2019-2020年人教版必修二7.2《太陽與行星間的引力》WORD教案10.doc
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2019-2020年人教版必修二7.2《太陽與行星間的引力》WORD教案10 一、教學(xué)目標 1.理解功的概念: (1)知道做機械功的兩個不可缺少的因素,知道做功和“工作”的區(qū)別; (2)知道當(dāng)力與位移方向的夾角大于90時,力對物體做負功,或說物體克服這個力做了功。 2.掌握功的計算: (1)知道計算機械功的公式W=Fscosα;知道在國際單位制中,功的單位是焦耳(J);知道功是標量。 (2)能夠用公式W=Fscosα進行有關(guān)計算。 二、重點、難點分析 1.重點是使學(xué)生在理解力對物體做功的兩個要素的基礎(chǔ)上掌握機械功的計算公式。 2.物體在力的方向上的位移與物體運動的位移容易混淆,這是難點。 3.要使學(xué)生對負功的意義有所認識,也較困難,也是難點。 三、教具 帶有牽引細線的滑塊(或小車)。 四、主要教學(xué)過程 (一)引入新課 功這個詞我們并不陌生,初中物理中學(xué)習(xí)過功的一些初步知識,今天我們又來學(xué)習(xí)功的有關(guān)知識,絕不是簡單地重復(fù),而是要使我們對功的認識再提高一步。 (二)教學(xué)過程設(shè)計 1.功的概念 先請同學(xué)回顧一下初中學(xué)過的與功的概念密切相關(guān)的如下兩個問題:什么叫做功?誰對誰做功?然后做如下總結(jié)并板書: (1)如果一個物體受到力的作用,并且在力的方向上發(fā)生了位移,物理學(xué)中就說這個力對物體做了功。 然后演示用水平拉力使滑塊沿拉力方向在講桌上滑動一段距離,并將示意圖畫到黑板上,如圖1所示,與同學(xué)一起討論如下問題:在上述過程中,拉力F對滑塊是否做了功?滑塊所受的重力mg對滑塊是否做了功?桌面對滑塊的支持力N是否對滑塊做了功?強調(diào)指出,分析一個力是否對物體做功,關(guān)鍵是要看受力物體在這個力的方向上是否有位移。至此可作出如下總結(jié)并板書: (2)在物理學(xué)中,力和物體在力的方向上發(fā)生的位移,是做功的兩個不可缺少的因素。 2.功的公式 就圖1提出:力F使滑塊發(fā)生位移s這個過程中,F(xiàn)對滑塊做了多少功如何計算?由同學(xué)回答出如下計算公式:W=Fs。就此再進一步提問:如果細繩斜向上拉滑塊,如圖2所示,這種情況下滑塊沿F方向的位移是多少?與同學(xué)一起分析并得出這一位移為s cos α。至此按功的前一公式即可得到如下計算公式: W=Fscosα 再根據(jù)公式W=Fs做啟發(fā)式提問:按此公式考慮,只要F與s在同一直線上,乘起來就可以求得力對物體所做的功。在圖2中,我們是將位移分解到F的方向上,如果我們將力F分解到物體位移s的方向上,看看能得到什么結(jié)果?至此在圖2中將F分解到s的方向上得到這個分力為Fcosα,再與s相乘,結(jié)果仍然是W=Fscosα。就此指出,計算一個力對物體所做的功的大小,與力F的大小、物體位移s的大小及F和s二者方向之間的夾角α有關(guān),且此計算公式有普遍意義(對計算機械功而言)。至此作出如下板書: W=Fscosα 力對物體所做的功,等于力的大小、位移的大小、力和位移的夾角的余弦三者的乘積。 接下來給出F=100N、s=5m、α=37,與同學(xué)一起計算功W,得出W=400Nm。就此說明1Nm這個功的大小被規(guī)定為功的單位,為方便起見,取名為焦耳,符號為J,即1J=1Nm。最后明確板書為: 在國際單位制中,功的單位是焦耳(J) 1J=1Nm 3.正功、負功 (1)首先對功的計算公式W=Fscosα的可能值與學(xué)生共同討論。從cos α的可能值入手討論,指出功W可能為正值、負值或零,再進一步說明,力F與s間夾角α的取值范圍,最后總結(jié)并作如下板書: 當(dāng)0≤α<90時,cosα為正值, W為正值,稱為力對物體做正功,或稱為力對物體做功。 當(dāng)α=90時,cosα=0,W=0,力對物體做零功,即力對物體不做功。 當(dāng)90<α≤180時,cosα為負值, W為負值,稱為力對物體做負功,或說物體克服這個力做功。 (2)與學(xué)生一起先討論功的物理意義,然后再說明正功、負功的物理意義。 ①提出功是描述什么的物理量這個問題與學(xué)生討論。結(jié)合圖1,使學(xué)生注意到力作用滑塊并持續(xù)使滑塊在力的方向上運動,發(fā)生了一段位移,引導(dǎo)學(xué)生認識其特征是力在空間位移上逐漸累積的作用過程。 然后就此提出:這個累積作用過程到底累積什么?舉如下兩個事例啟發(fā)學(xué)生思考: a.一輛手推車上裝有很多貨物,搬運工推車要用很大的力。向前推一段距離就要休息一會兒,然后有了力氣再推車走。 b.如果要你將重物從一樓向六樓上搬,搬運過程中會有什么感覺? 首先使學(xué)生意識到上述兩個過程都是人用力對物體做功的過程,都要消耗體能。就此指出做功過程是能量轉(zhuǎn)化過程,做功越多,能量轉(zhuǎn)化得越多,因而功是能量轉(zhuǎn)化的量度。能量是標量,相應(yīng)功也是標量。板書如下: 功是描述力在空間位移上累積作用的物理量。功是能量轉(zhuǎn)化的量度,功是標量。 ②在上述對功的意義認識的基礎(chǔ)上,討論正功和負功的意義,得出如下認識并板書: 正功的意義是:力對物體做功向物體提供能量,即受力物體獲得了能量。 負功的意義是:物體克服外力做功,向外輸出能量(以消耗自身的能量為代價),即負功表示物體失去了能量。 4.例題講解或討論 例1.課本p.110上的〔例題〕是功的計算公式的應(yīng)用示范。分析過程中應(yīng)使學(xué)生明確:推力F對箱子所做的功,實際上就是推力F的水平分力Fcosα對箱子所做的功,而推力 F的豎直分力Fsinα與位移s的方向是垂直的,對箱子不做功。 例2.如圖3所示,ABCD為畫在水平地面上的正方形,其邊長為a,P為靜止于A點的物體。用水平力F沿直線 AB拉物體緩慢滑動到B點停下,然后仍用水平力F沿直線BC拉物體滑動到C點停下,接下來仍用水平力F沿直線CD拉物體滑動到D點停下,最后仍用水平力F沿直線DA拉物體滑動到A點停下。若后三段運動中物體也是緩慢的,求全過程中水平力F對物體所做的功是多少? 此例題先讓學(xué)生做,然后找出一個所得結(jié)果是W=0的學(xué)生發(fā)言,此時會有學(xué)生反對,并能說出W=4Fa才是正確結(jié)果。讓后者講其思路和做法,然后總結(jié),使學(xué)生明確在每一段位移a中,力F都與a同方向,做功為Fa,四個過程加起來就是4Fa。強調(diào):功的概念中的位移是在這個力的方向上的位移,而不能簡單地與物體運動的位移畫等號。要結(jié)合物理過程做具體分析。 例3.如圖4所示,F(xiàn)1和F2是作用在物體P上的兩個水平恒力,大小分別為:F1=3N,F(xiàn)2=4N,在這兩個力共同作用下,使物體P由靜止開始沿水平面移動5m距離的過程中,它們對物體各做多少功?它們對物體做功的代數(shù)和是多少?F1、F2的合力對P做多少功? 此例題要解決兩個方面的問題,一是強化功的計算公式的正確應(yīng)用,糾正學(xué)生中出現(xiàn)的錯誤,即不注意力與位移方向的分析,直接用3N乘5m、4N乘5m這種低級錯誤,引導(dǎo)學(xué)生注意在題目沒有給出位移方向時,應(yīng)該根據(jù)動力學(xué)和運動學(xué)知識作出符合實際的判斷;二是通過例題得到的結(jié)果,使學(xué)生知道一個物體所受合力對物體所做的功。等于各個力對物體所做的功的代數(shù)和,并從合力功與分力功所遵從的運算法則,深化功是標量的認識。 解答過程如下:位移在F1、F2方向上的分量分別為s1=3m、s2=4m,F(xiàn)1對P做功為9J,F(xiàn)2對P做功為16J,二者的代數(shù)和為25J。F1、F2的合力為5N,物體的位移與合力方向相同,合力對物體做功為W=Fs=5N5m=25J。 例4.如圖5所示。A為靜止在水平桌面上的物體,其右側(cè)固定著一個定滑輪O,跨過定滑輪的細繩的P端固定在墻壁上,于細繩的另一端Q用水平力F向右拉,物體向右滑動s的過程中,力F對物體做多少功?(上、下兩段繩均保持水平) 本例題仍重點解決計算功時對力和位移這兩個要素的分析。如果著眼于受力物體,它受到水平向右的力為兩條繩的拉力,合力為2F。因而合力對物體所做的功為W=2Fs;如果著眼于繩子的Q端,即力F的作用點,則可知物體向右發(fā)主s位移過程中,Q點的位移為2s,因而力F拉繩所做的功W=F2s=2Fs。兩種不同處理方法結(jié)果是相同的。 (三)課堂小結(jié) 1.對功的概念和功的物理意義的主要內(nèi)容作必要的重復(fù)(包括正功和負功的意義)。 2.對功的計算公式及其應(yīng)用的主要問題再作些強調(diào)。 五、說明 1.考慮到功的定義式W=Fscosα與課本上講的功的公式相同,特別是對式中s的解釋不一,有物體位移與力的作用點的位移之分,因而沒有給出明確的功的定義的文字表達。實際問題中會用功的公式正確進行計算就可以了。從例題4可以看出,定義一個力對物體所做的功,將位移解釋為力的作用點在力的方向上的位移是比較恰當(dāng)?shù)?。如果將位移解釋為受力物體在力的方向上的位移,學(xué)生會得出W=Fs這一錯誤結(jié)果,還會理直氣壯地堅持錯誤,糾正起來就困難多了。 2.由于對功的物理意義的講解是初步的,因而對正功、負功的物理意義的講解也是初步的。這節(jié)課中只是講到受力物體得到能量還是失去能量這個程度。在學(xué)習(xí)了機械能守恒定律之后,再進一步作出說明。在機械能守恒的物理過程中,有重力做功,地球上的一個物體的機械能并沒有增加,因而正、負功的意義就不能用能量得失關(guān)系去說明了。在這種情況下,重力做正功,表示勢能向動能轉(zhuǎn)化;重力做負功,表示動能向勢能轉(zhuǎn)化,這里的正功、負功不再表示能量得失,而是表示能量轉(zhuǎn)化方向的。- 1.請仔細閱讀文檔,確保文檔完整性,對于不預(yù)覽、不比對內(nèi)容而直接下載帶來的問題本站不予受理。
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