高中物理《功》优质课教案、教学设计

《功》教案
教学目标
1.知识与技能
（1）理解什么叫做功以及做功所必需的两个要素。

（2）掌握功在力和位移同向以及一般情况下的计算公式，以及功的符号表达式和功的单位。

并能进行有关计算
（3）掌握正负功的物理意义，在日常生活中学会判断力做功的正负。

(4)掌握合力做功的意义
2.过程与方法
（1）通过经历讨论探究的过程掌握讨论探究的方法。

（2）通过掌握功的计算以及产成条件，尝试运用功来解决日常生活中的问题。

3.情感态度价值观
（1）通过列举功在现实广泛的应用，使学生联系生活实际，激发好奇心，产生求知欲。

（2）通过对功的学习，增强自己将物理知识应用于生产生活实际的意识，勇于探究与日常生活有关的物理问题。

4、教学重点和难点
（1）教学重点
学生在理解力对物体做功的两个要素的基础上掌握功的概念和功的计算和正负功的物理意义。

（2）教学难点
功的正负的物理意义。

课时安排：1 课时
教学过程：功
复习回顾:功这个概念同学们并不陌生,我们在初中就已经学习过它的初步知识.让同学们思考做功的两个因素:一是作用在物体上的力;二是物体在力的方向上移动的距离.
教师引导:高中知识的学习对知识的定义与理解更加深入,我们已经学习位移,对功的要素应如何更加精确地描述
扩展教学:可以精确描述为:①作用在物体上的力;
②物体在力的方向上移动的位移.
即如果一个物体受到力的作用,并且在力的方向上发生了位移,物理学中就说这个力对物
问题探究
问题1:如果力的方向与物体的运动方向一致,应该怎样计算这个力的功.
课件展示情景一:物体m 在水平力F 的作用下水平向右的位移为l,如下图所示,求力F 对物体做的功.
教师指导学生思考问题,根据功的概念独立推导.尤其强调力和位移方向一致,这时功等于力跟物
体在力的方向上移动的位移的乘积.即W=Fl.
问题2:若力的方向与物体的运动方向成某一角度,该怎样计算功呢?
课件展示情景二:物体m 在与水平方向成α 角的力F 的作用下,沿水平方向向前行驶的距离为l,如图所示,求力F 对物体所做的功.
教师提示学生思考,虽然F 与位移方向不一致,但可以根据力F 的作用效果把F 沿两个方向分解.即跟位移方向不一致的分力F1,跟位移方向垂直的分力F2.
学生根据教师的提示画出物体的受力分析图,并在相互垂直的方向上正交分解,并求解F1、F2 的功.则分力F1 所做的功等于F1l,分力F2 的方向跟位移的方向垂直,物体在F2 的方向上没有发生位移,所以F2 所做的功等于零.
因此,力F 对物体所做的功W 等于F1l,而F1=Fcosα,
所以,W=Flcosα
教师利用实物投影仪展示学生的推导结果,点评、总结,得出功的定义式,及其文字叙述,并强调公式中各量的物理意义.通过让学生动手亲自推导公式,让学生加深对公式的理解,为公式的灵活应用打好基础.
要点辨析:教师与学生共同通过具体实例的计算,对公式的使用注意事项总归纳:
1.公式中F 应为恒力,即大小、方向不变.
2.做功与物体运动形式(匀速或变速)无关,也就是说,当F、l 及其夹角α确定后,功W 就有确定值.
3.计算功时,一定要明确是哪个力对物体做的功.
4.公式中的单位:F——牛(N);l——米(m);W——焦(J).
二、正功和负功
公式理解:功的计算式W=Flcosα 包含cosα 这一要素,通过数学知识的学习我们知道:随着α 的变化,cosα 的值也变化.指导学生利用数学知识讨论随α 的变化,cosα 的取值如何变化,从而得到功W 的意义如何.
学生讨论总结:力F 与物体位移l 的夹角α 的取值范围为0°≤α≤180°.那么,在这个范围之内,cosα
可能大于0,可能等于0,还有可能小于0,从而得到功W 也可能大于0、等于0、小于0.
教师指导学生思考所讨论的问题,并画出各种情况下力做功的示意图.并通过示意图总结:
1.当α＝0°时cosα＝1 ，w=Fl
2.当α=π
时,cosα=0,W=0.力F 和位移l 的方向垂直时,力F 不做功; 2
3.当α<π
时,cosα>0,W>0.这表示力F 对物体做正功; 2
4.当π
<α≤π时,cosα<0,W<0.这表示力F 对物体做负功. 2
思维拓展
功是标量,只有数值,没有方向.功的正、负并不表示功的方向,而且也不是数量上的正与负.我们
既不能说“正功与负功的方向相反”,也不能说“正功大于负功”,它们仅表示相反的做功效果.正功和负功是同一物理过程从不同角度的反映.
在上述对功的意义认识的基础上,讨论正功和负功的意义,得出如下认识:
正功的意义是:力对物体做功向物体提供能量,即受力物体获得了能量.
负功的意义是:物体克服外力做功,向外输出能量(以消耗自身的能量为代价),即负功表示物体失去了能量.
课堂训练
1、一学生用100N 的力将质量为0.5kg 的球迅速踢出，球在水平路面上滚出20m 远，则该学生对球做的功是：（）
A、2000J
B、1000J
C、16J
D、无法确定
要点：公式中F 为恒力，且始终作用在物体上
2、关于功的论述，下列说法正确的是：
A、大的力一定比小的力做的功多
B、+5J 的功比-5J 的功多
C、+10J 功比+5J 的功多
要点：功的正负不表示功的大小
3、两质量相等的物体A、B 分别放在粗糙水平面上和光滑的水平面上，在同样的拉力F 作用下，产生相同的位移S，则拉力：
A、对A 做的功多
B、对B 做功多
C、一样多
D、以上都有可能
F F
θθ粗糙B光滑
要点：力对物体做的功只与F、l 、α 三者有关，与物体的运动状态等因素无关例题4、一个质量m＝150kg 的雪橇，受到与水平方向成37° 角的斜向上方的拉力
F=500N，在水平地面上移动的距离为5m，物体与地面间的滑动摩擦力f＝100N，求（1）各个力对物体所做的功
（2）各个力对物体做功的代数和
（3）物体所受的合力
（4）合力对物体做的功
（1）:拉力F1 对物体所做的功为：W1=F1lcos37°=500×5×0.8 J=2000 J
摩擦力f 对物体所做的功为：W2=f lcos180°=-100×5 J=-500 J
（2）外力对物体所做的总功W 等于W1 和W2 的代数和
A
m v S M 0 S
m 所以：W=W 1+W 2=1500 J.
（3） 物体受到的合力为: F =F cos37°-f =500× 4 N-100 N=300 N 合 1 5
（4） 合力对物体做的功 W=F 合l=300×5 J=1500 J.
师生一起点评两种解答过程,并对解题规律总结如下：几个力对一个物体做功的代数和， 等于这几个力的合力对物体所做的功
当物体在几个力的共同作用下发生一段位移时,求这几个力的总功的方法:一是根据功的公式 W=Flcosα,其中 F 为物体所受的合外力;二是先求各力对物体所做的功 W 1、W 2、…W n , 再求各力所做功的代数和,即 W=W 1+W 2+…+W n ,注意代入功的正、负号.
三.摩擦力功的理解 【问题导思】 1. 滑动摩擦力一定做负功吗?
M 2. 静摩擦力一定不做功吗?
3. 相互作用的一对静摩擦力的总功和一对滑动摩擦力的总功分别如何?
我们知道运动的物体可以受滑动摩擦力或静摩擦力，静止的物体也可以受滑动摩擦力或静摩擦力.
总结
： (1)当静止的物体受到滑动摩擦力或静摩擦力时，摩擦力对该物体不做功 .
(2) 当运动的物体受到滑动摩擦力或静摩擦力时，摩擦力可能是阻力，也可能是
动力.当摩擦力为动力时，摩擦力做正功;当摩擦力为阻力时，摩擦力做负功.
(3) 求摩擦力做的功时，对于静摩擦力，由于物体之间相对静止，两物体位移相
同.因此一对静摩擦力做功的代数和为零.
对于滑动摩擦力，由于物体之间有相对滑动，故两个物体的对地位移并不相同，
因此两个相互作用的滑动摩擦力做功的总和不为零.
4、作用力和反作用力做功一定是大小相等,正负相反吗?
作用力和反作用力做功，其大小不一定相等，正负也不一定相反课堂
练习
关于摩擦力对物体做功，以下说法中正确的是(
) A 、滑动摩擦力总是做负功
B 、滑动摩擦力可能做负功，也可能做正功
C 、静摩擦力对物体一定做负功
D 、静摩擦力对物体总是做正功
课堂小结
一、做功的两个必要因素
1、作用在物体上的力
2、物体在力的方向上发生一段位移
N S N S v
二、功的一般计算公式W=FL cosα 三、
功是标量，国际单位制中单位为J 四、
功的正负的物理意义：
力对物体做正功，该力成为物体运动的动力
力对物体做负功，该力成为为物体运动的阻力
五、总功的求法
1、先求每一个力所做的功，在求它们的代数和；
2、先求合力，再求合力所做的功。

布置作业
1.教材“问题与练习”第2、3 题.。