资源简介

功与功率教学设计一、教材分析1.课标分析《功与功率》是《普通高中物理课程标准（2017年版2020年修订）》必修课程必修2模块中的“机械能及其守恒定律”主题下的一节内容。【课程标准要求】：“2.1.1理解功和功率。了解生产生活中常见机械的功率大小及其意义。”【课程标准分析】：机械能及其守恒定律主题中要求培养学生用能量的观点分析和解释常见的机械运动的问题，并逐步建立起守恒的思想。关于功的内容，指出学生要理解功的概念，要会分析物体移动的方向与所受力的方向不在一条直线上时，该力所做的功。可见，需要引导学生学会力和位移方向成夹角时力对物体做功的计算方法，考虑到多个力对物体做功的整体效果，需要学生掌握求总功的方法。2.内容分析在高中物理必修模块中《机械能守恒定律》是力学的最后一章。在学习了力的相关内容和运动的相关内容后，牛顿运动定律把物体的受力情况和运动情况联系起来，从动力学角度得到了一种解决力学问题的途径。本章是把物体的受力和运动情况从能量的角度建立联系，为解决力学问题开辟了一条新的途径。本节课所要学习的功是涉及力和位移（运动情况）的一种定量关系。功的概念前承受力和运动，后接各种能量形式的转化与守恒，是从受力和运动出发去学习与能量相关规律的一个切入点。功是能量转化的一个量度，做功概念的学习是为建构能量概念而服务的。教材在“问题”栏目中直接提出当物体运动方向与力的方向不一致时该如何计算功，紧接着在“功”的栏目采用分解力的方法分析推导得到力做功的计算公式，然后提出功的标量性和功的单位。在“正功和负功”栏目教材把力和位移的夹角分成直角、锐角、钝角三种情况，结合数学上余弦值的正负，来讨论力对物体的做功情况以及对物体运动的影响，从而建立起正功、负功和零功的概念。考虑到物体通常会受多个力作用，教材从一个力做功拓展到多个力做功，提出求总功的方法，并以练习巩固求总功的方法。3.学情分析学生在初中学习过做功的概念、做功的两个必要因素、力和位移同方向时做功的计算方法，并且初中教材已经明确提出做功是能量转化的量度。在高中物理必修一的学习中学生已经从矢量的角度建立起力和位移的概念。数学上学生已经学习过余弦函数的特征。这些内容成为本节课学习的知识起点。学生在实际生活中接触过电、阳光、运动的物体、举高的物体、燃料等大量与能量相关的事例，这些事例成为本节课学习的情境基础。在物理必修一课程中学生已经学习了矢量合成与分解的平行四边形定则，已经掌握力和位移的合成与分解方法，这成为了本节课学习的方法基础。学生在初中、高中经历过多次亲自动手实验探究的过程，熟练掌握简单的实验操作技能，这成了本节课实验探究的技能基础。学生在学习过程中，体验过从特殊到一般的推导过程，体验过从一个到多个的拓展提升过程，这些经历成为本节课学习的思维基础。在前面的学习中，学生了解正号、负号表示数量大小的情况，比如数学上的正数大于负数；学生还了解正号、负号表示方向的情况，比如一维坐标轴上位移、速度方向的表示方法；而本节课学习的正功、负功中出现的正号、负号与前面的两种情况含义不同，所以学生已有对正号、负号的理解有可能会成为本节课学习的障碍。基于以上课标分析、教材内容分析和学情分析，确定本节课的教学重点和教学难点：【教学重点】：单个力做功的计算，总功的计算。【教学难点】：功的标量性，正功、负功的理解。教学目标1.学习目标物理观念 ①知道力做功的条件，掌握力做功的计算公式； ②理解正功、负功的含义； ③掌握求总功的方法。科学思维 ①了解做功是学习能量的切入点； ②学会用矢量分解方法推导得到做功计算的一般公式，体会把未知转化为已知的思想； ③能够从求和运算法则的角度理解做功的标量性。科学探究 通过课堂实验探究，观察实验现象，总结实验结论，体验实验探究的一般过程。科学态度 与责任 了解生活中不同种类能量形式，体验科学知识对社会进步的巨大作用，激发学习兴趣，产生努力学习、服务社会的人生观。2.评价目标素养类型 素养要素 素养水平物理观念 概念 知道功是力对空间的积累，理解正功、负功含义。 水平2规律 掌握做功的计算公式，掌握求总功的方法，能应用物理规律对简单的实际问题进行分析和计算。 水平2科学思维 模型建构 能对简单的生活情境建立物理模型，能对熟悉的问题进行分析和计算。 水平2科学探究 问题解决 经历问题解决过程，体验科学探究的一般过程。 水平1科学态度与责任 社会责任 经历问题情境，体验科学知识对生活的影响，激发学习动力。 水平1教学策略策略与方法教学活动的设计用到的策略有从做功是能量转化的量度引入本节学习、从复习初中力和位移同方向时做功计算方法作为本节课的学习起点、用化未知为已知的思想和矢量分解的方法去推导做功公式、用数学推理和实验探究并行的方式去加深对正功、负功的理解、用练习来巩固做功的计算方法。用到的教学法有情境教学法、问题驱动法、讲授法、实验探究法、练习法等。教学活动（一）课题引入——了解能量形式，找出研究切口情境创设：温州瓯江灯光秀视频（图1截图），正在加油的汽车图片（图2），中国秦山核电站图片（图3），阳光照射下的植物（图4）。问题与活动 指向的素养目标【问题1】现代生活离不开灯光，绚丽多彩的灯光需要能量，灯的正常工作需要什么能呢？ 生：灯正常工作离不开电能。 【问题2】交通工具需要加燃料，它在行驶过程中消耗了什么能呢？ 生：汽车行驶需要释放燃料的化学能。 【问题3】我国的秦山核电站主要利用了哪种能量发电？ 生：核电站要利用核能发电。 【问题4】植物在生长过程中需要哪种能量？ 生：植物的生长需要太阳能。 【问题5】生活中我们发现有许多种不同形式的能量，你了解能量吗？你知道能和做功之间有什么关系吗？ 生：做功会引起能量变化，做功是能量变化的量度。 回顾做功与能量转化之间的关系，理解可以从做功入手来学习能量的相关知识（科学探究）。设计意图通过创设多个生活中的情境，引导学生回答，从而让学生了解不同形式的能量，通过提问，帮助学生归纳，提出做功会引起能量变化的观点，让学生体会到从做功入手去研究能量变化是一种可行的方法，从而过渡到本节课的学习内容。（二）知识回顾——回顾初中知识，掌握特殊计算情境创设：中国举重冠军蒋惠花举重图片（图5），雪地中人无法推动车的图片（图6），在水平轨道上行驶的动车（图7），吊着货物水平运动的吊机（图8）。一个物体在力F作用下，水平向右运动了位移L，如图9，那么当力F的方向为水平向右、水平向左、竖直向上时力F做的功分别是多少？问题与活动 指向的素养目标【问题1】中国举重冠军蒋惠花举着杠铃不动，冠军对杠铃做功了吗？为什么？ 生：冠军对杠铃不做功，因为杠铃没有发生位移。 【问题2】人推车无法推动，人对车有做功吗？为什么？ 生：人对车不做功，因为车没有发生位移。 【问题3】在水平轨道上行驶的火车，火车受的重力对火车做功吗？为什么？ 生：重力对火车不做功，因为火车受的重力与火车位移垂直。 【问题4】吊机吊着货物水平运动时，吊机对货物做功吗？为什么？ 生：吊机对货物不做功，因为吊机拉力与货物位移垂直。 【问题5】请总结力对物体做功的条件。 生：力对物体做功需满足有力且在力的方向上发生位移两个条件。 【问题6】如图9，当力F的方向为水平向右、水平向左、竖直向上时力F做的功分别是多少？ 生：力和位移同向时W=FL，力和位移反向时W=-FL，力和位移方向垂直时W=0。 知道力做功的两个条件，掌握力和位移方向共线和垂直时做功的计算方法（物理观念、科学思维）。设计意图通过创设多个生活中的情境，引导学生回答，从而让学生归纳得到力做功的条件， 复习初中所学的相关知识。通过图9的情境，引导学生思考得出三种情况下力做功的计算方法，为完成下一个学习任务作铺垫。（三）做功公式——采用矢量分解，推导做功公式情境创设：在与水平方向成α角的马拉车的力F作用下马车向前运动了位移L（图10），对马拉车的情境建立模型（图11），分解力F的推导过程（图12），分解位移L的推导过程（图13）。问题与活动 指向的素养目标【活动1】请对展示的情境建立模型，画出分析图。 学生画分析图，结果如图11，学生知道取重心位置作为受力点，能够选择合适的位移起止点。 【问题2】结合分析图说说当力和位移成夹角时，如何入手去计算力做的功？ 生：可以把成夹角的方向转化成共线、垂直的情况来计算，通过分解力或者分解位移来实现。 【活动3】请分别尝试用分解力的方法和分解位移的方法计算出力F做的功。 学生分析，能够得出如图12、图13的结果。 【问题4】请总结当力和位移成夹角时做功的计算方法，说说对公式的理解。 生：做功的计算公式W=FLcosα，并能理解公式中F为恒力大小，L为位移大小，α为力和位移正方向间夹角。功的单位为焦耳（J）。 【活动5】请分析图14、图15两种情况中力和位移的夹角分别是多少？并总结分析夹角的方法。 学生分析，得到如图16、图17的结果，并总结方法：把力和位移的起点都移到物体重心位置来分析夹角。 掌握用分解力的方法和分解位移的方法推导得到做功计算的一般公式（科学思维）。设计意图通过创设情境，引导学生建立模型，结合前一环节知识，遵循从特殊情况推导一般情况的思路，分别从分解力的角度和分解位移的角度推导做功的计算公式，理解做功的计算公式。通过创设情境，引导学生分析，总结得到确定力和位移夹角的方法。（四）正功负功——兼顾理论实验，理解正功负功情境创设：0～1800内cosα图象（图18），力与位移方向垂直的运动情境（图19），力与位移方向成锐角的运动情境（图20），力与位移方向成钝角的运动情境（图21），学生分组探究实验的小铁球、条形磁铁、平整硬木板等器材（图22）。设计意图通过创设情境，引导学生结合数学知识分析推导，通过分组探究实验，带领学生体验实验过程和结论总结，帮助学生建立正功、负功、零功的概念。（五）总功计算——拓展从一到多，掌握总功计算情境创设：练习2：在光滑水平面上，物体受两个相互垂直的大小分别为F1=3N和F2=4N的恒力，从静止开始运动，位移L=10m，如图23。求出每个力做的功和合力做的功。练习3：一个质量为150kg的雪橇，受到与水平方向成37度角斜向上方的拉力，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度=0.8。求各力对雪橇做的总功。设计意图通过创设练习让学生解答，引导学生总结求总功的两种方法，并巩固两种方法，通过问题思考，引导学生体会从求合不遵从平行四边形定则的角度来理解做功是标量。板书设计学业评价【想一想】1.下列说法正确吗？为什么？（1）因为做功有正功、负功之分，所以做功要考虑其方向性（2）若一个力对物体不做功，则说明该物体没有发生位移（3）在做功的过程中，有可能会出现负功大于正功的情况（4）力和位移方向之间的夹角越大，则这个力做的功就越多【做一做】1.高山滑草项目非常受小朋友们欢迎。假设一位质量为20kg的小朋友用时10s从最高处静止开始沿着近似看成一条直线的斜坡匀加速滑到底端，斜坡高为30m，倾角为300，在这个过程中，求各个力做的功和总功

展开更多......

收起↑