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高中物理人教版必修第二册第八章 机械能守恒定律1.功与功率 (2).docx

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教学设计

课程基本信息

学科

物理

年级

高一

学期

春季

课题

功与功率

教学目标

1.知道W=Flcosα的适用范围。

2.会根据公式计算多个力的总功。

3.理解功率的意义,会根据功率的定义式和运动学公式,导出使用。

4.能在实际情景中区分平均功率与瞬时功率。会运用功率公式解决简单的实际问题。

教学重难点

教学重点:

1.理解功的物理定义,掌握做功的两个要素。

2.会用公式正确计算功,理解负功的物理意义。

3.瞬时功率的概念。

教学难点:

1.功的一般计算公式W=Flcosα的理解与应用。

2.理解功率与力、速度的关系及计算。

3.瞬时功率和平均功率的计算。

教学过程

任何人类活动都离不开能量,在长期的科学探索实践中,人们发现不同形式的能量可以相互转化,并且能量的转化与功的概念密切相关。原因就是,如果在一个过程中存在做功的现象,就必然存在能量转移或转化的现象,从本节开始我们来学习关于功的相关知识。

C919飞机,是中国按照国际民航规章自行研制、具有自主知识产权的大型喷气式民用飞机,于2017年5月5日成功首飞。

2023年5月28日,国产大飞机C919上海虹桥-成都天府商业首飞。

在初中我们就学过做功,如果一个物体受到力的作用,并且在这个力的方向上通过一段距离,我们就说这个力对物体做了功。

做功的两个条件(1)作用在物体上的力(2)物体在力的方向上通过的距离

如919的发动机推动飞机往前运行,距离L,我们就说发动机对飞机做的功等于FL

并且我们还学习到1.当力F和运动方向L同向时:力做功为FL

2.当力F和运动方向L垂直时:力不做功

在初中学习功的概念时,强调物体运动方向和力的方向的一致性,但是在生活中更普遍的情形是物体运动的方向与力的方向不一致,例如马拉雪橇时拉力方向和雪橇运动方向间有一个角度。力对物体做不做功?若做了功,又做了多少功?怎样计算这些功呢?本节课我们来继续学习有关功的知识,在初中的基础上进行扩展。

首先,我们先确定研究对象,并对其进行受力分析

这里我们的研究对象是雪橇,他依次受到自身的重力、马给他的拉力,以及地面给他支持力和水平面给他的摩擦力

车的拉力和他的运动方向不一致,我们通过研究发现,他们之间的夹角为α

物体在与水平方向成角的力的作用下,沿水平方向向前行驶的距离为,如图乙所示,请同学们根据做功的要素,求力对物体所做的功。

在上述问题中,由于物体所受力的方向与运动方向成一夹角,可根据力的作用效果把沿两个方向分解:即跟位移方向一致的分力,跟位移方向垂直的分力,如图所示:

据做功的两个不可缺少的因素可知:分力对物体所做的功等于。而分力的方向跟位移的方向垂直,物体在的方向上没有发生位移,所以分力所做的功等于零。所以,力所做的功:

当然我们在处理过程中也可以这样理解,将物体的位移分解成

Fl

F

l

α

据做功的两个不可缺少的因素可知:力F对物体l1所做的功等于Fcosal。而力在L2的方向上没有发生位移,所以做的功等于零。所以,力所做的功:Fcosal

所以功的公式就可理解成在位移方向的分力与位移的乘积,或力与位移在力的方向的分量的乘积。

在这里我们就深刻理解功的定义了,如果一个物体受到力的作用,并且在这个力的方向上通过一段位移,我们就说这个力对物体做了功。

力对物体所做的功,功的大小等于力的大小、位移的大小、力与位移夹角的余弦这三者的乘积。

功的公式还可理解成在位移方向的分力与位移的乘积,或力与位移在力的方向的分量的乘积。

在用功的公式计算时,各量要求统一采用国际单位制。在SI制中,功的单位为焦。1N的力使物体产生1M的位移,做功为1J。

在刚才计算中我们也得到了.功是标量,没有方向,但有正负。

在计算过程中需要注意的是

(1)功是过程量,对应一段时间或位移是力对空间的积累效果;故计算功时一定要指明是哪个力在哪个过程对物体做的功。若力撤消后物体仍运动,则该力做的功与撤消后物体发生的位移无关

(2)该公式只能求恒力做功,若是变力,则不能直接用此公式求解。

思考4:足球运动员把足球踢出去后的过程,足球运动了一段距离,踢出后运动员对足球是否做功?

举重运动员举着杠铃不动的过程中,运动员对杠铃做功吗?

对于做功必须是力和力作用时间内力方向上位移的的乘积。

通过上边的学习,我们已明确了力和位移之间的夹角,并且知道了它的取值范围是。那么,在这个范围之内,可能大于0,可能等于0,还有可能小于0,从而得到功也可能大于0、等于0、小于0。请画出各种情况下力做功的示意图,并加以讨论。

①当时,,。力和位移的方向垂直时,力不做功;

②当时,,。这表示力对物体做正功;

③当时,,。这表示力对物体做负功。

通过前面事例我们得到功的正负由力和位移之间的夹角决定,所以功的正负决不表示方向,①功的正

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