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高一物理必修一第一章教案教學設計 高一物理必修一第一章教案( 三 )

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一、教學目標
1.理解功的概念：
(1)知道做機械功的兩個不可缺少的因素，知道做功和“工作”的區別;
(2)知道當力與位移方向的夾角大于90°時，力對物體做負功，或說物體克服這個力做了功 。
2.掌握功的計算：
(1)知道計算機械功的公式w=fscosα;知道在國際單位制中，功的單位是焦耳(j);知道功是標量 。
(2)能夠用公式w=fscosα進行有關計算 。
二、重點、難點分析
1.重點是使在理解力對物體做功的兩個要素的基礎上掌握機械功的計算公式 。
2.物體在力的方向上的位移與物體運動的位移容易混淆，這是難點 。
3.要使學生對負功的意義有所認識，也較困難，也是難點 。
三、教具
帶有牽引細線的滑塊(或小車) 。
四、主要教學過程
(一)引入新課
功這個詞我們并不陌生，初中中學習過功的一些初步知識，今天我們又來學習功的有關知識，絕不是簡單地重復，而是要使我們對功的認識再提高一步 。
(二)教學過程設計
1.功的概念
先請同學回顧一下初中學過的與功的概念密切相關的如下兩個問題：什么叫做功?誰對誰做功?然后做如下并板書：
(1)如果一個物體受到力的作用，并且在力的方向上發生了位移，物理學中就說這個力對物體做了功 。
然后演示用水平拉力使滑塊沿拉力方向在講桌上滑動一段距離，并將示意圖畫到黑板上，如圖1所示，與同學一起討論如下問題：在上述過程中，拉力f對滑塊是否做了功?滑塊所受的重力mg對滑塊是否做了功?桌面對滑塊的支持力n是否對滑塊做了功?強調指出，分析一個力是否對物體做功，關鍵是要看受力物體在這個力的方向上是否有位移 。至此可作出如下總結并板書：
(2)在物理學中，力和物體在力的方向上發生的位移，是做功的兩個不可缺少的因素 。
2.功的公式
就圖1提出：力f使滑塊發生位移s這個過程中，f對滑塊做了多少功如何計算?由同學回答出如下計算公式：w=fs 。就此再進一步提問：如果細繩斜向上拉滑塊，如圖2所示，這種情況下滑塊沿f方向的位移是多少?與同學一起分析并得出這一位移為s cos α 。至此按功的前一公式即可得到如下計算公式：
w=fscosα
再根據公式w=fs做啟發式提問：按此公式考慮，只要f與s在同一直線上，乘起來就可以求得力對物體所做的功 。在圖2中，我們是將位移分解到f的方向上，如果我們將力f分解到物體位移s的方向上，看看能得到什么結果?至此在圖2中將f分解到s的方向上得到這個分力為fcosα，再與s相乘，結果仍然是w=fscosα 。就此指出，計算一個力對物體所做的功的大小，與力f的大小、物體位移s的大小及f和s二者方向之間的夾角α有關，且此計算公式有普遍意義(對計算機械功而言) 。至此作出如下板書：
w=fscosα
力對物體所做的功，等于力的大小、位移的大小、力和位移的夾角的余弦三者的乘積 。
接下來給出f=100n、s=5m、α=37°，與同學一起計算功w，得出w=400n?m 。就此說明1n?m這個功的大小被規定為功的單位，為方便起見，取名為焦耳，符號為j，即1j=1n?m 。最后明確板書為：
在國際單位制中，功的單位是焦耳(j)
1j=1n?m
3.正功、負功
(1)首先對功的計算公式w=fscosα的可能值與學生共同討論 。從cos α的可能值入手討論，指出功w可能為正值、負值或零，再進一步說明，力f與s間夾角α的取值范圍，最后總結并作如下板書：
當0°≤α<90°時，cosα為正值， w為正值，稱為力對物體做正功，或稱為力對物體做功 。
當α=90°時，cosα=0，w=0，力對物體做零功，即力對物體不做功 。
當90°<α≤180°時，cosα為負值， w為負值，稱為力對物體做負功，或說物體克服這個力做功 。
(2)與學生一起先討論功的物理意義，然后再說明正功、負功的物理意義 。
①提出功是描述什么的物理量這個問題與學生討論 。結合圖1，使學生注意到力作用滑塊并持續使滑塊在力的方向上運動，發生了一段位移，引導學生認識其特征是力在空間位移上逐漸累積的作用過程 。然后就此提出：這個累積作用過程到底累積什么?舉如下兩個事例啟發學生思考：
a.一輛手推車上裝有很多貨物，搬運工推車要用很大的力 。向前推一段距離就要休息一會兒，然后有了力氣再推車走 。
b.如果要你將重物從一樓向六樓上搬，搬運過程中會有什么感覺?
首先使學生意識到上述兩個過程都是人用力對物體做功的過程，都要消耗體能 。就此指出做功過程是能量轉化過程，做功越多，能量轉化得越多，因而功是能量轉化的量度 。能量是標量，相應功也是標量 。板書如下：

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