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⑵启发学生利用所学矢量的分解知识,自己通过分析、推理得出W=F·SCosα。
教材上方法是将力分解成平行于位移S的分力FCosα和垂直于位移的分力FSinα,后一分力做功为0,所以W=F·SCosα。
在教学中为了活跃学生的思路,还可以介绍另一种方法,即把位移S分解成平行于和垂直于力F的分位移SCosα和 S Sinα,同样可以得出W=F·SCoxα,不要小看这短短一笔,它对开阔学生思路,摒弃“自古华山一条路”的思维定势意义非凡,正是体现素质教育的好素 材。
⑶公式W=F·SCosα各量意义。 F━力的大小,S━位移的大小,α━力的方向和位移方向的夹角。
例:一同学用如图示中的力F=20N推一个箱子,把箱子在水平方向上移动S=10m,求推力所做的功。(学生可能出现错误解答W=F·SCosα=20×10×1/2=100J)
⑷公式的适用条件。
公式W=F·SCosα其实也不是普遍适用的,它只适用于恒力做功,这一点教材上没有提及,但必须及早向学生指出。经验表明,如果教师不向学生指明,学生 很少会独自“悟”出来。至于指出的方式有两种:一是在写出公式后马上开列“注意点”,实践表明这种方式看起来很快很方便,但学生不容易真正理解并掌握,只 是死记硬背。另一种方法是先设计一些思考题,让学生在思考中自己得出结论,即借助启发式教学。
[例1]放在水平光滑地面上的静止物体,受-10N的水平向右的力推动,运动8m时突然将此力反向,但大小不变,一直把物体推回原处(即全过程总位移为0),能否用W=F·SCos α算出此力在全过程中做的功等于零?总功为多少?
通过将运动分成如图的AB、BC、CA几个阶段,可以得出全过程中推力做功W=160J而不等于0,从而明白
W=F·SCosα只适用于“大小和方向均
不变”的恒力做功,同时还初步学会处
理“变力”做功的方法之一,将运动分段,使每段都可以看作是“恒力”。
⑸在讨论公式时不要让学生单纯从数学形式上就α=0°、90°、180°得出结论,应启发学生从力做的功等于为F与物体在力的方向上的位移S的乘积来分析 几个特殊情况的意义,要让学生体会到:α=0°时物体在力的方向上的位移就是S;α=90°时, 物体在力的方向上无位移;α=180°时,物体位移方向与力的方向相反, 力做的功为负。
设计意图:教师精讲帮助学生理解知识点,例题讲解巩固知识,以启发的方式引导学生明确知识点。
3.如何突破“负功”这一难点。(10分钟)
⑴教材从两方面说明,从公式上看α>90°时,Cosα<0,W<0 ,即力和物体位移间夹角大于90°时,力对物体做负功。从动力学观点看,力F是阻力,对物体运动起阻碍作用。
⑵因为前几章的学习中,对“负”号我们已强调是表示方向,学生有一定的思维定势,所以在这里应特别强调功是标量,功的正负只反映力是动力时使物体速度增大,力是阻力时使物体速度减小,不说明功具有方向性,并且明确指出:力F做负功-FS 克服力F做功F·S。
⑶通过力做负功的例子再加以强化。
例:一同学竖直上抛一物体,请问在上升、下落过程中重力做功如何?
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