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视频标签：功和功率
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视频课题：高中物理部编版新教材课堂教学优质课比赛人教版必修第二册2.1.1《功和功率》阜阳第一课时
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高中物理部编版新教材课堂教学优质课比赛人教版必修第二册2.1.1《功和功率》阜阳第一课时
| 第1课时 | 8.1功与功率 | ||
| 课时教学设计 | |||
| 1.课时教材分析 | 课程标准提出要理解功和功率，了解生活中常见机械的功率大小及其意义。本章是学生能量关初步形成的重要章节。第一节功与功率是力与运动观念到能量观的一个过渡。教材在章首语明确提出功的计算能够为能量的定量表达以及能量的转化提供分析基础，旨在突出功概念的重要性以及学习功的必要性。后面关于重力势能和动能的定量表达式的得出都是基于功与能直接的关系。所以该节作为概念课，在第一课时关于功的教学要使学生体会到功概念引入的重要性。同时要突出与初中学习的衔接和区别。高中相对于初中而言更深层次的是功与能关系的建立以及进一步分析力与位移不共线时功的求解和正负功的含义。所以教学中通过实际情境，引出力与位移不共线时如何求功的问题。通过功的概念结合学生已有的，等效替代的思想，通过分解力和分解位移两种方式求出过程中拉力做的功。总结功的一般表达式，突出与初中表达式的统一，同时又更具一般性。再通过实际练习帮助学生辨别力与位移间的夹角，实际求功，发现功有正负，从计算过程即功式的角度思考正负的来源，总结正负功的条件。进而提出问题让学生思考正负功的含义。最后从单个力做功到多个力做功，让学生通过实际情境计算得到各个力做功的代数和与合力做的功相同。由此得出功遵循算术运算法则和求总功的两种方法。 | ||
| 2.课时学情分析 | 学生已经在初中初步认识了三种形式的能量，初步学习了功的概念。掌握了矢量分解的方法，具备了构建模型的基本能力。但由于前面学习了矢量中往往通过正负来表示方向，所以在对功正负含义的理解上可能会存在思维定势。 | ||
| 3.课时学习重点 |
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| 4.课时学习难点 | 功是标量及正负功含义的理解是学习难点。关于功是标量可以分层次让学生体会。首先可以通过功的定义让学生体会功只有大小，没有方向。其次通过多个力对物体做功的情境，实际计算各个力做功的代数和与合力做的功相等，使学生体会功相加时遵从的是算术运算法则。二者结合使学生体会功确实是一个标量。关于功正功的含义可以通过实际实验让学生观察只有一个力对物体做正功和做负功对物体运动的影响，引导学生思考正负功的含义是不同的做功效果。同时也可以进一步让学生体会正功和负功对物体动能变化的影响。 | ||
| 5.开放性学习环境 |
实验器材：箭筒、纸箭、气垫导轨、弹簧 多媒体、实物展台 |
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| 单元学习目标 | 6.课时学习目标 | 对应关系说明 | |
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1.通过功引入的意义、概念的理解、做功的要素、功的计算方式等初步认识“功是能量转化的量度”。 |
1.理解功的概念。 2.功的计算。 3.理解正功与负功的意义。 4.实例分析多个力做功的情形总结两种求总功的方法。 |
4.1(1) 4.3(1) |
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2.以老师创设的口吹纸火箭实验，学会从生活现象中提出问题，进而认识到为什么研究功 。 |
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| 学习活动/任务名称 | 7.教学过程 | 评价建议 | |
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活动/任务1 吹箭比赛 |
 回顾初中学习的动能、重力势能和弹性势能概念引入本章学习内容机械能守恒。欣赏吹箭视频，提出问题。 问题1：视频中的箭为什么能将易拉罐击破？ 问题2：表演者是通过什么方式使箭获得了动能？ （用物理的语言应该怎么表述？） 回顾初中功的概念 问题3：到底是施力还是做功改变了箭的动能？ 进行吹箭比赛，看看哪个同学把箭吹的更远？箭动能的改变仅仅是力的影响，还是力和力方向上距离的共同影响？ 找身材高大的男同学和身形瘦小的女同学进行吹箭比赛。 男同学用短箭筒，吹的近。 女同学用长箭筒，吹的更远。 问题4：哪个同学把箭吹的更远？吹的远就说明箭获得的动能更大。力气小的同学为什么反而获胜了呢？ 问题5：箭筒的长短意味着什么？ 箭筒短，箭在力方向上移动的距离就短；箭筒长，箭在力方向上移动的距离就长。所以影响箭动能增大的因素除了力，还有在力方向上的距离。 箭动能改变的原因是力对它做功了。实际在长期的科学实践中，人们发现，如果在一个过程中存在做功的现象，就必然存在能量变化的现象，功的计算能够为能量的定量表达及能量的变化提供分析基础。今天我们就来进一步学习功。 功概念的建立最早是人们在实践中为了比较蒸汽机的效能引入的。人们把物体的重量与物体举高距离的乘积称为功。直到19世纪20年代，法国科学家科里奥利明确了功的概念，力与力方向上位移的乘积。 问题1：与我们初中功的概念有什么区别？ 问题2：下面几种情况下竖直方向的拉力有没有对小熊做功？为什么？ （1）保持静止的过程（2）水平匀速运动的过程（3）竖直匀速上升的过程 由此我们发现，要使力对物体做功，必须同时满足两个要素，力和力方向上的位移，缺一不可。刚刚大家判断的都很好，下面我们再来看这样一种情形。 问题3：用恒力拉动小车的过程中绳子的拉力有没有对小车做功？ 师生共同构建模型，力与位移不共线的过程中如何求拉力做功。 问题4：这个过程中拉力做的功怎么计算？大家讨论一下。 学生通过讨论交流，利用两种方法得到这个过程中力做功的表达式。老师对两种方法进行总结对比。这里利用了等效替代的思想和平行四边形定则，力和位移的分解以及前面任务2中对力是否做功的判断。最终得到力乘以力方向上的位移和位移乘以位移方向的力都可以求功。为后续学生遇到矢量点乘如何进行计算提供了方法。 同时将力与位移间夹角为0和π/2的情形作为示例，使学生体会到初中和高中学习的关联性和一致性，W＝Flcos α更具有一般性，使用范围更广。 说明表达式各个物理量的含义，由表达式得到功的单位，由功等于力对物体所做的功就等于力的大小，位移的大小、力与位移夹角的余弦这三者的乘积。提出问题使学生初步体会功是一个标量。 问题5:这里力的大小，位移的大小、都是数值，有没有方向？余弦值也是一个数，也没有方向。它们的乘积功有没有方向？那么它是矢量还是标量？ 老师总结其实它就是我们数学上两个向量的点乘，结果是数量。 通过例题实际让学生计算几种情形下力做的功。  使学生体会辨别力与位移间夹角的方法，通过计算发现正负功正负号的来源。进而引导学生思考力对物体做正功做负功的条件。 问题6：哪个同学能来说一下你做的结果？表达式中的α在这里分别是多少？ 问题7：刚刚在计算的过程中，负号是哪来的？ 问题8：从表达式来看由于cosa有正负，所以力对物体做功有正负。力什么时候对物体做正功？什么时候做负功呢？ 通过学生自主讨论得到力做正功、负功的条件。 问题9：功的正负表示什么含义？ 通过气垫导轨实验引导学生体会正负功的含义。  弹簧在竖直位置处是原长。打开气罐，滑块与导轨之间的摩擦很小，可以用忽略不计。滑块运动的过程中只有弹簧弹力在对它做功，第一个过程中弹力与位移间夹角在锐角范围内，做正功，第二个过程中弹力与位移间夹角在钝角范围内，做负功。 提出问题：大家注意观察第一个过程和第二个过程中滑块的速度怎么变化？说明正负功对滑块的运动有什么影响？ 演示实验，学生回答总结。 正功—动力功，促进运动，动能增加；负功—阻力功，阻碍运动，动能减少。 功的正负表示的是力不同的做功效果。 回到刚刚的例题，  、 哪个大？为什么？强化正负功的含义。 |
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活动/任务2 判断力是否做功 |
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活动/任务3 功的计算 |
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活动/任务4 功的正负 |
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活动/任务5 求总功的方法  活动/任务6课堂检测 |
由单个力做功到多个力做功 一个质量为150kg的雪橇，受到与水平方向成37。角斜向上方的拉力，大小为500N，在水平地面上移动的距离为5m。地面对雪橇的阻力为100N，cos37。=0.8。（1）画出题中运动情境示意图，并画出雪橇所受的各个力，用字母标明力的名称。 （2）求出各个力做的功。 （3）求出各个力做功的代数和。 （4）雪橇受到的合力是多少？ （5）合力做的功是多少？ 学生展示 老师总结解题注意事项，如何选定研究对象；如何受力分析；如何画运动情境示意图；如何求功。 通过计算（3）和（5）引导学生得到两方面的启示。 1、功是标量——只有大小，没有方向，相加时遵从算术法则。 2、求总功的两种方法：（1）先求合力，再根据公式W总＝F合lcos α求合力做的功。 （2）先分别求出各个力所做的功，再求它们的代数和。W总＝W1＋W2＋…＋Wn 1.质量为m的小朋友沿倾角为θ的滑梯匀速滑下，在通过位移L的过程中( ) A.重力对物体做功mgL B.重力对物体做功mgLsinθ C.支持力对物体做功mgLcosθ D.摩擦力对物体做正功，数值为mgLsinθ 合力做的功是多少？ 2.在光滑的水平面和粗糙的水平面上各放一质量相同的木块，在相同的水平拉力作用下，通过相同的位移，拉力对木块做的功( ) A.在光滑的水平面上较多 B.在粗糙的水平面上较多 C.一样多 D.由小车运动所需的时间决定 想一想：在上述过程中两种情况下，木块获得的动能相同吗？ |
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| 8.课时教学板书设计 | |||
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| 9.课时作业设计 | |||
课后拓展练习
3.一台小型起重机甲在20s内把10g的物体匀速提高了10cm。另一台起重机乙在30s内把10g的物体匀速提高了10cm。它们的做功情况有什么不同？ （题目1、2渗透微元的思想，为求解变力曲线做功打开窗口。同时第1题也为第二节重力势能中关于重物沿任意曲面滑下求重力做功埋下伏笔。题目3为第二课时功率概念的引入做铺垫。） 4.一女士站立在图甲台阶式  台阶水平 自动扶梯上匀速上楼，一男士站立在图乙履带式自动人行道上匀速上楼，下列关于两人受到的力对其做功的判断正确的是  A. 甲图中支持力对女士不做功 B. 甲图中摩擦力对女士做负功 C. 乙图中支持力对男士做正功 D. 乙图中摩擦力对男士做正功 （对应学习目标判断力是否做功，以及功的正负） 5.两个力  、 夹角成 作用在同一物体上，使物体通过一段位移过程中，对物体做功6J，物体克服做功8J，则和的合力对物体做的功W为A.  B.  C.  D.  （对应学习目标力与位移不共线如何求力做功及如何求总功） 6.如图所示，一个质量为  的物体，受到与水平方向成 角斜向下方的推力 作用，在水平地面上移动了距离 后撤去推力，此后物体又移动了 的距离后停止运动．设物体与地面间的动摩擦因数为  ， ，求：  推力对物体做的功； 全过程中摩擦力对物体所做的功； 有推力作用时合外力对物体所做的总功．（对应对应学习目标力与位移不共线如何求力做功及如何求总功，同时再次加深力对物体做功一定要明确过程的认识。） |
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视频来源：优质课网 www.youzhik.com
质量为m的物体沿曲面下滑，竖直方向下落h的过程中重力做的功是多少？（提示：利用微元的思想，每一小段看成直线做功，再求和。）
轻弹簧左端固定，右端在水平拉力F作用下从A位置(弹簧原长位置)拉伸x到B位置的过程中，求弹簧弹力的功。（弹簧始终处于弹性限度内）（提示：利用微元的思想，每一小段看成恒力做功，再求和，尝试做出F-x图像。）
