1.1 机械功 教学设计 -2024-2025学年高一下学期物理鲁科版（2019）必修第二册

第一章　功和机械能 §1.1 　机械功 一、教学目标与核心素养： 1、物理观念 ①能理解功的概念，掌握做功的两个必要因素； ②能从特殊到一般，掌握功的一般表达式； ③正确理解功的标量性，掌握正功和负功的正确含义。 2、科学思维 能在实际情况中判断力的做功情况进而分析该力做功给物体带来的相应能量的变化。 3、科学探究 通过恒力做功，探究变力做功（尝试采用微积分或者图像求解）。 4、科学态度与责任 能从物理学的角度正确描述和解释自然现象，在学习、理解功的概念和计算功的数值的过程中，培养科学、严谨的研究态度。 二、教学重点 ①明确引入功的概念，掌握功的一般表达式，并会实际计算； ②正确理解正功和负功的意义。 三、教学难点 对正功和负功物理意义的理解。 四、教学方法： 　　讨论、合作探究 五、课时安排： 　　二课时 六、教学仪器： 　　多媒体课件 七、教学环节： （一）引入新课： 思考：这两种情况下，力做功了吗？ 运动员在举起杠铃的时候： ①上举的过程； 马拉着车前进 ②举起后站着不动； ③举起后水平匀速前进。 那么怎样才算力做了功？ 根据学生的回答，总结出力做功的要素。 （二）新课教学： 一、机械功的含义 1、做功的两个必要因素： （1）必须有力作用在物体上。 （2）物体在力的方向上要发生一段位移。 注意：这两个因素是严格的，缺一不可 ！ 2、定义：如果作用于某物体的恒力大小为F，该物体沿力的方向运动，经过位移s，则F与s的乘积叫做机械功。 3、公式： ① 恒力F与位移s的方向相同时： W＝F s W：力F对物体做的功 ； F：恒力的大小 ； s：位移的大小 ② 恒力F与位移s的垂直时： W＝0 ③ 恒力F与位移s的方向不同，有一定夹角α时： 提示：根据合力与分力的等效性原理，可把计算F做功的问题转化为分别求F1和F2做功的问题。 W1＝F1 ·s=F s cosα W2＝0 W＝W1= F s cosα 总结：恒力做功的一般公式：W＝F s cosα α：力与位移的方向的夹角 试一试：辨认力的方向与位移方向的夹角。 α F s 甲 α F s 乙 F α s 丙 s α F s 丁 4、单位：焦耳，符号是J。1J=1N×1m=1N•m 5、功只有大小，没有方向，是一个标量。但有正负之分。 6、功是一个过程量，求功时一定要指明是哪个力在哪段过程中所做的功。 二、正功与负功 图一 图二 思考：这两种情况下，拉力F做功的效果相同么？（引导得出正功与负功的物理意义） （1）图一：当0≤ α< π/2时， cosα>0，W>0,这时我们就说力对物体做正功------促进运动，使物体获得能量 （2）图二：当π/2 <α≤ π时，cosα<0，W <0 ， 这时我们就说力对物体做负功，或者物体克服这个力做功------阻碍运动，使物体消耗能量 根据这两个情况，可总结得出：正功、负功不表示方向相反，仅表示不同做功的效果！！ （3）当α=π/2时， cosα=0，W=0， 这时我们就说力对物体做不做功 （4）当α=0时， cosα=1，W=Fs，这就是作用力与位移同向的情况 （5）当α=π时， cosα=-1，W=-Fs ,这就是作用力与位移反向的情况 三、总功的计算 例：如图，一个质量为m的物体在拉力F的作用下，沿动摩擦因素为 μ 的地面由静止水平向右移动位移为s，求这一过程中各个力对物体做的功是多少？各个力对物体所做功的代数和如何？物体所受的合力是多少？合力所做的功是多少？α F FN f G 根据学生的回答，总结得出求总功的方法： (1)总功等于各个力所做功的代数和，即： W总=W1+W2+……+Wn 通用 (2)总功等于合外力对物体所做的功，即： W总=F合scosα 所有力必须同时作用在研究对象上 （三）课堂小结： 一、机械功：W＝F s cosα（只适用于求恒力做功） 当0≤α < π/2时，cos α>0，W>0 二、功的正负：W＝F s cosα 当α=π/2 时，cos α=0，W =0 当π/2 <α≤ π时，cos α<0，W <0 W总=W1+W2+……+Wn 三、总功的计算 W总=F合s cosα （四）课堂练习： 1. 在光滑的水平面和粗糙的水平面上各放一质量不同的木块，在相同的拉力作用下，通过相同的位移，拉力对木块做的功( C ) A. 在光滑的水平面上较多 B. 在粗糙的水平面上较多 C. 一样多 D. 由小车运动所需的时间决定 2. 质量为m的物体沿倾角为θ的斜面匀速滑下，在通过位移L的过程中( B ) A. 重力对物体做功mgL B. 重力对物体做功mgLsin C. 支持力对物体做功mgLcos D. 摩擦力对物体做正功，数值为mgLsin 3. 用拉力F将一个重为5N的物体匀速升高3m，在这个过程中，（ ABD ） A．拉力 F对物体做的功是15J B．物体克服重力做的功是15J C．合力对物体做的功是15J D．合力对物体的功为0 4. 放在粗糙水平地面上的物体，在10N的水平拉力作用下，以6 m/s的速度匀速移动4s，则拉力共做了 240J 功，摩擦阻力对物体做了 －240J 的功. 5. 将一个质量为m的小球以一定的初速度竖直上抛，小球能上升的最大高度为h，运动过程中所受阻力恒为f，求小球从抛出到落回抛出点的过程中各个力所做的功？ 5. 将一个质量为m的小球以一定的初速度竖直上抛，小球能上升的最大高度为h，运动过程中所受阻力恒为f，求小球从抛出到落回抛出点的过程中各个力所做的功？ （五）课外作业： P7　4、5、6 （六）板书设计： 　　　　　　　　　　§1.1　机械功　 一、机械功 　 有力作用在物体上 　1、力做功的条件 　　　　　　　　　　 物体在力的方向上发生位移 2、表达式： 　3、功的单位：焦耳（牛·米） 　4、适用条件：恒力对物体做功。 二、机械功的计算 　1、功是标量，但有正负之分。 　2、，功的正负取决于cosα值的正负。 　　当时，，，F做正功 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 动力做功 当时，，，F做正功 当时，，，F不做功 当时，，，F做负功 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 阻力做功 　　当时，，，F做负功 三、求解力对物体所做总功的两种方法 　① 　② 八、课堂教学反思： 从学生日常生活中的例子出发引导学生进一步的思考，发现问题，然后通过实例分析揭示问题的本质；在此过程留给学生独立思考的空间和时间，学生在学习的过程中有一定的问题意识和创新意识，有效培养了学生的观察能力和探究问题的能力。 机械功－1 学科网（北京）股份有限公司 $$