5.2    功  教学设计(新课标)

2017-07-31

教具:带有牵引细线的滑块(或小车)。
(一)引入新课
  功这个词我们并不陌生,初中物理中学习过功的一些初步知识,今天我们又来学习功的有关知识,绝不是简单地重复,而是要使我们对功的认识再提高一步。
(二)教学过程设计
  1、功的概念
  先请同学回顾一下初中学过的与功的概念密切相关的如下两个问题:什么叫做功?谁对谁做功?然后做如下总结并板书:
  (1)如果一个物体受到力的作用,并且在力的方向上发生了位移,物理学中就说这个力对物体做了功。
  然后演示用水平拉力使滑块沿拉力方向在讲桌上滑动一段距离,并将示意图画到黑板上,如图1所示,与同学一起讨论如下问题:在上述过程中,拉力f对滑块是否做了功?滑块所受的重力mg对滑块是否做了功?桌面对滑块的支持力n是否对滑块做了功?强调指出,分析一个力是否对物体做功,关键是要看受力物体在这个力的方向上是否有位移。至此有如下总结并板书:
  (2)在物理学中,力和物体在力的方向上发生的位移,是做功的两个不可缺少的因素。
  2、功的公式
   
  就图1提出:力f使滑块发生位移s这个过程中,f对滑块做了多少功如何计算?由同学回答出如下计算公式:w=fs。就此再进一步提问:如果细绳斜向上拉滑块,如图2所示,这种情况下滑块沿f方向的位移是多少?与同学一起分析并得出这一位移为s cos α。至此按功的前一公式即可得到如下计算公式:
w=fscosα
 
  再根据公式w=fs做启发式提问:按此公式考虑,只要f与s在同一直线上,乘起来就可以求得力对物体所做的功。在图2中,我们是将位移分解到f的方向上,如果我们将力f分解到物体位移s的方向上,看看能得到什么结果?至此在图2中将f分解到s的方向上得到这个分力为fcosα,再与s相乘,结果仍然是w=fscosα。就此指出,计算一个力对物体所做的功的大小,与力f的大小、物体位移s的大小及f和s二者方向之间的夹角α有关,且此计算公式有普遍意义(对计算机械功而言)。至此有如下板书:
w=fscosα
力对物体所做的功,等于力的大小、位移的大小、力和位移的夹角的余弦三者的乘积。
  接下来给出f=100n、s=5m、α=37,与同学一起计算功w,得出w=400nm。就此说明1nm这个功的大小被规定为功的单位,为方便起见,取名为焦耳,符号为j,即1j=1nm。最后明确板书为:
在国际单位制中,功的单位是焦耳(j)
  1j=1nm
  3、正功、负功
  (1)首先对功的计算公式w=fscosα的可能值与学生共同讨论。从cos α的可能值入手讨论,指出功w可能为正值、负值或零,再进一步说明,力f与s间夹角α的取值范围,最后总结并作如下板书:
  当0≤α<90时,cosα为正值, w为正值,称为力对物体做正功,或称为力对物体做功。
  当α=90时,cosα=0,w=0,力对物体做零功,即力对物体不做功。
  当90<α≤180时,cosα为负值, w为负值,称为力对物体做负功,或说物体克服这个力做功。
  (2)与学生一起先讨论功的物理意义,然后再说明正功、负功的物理意义。
  ①提出功是描述什么的物理量这个问题与学生讨论。结合图1,使学生注意到力作用滑块并持续使滑块在力的方向上运动,发生了一段位移,引导学生认识其特征是力在空间位移上逐渐累积的作用过程。

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