学生会背 W = Fs,但一见到“斜面上滑行”就乱。这一堂只教三件事:力与位移要同方向、能量只会转换、功率是能量除以时间。
本堂目标 学生能够:① 判断力有没有作功;② 用 W = Fs、动能 ½mv²、位能 mgh 计算;③ 用 P = W/t 求功率。
01 先备知识(开课前 3 分钟快检)
以下任何一项未过关,本堂就会卡住,先补该项:
| 技能 |
快检题 |
过关标准 |
| 牛顿第二定律 |
2 kg 受 10 N 的加速度 |
5 m/s² |
| 单位 |
1 J 等于什么 |
1 N·m |
| 速率 |
把 72 km/h 转成 m/s |
20 m/s |
02 课堂流程(60 分钟)
| 时间 |
环节 |
导师做什么 |
学生做什么 |
| 0–10 分 |
什么叫做功 |
力与位移同方向才有功 |
判断五个情境 |
| 10–26 分 |
W = Fs |
20 N 推 3 m |
自己做两题 |
| 26–44 分 |
能量互换 |
动能与位能互相转换 |
计算落体速度 |
| 44–54 分 |
功率 |
P = W/t |
两题 |
| 54–57 分 |
答题格式 |
先写公式、再代入、带单位 |
改写一题 |
| 57–60 分 |
离场检查 |
三题收回即批 |
独立完成 |
03 讲解脚本(照着说就可以)
第一幕:力与位移同方向才作功
W = Fs,但只有沿位移方向的分力才算。
提着书水平行走:力向上、位移向前,功为零。
20 N 推 3 m:W = 60 J。
要学生判断:手推墙不动,有没有作功(没有,s = 0)。
第二幕:能量只会转换,不会消失
自由落下:位能减少 = 动能增加,mgh = ½mv²。
2 kg 由 3 m 落下(g = 10):位能 60 J,落地速度 v = √(2×10×3) ≈ 7.75 m/s。
有摩擦时,部分能量变成热,总能量仍然守恒。
提醒:用能量法可以避开加速度,但要写清楚“损失”去了哪里。
第三幕:功率是能量除以时间
P = W/t。60 J 在 4 s 内完成:P = 15 W。
同一个功,时间越短功率越大;功率不是力量大小。
要学生做:把 2 kg 抬升 3 m 用 4 s,功率多少(60 ÷ 4 = 15 W)。
04 必教题型与步骤
| 题型 |
例子 |
步骤 |
答案 |
| 作功 |
20 N 推 3 m |
W = Fs |
60 J |
| 动能 |
2 kg、4 m/s |
½mv² |
16 J |
| 位能 |
2 kg、3 m、g = 10 |
mgh |
60 J |
| 功率 |
60 J 用 4 s |
P = W/t |
15 W |
合理性检查(一定要教):能量法与运动学要得出同一答案:2 kg 由 3 m 落下,能量法给 7.75 m/s,v² = 2gh 亦给 7.75 m/s。
05 独立练习三题
| 题目 |
答案 |
想观察什么 |
| 10 N 推 5 m 的功 |
50 J |
W = Fs |
| 3 kg、6 m/s 的动能 |
54 J |
½ × 3 × 36 |
| 1.5 kW 用 20 s 作多少功 |
30 000 J |
W = Pt |
06 学生常见错误与纠正句
| 错误 |
学生通常这样写 |
导师这样说 |
| 力与位移不同方向仍相乘 |
提书行走算作功 |
只有同方向分力才作功。 |
| 动能漏了 ½ |
写成 mv² |
动能是 ½mv²。 |
| 位能用重量代替质量 |
代入 20 N |
mgh 的 m 用 kg。 |
| 功率单位写成 J |
P = 15 J |
功率是 W(J/s)。 |
07 家课建议(直接指到练习卷题号)
08 离场检查(最后 5 分钟)
| 题目 |
答案 |
判定 |
| 10 N 推 5 m 的功 |
50 J |
三题全对=可进电与磁 |
| 3 kg、6 m/s 的动能 |
54 J |
错一题=下堂前重讲能量 |
| 1.5 kW 用 20 s 的功 |
30 000 J |
错两题以上=回到第三幕 |
09 导师常问
要不要用 g = 9.81?
看题目;给 10 就用 10,DSE 惯用 9.81,答案要标明。
有摩擦怎样算?
用能量守恒:输入 = 输出 + 摩擦生热。
与动量那一章的关系?
能量是纯量、动量是向量,碰撞题两者都要用。
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