2019-2020年高一物理 第七章機械能 一 機械能(第一課時) 人教大綱版第一冊.doc
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2019-2020年高一物理 第七章機械能 一 機械能(第一課時) 人教大綱版第一冊 ●本節(jié)教材分析 本節(jié)講解功的概念,先復習初中學過的公式 W = Fs,然后擴展為功的一般公式 W = Fscosα,教學中要注意這個擴展過程,使學生知道其中的推理過程,培養(yǎng)學生的推理能力. 在本節(jié)的教學中,要注意強調本章研究的線索:功和能是有密切聯(lián)系的物理量,以及做功的過程就是能量轉化的過程,做了多少功,就有多少能量發(fā)生轉化. 本節(jié)的重點是正功和負功,要結合實例說明力在什么情況下做正功,在什么情況下做負功,并使學生清楚地知道:一個力對物體做負功,往往說成物體克服這個力做功. 對于變力做功問題,可采用專題輔導討論的形式進行,以開闊學生的眼界. ●教學目標 一、知識目標 1.知道功的定義,理解功的兩個要素. 2.掌握功的公式:W = Fscosα .明確公式中各個字母所代表的物理量,知道功的單位. 3.知道功是標量,理解正功和負功的含義. 二、能力目標 1.能正確運用功的公式計算各力做功的大小. 2.在具體的物理情景中,判斷物體所受各力是否做功以及做功的正負. 3.掌握合力做功的兩種計算方法. 三、德育目標 在功的概念和求解功的數值的過程中,培養(yǎng)科學嚴謹的態(tài)度. ●教學重點 1.功的概念. 2.功的計算公式. ●教學難點 1.如何判定各個力做功的正負. 2.各個力所做的總功的計算. ●教學方法 在復習初中有關知識的基礎上,通過擴展舉例和分析來解決重點、突破難點. ●教學用具 投影儀、投影片. ●課時安排 1課時 ●教學過程 一、導入新課 我們知道自然界存在各種不同形式的能量,例如機械能(動能和勢能)、內能、電能、化學能、核能等,不同形式的能量可以相互轉化,而且在轉化過程中總能量守恒. 我們在初中學過功的知識,知道功和能是有密切關系的.原來,做功的過程就是能量轉化的過程,做了多少功,就有多少能量發(fā)生轉化,這樣,通過做功的多少就可以定量地研究能量及其相互轉化了. 本節(jié)課我們先來學習功. 二、新課教學 [知識板塊一]功: [程序一][投影閱讀思考題] 1.做功的兩個不可缺少的因素是___________和___________. 2.舉幾個實例說明力對物體做了功. 3.功的大小由___________、___________和___________共同決定. 4.如果力的方向與物體的運動方向一致,功的大小如何確定? 5.如果力F的方向與運動方向成某一角度時,應如何求解力F對物體所做的功? 6.功是矢量還是標量?它的單位是什么?這個單位是如何規(guī)定的? [程序二]學生分組閱讀、討論、解答思考題. [程序三]用多媒體對學生的解答進行概括. 1.物體受到力的作用,并且在力的方向上發(fā)生一段位移,就叫做力對物體做了功. 力和在力的方向上發(fā)生的位移是做功的兩個不可缺少的因素. 2.功的求解公式: W=Fscosα 其實F在位移s上應是恒力,α是F與位移s的夾角. 即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這三者的乘積. 3.功是一個標量,在國際單位制中,功的單位是焦耳,簡稱焦.符號是J. 1 J等于1 N的力使物體在力的方向上發(fā)生1 m的位移時所做的功. 1 J=1 N1 m=1 Nm [程序四]重點講解點撥: 如圖所示,當力F的方向與運動方向成某一角度時,功的求解. 1.師生共同分析力F產生的效果: [效果一]向右拉物體; [效果二]向上拉物體; 2.據力F產生的效果對F進行分解. 3.分力F1所做的功等于F1s,分力F2的方向跟位移的方向垂直,物體在F2的方向上沒有發(fā)生位移,F2做的功等于零. 因此,力F對物體所做的功W等于F1s,而F1=Fcosα.所以:W=Fscosα 總結: (1)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這三者的乘積. (2)α指的是力F和位移間的夾角. [程序五]投影第一組鞏固訓練題: 下圖表示物體在力F作用下在水平面上發(fā)生一段位移s,試分別計算在這三種情況下力F對物體所做的功,設在這三種情況下力、位移的大小都相同:F=10 N,s=2 m,角θ的大小如圖中所示. 甲圖中:F和s之間夾角為π-θ=30. 所以W甲=Fscos30=102 J=10 J 乙圖中:力F和位移s之間的夾角為π-θ=150 所以W乙=Fscos150=102(-) J=-10 J 丙圖中:力F和s之間的夾角為30. 所以W丙=Fscos30=10 J 拓展討論:甲和丙圖中力F做的功相同,那么力F對物體產生的效果有什么不同呢? (對地產生的壓力不同) 知識板塊二:正功和負功 [程序一][投影]思考題組二: 1.據W=Fscosα討論力對物體做功的幾種情形. 2.舉例說明: ①力對物體不做功; ②力對物體做正功; ③力對物體做負功. 3.關于力對物體做負功的兩種意義等同的說法是什么? [程序二]分組討論并解答上述問題 [程序三]師生一起概括總結: (一)據W=Fscosα討論得到: 1.當α=時,cosα=0,W=0,這表示力F的方向跟位移s的方向垂直時,力F不做功. [例1]物體在水平面上運動時,重力G和支持力F都跟位移方向垂直,這兩個力都不做功. 2.當α<時,cosα>0,W>0,這表示力F對物體做正功. [例2]人用力推車前進時,人的推力F對小車做正功. ③當<α≤π時,cosα<0,W<0.這表示力對物體做負功. [例3]人用力阻礙車前進時,人的推力F對車做負功. (二)一個力對物體做負功,往往說成物體克服這個力做了正功(取絕對值) [例4]豎直向上拋出的球,在向上運動的過程中,重力對球做了-6 J的功,可以說成球克服重力做了6 J的功. 程序四:投影第二組鞏固練習: 用起重機把重量為2.0104 N的重物勻速地提高5 m,鋼繩的拉力做多少功?重力做多少功?重物克服重力做多少功? 解:因為重物被勻速提起,所以拉力等于重力,即F拉=mg 所以W拉=F拉h(huán)=mgh=21045=105 J WG=-Gh=-21045=-105 J 重物克服重力做了105 J的功. 知識板塊三:外力所做的功和各個力做功之間的關系. 教師講解:當物體在幾個力的共同作用下發(fā)生一段位移s時,這幾個力對物體所做的總功等于各個力分別對物體所做功的代數和. 舉例說明: 如圖所示:一個物體在水平面上運動,它受到四個力的作用: 拉力F1, 滑動摩擦力F2, 重力G, 支持力F3. 重力和支持力不做功,因而外力所做的總功W等于拉力F1和滑動摩擦力F2所做功的代數和:W=F1cosαs-F2s 學生活動: 證明:當物體在幾個力的共同作用下發(fā)生一段位移時,這幾個力對物體所做的總功等于這幾個力的合力對物體所做的功. 學生把證明過程在實物投影儀上展示. 例題分析: [投影課本例題] 一個質量m=2 kg的物體,受到與水平方向成37角斜向上方的拉力F1=10 N,在水平地面上移動的距離s=2 m,物體與地面間的滑動摩擦力F2=4.2 N,求外力對物體所做的總功. 學生活動: 1.對物體進行受力分析; 2.討論有幾種求解方法; 3.學生求解并在投影儀上展示. 在投影儀上展示正確的求解過程. 解法一: 拉力F1對物體所做的功為: W1=F1scos37=16 J 摩擦力F2對物體所做的功為: W2=F2scos180=-8.4 J 外力對物體所做的總功W等于W1和W2的代數和. 所以:W=W1+W2=7.6 J 解法二: 物體受到的合力為: F合=F1cos37-F2=10 N-4.2 N=3.8 N 所以W=F合s=3.82 J=7.6 J 題后總結: 當物體同時受到幾個力作用時,計算合外力的功有兩種方法. 一是先分別求各個外力的功W1=F1scosα1,W2=F2scosα2…再把各個外力的功代數相加. 二是先用平行四邊形定則求出合外力,再根據W=F合scosα計算功,注意α應是合外力與位移s之間的夾角. 三、鞏固練習 1.下圖所示的四種情況中,A、B兩物體相對靜止,一起向右運動,則 A.圖甲中,A、B間摩擦力對A做正功 B.圖乙中,A、B間摩擦力對B做負功 C.圖丙中,A、B間摩擦力對B做正功 D.圖丁中,A、B間摩擦力對A做負功 2.以一定的初速度豎直向上拋出一小球,小球上升的最大高度為h,空氣阻力的大小為f,則從拋出至回到原出發(fā)點的過程中,求空氣阻力對小球做的功. 參考答案: 1. BCD2.-2fh 四、小結 本節(jié)課的重點是功的初步概念及功的正確計算,難點是對功的初步概念的正確形式和力對物體做負功的理解.功這個概念比較抽象,學生缺乏感性認識,在學習時最好采用類比的方法,將高、初中的功的概念中不同的關鍵詞組進行對比理解.同時要聯(lián)系實際理解功的概念:如果力對物體做負功,則這個力一定表現為阻力,也常說為物體克服這個力做功,同時要注意學會判定力對物體是否做功的方法. 五、作業(yè) (一)課本練習一 (二)思考題: 1.如左下圖所示,水平面上質量為m的物體由A經B點運動到C點,已知物體與水平面間動摩擦系數為μ,求由A到C過程中摩擦力做的功. 2.如右上圖所示,上表面光滑木板的質量為 M,長為 L,放在水平面上,一細線通過定滑輪將木板與質量為m 的小木塊相連,M與水平面間的動摩擦因數為 μ,現用水平向右的力將小木塊從木板的最左端拉到最右端,拉力至少要做的功是 A.μmgL B.2μgmL C. D. 3.如圖所示,質量為m的物體 P 放在光滑的傾角為θ的直角劈上,同時用力F向右推劈,使P與劈保持相對靜止,當前進的水平位移為 s時,劈對P做的功為 A.Fs B.mgsinθ C.mgcosθs D.mgtanθs 4.對于一對相互作用力在作用過程中,分析它們做功的代數和是否一定等于零. 參考答案: 1. WAC = WAB+ WBC = -μmg() 2.WF = Fscosα=μ(M + m)g,選D. 3.由于P與劈保持相對靜止,故P必然做加速運動,如圖所示可知N = mg/cosθ.故劈對P做的功為W=Nssinθ= mgtanθs,選D. 4.答:不一定等于零. 六、板書設計 七、本節(jié)優(yōu)化訓練設計 1.關于摩擦力對物體做功,以下說法中正確的是 A.滑動摩擦力總是做負功 B.滑動摩擦力可能做負功,也可能做正功 C.靜摩擦力對物體一定做負功 D.靜摩擦力對物體總是做正功 2.如圖所示,一個物體放在水平面上,在跟豎直方向成θ角的斜向下的推力F的作用下沿平面移動了距離s,若物體的質量為m,物體與地面之間的摩擦力大小為Ff,則在此過程中 A.摩擦力做的功為Ffs B.力F做的功為Fscosθ C.力F做的功為Fssinθ D.重力做的功為mgs 3.質量為m的物體靜止在傾角為θ的斜面上,當斜面沿水平方向向右勻速移動了距離s時,物體m相對斜面靜止,下列說法中不正確的是 A.摩擦力對物體m做功為0 B.合力對物體m做功為0 C.摩擦力對物體m做負功 D.彈力對物體m做正功 4.起重機豎直吊起質量為m的重物,上升的加速度是a,上升的高度是h,則起重機對貨 物做的功是 A.mgh B.mah C.m(g+a)h D.m(g-a)h 5.關于一對相互作用力在作用過程中,它們的總功W和總沖量I,下列說法中正確的是 A.W和I一定都等于0 B.W一定等于0,I不可能為0 C.W可能不等于0,I一定等于0 D.W和I都可能不等于0 6.把一個物體豎直向上拋出去,該物體上升的最大高度是h,若物體的質量為m,所受的 空氣阻力恒為Ff,則在從物體被拋出到落回地面的全過程中 A.重力所做的功為0 B.重力所做的功為2 mgh C.空氣阻力做的功為0 D.空氣阻力做的功為-2Ffh 7.質量為m的物體放在水平面上,施以水平拉力F,從靜止開始前進了時間t,撤去F,這之后又經過t時間,物體才停下來,設物體在運動過程中所受阻力不變,則 A.力F所做的功為 B.力F所做的功為 C.物體克服阻力做功 D.物體克服阻力做功 8.如圖所示,水平面上的物體受到力F1、F2作用,F1水平向右,F2與水平方向之間夾角為θ,物體在運動過程中,力F1與F2的合力做功為W,若物體一直沿水平面運動,則力F2對物體做功的大小為 A. W B.W C. W D. W 9.如圖所示,質量為m的物體靜止于傾角為θ的光滑斜面體上,斜面體的質量為M,現對該斜面體施加一個水平向左的推力F1,使物體與斜面之間無相對滑動,一起沿水平方向向左移動了s,則在此勻速運動過程中斜面體M對物體做的功為 A.Fs B.mgstanθ C.Fs D.mgscosθsinθ 10.如圖所示的軌道ABCD中,AB、CD為光滑圓弧軌道,BC為長2 m的水平軌道,物體與水平軌道間的動摩擦因數μ=0.2,質量為m的物體從高h=1 m的A處由靜止開始滑下,求: (1)物體第一次在軌道到達的最大高度H. (2)物體最后停在何處? 參考答案: 1.B 2.C 3.A 4.C 5.C 6.AD 7.BC 8.D 提示:據題意:W=(F2cosθ+F1)s,F2對物體做的功W2=F2scosθ.由上面兩式可解出W2. 9.B 10.(1)H=0.6m (2)物體最后停在BC的中點- 配套講稿:
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