《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】