人教版高中物理必修二《功》的教学设计

《功》的教学设计

高中物理必修二

高中物理必修二第

课题七章第2节《功》课型新授课

教学目标

教学

重难点

教学工具教学方法1.知识与技能

2.过程与方法

3.情感、态度与价值

观

教学重点

教学难点

(1)理解功的概念和做功的两个必要因素；

(2)会利用功的公式进行有关计算。

(1)理解正、负功的含义，能解释相关现象；

(2)能灵活运用公式W=Fscosa。

通过学习功的概念及其公式导出的过程，让学生

体会并学习物理学的研究方法，认识物理模型和

数学工具在物理学发展过程中的作用。

理解功的概念，推导功的计算公式以及对正、负功含

义的理解。

利用功的计算公式解决有关问题。

粉笔、题纸、教科书

主题任务驱动式教学法。

创设情境，

教师活动

1．同学们：首先让我们欣赏一个趣闻：2006年6月29日，

紫金山天文台观察到一颗相当于400m环形运动场大小的

陨石进入地球轨道，随后进入地球大气层，最终落在了一

个不起眼的小山村，陨石把干硬的地面砸了一个大坑，这

就是现场拍下的照片。“砸了一个大坑”这个现象，涉及了

物理学中一个重要概念，这就是今天我们要学习的内容—

—功。

学生活动

1．听趣闻，产生强烈的

学习愿望,明确学习目

的。

2．让学生回忆和复习初

中已学过的功的概

念。

引入

（板书：功）

在初中，我们已经初步学过功的概念和计算，请同学3．回忆初中学过的功的

新们边回忆、边完成两道填空：两个必要因素。课（1）如果一个_____作用在物体上，物体在这个力的方向

上通过了____________，就说这个力对物体做了功。4．完成填空。

（2）做功的两个必要因素是：①___________________，

②________________________________.

那么，高中对做功又是怎样定义的呢？本节课，我们分四

个主题进行探究。

一：怎样才算做了功？

对比分析，

引导扩展：高中我们已经学过位移的知识，因此，现

在我们可以把做功的两个必要因素认为是：①作用在物体

上的力；②物体在力的方向上发生一段位移。

例1：下列关于力对物体做功的说法正确的是（）

A．手举铅球站着不动的运动员对铅球做了功；

B．足球运动员对正在空中飞行的足球做了功；

1．在老师的引导下思

考、回答问题。

2．讨论得出不同点：①

高中讲“位移”，初中

讲“距离”。②高中讲

“发生”一段位移，初

功 F 1s ，分力 F 2 的方向跟

建 C ．在水平路上推着自行车前进时人对自行车做了功； 立 D ．行车吊着工件水平匀速运动时，吊绳的拉力对工件做了 概 功。 中讲“通过”的距离。 3．通过分析、讨论、归

念 那么，高中物理中功的概念与初中有什么不同？ 纳，认识做功的两个必

比较知道，主要是用“位移”代替了“距离”，用“发 要因素：①作用在物体

生”代替了“通过”。 上的力。②物体在力的

那么，高中对功的计算是否跟初中也有不同呢？这就 方向上发生一段位移。 是我们要探究的主题二。

二：如何计算功的多少？

1 ．思考老师提出的问

题，根据功的概念独立

1．如果力的方向跟物体的运动方向一致，该如何计算功的 推导功的计算公式。

多少呢？

在问题二中，由于

展示问题一：物体 m 在水平力 F 的作用下水平向前移动的 物体所受力的方向与运

迁 位移为 s ，如图所示，求力 F 对物体所做的功。

移 拓 展 ， 总 W ＝Fs

结 2．如果力的方向跟物体的运动方向不一致，而是成某一夹 规 角，又该如何计算功的多少呢？

律 展示问题二：物体 m 在与水平方向成 α 角的力 F 的作用下，

沿水平方向向前移动的位移为 s ，如图所示，求力 F 对物体 所做的功。

动方向成一夹角 α ，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 F 1，

跟位移方向垂直的分力

F 2，如图所示：

据做功的两个要素可

3．展示学生的推导结果，点评、总结，得出功的定义式。 知：分力 F 1 对物体所做

W ＝Fscosα

即：力 F 对物体所做的功等于力的大小、位移的大小、 位移方向垂直，对物体

力和位移夹角的余弦这三者的乘积。 单位：F （ N ）、s （m ）、W （J ）。

请看一个问题：

例 2：在如图所示四种情况下，物体都是在大小相同的力F

作用下，沿水平方向移动相同的位移 s ，且θ ＞α ，则力 F 对物体做的功（ ）

（1）μ=0 （2）μ≠0 （3）μ=0 （4）μ≠0

A. W 1＞W 2;

B. W 1=W 4;

C. W 1＞W 4;

D. W 2＞W 3

在（4）中，摩擦力做的功怎么求？是正值还是负值？

可见，功有正、负之分，正功和负功又有何区别呢？

不做功。所以，力 F 所 做的功为：

W =W 1＋W 2＝W 1 =F 1s=Fs cosα。

2．体会：①功是标量、

过程量；② F 一般为恒 力，可以是一个力也可 以是几个力的合力，但 要求这个合力也是恒 力，若是变力，公式就 不能直接应用；③S 为力 F 作用时物体所发生的 位移，不一定是力的方

这就是我们要探究的主题三。向上的位移；④要计算

功只要找F、S和α就可

以了，不必考虑物体是

做怎样的运动。

分析讨论，深化理解

三：正功和负功有何区别？

1.从数学的角度讲，力F和位移s之间的夹角α的取值范

围是0°≤α≤180°，在这个范围之内，cosα可能大于0，可能

等于0，也可能小于0，因而，功W也就可能大于0、等于

0、或小于0，这就出现了正功和负功。从物理的角度讲，

正功和负功有什么不同呢？

请看教材：（三种方向的力分别作用在物体上的图片）

2．教材上图7.2—4，小球在水平面上运动，重力和支持力

对小球是否做功？

3．教材上图7.2—5，人用绳子拉小车前进时，图中绳子拉

力的方向跟速度成怎样的角度？拉力对车做什么功？

4.教材上图7.2—6，人逆着小车运动的方向用力拉小车，

拉力与小车速度方向成怎样的角度？拉力对小车做什么

功？

正功的意义是：力促进物体运动，是动力；

负功的意义是：力阻碍物体运动，是阻力。力对物体

做了负功，也可以说成是物体克服这个力做了功。

总之，功的正负表示了力对物体运动状态的作用效

果。

例如：在前面的陨石“砸了一个大坑”的现象中，陨

石“砸”地面的力对地面做了正功，地面对陨石的作用力

对陨石做了负功，也可以说成是陨石克服地面阻力做了正

功，正是地面对陨石的这个阻力，阻碍陨石的运动，才使

得陨石很快停止运动。

以后，我们还要从能量转化的角度来讨论正功和负功

的意义。

上面所求的都是单个的力对物体做的功，如果有多个

力对物体做功，这多个力做的总功又该怎样求呢？下面我

们来探究主题四。

四：如何计算合力的功？

1．认真阅读教材，思考

老师提出的问题。

①当α=π/2时，cosα=0，

W=0。力F和位移s的方

向垂直时，力F不做功，

表示该力对物体的运动

快慢没有影响；

②当α＜π/2时，cosα＞0，

W＞0。这表示力F对物

体做正功，它将对物体

的运动起推动作用；

③当π/2＜α≤π时，cosα

＜0，W＜0。这表示力F

对物体做负功，它将对

物体的运动起阻碍作

用；

发

散1．展示问题三（拓展问题）：如图所示，一个物体在拉力1．思考问题，部分学生思F

1

的作用下，水平向右移动位移为s，求各个力对物体做的说明解决问题的思路；维功各是多少？各个力对物体所做功的代数和是多少？物体

，所受的合外力是多少？合外力所做的功是多少？尝

试

应2．比较各力做功的代数和与合外力所做的功，得出相应的结论：合外力的功等于各分力的功

用的代数和。

任让学生说出解题思路，教师点评归纳。

这节课我们学到了什么呢？

学生思考①物体受到哪

些力的作用？②分析哪

务以教材P110例题（见图7－7）为例，我们看一下，哪些力些力对物体做功？做正

驱动，课堂小结做功？哪些力不做功？其中F

1

做的功为多少？

（先求合力后求功；先求各力的功后求功的代数和）。

§7-1功

功还是负功？哪些力对

物体不做功？回答老师

提出的为什么。让学生

在问题解决中理解物理

知识，掌握物理原理，

这种任务驱动式课堂小

结，有利于促进知识内

化，提升学习品质。

板书设计

一：怎样才算做了功？

1.功的概念：一个物体受到力的作用，如果在力的方向上发生一段位移，这个力就对物体做了功。

2.做功的两个必要因素：①有力F作用在物体上；②物体在力的方向上有位移s。（F和s具有同体性、同过程）

二：如何计算功的多少？

1.公式：W=FScosα，α是F、s正向间的夹角，且F一般为恒力。

2.单位：F（N），s（m），W（J）。

三：正功和负功有什么不同？

①当0≤α＜π/2时，做正功，是动力

②当π/2＜α≤π时，做负功，是阻力

③当α=π/2时，不做功，不影响运动快慢

四：如何计算合外力的功？

合外力的功等于各分力的功的代数和。