内容正文:
第十章 功与机械能
第一节 机械功
◇教学目标◇
知识目标
1.知道机械功的概念。
2.掌握做功的两个必要因素。
3.理解功的计算公式,并能利用公式进行简单计算。
能力目标
1.结合生活、生产中的实例去理解机械功的概念。
2.通过物理现象,归纳简单的规律,认识做功的两个必要因素。
素养目标
通过提问、讨论等方式,培养学生主动思考的学习意识;通过列举实例,培养学生对周围事物的观察能力。
◇教学重难点◇
教学重点
做功的两个必要因素、功的计算。
教学难点
功的计算。
◇教学过程◇
一、新课导入
搬运工扛着货物,将货物从操场的南边运到操场的北边,累得满头大汗。学生们都在感叹他工作很卖力,可物理老师却说他“劳而无功”,这是为什么呢?
二、教学步骤
探究点1 做功了吗
[阅读课本]P232~233“做功了吗”
[思考]观察图10⁃1,吊车吊起重物,汽车在牵引力的作用下移动,这都是我们生活中常见的场景,这些现象有什么共同点?
[提示]吊车对重物的拉力向上,重物在吊车的拉力作用下上升;牵引力对汽车的作用方向向前,汽车向前移动了距离。这两种现象中,物体都在力的方向上移动了距离。
[小结]物理学中把力和物体在力的方向上移动距离的乘积叫做机械功,简称功。
[思考]观察图10⁃2(a),小明提水在水平路面匀速平稳前行,小明对水桶的拉力做功了吗?
[提示]小明对水桶的拉力方向为竖直向上,水桶沿水平路面前行,在竖直方向上移动的距离为零,所以小明对水桶的拉力没有做功。
[思考]观察图10⁃2(b),人用力推车,车未被推动,人是否做了功?
[提示]车未被推动,说明车在推力的方向上移动的距离为零,所以人没有做功。
[思考]人用力推车,车在推力的方向上移动了一段距离,重力是否做了功?
[提示]重力的方向为竖直向下,车水平运动,在竖直方向上车移动的距离为零,所以重力没有做功。
[思考]人用力推车,放手后车由于惯性继续前进了一段距离,在这段距离内人是否做了功?
[提示]在这段距离内,由于人没有给车力的作用,即作用力为零,所以人没有做功。
[思考]吊车的钢索使货物上升一段距离,吊车对货物是否做了功?
[提示]吊车对货物的拉力方向为竖直向上,在拉力的方向上货物向上移动了一段距离,所以吊车对货物做了功。
[思考]汽车在牵引力作用下移动一段距离,牵引力是否做了功?
[提示]牵引力作用在车上,在牵引力的方向上车移动了一段距离,所以牵引力做了功。
[思考]通过以上分析,你认为一个物体对另一个物体做功的必要条件是什么?
[归纳提升]一是作用在物体上的力,二是物体在这个力的方向上移动一段距离。
[思考]进一步思考,不做功的情况有哪些?
[提示]①有力,但没有距离,即s=0;②物体由于惯性移动一段距离,即有距离,但力F=0;③有力作用在物体上,物体也移动了一段距离,但F的方向和物体运动的方向垂直。
探究点2 做了多少功
[阅读课本]P233~234“做了多少功”
[思考]如图,甲与乙相比,哪个做功多?乙与丙相比,哪个做功多?
[提示]甲、乙在力的方向上移动的距离相同,乙的拉力大,所以乙做功多。乙、丙拉力相同,丙在拉力的方向上移动的距离大,所以丙做功多。
[小结]同一物体受力越大、物体在力的方向上移动的距离越大,力做的功越多。
[思考]物理学中是如何计算功的大小的呢?(用W表示功,F表示力,s表示物体在力的方向上通过的距离)
[归纳提升]力对物体所做的功等于力与物体在力的方向上移动的距离的乘积,即功=力×距离,公式:W=Fs。
[思考]功的单位是什么?
[提示]在国际单位制中,F的单位是N,s的单位是m,所以W的单位是N·m。为了纪念英国物理学家焦耳,人们用他的名字作为功的单位,简称为焦,用符号J表示,1 J=1 N·m。
[思考]根据你的生活经验,1 J大约有多大呢?
[提示]用手缓慢、匀速地举起两个鸡蛋,升高1 m时,手对鸡蛋做的功大约为1 J。
[思考]人拉着重为2000 N的车子沿水平方向前进5 m,人对车做的功是多少?
[提示]功的计算中不能简单地将力与距离的大小相乘,要明确是什么力做功、物体在力的方向上移动的距离。
[思考]要计算人对车的拉力所做的功还需要知道哪些物理量?
[提示]知道了车在拉力方向上移动的距离,计算拉力所做的功还需要知道拉力的大小。
[习题]小明用100 N的力踢一个重5 N的足球,球离脚后在水平草地上向前滚动了20 m。在球滚动的过程中 ( )
A.小明对足球做功2000 J
B.重力对足球做功100 J
C.小明对足球做功2100 J
D.小明和重力对足球做功都是0
[分析]做功的两个必要因素:一是作用在物体上的力,二是物体在这个力的方向上移动一段距离,二者缺一不可。球离脚后在水平草地上向前滚动的过程中,靠惯性维持运动,球脱离了脚,脚没有给球施加力,对球不做功;重力的方向为竖直向下,在重力的方向上球没有移动一段距离,故重力对球也不做功。
[答案]D
三、板书设计
第一节 机械功
1.机械功
2.怎样才算做功
(1)做功的两个必要因素
(2)不做功的三种情况
3.怎样计算功
(1)公式:W=Fs
(2)力和距离的统一性
◇教学反思◇
本节课使用PPT、动画演示等方式直观展示功的概念和计算过程,提高了课堂的趣味性和互动性。课堂分组讨论功的计算案例,促进了学生之间的交流与合作。通过讨论日常生活中功的应用实例,如骑自行车上坡、提水桶上楼等,激发了学生的学习兴趣,增强了学生利用物理知识解决实际问题的意识。设计更多贴近生活的问题情境,可以引导学生从问题中提取关键信息,建立物理模型,提高解决实际问题的能力。
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