2020-2021学年1 功与功率教学设计

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     课 时 教 案第 八 单元                     第  1  案                    总第    案课题： §8.1.1  功与功率（约2课时）                 2022年     月     日教学目标 核心素养物理观念：理解功的定义及做功的必要因素，理解求功公式中各物理量的含义；物理观念：理解功率的定义及功率的计算，理解求公式中各物理量的含义；科学思维：会推导功和功率的计算公式，理解推导论证过程；科学探究：通过演示和事例，学会探究功的来历，培养学习兴趣。教学重点1.功和功率概念的理解，力做功要素的理解2. ，功和功率的计算3. 教学难点1. 正负功的含义及力做功正负的判定2. 物体的位移与力的作用点的位移的关系3.平均功率和瞬时功率的理解与计算高考考点 课  型新授教  具 教  法 教    学    过    程教学环节教师活动预设学生活动预设 复习引入：任何人类活动都离不开能量，在长期的科学探索实践中，人们发现不同形式的能量可以相互转化，并且能量的转化与功的概念密切相关。原因就是，如果在一个过程中存在做功的现象，就必然存在能量转移或转化的现象，从本节开始我们来学习关于功的相关知识。现在同学们回顾，在初中我们学习过，什么是功？如何计算力做的功？一、功1．概念：一个物体受到力的作用，并在力的方向上发生了一段位移，这个力就对物体做了功。符号：W，单位焦耳，符号“J”        学生回答，什么是功，教师总结。 教学环节教师活动预设学生活动预设   做功的两个因素：力、在力的方向上发生的位移。2计算．①若物体m在水平力F作用下发生水平位移l，求力F做的功。由定义可得：以上功的计算是重物运动的方向与力的方向一致情况，但实际中更为普遍的是物体运动的方向和力的方向不一致，而是成一定的夹角，这种情况下如何计算功呢？判定正误：物体受到力的作用，并且发生了一段位移，我们就说力对物体做了功。（错误）②若物体m在与水平方向成α角的力F作用下，发生水平位移l，求力F做的功。分析：分析：F与l方向不同，l不是沿F方向的位移。所以不能直接利用公式计算。方法1．如图将F沿位移方向和垂直位移方向分解分解，F2方向无位移，故不做功，F1与l方向相同，故做的功为：方法2．将位移l分解为平行F方向位移l1和垂直F方向位移l2，l2方向没有力，不做功，所以可得：两种方法分解方式不同，但意义相同，常用分解F的方法求解。综上所述可得功的计算公式为：即：力对物体所做的功等于力的大小、位移的大小、力与位移        ③    强调：功是力对物体做的功。功是力对位移的累积效果。      教学环节教师活动预设学生活动预设                       夹角的余弦这三者的乘积。理解：①．W是力F的功，只与l、α有关，与物体的运动状态及物体是否还受其它作用力等因素无关。且只能求恒力做功，若是变力，则不能直接用此公式求解。例1．如图示，用同样大的力拉不同的物体在不同的接触面上发生相同的位移，其中甲在光滑水平面，乙在粗糙水平面，丙在光滑斜面，丁在粗糙斜面上，求拉力F做功情况       A．甲中做功最少              B．丁中做功最少C．做功一样多                D．无法比较练1．一水平力F作用在质量为m的物体上，使物体由静止沿光滑水平面移动位移l，做功为W1，若作用在质量为2m的物体上，使物体由静止沿光滑水平面移动位移l，做功为W2，若作用在质量为2m的物体上，使物体由静止沿粗糙水平面移动位移l，做功为W3，则W1、W2、W3的大小关系。（W1=W2=W3）说明功的决定因素关系②功是力对位移的累积效应，所以是过程量，求功时一定要明确求的是哪一个力在哪段位移上的功。若力撤消后物体仍运动，则该力做的功与撤消后物体发生的位移无关例2．某力作用于物体m上，F与水平方向夹角θ，发生一段位移l1后，撤去F，物体又滑行l2后停止，求F做的功。       教学环节教师活动预设学生活动预设                       解：有力作用时，物体位移l1，所做的功为W1，撤去F后，虽然有位移，但是作用力F消失了，所以做功为零，可得：③l是物体在力F作用下发生的对地位移，是力的作用点的位移，不一定是物体的位移。在题目具体处理过程中，要正确理解物体的位移和力的作用点的位移的含义。例3．如右图，某人站在平台上，用力F将物体提升高度为L，求力F做的功。解：题目没说明是匀速上升还是加速或者减速，所以只能依据功的概念求解。物体上升高度为L，所以力的作用点的位移为2L，故F的功为：若是匀速提升高度为L，还可以有第二种解法。由平衡条件可知，滑轮连接物体的声中作用力为2F，物体上升高度为L，所以功为：练．如图所示，坐在雪橇上的人与雪橇的总质量为m，在与水平面成θ角的恒定拉力F作用下，沿水平地面向右移动了一段距离l.已知雪橇与地面间的动摩擦因数为μ，重力加速度为g，则雪橇受到的(　C　)A.支持力做功为mglB.重力做功为mglC.拉力做功为Flcos θD.滑动摩擦力做功为－μmgl二、正功和负功由知，夹角α的大小决定了W的正负。1．当时， 做正功  即同向情况                                    学生阅读教材P75内容，讨论力做功的几种情况教学环节教师活动预设学生活动预设                       2．当 时，W=0，零功或不做功。 3．当 时，   W>0  做正功4．当时，   W<0   做负功5．当时，   W<0   做负功，反向情况综上所述：当 时，   W>0  做正功当 时，   W<0  做负功当 时，  W=0，零功或不做功。 例1．某物体在力F作用下水平向右运动的位移为l，拉力的方向分别如图5甲、乙所示，分别求两种情况下拉力对物体做的功.解：对甲图做功为W1，得： 对乙图做功为W2，得：练．某同学为配合值日生打扫地面，将凳子向上搬起后再缓慢放回原处，此过程中该同学对凳子做功的情况是(　B　)A.一直做正功   B.先做正功，再做负功C.一直做负功   D.先做负功，再做正功理解：①功有正负，但是标量。其正负由α决定，力做正功，说明此力为动力；做负功说明此力为阻力；对物体做负功也可以说成是物体克服力做正功。问题：两个力一个做了“-5J”的功，另一个做了“-2J”的功，哪一个功多？这几种情况，分别举例说明。       完成教材P78练习与应用1                  举例说明  学生回答，理解符号的含义。教学环节教师活动预设学生活动预设 ②符号的含义：只表示做正功还是负功，不表示大小也不表示方向。正负功的理解及判定方法 条件从动力学角度看从能量角度看正功当0≤α＜时，W＞0力是物体运动的动力力对物体做正功，向物体提供能量，即受力物体获得了能量不做功当α＝时， W＝0力对物体既不是动力，也不是阻力阻力 负功当＜α≤π时， W＜0力是物体运动的阻力物体克服外力做功，向外输出能量，即负功表示物体失去了能量说明也可根据力和速度方向夹角判断功的正负练．质量为m的木块相对静止在倾角为θ的斜面上。在水平推力F作用下，木块随斜面一起水平匀速向左移动了距离l，则支持力和摩擦力对木块做的功分别为多少？      解：对物体受力及运动过程分析如图：设支持力做的功为W1，摩擦力做的功为W2，由平衡条件可得：支持力    摩擦力 教学环节教师活动预设学生活动预设                   所以支持力的功：摩擦力的功思考：斜面对物体做了多少功？三、总功1．定义：若物体在几个力的共同作用下发生一段位移，这几个力对物体所做的总功，等于每个力做功对物体做功德代数和。2．方法：①先求合力，再据求功，F为合外力②功是标量，据力的独立性可先求出每个力的功，再求代数和。即依据 求总功例1．一升降机向上提升重物，求下列几种情况下各力做的功，及各力对物体做的总功。①匀速提升解：分析受力，物体受重力和拉力F，由题意可得：F=mg          ②以a1匀加速提升解：设拉力为F，由牛顿第二定律得：      变式得：                     所以合功    ③以a2匀减速提升解：设拉力为F’，由牛顿第二定律得：            变式得： 由求斜面对物体做的功引起学生思考，得出求总功的方法。  阅读教材P75蓝色字体，得出什么是总功。   求出上面例题中斜面对物体做的功。教学环节教师活动预设学生活动预设 拉力的功 即：几个力做功的合功也等于几个力合力所做的功。练．如图，升降机内有一斜面，其倾角为θ，一质量为m的物体放斜面上，若升降机以加速度a匀加速直线上升，且物体与斜面保持相对静止，则在升降机上升高度h的过程中，物体受到的各力分别对物体做了多少功？合力对物体做了多少功？解：对物体进行受力分析得：法1：先将N和f合成为F，由     得： 或：法2：正交分解得出各个力N、f、mg        ①              ②  得： 得：再求各个力的功，然后求合功。 教学环节教师活动预设学生活动预设                   3.一对相互作用力对系统做功①相互作用的磁场力做功情况：做功类型可分为：均为正功，均为负功，可一正一负，一零一负，一零一正。②一对相互作用的摩擦力做功情况：   静摩擦力：对系统内的物体做功可一正一负，可均为零功，但对系统做功总功为零，原因无相对位移。动摩擦力：对系统内物体可一正一负，均为负，但对系统做功一定为负，因为有相对位移。总结：一对相互作用的摩擦力对系统做功可为零功（静），可为负功（动），一定不会是正功；对系统内的物体做功情况视具体问题而定。例1．两个物体间的作用力和反作用力做工情况是（ C ）A．作用力做功，反作用力一定做功B．作用力做正功，反作用力一定做负功C．作用力和反作用力可能都做负功D．作用力和反作用力做的功一定大小相等且两者代数和为零练．如图所示，站在汽车上的人用手推车的力为F，脚对车向后的静摩擦力为F′，下列说法正确的是(　AB　)A.当车匀速运动时，F和F′做的总功为零B.当车加速运动时，F和F′的总功为负功C.当车加速运动时，F和F′的总功为正功D.不管车做何种运动，F和F′的总功都为零   学生举例说明教学环节教师活动预设学生活动预设 四、某力是否做功的判定1．依据定义：例1．分析图中的哪个人对物体做了功？(  A   )    练1．下列选项所示的四幅图是小华提包回家的情景，其中小华提包的力不做功的是(　B　) 练2．一人乘电梯从1楼到20楼，在此过程中经历了先加速，再匀速，最后减速的运动过程，则电梯对人的支持力做功的情况是(　D　)A.加速时做正功，匀速时不做功，减速时做负功B.加速时做正功，匀速和减速时做负功C.加速和匀速时做正功，减速时做负功D.始终做正功2．看力F与速度v方向的夹角（也可看速度大小的变化）： 例2．圆盘上的物体随圆盘做匀速圆周运动摩擦力做功吗？如果加速转动呢？ 五、变力做功1．大小不变，方向变化的力的功：主要指力F与速度v始终共线的情况。               学生完成，相互纠正反馈，教师点评     学生思考问题：物体速度发生变化，是否有力对物体做功？物体有加速度是否有力做功？（典型例子：圆周运动和平抛运动。）教学环节教师活动预设学生活动预设                 例1．如图，小球在大小不变的拉力F作用下，在水平槽内做圆周运动，如果圆半径为R，拉力F的方向恒与小球的瞬时速度方向一致，则在小球运动一周的过程中，拉力F所做的功多大？解析：因F与v始终同向，可得力F做的功为：2． 弹力做功：注意强调弹力F随位移呈线性变化，此时F取平均值。举例说明。如图，弹力随位移变化的图像，求此过程中弹力做的功。解：弹力为变力，并且呈线性变化， 所以  弹力的功   也就是图像中图线与坐标轴围成的面积。练：关于力对物体做的功，以下说法中正确的是(　A　)A.滑动摩擦力对物体做的功与路径有关B.合外力不做功，物体必定做匀速直线运动C.在相同的时间内作用力与反作用力做的功一定是绝对值相等，一正一负D.一对作用力与反作用力不可能其中一个做功，而另一个不做功   小结：（略）作业：             学生再次领会“功是力对位移的累积效应”的含义。