一、教学内容分析
1. 内容与地位
本节讲述功的原理、功和能之间的关系,属于过渡性的一节,目的在于阐述本章和下一章的基本线索,使学生知道如何定量地研究机械能,为后面定量地讲述动能和重力势能做好准备.
在本节的教学中,要通过实验探究知道功的原理;结合初中学过的知识,通过实例使学生理解做功的过程是能量转化的过程,做了多少功,就有多少能量发生转化,功是能量转化的量度,知道了功和能的这种关系,就可以通过做功的多少,定量地研究能量及其转化的问题。
但是对于功和能的关系的认识要有一个过程,要通过这两章以及今后的学习,使学生逐步加深体会,这一节只要求有个初步理解.在教学中应注重获取知识的过程和方法、注重培养学生尊重客观规律,实事求是的精神。
2. 教学目标
⑴知识与技能:知道机械功的原理,懂得使用任何机械都不能省功;能举例说明功是能量转化的量度;知道机械做功的本质是能量转化的过程。
⑵过程与方法:通过实验探究知道功的原理;初步学会用能量的观点分析问题和解决实际问题。
⑶情感态度与价值观:通过学习功和能之间的关系,使学生了解事物之间是相互联系的,并学会从功能角度去探索自然规律;培养学生尊重客观规律,实事求是的精神。
3. 教学重点、难点
⑴重点:知道机械功的原理;知道能量的转化用做功来量度.
⑵难点:在具体的问题中如何得到能量的具体转化情况,并用做功来定量地反映这种转化.
二、 案例设计
(一)导入新课
问题1:生活中为了方便我们经常使用各种机械。请同学们试着说出几种常见的机械,并说明它们的好处。
预测:动滑轮 省力
杠杆 有省力的杠杆,也有省距离的杠杆
问题2:有没有既省力又省距离的机械呢?我们通过实验进行探究。
(二)新课教学
【实验探究】使用机械能省功吗?
教师提供以下器材让学生分组实验:测力计、小车、滑轮组、长木板,绳子、刻度尺各一
实验:(1)用测力计将小车竖直匀速提升1m。记下弹簧秤的示数,算出人做的功;
(2)通过滑轮组将小车也竖直匀速提升1m。记下人所用的力,测出绳子自由端的位移,并算出人做的功;
(3)利用斜面将小车也竖直匀速提升1m。记下人所用的力,和小车通过的距离,算出人所作的功。
比较(2)(3)次实验中,人所用的拉力、人所做的功、受到的重力所作的功与第(1)次实验的是否相同,若不同,各有什么关系?
记录数据:提问几组学生,把数据填入下列表格:
实验次数
人所用的力
人的拉力所做的功
克服重力所做的功
(1)
(2)
(3)
实验分析:
问题3:为什么实验(2)(3)中,人所做的功比实验(1)更多?
学生分组讨论,并请小组代表回答。
预测:因为实验(2)(3)中都存在摩擦阻力
因为实验(2)中要把动滑轮也提升,实验(3)中存在摩擦阻力
教师引导,让学生从做功的关系作出更理想的回答:使用机械时,既要克服重力做功,又要克服额外的阻力做功。而实验(1)只需克服重力做功。
说明:该实验比书本中多设计了斜面实验,这样更能体现结论的一般性,斜面实验不难,学生应该可以完成。
教师总结:使用机械时,动力对机械做功,称为 (又称输入功);同时机械克服阻力做功,称为 ;克服阻力所做的功既包括克服有用阻力所做的功 (又称输出功,如该实验克服重力做的功),又包括克服额外阻力做的功 (又称输出功,如该实验克服机械本身重力做的功和各种摩擦阻力做的功)。
问题4:同学们试着猜想一下,这几种功之间的关系。
预测: = +
教师:经过长期实践和大量研究,人们发现了机械功的原理
【板书】一、机械功的原理:
1、使用任何机械时,动力对机械所作的功总是等于机械克服阻力所作的功。
2、表示为: 或
教师:从功的原理可以知道,使用任何机械都不省功。事实上使用任何机械都必然存在无用阻力,所以实际情况下,使用任何机械都是费功的。
问题5:刚才实验中用到了斜面,请试着证明利用斜面搬运重物可以省力?(斜面摩擦不计)
解答:方法一、利用功的原理:
方法二、从动力学角度分析:(过程略)
说明:用两种方法分析,可相互验证,有助于学生从不同的角度看待问题,对问题有更全面的理解。
教师:物理学中,提到功的时候,总是同时会提到能,接下来,我们进一步来研究能的基本知识以及功和能的关系。那么,什么是能呢?
让学生阅读课本P9-P10后总结,同时板书:
【板书】二、做功和能的转化:
1、功的概念:如果一个物体能够对别的物体做功,我们就说这个物体具有能量。
学生:同学们结合生活,举些物体具有能量的例子.
预测:张紧的弓能够做功,所以它具有能.
电动机通电后能够做功,它具有能.
流动的空气能做功,它具有能.。。。。。。。。
教师:结合学生所举的例子总结并板书
【板书】2、物质的不同运动形式对应着不同的能.
例如:有形变的弹簧具有弹性势能,流动的空气具有动能等.
演示:把弹簧固定在铁架台上,下端挂一物体,用力向下拉物体,使弹簧伸长后释放,物体将向上运动.
教师引导学生分析:①拉下物体,弹簧发生弹性形变具有弹性势能;
②松手释放后,弹簧缩短,对物体做功,同时弹簧的弹性势能减小;
③物体具有了动能,即把弹性势能转化为动能.
总结:各种不同形式的能量可以相互转化,能量的转化通过做功来完成
用多媒体展示几种现象,学生分析:什么物体做了功,什么能量减少,什么能量增加了。
人将静止的足球踢出;
在水力发电厂中,水流冲击水轮机,带动水轮机转动;
起重机将重物举高。
学生:再让学生举出能量转化的例子,并说明什么物体做了功。
教师总结并板书:做功的过程就是能量转化的过程,做了多少功,就表示有多少能量从一种形式转化为另一种形式。所以我们说,功是能量变化的量度。
【板书】3、做功的过程就是能量转化的过程,功是能量变化的量度。
教师:我们学过求功的方法,可以利用W=FScosα来计算功,但这个公式只适用于恒力做功,若要求变力做功,我们就可以通过转化的多少来得知做功的多少。
(三)巩固练习
关于功和能,下列说法正确的是: ( C )
A.功就是能,功可以转化为能
B.做功越大,物体的能越大
C.能量转化中,做的功越多,能量转化越多
D.功是物体能量的量度
(四)小结
通过本节课的学习,我们知道了做功的过程就是能量转化的过程,并且做了多少功就有多少能量发生了转化,在以后的学习中,要注意运用功和能的观点、能的转化与守恒定律来分析和解决问题.
三.案例评析:
本节课的内容较为抽象,功能关系是学生认识的一个难点。本节课对今后定量研究动能、势能以及它们间的转化影响很大。本案例中采用了实验探究、讨论、自学、讲授等多种教学方式进行。
在本节课的学习过程中,既重视知识的获取也重视知识的形成过程,使学生真正体验到探究发现的乐趣和应用知识的重要性。分组讨论探究,激发学生思考和参与的积极性,发挥学生的自主性,培养学生分析问题和解决问题的能力。在讲述功能关系时,列举了大量的生活实例,让学生能更轻松地突破难点,达到良好的教学效果。