教学设计---功

1高中物理新课标《功》的教学设计课题高中物理新课标《功》的教学设计教材分析功这个概念虽然在初中物理中就已经涉及到，但是那只是一些概念上的简单认识，高中物理中，我们揭示功更重要的身份。高中物理人教版（必修2）第七章中功的的确确是一个承上启下的“功臣”。本章的第一节《追寻守恒量》是为引入功、进一步探究能量作铺垫的。使学生很自然的联想到功和能是紧密联系在一起的。因此在教学设计中教师可以紧紧围绕“功是能量转化的量度”这条主线展开。这样不仅可以使学生明白“为什么要引入功”，同时也为后面学习重力势能、探究弹性势能的表达式、动能定律等知识打好基础。可以这样说，“功是能量转化的量度”是贯穿于整个第七章的主线，在教学设计、探究过程中应始终立足于这条主线上。学情分析对于功这个概念，学生通过初中的学习已经有了初步的认识，知道求功的两个要素以及求功的简单公式w=FS在学习能力方面学生已经能主动学着去探究一些知识，在教师的引导下能很好的通过讨论探究等方式得到知识三维教学目标（一）知识与技能1．理解功的概念，知道力和物体在力的方向上通过的位移是做功两个不可缺少的因素。2．知道功的计算公式W=Fscosα，会用这个公式进行计算。3．理解正功和负功的概念，知道在什么情况下力对物体做正功或负功。4．知道什么是几个力对物体所做的总功，知道几个力对物体所做的总功等于这几个力的合力对物体所做的总功。（二）过程与方法1、从“为什么要引入功”得出“功是能量转化的量度”。2、通过演示和事例，并同时通过启发式探究，使学生明白“功”的来历并掌握做功的两个因素。3、在推导功的公式过程中，通过猜想、从特殊到一般，再从一般到特殊的理论论证等方法培养学生科学论证能力和推理能力，并渗透等效思想，有意识地培养学生的科学思维和科学方法。2（三）情感态度与价值观通过引导学生对教材所列知识的探究使学生不仅掌握所学的知识，而且掌握探究物理学科知识的方法，并与学习其它学科知识和生活技能的方法融会贯通，达到不仅教书、而且育人的目的。重点、难点教学重点功的计算方法及正功负功的物理意义。教学难点正功和负功的物理意义教学方法及设计意图教学方法教师启发、引导，学生自主阅读、思考，讨论、交流学习成果。教学过程（教学环节、教师活动、学生活动）设计意图及目标达成预测一．引入新课：不同形式的能量之间可以互相转化。能量变化的过程必然伴随着做功的过程，可见，功与能是紧密联系的两个物理量。因此，在本章追寻守恒定律的过程中，首先学习功。教师活动：设问：为什么要引入功？二．通过演示和事例，说明功是能量转化的量度，请同学举例能量发生变化的例子。通过学生举例和教师多媒体演示荡秋千的分析发现力对物体做功的确导致了物体能量的变化。又如书本P52图7.2-1甲：货物在起重机的作用下重力势能增加了；乙：列车在机车牵引下动能增加了；丙：握力器在手的压力下弹性势能增加了。上述事例也说明能量发生变化，一定有力对物体做了功，反过来，力对物体做了多少的功，就意味着有多少的能量发生了转化。可见，功是能量转化的量度。三．通过启发式探究，使学生明白“功”的来历并掌握做功的两个因素。请学生思考：这个“功”和工作的“工”是否相同？（学生讨论）互动演示：请甲和乙两名同学各举着一本书。教师“命令”：“甲同学你把书抛到空中”，乙同学“你今天的‘工作’就是举着这本书站一个小时”，教师活动提问学生：“这个同学有没有在工作？”，“有没有使这张课强调巩固功的重要身份：“功是能量转化的量度”通过本环节引入功区分“功”和“工作”的区别，加深对这3桌的能量发生改变？”（学生思考讨论）围绕“功是能量转化的量度”使学生明白乙这种情况是劳而无“功”，对书的运动能量并无影响。因此从有没有对物体的能量变化产生影响使学生明白“功”的来历。下面我们来探究一下影响做功的因素。请同学们考虑一下汽车刹车的情况。通过引导使学生明白：要使两辆完全相同的以同样速度行驶的汽车停下来，从受到的阻力大小和通过的位移大小考虑可以采用两种方法，一种是用较大的阻力，通过较小的位移，使车停下；还有一种是车受到较小的阻力，通过比较长的位移使车停下。两种方法在改变车的运动能量上是等效的，可见，做功也是一样的。由此可见，做功是和两个因素相联系的，一个是力，还有一个是在力方向上发生的位移大小。而这也就是做功的两个必不可缺少的两个因素。四．通过从特殊到一般，再从一般到特殊，借鉴等效思想，引导学生探究出求功的一般表达式W=Fscosα特殊情景1：如图，物体在水平恒力F的作用下前进L位移，力F做功多少？一般的情况力F的方向与运动方向并不一致，也不是与运动方向发生的位移相垂直，力F方向与运动方向成某一角度时，力F对物体有没有做功呢？若做了功，所做的功又是多少呢？这是本课的重点。首先指出初中求功的方法只是一种特殊的情况。生产生活中经常会遇到力和位移方向不相同的情况，此时应怎么求功（贯穿特殊到一般的思想）?提出讨论题。（投影）牛拉犁的力是斜向上的(力与位移既不同向也不互相垂直),这种情况下有没有做功？如果有，怎么计算功（投影牛拉犁图）？1,为了培养学生物理模型的能力。提出三个问题（投影显示）:犁形状复杂怎么表示，能不能简化？犁前进时时深时深时浅，轨迹不完全是直线，能不能简化？牛拉犁时的力时大时小，倾角也会有微小变化，能不能简化？让学生讨论，目的是让学生学会抓住主要因素忽略次要因素，得出牛拉犁的物理模型。通过讨论，学生认为犁的形状虽然复杂但可以简化为质点，用一方形表示。犁前进时虽然时深时浅但也可以简化为在水平面上做直线运动。牛拉犁的力时大时小，倾角也会有微小变化仍可以简化为大小.方向不变的恒力。让学生后在黑板上画出斜拉物体前进的示意图。这样，牛拉犁的问题简化为:物体在与水平面成α角的恒力F作用下，沿水平方向移动通个物理概念的理解4过位移l，求拉力F做的功？2,让学生推导功的一般表达式:a．提出猜想：通过做功的两个必要因素启发引导学生进行猜想，并交流猜想。可能提出几种猜想：（1）力F做功大小和力与运动方向的夹角α没有关系。（2）力F做功大小和力与运动方向的夹角α有关系。同样一个力F作用方向不同，在改变物体能量上效果不相同，可从两种特殊情况作定性分析，否定猜想（1）。对猜想（2）提出运用特殊到一般的思维来理论验证的思路。b．师生交流协作，学生分析论证，验证猜想：(1)、教师启发：运用矢量分解，把一般情境问题转化为二个简单的特殊问题，同时渗透等效思想。(2)利用理想化模型让学生讨论斜拉时如何求功？多数学生都会知道正交分解F为F1，F2，并且知道这样分解的目的（让学生在黑板上画图并得出功的公式）。进一步告诉学生，这种研究问题的方法是利用已学过的旧知识（F，L同向或垂直时功的计算法则)来解决学过的知识（F，L成一夹角α），这种方法在许多地方都会用到（如平抛运动）。（3）进一步引导学生分解位移，推导功的公式。这一点学生相对较困难，从矢量引导启发，让学生比较容易去接受。为了省时将L正交分解的图投影，同时推出功的公式。（4）用两种方法得到公式，让学生讨论加深对公式W=Fscosα的理解。一是知道公式的意义是表示功等于力乘以位移再乘以力与位移夹角α的余弦；二是知道式中各量的意义，如α是什么角、F是恒力、L是位移不是路程、W是标量等。五．从一般到特殊，深化对公式的认识、根据一般包含特殊的原理引入正功和负功。（1）利用功的公式引入正、负功。先从角0度和180度时，分别为W=FS和W=-FS，引入功存在正功和负功，进一步让学生讨论角α多大时做正功，多大时做负功？（角α为锐角时力做正功，角α为钝角时力做负功）。（2）通过课本中的图片讨论正、负功的含义。（3）最后指出阻力对物体做负功也可以说成是物体克服阻力做正功。点评：培养学生分析问题的能力。5讨论一个力做功时可能出现的几种情形:①当α=π/2时，cosα=0，W=0。力F和位移s的方向垂直时，力F不做功；②当α＜π/2时，cosα＞0，W＞0。这表示力F对物体做正功；③当π/2＜α≤π时，cosα＜0，W＜0。这表示力F对物体做负功。教师活动：投影学生画图情况，点评、总结。教师活动：指导学生阅读课文。提出问题，力对物体做正功或负功时有什么物理意义呢？结合生活实际，举例说明。学生活动：阅读课文，理解正功和负功的含义。回答老师的问题。教师活动：倾听学生回答，点评、总结。①功的正负表示是动力对物体做功还是阻力对物体做功功的正负由力和位移之间的夹角决定，所以功的正负决不表示方向，而只能说明做功的力对物体来说是动力还是阻力。当力对物体做正功时，该力就对物体的运动起推动作用；当力对物体做负功时，该力就对物体运动起阻碍作用。②功的正负是借以区别谁对谁做功的标志功是标量，只有量值，没有方向。功的正、负并不表示功的方向，而且也不是数量上的正与负。我们既不能说“正功与负功的方向相反”，也不能说“正功大于负功”，它们仅表示相反的做功效果。正功和负功是同一物理过程从不同角度的反映。同一个做功过程，既可以从做正功的一方来表述也可以从做负功的一方来表述。3、几个力做功的计算教师活动：刚才我们学习了一个力对物体所做功的求解方法，而物体所受到的力往往不只一个，那么，如何求解这几个力对物体所做的功呢?投影例题：如图所示，一个物体在拉力F1的作用下，水平向右移动位移为s，求各个力对物体做的功是多少?各个力对物体所做功的代数和如何?物体所受的合力是多少?合力所做的功是多少?6学生活动：认真审题，解决问题。教师活动：投影学生解题过程，点评总结。解析：物体受到拉力F1、滑动摩擦力F2、重力G、支持力F3的作用。重力和支持力不做功，因为它们和位移的夹角为90°；F1所做的功为：W1=Fscosα，滑动摩擦力F2所做的功为：W2=F2scos180°=-F2s。各个力对物体所做功的代数和为：W=（F1cosα-F2）s根据正交分解法求得物体所受的合力F=F1cosα-F2合力方向向右，与位移同向；合力所做的功为：W=Fscos０°=（F1cosα-F2）s总结：当物体在几个力的共同作用下发生一段位移时，这几个力对物体所做的功可以用下述方法求解（1）求出各个力所做的功，则总功等于各个力所做功的代数和；（2）求出各个力的合力，则总功等于合力所做的功。教师活动：投影例题：一个质量m=2kg的物体，受到与水平方向成37°角斜向上方的拉力F1=10N，在水平地面上移动的距离s=2m。物体与地面间的滑动摩擦力F2=4.2N。求外力对物体所做的总功。学生活动：认真审题，解决问题。教师活动：投影学生解题过程，点评总结。解析：拉力F1对物体所做的功为W1=F1scos37°=16J。摩擦力F2对物体所做的功为W2=F2scos180°=-8.4J。外力对物体所做的总功W=W1＋W2=7.6J。（另解：先求合力，再求总功）点评：通过实际问题的应用，培养学生独立分析问题的能力。六．功的拓展研究1:功是矢量还是标量呢？1,引导学生围绕“功是能量转化的量度”出发讨论功是标量还是矢量。得出：力做功的效果表现为物体在力的作用下能量发生了变化（增加了或减少了）.也就是做功能增加（或减少）作用物体的能量。而能量没有方向性。那么促使能量变化的力的作用效果——功也没有方向性。可见，功是标量，正负不表示方向，仅表示做功的性质。质。2、通过“拓展”学习总功和变力做功此前学习的都是一个恒力的功，进行“拓展”让学生讨论一个力做功还有些什么情况？很快得到还有多力做功和变力做功，激发起学生学习新知的欲望。培养学生总结的能力7关于多力做功的计算，以斜面上下滑的物体为例，让学生分析爱力及各力的功、总功和合力的功。不难得出两种方法求功。最后通过课本的例题进一步巩固所学知识。通过例题探究几个力对一个物体做功的代数和，等于这几个力的合力对这个物体所做的功。例质量为m的物体沿着倾角为的光滑斜面下滑L的距离，斜面保持不动，求物体所受的各力做功多少？物体的合力做功多少？（学生板演）我们发现：物体所受合力做的功恰等于各力做功的代数和。若斜面粗糙，上面结论是否还成立？若斜面粗糙，同样发现上面结论成立。因此几