高中物理新课标《功》的教学设计全面版

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、动能定理等知识打好基础。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。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．明确功是标量，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。（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。教学重点重点使学生掌握功的计算公式，理解力对物体做功的两个要素（功的概念）；教学难点对功是标量，没有方向的认识及正功和负功的物理意义。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）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．通过多媒体视频演示和事例，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视频《功和能》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P57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，使学生掌握做功的两个要素。请学生思考：1.图甲中，如果起重机提着货物静止不动，拉力对货物是否做功了？如果提着货物水平运动，拉力是否做功了？2.图乙中，列车的重力是否做功了？地面对列车的支持力是否做功了？学生讨论分析结合导学案中的推课桌实例和课件《探究一》明确做功的两个不可缺少的因素，即力和物体在力的方向上的位移。四．通过从特殊到一般，再从一般到特殊，借鉴等效思想，完成课件《探究二》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？特殊情景2：当如果力的方向与运动方向垂直？一般情况：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）?（投影）拉箱子的力是斜向上的(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？1,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)、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知识（F，L同向或垂直时功的计算法则)来解决新问题（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。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：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。功的拓展研究:功是矢量还是标量呢？从三方面解释功是标量：（一）、原来静止的物体分别受相反方向的拉力作用，运动一段位移，这两次拉力都做正功；（二）、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，那么促使能量变化的力的作用效果——功也没有方向性。（三）、可从矢量与标量运算方法不同角度帮助学生理解：在光滑水平面上，物体受两个沿水平方向、互相垂直的大小分别为3N和4N的恒力，从静止开始运动10m，求每个力做的功和合力做的功。六．几个力做功的计算教师活动：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?根据上述例题要求学生自己归纳。学生总结：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=150kg的雪橇，受到与水平方向成θ＝37°角斜向上方的拉力F=500N，在水平地面上移动的距离l=5m。物体与地面间的滑动摩擦力F阻=100N。求外力对物体所做的总功。解析：拉力F对物体所做的功为W1=Flcos37°=2000J。摩擦力F阻对物体所做的功为W2=F阻lcos180°=-500J。重力和支持力做功为0所以：外力对物体所做的总功W=W1＋W2=1500J。（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。lF1=4NF2=3NF合=5N功满足代数运算，是标量αθJJlFW2454104cos11JJlFW1853103cos22JlFW500cos0合总J总七．功的拓展研究1:力做功时力和位移的同时性？思考：一同学在操场上踢球，飞起一脚用50N的力将球踢出，球在操场上滚了20m,关于脚对球做功下列说法中正确的是A．0JB.1000JC.无法求出2、恒力做功与物体的运动性质、运动时间的长短都无关，同时与有无其它力做功也无关。例：用与水平面成α角斜向上的拉力拉着质量为m的物体在水平面上运动，第一次在光滑水平面上，做匀加速直线运动，位移为x，做功w1；第二次在粗糙水平面上，做匀速直线运动，位移也为x，作功w2，则()A.w1w2B.w1w2C.w1=w2D.无法确定3、变力功的求法例：以一定的初速度竖直向上抛出一小球，小球上升的最大高度为h，空气阻力的大小恒为f，则从抛出至落回到原出发点的过程中，空气阻力对小球做的功为（）A．零B．fh－C．fh2－D．fh4－解析：在小球从抛出至落回原地的过程中，小球所受阻力的方向变化了，所以是变力，如何求这一变力做的功，可分段处理。答案：C点拨：对于变力所做的功，可分段处理，求出每一段上（转换为恒力）该力所做的功，再求各段上功的代数和，或者求平均力，再求平均力所做的功。xFFα板书设计一．功的两个要素1．作用在物体上的力。2．物体在力的方向上通过的位移二．功的计算方法W=FScosα三．正功和负功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。四．两种计算总功的方法1．先求各力做的功，再求代数和。2．先求合力，再求合力做的功。教学反思选择朋友要经过周密考察，要经过命运的考验，不论是对其意志力还是理解力都应事先检验，看其是否值得信赖。此乃人生成败之关键，但世人对此很少费心。虽然多管闲事也能带来友谊，但大多数友谊则纯靠机遇。人们根据你的朋友判断你的为人：智者永远不与愚者为伍。乐与某人为伍，并不表示他是知已。有时我们对一个人的才华没有信心，但仍能高度评价他的幽默感。有的友谊不够纯洁，但能带来快乐；有些友谊真挚，其内涵丰富，并能孕育成功。一位朋友的见识比多人的祝福可贵得多。所以朋友要精心挑选，而不是随意结交。聪明的朋友则会驱散忧愁，而愚蠢的朋友会聚集忧患。此外，若想让友谊地久天长。这需要技巧和判断力。有的朋友需近处，有的则需远交。不善言谈的朋友可能擅长写信。距离能净化近在身边无法容忍的缺陷。交友不宜只图快乐，也要讲求实用。一位朋友等于一切。世间任一美好事物的三大特点，友谊兼而有之：真、善、专一。良友难遇，如不挑选则更难求。保住老朋友，比结交新朋友更重要。交友当寻可长久之友，如得其人，今日之新交，他年自成老友。最好的朋友是那些历久常新，能与之共享生活体验者。没有朋友的人生是一片荒原。友谊使欢乐加倍，痛苦减半；它是应对厄运的不二良方，是可以滋润心田的美酒。