资源简介

中职人教版《物理》通用类《2.1 功 功率》教学设计
【教学内容】
　　第二单元第1节。
　　【教学目标】
　　1.理解功的概念，会运用功的公式进行计算；理解正功和负功的概念，知道在什么情况下力做正功或负功；知道合外力所做的功等于各力功的代数和；理解功率的公式P=W/t，并能进行有关计算；正确理解公式P=Fv的意义，知道什么是瞬时功率，什么是平均功率，并能用来解释与功率有关的现象和进行计算。
　　2.结合初中所学的功的概念和公式与力的分解知识，推导出功的一般计算公式；运用数学方法与矢量概念，得出正功与负功的概念；体验从特殊到一般的研究方法是科学研究的一般方法之一。
　　3.通过与功率有关问题，比如汽车运行中的功率与能耗分析，培养学生的节能环保意思。
　　【教学重点】
　　功、功率的概念及计算。
　　【教学难点】
　　正功与负功的理解，平均功率与瞬时功率的区别。
　　【教具准备】
　　木块、弹簧测力计等。
　　【教学过程】
　　◆创设情境──引出课题
　　1．回顾复习初中所学功的知识──提问、讨论
　　（1）举例说明什么是功？
　　功与作用于物体上的力有关，一个力作用在物体上并使受力物体在力的方向发生一段位移，这个力就对物体做了功。
　　（2）如何计算一个力对物体做的功？
　　功等于力与受力物体在力的方向上发生的位移的乘积。用公式表示就是：
　　（3）如何判断一个力对物体做不做功？
　　一看是否有力作用在物体上，二看物体是否沿力的方向发生位移。如果一个物体同时受几个力的作用，物体发生的位移沿哪个力的方向，哪个力对物体做功。
　　（4）力对物体做功有无快慢程度的差别？若有，用什么物体量表示？怎样计算该物理量？
　　用功率表示做功的快慢程度，功率等于单位时间里做的功，用公式表示就是：。
　　2．提出问题：如图所示，恒力F方向与水平方向成α角斜向下推物体或斜向上拉物体，使物体在水平面发生s的位移，力F对物体做不做功，若做功，怎样计算功的大小？怎样计算做功的快慢？
　　◆合作探究──新课学习
　　一、功
　　1．推导功的计算公式
　　（1）上述所提问题中，力F对物体做不做功的讨论：
　　力F有两方面的作用效果，一是向上提起物体，以减少物体对水平面的压力，而是向前牵引物体，使其前进。因此，可将力F分解为竖直向上的分力F1和水平向前的分力F2。由几何关系可得：
　　。
　　由初中所学功的知识可知，两个分力中的F1不做功，而F2做功，由力的分解的等效性可知，力F做了功。
　　（2）计算力F做的功
　　由于合力和分力是等效的，所以力F2对物体做的功就等于力F对物体做的功：
　　
　　2．计算功的公式
　　（1）公式：
　　（2）公式的应用：在中学阶段应用此公式只能求解恒力的功。所谓恒力，是指在物体运动发生s的位移的过程中，大小和方向都保持不变的力。
　　3．功的正负的讨论：
　　（1）由公式结合三角函数知识可知：
　　当α<90°时，W>0，力对物体做正功；当α=90°时，W=0，力对物体不做功；当90°<α≤180°时，W<0，力对物体做负功；
　　（2）功的正负的意义：功是标量，只有大小，没有方向。功的正负不代表功的大小，也不代表功的方向，某力做正功，它对物体的运动起推动作用，是外力对物体做功；某力做负功，它对物体的运动起阻碍作用，是物体克服外力做功，做功的多少等于负功的绝对值。
　　4．总功的计算
　　（1）什么是总功？
　　当物体同时受几个力作用而运动时，作用在物体上的每一个力对物体所作的功的代数和，叫做这几个力的总功。
　　（2）总功的计算：有两种方法，一是分别运用功的公式求出每个力的功，再求出这些功的代数和；另一种方法就是先求出作用在物体上的所有力的合力，运用功的公式求出合力所做的功，合力的功就等于总功。
　　5．案例研究
　　（1）引导学生讨论教材第50页“例题1”，学会判断较简单情况下对力做不做功，正功还是负功等做出判断。
　　（2）引导学生分析讨论第51页“例题2”，学会判断较复杂情况下力做不做功，正功还是负功等做出判断。
　　二、功率
　　1．学生阅读课文，结合初中所学功率的知识，对功率的意义及计算进行归纳：
　　（1）意义：表示力做功的快慢程度。
　　（2）计算公式：
　　（3）单位：W，1W=1J/s
　　2．计算功率的另一个公式
　　（1）公式：。式中的F是作用在物体上的恒力，v是物体运动的瞬时速度，α是F的方向与v的方向间的夹角。
　　（2）当恒力F的方向与速度v方向一致，即两者方向间的夹角为0°时，cosα=1，此时恒力F的瞬时功率为：
　　（3）运用公式讨论汽车、火车运动中牵引力与速度的关系：
　　对汽车、火车来说，牵引力与位移的夹角是0°，。由此式可以看出，在发动机功率一定时，牵引力与速度大小成反比，因此，上坡时为了获得较大的牵引力，就得减小行驶速度。
　　（4）两个公式的比较：公式计算的是平均功率，公式计算的是速度为v时刻恒力F的瞬时功率。如果物体匀速直线运动，两公式计算出的功率相同，其他情况下计算结果不同。
　　3．合力的功率：某时刻合力的功率等于各力该时刻功率的代数和。
　　4．案例研究
　　（1）引导学生分析求解教材第53页“例题3”，强化对公式的理解。
　　（2）引导学生分析教材第54页“例题4”，学会运用等效方法计算功和功率。
　　（3）解析教材第54页“例题5”体会汽车使用过程中的节能减排措施。
　　◆课堂练习──巩固所学
　　1．学生分组练习：教材第55页“思考与练习”1、2、3。
　　2．归纳小结本节主要内容。
　　【布置作业】
　　1．复习所学内容并完成教材第55页“思考与练习”4、5。
　　2．撰写小论文《做工与做功》。
　　3．预习第2节
　　【板书设计】中职人教版《物理》通用类《2.2 动能定理》教学设计
【教学内容】
　　第二单元第2节。
　　【教学目标】
　　1.理解动能的概念，会运用动能的公式进行计算；理解动能定理的推导过程；知道不论外力是否为恒力，也不论物体是否做直线运动，动能定理都成立；会运用动能定理解决力学问题，掌握运用动能定理解题的一般步骤。
　　2.通过运用牛顿第二定律及匀变速直线运动的速度位移关系式推出动能定理的过程，体会和感悟理论探究的研究方法。
　　3.通过对动能定理的运用，体会物理知识与方法的实用意义，激发学习物理的兴趣；通过对牛顿第二定律、动能定理适用范围的分析，体会物理规律的局限性。
　　【教学重点】
　　动能定理公式。
　　【教学难点】
　　动能定理的应用。
　　【教学过程】
　　◆创设情境──引出课题
　　1．复习功的知识
　　（1）如何判断一个力对物体做不做功？
　　（2）如何计算一个力对物体做的功？
　　2．复习回顾初中所学的能及动能的概念
　　（1）一个物体能对别的物体做功，它就具有能。
　　（2）运动的物体能对别的物体做功，它具有的能叫动能。一个物体的质量越大，运动的速度越大，具有的动能越大。
　　3．提出问题：如何使不具有动能的物体获得动能？如何使具有动能物体的动能发生变化？
　　◆合作探究──新课学习
　　一、动能
　　1．什么是动能？
　　（1）动能的概念：物体由于运动而具有的能叫动能，常用表示。
　　（2）举例说明在生活生产中所见到的具有动能的物体：
　　2．动能的大小
　　（1）问题讨论：质量为m的汽车，受恒定的牵引力F作用，由静止开始运动，当发生位移s时速度为v，对汽车的这一运动过程运用牛顿第二定律有：。由匀变速直线运动的速度位移关系式有：，由此式求出a代入前式，可得：
　　式中左边是这一过程中牵引力对汽车做的功，右边的，物理学上称为物体的动能。此式虽由在恒力牵引力作用下由静止运动的汽车导出的，但对任何物体都适用，可以用来计算任何物体的动能。
　　（2）动能的大小及单位
　　动能的大小是：。此式说明，物体的动能等于它的质量与运动速度平方乘积的一半。
　　国际单位制中，若质量的单位是kg，速度的单位是m/s，则由此式导出的动能单位就是焦耳，用符号表示就是J，
　　（3）动能是标量，只有大小没有方向。
　　（4）动能的大小与速度大小有关系，而速度的大小与参考系有关系，计算动能时以地面或相对地面不动的物体为参考系来确定速度的大小。
　　◆案例研究──小结巩固
　　1．组织同学讨论教材第57页“探究与交流”，强化对动能定义是的理解。
　　2．课堂练习教材第60页“思考与练习”1。
　　二、动能定理
　　1．提出问题：由以上讨论可知，做功可以使不具有动能的物体获得动能，那怎样能使具有动能物体的动能发生改变？
　　2．推导
　　质量为m的汽车，受恒定的牵引力F作用，在水平路面做匀变速直线运动，速度由v1变为v2，发生位移为s，由公式，将此式代入得：
　　3．对等式意义的讨论
　　（1）等式左边是汽车牵引力对汽车做的功，右边是汽车末动能与初动能的差值，即牵引力做引起的动能的增加量。
　　（2）从等式可以看出，在这个问题中，做正功可以增加物体的动能，动能的增加量等于外力做的功；同理可以证明，此式对外力做负功也成立，此时，物体的动能减少。
　　（3）等式虽是由恒力作用下做匀变速直线运动的物体推导出来的，如果外力不是恒力，物体做非匀变速直线运动或曲线运动，这一等式也成立。
　　4．动能定理
　　（1）内容：外力对物体所做的功等于物体动能的增量，用公式表示就是：
　　，也可以表示为：
　　如果物体运动中有几个力做功，等式的左边应是各力的总功，即合力的功或各力功的代数和。
　　（2）动能定理的应用：
　　公式中涉及力、位移、质量、初速度、末速度五个物理量，对于物体在外力作用下的一段运动过程，如已知上述五个量中的四个，可以用此式求出未知的一个量；如果把左边的FS当成一个整体，可求出力F对物体做的功；如果把整个右边做为质量，可求出功能的变化量。
　　和运用牛顿第二定律求解力学问题相比，运用动能定理不需考虑方向问题，也不要求物体一定做匀变速之直线运动。
　　（3）运用动能定理分析与求解力学问题的一般程序
　　分析物体运动过程中的受力情况，找出做功的力，计算出总功或列出总功表达式；找出物体的初末速度，计算出动能变化量或列出功能变化量表达式；由动能定理列出等式；求解出等式中的为质量。
　　◆案例研究──巩固小结
　　1．讲解教材第59页“例题”熟悉运用动能定理的思路与步骤。
　　2．例3 铅球运动员将质量2kg的铅球由静止水平推出，铅球离手是的速度为10m/s，运动员推出铅球过程中对铅球做的功是多少？
　　解析：铅球开始的动能是0，经推动离手时获得了速度，即获得了动能。由于是水平推出，这一过程中，只有运动员的推力做了功，对铅球运用动能定理有：
　　◆交流评价──巩固所学
　　1．学生练习：教材第60页“思考与练习”3。
　　2．引导学生归纳小结本节要点。
　　【布置作业】
　　1．复习所学内容，并完成教材第60页“思考与练习”2、4。
　　2．撰写小论文《物体动能的改变》。
　　3．预习第3节。
　　【板书设计】中职人教版《物理》通用类《2.3 机械能守恒定律》教学设计
【教学内容】
　　第二单元第3节第2课时：机械能守恒定律。
　　【教学目标】
　　1.：知道机械能的定义；掌握机械能守恒定律，知道它的含义和适用条件；会用机械能守恒定律处理力学问题，知道应用这一定律的基本步骤和应用它处理问题的优点。
　　2.通过机械能守恒定律的建立过程及运用，逐步学会运用能量守恒的观点分析求解力学问题。
　　3.通过对机械能守恒定律的理解与运用，体会变与不变的辩证关系，培养理论联系实际的学习习惯。
　　【教学重点】
　　机械能守恒定律。
　　【教学难点】
　　机械能守恒定律的运用。
　　【教具准备】
　　小球、铁架台、细线，PPT课件等。
　　【教学过程】
　　◆创设情境──引出课题
　　1．复习回顾上节内容
　　（1）重力势能的大小与什么因素有关系？怎样计算重力势能？
　　（2）动能的大小与什么因素有关系？怎样计算动能？
　　（3）弹性势能的大小与什么因素有关系？
　　2．引导学生做教材第67页“碰鼻实验”并进行讨论
　　（1）小球运动中，它的重力势能、动能发生变化吗？怎样变化？
　　由最高点到最低点，重力势能减少，动能增加；由最低点到最高点，重力势能怎加，动能减少。
　　（2）物体总共具有多少机械能？
　　释放时具有的重力势能。
　　（3）每次都能回到出发点，没有高出出发点，说明什么？
　　说明运动中小球的机械能没有增加。
　　3．提出问题：小球运动中，机械能总量如何变化？
　　◆合作探究──新课学习
　　一、物体运动中势能与动能的转化
　　1．重力势能与动能的转化：
　　（1）演示与举例：从高处下落的小球，越落越低，具有的重力势能越来越小；同时越落速度越大，动能越来越大，它的重力势能转化成了它的动能。
　　上抛的物体上升过程中，高度越来越高，重力势能越来越大；同时速度越来越小，动能越来越小，它的动能转化成了它的重力势能。
　　小球下落到竖直的弹簧上，弹簧被压缩，具有的弹性势能越来越大，同时小球越来越低，重力势能越来越小，速度越来越小，动能越来越小，它的动能、重力势能转化成了弹簧的弹性势能。小球下落到最低点后，又被弹簧推着上升，弹簧的弹性势能越来越小，小球的重力势能越来越多，弹簧的弹性势能转化成了小球的重力势能及动能。
　　过山车运动中不停发生动能与重力势能的相互转化。
　　2．归纳小结：
　　物体的动能、势能可以相互转化。
　　3．提出问题：物体的动能与势能相互转化过程中，机械能的总量是增加、减少、还是保持不变？
　　二、机械能守恒定律
　　1．探究下落物体运动中的机械能
　　以打桩机重锤的运动为例：不计空气阻力，设想质量为m的重锤从距地面H高度处由静止下落，选地面为重力势能零位置：
　　释放时重锤的机械能总量：
　　下降到距地面h高度处的速度大小为v2，则此时的机械能总量为：
　　，由匀变速直线运动的速度位移关系式有：，由两式可得：
　　下落到地面时重锤的机械能总量为：，由匀变速直线运动的速度位移关系式有：，由两式可得：
　　2．归纳小结：下落运动的物体，若只受重力的作用，下落运动中重力势能转化为动能，但机械能的总量保持不变；同理可以证明只受重力作用，上升物体运动中它的动能转化为重力势能，机械能的总量保持不变。
　　这一结论对沿任意路径运动的物体都成立。如“碰鼻实验”中，如果不计空气阻力，小球的机械能就保持不变，将永远来回运动下去。
　　3．动能、重力势能与弹性势能转化过程中的机械能
　　科学研究证明，如没有其它阻力，仍然是机械能总量保持不变。
　　4．机械能守恒定律的内容
　　（1）内容：在没有摩擦力和介质阻力的情况下，一个物体只受重力（或弹力）作用，发生动能和势能的相互转化时，机械能的总量保持不变。
　　保持就是守住的意思，恒就是不变的意思，所以这一结论叫“机械能守恒定律”。
　　（2）机械能守恒的条件：只有重力对物体做功。满足这一条件有两种情况：一是物体只受重力作用，当然只是重力做功了，如不计空气阻力时在空中运动的物体；另一种情况是，物体虽然还受有其它力，但其它力不做功，那也只是重力做功了，如在光滑斜面上运动的物体，由于斜面的支持力与位移垂直，不做功。
　　（3）注意事项：机械能守恒不守恒，关键看物体所受力的做功情况，与运动形式无关。保持不变的是机械能总量，是动能、重力势能、弹性势能的总和。
　　5．机械能守恒定律的两种表示：
　　（1）机械能总量不变形式：
　　
　　（2）重力势能的增量（减量）等于动能的减量（增量）形式：
　　
　　◆案例研究──巩固所学
　　1．案例研究
　　例1 讲解教材第67页“例题3”：熟悉运用机械能守恒定律的一般思路和程序。
　　例2 讲解教材第68页“例题4”：再加上牛顿定律解法，最后说明：运用机械能守恒定律求解力学问题比运用动能定理、牛顿运动定律要方便得多，这是因为它不需要计算各力的功，不需要考虑速度的方向，不需要考虑运动过程的具体细节，只需分析是否只是重力做功，选取运动中的两个状态列式即可。
　　◆归纳小结──运用机械能守恒定律分析求解力学问题的思路与程序
　　选择物体的运动过程；分析物体运动过程中所受到的外力；分析运动过程中每个力的做功情况，若只有重力做功，则物体在这一运动过程中的机械能守恒；选出运动过程中的两个状态列式，一般选势能、动能已知的一个状态和机械能总量表达式中含有位置量的一个状态。
　　列式时，一般采用势能的增量（减量）等于动能的减量（增量）形式，这样不需要选择重力势能的零位置。
　　2．课堂练习：
　　学生分组练习：教材第69页“思考与练习”1、2、3。
　　3．引导学生归纳总结学习要点。（见板书设计）
　　【布置作业】
　　1．复习所学内容，完成“思考与练习”4。
　　2．总结本单元学习内容。
　中职人教版《物理》通用类《2.3 重力势能》教学设计
【教学内容】
　　第二单元第3节第1课时：重力势能。
　　【教学目标】
　　1.理解重力势能的概念，会运用重力势能的公式进行计算；理解重力势能与重力做功的关系；了解重力势能的相对性；了解弹性势能。
　　2.通过重力势能的计算，体会重力势能的相对性及重力势能变化量的绝对性；学会根据重力的功计算重力势能的变化量，根据重力势能的变化量计算重力的功。
　　3.通过对重力的功与物体重力势能的变化间的关系的理解与运用，体会事物间的普遍联系。
　　【教学重点】
　　重力势能、弹性势能的概念。
　　【教学难点】
　　重力势能变化与重力做功的关系。
　　【教具准备】
　　小球、弹簧、斜面、细线、小车等。
　　【教学过程】
　　◆创设情境──引出课题
　　1．回顾复习初中所学的相关知识
　　（1）什么是重力势能？举例说明具有重力势能的物体？重力势能的多少与什么因素有关系？
物体由于被举高而具有的能是重力势能。物体的质量越大、位置越高，具有的重力势能就越多。
　　（2）什么是弹性势能？举例说明哪些物体具有弹性势能？弹性势能的多少与什么因素有关系？
物体由于发生弹性形变而具有的能是弹性势能。同一物体形变越大，具有的弹性势能就越多。
　　（3）什么是势能？
　　重力势能，弹性势能统称势能。
　　（4）举例说明，有没有既具有势能又具有动能的物体？
　　有沿倾斜路面运动的汽车，飞行中的飞机，高山滑雪中的滑雪运动员等。
　　（5）什么是机械能？
　　一个物体所具有的势能与动能的和。
　　2．说明本节课学习内容：学习重力势能。
　　◆合作探究──新课学习
　　一、势能
1．对势能的重新定义
　　在力学中，由物体间的相互作用和物体间的距离决定的能量叫做势能。比如由物体与地球间的相互吸引以及两者间距离决定的重力势能，由于弹性物体形变后具有的弹性势能，分子间相互作用的引力、斥力及两分子间的距离决定的分子势能等。
　　在力学中常见的是重力势能和弹性势能。
　　2．重力势能
　　（1）讨论被举高的物体下落后做功多少的决定因素：用从斜面滚下的物体推定小车做功定性演示；再用打桩机重锤对桩做功进行讨论。
　　不同质量物体从同一高度下落后做功的多少比较：质量大的物体做的功多。
　　同质量物体从不同高度出下落后做功多少的比较：下落高度大的物体做功多。
　　归纳小结：物体质量越大，距离地面越高，下落到地面做的功越多，具有的能越多。
　　（2）重力势能的定义：地球上的物体具有的跟它所受的重力和高度有关的能叫重力势能。
　　（3）物体重力势能的大小计算
　　设想把质量为m的物体匀速举高h，这一过程中人需要对物体施加方向竖直向上大小为mg的力，这一力对物体做的功是mgh。若物体由这一高度落至地面，重力将做功mgh，这就说明物体在h高度时具有能量mgh，这就是它的重力势能，如用EP表示重力势能，则有：
　　这就是计算物体重力势能的公式，公式说明：物体的重力势能等于物体所受重力和它的高度的乘积。
　　3．重力做过与路径的讨论：
（1）如图所示，质量相同的两同学分别沿台阶和竖梯从地面上到同一高度的A处，计算重力的功分别是多少
　　上升过程中两同学所受重力大小相等，是mg，方向都竖直向下，重力对沿竖梯上升的同学做功是；设每阶台阶高s，则每上升一阶，重力的功是，整个过程中重力的功等于上升每一台阶时重力功的和，提取公因数（-mg）后，另一项是所有台阶高度之和，等于h。所以重力对沿台阶上升的同学做的功是。
　　如这两同学沿原路返回地面，同样可算得重力对他们的功都是mgh。
　　（2）小结归纳──重力做功的特点
　　重力做功的多少只与初末位置间的高度差有关，与具体路径无关。计算重力做的功是，只需确定初末两位置间的高度差，不需要考虑具体的运动路径。
　　二、重力做功与重力势能
　　1．问题讨论：
　　（1）质量为m的物体由高度为h1处上升至高度为h2处，重力做的功是；物体重力势能的增加量为。
　　（2）质量为m的物体由高度为h1处下降至高度为h2处，重力做的功是；物体重力势能的减少量为。
　　2．归纳小结──重力做功与重力势能变化间的关系：
　　重力做负功，物体的重力势能增加，重力势能的增加量等于重力功的绝对值；重力做正功，物体的重力势能减少，重力势能的减少量等于重力的功。
　　3．重力势能的相对性：物体的高度是相对的，因此重力势能也是相对的，与我们选取的零高度位置（重力势能零位置）有关。但物体在两位置之间运动，重力势能的变化量却是确定的。
　　4．势能的单位：势能是标量，只有大小没有方向。在国际单位制中，单位与功的单位相同，是J。
　　◆案例研究──小结巩固
　　1．案例剖析
　　例1 讲解教材第63页“例题1”：体会重力势能的相对性与重力势能变化的绝对性。
　　例2 讲解教材第63页“例题2”：进一步强化对“重力做功与路径无关”的理解。
　　2．交流评价：引导学生归纳学习要点（见板书设计）
　　【布置作业】
　　1．复习课文，撰写小论文《重力做功与重力势能》。
　　2．预习“机械能守恒定律”。

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