功和功率+教學(xué)設(shè)計(jì) 高一下學(xué)期物理人教版（2019）必修第二冊(cè)

教學(xué)設(shè)計(jì)

課程基本信息學(xué)科物理年級(jí)高一學(xué)期春季課題功和功率教學(xué)目標(biāo)1.理解功的概念，知道做功的兩個(gè)要素，掌握功的計(jì)算公式。2.知道功是標(biāo)量，理解正功和負(fù)功的含義3.知道多個(gè)力對(duì)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(guān)的問(wèn)題。4.理解瞬時(shí)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(guān)的問(wèn)題。教學(xué)內(nèi)容教學(xué)重點(diǎn)：1.理解功的概念及正負(fù)功的意義。2.理解功率的概念，理解功率與力、速度的關(guān)系。教學(xué)難點(diǎn)：1.培養(yǎng)學(xué)科思維，培養(yǎng)學(xué)生的推理能力、分析綜合能力，并學(xué)會(huì)物理學(xué)常用的研究方法，通過(guò)具體問(wèn)題的分析(特殊性)，得出解決問(wèn)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(shí)功率解決相關(guān)問(wèn)題。教學(xué)過(guò)程環(huán)節(jié)一：溫顧知新引導(dǎo)學(xué)生復(fù)習(xí)在初中學(xué)過(guò)的功的初步知識(shí)。引導(dǎo)學(xué)生思考：假設(shè)桌面上靜止著一個(gè)重力為G的箱子，現(xiàn)用細(xì)繩拉動(dòng)箱子在光滑的水平桌面上向右移動(dòng)了l的距離，那么物體受到的各個(gè)力分別對(duì)物體做了多少功呢？在求功之前，請(qǐng)大家先回顧下，初中講到的，力對(duì)物體做功，需要滿足哪些條件呢？回顧初中做功的條件：力對(duì)物體做功需要滿足兩個(gè)條件，第一個(gè)是這個(gè)力要作用在物體上，第二個(gè)是物體要在力的方向上通過(guò)一段距離。引導(dǎo)學(xué)生思考：如果物體運(yùn)動(dòng)的方向與力的方向不一致，例如馬拉雪橇?xí)r拉力方向和雪橇運(yùn)動(dòng)方向間有一個(gè)角度。出示圖片:馬拉雪橇這時(shí)應(yīng)當(dāng)怎樣計(jì)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(fā)生L1位移F做功，發(fā)生L2位移F不做功。WF=FL1=FLcosα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(guān)系，F(xiàn)1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(méi)有發(fā)生位移，即：WF2=F2·0力F對(duì)物體所做的功W等于力F1做的功，W=WF1=F1·L=FLcosα環(huán)節(jié)二：新課教學(xué)歸納總結(jié)：功的計(jì)算公式功的計(jì)算（1）公式：W＝FLcosα力對(duì)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(guó)際單位制中，功的單位是焦耳簡(jiǎn)稱焦，符號(hào)是J。1J＝1N×1m=1N·m引導(dǎo)學(xué)生思考：功是標(biāo)量還是矢量？通過(guò)表達(dá)式，推斷出功是標(biāo)量只有大小，沒(méi)有方向。提問(wèn)：既然功是一個(gè)沒(méi)有方向的物理量，但是它有正負(fù)。那么，功的正負(fù)是由什么決定的呢？思考討論：由w＝FLcosα你能說(shuō)出力與位移成不同的角度時(shí)，力的做功的情況嗎？1、當(dāng)α＝時(shí)，cosα＝0，W＝0。力F的方向與位移L的方向垂直時(shí)，力F不做功。視頻：同學(xué)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(gè)力都不做功。2、0≤α<時(shí)，cosα>0，W>0。這表示力F對(duì)物體做正功。觀看視頻，說(shuō)明正功的意義是：力對(duì)物體做正功，表明此力的效果是促進(jìn)物體的運(yùn)動(dòng)，物體獲得了能量。<α≤π時(shí)，cosα<0，w<0。這表示力F對(duì)物體做負(fù)功。觀看視頻，說(shuō)明負(fù)功的意義：力對(duì)物體做負(fù)功，表明此力的效果是阻礙物體運(yùn)動(dòng)，物體對(duì)外轉(zhuǎn)移了能量。歸納總結(jié)，并引出求總功的需求：我們?nèi)绻颜Ρ茸魇谴嫒脬y行賬戶的錢(qián)的話，那么負(fù)功就是從那兒取出的錢(qián)。因?yàn)槟芰渴潜容^的抽象的存在，所以能量轉(zhuǎn)化的度量會(huì)比較困難，但是我們可以通過(guò)力做的功，計(jì)算出有多少的能量和外界發(fā)生了轉(zhuǎn)化。而現(xiàn)實(shí)中，物體往往受到不止一個(gè)力的作用，如果我們能夠計(jì)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(shí)，對(duì)應(yīng)的能量總共發(fā)生了多少的轉(zhuǎn)化。環(huán)節(jié)三：例題講解一個(gè)質(zhì)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(dòng)的距離為5m。地面對(duì)雪橇的阻力為100N，cos37°＝0.8。求（1）各個(gè)力對(duì)物體所做的功（2）各個(gè)力對(duì)物體做功的代數(shù)和（3）物體所受的合力（4）合力對(duì)物體做的功教師解析：據(jù)這個(gè)例題，把情景簡(jiǎn)化成一個(gè)物理模型，對(duì)模型進(jìn)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(duì)拉力往水平和豎直兩個(gè)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＝Fxl＝Flcos37°＝2000J。阻力與運(yùn)動(dòng)方向相反，所以阻力做的功Wf＝flcos180°＝－500J。而重力和支持力與運(yùn)動(dòng)方向垂直，所以重力和支持力都不做功。各個(gè)力對(duì)物體做功的代數(shù)和，可以把每個(gè)力所做的功進(jìn)行代數(shù)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(shí)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(jù)功的計(jì)算公式，W合＝F合l＝300N×5m＝1500J?？偨Y(jié)出求總功的兩種方法，第一是分別求出每個(gè)力所做的功，然后求出所有功的代數(shù)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(jì)算總功的兩種方式。環(huán)節(jié)四：新課教學(xué)情境回顧：教師講述：當(dāng)箱子在粗糙的桌面上用50N的水平拉力作用下勻速前進(jìn)了5m。拉力做了250J的正功，如果你花了2秒鐘移動(dòng)箱子，那就相當(dāng)于你每秒鐘對(duì)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(dòng)同樣地距離，花了5秒鐘，那就相當(dāng)于你每秒鐘只對(duì)箱子做功50J。那就是說(shuō)，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(shí)間t的比值，來(lái)描述力做功的快慢，我們把這個(gè)新的物理量叫做功率。功率用字母P表示，定義:力對(duì)物體做的功，跟完成這些功所用時(shí)間的比值。物理意義：功率反映力對(duì)物體做功的快慢。公式：教師介紹：當(dāng)年瓦特為了推銷(xiāo)他花了十年時(shí)間改良的蒸汽機(jī)，把馬拉物體的效率和他的蒸汽機(jī)做比較，以馬力為單位，提出了功率的概念，后人為了紀(jì)念他的偉大成就，便以瓦特作為功率的國(guó)際單位。單位:瓦特，簡(jiǎn)稱瓦，符號(hào)是W。1W＝1J/s，功率是標(biāo)量教師活動(dòng)：引導(dǎo)學(xué)生推導(dǎo)功率、力和速度的關(guān)系。由w＝FL得：提示：功率與力、位移、時(shí)間相聯(lián)系，這種聯(lián)系在技術(shù)上具有重要意義。因?yàn)檫M(jìn)一步推導(dǎo)得到:P=Fv教師活動(dòng)：引導(dǎo)學(xué)生歸納總結(jié)功率與力和速度的關(guān)系式。1、關(guān)系式：P＝Fv（1）若v表示物體在時(shí)間t內(nèi)的平均速度，則功率P表示力F在時(shí)間t內(nèi)的平均功率；（2）若v表示物體在某一時(shí)刻的瞬時(shí)速度，則功率P表示力F在該時(shí)刻的瞬時(shí)功率。教師提示：通常用計(jì)算平均功率，用計(jì)算瞬時(shí)功率。思考與討論：汽車(chē)開(kāi)上一個(gè)較大的斜坡時(shí)，為什么要把檔位調(diào)低一些呢？提示:當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)功率不變時(shí)，我們可以通過(guò)減擋來(lái)降低汽車(chē)的瞬時(shí)速度，根據(jù)公式P=FV，此時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)就可以提供更大的牽引力.小結(jié)：功的定