
　　【教具準備】
　　小球、彈簧、斜面、細線、小車等。
　　【教學過程】
　　◆創設情境──引出課題
　　1．回顧復習初中所學的相關知識
　　（1）什么是重力勢能？舉例說明具有重力勢能的物體？重力勢能的多少與什么因素有關系？
物體由于被舉高而具有的能是重力勢能。物體的質量越大、位置越高，具有的重力勢能就越多。
　?。?）什么是彈性勢能？舉例說明哪些物體具有彈性勢能？彈性勢能的多少與什么因素有關系？
物體由于發生彈性形變而具有的能是彈性勢能。同一物體形變越大，具有的彈性勢能就越多。
　?。?）什么是勢能？
　　重力勢能，彈性勢能統稱勢能。
　　（4）舉例說明，有沒有既具有勢能又具有動能的物體？
　　有沿傾斜路面運動的汽車，飛行中的飛機，高山滑雪中的滑雪運動員等。
　?。?）什么是機械能？
　　一個物體所具有的勢能與動能的和。
　　2．說明本節課學習內容：學習重力勢能。
　　◆合作探究──新課學習
　　一、勢能
1．對勢能的重新定義
　　在力學中，由物體間的相互作用和物體間的距離決定的能量叫做勢能。比如由物體與地球間的相互吸引以及兩者間距離決定的重力勢能，由于彈性物體形變后具有的彈性勢能，分子間相互作用的引力、斥力及兩分子間的距離決定的分子勢能等。
　　在力學中常見的是重力勢能和彈性勢能。
　　2．重力勢能
　?。?）討論被舉高的物體下落后做功多少的決定因素：用從斜面滾下的物體推定小車做功定性演示；再用打樁機重錘對樁做功進行討論。
　　不同質量物體從同一高度下落后做功的多少比較：質量大的物體做的功多。
　　同質量物體從不同高度出下落后做功多少的比較：下落高度大的物體做功多。
　　歸納小結：物體質量越大，距離地面越高，下落到地面做的功越多，具有的能越多。
　?。?）重力勢能的定義：地球上的物體具有的跟它所受的重力和高度有關的能叫重力勢能。
　　（3）物體重力勢能的大小計算
　　設想把質量為m的物體勻速舉高h，這一過程中人需要對物體施加方向豎直向上大小為mg的力，這一力對物體做的功是mgh。若物體由這一高度落至地面，重力將做功mgh，這就說明物體在h高度時具有能量mgh，這就是它的重力勢能，如用EP表示重力勢能，則有：
　　這就是計算物體重力勢能的公式，公式說明：物體的重力勢能等于物體所受重力和它的高度的乘積。
　　3．重力做過與路徑的討論：
（1）如圖所示，質量相同的兩同學分別沿臺階和豎梯從地面上到同一高度的A處，計算重力的功分別是多少
　　上升過程中兩同學所受重力大小相等，是mg，方向都豎直向下，重力對沿豎梯上升的同學做功是；設每階臺階高s，則每上升一階，重力的功是，整個過程中重力的功等于上升每一臺階時重力功的和，提取公因數（-mg）后，另一項是所有臺階高度之和，等于h。所以重力對沿臺階上升的同學做的功是。
　　如這兩同學沿原路返回地面，同樣可算得重力對他們的功都是mgh。
　?。?）小結歸納──重力做功的特點
　　重力做功的多少只與初末位置間的高度差有關，與具體路徑無關。計算重力做的功是，只需確定初末兩位置間的高度差，不需要考慮具體的運動路徑。
　　二、重力做功與重力勢能
　　1．問題討論：
　　（1）質量為m的物體由高度為h1處上升至高度為h2處，重力做的功是；物體重力勢能的增加量為。
　　（2）質量為m的物體由高度為h1處下降至高度為h2處，重力做的功是；物體重力勢能的減少量為。
　　2．歸納小結──重力做功與重力勢能變化間的關系：
　　重力做負功，物體的重力勢能增加，重力勢能的增加量等于重力功的絕對值；重力做正功，物體的重力勢能減少，重力勢能的減少量等于重力的功。
　　3．重力勢能的相對性：物體的高度是相對的，因此重力勢能也是相對的，與我們選取的零高度位置（重力勢能零位置）有關。但物體在兩位置之間運動，重力勢能的變化量卻是確定的。
　　4．勢能的單位：勢能是標量，只有大小沒有方向。在國際單位制中，單位與功的單位相同，是J。
　　◆案例研究──小結鞏固
　　1．案例剖析
　　例1 講解教材第63頁“例題1”：體會重力勢能的相對性與重力勢能變化的絕對性。
　　例2 講解教材第63頁“例題2”：進一步強化對“重力做功與路徑無關”的理解。
　　2．交流評價：引導學生歸納學習要點（見板書設計）
　　【布置作業】
　　1．復習課文，撰寫小論文《重力做功與重力勢能》。
　　2．預習“機械能守恒定律”。

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