8.1 功和功率 教学设计（表格式）高一下学期物理人教版（2019）必修第二册
文档属性
| 名称 | 8.1 功和功率 教学设计（表格式）高一下学期物理人教版（2019）必修第二册 |  | |
| 格式 | docx | ||
| 文件大小 | 206.3KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2023-04-18 08:40:43 | ||
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文档简介
机械能守恒定律 第1节 功和功率
第1课时 教学设计
课型 新授课 课时 2 主备人
教学目标 了解能量观念是人类在追寻守恒量的过程中逐步建立起来的概念。了解功的概念的建立背景。 理解功的概念，知道做功的两个要素，掌握功的计算公式。 知道功是标量，理解正功和负功的含义。 知道多个力对物体做功，求总功的方法。
重点 理解功的概念及正负功的意义
难点 功是标量及功的正负的意义的理解
核心知识 功、正功和负功
核心素养 物理观念：理解掌握功的计算公式，会应用功的公式，计算。 科学思维：培养学生的推理能力、分析综合能力，并学会物理学常用的研究方法，通过具体问题的分析(特殊性)，得出解决问题的普遍方法(普遍性)。 科学探究：通过具体问题的分析，得出功的一般计算公式W＝F lCosα
学情分析 功和功率是建立功能关系的重要概念。功是为进一步提出“能”这个更为广泛、更为重要的概念服务的。做功过程反映了能量的变化过程。只有准确理解“功”才能更好地促进能量概念的建构。 学生在初中阶段已初步了解“功”的概念，知道功的定义，功的单位，有一定的概念基础。力与位移不在一条直线上时功的计算、正功和负功、功的正负的意义、功的标量性等知识，对学生则是全新的内容，这些内容是本节的重点和难点。
教学内容及教师活动设计 学生活动设计
环节一：引入新课 引导学生复习在初中学过的功的初步知识。 引导学生思考：如果力的方向与物体的运动方向一致，该怎样计算功呢？ 如图甲所示物体m在水平力F的作用下水平向前行驶的位移为s，求力F对物体所做的功 回顾初中对功的定义：力F对物体所做的功等于力的大小与物体移动距离的乘积。 教师介绍：功的概念建立的背景。功的概念起源于早期工业革命的需要，当时的工程师们需要一个比较蒸汽机效益的方法，在实践中大家逐渐同意用机器举起的物体的重量与举起的高度的乘积来量度机器的输出，并称之为“功”。 19世纪初，法国科学家科里奥利明确的把作用力和受力点沿力的方向的位移的乘积叫作“运动的功”。 跨越历史的长河，我们现在把在恒力作用下，物体所受的力F 和它在力的方向上位移大小L的乘积，叫作这个力对物体所做的功。 学生回忆功的有关知识,说出力与位移在一条直线上时 ，力F对物体所做的功。 W=FS
环节二：新课教学 归纳总结： 一、功 1、功的概念：如果一个物体受到力的作用，并且在力的方向上发生了位移，就说这个力对物体做了功。 2、做功的两个必要因素：力和在力的方向上发生位移。 思考与讨论：物体在拉力F作用下向前移动了L，求F、FN和mg各对物体做了多少功？ 引导学生思考：如果物体运动的方向与力的方向不一致，例如马拉雪橇时拉力方向和雪橇运动方向间有一个角度。 出示图片:马拉雪橇 这时应当怎样计算功呢？ 思路一：将F 分解，用F1 和F2 等效替代F。 教师提示：F1和F2与F 是等效替代关系，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。 物体在 F2 的方向上没有发生位移，即： WF2=F2·0 力F 对物体所做的功W 等于力F1做的功，W=WF1=F1·L=F Lcos α 思路二：将L 分解，用L1 和L2 等效替代L。 教师提示：将位移L 分解为F 方向上的位移L1和垂直于F 方向的L2，发生L1位移F 做功，发生L2位移F 不做功。 WF=F L1=F Lcos α 归纳总结：功的计算公式 3、功的计算 公式：W ＝ FL cosα 力对物体所做的功，等于力的大小、位移的大小、力与位移夹角的余弦这三者的乘积。 适用条件：适用于恒力做功。 4、功的单位 在国际单位制中， 功的单位是焦耳简称焦，符号是 J。 1 J 等于 1 N 的力使物体在力的方向上发生 1m 位移的过程中所做的功 1J＝1N×1m=1N·m 引导学生思考：功是标量还是矢量？ 出示具体例题：如图所示，在光滑水平面上，物体受两个相互垂直的力F1=3N和F2=4N作用，从静止开始运动，发生位移L=10m，求每个力做的功和合力做的功。 归纳总结：合力功的计算遵循代数运算法则，所以功是标量。 5、功是标量 功是标量只有大小，没有方向。 二、正功和负功 思考讨论：由w＝F L cosα你能说出力与位移成不同的角度时，力的做功的情况吗？ 1、当 α＝ 时，cos α＝0， W ＝ 0。力 F 的方向与位移 L 的方向垂直时，力 F 不做功。 物体在水平桌面上运动，重力 G 和支持力 FN 都与位移方向垂直，这两个力都不做功。 物体在水平桌面上运动，重力 G 和支持力 FN 都与位移方向垂直，这两个力都不做功。 2、0 ≤ α < 时，cos α > 0， W > 0。这表示力 F对物体做正功。 人用力拉车前进时，人的拉力 F 对车做正功。 正功的意义是：力对物体做正功，表明此力的效果是促进物体的运动，是动力。 3、< α≤ π 时，cos α < 0 ， w < 0。这表示力 F对物体做负功。 要使运动的小车减速，人向后拉车的力 F 对车做负功。 负功的意义是：力对物体做负功，表明此力的效果是阻碍了物体运动，是阻力。一个力对物体做负功，也可说成物体克服这个力做了功（正值）。 教师活动：进一步引导学生深刻理解正功和负功的意义？ 思考与讨论：功的“正负”的意义是什么？功的正负是否代表方向？F和f分别做什么功？ 归纳总结：功的正负的意义： ①正功：表示做功的力是动力 ②负功：表示做功的力是阻力 提醒学生注意：功的正负不表示方向，功不是矢量，功是标量。 三、总功的计算： 思考讨论：当一个物体在几个力的共同作用下发生一段位移时，怎样求几个力对物体所做的总功？ 方法1:由于功是标量所以这几个力对物体所做的总功等于各个力分别对物体所做功的代数和。 W ＝ W1 ＋ W2 ＋ W3 ＋…… 方法2:先求出合力，再根据公式W=FLcosα计算，其中F为物体所受的合外力。 归纳总结： 1、方法一： W总 ＝ W1 ＋ W2 ＋ W3 ＋…… 2、方法二： W总 =W合 ＝F合Lcosα 提示：方法二只适用于受力情况不变的情形，方法一既适用于恒力做功的情况，也适用于变力做功的情况。 例题讲解： 【例题 1】一个质量为 150 kg 的雪橇，受到与水平方向成 37°角斜向上方的拉力，大小为500 N，在水平地面上移动的距离为 5 m。地面对雪橇的阻力为 100 N， cos 37°＝ 0.8。求各力对雪橇做的总功。 分析 雪橇的运动方向及有关受力情况如图所示。 解: 拉力在水平方向的分力为Fx ＝Fcos 37°，它所做的功为 W1 ＝ FxL＝ FLcos 37° ＝ 500×5×0.8 J ＝ 2 000 J 阻力与运动方向相反，两者夹角为 180°，它所做的功为 W2 ＝ F 阻 Lcos 180°＝－100×5 J ＝－500 J 力对物体所做的总功为二者的代数和，即 W＝W1 ＋W2 ＝2 000 J－500 J ＝1 500 J 力对雪橇所做的总功是 1 500 J。 环节三：课堂练习 1、下列关于力做功的说法，正确的是（ ） A．汽车在水平公路上匀速行驶，汽车所受重力对汽车做功 B．人提着箱子站在地面不动，手的拉力对箱子没有做功 C．过山车向下运动过程中，车上乘客所受重力对乘客没有做功 D．人把箱子从二楼提到三楼，手的拉力对箱子没有做功 答案：B 2、关于力对物体做功，以下说法正确的是( ) A. 一对作用力和反作用力在相同时间内做的功一定大小相等,正负相反; B. 不论怎样的力对物体做功,都可以用W=Fscosα计算 ; C. 合外力对物体不做功,物体必定做匀速直线运动; D. 滑动摩擦力和静摩擦力都可以对物体做正功或负功. 答案： D 3.关于摩擦力做功的说法不正确的是（ ） A.滑动摩擦力阻碍物体的相对运动，一定做负功； B.静摩擦力起着阻碍物体相对运动趋势的作用，一定不做功； C.静摩擦力和滑动摩擦力一定都做负功； D.系统内两物体间相互作用的一对摩擦力做功的总和恒为负值。 答案： ABC 4、如图所示，木块B上表面是水平的，木块A置于B上，并与B保持相对静止，一起沿固定的光滑斜面由静止开始下滑，在下滑过程中（ ） A. A所受的合外力对A不做功 B. B对A做正功 C. B对A的摩擦力做负功 D. A对B不做功 答案： D 思考：F、FN和mg各对物体做了多少功？ 从功的定义式及做功的两个要素出发，分析解决问题。 思考：运动的方向与力的方向不一致怎样求功。 在教师的引导下，从分解力和分解位移两个思路推导出功的计算的一般公式。 掌握功的单位，知道1J的意义。 学生分析计算F1、F2做的功及合力做的功，并发现合力的功等于两个分力做功的代数和。 理解有力但不做功的情形，知道功是一个严格定义的物理量，不同于生活中的“做工”概念。 在理解的基础上掌握负功的意义 分析F和f做功的正负，体会F和f相反的做功效果。进一步思考和理解功的正负的意义。 思考讨论怎样求几个力对物体所做的总功。说出思路。 在教师的引导下学生分析解答 学生练习 明确力与位移夹角指的是那个角 锻炼学生自主学习能力 锻炼学生的总结能力了解物体做正功和负功的情况 巩固本节知识
板书设计 8.1.1 功 一、功 1、功的概念：如果一个物体受到力的作用，并且在力的方向上发生了位移，就说这个力对物体做了功。 定义式： w=FL 2、做功的两个必要因素：力和力的方向上发生位移。 3、功的计算 （1）公式：W ＝ FL cos α （2）适用条件：适用于恒力做功。（F 为恒力） 4、功的单位 在国际单位制中， 功的单位是焦耳，简称焦，符号是 J。 1 J 等于 1 N 的力使物体在力的方向上发生 1m 位移的过程中所做的功。 功是标量：功是标量只有大小，没有方向，但功有正负之分。 二、正功和负功 ①当 α＝ 时，cos α＝0， W ＝ 0。 ②当0 ≤ α < 时，cos α > 0， W > 0。 ③当< α≤ π 时，cos α < 0 ， w < 0。 三、计算总功的方法 （1）先求各力做的功，再求代数和。 （2）先求合力，再求合力做的功。
作业设计 1、 2、 3、教辅书：[优化设计]。
教学反思
第1课时 教学设计
课型 新授课 课时 2 主备人
教学目标 了解能量观念是人类在追寻守恒量的过程中逐步建立起来的概念。了解功的概念的建立背景。 理解功的概念，知道做功的两个要素，掌握功的计算公式。 知道功是标量，理解正功和负功的含义。 知道多个力对物体做功，求总功的方法。
重点 理解功的概念及正负功的意义
难点 功是标量及功的正负的意义的理解
核心知识 功、正功和负功
核心素养 物理观念：理解掌握功的计算公式，会应用功的公式，计算。 科学思维：培养学生的推理能力、分析综合能力，并学会物理学常用的研究方法，通过具体问题的分析(特殊性)，得出解决问题的普遍方法(普遍性)。 科学探究：通过具体问题的分析，得出功的一般计算公式W＝F lCosα
学情分析 功和功率是建立功能关系的重要概念。功是为进一步提出“能”这个更为广泛、更为重要的概念服务的。做功过程反映了能量的变化过程。只有准确理解“功”才能更好地促进能量概念的建构。 学生在初中阶段已初步了解“功”的概念，知道功的定义，功的单位，有一定的概念基础。力与位移不在一条直线上时功的计算、正功和负功、功的正负的意义、功的标量性等知识，对学生则是全新的内容，这些内容是本节的重点和难点。
教学内容及教师活动设计 学生活动设计
环节一：引入新课 引导学生复习在初中学过的功的初步知识。 引导学生思考：如果力的方向与物体的运动方向一致，该怎样计算功呢？ 如图甲所示物体m在水平力F的作用下水平向前行驶的位移为s，求力F对物体所做的功 回顾初中对功的定义：力F对物体所做的功等于力的大小与物体移动距离的乘积。 教师介绍：功的概念建立的背景。功的概念起源于早期工业革命的需要，当时的工程师们需要一个比较蒸汽机效益的方法，在实践中大家逐渐同意用机器举起的物体的重量与举起的高度的乘积来量度机器的输出，并称之为“功”。 19世纪初，法国科学家科里奥利明确的把作用力和受力点沿力的方向的位移的乘积叫作“运动的功”。 跨越历史的长河，我们现在把在恒力作用下，物体所受的力F 和它在力的方向上位移大小L的乘积，叫作这个力对物体所做的功。 学生回忆功的有关知识,说出力与位移在一条直线上时 ，力F对物体所做的功。 W=FS
环节二：新课教学 归纳总结： 一、功 1、功的概念：如果一个物体受到力的作用，并且在力的方向上发生了位移，就说这个力对物体做了功。 2、做功的两个必要因素：力和在力的方向上发生位移。 思考与讨论：物体在拉力F作用下向前移动了L，求F、FN和mg各对物体做了多少功？ 引导学生思考：如果物体运动的方向与力的方向不一致，例如马拉雪橇时拉力方向和雪橇运动方向间有一个角度。 出示图片:马拉雪橇 这时应当怎样计算功呢？ 思路一：将F 分解，用F1 和F2 等效替代F。 教师提示：F1和F2与F 是等效替代关系，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。 物体在 F2 的方向上没有发生位移，即： WF2=F2·0 力F 对物体所做的功W 等于力F1做的功，W=WF1=F1·L=F Lcos α 思路二：将L 分解，用L1 和L2 等效替代L。 教师提示：将位移L 分解为F 方向上的位移L1和垂直于F 方向的L2，发生L1位移F 做功，发生L2位移F 不做功。 WF=F L1=F Lcos α 归纳总结：功的计算公式 3、功的计算 公式：W ＝ FL cosα 力对物体所做的功，等于力的大小、位移的大小、力与位移夹角的余弦这三者的乘积。 适用条件：适用于恒力做功。 4、功的单位 在国际单位制中， 功的单位是焦耳简称焦，符号是 J。 1 J 等于 1 N 的力使物体在力的方向上发生 1m 位移的过程中所做的功 1J＝1N×1m=1N·m 引导学生思考：功是标量还是矢量？ 出示具体例题：如图所示，在光滑水平面上，物体受两个相互垂直的力F1=3N和F2=4N作用，从静止开始运动，发生位移L=10m，求每个力做的功和合力做的功。 归纳总结：合力功的计算遵循代数运算法则，所以功是标量。 5、功是标量 功是标量只有大小，没有方向。 二、正功和负功 思考讨论：由w＝F L cosα你能说出力与位移成不同的角度时，力的做功的情况吗？ 1、当 α＝ 时，cos α＝0， W ＝ 0。力 F 的方向与位移 L 的方向垂直时，力 F 不做功。 物体在水平桌面上运动，重力 G 和支持力 FN 都与位移方向垂直，这两个力都不做功。 物体在水平桌面上运动，重力 G 和支持力 FN 都与位移方向垂直，这两个力都不做功。 2、0 ≤ α < 时，cos α > 0， W > 0。这表示力 F对物体做正功。 人用力拉车前进时，人的拉力 F 对车做正功。 正功的意义是：力对物体做正功，表明此力的效果是促进物体的运动，是动力。 3、< α≤ π 时，cos α < 0 ， w < 0。这表示力 F对物体做负功。 要使运动的小车减速，人向后拉车的力 F 对车做负功。 负功的意义是：力对物体做负功，表明此力的效果是阻碍了物体运动，是阻力。一个力对物体做负功，也可说成物体克服这个力做了功（正值）。 教师活动：进一步引导学生深刻理解正功和负功的意义？ 思考与讨论：功的“正负”的意义是什么？功的正负是否代表方向？F和f分别做什么功？ 归纳总结：功的正负的意义： ①正功：表示做功的力是动力 ②负功：表示做功的力是阻力 提醒学生注意：功的正负不表示方向，功不是矢量，功是标量。 三、总功的计算： 思考讨论：当一个物体在几个力的共同作用下发生一段位移时，怎样求几个力对物体所做的总功？ 方法1:由于功是标量所以这几个力对物体所做的总功等于各个力分别对物体所做功的代数和。 W ＝ W1 ＋ W2 ＋ W3 ＋…… 方法2:先求出合力，再根据公式W=FLcosα计算，其中F为物体所受的合外力。 归纳总结： 1、方法一： W总 ＝ W1 ＋ W2 ＋ W3 ＋…… 2、方法二： W总 =W合 ＝F合Lcosα 提示：方法二只适用于受力情况不变的情形，方法一既适用于恒力做功的情况，也适用于变力做功的情况。 例题讲解： 【例题 1】一个质量为 150 kg 的雪橇，受到与水平方向成 37°角斜向上方的拉力，大小为500 N，在水平地面上移动的距离为 5 m。地面对雪橇的阻力为 100 N， cos 37°＝ 0.8。求各力对雪橇做的总功。 分析 雪橇的运动方向及有关受力情况如图所示。 解: 拉力在水平方向的分力为Fx ＝Fcos 37°，它所做的功为 W1 ＝ FxL＝ FLcos 37° ＝ 500×5×0.8 J ＝ 2 000 J 阻力与运动方向相反，两者夹角为 180°，它所做的功为 W2 ＝ F 阻 Lcos 180°＝－100×5 J ＝－500 J 力对物体所做的总功为二者的代数和，即 W＝W1 ＋W2 ＝2 000 J－500 J ＝1 500 J 力对雪橇所做的总功是 1 500 J。 环节三：课堂练习 1、下列关于力做功的说法，正确的是（ ） A．汽车在水平公路上匀速行驶，汽车所受重力对汽车做功 B．人提着箱子站在地面不动，手的拉力对箱子没有做功 C．过山车向下运动过程中，车上乘客所受重力对乘客没有做功 D．人把箱子从二楼提到三楼，手的拉力对箱子没有做功 答案：B 2、关于力对物体做功，以下说法正确的是( ) A. 一对作用力和反作用力在相同时间内做的功一定大小相等,正负相反; B. 不论怎样的力对物体做功,都可以用W=Fscosα计算 ; C. 合外力对物体不做功,物体必定做匀速直线运动; D. 滑动摩擦力和静摩擦力都可以对物体做正功或负功. 答案： D 3.关于摩擦力做功的说法不正确的是（ ） A.滑动摩擦力阻碍物体的相对运动，一定做负功； B.静摩擦力起着阻碍物体相对运动趋势的作用，一定不做功； C.静摩擦力和滑动摩擦力一定都做负功； D.系统内两物体间相互作用的一对摩擦力做功的总和恒为负值。 答案： ABC 4、如图所示，木块B上表面是水平的，木块A置于B上，并与B保持相对静止，一起沿固定的光滑斜面由静止开始下滑，在下滑过程中（ ） A. A所受的合外力对A不做功 B. B对A做正功 C. B对A的摩擦力做负功 D. A对B不做功 答案： D 思考：F、FN和mg各对物体做了多少功？ 从功的定义式及做功的两个要素出发，分析解决问题。 思考：运动的方向与力的方向不一致怎样求功。 在教师的引导下，从分解力和分解位移两个思路推导出功的计算的一般公式。 掌握功的单位，知道1J的意义。 学生分析计算F1、F2做的功及合力做的功，并发现合力的功等于两个分力做功的代数和。 理解有力但不做功的情形，知道功是一个严格定义的物理量，不同于生活中的“做工”概念。 在理解的基础上掌握负功的意义 分析F和f做功的正负，体会F和f相反的做功效果。进一步思考和理解功的正负的意义。 思考讨论怎样求几个力对物体所做的总功。说出思路。 在教师的引导下学生分析解答 学生练习 明确力与位移夹角指的是那个角 锻炼学生自主学习能力 锻炼学生的总结能力了解物体做正功和负功的情况 巩固本节知识
板书设计 8.1.1 功 一、功 1、功的概念：如果一个物体受到力的作用，并且在力的方向上发生了位移，就说这个力对物体做了功。 定义式： w=FL 2、做功的两个必要因素：力和力的方向上发生位移。 3、功的计算 （1）公式：W ＝ FL cos α （2）适用条件：适用于恒力做功。（F 为恒力） 4、功的单位 在国际单位制中， 功的单位是焦耳，简称焦，符号是 J。 1 J 等于 1 N 的力使物体在力的方向上发生 1m 位移的过程中所做的功。 功是标量：功是标量只有大小，没有方向，但功有正负之分。 二、正功和负功 ①当 α＝ 时，cos α＝0， W ＝ 0。 ②当0 ≤ α < 时，cos α > 0， W > 0。 ③当< α≤ π 时，cos α < 0 ， w < 0。 三、计算总功的方法 （1）先求各力做的功，再求代数和。 （2）先求合力，再求合力做的功。
作业设计 1、 2、 3、教辅书：[优化设计]。
教学反思