2019-2020年高中物理《机械能守恒定律》教案27 新人教版必修2.doc

2019-2020年高中物理机械能守恒定律教案27 新人教版必修2一、教材内容分析本节课是新课标新加的内容，旨在介绍能量的有关概念，使学生对能量这一抽象的概念有一个初步的认识，对初学者来说，能量是一个很不容易理解的概念，看不见、摸不着，本节课从守恒现象出发，引出能量的概念，进一步引出势能和动能的概念，学生理解起来虽然有些困难，但能使学生大致有个印象，为以后进一步学习各种能量打下基础。二、新课标三维目标知识与技能理解动能、势能及能量的概念与意义，领会能量的更深层次的含义。过程与方法会分析动能与势能间的相互转化过程。情感态度与价值观通过动能、势能间的相互转化来研究生活中的物体的运动规律，进一步培养学生对生活的热爱，对物理规律的探究热情。三、新知探究过程（一） 创设情景，引入新课 教师提问同学们在初中曾经初步探究过关于能量转化的问题，下面请学生列举一些生活中能量转化的例子。让学生积极思考，列举实例。学生代表发言，其他同学补充。教师总结点评学生的发言情况，引导学生初步体会“能量”在人类生活中的重要性。（二） 提出问题，引导探究教师请一位学生当众朗读教材开头费恩曼的话，其他同学仔细倾听。让学生们从先贤的话中体会能量守恒定律的重要性。可通过多媒体动画展示“伽利略斜面实验”，让学生们形象地感受到“有某一量是守恒的”。让学生认真观看课件演示，用心体会。教师提示小球在运动过程中“有某一量是守恒的”这一守恒的量就叫做“能量”或“能”。让学生体会、思考到底什么是“能量”，其深层次的含义又是什么？教师板书小球在运动过程中“有某一量是守恒的”这一守恒的量就叫做“能量”或“能”。（三）势能概念的教学策略课件展示通过多媒体动画展示英国“巨石阵”，让学生们形象地感受到“物体由于被举高而具有的一种形式的能”。让学生认真观看课件演示，用心体会。教师引导学生得出“势能”的概念，并让同学们看教材第2页下半部分，领会势能的概念。让学生认真阅读教材相应部分，互相讨论、领会势能的概念。教师板书相互作用的物体凭借其位置而具有的能量叫做势能。（四）动能概念的教学策略课件展示通过多媒体动画展示“行驶的汽车”，让学生们形象地感受到“物体由于运动而具有的能叫动能”。让学生认真观看课件演示，用心体会。教师引导学生得出“动能”的概念。让学生互相讨论、领会动能的概念。教师板书物体由于运动而具有的能叫动能。（五）势能和动能相互转化的教学教师通过课件展示“势能和动能的相互转化”，让学生感受到“势能和动能”是可以转化的，但总和是不变的。让学生认真观看课件演示，用心体会，并发表见解。教师引导学生阅读教材，并用能量的观点，解释“小球”释放后为什么会重新回到原来的高度。教师提出问题：如果不采用能量的概念，用我们以前的语言能否解释这个实验？这种描述具有什么局限？让学生思考老师的问题，讨论后学生代表发言。教师针对学生的回答进行点评。四、知能总结与升华教师引导同学们通过本节课，学习到了那些知识与方法？思考与讨论学深个体思考，分组交流。 总结发言教师评价教师要肯定学生总结，并引导启发，要使学生有一些闪光的发言，要大加鼓励，并在学生总结的基础上适当升华。教师提炼知识要点：能量、动能和势能。规律：在“伽利略斜面实验”中，小球在运动过程中“有某一量是守恒的”这一守恒的量就叫做“能量”或“能”。方法：通过具体的现象总结出抽象的结论的方法、用转化和守恒的思想考虑问题的方法。【教学设计评析】能量是物理学中最难理解、最抽象的概念之一。本节课主要是通过一些物理现象，从“守恒量”这一观点得出能量的概念。通过本节课的学习学生不一定能准确无误地理解好能量的概念，但可以形成一个关于能量概念的印象，体会本节课蕴涵着的深刻的物理思想。本节课意在启迪学生，在学生心中埋下物理思想的种子。【案例展示】 功课堂教学实录 人教版必修2第七章第2节一、问题激疑，引入新知 教师提问请同学们考虑：初中我们学过做功的两个因素是什么?学生思考、回答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。教师点评、总结高中我们已学习了位移这一物理量，所以做功的两个要素我们现在可以认为是：作用在物体上的力；物体在力的方向上发生的位移。教师板书1、做功的两个要素是：作用在物体上的力；物体在力的方向上发生的位移。教师提问举几个例子说明力对物体做了功。学生思考、回答 人推车前进时，车在人的推力作用下发生了一段位移。我们说推力对车做了功。起重机提起货物，货物在起重机钢绳的拉力作用下发生了一段位移，拉力对货物做了功。列车在机车的牵引力作用下发生了一段位移，牵引力对列车做了功。课件展示利用多媒体展示几个做功实例的物理情景。学生活动认真观看课件演示，用心体会。教师强调 力和物体在力的方向上发生的位移，是做功的两个不可缺少的因素。教师引导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，在初中的基础上进一步扩展、进一步深化。二、师生互动 ，探究新知 教师提示我们已经知道了做功的两个不可缺少的因素，那么如果力的方向与物体的运动方向完全一致，该怎样计算功呢？课件展示投影问题1：物体m在水平力F的作用下水平向前行驶的位移为s，如图甲所示，求力F对物体所做的功。学生活动认真观看课件演示，思考老师提出的问题，根据功的概念独立推导。教师活动利用多媒体投影部分学生的解答过程，并进行点评总结。课件展示利用多媒体投影本题的解答过程：力和位移方向一致，这时功等于力跟物体在力的方向上移动的距离的乘积。W=Fs教师提示如果力的方向与物体的运动方向成某一角度，该怎样计算功呢？课件展示投影问题2：物体m在与水平方向成角的力F的作用下，沿水平方向向前行驶的距离为s，如图乙所示，求力F对物体所做的功。学生活动认真观看课件演示，思考老师提出的问题，根据功的概念独立推导。教师活动利用多媒体投影部分学生的解答过程，并进行点评总结。课件展示利用多媒体投影本题的解答过程：由于物体所受力的方向与运动方向成一夹角，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，如图所示：据做功的两个不可缺少的因素可知：分力F1对物体所做的功等于F1s。而分力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=W1W2=W1=F1s=Fscos教师总结 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=FscosW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，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。教师板书 2、功等于力的大小和在力的方向上位移大小的乘积。3、功的公式：W= Fscos教师提问功的单位是什么？请同学们推倒。学生思考、推倒、回答教师总结在SI制中，功的单位为焦。1J=1Nm 。 在用功的公式计算时，各量要求统一采用国际单位制。教师板书4、功的单位：焦耳。教师指导通过上边的学习，我们已明确了力F和位移s之间的夹角，并且知道了它的取值范围是180。那么，在这个范围之内，cos可能大于0，可能等于0，还有可能小于0，从而得到功W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。请同学们带着这些问题阅读教材第5页关于正功和负功的几段阐述。学生活动认真阅读教材，思考老师的问题，通过画图解决。教师活动利用多媒体投影部分学生的解答过程，倾听学生回答，并进行点评、总结。课件展示利用多媒体投影本题的解答过程：当=/2时，cos=0，W=0。力F和位移s的方向垂直时，力F不做功；当/2时，cos0，W0。这表示力F对物体做正功；当/2时，cos0，W0。这表示力F对物体做负功。课件展示的取值cosW含义=01W=Fs力对物体做正功0<</2大于0W=Fscos力对物体做正功=/20W=0力的方向跟位移垂直时，力不做功/2<<小于0W<0力对物体做负功教师板书 5、功的正负。课件展示利用多媒体投影问题：试分析下列物体在运动过程中支持力N是否做功。学生认真审题、解决问题教师活动倾听学生回答，进行点评、总结，正确引导学生的思路。课件展示利用多媒体投影：在三个图中，支持力N都不做功。教师总结 功的正负表示是动力对物体做功还是阻力对物体做功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。 功的正负是借以区别谁对谁做功的标志功是标量，只有量值，没有方向。功的正、负并不表示功的方向，而且也不是数量上的正与负。我们既不能说“正功与负功的方向相反”，也不能说“正功大于负功”，它们仅表示相反的做功效果。正功和负功是同一物理过程从不同角度的反映。同一个做功过程，既可以从做正功的一方来表述也可以从做负功的一方来表述。一个力对物体做负功，往往说成物体克服这个力做功。打个比喻，甲借了乙10元钱，那么从甲的角度表述，是甲借了钱；从乙的角度表述，乙将钱借给了别人。例如：一个力对物体做了-6J的功，可以说成物体克服这个力做了6J的功。教师提示刚才我们探究的全是一个力对物体所做功的求解方法，而物体所受到的力往往不只一个，那么，如何求解这几个力对物体所做的功呢?请同学们独立解决下面问题。教师板书6、总功的求法。课件展示多媒体投影：如图所示，一个物体在拉力F1的作用下，水平向右移动位移为s，求各个力对物体做的功是多少?各个力对物体所做功的代数和如何? 物体所受的合力是多少?合力所做的功是多少?学生认真审题、解决问题教师活动利用多媒体投影部分学生的解答过程，并进行点评总结。课件展示利用多媒体投影本题的解答过程：解析：物体受到拉力F1、滑动摩擦力F2、重力G、支持力F3的作用。重力和支持力不做功，因为它们和位移的夹角为90；F1所做的功为：W1=Fscos，滑动摩擦力F2所做的功为：W2=F2scos180=-F2s。各个力对物体所做功的代数和为：W=（F1cos-F2）s根据正交分解法求得物体所受的合力F=F1cos-F2 合力方向向右，与位移同向；合力所做的功为：W=Fscos=（F1cos-F2）s 教师总结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。教师说明下面同学们利用以上方法解决下面具体问题。课件展示利用多媒体投影例题：一个质量m=10kg的木箱，受到与水平方向成37角斜向上方的拉力F1=100N，在水平地面上移动的距离s=2m。物体与地面间的滑动摩擦力F2=42N。求外力对物体所做的总功。学生认真审题、解决问题教师活动利用多媒体投影部分学生的解答过程，并进行点评总结。课件展示利用多媒体投影本题的解答过程： 解析：方法1：出各个力所做的功，再求各个力所做功的代数和。拉力F1对物体所做的功为：W1= F1scos37=160J。摩擦力F2对物体所做的功为：W2= F2scos180= -84J。外力对物体所做的总功：W=W1W2=76J。方法2：先求合力，再求总功水平方向合力为：F cos37F238N合外力对物体所做的功为：W= Fscos76J三、迁移应用、自主提高问题1投影水流从高处落下，对水轮机做3108J 的功，对这句话的正确理解是（ ）A水流在对水轮机做功前，具有3108J的能量B水流在对水轮机做功时，具有 3108J的能量C水流在对水轮机做功后，具有 3108J的能量D水流在对水轮机做功的过程中，能量减少3108J学生解答投影根据“功是能量转化的量度”可知，水流在对水轮机做功的过程中，有能量参与转化，水流对水轮机做了3108J的功，则有3108J的机械能减少了。故答案应选D。注意：功是能量转化的量度是指做功的过程就是能量转化的过程。做了多少功，就有多少能量发生转化，绝不能说功是能量的量度。问题2投影起重机将质量为100 kg的重物竖直向上移动了2，下列三种情况下，做功的力各有哪几个?每个力做了多少功?是正功还是负功?（不计阻力，=9.8/s2）（1）匀加速提高，加速度a1=0.2/s2；（2）匀速提高；（3）匀减速下降，加速度大小a2=0.2/s2.学生解答投影解析：（1）拉力和重力；W拉=2103J，W= -1.96103 J；拉力做正功，重力做负功；（2）拉力和重力；均等于1.96103 J；拉力做正功，重力做负功；（3）拉力和重力；拉力做功-2103 J；重力做功1.96103 J；拉力做负功，重力做正功。问题3投影 一个质量m=2kg的物体，受到与水平方向成37角斜向上方的拉力F1=10N，在水平地面上移动的距离s=2m。物体与地面间的滑动摩擦力F2=4.2N。求外力对物体所做的总功。学生解答投影 解析：拉力F1对物体所做的功为W1= F1scos37=16J。摩擦力F2对物体所做的功为W2= F2scos180= -8.4J。外力对物体所做的总功W=W1W2=7.6J。（注意：也可以先求合力，再求总功）问题4投影如右图1,质量为m的物体沿着倾角为的斜面匀速向上运动，物体与斜面间的动摩擦因数为，斜面长度为s，则各力的做功情况是怎样的？学生解答投影解析：物体的受力情况如右图1所示物体在斜面方向受力情况如右图2所示其中F表示拉力，f表示摩擦力，F1表示重力沿斜面向下的分力N=mgcosfNmgcosF1mgsinFF1fmgsinmgcos下面是各个力做功情况：力F做的功： WF = mg(sin+cos)s力N做的功：WN = mgcosscos90 =0力f:做的功：Wf = mgcosscos180 = - mgscos重力mg做的功：:WG = mgssin(90+) = - mgssin四、师生总结、知能升华 教师引导同学们通过本节课，学习到了那些知识与方法？思考与讨论学深个体思考，分组交流。 总结发言教师评价教师要肯定学生总结，并引导启发，要使学生有一些闪光的发言，要大加鼓励，并在学生总结的基础上适当升华。教师提炼知识要点：1、做功的两个要素是：作用在物体上的力；物体在力的方向上发生的位移。2、功是一个可以有正负的标题，它的正负是由cos的正负决定的。规律：功的求解公式W= Fscos，其中指的是F和s之间的夹角。 方法：求解力对物体所做总功的两种方法：a、求出各个力所做的功，则总功等于各个力所做功的代数和。b、求出各力的合力，则总功等于合力所做的功。 板书设计7.2 功1、做功的两个要素是：作用在物体上的力；物体在力的方向上发生的位移。2、功等于力的大小和在力的方向上位移大小的乘积。3、功的公式：W= Fscos4、功的单位：焦耳。5、功的正负。6、总功的求法。【教学反思】本节课是物理概念的形成课，是“功”这一重要物理概念进行引入、形成、理解、应用的一节课。“功”这一重要物理概念在初中已经接触过，但是理解地不够深刻。本节课在初中理解的基础之上，一层层深入。在进行过程中，既给学生充足的时间和空间，思考、讨论、发言，训练和发展学生的各种能力，又解决了课时紧张、内容较多的矛盾。教师在教学过程中很好地贯彻了新课标新理念，与实际相结合；渗透学科思想方法，遵循循序渐进的教学规律。【案例展示】 功率课堂教学实录 人教版必修2第七章第3节一、动画设疑，引入新知 教师提示请同学们观看两段动画，并进行对比。课件展示用多媒体动画分别演示两段动画。动画一：一台起重机在1分钟内把1吨重的货物匀速提到预定的高度。动画二：另一台起重机在30秒内把1吨货物体匀速提到相同的高度。学生活动认真观看课件演示，用心体会。教师引导请同学们分析：刚才画面上展示的两个过程中，两台起重机都对物体做了功，那么做的功是否相同？为什么？学生思考、回答两台起重机对物体做了相同功。因为用了相同的力，通过了相同的位移。教师提问两台起重机完成这些功所用的时间相同不？这说明了什么？学生思考、回答它们完成这些功所用的时间不同，第一台起重机做功所用时间长，这说明它做功慢；第二台起重面做同样的功，所用的时间短，这说明它做功快。教师引导通过上述例子，我们知道力对物体做功有快慢之分，今天我们就来学习表示物体做功快慢的物理量。二、师生互动 ，探究新知 教师板书课题7.3 功率教师提示请同学们思考、回答下面问题。课件展示用多媒体投影问题：力F1对甲物体做功为W1，所用时间为t1；力F2对乙物体做功为W2，所用时间为t2，在下列条件下，哪个力做功快？AW1=W2，t1t2 BW1=W2，t1t2CW1W2，t1=t2 DW1W2，t1=t2学生活动认真思考，分组讨论，选出代表回答。教师活动倾听学生回答，点评。点评：上述条件下，哪个力做功快的问题学生都能作出判断，其实都是根据W/t这一比值进行分析判断的。让学生把这个意思说出来，然后总结。培养学生分析问题的方法。师生共同总结做功快慢的比较有两种方式：一是比较完成相同的功所用的时间；另一是比较在相同的时间内完成的功。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，叫做功率。用P表示，则物理意义：功率是描述力对物体做功快慢的物理量。上式是功率的定义式，也是功率的量度式，P与W、t间无比例关系，做功的快慢由做功的物体本身决定。根据这一公式求出的是平均功率，同时这个公式变形后给我们提供了一种求功的方法：W=Pt。教师板书 1、物理意义：功率是描述力对物体做功快慢的物理量。教师指导请同学们阅读教材第7页中间部分，并考虑：1、功率的单位是什么？2、公式是平均功率还是瞬时功率？就课本第7页“说一说”栏目中提出的问题分组讨论后回答。学生活动认真阅读教材、积极讨论并回答。1、由功率的定义式可知，功率的单位由功和时间的单位决定，在SI制中，功率的单位是：瓦特=W），1W=1J/s，常用单位：千瓦（kW） 1kW=1000 W2、指平均功率，当时，即表示瞬时功率。教师点评、总结教师板书2、功率的单位是：瓦特(W)，1W=1J/s，指平均功率，当时，即表示瞬时功率。教师指导请同学们阅读教材第7页“额定功率和实际功率”一段，并考虑：你对“额定功率和实际功率”是怎样理解的？学生活动认真阅读教材、积极讨论并回答。教师活动倾听学生回答，并进行点评、补充、总结。1、额定功率：指机器正常工作时的最大输出功率，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出的功率。注意：1、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。1、 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。教师板书3、额定功率、实际功率教师提出问题力、位移、时间都与功率相联系，请同学们用学过的知识推导出功率与速度的关系式；推不出来的同学可以先阅读教材“功率与速度”部分，然后自己再推导。学生思考、阅读、推导功率与速度的关系式教师活动巡回指导，发现问题及时帮助学生解决问题。投影学生的推导过程，点评、总结。分析公式的意义。课件展示用多媒体投影问题解决过程：一个物体在F的作用下，在时间t内发生的位移为s，已各作用力F的方向和位移方向相同，求：（1）力F所做的功：W=Fs（2）力F的功率：由此得到功率的另一种求解公式P=Fv即力F的功率等于力F和物体运动速度v的乘积。师生共同分析并得出结论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；2、 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。教师板书4、 P=Fv教师提出问题汽车等交通工具在启动和行驶过程中，其牵引力和行驶速度是怎样变化的？请同学们阅读教材相关内容，并参照“投影”用自己的话加以解释。课件展示 用多媒体投影相关知识介绍：1、机车起动过程中，发动机的功率指牵引的功率而不是合外力或阻力的功率。1、 发动机的额定功率，指的是该机器正常工作时的最大输出功率，并不是任何时候发动机的功率都等于额定功率，实际输出功率可在零和额定值之间取值。教师板书5、汽车启动问题分析学生阅读教材，讨论、推理、作答教师活动倾听学生回答，并进行点评、补充、总结。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。教师进一步提出问题请同学们思考并解答下面问题：起重机吊起同一物体时以不同的速度匀速上升，输出的功率不等，速度越大，起重机输出的功率越大。学生活动独立审题，分析题意，思考、求解。教师活动投影学生的求解过程，点评、总结。三、迁移应用、自主提高问题1投影对于公式P=Fva、当P一定时，F和v有什么关系？b、当F一定时，P和v有什么关系？c、当v一定时，F和P有什么关系？学生解答投影 当P一定时，F和v成反比。当F一定时，P和v成正比。当v一定时，F和P成正比。问题2投影 质量m=3 kg的物体，在水平力F=6的作用下，在光滑水平面上从静止开始运动，运动时间t=3 s，求：（1）力F在t=3 s内对物体所做的功。 （2）力F在t=3 s内对物体所做功的平均功率。（3）在3 s末力F对物体做功的瞬时功率。学生解答投影解析：物体在水平力F的作用下，在光滑水平面上做初速度为零的匀加速直线运动，根据牛顿第二定律，可求出加速度a=2 m/s2，则：物体在3 s末的速度v=at=6/s物体在3 s内的位移s=at2=9 m（1）力F做的功W=Fs=69 J=54 J（2）力F在3 s内的平均功率P=18 W（或W=18 W （3）3 s末力F的瞬时功率P=Fv=66 W=36 W问题3投影 汽车发动机的额定功率为60kW，汽车质量为5t，汽车在水平路面上行驶时，阻力是车重的0.1倍，g取10/s2，问：（1）汽车保持额定功率从静止起动后能达到的最大速度是多少? （2）若汽车保持0.5/s2的加速度做匀加速运动，这一过程能维持多长时间?学生解答投影 解析：（1）当牵引力F大小等于阻力f时，汽车的加速度a=，速度达到最大值vm，据公式=Fv，可得出汽车最大速度vmP额=Fv=fvm12m/s（2）汽车做匀加速运动所能维持的时间应该从开始到汽车达到额定功率的时候，设汽车做匀加速运动时的牵引力为F牵，阻力为f，据牛顿第二定律，有F牵=fma=0.1mgma=7500当汽车的功率增大到额定功率时，汽车做匀加速过程结束，设这时汽车的速度为vm，据功率公式P=Fv 得：8 m/s设汽车能维持匀加速运动的时间为t0，则：vm =at0得：t0=vm /a=16s四、师生总结、知能升华 教师引导同学们通过本节课，学习到了那些知识与方法？思考与讨论学深个体思考，分组交流。 总结发言教师评价教师要肯定学生总结，并引导启发，要使学生有一些闪光的发言，要大加鼓励，并在学生总结的基础上适当升华。教师提炼知识要点：1、功率：一个力所做的功W跟完成这些功所用时间t的比值。2、功率物理意义：功率是描述力对物体做功快慢的物理量。3、 瞬时功率：某一时刻的功率。4、 平均功率：某一段时间的功率。5、额定功率：指机器正常工作时的最大输出功率，也就是机器铭牌上的标称值。6、实际功率：指机器工作中实际输出的功率。规律：汽车启动过程既遵从牛顿运动定律又遵从功率关系。 方法：求解功率的方法有两个：1、2、P=Fv板书设计7.3 功率1、物理意义：功率是描述力对物体做功快慢的物理量。2、功率的单位是：瓦特(W)，1W=1J/s，指平均功率，当时，即表示瞬时功率。3、额定功率、实际功率4、P=Fv5、汽车启动问题分析【教学反思】本节又是一节物理概念的形成课，是“功率”这一重要物理概念进行引入、形成、理解、应用的一节课，功率的概念、功率的物理意义是本节的重点内容，本节课通过循序渐进使学生能感悟出功率是描述做功快慢的物理量。要使学生确切地理解公式P=Fv的意义，要通过例题的教学，使学生会应用基本公式进行计算，对平均功率和瞬时功率有所理解。瞬时功率的概念学生较难理解，这是难点。学生往往认为，在某瞬时物体没有位移就没有做功问题，更谈不上功率了。因此本节通过与瞬时速相类比这个难点就容易突破，因此，在前面讲清楚功率的物理意义很有必要，它是理解瞬时功率概念和物理意义的基础。关于发动机的额定功率与汽车的最大速率之间的关系，让同学们自己动手推导，使学生养成分析物理过程的习惯，避免简单地套用公式，效果很好。【案例展示】 重力势能课堂教学实录 人教版必修2第七章第4节一、动画设疑，引入新知 教师提示请同学们观看动画，从中，你能发现什么问题？课件展示用多媒体动画分别演示两段动画。动画一：打桩机的重锤从高处落下，把水泥桩打进地里。动画二：拦河坝把水位升高，水流下来冲动水轮机转动。学生活动认真观看课件演示，思考问题、回答。重锤把水泥桩打进地里，说明重锤对水泥桩做了功；拦河坝把水位升高，水流下来冲动水轮机转动，说明水对水轮机做了功。既然重锤可以对水泥桩做功，表明重锤具有能；既然水对水轮机做了功，表明水具有能。教师活动倾听学生回答，并进行点评、补充、总结。教师引导在初中我们已经学过：物体由于被举高而具有的能量叫重力势能。那么重力势能的大小与什么有关，又如何定量表示呢？本节课我们就来探究这个问题。二、师生互动 ，探究新知教师板书课题5.4 重力势能 课件展示用多媒体投影教材第10页图5.41，图5.42，图5.43。教师引导请同学们阅读教材第11页“重力的功”部分。一边阅读，一边在练习本上把推导过程写出来。通过推导重力在这几种不同情况下做的功，可以得出什么结论？学生活动阅读教材，推导三种情况下重力做的功。发表自己的见解。教师活动倾听学生回答，并进行点评、补充、总结。师生共同得出结论物体运动时，重力对它做的功只跟它的起点和重点的位置有关，而跟物体运动的路径无关。教师引导请同学们思考下面问题。课件展示用多媒体投影问题：沿着高度相同，坡度不同，粗糙程度也不同的斜面向上拉同一物体到顶端，以下说法中正确的是：A沿着坡度小、长度大的斜面上升克服重力做的功多；B沿长度大、粗糙程度大的斜面上升克服重力做的功多；C沿长度大、粗糙程度小的斜面上升克服重力做的功多；D上述几种情况重力做功同样多。学生思考、回答教师活动倾听学生回答，并进行点评、纠正、总结。课件展示用多媒体投影正确答案：D教师板书1、重力的功物体运动时，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。WG=mgh=mg(h1- h2)教师引导可见，物体的重力mg与它所在位置的高度h的乘积“mgh”是一个具有特殊意义的物理量。教师引导 请同学们思考：打桩机的重锤从高处落下，把水泥桩打进地里。怎样更容易把水泥桩打进地里？学生思考、回答重锤的质量越大，举的越高，就越容易将水泥桩打进地里。教师引导 我们能否作出这样的猜想：重力势能的大小与高度和质量有关？能否设计实验来验证这一猜想？请同学们讨论、思考。学生活动认真思考问题、积极讨论、踊跃发表自己的设计方案。教师活动倾听学生回答，并进行点评、补充、总结。教师引导请同学们认真观察演示实验，并考虑由本实验可以得出什么结论。演示实验在一个玻璃容器内放入沙子，拿一个铁球分别从不同的高度释放，使其落到沙子中，观察铁球落入的深度.；把大小相同的一个铁球和一个塑料球（质量比铁球小）从同一高度释放，观察它们落入沙子中的深度.学生叙述实验现象及结论1.当铁球质量一定时，释放点越高，铁球落入沙子中越深；2.当释放高度一定时，铁球质量越大，铁球落入沙子中越深.实验现象说明：物体的质量越大，高度越大，重力势能就越大。教师活动倾听学生回答，并进行点评、补充、总结。教师引导请同学们阅读教材第11、12页“重力势能”部分。明确重力势能的概念。同时思考下列问题：（1）怎样定量表示物体的重力势能？（2）重力势能与什么因素有关？你能否列举生活中的实例加以说明？（3）重力势能的改变和重力作功之间的关系是怎样的？写出它们之间的关系式。学生活动认真阅读教材、思考相关问题。积极发表自己的见解。教师活动听取学生汇报，总结点评。教师板书 2、重力势能EP=mgh教师引导请同学们推导重力势能的单位。学生思考、推导、回答教师活动倾听学生回答，并进行点评、补充、总结。并投影：教师板书单位：焦耳（J）h1h2hABC课件展示用多媒体投影物理情景：如图所示，设一个质量为m的物体，从高度为h1的A点下落到高度为h2的B点。教师引导请同学们思考下列问题。课件展示用多媒体投影问题：1、物体从A点下落到B点过程中，如果受阻力作用，重力做的功与重力势能变化之间的关系是怎样的？2、若物体从A点下落到B点后，再平移到与B点等高的C点，重力做的功是多少？重力做功与重力势能之间的关系又如何？如图所示。3、若物体是从A点沿斜面滑到与B点等高的C点，上述关系是否成立？4、物体从B点分别匀速、加速、减速上升到A点，上述关系又是如何呢？学生思考、回答教师活动倾听学生回答，并进行点评、补充、总结。1、物体下落受到阻力，只影响物体动能的变化，不影响重力的功，重力势能的变化只与A、B两点的高度差有关。WG=mgh1-mgh2=EP1-EP2.物体减少的重力势能等于重力所做的功，但由于要克服阻力做功，减少的重力势能没有全部转化为动能。2、物体由B到C过程中重力不做功，重力势能也不变化，因此物体由A运动到C点过程中，重力的功仍是WG=mgh1-mgh2=EP1-EP2. 物体减少的重力势能等于重力所做的功。3、设AC之间长为S，且与水平方向成角。重力做功WG=Fssin=mgh1-mgh2由此发现重力做功与路径无关，只跟初末位置高度有关，物体减少的重力势能仍等于重力所做的功。4、无论物体从B点上升到A点是匀速、加速、减速，重力都做负功，且都等于物体重力与初末位置高度差的乘积。而重力势能都增加，增加的重力势能等于克服重力所做的功。但这三种情况中，由于所受拉力不同，物体动能的变化量等于合外力的功，动能变化量不相同。师生共同得出结论重力势能变化只与重力做的功有关，两者关系如下：当物体由高处运动到低处时，重力做正功，重力势能减少。减少的重力势能等于重力所做的功。当物体由低处运动到高处时，重力做负功，即物体克服重力做功，重力势能增加。增加的重力势能等于克服重力所做的功。教师引导请同学们阅读教材第12、13页“重力势能的相对性”和“势能是系统所共有的”两部分。一边阅读，以便思考下列问题。课件展示用多媒体投影阅读思考题：1.为什么说重力势能是相对的？2.什么是参考平面？参考平面的选取是唯一确定的吗？3.选择不同的参考平面，物体的重力势能的数值是否相同？是否会影响有关重力势能变化问题的研究？4.如果物体在参考平面的上方，重力势能取什么值？表示什么含义？5.如果物体在参考平面的下方，重力势能取什么值？表示什么含义？6.为什么说“势能是系统所共有的”？学生活动带着问题阅读教材。然后选出代表发言。教师活动听取学生汇报，总结点评：1、重力势能总是相对于某个水平面来说的，这个水平面叫参考平面.参考平面选取不同，重力势能的数值就不同。可见，重力势能具有相对性。2、选择哪个水平面作为参考平面，可视研究问题的方便而定，通常选择地面作为参考平面。3、选择不同的参考平面，物体的重力势能的数值是不同的，但并不影响研究有关重力势能变化的问题，因为在有关的问题中，有确定意义的是重力势能的差值，这个差值并不因选择不同的参考平面而有所不同.4、对选定的参考平面而言，在参考平面上方的物体，高度是正值，重力势能也是正值，表示物体在该位置具有的重力势能比在参考平面具有的重力势能要大.5、在参考平面下方的物体，高度是负值，物体具有负的重力势能，表示物体在该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。6、重力势能根重力有关，而重力是地球施加给物体的，没有地球，也就谈不上重力势能。可见，重力势能是“地球和物体”这个系统共有的。教师板书3、重力势能具有相对性。 选择不同的参考平面，物体的重力势能的数值是不同的。1、 是系统所共有的。重力势能是“地球和物体”这个系统共有的。三、迁移应用、自主提高问题1投影 关于重力势能，下列说法中正确的是（ ）A.物体的位置一旦确定，它的重力势能的大小也随之确定B.物体与零势面的距离越大，它的重力势能也越大C.一个物体的重力势能从5 J变化到3 J，重力势能变小了D.重力势能的减少量等于重力对物体做的功学生解答投影 解析：物体的重力势能与参考面的选取有关，同一物体在同一位置相对不同的参考面的重力势能不同，A选项错.物体在零势能面以上，距零势面的距离越大，重力势能越大，物体在零势面以下，距零势面的距离越大，重力势能越小，B选项错，重力势能中的正、负号表示大小，5 J的重力势能小于3 J的重力势能，C选项错，重力做的功量度了重力势能的变化，D选项正确.答案：D问题2投影如图所示，桌面高为h，质量为m的小球从离桌面高H处自由落下，不计空气阻力，假设桌面处的重力势能为0，则小球落到地面前瞬间的重力势能为A.mghB.mgHC.mg(h+H)D.-mgh学生解答投影解析：重力势能的大小是相对于一定的参考平面而言的，参考平面选择不同，物体的高度就不同，重力势能的大小就不同.根据题意可知：已选定桌面为参考平面，则小球在最高点时的高度为H，小球在桌面的高度为零，小球在地面时的高度为h，所以小球落到地面时，它的重力势能为Ep=-mgh.答案：D问题3投影 一物体从A点沿粗糙面AB与光滑面AC分别滑到同一水平面上的B点与C点，则下列说法中正确的是A.沿AB面重力做功多B.沿两个面重力做的功相同C.沿AB面重力势能减少多D.沿两个面减少的重力势能不相同学生解答投影答案：B问题4投影 起重机以的加速度将质量为m的物体匀减速地沿竖直方向提升高度h，则起重机钢索的拉力对物体做的功为多少？物体克服重力做功为多少？物体的重力势能变化了多少.学生解答投影解析：由题意可知起重机的加速度a=，物体上升高度h，据牛顿第二定律得mg-F=ma所以力F=mg-ma=mg-mg=mg方向竖直向上.由功的定义式W=Fscos得拉力做功 WF = Fhcos0=mgh重力做功 WG=mghcos180=-mgh即物体克服重力做功为mgh又因为 WG =Ep1-Ep2=-mghWG<0，Ep1<Ep2即物体的重力势能增加了mgh四、师生总结、知能升华教师引导同学们通过本节课，学习到了那些知识与方法？思考与讨论学生个体思考，分组交流。 总结发言教师评价教师要肯定学生总结，并引导启发，要是学生有一些闪光的发言，要大加鼓励，并在学生总结的基础上适当升华。教师提炼知识要点：重力做功的特点、重力势能的定义式、重力势能的相对性和系统性规律：1、重力做功与路径无关，与初、末位置有关。2、 物体的重力势能等于物体的重量和它的高度的乘积。3、 重力势能是具有相对性（相对于参考平面）4、 重力势能是物体和地球共有的，方法：求解重力做功 =mgh板书设计7.4 重力势能1、重力的功物体运动时，重力对它做的功只跟它的起点和重点的位置有关，而跟物体运动的路径无关。WG=mgh=mg(h1- h2)2、重力势能EP=mgh单位：焦耳（J）3、重力势能具有相对性。 选择不同的参考平面，物体的重力势能的数值是不同的。5、 系统所共有的。重力势能是“地球和物体”这个系统共有的。【教学反思】本节课是物理规律（重力做功的特点）探究课，又是物理概念（重力势能）的形成课。“重力势能”这一重要物理概念在初中已经接触过，但是理解地不够深刻。本节课先根据功的定义式推导出了重力做功的特点，进一步引导学生建立重力势能这一物理概念。并引导学生对重力势能的相对性进行探究总结，适时说明重力势能是物体和地球所组成的系统所共有的。在新课进行过程中，既给学生充足的活动时间和空间，思考、讨论、发言，训练和发展学生的各种能力，又解决了课时紧张、内容较多的矛盾，圆满成功教学任务。 【案例展示】 探究弹性势能的表达式课堂教学实录 人教版必修2第七章第5节一、实验激疑，引入新知 教师提示请同学们观察演示实验，看什么情况下木块被推得更远。演示实验装置如图所示：将一木块靠在同一弹簧上，分别在压缩程度不同的情况下，压缩后松手，弹簧将木块弹出。分别用一个硬弹簧和一个等长软弹簧，在压缩相同程度的情况下，分别把它们压缩后松手，将木块弹出。学生活动用心观察实验现象。教师提问 请同学们叙述实验现象。学生叙述实验现象现象一：同一根弹簧，压缩程度越大时，弹簧把木块推得越远现象二：两根等长的软、硬弹簧，压缩相同程度时，硬弹簧把木块弹出得远教师活动倾听学生回答，并进行点评、补充、总结。教师引导 上述实验中，弹簧被压缩时，要发生形变，在恢复原状时能够对木块做功，因而具有能量，这种能量叫做弹性势能.。二、师生互动 ，探究新知 教师板书5.5 探究弹性势能的表达式1、 弹性势能 教师提示 请同学们观察动画演示，体会发生形变的物体，具有弹性势能。请再举几个物体具有弹性势能的例子。课件展示 多媒体演示（撑杆中的弹性势能），发生形变的物体，具有弹性势能学生活动观察课件演示，体会发生形变的物体，具有弹性势能；思考并举例：1、卷紧的发条2、被拉伸或压缩的弹簧3、击球的网球拍4、拉开的弓5、被压弯的弹性杆。教师引导弹性势能的大小与哪些因素有关？弹性势能的表达式应该是怎样的？教师板书 2、弹性势能的表达式与哪几个量有关系 教师引导请同学们思考：我们在学习重力势能时，是从哪里开始入手进行分析的？这对我们讨论弹性势能有何启示？学生思考、回答 学习重力势能时，是从重力做功开始入手分析的。讨论弹性势能应该从弹力做功的分析入手。教师提示当弹簧的长度为原长时，它的弹性势能为零，弹簧被拉长或被压缩后，就具有了弹性势能，下面我们只研究弹簧拉长的情况。在探究的过程中，我们要依次解决哪几个问题呢？请同学们快速阅读课本，把这几个问题找出来。教师板书 3、弹簧的弹性势能与拉力做功有什么关系学生活动阅读教材，找出探究过程中要依次解决的问题，从总体上把握探究的思路。讨论之后踊跃回答。教师活动倾听学生回答，进一步引导。（1）重力势能与高度h成正比，弹性势能是否也与弹簧的伸长量（或缩短量）成正比？思考后请说明原因。（2）在高度h相同的情况下，物体的质量越大，重力势能越大，对于不同的弹簧，其弹性势能是否也有类似的情形？请说明你的观点。（3）对弹性势能的猜测，并不能告诉我们弹性势能的表达式，这样的猜测有没有实际意义？学生思考、回答 教师活动 倾听学生回答，进行点评、总结，解答学生可能提出的问题并作正确的引导。教师提问重力做功，重力势能发生变化，重力做功在数值上等于重力势能的变化量。那么，弹力做功与弹性势能的变化之间关系是怎样的？学生思考、讨论、回答 教师活动倾听学生回答，进行点评、总结，解答学生可能提出的问题并作正确的引导。教师板书 4、求解拉力的功教师提示在处理匀变速直线运动的位移时，我们如何利用v-t图象来求解位移？学生思考、回答在处理匀变速直线运动的位移时，我们利用v-t图象下梯形的面积来代表其位移。教师提问重力做功等于重力与物体在竖直方向移动距离的乘积。那么，拉伸弹簧时，拉力是变力，拉力做功该怎样计算？请同学们阅读教材第16页对应部分，并在练习本上自己画图，写出拉力在整个过程中做功的表达式。学生活动认真阅读教材，思考拉力做功的计算方法。在练习本上写出拉力做功的表达式。课件展示利用多媒体投影学生的推导过程。教师点评、总结 可以用F-l图象下一个梯形（三角形）的面积来代表功，以为此推导拉力做功的表达式。三、迁移应用、自主提高问题1投影 一竖直弹簧下端固定于水平地面上，小球从弹簧的正上方高为h的地方自由下落到弹簧上端，如图所示，经几次反弹以后小球最终在弹簧上静止于某一点A处，则（ ）Ah愈大，弹簧在A点的压缩量愈大B弹簧在A点的压缩量与h无关Ch愈大，最终小球静止在A点时弹簧的弹性势能愈大D小球第一次到达A点时弹簧的弹性势能比最终小球静止在A点时弹簧的弹性势能大学生解答投影 解析：最终小球静止在A点时，通过受力分析，小球受自身重力与弹簧的弹力作用，由弹力公式F=kl，即可得出弹簧在A点的压缩量与h无关，弹簧的弹性势能与h无关。答案B问题2投影 如图所示，表示撑杆跳运动的几个阶段：助跑、撑杆起跳、越横杆。试定性地说明在这几个阶段中能量的转化情况。学生解答投影解析：运动员的助跑阶段，身体中的化学能转化为人和杆的动能；起跳时，运动员的动能和身体中的化学能转化为人的重力势能和撑杆中的弹性势能，随着人体的继续上升，撑杆中的弹性势能转化为人的重力势能，使人体上升至横杆以上；越过横杆后，运动员的重力势能转化为动能。四、知能总结，能力升华教师引导同学们通过本节课，学习到了那些知识与方法？思考与讨论学深个体思考，分组交流。 总结发言教师评价教师要肯定学生总结，并引导启发，要使学生有一些闪光的发言，要大加鼓励，并在学生总结的基础上适当升华。教师提炼知识要点：弹性势能规律：弹簧的弹性势能与拉力做功密不可分：弹簧的弹性势能的增加等于拉力做的功方法：会借助图象计算变力做功板书设计7.5 探究弹性势能的表达式1、弹性势能2、弹性势能的表达式与哪几个量有关系3、弹簧的弹性势能与拉力做功有什么关系4、求解拉力的功【教学反思】本节是新课标课本新加的内容，是一节学生探究性很强的探究课，探究的结论不是高考大纲要求的内容，但本节课重在培养学生探究问题的能力，重在问题的探究过程而不是结论，为了培养学生的自主探究能力，老师以引导为主，更多的问题放给学生自己完成，大胆地让学生自主探索、互相讨论、发表自己的观点。遇到难以解决的问题再看书、问他人。本节课这样处理，充分体现了新课标的重过程、以学生为中心的新理念。 【案例展示】 探究功与物体速度变化的关系课堂教学实录 人教版必修2第七章第6节 一、问题激疑，引入新知 教师提问请同学们思考：重力势能的表达式是如何确立的？弹性势能的表达式是如何确立的？学生思考、回答 重力势能的表达式是由重力做功与重力势能的关系确立的。弹性势能的表达式是由弹力做功与弹性势能的关系。教师总结、提示物体要做功需要有力并在力的方向上发生位移，而有力就会有加速度，通过一段位移需要一定的时间，这就会有速度变化，可见做功和速度的变化是有一