4.1.1 功 教学设计 -2023-2024学年高一下学期物理人教版（2019）必修第二册

课题：4.1 功 1、 教材分析 教材内容为第1课时完成，第2课时补充变力做功的求解方法（四种基本方法） 2、 学情分析 恒力做功比较简单安排1课时，难点是变力做功的补充，计划2课时，这一部分共3课时 3、 教学目标 1．理解功的概念，能利用功的公式进行计算． 2．理解正功和负功及其物理意义，知道做功的过程就是能量变化的过程． 3．理解总功，能计算多个外力对物体所做的总功． 4、 重难点分析 重点： 1．功的概念． 2．功的计算公式． 难点： 1．如何判定各力做功的正负． 2．能够用公式 W＝Fxcosα进行有关计算． 5、 设计思路 对于功这一概念，学生在初中阶段已有一定的认识，但认识比较肤浅．本课的教学设计充分考虑学生原有的知识基础，让学生从初中已经熟悉的内容开始入手，再提出学生运用初中知识无法解决的问题，进而激发学生进一步认识功这一概念的欲望．通过对功的定义式的推导和讨论，进一步加深学生对力的作用效果的理解，进而认识功的本质．功是力学中的基本概念，在用能量途径研究物体的运动时，功的概念是不可缺少的，此外这部分知识与现代生活、生产等有着密切的联系，也是本章学习的基础．因此，教学设计过程注重培养学生的推理能力，同时教师应布置一些任务，让学生在完成任务中运用科学思维解决物理问题 , 了解物理思想和物理方法，体会物理学在生活和生产中的应用以及对社会发展的影响，让学生得到成功的体验，享受成功的愉悦，激发学习的热情和责任感． 6、 教学过程 （1） 情景导入 我们都知道举重运动员在比赛过程中要消耗很大的能量，那么在每一次举重过程中，运动员到底要消耗多少能量呢？我们如何测定或计算呢？消耗掉的能量又用什么来量度呢？ 你所知道的能量形式有哪些？（引导学生回答：动能、势能、内能、电能） 本章我们就要解决不同形式能量的转化是如何实现的问题． （二）学习任务 1.情景呈现、问题设计 1.做功与能量的转化 组织学生观看图片：运动员举重、滑梯运动中从斜坡下滑、射箭运动员射箭．提问学生，分别说出三幅图中运动物体受到哪些力，其中哪些力对物体做了功，物体的哪些能量发生了变化． 让学生以小组为单位对所提问题进行分析总结，引导学生归纳出三幅图的共同特征：力对物体做功的过程同时伴随着物体能量的变化． 组织学生列举一些日常生活中力做功伴随能量变化的实例． 做功与能量转化密切相关，做功的过程就是能量转化的过程，大量事实表明，做了多少功，就有多少能量发生了变化． 2.功的计算公式 先请同学回顾一下初中学过的与功的概念密切相关的两个问题：什么叫做功？做功的两个不可缺少的因素是什么？ 思考： 力 F 使滑块发生位移 x ，在这个过程中， F 对滑块做了多少功？ 活动： 当恒力 F的方向与物体位移 x 的方向成某一夹角 α时，如何计算力 F 对物体做的功呢？ （教师提示对力进行分解） 当力 F 的方向与运动方向成某一角度时，可以把力 F 分解为两个分力： 跟位移方向垂直的分力 Fsinα → W ＝ 0 跟位移方向平行的分力 Fcosα → W ＝ Fxcosα （1）功 ①. 力对物体做功等于力的大小、位移的大小、力和位移夹角的余弦这三者的乘积，即 W＝Fxcosα ②. 单位：焦耳， 简称 焦（ J ）． 1J＝1N×1m ＝ 1N•m ③. 功是标量： 只有大小，没有方向． ④功的物理意义：功是能量变化的量度。 （2）.对公式的理解： ① F一定是恒力 ② α是F与x间夹角。把力F和位移x的箭尾移到同一点，它们之间的夹角即为α ③F和x是对应同一个物体 ④恒力对物体做功只与F .x . α有关，而与物体的加速度大小、速度大小、运动时间长短等都无关，即与物体的运动性质无关，同时与有无其它力做功也无关 3.功的正负 已经知道功是标量，力对物体做功可能会出现哪些情况？ 1．对力 F 和位移 x 之间的夹角α的判定： 教师活动14：ppt 出示下图，提出问题． 这两图中力 F 和位移 x 之间的夹角是多少？ 根据学生回答 , 分析并纠正：找力 F 和位移 x 之间的夹角时，我们可以把力 F 和位移 x 的箭尾移到同一点，看它们之间的夹角是多少． 2.正功和负功的理解 引导学生正确填表． α的取值 cosα W 的值 功的正负 α＝0 1 W＝Fx 力对物体做正功 0＜ α＜ π /2 大于 0 W＝Fxcosα 力对物体做正功 α＝π /2 0 W＝0 力跟位移垂直时，不做功 π /2＜ α＜ π 小于 0 W＝-Fxcos(π-α) 力对物体做负功 说明： 1.功是标量，没有方向，但有正功和负功之分． 2. 功的“正” “负”并不表示功的