高中物理《功》教學設(shè)計及中物理-“力學”解題的三大思路

第七章第二節(jié)功執(zhí)教人：大慶中學高一物理組一、教學目標知識與技能：1、初步了解做功與能量變化的關(guān)系。2、知道做功的兩個要素，理解功的概念，正確應(yīng)用功的公式計算。3、知道功是標量，正確理解正功和負功的本質(zhì)含義。4、知道總功的兩種計算方法。過程與方法：1、通過推導功的公式，讓學生體會由特殊到一般，再由一般到特殊的研究方法，培養(yǎng)學生的邏輯推理能力和科學論證能力。2、通過求解分力做功、總功和變力做功等問題，讓學生在熟練掌握公式的同時，初步接受“微元法”處理問題的思想。情感、態(tài)度與價值觀：1、通過分析日常生活中的物理現(xiàn)象，讓學生體會物理與生活、生產(chǎn)、科技的密切聯(lián)系，激發(fā)學生的學習興趣。2、工作、學習都要講效率，“正功”“負功”可以促使學生的勤奮向上思想意識，合作式學習可以培養(yǎng)學生善于發(fā)表見解的意識和與他人交流的愿望。二、教學重點、難點重點：明確引入功的物理定義，掌握功的概念和功的計算公式。難點：1、理解功的公式的使用條件，體會處理變力功的思想方法。2、理解正功與負功的含義，體會功是標量。三、課前準備PPt課件、小鋼球、紙巾四、教學過程（一）情境導入在上課之前我請同學們和我一起完成一個小實驗，有請兩位同學。教師將小鋼球放在紙巾上，小鋼球靜止。教師將小鋼球舉高，請同學們觀察小鋼球落下后紙巾有無損壞。通過這個實驗，同學們受到什么啟發(fā)？被舉高的物理具有穿過紙張的能力，也就是具有了能量。實際上人們在研究能量的過程中往往涉及到做功，這節(jié)課我們來看第七章第二節(jié)功。（二）功的定義功的兩個要素在剛才的例子當中，同學們說我將小球舉高了，我對小球做了功，你是怎么知道的？因為我對小球有力，并且向上移動了一段距離。那么，在生活當中你還能不能舉出做功的例子？對學生所舉例子進行分析，都有兩點值得注意，一個是存在力的作用，還有就是一定要發(fā)生一段位移。顯然這是做功不可缺少的兩個因素。那么有力有位移，這個力就一定對物體做功嗎？顯然不是，而應(yīng)該在力的方向上存在位移。那么我們就得到了做功的兩個要素：力和力方向上的位移。功的定義式剛才的這些例子當中，都存在做功過程，那么究竟力對物體做了多少功？你能不能計算出來？實際上在初中我們已經(jīng)知道了，當力和位移同方向時功的計算。（展示ppt），一個質(zhì)量為m的物體，受到力F的作用并向前移動了s，這個力對物體做的功W=Fs。如果情況變化一下，力F與s不在一條直線上，你會不會求這個力所做的功呢？請同學們嘗試著回答。方法有兩個，一是分解力，二是分解位移。無論哪種方法，得到的結(jié)果都是一樣的，W=Fscosa。有了這個公式，我請同學們幫我計算一個問題。我現(xiàn)在用100N的力水平踢一個足球，踢了一腳之后足球水平向前滾動了50m，求我對球做的功等于多少？請同學們回答。顯然這個情況不能用這個公式計算，要想腳對球一直存在作用力，那你這個腳得跟著球向前走50m。所以應(yīng)用公式要注意：（1）F、s要對應(yīng)，即在s中要一直都有力的作用再請同學們觀察這個表達式，你還注意到了什么？引出cosa有正有負，那么功是標量還是矢量？是標量那功的正負表示什么呢？實際功的正負既不表示方向，也不表示大小。如果力對物體做了正功，表示這個力是個動力，如果是負功則是阻力。（換句話說，如果力做了正功，那表示有能量轉(zhuǎn)移到這個物體上來，反之做了負功就表示有能量從這個物體中轉(zhuǎn)移出去。）那在我們的例子當中，這些力是什么樣的力？細心觀察你會發(fā)現(xiàn)都是恒力，這個公式僅適用于恒力做功，變力做功不能用它。當然如果在過程中物體受到階段性變化的力，每個階段都是恒力，那自然我們可以將過程分段處理，每一段又都變成恒力了，最后再把各個階段所做的功代數(shù)求和即可。（三）合力的功如果在某一個過程中物體受到多個力的作用，那么這些力的合力做了多少功又怎么求呢？請同學們回答。方法有兩個:1、先求各個力的功，再取代數(shù)和。2、先求合力，再求合力所做的功。比如，光滑水平面上有一個物體受到水平面內(nèi)相互垂直的兩個力，物體發(fā)生5m的位移，求各個力做的功、合力所做的功？（四）幾種可以轉(zhuǎn)化成恒力的變力做功問題這是我們這節(jié)課介紹的有關(guān)恒力做功的計算方法，實際上除了剛才所說的階段性的變力可以轉(zhuǎn)化成恒力來計算做功，還有兩種情況我們也可以處理。當力與速度始終同向，而速度方向不斷變化時，你會不會計算這個力所做的功呢？引導學生學會用微分的方法處理。另外如果力方向不變，大小隨位移線性變化，我們也可以處理。比如一個彈簧處于原長放在光滑的水平面上，一端固定。用一個力緩慢地拉物體，那么這個力做了多少功呢？在學習勻變速直線運動時，如果初速度是零，末速度是v，它和速度是v/2的勻速直線運動是等效的，我們就用這個平均速度替換掉了這個變化的速度?，F(xiàn)在你能不能受到這個例子的啟發(fā)？我們也可以用一個平均的力替換掉這個變化的力，我們說這是方向不變，大小隨位移線性變化的力，它的平均值剛好我們會求，那么這個例子中拉力和彈簧的彈力所做的功就等于kx/2與x的乘積。五、課堂小結(jié)這節(jié)課我們從特殊的情況入手，得到了一般情況下恒力做功的定義式，知道了合力做功的計算方法以及幾種能夠轉(zhuǎn)變成恒力的變力做功的計算方法，初步體會到了做功與能量變化之間的關(guān)系。在接下來的學習中我們會進一步的探討兩者之間的關(guān)系。六、板書設(shè)計§7.2功一功的定義二合力的功1功的兩個要素1先求各個力的功，再取代數(shù)和力和力方向上的位移2先求合力，再求合力的功2功的定義式理解（1）（2）（3）高中物理——“力學”解題的三大思路1．力學研究的是物體的受力作用與運動變化的關(guān)系，以三條線索（包括五條重要規(guī)律）為紐帶建立聯(lián)系，如右表所示：2．解決動力學問題，一般有三種途徑：（1）牛頓第二定律和運動學公式(力的觀點)；（2）動量定理和動量守恒定律(動量觀點)；（3）動能定理、機械能守恒定律、功能關(guān)系、能的轉(zhuǎn)化和守恒定律(能量觀點).以上這三種觀點稱.三條線索（主要是五條重要規(guī)律），俗稱求解力學問題的三把“金鑰匙”☆3．三把“金鑰匙”的合理選?。孩傺芯磕骋晃矬w所受力的瞬時作用與物體運動狀態(tài)的關(guān)系(或涉及加速度)時，一般用力的觀點解決問題；②研究某一物體受到力的持續(xù)作用發(fā)生運動狀態(tài)改變時，一般優(yōu)先選用動量定理，涉及功和位移時優(yōu)先考慮動能定理；③若研究的對象為一物體系統(tǒng)，且它們之間有相互作用時，優(yōu)先考慮兩大守恒定律，特別是出現(xiàn)相對路程的則優(yōu)先考慮能量守恒定律.④一般來說，用動量觀點、能量觀點比用力的觀點解題簡便，因此在解題時優(yōu)先選用這兩種觀點；但在涉及加速度問題時就必須用力的觀點。有些問題，用到的觀點不只一個，特別像高考中的一些綜合題，常用動量觀點和能量觀點聯(lián)合求解，或用動量觀點與力的觀點聯(lián)合求解，有時甚至三種觀點都采用才能求解，因此，三種觀點不要絕對化.4．解決力學問題的常用程序是：⑴．確定研究對象，進行運動和受力分析；⑵．分析物理過程，按特點劃分階段．⑶．選用相應(yīng)規(guī)律