鲁科版必修2全册物理教案设计.pdf
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1、(必修)2第一章功和功率第一节机械功一、教学目标知识与技能: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。能利用功的一般公式计算恒力的功,掌握计算总功的两种方法。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。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
2、功以及做功的正负;总功的计算。难点:弄清物体在力的方向上的位移与物体的位移是不同的;认识负功的物理意义;总功的计算。二、案例设计(一)导入新课让全班学生动手操作:将各自的课桌右移约2cm.教师关注学生操作的方式,并把移动课桌这一具体问题转换为物理模型来讨论,用示意图分类展示在黑板上。预 测 操 作 的 方 式:大部分学生会上提,小部分学生会平推、斜推、斜拉,如 右 图 所示。F问题 1 分 _F_ r-|F-I势I(丁 tJ V tS TTi 7 777.交 流,图 图 图(a)、图(b)恒力/是否做功,为什么?预 测1都有做功。预测2图(a)恒力F有做功,图(b)恒力F没有做功。图(C)让学
3、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。扩展:高中我们已学习了位移,做功的两个要素是:作用在物体上的力和物体在力的方向上发生的位移。也就是说,如果施力于某物体,并使该物体在力的方向上移动一段距离,我们就说力对这个物体做了功。那么,功应该如何求解呢?本节课我们就来进一步学习有关功的知识。板书第 1节 机 械 功(二)新课教学 板书1,机械功的定义:作用于某物体的恒力F 与该物体沿力的方向上发生的位移s 的乘积叫做机械功。问题2若物体发生的位移为s,则图(a)、图(b)恒 力 F 做的功各为多少?预 测 1都有做功,卬=打。预测 2
4、 图(a),W =Fs;图(b),W=0。说明应用初中所学的有关功的知识,基本上能够解决。问题3若物体发生的位移为s,则图(c)恒力F 是否做功、做的功为多少?设 疑 力 F 有什么作用效果?预测使物体竖直上提和水平前进。教师引导:能否从力的分解角度来讨论问题2 呢?分组讨论探究,并请小组代表回答问题2。预 测 1不做功。因为物体在力尸的方向上没有发生位移,s 是水平方向上发生的位移。预测2有做功,W =F s,因为功是力尸与位移s 的乘积预测3有做功,W =Fscosa.因为根据平行四边形定则,把力尸分解为使物体水平前进的力F,=Fcosa和竖直上提的力尸 2 =Fsin沿尸的方向发生的位移
5、为s,Q所做的功Wi=Fcosa-s=Fscosa;巳与 s的方向垂直,B 没有对物体做功。由于F的作用效果与分力Q 和 6 共同作用效果相同,所以恒力F 对物体所做的功W=Wi=Fvcosao说明分组讨论探究功的一般计算公式的推导过程,教师小结:一般地,对作用于物体上方向与物体位移s 成 a 角的任何一个恒 力F,都可以用正交分解法把它分解为平行和垂直于位移s 方向的两个分力,再结合功的定义,得到功的一般计算式 W =Fscosa教师:由于位移是矢量,也可以将位移s 分解,再结合功的定义来推导功的一般计算式,有兴趣的学生课后去完成。让学生阅读课本P4第三自然段,并回答1焦耳是如何定义的。板书
6、2.机械功的计算 板书功的公式:W=Fscosa用小黑板或多媒体投影出示下列表(适用条件是少必须是恒力)咨a的取值cosaW力对物体做功情况a=07 T0 27 La=27t3 V a T i:a-7t让学生阅读课本P5后,由小组讨论得到结果,填入表格中。a的取值cosaW力对物体做功情况a=01W=Fs力对物体做正功八 万0a 2大于0W=Fscosa力对物体做正功7 Ta=20W=0力不做功7t a7t小于0W()()i.()()预测3 W=Fscos30=坐 Fs图中图乙教师引导学生如何根据物理情景来判定公式W=Fscosa中的夹角a,指出Wi=F5C OS30=坐Fs是正确的,依据是将
7、代表力F与位图丙F移S的箭尾移到同一点如图丙所示,再看它们之间的夹角。并 指 出 卬=八只适用于恒力F与位移s同向的情况。问题4求出图乙中恒定拉力厂对小车所做的功仍。预 测1 W2=FS预测 2 Wi-F5C OS1500=-坐尸s问题5试比较图甲、乙中力厂对小车所做的功的大小。预 测1%也预 测2 Wi=%说明设置以上几个问题是为了进一步理解正负功的含义。教师指出:功是标量,其大小的比较,是取绝对值进行比较的,苗=W 2才是正确的。又如做功-9J1J,-1JV3J,5J=-5Jo 板书 正功与负功表示两种相反的做功效果。功是标量,功的“正”、“负”既不表示方向也不表示大小,既不能说“正功与负
8、功方向相反”,也不能说“正功大于负功”,正功和负功是借以区分谁对谁做功的标志。虽然力与位移都是矢量,功却是标量,没有方向,但有正功和负功之分,那么正功、负功的物理意义是什么呢?在图甲中,推 力F对小车所做了坐Fs的功,表明推力F对小车的运动起促进作用,这个力是动力;在图乙中,拉 力F对小车所做了-坐成 的功,表明 拉 力F对小车的运动起阻碍作用,这个力是阻力。也就是说,动力一定做正功,阻力一定做负功。板书正功、负功的物理意义:力对物体做正功,表明此力是动力,其作用效果是促进物体的运动;力对物体做负功,表明此力是阻力,其作用效果是阻碍物体的运动。问题5在图乙中力产对小车做了-坐片 的功,我们还可
9、以怎么说?预 测1物体克服这个力做了-10J的功。预 测2克服这个力做了 10J的功。强调:对物体做负功,往往说成物体克服这个力做功(一定是正值)。学习了 一个力对物体所做的功的求解方法,如果物体同时受到几个力的作用,那么,如何求解这几个力对物体所做的功和总功呢?总功的计算例题 如图所示,利用斜面从货车上卸货,每包货物的质量胆=100kg,斜面倾斜角。=37。,斜面的长度/=1.5m,货物与斜面间的动摩擦因素=0.2,求货物从斜面顶端滑到底端的过程中受到的各个力所做的功、外力做的总功以及合外力做的功。(g 取 lOm*,sin37。=0.6)解:斜面上的货物受到重力G、斜面支持力N 和摩擦力/
10、共三个力的作用。货物位移的方向是沿斜面向下。/N用正交分解法,将货物所受的重力G分解到与斜面平行 My V的方向和与斜面垂直的方向,则 有N =G?=mgcosa,f=iN=fimgcQsa o 由于斜面支持力N 与位移垂直,所以支持力对货物没有|、电 做功即WN=0。重力G 对货物所做的功WG可以用下列三种方法求解。方法一:根据功的定义。由于重力方向上的位移h=/sin37,所以 Z 人WG=Gh=?g/sin37=100 x 10 x 1.5 x 0.6 J=900 J方法二:用公式W=Fscosa。由于重力与位移的夹角为90-37=53,所以WG=G/cos53=wg/sin37-100
11、 x 10 x 1.5 x 0.6 J=900 J -方法三:用力的分解等效。将重力分解为使货物沿斜面下滑的分力Gi和垂直紧压斜面的分力6,则有Gi=%gsin37。由于G2与位移垂直,G2对货物没有做功,所以重力所做的功等于沿斜面向下的分力Gi所做的功,即WG=GJ=,g/sin37R00 x 10 x 1.5xO.6J=900 J摩擦力/对货物所做的功Wf=,cos 180=-/wgcos37-/=-0.2 x 100 x 10 x 0.8 x 1.5 J=-240J外力对物体做的总功W&=%+WG+Wf=(0+900-240)J=660J物体所受合外力F 台=G i-/=?gsin37-
12、机 gcos37,方向与位移相同。合外力所做的功W =F 含 I =(mgsin37-加 gcos37)/=mg(sin37-/zcos37)/ROOx 10 x(0.6-0.2 x 0.8)x 1.5J=660J说明 例题的选择主要是考虑以下几点:温故,如受力分析、正交分解等。知新,如求功公式的应用,对正功、负功、不做功的求解具有普遍性。求重力功时可以进行多角度的思维训练。可以体现出外力做的总功与合外力做的功的关系,以便归纳。要求学生思考独立完成该例题,请好中差三位学生上台扳演,教师可以及时地订正学生解题时存在的问题和不良习惯。小结在多个力共同作用下,这些力对物体所做的总功等于各个力分别对物
13、体做功的代数和即W&=Wl+M+饵,代入时应考虑功的正负号;若合外力为恒力,则求总功时还可以用卬g=F”cosa来求解,其中a是合力尸企方向与位移s方向之间的夹角。三.案例评析:本案例的设计让学生亲手移动课桌进行功的探究,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
14、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。功和能一、教学目标:(一)知识目标1、知道能量的定义,知道对应于不同的运动形式具有不同的能量;2、知道物体能够对外做功是因为物体具有能量;3、理解功是能量转化的量度;4、理解不同能量之间的转化,知道转化中总能量守恒。(二)能力目标1、能从能量转化的角度来分析物体的运动,解决有关能量的问题:2、知道功和能之间的区别和联系。(三)德育目标通过学习功和能之间的关系,使学生了
15、解事物之间是相互联系的,并学会从功能角度去探索自然规律。二、教学重点1、理解功和能的关系;2、知道能量的转化用做功来量度。三、教学难点在具体的问题中如何得到能量的转化情况,并用做功来定量地反映这种转化。四、教学方法实验法、举例法五、教学用具 投影仪、CAI课件六、课时安排 1课时七、教学步骤(-)导入新课初中我们学过能量守恒定律,同学们回忆一下该定律的内容:能量既不会消灭,也不会创生,它只会从一种形式转化为其他形式,或者从一个物体转移到另一个物体,而在转化和转移过程中,能的总量保持不变。(-)新课教学1、能的概念(1)、用多媒体展示下列物理情景,把四幅图对比在同一幅画面上。流动的河水冲走小石块
16、;飞行的子弹穿过木板;自由下落的重物在地上砸了一个坑:压缩的弹簧把物体弹出去。(2)、分析概括图片中流动的河水、飞行的子弹、下落的重物、压缩的弹簧都各自对物体做了功。(3)、总结:一个物体能够对外做功,则这个物体具有能。(板书)(4)、同学们结合生活,举些物体具有能量的例子。张紧的弓能够做功,所以它具有能:电动机通电后能够做功,它具有能。打夯机能做功,它具有能;流动的空气能做功,它具有能。(5)、结合学生所举例子总结:物质的不同运动形式对应着不同的能。例如:有形变的弹簧具有弹性势能,流动的空气具有动能等。(6)、演示:把弹簧固定在铁架台上,下端挂一物体,用力向下拉物体,使弹簧伸长后释放,物体将
17、向上运动。分析:拉下物体,弹簧发生弹性形变具有弹性势能。松手释放后,弹簧缩短,对物体做功使物体具有了动能,同时弹簧的弹性势能减小,即把弹性势能转化为动能。总结:各种不同形式的能量可以相互转化,而且转化过程中守恒。(7)、用多媒体展示几种现象,学生分析能量的转化情况。水冲击水轮发电机发电。机械能一电能;太阳出来,照耀森林。太阳能一生物能。傍晚,电灯亮了。电能一光能(内能)过渡引言:上边我们分析了几个能量转化过程,并且在能量转化过程中与之紧密相关的是做功,那么,功和能之间到底有什么关系呢?2、功和能的关系(1)、用多媒体展示下边几个过程人拉重物在光滑水平面上由静止而运动;在水力发电厂中,水流冲击水
18、轮机,带动水轮机转动;火车在铁路上前进。(2)、师生共同分析中人对重物做功的过程中,人的生物能转化为物体的动能。在水力发电厂中,水流对水轮机的冲击,带动水轮机转动,从而带动发电机转动而做功,水流的机械能转化为电能。火车前进而做功,把油和煤的化学能转化为内能,又把内能转化为火车的机械能。在上述过程中,发生了能量转化,且都伴随着做功过程并板书。八、巩固训练关于功和能,下列说法正确的是:A、功就是能,功可以转化为能;B、做功越大,物体的能越多;C、能量转化中,做的功越多,能量转化越多;D、功是物体能量的量度。九、小结通过本节课的学习,我们知道了做功的过程就是能量转化的过程,并且做了多少功就有多少能量
19、发生了转化,在以后的学习中,要注意运用功和能的观点,能的转化和守恒定律来分析和解决问题。十、布置作业十一、板书设计功和能1、能量是表示物体具有做功的本领的大小的物理量;2、一个物体能够做功我们就说这个物体具有能。3、功和能的联系:功和能都是标量;功和能的国际单位都是焦:功是能量转化的量度。4、功的过程量,能是状态量。功的大小等于转化的能量,但功不是能。第 3 节功率【内容与地位】本节为 普通高中物理课程标准共同必修模块“物 理 2”中第一个二级主题“机械能和能源”中所涉及到的内容。内容标准中这节有关的条目是:“理解功和功率,关心生活和生产中常见机械功率的大小及其意义。”功率的概念来源于生产和生
20、活,功率的知识是机械功概念的进一步延伸,在生产和生活实际中应用的例子很多很广,而且功率与力、功率与速度的关系又是联系实际生活和科学实践的纽带,教学中可充分利用这一优势,使抽象的物理概念变得富有实际意义。发展学生应用知识解决实际问题能力,树立正确的价值观。本节的教学重点是使学生确切地理解功率的概念,会进行功率的计算;会利用功率与力、功率与速度的关系P=F 分析汽车发动机功率一定时,牵引力和速度的关系;尝试自己设计实验,测量人在某种运动中的功率。例题的教学不仅可以使学生学会应用基本公式进行计算,而且可以增进学生对平均功率和瞬时功率的理解;机动车起动问题的分析过程有利于学生养成分析物理过程的习惯,培
21、养学生的逻辑思维能力,综合运用动力学知识和功率概念分析问题和解决问题的能力,避免简单地套用公式;在建立“功率”概念中,让学生通过学习物理研究方法,体会用比值方法来建立新的物理概念,使学生学会思考问题;通过充分利用书中的插图以及联系生活中实例的教学,引导学生认识物理与社会生活的密切联系,可以让学生感受生活中物理无处不在,无时不在影响我们的生活,从而激发学生学习物理的兴趣;通过学生设计测量人的做功功率的实验,达到学以致用的目的,培养学生运用科学知识解决实际问题能力。【教学目标】知识和技能1.知道功率的物理意义、定义式、单位。2.理解功率的导出式P=F.u的物理意义,并掌握其用法,会利用功率的两个公
22、式来解释现象和进行计算。3.理解平均功率和瞬时功率,了解平均功率、瞬时功率、额定功率、实际功率的区别与联系。过程和方法1.通过实例体验功率概念的形成过程及功率的实际意义,通过功率的定义过程,体会应用比值方法建立物理概念的方法。2.学会求解各种不同的功率。3.运用功率的不同表达式分析和解决动力机械的运动问题。情感态度与价值观1.使学生养成具体问题具体分析和严密思维的习惯。2.提高学生理论联系实际、解决实际问题的能力。3.培养学生敢于发表自己观点、善于合作的良好习惯。【教学重点】1.理解功率的概念。2.知道功率的种类及其计算。【教学难点】1.功率的表达式P=F”的物理意义和运用。2.瞬时功率和平均
23、功率的计算。【教学时数】1课时【教学器材】投影仪、投影片、录象资料、C A I课件等【教学过程】新课导入教师:人们在生产、生活和工作中使用了大量的机械来做功,这与人力直接做功或畜力做功,在完成功的快慢方面有何不同?请举例说明。(引发学生思考,让学生从身边生活寻找做功快慢的事例,并思考机械与人或畜力做功快慢的差异。)预测学生所举事例可能有:1、人上高楼(如8层楼)时,乘电梯比走路要快得多;2、拖拉机耕地比牛耕地要快得多;3、挖土机与人,要完成相同的挖土任务,人花的时间要长得多;4、从水井里提水,使用抽水机比人工要快得多;5、.(列举生产、生活中发生的事例,使学生体会功率与生活、生产息息相关,无处
24、不在,研究功率具有重要的现实意义,并引导学生注意观察身边物理现象,体会到物理知识就在我们身边,感悟物理规律研究的价值,激起学生的求知欲。)功是能量转化的量度,人们十分关注做功的多少。然而不同的机械或人,其做功的快慢是不同的。(分析一些生产事例、工作场面,或展示一些做功快慢不同的图片。有条件的情况下还可通过多媒体手段更生动地展示这些画面和情景,使学生对做功快慢的情形有更为形象和具体的认识,从而为建立正确的“功率”概念打下良好基础。)教师:在建筑工地上分别采用以下三种方式,把I t的货物从地面运到三楼,方式一:搬运工分批搬运,需时间3h方式二:用一台起重机提升,需 时 Imin方式三:用另一台起重
25、机提升,需时30s上述三种情况下,把货物由地面运到三楼时,请思考以下问题:1、用不同的方式,对货物所做的功是否相同?2、所用时间不同,三种方式中做功的快慢是否相同?结论:对重物所做的功相同,但所用时间不同,说明做功快慢不同。说明:通过引导学生分析有关事例,形成初步共识:人们选用机械来做功时,不仅要考虑做功多少,还要考虑机械做功的快慢。如挖掘机做功比人快;大卡车比拖拉机做功快;拖拉机耕地比牛耕地要快;起重吊车比搬运工人做功快;抽水机比辘帮提水快,等等。研究做功的快慢有着重要的实际意义。通过实际问题让学生感性地认识做功的快慢。教师:不同的机器或物体做功有快有慢,如何来衡量做功的快慢呢?请同学们思考
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