第七章第二節(jié)功

1、第七章 第二節(jié) 功一、課程標(biāo)準(zhǔn)：（1）舉例說明功是能量變化的量度，理解功和功率。關(guān)心生活和生產(chǎn)中常見機械功率的大小及其意義。（2）通過實驗，探究恒力做功和物體動能變化的關(guān)系。二、教學(xué)目標(biāo)知識與技能1、 理解功的概念，知道力和在力的方向上發(fā)生的位移是做功的兩個不可缺少的因素；2、 知道功的公式，會用這個公式進行計算；3、 理解正功和負(fù)功的概念，知道什么情況下力做正功或負(fù)功；4、 知道幾個力對物體做的總攻等于這幾個力的合力對物體所做功的代數(shù)和。過程與方法1、通過對“功”的學(xué)習(xí)認(rèn)識建立物理概念的一般方法。2、感受用力的分解法推導(dǎo)力做功的一般計算式。3、由對功的一般計算式的討論，感受力對物體做正功，做

2、負(fù)功，不做功的各種情況。情感態(tài)度與價值觀本節(jié)中的關(guān)于功的概念和其他一些知識學(xué)生在初中已經(jīng)接觸過，現(xiàn)在又再一次學(xué)習(xí)，在情感和態(tài)度上學(xué)生往往會有“炒冷飯”的感覺。在教學(xué)過程中不僅要藝術(shù)得把學(xué)生引入一種高中和初中有不同，高中的學(xué)習(xí)是初中的深化，而且要讓學(xué)生從情感上認(rèn)識到高中的學(xué)習(xí)離不開初中的基礎(chǔ)，從而悟出現(xiàn)在的學(xué)習(xí)是為以后的深造和工作打基礎(chǔ)的道理。3、 教學(xué)重、難點教學(xué)重點：1、理解功的概念及正、負(fù)功的意義；2、用功的計算式解決實際問題。教學(xué)難點：1、公式的推導(dǎo)方法及適用條件；2、正、負(fù)功含義的理解。四、教學(xué)過程一、功 復(fù)習(xí)回顧：功這個概念同學(xué)們并不陌生，我們在初中就已經(jīng)學(xué)習(xí)過它的初步知識。讓同學(xué)們

3、思考做功的兩個因素：一是作用在物體上的力；二是物體在力的方向上移動的距離。 教師引導(dǎo)：高中知識的學(xué)習(xí)對知識的定義與理解更加深入，我們已經(jīng)學(xué)習(xí)位移，對功的要素應(yīng)如何更加精確地描述？ 擴展教學(xué)：可以精確描述為：作用在物體上的力； 物體在力的方向上移動的位移。 即如果一個物體受到力的作用，并且在力的方向上發(fā)生了位移，物理學(xué)中就說這個力對物體做了功。討論與交流：下面圖片所描述的情景中，人是否對物體做了功？問題一：在運動員將杠鈴從地上舉起至頭頂?shù)倪^程中，運動員是否對杠鈴做了功？問題二：運動員在舉著杠鈴站立不動的過程中，運動員是否對杠鈴做了功？問題三：運動員在舉著杠鈴水平移動一段距離的過程中，運動員是否對

4、杠鈴做了功？學(xué)生思考討論并由代表總結(jié)回答，在上升過程中，位移方向在豎直方向，與支持力共線，故運動員對杠鈴做功了。在站立不動和水平移動過程中位移水平，在支持力方向無位移，故此過程運動員均未做功。點評：通過知識回顧，復(fù)習(xí)做功的兩個要素，并強調(diào)指出,分析一個力是否對物體做功,關(guān)鍵是要看受力物體在這個力的方向上是否有位移。問題探究問題1：如果力的方向與物體的運動方向一致，應(yīng)該怎樣計算這個力的功。課件展示情景一：物體m在水平力F的作用下水平向右的位移為l，如下圖所示，求力F對物體做的功。教師指導(dǎo)學(xué)生思考問題，根據(jù)功的概念獨立推導(dǎo)。尤其強調(diào)力和位移方向一致，這時功等于力跟物體在力的方向上移動的位移的乘積，

5、即。問題2：若力的方向與物體的運動方向成某一角度,該怎樣計算功呢?課件展示情景二：物體m在與水平方向成角的力F的作用下，沿水平方向向前行駛的距離為l，如圖所示,求力F對物體所做的功。 教師提示學(xué)生思考，雖然F與位移方向不一致,但可以根據(jù)力F的作用效果把F沿兩個方向分解。即跟位移方向不一致的分力F1，和跟位移方向垂直的分力F2。 學(xué)生根據(jù)教師的提示畫出物體的受力分析圖，并在相互垂直的方向上正交分解，并求解F1、F2的功。 則分力F1所做的功等于F1l，分力F2的方向跟位移的方向垂直，物體在F2的方向上沒有發(fā)生位移，所以F2所做的功等于零。因此，力F對物體所做的功W等于F1l，而，所以，。 要點辨

6、析：教師與學(xué)生共同通過具體實例的計算，對公式的使用注意事項總歸納：1、公式中F應(yīng)為恒力，即大小、方向不變。l是力的作用點相對地的位移。是F、l方向間的夾角；2、功是力在空間上的積累效應(yīng)，它總是與一個具體的過程相聯(lián)系，因此，功是一個過程量。計算力做功時注意力和位移的同時性。力對物體做的功只與F、l、三者有關(guān)，與物體的運動狀態(tài)等因素?zé)o關(guān)。3、公式中的單位：F-牛(N)；l-米(m)；-焦(J)，1J1N×1m1N·m4、對公式的理解對公式可以有兩種理解：一種是力F在位移方向上的分力與位移l的乘積；另一種是力F與在力F方向上的位移的乘積。例題：質(zhì)量分別為m、M (m<M)的

7、兩個物體，M放在光滑水平面上，m放在粗糙水平面上，在相同水平推力F作用下，兩物體移動了相同的位移l，推力F對兩個物體所做的功的關(guān)系是A. 在光滑水平面上所做的功多B. 在粗糙水平面上所做的功多C. 兩次所做的功一樣多D. 做功的多少與物體通過這段位移的時間有關(guān)二、正功和負(fù)功 公式理解：設(shè)力F與位移l方向間的夾角為，則由功的公式可得下表：的取值cos功的正負(fù)物理意義0<cos>0W>0，力對物體正功做功的力是動力cos0W0，力對物體不做功力既不是動力，也不是阻力<cos<0W<0，力對物體負(fù)功做功的力是阻力 學(xué)生討論總結(jié)：力F與物體位移的夾角的取值范圍為。那

8、么，在這個范圍之內(nèi)，可能大于0，可能等于0，還有可能小于0，從而得到功W也可能大于0、等于0、小于0。 教師指導(dǎo)學(xué)生思考所討論的問題,并畫出各種情況下力做功的示意圖.并通過示意圖總結(jié):1.當(dāng)時，cos0，W=0。力和位移的方向垂直時，力F不做功；2.當(dāng)0<時，cos>0，W>0。這表示力對物體做正功；3.當(dāng)<時，cos<0，W<0。這表示力對物體做負(fù)功。點評：教師通過實物投影儀投影學(xué)生畫圖情況，點評、總結(jié)。利用數(shù)學(xué)知識分析物理問題是物理學(xué)習(xí)常用的手段，培養(yǎng)學(xué)生分析問題的能力。 指導(dǎo)學(xué)生閱讀課本內(nèi)容。提出問題，力對物體做正功或負(fù)功時有什么物理意義呢？結(jié)合生活實

9、際,舉例說明。 概念理解:指導(dǎo)學(xué)生通過正功、負(fù)功的概念比較理解正、負(fù)功的意義. 在實際問題中，一個運動的物體往往不只受一個力的作用，在物體產(chǎn)生一個位移的過程中，這些力中有的力是動力，有的力則可能是阻力，還有的力對物體的位移沒有直接的影響。例如：用一個水平的力F拉物體在粗糙水平面上運動。這時我們說F對物體做了正功，而阻力f對物體也做了功，但是顯然f與F的功是有區(qū)別的，f做的功是負(fù)功，也可說成是物體克服阻力f做功。而支持力N和重力G就沒有做功。思維拓展 功是標(biāo)量，只有數(shù)值，沒有方向。功的正、負(fù)并不表示功的方向，而且也不是數(shù)量上的正與負(fù)。我們既不能說“正功與負(fù)功的方向相反”，也不能說“正功大于負(fù)功”

10、，它們僅表示相反的做功效果。正功和負(fù)功是同一物理過程從不同角度的反映。舉例說明：在上圖中,可以說摩擦力做負(fù)功，也可以說物體克服摩擦力做了正功。比如摩擦力做了-20 J的功，可以說物體克服摩擦力做了20 J的功。 形象比喻:小明借了小剛50元錢,從小明的角度,是小明借了錢;從小剛的角度,是小剛把錢借給別人. 在上述對功的意義認(rèn)識的基礎(chǔ)上，討論正功和負(fù)功的意義，得出如下認(rèn)識： 正功的意義是：力對物體做功向物體提供能量，即受力物體獲得了能量。 負(fù)功的意義是：物體克服外力做功，向外輸出能量(以消耗自身的能量為代價)，即負(fù)功表示物體失去了能量。例題 一個質(zhì)量m=2 kg的物體,受到與水平方向成37

11、76;角斜向上方的力F1=10 N作用,在水平地面上移動的距離l=2 m,物體與地面間的滑動摩擦力F2=4.2 N,求外力對物體所做的總功.解法一:拉力F1對物體所做的功為：W1=F1lcos37°=10×2×0.8 J=1.6 J摩擦力F2對物體所做的功為：W2=F2lcos180°=-4.2×2 J=-8.4 J外力對物體所做的總功W等于W1和W2的代數(shù)和所以：W=W1+W2=7.6 J.解法二：物體受到的合力為:F合=F1cos37°-F2=10× N-4.2 N=3.8 N所以W=F合l=3.8×2 J=7

12、.6 J.師生一起點評兩種解答過程,并對解題規(guī)律總結(jié)如下:(1)當(dāng)物體在幾個力的共同作用下發(fā)生一段位移時,求這幾個力的總功的方法:一是根據(jù)功的公式W=Flcos,其中F為物體所受的合外力;二是先求各力對物體所做的功W1、W2、Wn,再求各力所做功的代數(shù)和,即W=W1+W2+Wn,注意代入功的正、負(fù)號.(2)由于功是標(biāo)量,第二種方法較為簡便.課堂訓(xùn)練1. 如圖所示,質(zhì)量為m的物體靜止于傾角為的光滑斜面體上,斜面體的質(zhì)量為M.現(xiàn)對該斜面體施加一個水平向左的推力F,使物體與斜面之間無相對滑動,一起沿水平方向向左移動了s,則在此勻速運動過程中斜面體M對物體m做的功為（ ） A.Fs B.mgstan

13、C.mgs D.mgscossin答案：B2.起重機將質(zhì)量為100 kg的重物豎直向上移動了2 m,下列三種情況下,做功的力各有哪幾個力?每個力做了多少功?是正功還是負(fù)功?(不計阻力,g取9.8 m/s2)(1)勻加速提高,加速度a1=0.2 m/s2;(2)勻速提高;(3)勻減速下降,加速度大小a2=0.2 m/s2.答案：(1)拉力和重力;W拉=2×103 J,WG=-1.96×103 J;拉力做正功,重力做負(fù)功(2)拉力和重力;均等于1.96×103 J;拉力做正功,重力做負(fù)功(3)拉力和重力;拉力做功-2×103 J;重力做功1.96×103 J;拉力做負(fù)功,重力做正功課堂小結(jié)1.功是力作用在物體上對空間的積累效應(yīng),即談到"功",必有力作用在物體上并在力的方向上發(fā)生一段位移.功是能量變化的量度,這個觀點是貫穿全章的主線.2.對公式W=Flcos要從三個方面理解:(1)功是針對某一力的,談到功時,一定要指明是哪個力對物體做了功;(2)力對物體做功只和物體的運動過程有關(guān),只要F、l、相同,則恒力F做的功就相同,而與物體的運動狀態(tài)無關(guān),即不管物體是加速運動、減速運動還是勻速運動;(3)由于位移與參考系的選取有關(guān),所以功具有相對性.3.功是標(biāo)量,