俗話說,凡事預則立,不預則廢。當幼兒園教師的工作遇到難題時,我們經常會用提前準備好的資料進行參考。資料所覆蓋的面比較廣,可以指學習資料。有了資料的幫助會讓我們在工作中更加如魚得水!你是否收藏了一些有用的幼師資料內容呢?為此,小編花時間整理了功和能課件(錦集9篇),歡迎閱讀,希望對你有幫助。
功的概念理解一直是初中理學的難點,但教材編排時將該內容放在了這一章的第一節(jié),先認識功,再學習機械能,讓學生的學習有點無從下手的感覺,在借鑒了以往授課的經驗中,將機械能的學習置于本章的開始,先認識了能量,然后引出物體具有了機械能,我們就說物體做了功,使概念的出現(xiàn)有章可循。
在第十五章《功和機械能》的復習中,我首先和學生一起把本章的知識進行梳理一遍,讓學生能強化對本章的基本概念、公式、單位等方面的知識。然后通過對第十五章綜合練習題的分析講解,以達到對本章知識的鞏固,以及知識的應用能力的提升。課后,感覺有些累,學生仍感覺不能正確應用公式進行相關的計算。因此,要對自己的期末復習思路進行調整。如,可以先給學生布置自學任務,明確知識的梳理要求,再以提問的形式讓學生自己說出來,這樣可以調動學生參與復習的積極性;然后對本章重點的內容進行強調,并通過個別實例的分析講解,讓學生了解解題的方法和步驟,最后,學生通過自己的練習訓練來提高知識的應用能力,這樣復習可能對學生的幫助更大些。
《功和機械能》本章考查的重點是對功、功率含義的理解和計算,對機械能的理解,以及影響動能和勢能大小因素、動能和勢能之間的相互轉化。在進行本 章復習時,我準備只利用一節(jié)課時間,所以借助了課件進行教學,主要以復習知識點和大量的練習為主,基本上達到了預想的效果,但在以下方面還存在不足:
一、教師準備不夠充分,在課件的制作和檢查方面存在紕漏,表現(xiàn)在速度公式編輯錯誤,還有一道選擇題的答案應該是25:27,結果搞成了5:27,導致學生做題困難,延誤了復習進度。
二、對功和功率兩個的計算和應用設計不到位,只是列舉了一些比較簡單的題型,沒有提高層次的題型,學生對于公式的熟練程度也沒有我預想中的好。
三、教學方法上比較老套,沒有創(chuàng)意和革新,主要采用的是講練結合法,沒有充分調動學生的積極性,致使課堂效率低下。
在清醒認識自己不足的同時,我將努力改進教學方法,深挖考綱考點,提高課堂效率。
一、教學目的:1.知道在能量相互轉化過程中,轉化了的能量的多少,可以由做功的多少來確定。2.知道做功的過程就是物體能量的轉化過程。3.知道功是能量轉化的量度。4.為后面定量地描述動能和勢能及機械能做好準備
二、重點難點:1.理解做功的過程就是物體能量的轉化過程是本節(jié)的重點。2.理解功是能量轉化的量度是本節(jié)的難點。3.能源問題是本節(jié)課對學生的一個能力培養(yǎng)點。
三、教學方法: 演示、講授、討論、練習。
四、教具: 滾擺、皮球、重物、彈簧
五、教學過程:
復習提問:在初中,我們已經學過關于能的初步知識,請說出學過哪幾種形式的能?不同形式的能量是可以相互轉化的,各種形式的能量之間的轉化是由什么量來量度呢?
板書課題:第三節(jié) 功和能
進行新課:
提問:請同學們舉出一些物體能夠做功的例子。(1、流動的河水能推動水輪機做功--流動的河水能做功。2、打樁時先把重錘高高舉起,重錘落下就把木樁打入地里--被舉高的重錘能做功。3、風吹著帆船航行--流動的空氣能對帆船做功。4、運動著的鋼球打在木塊上,能把木塊推走--運動的鋼球能做功。5、把弓拉彎,放手后被拉彎的弓能把箭射出--拉彎的弓能夠做功。)
引導學生分析物體能夠做功的共同點就是都有做功的本領-----能
(一)、一個物體能夠對外做功,我們就說這個物體具有能量
提問:我們知道,各種不同形式的能量可以相互轉化,而且在轉化過程中守恒,那么在這個轉化過程中,功扮演著怎樣的角色?討論:
1.只有重力做功時,重力勢能和動能發(fā)生相互轉化。
[演示]把一個滾擺懸掛在框架上,用手捻動滾擺使懸線纏在軸上,滾擺升高到最高點,放開手,觀察滾擺的運動,并思考它的動能和勢能的變化。
分析說明:滾擺升高到最高點,下落中,滾擺的動能增加,同時滾擺的重力勢能減少,重力對滾擺做了功.重力對滾擺做了多少功,就有多少重力勢能轉化為動能.同理,上升中,滾擺克服重力做功,滾擺的重力勢能就增加,滾擺克服重力做了多少功,重力勢能就增加多少.
小結:物體轉化了的能量的多少可以由做功的多少來量度.
2.只有彈力做功時,彈性勢能和動能發(fā)生相互轉化.
[演示]拿一根彈簧,水平放置,一端固定,另一端上放一小球并壓縮.待靜止后放手,小球將被彈出去.觀察小球離開彈簧前彈簧的形變及小球的運動情況,并思考彈性勢能和動能的變化.
分析說明:被壓縮的彈簧放開時把小球彈出去,小球的動能增加,同時彈簧的勢能減少.彈簧對小球做了多少功,就有多少彈性勢能轉化為動能.
小結:物體轉化了的能量的多少可以由做功的多少來量度.
3.機械能與內能的轉化.
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隨著時代的發(fā)展,科技的進步,電子教育已經成為教育界的新寵。而功和能課件作為其中的一種形式,正逐漸走進人們的視野。功和能課件是一種能夠實現(xiàn)教學目標的電子教學軟件,它融合了聲、光、電、磁等各個因素,為學生創(chuàng)造出一個真實而又生動的環(huán)境。下面就讓我們一起來詳細了解一下功和能課件吧。
功和能課件具備了很多實際教學所不能達到的特點,比如能夠將教育內容映射成生動的場景,可以逼真地展示各種物理現(xiàn)象,加深學生對知識點的理解。教師可以利用課件直觀地展示物體在力的作用下的運動狀態(tài),從而幫助學生更好地掌握力、功、能等知識點。
功和能課件還能夠提供互動性的環(huán)節(jié),激發(fā)學生的學習興趣。學生可以通過點擊、拖拽、調整參數(shù)等操作,參與到課堂中,與電子課件進行互動。這種互動可以增加學生對知識的參與度和興趣,提高學習的積極性。比如,在學習功的時候,學生可以通過調整物體的質量和速度來觀察功的變化,幫助他們更好地理解功的概念。
同時,功和能課件還能夠通過多媒體資源的融入,豐富教學內容。課件可以包括文字、圖片、音頻、視頻等多種形式的資源,幫助學生更好地掌握知識點。比如,在學習能的時候,課件可以通過展示不同形式的能量轉化過程,使學生直觀地感受到能量的變化。另外,課件中還可以加入一些與日常生活息息相關的案例,讓學生更好地將所學的理論運用到實際問題中。
除此之外,功和能課件還具有教學資源的開放性。教師可以根據(jù)自己的教學需求和學生的學習情況,自行設計和制作課件,豐富和完善教學內容。同時,互聯(lián)網的發(fā)達也為教師提供了豐富的資源庫,可以隨時獲取各種與功和能有關的教學資源,進一步提高功和能課件的實用性和互動性。
小編認為,功和能課件作為一種電子教學工具,已經成為當今教育的一種重要形式。它通過逼真的場景展示、互動性的操作、豐富的教學資源等特點,為學生創(chuàng)造了一個真實而又生動的學習環(huán)境,提高了學生對知識的理解和運用能力。教師們也可以通過功和能課件的開放性,根據(jù)自己的需求和學生的情況,設計和制作富有個性化的課件,進一步提高教學效果。相信隨著科技的不斷發(fā)展,功和能課件在未來會得到更廣泛的應用。
物體在里的方向上通過的距離.
(2)功的大小: W=Fscosa 功是標量 功的單位:焦耳(J)
(2) 機械能守恒定律: 只有重力做功的情況下,物體的動能和重力勢能
表達式: Ek1+Ep1=Ek2+Ep2 成立條件:只有重力做功
應用圖象描述規(guī)律、解決問題是物理學中重要的手段之一.因圖象中包含豐富的語言、解決問題時簡明快捷等特點,在高考中得到充分體現(xiàn),且比重不斷加大。
涉及內容貫穿整個物理學.描述物理規(guī)律的最常用方法有公式法和圖象法,所以在解決此類問題時要善于將公式與圖象合一相長。
利用對稱法分析解決物理問題,可以避免復雜的數(shù)學演算和推導,直接抓住問題的實質,出奇制勝,快速簡便地求解問題。像課本中伽利略認為圓周運動最美(對稱)為牛頓得到萬有引力定律奠定基礎。
有些物理問題本身的結果,并不一定需要有一個很準確的答案,但是,往往需要我們對事物有一個預測的估計值.像盧瑟福利用經典的粒子的散射實驗根據(jù)功能原理估算出原子核的半徑。
采用“估算”的方法能忽略次要因素,抓住問題的主要本質,充分應用物理知識進行快速數(shù)量級的計算。
談到解題必然會聯(lián)系到題量。因為,同一個問題可從不同方面給予辨析理解,或者同一個問題設置不同的陷阱,這樣就得有較多的題目。從不同角度、不同層次來體現(xiàn)教與學的測試要求,因而有一定的題目必是習以為常,我們也只有解答多方面的題,才得以消化和鞏固基礎知識。那做多了題就一定會陷入“題?!眴?我們的回答是否定的。
對于缺乏基本要求,思維跳躍性大,質量低劣,幾乎類同題目重復出現(xiàn),造成學生機械模仿,思維僵化,用定勢思維解題,這才是誤入“題?!薄V劣诟挥袉l(fā)性、思考性、靈活性的題,百解不厭,真是一種學習享受。這樣的題解得越多,收獲越大。解題多了,并不就一定加重學生負擔,只有那些脫離學習對象實際,超過學生的承受能力的,才會加重他們的負擔。雖然題目不多,但積重難返,猶如陷入題海。所以,為了提高學習成績和質量,離不開解題,而且要有一定的題量給予保證,并以真正理解熟練掌握為題量的下限。
定義:一個力作用在物體上,物體在這個力的方向上移動了一段距離,就說這個力對物體做了功。
功的兩個必要因素:一是作用在物體上的力;二是物體在這個力的方向上移動一定距離
沒有做功的情況:
定義:功與做功所用時間之比叫做功率。在數(shù)值上等于單位時間內所做的功。表示做功快慢的物理量
質量相同的物體,運動速度越大,它的動能越大;運動速度相同的物體,質量越大,它的動能越大(控制變量法,動能主要與速度有關)
重力勢能和彈性勢能是常見的兩種勢能。
2.動能和勢能可相互轉化。
3.如果只有動能和勢能相互轉化,機械能是守恒的。(一個最大,一個最小)
上初中物理課要認真聽講,不走神。不要自以為是,要虛心向老師學習,向同學學習。不要以為老師講得簡單而放棄聽講,如果真出現(xiàn)這種情況可以當成是復習、鞏固。盡量與老師保持一致、同步,不同看法下課后再找老師討論。
不能自搞一套,否則就等于是完全自學了。入門以后,有了一定的基礎,則允許有自己一定的活動空間,也就是說允許有一些自己的東西,學得越多,自己的東西越多。
經常見到身邊的某位同學初中物理考試時填空、計算題都對,就是選擇題一錯一連串,原因何在?沒有真正理解和掌握物理概念和規(guī)律,而這正是學習物理的首要任務、重中之重。
什么才算是真正理解呢?理解的標準是對每個概念和規(guī)律都能回答出“是什么”、“怎么樣”、“為什么”、“怎么用”等問題,例如“浮力”的概念,我們要搞清楚“浮力是什么?”“浮力怎么樣計算”“為什么物體會受浮力”“浮力在生活中有哪些應用”等等。
家里突然停電了,你還會像小時候那么害怕嗎?八成是保險絲燒掉了,快去看看。百米賽跑時,為何要求計時員看到槍冒煙開始計時,而不是聽到槍聲計時?你學了光速比聲速大很多,計算一下,就明白了。
為什么汽車剎車后還要行駛一段距離?在雨雪天氣路滑時,如何減小交通事故的發(fā)生?這與慣性、摩擦有關。如何判斷戒指是否純金?測量質量與體積,計算密度,查密度表對比吧!隨著物理學習的深入,你會豁然明朗,生活到處是物理謎語,等待你去解開。
距離的概念與位移的模(或大小)并不完全相同。由于位移是不同時刻(運動起始和終結兩個時間點)的同一物體(在質點力學下指的是質點)所處位置的矢量差,其模對應的這一位置之間的連線長。其中由于位移與不同的參考系相關,而不同的參考系可能對應的狀態(tài)不同,從而帶來的問題是不在同一時刻下的坐標空間兩點的距離會發(fā)生變化;也就是說針對不同的參考系同一物理過程的位移大小是不同的。
而在現(xiàn)實世界里,點與點之間的距離是確定的,譬如北京和倫敦隔了八個時區(qū)的距離,但是如果以太陽為參考系,一個物體經歷八個小時從北京的經度移動到倫敦的精度,該物體的橫向位移大小為零。
教科版八年級物理《121機械能》教學設計
一、新課引入
引入能量我們在日常生活中經常提到能量,也簡稱為能,諸如熱能、電能、能源開發(fā)等等。“能量”是物理學中的一個重要概念,能量的概念跟功的概念有密切聯(lián)系。我們說一個物體能夠做功,這個物體就具有能量。并且,物體能夠做的功越大,這個物體具有的能量就越大。能量的單位和功是一樣的,也是焦耳。
自然界中,能量的形式很多,今天我們學習最常見的能量的形式——動能和勢能。
二、動能列舉日常生活中常見的具有動能的'物體。
有條件時可以幻燈片演示:失控的汽車常常容易撞倒路旁的柱子、廣告牌;呼嘯的海浪有時會沖壞海堤,推倒房子;彈出去的玻璃球能把靜止的球彈得遠遠的,跑動的人能撞倒別人…
這些現(xiàn)象說明了失控的汽車、呼嘯的海浪、彈出去的玻璃球、跑動的人能夠對其他的物體做功,可見它們都有能量。
提問:是什么原因使它們都能夠做功的?它們有什么共同特點?
它們的能量是因為它們運動才具有的。我們把物體由于運動而具有的能量叫做動能。
提問:舉例哪些物體具有動能。
提問:物體能夠做的功越多,表示這個物體具有的能量越大。那么物體的動能的大小決定于哪些因素呢?
汽車速度越快出事故就越嚴重,對別的物體做的功越多,這說明物體動能的大小和它的速度有關。相同質量的物體,速度越大動能越大。一輛汽車以同一速度運動,重載時比空載時出事故會更嚴重,這說明物體的動能還和質量有關。具有相同速度的物體,質量越大動能越大。
總之,物體的質量越大,速度越大,動能就越大?
1、結合實例知道機械功的概念。
2、能用生活、生產中的實例解釋機械功的含義。
1、通過觀察和實驗了解功的物理意義。
情感態(tài)度與價值觀 1、具有對科學的求知欲,樂于探索自然現(xiàn)象和日常生活中的物理學道理,有將科學技術應用于日常生活、社會實踐的意識。
【教學重點】理解功的概念。
小亮同學做清潔時,提著一桶水在水平方向前進了一段距離。因為他用了力,我們說他在“工作“。而在力學中功的概念是怎么定義的?怎樣才叫做功?又怎樣計算做功的多少?這就是本節(jié)課要學習和研究的內容。
“功”的含義很多,有“貢獻”的意思,還有“成效”的意思。力學里所說的“功”包含有“成效”的意思,但它具有更確切的含義。下面是幾個做功的例子。課本圖15.1—1,物體在繩向上拉力的作用下升高,拉力對物體做了功。靜止的小車在水平拉力作用下前進,拉力對小車做了功。物體在重力作用下豎直下落,重力對物體做了功。力學主要是研究力和運功的關系。如果一個力作用在物體上,物體在這個力的方向上移動了一段距離,這個力的作用就顯出成效,力學里就說這個力做了功。
我們在分析下面幾個例子中是否有力做功?
(1)物體沒有受到力的作用,但因為慣性通過一段路程,如在光滑的水平冰面上,一物體由于慣性做勻速直線運動。(F=0)
(2)物體受到力,但沒有移動距離,即通過的路程為零。如一人用很大的力推一輛汽車,汽車沒移動。(S=0)
(3)物體受到力的作用,也移動了距離,但移動的距離不是在力的方向上移動的。如手提一桶水在水平地面上行走。
教師啟發(fā)學生討論得出以上三例中都不做功。根據(jù)前面的實例歸納得出力學中的功包含的兩個必要因素:
(1)作用在物體上的力。
力學里所說的功包括兩個必要的因素,作用在物體上的力越大,使物體在力的方向上移動的距離越大,這個力所做的功越多。功等于力跟物體在力的方向上通過的距離的乘積。
(2)功的單位:焦耳(J),1焦=1?!っ住=苟奈锢砗x:在1牛頓力的作用下,物體在這個力的方向上通過的距離是 1米。
(3)功的大小與作用在物體上的力成正比,跟物體通過的距離成正比。
(1)馬運貨物時拉力方向、重力方向各是怎樣的?
(2)貨物運動距離是多少?貨物運動方向與什么力方向一致?什么力在做功?
(3)貨物勻速運動說明拉力與摩擦力有什么關系?
弄清以上問題后,學生閱讀書上解題過程。
例題延伸:在拉力和貨物在拉力方向移動的距離不變的條件下,分別求出以下各種情況下馬運貨物所做的功。
(1)改變貨物質量。
(2)改變拉力方向;
(3)讓雪橇在不同路面前進,使它做勻速直線運動或變速直線移動。
引導學生分析討論后得出:力所做的功只跟力和物體在這個力的方向上通過的距離有關。跟受力物體質量、拉力方向、物體運動狀態(tài)(勻速、加速或減速)等其它因素無關。
這節(jié)課我們認識了功,功是力和力的方向上移動的距離的乘積。也學會了計算功。
1.已知物體受10N的拉力,并沿拉力方向勻速前進了5m,拉力對物體做功_________J.
2.用100N的拉力將重500N的木箱在水平地面上運速移動了5m,拉力做功________J,重力做功為_______J.
3.馬拉著質量為2000kg的車在平路上前進,馬的水平拉力是500N,做了2×105J的功,則馬拉車前進了_______m.
4.某人沿水平方向用力推著重1500N在水平路面上勻速前進10m,已知受到的阻力為100N,求它推車做的功.
6.一個物體的質量是5kg,用10N的水平拉力在地面上前進了10m,則拉力做的功是_____J,若把物體勻速向上提起10m,則需要的拉力是_______N,拉力所做的功又是_________J.
北京市科學技術學研究院主辦了一場名為“功和能課件”的學術研討會,旨在探討功和能的物理概念,并通過生動具體的案例來深化學生對這兩個概念的理解。本文將詳細介紹研討會上的精彩演講以及案例分析,以期幫助讀者更好地理解功和能的關系。
一、功和能的基本概念
演講一:功的定義與計算
王教授首先對功的概念進行了詳細的闡述。功是描述一個力對物體做功的物理量,通常用W表示。當力F對物體施加作用力,在物體的位移方向上產生位移d時,力所做的功等于作用力F與位移d的乘積,即W = F · d。王教授進一步介紹了如何根據(jù)力的大小和方向以及位移的大小和方向來計算功的具體數(shù)值,并以實際案例進行了演示。
演講二:能的分類與轉化
李教授接著對能的概念進行了深入的講解。能是物體由于位置、狀態(tài)、形狀或其他因素而具有做功的能力。能可以分為動能和勢能兩類。動能指的是物體由于其運動而具有的能力,它與物體的質量和速度有關,可以通過Ek = 1/2mv2計算得出。勢能則是與物體所處的位置或狀態(tài)有關的能量,常見的勢能有重力勢能、彈性勢能和化學勢能等。李教授通過示意圖和實例清晰地解釋了能的分類和轉化過程,并強調了能的守恒原理。
二、案例分析:力與能的轉化
演講三:助力車的動能轉化
在案例分析環(huán)節(jié),張教授以助力車為例,展示了力與能的轉化過程。助力車的運動可以通過騎手的腳踩踏板提供動力,也可以通過電池驅動電機提供動力。張教授詳細闡述了這兩種情況下,踩踏板所施加的力如何轉化為動能的過程,并以實際實驗數(shù)據(jù)進行了證明。他還指出,在助力車行駛過程中,動能可以轉化為勢能,例如上坡時動能轉化為重力勢能。張教授的講解使學生們更加清晰地認識到了力與能的轉化過程,同時也增加了他們對助力車的興趣與好奇心。
演講四:火箭的動能轉化
為了進一步加深學生們對功和能的理解,趙教授介紹了火箭發(fā)射過程中的能量轉化。他解釋了火箭發(fā)射時燃料的燃燒產生的大量氣體推動火箭向上運動,這是一種勢能轉化為動能的過程。趙教授通過火箭發(fā)射的視頻展示與實驗數(shù)據(jù)分析,生動地向學生們展示了火箭發(fā)射的原理和能量轉化的奧秘。這樣的案例分析引發(fā)了學生們對太空探索和宇宙物理的興趣,激發(fā)了他們對未知領域的求知欲。
通過這場名為“功和能課件”的學術研討會,學生們對功和能的概念有了更加深入的理解。通過詳細具體的案例分析,學生們不僅能理解概念,更能將其應用于實際生活中的例子,并對力與能的轉化過程有了直觀的認識。這場研討會為學生們提供了一個開闊思維、拓展視野的機會,激發(fā)了他們對科學的熱情和求知欲。人民教育出版社對該課件進行整理,為廣大師生提供了一份有價值的教學資源。
列車在機車的牽引下加速運動.
分析說明:列車在機車的牽引下加速運動,列車的機械能增加,同時機車的熱機消耗了內能.牽引力對列車做了多少功,就有多少內能轉化為機械能.
小結:轉化過程中,轉化了的能量的多少可以用做功的多少來量度.
4.機械能與化學能的轉化.
用手拋出一個皮球.
分析說明:用手拋出一個皮球,對皮球做功的時候,皮球獲得動能,同時貯存在體內的化學能減少,你拋球時做的功越多,皮球獲得的動能就越多,體內的化學能減少的也就越多.實際上,皮球獲得的動能是由體內減少的那部分化學能轉化來的,而且你做了多少功,就表示有多少化學能轉化為皮球的機械能.
小結:轉化過程中,轉化了的能量的多少可以由做功的多少來量度.
起重機提升重物。
分析說明:起重機提升重物,重物的機械能增加,同時,起重機的電動機消耗了電能, 起重機鋼繩的拉力對重物做了多少功,就表示有多少電能轉化為機械能.
小結:轉化過程中,轉化了的能量的多少可以由做功的多少來量度.
在其他各種形式能之間的轉化過程中,同樣可以得到以上結果.
結論:功這個物理量重要的意義---在于它表示了有多少數(shù)量的能從一種形式轉化為另一種形式,做功的過程就是物體能量的轉化過程,做了多少功,就表示有多少能量發(fā)生了轉化.
知道了功和能的這種關系,就可以通過做功的多少,定量地研究能量及其轉化的問題了。
1 演示并解答:皮球從手中落到地上又彈跳起來,你能說出這一過程中能量的轉化.
2: 風車安裝在高鐵架上端的水平軸上,軸可以隨風向轉動,風吹動風車轉動,可帶動發(fā)電機或其它機器工作.試從能量轉化的角度說明這個現(xiàn)象.
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(qū)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。
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。
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。
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(fā)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(fā)生的位移,是做功的兩個不可缺少的因素。
就圖1提出:力f使滑塊發(fā)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:
再根據(jù)公式w=fs做啟發(fā)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:
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(guī)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:
(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
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°
(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(xù)使滑塊在力的方向上運動,發(fā)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(fā)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:
功是描述力在空間位移上累積作用的物理量。功是能量轉化的量度,功是標量。
②在上述對功的意義認識的基礎上,討論正功和負功的意義,得出如下認識并板書:
正功的意義是:力對物體做功向物體提供能量,即受力物體獲得了能量。
負功的意義是:物體克服外力做功,向外輸出能量(以消耗自身的能量為代價),即負功表示物體失去了能量。
例1.課本p.110上的〔例題〕是功的計算公式的應用示范。分析過程中應使學生明確:推力f對箱子所做的功,實際上就是推力f的水平分力fcosα對箱子所做的功,而推力 f的豎直分力fsinα與位移s的方向是垂直的,對箱子不做功。
例2.如圖3所示,abcd為畫在水平地面上的正方形,其邊長為a,p為靜止于a點的物體。用水平力f沿直線 ab拉物體緩慢滑動到b點停下,然后仍用水平力f沿直線bc拉物體滑動到c點停下,接下來仍用水平力f沿直線cd拉物體滑動到d點停下,最后仍用水平力f沿直線da拉物體滑動到a點停下。若后三段運動中物體也是緩慢的,求全過程中水平力f對物體所做的功是多少?
此例題先讓學生做,然后找出一個所得結果是w=0的學生發(fā)言,此時會有學生反對,并能說出w=4fa才是正確結果。讓后者講其思路和做法,然后總結,使學生明確在每一段位移a中,力f都與a同方向,做功為fa,四個過程加起來就是4fa。強調:功的概念中的位移是在這個力的方向上的位移,而不能簡單地與物體運動的位移畫等號。要結合物理過程做具體分析。
例3.如圖4所示,f1和f2是作用在物體p上的兩個水平恒力,大小分別為:f1=3n,f2=4n,在這兩個力共同作用下,使物體p由靜止開始沿水平面移動5m距離的過程中,它們對物體各做多少功?它們對物體做功的代數(shù)和是多少?f1、f2的合力對p做多少功?
此例題要解決兩個方面的問題,一是強化功的計算公式的正確應用,糾正學生中出現(xiàn)的錯誤,即不注意力與位移方向的分析,直接用3n乘5m、4n乘5m這種低級錯誤,引導學生注意在題目沒有給出位移方向時,應該根據(jù)動力學和運動學知識作出符合實際的判斷;二是通過例題得到的結果,使學生知道一個物體所受合力對物體所做的功。等于各個力對物體所做的功的代數(shù)和,并從合力功與分力功所遵從的運算法則,深化功是標量的認識。
解答過程如下:位移在f1、f2方向上的分量分別為s1=3m、s2=4m,f1對p做功為9j,f2對p做功為16j,二者的代數(shù)和為25j。f1、f2的合力為5n,物體的位移與合力方向相同,合力對物體做功為w=fs=5n×5m=25j。
例4.如圖5所示。a為靜止在水平桌面上的物體,其右側固定著一個定滑輪o,跨過定滑輪的細繩的p端固定在墻壁上,于細繩的另一端q用水平力f向右拉,物體向右滑動s的過程中,力f對物體做多少功?(上、下兩段繩均保持水平)
本例題仍重點解決計算功時對力和位移這兩個要素的分析。如果著眼于受力物體,它受到水平向右的力為兩條繩的拉力,合力為2f。因而合力對物體所做的功為w=2fs;如果著眼于繩子的q端,即力f的作用點,則可知物體向右發(fā)主s位移過程中,q點的位移為2s,因而力f拉繩所做的功w=f?2s=2fs。兩種不同處理方法結果是相同的。
1.對功的概念和功的物理意義的主要內容作必要的重復(包括正功和負功的意義)。
2.對功的計算公式及其應用的主要問題再作些強調。
1.考慮到功的定義式w=fscosα與課本上講的功的公式相同,特別是對式中s的解釋不一,有物體位移與力的作用點的位移之分,因而沒有給出明確的功的定義的。
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