2024-2025學(xué)年高中物理第1章功和功率第1節(jié)機(jī)械功教學(xué)設(shè)計1魯科版必修2

PAGEPAGE1第1節(jié)機(jī)械功進(jìn)行新課

一．［板書］1．機(jī)械功的定義：作用于某物體的恒力F與該物體沿力的方向上發(fā)生的位移s的乘積叫做機(jī)械功。問題2若物體發(fā)生的位移為s，則圖(a)、圖(b)恒力F做的功各為多少？預(yù)料1都有做功，W=Fs。預(yù)料2圖(a)，W=Fs；圖(b)，W=0。說明應(yīng)用初中所學(xué)的有關(guān)功的學(xué)問，基本上能夠解決。問題3若物體發(fā)生的位移為s，則圖(c)恒力F是否做功、做的功為多少？設(shè)疑力F有什么作用效果？預(yù)料使物體豎直上提和水平前進(jìn)。老師引導(dǎo)：能否從力的分解角度來探討問題2呢？分組探討探究，并請小組代表回答問題2。預(yù)料1不做功。因為物體在力F的方向上沒有發(fā)生位移，s是水平方向上發(fā)生的位移。預(yù)料2有做功，W=Fs。因為功是力F與位移s的乘積預(yù)料3有做功，W=Fscosα。因為依據(jù)平行四邊形定則，把力F分解為使物體水平前進(jìn)的力F1=Fcosα和豎直上提的力F2=Fsinα。沿F1的方向發(fā)生的位移為s，F(xiàn)1所做的功W1=Fcosα·s=Fscosα；F2與s的方向垂直，F(xiàn)2沒有對物體做功。由于F的作用效果與分力F1和F2共同作用效果相同，所以恒力F對物體所做的功W=W1=Fscosα。說明分組探討探究功的一般計算公式的推導(dǎo)過程，老師小結(jié)：一般地，對作用于物體上方向與物體位移s成α角的任何一個恒力F，都可以用正交分解法把它分解為平行和垂直于位移s方向的兩個分力，再結(jié)合功的定義，得到功的一般計算式W=Fscosα老師：由于位移是矢量，也可以將位移s分解，再結(jié)合功的定義來推導(dǎo)功的一般計算式，有愛好的學(xué)生課后去完成。讓學(xué)生閱讀課本P4第三自然段，并回答1焦耳是如何定義的。［板書］2．機(jī)械功的計算［板書］⑴功的公式：W=Fscosα（適用條件是F必需是恒力）用小黑板或多媒體投影出示下列表格α的取值cosαW力對物體做功狀況α=00<α<EQ\A(\F(π,2))α=EQ\A(\F(π,2))EQ\A(\F(π,2))<α<πα=π讓學(xué)生閱讀課本P5后，由小組探討得到結(jié)果，填入表格中。α的取值cosαW力對物體做功狀況α=01W=Fs力對物體做正功0<α<EQ\A(\F(π,2))大于0W=Fscosα力對物體做正功α=EQ\A(\F(π,2))0W=0力不做功EQ\A(\F(π,2))<α<π小于0W<0力對物體做負(fù)功α=π-1W=-Fs力對物體做負(fù)功問題3求出圖甲中恒定推力F對小車所做的功W1。預(yù)料1W1=Fs預(yù)料2W1=Fscos150°=-eq\A(\F(\R(3),2))Fs預(yù)料3W1=Fscos30°=eq\A(\F(\R(3),2))Fs老師引導(dǎo)學(xué)生如何依據(jù)物理情景來判定公式W=Fscosα中的夾角α，指出W1=Fscos30°=eq\A(\F(\R(3),2))Fs是正確的，依據(jù)是將代表力F與位移s的箭尾移到同一點如圖丙所示，再看它們之間的夾角。并指出W=Fs只適用于恒力F與位移s同向的狀況。問題4求出圖乙中恒定拉力F對小車所做的功W2。預(yù)料1W2=Fs預(yù)料2W2=Fscos150°=-eq\A(\F(\R(3),2))Fs問題5試比較圖甲、乙中力F對小車所做的功的大小。預(yù)料1W1>W2預(yù)料2W1=W2說明設(shè)置以上幾個問題是為了進(jìn)一步理解正負(fù)功的含義。老師指出：功是標(biāo)量，其大小的比較，是取肯定值進(jìn)行比較的，W1=W2才是正確的。又如做功-9J>1J，-1J<3J，5J=-5J。［板書］⑵正功與負(fù)功表示兩種相反的做功效果。功是標(biāo)量，功的“正”、“負(fù)”既不表示方向也不表示大小，既不能說“正功與負(fù)功方向相反”，也不能說“正功大于負(fù)功”，正功和負(fù)功是借以區(qū)分誰對誰做功的標(biāo)記。雖然力與位移都是矢量，功卻是標(biāo)量，沒有方向，但有正功和負(fù)功之分，那么正功、負(fù)功的物理意義是什么呢？在圖甲中，推力F對小車所做了eq\A(\F(\R(3),2))Fs的功，表明推力F對小車的運動起促進(jìn)作用，這個力是動力；在圖乙中，拉力F對小車所做了-eq\A(\F(\R(3),2))Fs的功，表明拉力F對小車的運動起阻礙作用，這個力是阻力。也就是說，動力肯定做正功，阻力肯定做負(fù)功。［板書］⑶正功、負(fù)功的物理意義：力對物體做正功，表明此力是動力，其作用效果是促進(jìn)物體的運動；力對物體做負(fù)功，表明此力是阻力，其作用效果是阻礙物體的運動。問題5在圖乙中力F對小車做了-eq\A(\F(\R(3),2))Fs的功，我們還可以怎么說？預(yù)料1物體克服這個力做了-10J的功。預(yù)料2克服這個力做了10J的功。強(qiáng)調(diào)：對物體做負(fù)功，往往說成物體克服這個力做功（肯定是正值）。學(xué)習(xí)了一個力對物體所做的功的求解方法，假如物體同時受到幾個力的作用，那么，如何求解這幾個力對物體所做的功和總功呢？⑶總功的計算例題如圖所示，利用斜面從貨車上卸貨，每包貨物的質(zhì)量m=100kg，斜面傾斜角α=37°，斜面的長度l=1.5m，貨物與斜面間的動摩擦因素μ=0.2，求貨物從斜面頂端滑究竟端的過程中受到的各個力所做的功、外力做的總功以及合外力做的功。（g取10m/s2，sin37°=0.6）解：斜面上的貨物受到重力G、斜面支持力N和摩擦力f共三個力的作用。貨物位移的方向是沿斜面對下。用正交分解法，將貨物所受的重力G分解到與斜面平行的方向和與斜面垂直的方向，則有N=G2=mgcosα，f=μN(yùn)=μmgcosα。由于斜面支持力N與位移垂直，所以支持力對貨物沒有做功即WN=0。重力G對貨物所做的功WG可以用下列三種方法求解。方法一：依據(jù)功的定義。由于重力方向上的位移h=lsin37°，所以WG=Gh=mglsin37°=100×10×1.5×0.6J=900J方法二：用公式W=Fscosα。由于重力與位移的夾角為90°-37°=53°，所以WG=Glcos53°=mglsin37°≈100×10×1.5×0.6J=900J方法三：用力的分解等效。將重力分解為使貨物沿斜面下滑的分力G1和垂直緊壓斜面的分力G2，則有G1=mgsin37°。由于G2與位移垂直，G2對貨物沒有做功，所以重力所做的功等于沿斜面對下的分力G1所做的功，即WG=G1l摩擦力f對貨物所做的功Wf

=flcos180°=-μmgcos37°·l≈-0.2×100×10×0.8×1.5J=-240J外力對物體做的總功W總=WN+WG+Wf=(0+900–240)J=660J物體所受合外力F合=G1-f=mgsin37°-μmgcos37°，方向與位移相同。合外力所做的功W合=F合l=(mgsin37°-μmgcos37°)l=mg(sin37°-μcos37°)l

≈100×10×(0.6-0.2×0.8)×1.5J=660J

說明例題的選擇主要是考慮以下幾點：①溫故，如受力分析、正交分解等。②知新，如求功公式的應(yīng)用，對正功、負(fù)功、不做功的求解具有普遍性。③求重力功時可以進(jìn)行多角度的思維訓(xùn)練。④可以體現(xiàn)出外力做的總功與合外力做的功的關(guān)系，以便歸納。要求學(xué)生思索獨立完成該例題，請好中差三位學(xué)生上臺扳演，老師可以剛好地訂正學(xué)生解題時存在的問題和不良習(xí)慣。小結(jié)在多個力共同作用下，這些力對物體所做的總功等于各個力分別對物體做功的代數(shù)和即W總=W1+W2+…+Wn，代入時應(yīng)考慮功的正負(fù)號；若合外力為恒力，則求總功時還可以用W總=F合scosα來求解，其中α是合力F合方向與位移s方向之間的夾角。二．課堂小結(jié)本節(jié)課學(xué)生要理解功的概念。知道功是標(biāo)量，相識正功、負(fù)功的含義，在詳細(xì)的物理情景中能推斷物體所受的各力是否做功以及做功的正負(fù)。能利用功的一般公式計算恒力的功，駕馭計算總功的兩種方法。三、板書設(shè)計1．機(jī)械功的定義2．機(jī)械功的計算⑴功的公式：W=Fscosα（適用條件是F必需是恒力）⑵正功與負(fù)功表示兩種相反的做功效果。⑶正功、負(fù)功的物理意義四．案例評析：

本案例的設(shè)計讓學(xué)生親自移動課桌進(jìn)行功的探究，使學(xué)生學(xué)習(xí)物理與生活拉近了距離，充分體會到物理就在生活中，科學(xué)就在自己身邊，從而激發(fā)了學(xué)習(xí)“功”的熱忱。在本節(jié)課的學(xué)習(xí)過程中，既重視學(xué)問的獲得也重視學(xué)問的形成過程，使學(xué)生真正體驗到探究發(fā)覺的樂趣和應(yīng)用學(xué)問的重要性。分組探討探究，激發(fā)學(xué)生思