高一物理必修2第一章Word版

1、必修二第一章 第一節(jié) 功（1.5課時(shí)）教學(xué)三維目標(biāo)1、知識(shí)與技能（1）理解功的概念，知道力和物體在力的方向發(fā)生位移是做功的兩個(gè)不可缺少的因素；（2）理解正功和負(fù)功的概念，知道在什么情況下力做正功或負(fù)功；（3）知道在國(guó)際單位制中，功的單位是焦耳(J)，知道功是標(biāo)量；（4）掌握合力做功的意義和總功的含義；（5）掌握公式W=Fscos的應(yīng)用條件，并能進(jìn)行有關(guān)計(jì)算。2、過(guò)程與方法：理解正負(fù)功的含義，并會(huì)解釋生活實(shí)例。3、情感、態(tài)度與價(jià)值觀：功與生活了解非常密切，通過(guò)探究功來(lái)探究生活實(shí)例。教學(xué)重難點(diǎn)：（1）重點(diǎn)使學(xué)生掌握功的計(jì)算公式，理解力對(duì)物體做功的兩個(gè)要素；（2）難點(diǎn)是物體在力的方向上的位移與物體運(yùn)

2、動(dòng)方向的位移容易混淆，需要講透、講明白；（3）使學(xué)生認(rèn)識(shí)負(fù)功的意義較困難，也是難點(diǎn)之一。教學(xué)方法：教師啟發(fā)、引導(dǎo)，學(xué)生自主閱讀、思考，討論、交流學(xué)習(xí)成果。教學(xué)工具：計(jì)算機(jī)、投影儀、CAI課件、錄像片教學(xué)過(guò)程：第一節(jié) 功（一）引入新課初中我們學(xué)過(guò)做功的兩個(gè)因素是什么?（一是作用在物體上的力，二是物體在力的方向上移動(dòng)的距離。） 擴(kuò)展：高中我們已學(xué)習(xí)了位移，所以做功的兩個(gè)要素我們可以認(rèn)為是：作用在物體上的力；物體在力的方向上移動(dòng)的位移。 導(dǎo)入：一個(gè)物體受到力的作用，且在力的方向上移動(dòng)了一段位移，這時(shí)，我們就說(shuō)這個(gè)力對(duì)物體做了功。在初中學(xué)習(xí)功的概念時(shí)，強(qiáng)調(diào)物體運(yùn)動(dòng)方向和力的方向的一致性，如果力的方向與

3、物體的運(yùn)動(dòng)方向不一致呢？相反呢？力對(duì)物體做不做功？若做了功，又做了多少功？怎樣計(jì)算這些功呢？本節(jié)課我們來(lái)繼續(xù)學(xué)習(xí)有關(guān)功的知識(shí)，在初中的基礎(chǔ)上進(jìn)行擴(kuò)展。1（二）教學(xué)過(guò)程設(shè)計(jì)1、推導(dǎo)功的表達(dá)式（1）如果力的方向與物體的運(yùn)動(dòng)方向一致，該怎樣計(jì)算功呢？ 物體m在水平力F的作用下水平向前行駛的位移為s，如圖1所示，求力F對(duì)物體所做的功。 在問(wèn)題一中，力和位移方向一致，這時(shí)功等于力跟物體在力的方向上移動(dòng)的距離的乘積。W = F s（2）如果力的方向與物體的運(yùn)動(dòng)方向成某一角度，該怎樣計(jì)算功呢？物體m在與水平方向成角的力F的作用下，沿水平方向向前行駛的距離為s，如圖2所示，求力F對(duì)物體所做的功。 分析并得出這

4、一位移為scos。至此按功的前一公式即可得到如下：計(jì)算公式： W = F s cos按此公式考慮（再根據(jù)公式W=Fs做啟發(fā)式提問(wèn)），只要F與s在同一直線上，乘起來(lái)就可以求得力對(duì)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？由于物體所受力的方向與運(yùn)動(dòng)方向成一夾角，可根據(jù)力F的作用效果把F沿兩個(gè)方向分解：即跟位移方向一致的分力F1，跟位移方向垂直的分力F2，如圖所示： 據(jù)做功的兩個(gè)不可缺少的因素可知：分力F1對(duì)物體所做的功等于F1s。而分力F2的方向跟位移的方向垂直，物體在F2的方向上沒(méi)有發(fā)生位移，所以分力F2所做的功等于零。所以

5、，力F所做的功W=W1W2=W1=F1s=Fscos力F對(duì)物體所做的功等于力的大小、位移的大小、力和位移夾角的余弦這三者的乘積。即：W = F s cosW表示力對(duì)物體所做的功，F(xiàn)表示物體所受到的力，s物體所發(fā)生的位移，力F和位移之間的夾角。功的公式還可理解為在位移方向的分力與位移的乘積，或力與位移在力的方向的分量的乘積。例題1：F=100N、s=5m、=37°，計(jì)算功W？ W=400N·m。就此說(shuō)明1N·m這個(gè)功的大小被規(guī)定為功的單位，為方便起見(jiàn)，取名為焦耳，符號(hào)為J，即1J=1N·m。在國(guó)際單位制中，功的單位是焦耳(J) 1J1N·m2、對(duì)

6、正功和負(fù)功的學(xué)習(xí)通過(guò)上邊的學(xué)習(xí)，我們已明確了力F和位移s之間的夾角，并且知道了它的取值范圍是0°180°。那么，在這個(gè)范圍之內(nèi)，cos可能大于0，可能等于0，還有可能小于0，從而得到功W也可能大于0、等于0、小于0。請(qǐng)畫出各種情況下力做功的示意圖，并加以討論。認(rèn)真閱讀教材，思考老師的問(wèn)題。（1）當(dāng)=/2時(shí)，cos=0，W=0。力F和位移s的方向垂直時(shí)，力F不做功；（2）當(dāng)/2時(shí)，cos0，W0。這表示力F對(duì)物體做正功；（3）當(dāng)/2時(shí)，cos0，W0。這表示力F對(duì)物體做負(fù)功?？偨Y(jié)：（1）功的正負(fù)表示是動(dòng)力對(duì)物體做功還是阻力對(duì)物體做功。功的正負(fù)由力和位移之間的夾角決定，所以功的

7、正負(fù)決不表示方向，而只能說(shuō)明做功的力對(duì)物體來(lái)說(shuō)是動(dòng)力還是阻力。當(dāng)力對(duì)物體做正功時(shí)，該力就對(duì)物體的運(yùn)動(dòng)起推動(dòng)作用；當(dāng)力對(duì)物體做負(fù)功時(shí)，該力就對(duì)物體運(yùn)動(dòng)起阻礙作用。 （2）功的正負(fù)是借以區(qū)別誰(shuí)對(duì)誰(shuí)做功的標(biāo)志。功是標(biāo)量，只有量值，沒(méi)有方向。功的正、負(fù)并不表示功的方向，而且也不是數(shù)量上的正與負(fù)。我們既不能說(shuō)“正功與負(fù)功的方向相反”，也不能說(shuō)“正功大于負(fù)功”，它們僅表示相反的做功效果。正功和負(fù)功是同一物理過(guò)程從不同角度的反映。同一個(gè)做功過(guò)程，既可以從做正功的一方來(lái)表述也可以從做負(fù)功的一方來(lái)表述。（3）一個(gè)力對(duì)物體做負(fù)功，往往說(shuō)成物體克服這個(gè)力做功。例2：一個(gè)力對(duì)物體做了-6J的功，可以說(shuō)成物體克服這個(gè)力

8、做了6J的功。打個(gè)比喻，甲借了乙10元錢，那么從甲的角度表述，是甲借了錢；從乙的角度表述，乙將錢借給了別人。3、幾個(gè)力做功的計(jì)算剛才我們學(xué)習(xí)了一個(gè)力對(duì)物體所做功的求解方法，而物體所受到的力往往不只一個(gè)，那么，如何求解這幾個(gè)力對(duì)物體所做的功呢? 如圖所示，一個(gè)物體在拉力F1的作用下，水平向右移動(dòng)位移為s，求各個(gè)力對(duì)物體做的功是多少?各個(gè)力對(duì)物體所做功的代數(shù)和如何? 物體所受的合力是多少?合力所做的功是多少?解析：物體受到拉力F1、滑動(dòng)摩擦力F2、重力G、支持力F3的作用。重力和支持力不做功，因?yàn)樗鼈兒臀灰频膴A角為90°；F1所做的功為：W1=Fscos，滑動(dòng)摩擦力F2所做的功為：W2=

9、F2scos180°=-F2s。各個(gè)力對(duì)物體所做功的代數(shù)和為：W=（F1cos-F2）s ，根據(jù)正交分解法求得物體所受的合力F=F1cos-F2 合力方向向右，與位移同向；合力所做的功為：W=（F1cos-F2）s 總結(jié)：當(dāng)物體在幾個(gè)力的共同作用下發(fā)生一段位移時(shí)，這幾個(gè)力對(duì)物體所做的功可以用下述方法求解： （1）求出各個(gè)力所做的功，則總功等于各個(gè)力所做功的代數(shù)和； （2）求出各個(gè)力的合力，則總功等于合力所做的功。例3：一個(gè)質(zhì)量m=2kg的物體，受到與水平方向成37°角斜向上方的拉力F1=10N，在水平地面上移動(dòng)的距離s=2m。物體與地面間的滑動(dòng)摩擦力F2=4.2N。求外力對(duì)

10、物體所做的總功。解析：拉力F1對(duì)物體所做的功為W1= F1scos37°=16J。 摩擦力F2對(duì)物體所做的功為W2= F2scos180°=-8.4J。 外力對(duì)物體所做的總功W=W1W2=7.6J。實(shí)例探究對(duì)“功”的理解例1：水流從高處落下，對(duì)水輪機(jī)做3×108J 的功，對(duì)這句話的正確理解是（ ）A.水流在對(duì)水輪機(jī)做功前，具有3×108J的能量B.水流在對(duì)水輪機(jī)做功時(shí)，具有 3×108J的能量C.水流在對(duì)水輪機(jī)做功后，具有 3×108J的能量D.水流在對(duì)水輪機(jī)做功的過(guò)程中，能量減少3×108J解析：本題考查了功和能的關(guān)系，并

11、且同實(shí)際中的科技應(yīng)用了解起來(lái)。解：根據(jù)“功是能量轉(zhuǎn)化的量度”可知，水流在對(duì)水輪機(jī)做功的過(guò)程中，有能量參與轉(zhuǎn)化，水流對(duì)水輪機(jī)做了3×108J的功，則有3×108J的機(jī)械能減少了。故答案應(yīng)選D。點(diǎn)撥：功是能量轉(zhuǎn)化的量度是指做功的過(guò)程就是能量轉(zhuǎn)化的過(guò)程。做了多少功，就有多少能量發(fā)生轉(zhuǎn)化，絕不能說(shuō)功是能量的量度。關(guān)于“功”的計(jì)算例1：用水平恒力F作用在質(zhì)量為M的物體上，使之在光滑的水平面上沿力的方向移動(dòng)距離s，恒力做功為w1，再用該恒力作用于質(zhì)量為m（m<M）的物體上，使之在粗糙的水平面上移動(dòng)同樣距離s，恒力做功為w2，則兩次恒力做功的關(guān)系是（  ）Aw1>w

12、2Bw1<w2Cw1=w2D無(wú)法判斷分析：在粗糙水平面上移動(dòng)一段距離，跟在光滑水平面上移動(dòng)的相同距離，對(duì)力F做功來(lái)說(shuō)，w=FS是相同的，即W1=W2。解：正確選項(xiàng)為C點(diǎn)評(píng)：求功時(shí)，必須要明確哪個(gè)力在哪個(gè)過(guò)程中的功。根據(jù)功的定義，力F所做的功與F的大小及在F的方向上發(fā)生的位移大小的乘積有關(guān)，與物體是否受其它力及物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)等其它因素均無(wú)關(guān)。即力做功具有獨(dú)立性。例2：如圖所示，拉力F使質(zhì)量為m的物體勻速地沿著長(zhǎng)為L(zhǎng)傾角為的斜面的一端向上滑到另一端，物體與斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為，分別求作用在物體上各力對(duì)物體所作的功。分析：選物體為研究對(duì)象，其受力為拉力F，重力mg，彈力F1，摩擦力F2。解：（

13、1）拉力F對(duì)物體所做的功為WF=FL由于物體作勻速運(yùn)動(dòng)，故 所以  即拉力F對(duì)物體做正功，此拉力F，一般稱為動(dòng)力或牽引力。（2）重力mg對(duì)物體所做的功為： 即重力對(duì)物體做負(fù)功，即亦物體克服重力所做的功為 （3）摩擦力對(duì)物體所做的功為 即摩擦力對(duì)物體做負(fù)功。也可以說(shuō)是物體克服摩擦力做了功 （4）彈力F1對(duì)物體所做的功為 ，即彈力對(duì)物體不做功。第二節(jié) 功 率（1.5課時(shí)）三維教學(xué)目標(biāo)1、知識(shí)與技能（1）理解功率的定義及額定功率與實(shí)際功率的定義；（2）P=w/t，P=Fv的運(yùn)用。2、過(guò)程與方法（1）P=w/t通常指平均功率，為瞬時(shí)功率；（2）P=Fv，分析汽車的啟動(dòng)，注意知識(shí)的遷移。3、情

14、感、態(tài)度與價(jià)值觀：感知功率在生活中的實(shí)際應(yīng)用，提高學(xué)習(xí)物理科學(xué)的價(jià)值觀。教學(xué)重點(diǎn)：理解功率的概念，并靈活應(yīng)用功率的計(jì)算公式計(jì)算平均功率和瞬時(shí)功率。教學(xué)難點(diǎn)：正確區(qū)分平均功率和瞬時(shí)功率所表示的物理意義，并能夠利用相關(guān)公式計(jì)算平均功率和瞬時(shí)功率。教學(xué)方法：教師啟發(fā)、引導(dǎo)，學(xué)生自主閱讀、思考，討論、交流學(xué)習(xí)成果。教學(xué)工具：投影儀、投影片、錄相資料、CAI課件。教學(xué)過(guò)程：第二節(jié) 功 率(一)新課導(dǎo)入在學(xué)習(xí)了功之后，我們來(lái)回憶一下這樣的問(wèn)題：力對(duì)物體所做的功的求解公式是什么?功的定義式是： WF·L·cosa。一臺(tái)起重機(jī)在1 min內(nèi)把l t重的貨物勻速提到預(yù)定的高度；另一臺(tái)起重機(jī)在

15、30 s內(nèi)把1 t貨物勻速提到相同的高度。這兩臺(tái)起重機(jī)做的功是不是一樣呢?兩臺(tái)起重機(jī)對(duì)物體做功的大小相同，那么這兩臺(tái)起重機(jī)做功有沒(méi)有區(qū)別呢?區(qū)別是什么?（區(qū)別就在于他們做功的快慢不一樣）為了進(jìn)一步研究力對(duì)物體做功的快慢，我們進(jìn)入這一節(jié)課的主題：功 率（二）進(jìn)行新課1、功率：功率是描述力對(duì)物體做功快慢的物理量。還是剛才這兩臺(tái)起重機(jī)，它們對(duì)物體做功的快慢不同怎樣比較它們做功的快慢呢?它們完成這些功所用的時(shí)間不同，第一臺(tái)起重機(jī)做功所用時(shí)間長(zhǎng)，我們說(shuō)它做功慢；第二臺(tái)起重機(jī)做同樣的功，所用的時(shí)間短，我們說(shuō)它做功快。這樣研究的前提條件是什么?它們做的功相同，在做功大小相同的條件下比較所用的時(shí)間，時(shí)間越短，

16、做功越快。一臺(tái)起重機(jī)能在1min內(nèi)把1t的貨物提到預(yù)定的高度，另一臺(tái)起重機(jī)用30s把0.4t的貨物提到預(yù)定的高度。兩臺(tái)起重機(jī)誰(shuí)做功更快？你是用什么方法比較它們做功快慢的？力F1對(duì)甲物體做功為W1，所用時(shí)間為t1；力F2對(duì)乙物體做功為W2，所用時(shí)間為t2，在下列條件下，哪個(gè)力做功快？AW1=W2，t1t2 BW1=W2，t1t2CW1W2，t1=t2 DW1W2，t1=t2總結(jié)：做功快慢的比較有兩種方式：一是比較完成相同的功所用的時(shí)間；另一是比較在相同的時(shí)間內(nèi)完成的功。在物理學(xué)中，一個(gè)力所做的功W跟完成這些功所用時(shí)間t的比值w/t，叫做功率。用p表示，則Pw/t。那么功率的物理意義是什么? 功率

17、是描述力對(duì)物體做功快慢的物理量。上式是功率的定義式，也是功率的量度式，P與w、t間無(wú)比例關(guān)系，做功的快慢由做功的物體本身決定。根據(jù)這一公式求出的是平均功率，同時(shí)這個(gè)公式變形后給我們提供了一種求功的方法：Wpt。根據(jù)公式，功率的單位是什么?（ Js）瓦特，符號(hào)是W。這兩種表示方法是等效的，以后我們就用瓦特作為功率的單位，符號(hào)是w，除了瓦特這個(gè)單位之外，功率還有一些常用單位，例如千瓦(kW)，它和W之間的換算關(guān)系是1kW1000W，另外還有一個(gè)應(yīng)該淘汰的常用單位馬力，1馬力735 W。功率的這種定義方法叫做什么定義方法?（比值定義法）我們以前學(xué)過(guò)的哪一個(gè)物理量也是用這種方法來(lái)進(jìn)行定義的?（1）這樣

18、定義的物理量非常多，例如：密度的定義是質(zhì)量和體積的比值，壓強(qiáng)的定義是壓力和面積的比值，電阻的定義是電壓和電流的比值等。（2）高中物理中的速度的定義是位移和時(shí)間的比值，加速度是速度變化量和時(shí)間的比值。提示：某一個(gè)物理量與時(shí)間的比值叫做這個(gè)物理量的變化率，速度是位移的變化率，加速度是速度的變化率，功率應(yīng)該叫做功的變化率。公式pw/t是平均功率還是瞬時(shí)功率?回答：（1）pw/t指平均功率。（2）用這個(gè)公式也可以表示瞬時(shí)功率，當(dāng)t0。時(shí)，即表示瞬時(shí)功率。2、對(duì)額定功率和實(shí)際功率的學(xué)習(xí)指導(dǎo)學(xué)生閱讀教材7頁(yè)“額定功率和實(shí)際功率”一段，提出問(wèn)題，你對(duì)“額定功率和實(shí)際功率”是怎樣理解的通過(guò)學(xué)生閱讀，培養(yǎng)學(xué)生的

19、閱讀理解能力。（1）額定功率：指機(jī)器正常工作時(shí)的最大輸出功率，也就是機(jī)器銘牌上的標(biāo)稱值。（2）實(shí)際功率：指機(jī)器工作中實(shí)際輸出的功率。 機(jī)器不一定都在額定功率下工作。實(shí)際功率總是小于或等于額定功率。實(shí)際功率如果大于額定功率容易將機(jī)器損壞。機(jī)車起動(dòng)過(guò)程中，發(fā)動(dòng)機(jī)的功率指牽引力的功率而不是合外力或阻力的功率。3、功率與速度提問(wèn)1：力、位移、時(shí)間都與功率相了解，請(qǐng)同學(xué)們用學(xué)過(guò)的知識(shí)推導(dǎo)出功率與速度的關(guān)系式；推不出來(lái)的同學(xué)可以先閱讀教材“功率與速度”部分，然后自己再推導(dǎo)。分析：公式的意義。（1）P=Fv，即力F的功率等于力F和物體運(yùn)動(dòng)速度v的乘積。當(dāng)F與v不在一條直線上時(shí)，則用它們?cè)谝粭l直線上的分量相乘

20、。（2）公式P=Fv中若v表示在時(shí)間t內(nèi)的平均速度，P表示力F在這段時(shí)間t內(nèi)的平均功率。（3）如果時(shí)間t取得足夠小，公式P=Fv中的v表示某一時(shí)刻的瞬時(shí)速度時(shí)，P表示該時(shí)刻的瞬時(shí)功率。問(wèn)題2：汽車等交通工具在啟動(dòng)和行駛過(guò)程中，其牽引力和行駛速度是怎樣變化的？請(qǐng)同學(xué)們閱讀教材相關(guān)內(nèi)容，用自己的話加以解釋。根據(jù)公式P=Fv（1）當(dāng)功率P一定時(shí)，F(xiàn)與v成反比，即做功的力越大，其速度就越小。當(dāng)交通工具的功率一定時(shí)，要增大牽引力，就要減小速度。所以汽車上坡時(shí)，司機(jī)用換檔的辦法減小速度來(lái)得到較大的牽引力。（2）當(dāng)速度v一定時(shí)，P與F成正比，即做功的力越大，它的功率就越大。汽車從平路到上坡時(shí)，若要保持速率不變，必須加大油門，增大發(fā)動(dòng)機(jī)功率來(lái)得到較大的牽引力。（3）當(dāng)力F一定時(shí)，功率P與速度v成正比，即速度越大，功率越大。起重機(jī)吊起同一物體時(shí)以不同的速度勻速上升，輸出的功率不等，速度越大，起重機(jī)輸出的功率越大。4、實(shí)例探究關(guān)于功率的計(jì)算例1：質(zhì)量m=3 kg的物體，在水平力F=6的作用下，在光滑水平面上從靜止開(kāi)始運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)時(shí)間t=3 s，求：（1）力F在t=3 s內(nèi)對(duì)物體所做的功？ （2）力F在t=