高中物理必修二第七章机械能教案文档格式.docx
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能量的转化与守恒是自然界普遍存在的现象,由此你想到了什么或说你意
识到什么
提醒:
(赫兹发现了电磁波,很快有人发明了电报)气象预报说:
“近年夏天会
持续高温,而且干旱……”国美的老板听了会想到什么:
空调会热销,发财的机会来了。
使用价值:
如果我掌握了守恒的规律,就可以用它来解决问题,看到了新技术,就要琢磨怎样应用它,就是创新。
如果你对它无动于衷,就总是落后于人家。
4、作业布置:
板书设计:
课后小结与反思:
第1节追寻守恒量
(1)伽利略对理想斜面实验的分析:
高度与速度相互转化,转化过程中与高度
有关的量和与速度有关的量之和守恒。
厶匕曰势能:
相互作用的物体凭借其位置而具有的能量
(2)能量一
动能:
物体由于运动而具有的能量
(3)在理想斜面实验中,动能与势能相互转化,转化过程中总能量守恒
(4)能量的转化与守恒是自然界普遍存在的现象。
(5)追寻“守恒量”的意义:
开辟一种新的简单的解决问题的途径。
(6)能量的概念是人类在寻找“运动中的守恒量是什么”的过程中
发展起来的。
功
(1)理解功的概念,知道力和物体在力的方向发生位移是做功的两个不可缺少
的因素;
(2)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;
(3)知道在国际单位制中,功的单位是焦耳J),知道功是标量;
(4)掌握合力做功的意义和总功的含义;
(5)掌握公式W=FsCOSa的应用条件,并能进行有关计算。
2、过程与方法:
理解正负功的含义,并会解释生活实例。
3、情感、态度与价值观:
功与生活联系非常密切,通过探究功来探究生活实例。
教学重难点:
(1)重点使学生掌握功的计算公式,理解力对物体做功的两个要素;
(2)难点是物体在力的方向上的位移与物体运动方向的位移容易混淆,需要讲透、讲白;
(3)使学生认识负功的意义较困难,也是难点之一。
教学方法:
教师启发、引导,学生自主阅读、思考,讨论、交流学习成果。
教学工具:
第二节功
(一)引入新课
初中我们学过做功的两个因素是什么(一是作用在物体上的力,二是物体在力的方向上移动的距离。
扩展:
高中我们已学习了位移,所以做功的两个要素我们可以认为是:
①作用
在物体上的力;
②物体在力的方向上移动的位移。
导入:
一个物体受到力的作用,且在力的方向上移动了一段位移,这时,我们就说这个力对物体做了功。
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,如果力的方向与物体的运动方向不一致呢相反呢力对物体做不
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。
(二)教学过程设计
1、推导功的表达式
由于物体所受力的方向与运动方向成一夹角a,可根据力F的作用效果把
F沿两个方向分解:
即跟位移方向一致的分力F1,跟位移方向垂直的分力F2,
F对物体所做的功等于Fso而
如图所示:
F1Fcos
F2Fsin
据做功的两个不可缺少的因素可知:
分力
分力F2的方向跟位移的方向垂直,物体在F2的方向上没有发生位移,所以分力
F2所做的功等于零。
所以,力F所做的功W=W+W2=W=FiS=Fscosa
力F对物体所做的功等于力的大小、位移的大小、力和位移夹角的余弦这
三者的乘积。
即:
W=Fscosa
W表示力对物体所做的功,F表示物体所受到的力,s物体所发生的位移,
a力F和位移之间的夹角。
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。
2、对正功和负功的学习
(1)当区=n/2时,cosa=0,W=0力F和位移s的方向垂直时,力F不做功;
(2)当aVn/2时,cosa>
0,W0。
这表示力F对物体做正功;
(3)当兀/2<
a<
n时,cosaV0,WV0。
这表示力F对物体做负功。
总结:
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,而只
能说明做功的力对物体来说是动力还是阻力。
当力对物体做正功时,该力就对
物体的运动起推动作用;
当力对物体做负功时,该力就对物体运动起阻碍作用
3、几个力做功的计算
当物体在几个力的共同作用下发生一段位移时,这几个力对物体所做的功可以用下述方法求解:
(1)求出各个力所做的功,则总功等于各个力所做功的代数和;
(2)求出各个力的合力,则总功等于合力所做的功。
4、作业布置:
课后小结与反思:
1、推导功的表达式
W=FSCOSa
功的单位是焦耳(J)
2、对正功和负功的学习
(1)当区=n/2时,COSa=0,W=0力F和位移S的方向垂直时,力F不做功;
(2)当aVn/2时,COSa>
n时,COSaV0,WV0。
注意:
(1)功的正负表示是动力对物体做功还是阻力对物体做功。
(2)功的正负是借以区别谁对谁做功的标志。
(3)一个力对物体做负功,往往说成物体克服这个力做功。
几个力对物体所做的功可以用下述方法求解:
(6)求出各个力所做的功,则总功等于各个力所做功的代数和;
(2)求出几个力的合力,则总功等于合力所做的功
功率
三维教学目标
1、知识与技能
(1)理解功率的定义及额定功率与实际功率的定义;
(2)P=w/t,P=Fv的运用。
2、过程与方法
(1)P=w/t通常指平均功率,t0为瞬时功率;
(2)P=Fv,分析汽车的启动,注意知识的迁移。
3、情感、态度与价值观:
感知功率在生活中的实际应用,提高学习物理科
学的价值观。
理解功率的概念,并灵活应用功率的计算公式计算平均功率和瞬
时功率。
教学难点:
正确区分平均功率和瞬时功率所表示的物理意义,并能够利用相
关公式计算平均功率和瞬时功率。
第三节功率
(一)新课导入
在学习了功之后,我们来回忆一下这样的问题:
力对物体所做的功的求解
公式是什么
功的定义式是:
W=F•L•cosa。
一台起重机在1min内把1t重的货物匀速提到预定的高度;
另一台起重
机在30s内把1t货物匀速提到相同的高度。
这两台起重机做的功是不是一样呢
两台起重机对物体做功的大小相同,那么这两台起重机做功有没有区别呢
区别是什么(区别就在于他们做功的快慢不一样)为了进一步研究力对物体做
功的快慢,我们进入这一节课的主题:
功率
(二)进行新课
1、功率:
功率是描述力对物体做功快慢的物理量。
2、对额定功率和实际功率的学习
指导学生阅读教材7页“额定功率和实际功率”一段,提岀问题,你对“额定功率和实际功率”是怎样理解的通过学生阅读,培养学生的阅读理解能力。
(1)额定功率:
指机器正常工作时的最大输岀功率,也就是机器铭牌上的标称值。
(2)实际功率:
指机器工作中实际输岀的功率。
机器不一定都在额定功率下工作。
实际功率总是小于或等于额定功率。
实际
功率如果大于额定功率容易将机器损坏机车起动过程中,发动机的功率指牵引力的功率而不是合外力或阻力的功率。
3、功率与速度
分析:
公式的意义。
(1)P=Fv,即力F的功率等于力F和物体运动速度v的乘积。
当F与v不在一条直线上时,则用它们在一条直线上的分量相乘。
(2)公式P=Fv中若v表示在时间t内的平均速度,P表示力F在这段时间t内的平均功率。
(3)如果时间t取得足够小,公式P=Fv中的v表示某一时刻的瞬时速度时,P
表示该时刻的瞬时功率。
根据公式P=Fv:
(1)当功率P一定时,F与v成反比,即做功的力越大,其速度就越小。
当交通工具的功率一定时,要增大牵引力,就要减小速度。
所以汽车上坡时,司机用换档的办法减小速度来得到较大的牵引力。
(2)当速度v一定时,P与F成正比,即做功的力越大,它的功率就越大。
汽车从平路到上坡时,若要保持速率不变,必须加大油门,增大发动机功率来得到较大的牵引力。
(3)当力F一定时,功率P与速度v成正比,即速度越大,功率越大。
起重机吊起同一物体时以不同的速度匀速上升,输岀的功率不等,速度越大,起重机输岀的功率越大。
1、功率
在物理学中,一个力所做的功W跟完成这些功所用时间t的比值w/t,叫
做功率。
用p表示
P=w/t
功率的单位(J/s)或瓦特,符号是W1kW=1000W,另外还有一个应该淘汰的常用单位:
马力,1马力=735Wo
(1)p=w/t指平均功率。
(2)用这个公式也可以表示瞬时功率,当△tt0。
时,即表示瞬时功率。
(3)功率是描述力对物体做功快慢的物理量。
(1)额定功率:
指机器正常工作时的最大输岀功率,也就是机器铭牌上的标称值。
根据公式P=Fv
当交
通工具的功率一定时,要增大牵引力,就要减小速度。
所以汽车上坡时,司机
用换档的办法减小速度来得到较大的牵引力。
汽
车从平路到上坡时,若要保持速率不变,必须加大油门,增大发动机功率来得
到较大的牵引力。
起重机
吊起同一物体时以不同的速度匀速上升,输岀的功率不等,速度越大,起重机
输岀的功率越大。
重力势能
设计思路
《重力势能》一节新教材与旧教材相比有很大变化。
教材首先从重力做功
开始,讨论物体竖直向下运动、沿倾斜直线向下运动、以至物体沿任意路径向
下运动几种情况的重力做功,利用极限思想,严格证明了重力对物体做功与路
径无关。
分析“mgh”是一个具有特殊意义的物理量,来定义重力势能。
然后再
分析重力势能的变化和重力做功的关系,再讲重力势能的相对性和系统性。
这
样将重力势能的讲法准确了,也加深了,思路比较清晰。
本节课内容既是重点又是难点,学生在一节课内不容易全面理解和掌握,
教学中不宜追求多而全,可以在后续课程中逐渐理解与加深。
教学过程中可以多举身边的实际例子,由简单的现象如自由落体等进行分
析,便于得岀结论,学生也容易接受。
教法上教师应充分调动学生的思维,使学生始终处于学习的主体,激发探
究意识和学习的积极性。
(1)理解重力势能的概念,会用重力势能的定义进行计算;
(2)理解重力势能的变化和重力做功的关系,知道重力做功与路径无关;
(3)知道重力势能的相对性和系统性
(1)根据已有的知识,利用极限的思想证明重力做功与路径无关;
(2)根据功和能的关系,推导重力势能的表达式。
使学生体会知识建立的方法。
3、情感态度与价值观:
从对生活中有关的物理现象观察、对已有知识的掌
握得到物理结论,激发和培养学生探索自然规律的兴趣。
4、教学重点:
重力做功与路径无关,重力势能的概念,重力势能的变化和重力做功的关系。
5、教学难点:
重力势能的变化和重力做功的关系,重力势能的相对性和系统性。
6、教学内容:
第四节重力势能
(一)引入新课
问题1:
水力发电站是利用水来发电的,水是利用什么来发电的呢高
处的石头欲落下,你为什么害怕,急于要躲开呢(物体由于被举高而具有重力势能。
问题2:
怎么样认识重力势能呢
演示:
粉笔在竖直方向上的运动。
(引导学生分析粉笔上升和下降过程重力做功与重力势能的变化)
功与能是两个密切联系的物理量。
物体的高度发生变化,重力势能发生变化,重力要做功。
我们认识重力势能,不能脱离重力做功的研究。
(二)进行新课
本节课就从重力做功的研究入手,来认识重力势能。
1、重力做功
根据功的计算公式分别计算甲、乙、丙三种情况中小球由A到B过程
中重力所做的功。
结论:
物体运动时,重力对它做的功只跟它的起点和终点的位置有关,
而跟物体运动的路径无关。
2、重力势能
(1)定义:
地球上的物体具有的和它的高度有关的能量,叫做重力势能。
(2)表达式:
Ep=mgh即物体的重力势能等于它所受重力与所处高度的乘积。
(3)重力势能为标量。
(4)单位:
1J=1kg•m/s2•m=1Nm
3、重力势能的变化和重力做功的关系
(1)物体的高度下降时,重力做正功,重力势能减少,重力势能减少的量等于重力所做的功;
(2)物体的高度增加时,重力做负功,重力势能增加,重力势能增加的量等于物体克服重力所做的功。
(3)重力势能变化只与重力做功有关,与其他力做功无关。
4、重力势能的相对性
(1)参考平面上,E=0;
(2)参考平面的选取一般以研究问题的方便为原则。
(3)对选定的参考平面而言:
上方:
h>
0,日>
0;
下方:
hv0,Bv0,表示物体这个位置具有的重力势能比在参考平面上
具有的重力势能要少。
5、重力势能的系统性
我们一直在讲某物体的重力势能,是不是准确呢由重力做功与重力势能的
关系、重力的产生看,如果没有地球,就谈不上重力势能,因此,严格说,
重力势能是地球与物体这一系统所共有的,不是物体单独所有的,通常说某物
体的重力势能是多少,只是一种简化的说法。
6作业布置:
1、重力做功:
物体运动时,重力对它做的功只跟它的起点和终点的位置有关,而跟
物体运动的路径无关。
2、重力势能
(2)定义式:
Ep=mgh即物体的重力势能等于它所受重力与所处高度
的乘积。
(4)单位:
3、重力势能的变化和重力做功的关系
*=—△Ep
(1)物体的高度下降时,重力做正功,重力势能减少,重力势能减少的
量等于重力所做的功;
(2)物体的高度增加时,重力做负功,重力势能增加,重力势能增加的
量等于物体克服重力所做的功。
(3)重力势能变化只与重力做功有关,与其他力无关。
4、重力势能的相对性
5、重力势能的系统性:
探究弹性势能的表达式
(1)理解弹性势能的概念;
(2)知道探究弹性势能表达式的方法,了解计算变力做功的思想与方法;
(3)进一步了解功和能的关系。
(1)利用逻辑推理和类比的方法探究弹性势能表达式;
(2)通过探究弹性势能表达式的过程,让学生体会微分思想和积分思想在物理
学中的应用。
3、情感态度与价值观
(1)培养学生对科学的好奇心与求知欲;
(2)通过讨论与交流等活动,培养学生与他人进行交流与反思的习惯。
发扬与
他人合作的精神,分享探究成功后的喜悦之情;
(3)体味弹性势能在生活中的意义,提高物理在生活中的应用意识。
探究弹性势能表达式的过程与方法;
体会微分思想和积分思想在物理学中的应用。
如何合理的推理与类比;
结合图像体会微分和积分思想,研究拉力
做功。
第五节探究弹性势能的表达式
(1)猜想弹簧的弹性势能与什么因素有关。
(2)类比:
研究重力势能是从分析
重力做功入手的。
1、探究1(定性)
弹簧的弹性势能与什么因素有关:
弹簧的形变量、弹簧的劲度系数。
2、探究2(定量)
利用微元法,把变力做功问题转化为恒力做功问题。
(通过v—t
图像进行知识迁移,引导学生利用F--t图像下的面积代表功)拉力(或压力)做功W=kl2/2,弹簧弹力做功的表达式W=-kl2/2。
3、作业布置:
探究功与物体速度变化的关系
(1)会用打点计时器打下的纸带计算物体运动的速度;
(2)学习利用物理图像探究功与物体速度变化的关系。
通过用纸带与打点计时器来探究功与物体速度相关量变化的关系,体验知识的探究过程和物理学的研究方法。
体会学习的快乐,激发学习的兴趣;
通过亲身实践,树立“实践是检验真理的唯一标准”的科学理念。
本课剖析:
地位与作用:
本节是下一节动能和动能定理的基础,要让学生在实践探究中体会功对物体的作用。
本节的内容对于第七节动能和动能定理的学习起到很好的铺垫作用,非常重要。
学习探究功与物体速度变化的关系的物理方法一一倍增法,并会利用图像法处理数据。
实验数据的处理方法一一图像法。
思路方法
(1)在实验探究活动前,通过提岀问题的方式,研究探索的思路,提岀研究的方法;
(2)在实验探究活动中,要围绕分析论证实验预案、确定完善课本方案并在实验操作中改进实验、对实验数据进行分析处理得岀结论这条主线进行;
(3)在实验探究活动后,要善于总结,理岀方法;
长期积累起来的科学的探究问题的方法,必将对今后的科学探究活动起到积极的指导作用。
教学仪器、器材准备:
第六节探究功与物体速度变化的关系
阅读教材,提岀方法
(1)实验装置:
见右图。
配套器材:
课本方案装置
(2)实验思想方法:
倍增法。
虽为变力做功,但橡皮条做的功,随着橡皮条数目的成倍增加功也成倍增加。
这种方法的构思极为巧妙。
历史上,库仑应用类似的方法发现了著名的库仑定律。
当然,恒力做功时,倍增法同样适用。
(3)数据处理方法:
图像法。
作出功—速度(W-v)曲线,分析这条曲线,得
岀功与速度变化的定量关系。
学生思考,提岀预案
师生研讨,初定方案
1、制定基本的实验方案:
2、确立基本的实验方案,设计初步的实验步骤:
学生实验,教师指导
1、学生按确定方案开始初步实验。
(首先完成实验操作方案的前四步)
2、教师适时提岀问题,指导学生操作的技巧,针对问题,完善实验操作。
3、小结
(1)本实验用倍增思想设计,探究变力做功与速度的相关量的变化之间的关系。
体现了探究过程采用的物理方法-倍增方法,用这种方法设计实验是非常精妙的。
(2)但本实验中,还需要用到纸带的分析、速度的测量、力的平衡等相关的知识与技能。
(3)实验探究能更强烈地激发学生的学习兴趣,体会学习的快乐;
并通过亲身实践,树立起“实践是检验真理的唯一标准”的科学理念。
(4)本课的主线,是分析论证实验预案、确定完善课本方案并在实验操作中改进实验、对实验数据进行分析处理得岀结论。
动能和动能定理
课堂教学设计:
(1)在上节探究《功与物体速度变化的关系》的基础上进一步定量地确定物体
的动能的表达式;
(2)进一步探究,力对物体做的功与物体动能有什么关系,既运用归纳推导方式推导动能定理的表达式;
(3)通过动能定理的推导理解理论探究的方法及其科学思维的重要意义;
(4)通过对实际问题的分析,对比牛顿运动定律,掌握运用动能定理分析解决问题的方法及其特点;
(5)通过对动能定理的应用感悟量变(过程的积累)与质变(状态的改变)的哲学关系。
(1)知道动能的定义式,能用动能的定义式计算物体的动能;
(2)理解动能定理反映了力对物体做功与物体动能的变化之间的关系;
(3)能够理解动能定理的推导过程,知道动能定理的适用条件;
(4)能够应用动能定理解决简单的实际问题。
(1)运用归纳推导方式