周龍飛

【課題】

功能關(guān)系。

【課型】

高三復(fù)習(xí)課。

【教學(xué)目標(biāo)】

1.知識與技能

進(jìn)一步理解做功和能量變化之間的關(guān)系，能夠用功和能的觀點(diǎn)分析并解決力學(xué)問題。

2.過程與方法

通過對幾種典型的功能關(guān)系的復(fù)習(xí)，功能關(guān)系在實(shí)例中的應(yīng)用，加深學(xué)生對功能關(guān)系的理解，掌握功能關(guān)系解決問題的基本方法。

3.情感、態(tài)度與價(jià)值觀

通過功能關(guān)系的學(xué)習(xí)，使學(xué)生能夠理解和運(yùn)用自然規(guī)律，并用來解決實(shí)際問題，為建立科學(xué)的世界觀和科學(xué)思維方法打下基礎(chǔ)。

【教學(xué)重點(diǎn)】

掌握幾種典型的功能關(guān)系。

【教學(xué)難點(diǎn)】

功能關(guān)系的應(yīng)用。

【教學(xué)方法】

啟發(fā)式，討論式。

【教學(xué)用具】

PPT課件。

【教學(xué)過程】

一、引課

教師活動(dòng)：

今天我將和大家一起復(fù)習(xí)做功和能量變化之間的關(guān)系，請大家說說你對功的理解和你所熟悉的能量形式。

學(xué)生活動(dòng)：

學(xué)生七嘴八舌話功能。

學(xué)生：功是能量轉(zhuǎn)化的量度。

列舉：動(dòng)能、勢能、機(jī)械能、內(nèi)能、電能、磁場能、核能等。

設(shè)計(jì)意圖：引課，通過簡單回憶功和基本能量形式，為接下來的復(fù)習(xí)做好準(zhǔn)備。

二、基本功能關(guān)系復(fù)習(xí)

教師活動(dòng)：

大家都知道：功是能量轉(zhuǎn)化的量度，某種形式的能量變化往往和一些特定的功相對應(yīng)，接下來就結(jié)合實(shí)例，一起回憶功能關(guān)系。

如上圖所示，一帶電滑塊從A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)的過程中，推力F做功為5J，重力做功-3J，電場力做功為1J，克服摩擦阻力做功0.5J，則

（1）滑塊動(dòng)能變化多少？

（2）重力勢能和電勢能各變化多少？

（3）滑塊的機(jī)械能變化多少？

（4）摩擦生熱為多少？

學(xué)生活動(dòng)：

（1）動(dòng)能定理：

W合=ΔEk=Ek2-Ek1

（2）勢能“定理”

WG=-ΔEp=Ep1-Ep2

W彈=-ΔEp=Ep1-Ep2

W電=-ΔEp=Ep1-Ep2

（3）機(jī)械能“定理”

W其他=ΔE

若其他力不做功則機(jī)械能守恒。

（4）滑動(dòng)摩擦生熱

Q=f滑s相對

設(shè)計(jì)意圖：（1）通過實(shí)例由學(xué)生敘述出最基本的幾個(gè)功能關(guān)系，并簡單應(yīng)用。

（2）提醒學(xué)生，機(jī)械能守恒是其他外力不做功的情況，了解能量轉(zhuǎn)化和守恒定律。

三、牛刀小試

1.教師活動(dòng)

如下圖，一個(gè)質(zhì)量為m的物體（可視為質(zhì)點(diǎn)）以某一速度從A點(diǎn)沖上傾角為30°的固定斜面。其加速度大小為g，物體在斜面上上升的高度為h的過程中，物體的（ ）

A.重力勢能增加了mgh B.重力勢能增加了mgh

C.動(dòng)能減少了mgh D.機(jī)械能減少了mgh

學(xué)生活動(dòng)：

分析判斷能量變化與功之間的關(guān)系，并求解。答案：BD

設(shè)計(jì)意圖：帶領(lǐng)學(xué)生進(jìn)一步熟練功能關(guān)系。體會(huì)利用做功解決能量變化問題。

2.教師活動(dòng)

如下圖所示，水平傳送帶由電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)，始終以速度v勻速運(yùn)動(dòng)。將質(zhì)量為m的物體輕輕放在傳送帶上，物體與傳送帶之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ。物體過一會(huì)兒能保持與傳送帶相對靜止，該過程中下列說法正確的是（ ）

A.摩擦力對物體做的功為mv2

B.電動(dòng)機(jī)做的功為mv2

C.傳送帶克服摩擦力做的功為mv2

D.電動(dòng)機(jī)增加的功率為μmg

學(xué)生活動(dòng)：

分析判斷做功與能量變化之間的關(guān)系，并求解。

A.對應(yīng)物體增加的動(dòng)能

B.對應(yīng)內(nèi)能增量和動(dòng)能增量

C.以傳送帶為研究對象

答案：D

設(shè)計(jì)意圖：通過這道題，體會(huì)利用能量變化解決做功多少問題。

四、知能提升

教師活動(dòng)：

如下圖所示為某探究活動(dòng)小組設(shè)計(jì)的節(jié)能運(yùn)輸系統(tǒng)。斜面軌道傾角為30°，質(zhì)量為M的木箱與軌道的動(dòng)摩擦因數(shù)為。木箱在軌道頂端時(shí)，自動(dòng)裝貨裝置將質(zhì)量為m的貨物裝入木箱，然后木箱載著貨物沿軌道無初速度滑下，當(dāng)輕彈簧被壓縮至最短時(shí)，自動(dòng)卸貨裝置立刻將貨物卸下，然后木箱恰好被彈回到軌道頂端，再重復(fù)上述過程。求m與M的關(guān)系。

學(xué)生活動(dòng)：

配合教師完成研究對象、運(yùn)動(dòng)過程的選擇，并列出相應(yīng)的方程。

設(shè)計(jì)意圖：體會(huì)用功能關(guān)系解決問題的基本思路：

（1）選擇系統(tǒng)

（2）選擇過程

（3）選擇規(guī)律

即：哪一系統(tǒng)在哪一個(gè)過程中應(yīng)用了哪一規(guī)律？

教師活動(dòng)：

如下圖所示，高度為L、橫截面積為s的物塊浮在盛水的杯內(nèi)，杯內(nèi)水的高度好為L。已知杯子的橫截面積為2s，水的密度為ρ，物塊的密度為ρ，現(xiàn)用外力將物塊按入水底，則外力至少做多少功？

學(xué)生活動(dòng)：

學(xué)生分析變力做功問題

方案一：圖象法求變力功。

方案二：用功能關(guān)系，選物塊和水為系統(tǒng)，外力功應(yīng)對應(yīng)著系統(tǒng)能量的增加，解為ρgsL2：

設(shè)計(jì)意圖：進(jìn)一步體會(huì)系統(tǒng)選擇的重要性，會(huì)用功能關(guān)系解決變力功問題。

【小結(jié)】

今天，我們主要復(fù)習(xí)了功能關(guān)系在力學(xué)中的應(yīng)用，其實(shí)功能關(guān)系在電磁學(xué)、熱學(xué)、光學(xué)和原子物理學(xué)中都有著廣泛的應(yīng)用。解決問題的思路基本一致，即選擇系統(tǒng)，選擇過程，再選擇合適的功能關(guān)系。

【教學(xué)后記】

功和能對于高中生是非常抽象的概念，尤其對功的理解更是很有難度，本節(jié)課分別從“功是能量轉(zhuǎn)化的量度”“功是力的空間累積效果”“功是力和在力的方向上通過的位移的矢量乘積”三個(gè)方面加深了對功的深層次理解，并重點(diǎn)復(fù)習(xí)了功能關(guān)系等問題。

【交流反思】

限于時(shí)間的關(guān)系，一節(jié)課僅能和學(xué)生復(fù)習(xí)功能關(guān)系在力學(xué)中的一些應(yīng)用，其實(shí)，功能關(guān)系在熱學(xué)、光學(xué)、電磁學(xué)等其他領(lǐng)域中同樣適用。希望通過本節(jié)課，能夠使高三學(xué)生在面對功能關(guān)系問題時(shí)注意系統(tǒng)、過程及規(guī)律的選擇，即：哪一系統(tǒng)在哪一過程中應(yīng)用了哪一規(guī)律？