2.功多媒体教案及点评

2.功　 高中物理       人教2003课标版

     知识与能力

    1、理解功的概念，明确做功的两个必不可少的因素；

    2、掌握功的定义式，会计算某个恒力的功和总功；

    3、初步理解正功和负功的意义。

    过程与方法

    1、从能量的变化必伴随着力的功的角度，理解物理学中为何引入“功”的概念，了解物理理论建立的过程和方法；

    2、通过对问题的讨论和学生上台讲解分析，体现新课程的探究学习，提高学生分析问题和阐述自己观点的能力。
    3、通过播放图片或录像，以情景引路的方法展开课堂教学，体现新课程的理论与生产和生活实际紧密联系的理念。

    情感、态度与价值观

    1、通过播放图片和录像，增添课堂活跃气氛；
    2、通过师生互动、生生互动，不仅激发学生学习物理的积极性，也充分体现合作学习；
    3、领会“功”这个物理量的引入对经典力学理论建立的重要意义。

    1、所有教学内容以情景引路，符合新课程的意图，从实际中抽象出物理问题。

    2、录像全部采用授课班的学生，激发兴趣，活跃课堂气氛。

    3、组织探究教学（新教材意图），且探究的量和度适当

    4、、充分利用课本资源，新教材的一大特点是图多，教材本身就是最大的资源。

    5、现场答辩形式（新的尝试）

    6、以锻炼和培养思维力为根本目标（新课程意图）

    重点

    1、功的概念
    2、功的计算

    难点

    正功与负功的物理意义

一、引入新课：

       展示书本P4图5.2–1甲、乙、丙说明：能量的转化过程中必伴随着力在做功，随着学习的深入我们会知道功是能量转化的量度，而引入“功”这个物理量的根本目的是为了能够定量地计量能量转化的数值。

播放一分钟录像：学生提着满桶水先通过教室走廊，稍息一下后提水走上楼梯。

       提出问题：哪位同学能根据这个录像说一说，提水的这位同学在录像的时间里对水桶有没有做功？要求分阶段详细说明。

       通过师生互动，与学生一起归纳初中学习的做功的二个必要因素。

（一）决定功的两个必要因素：

       力以及在力的方向上发生的位移。

       所以，提着水不动或者在平地上匀速行走，都不会对物体做功。从高中的角度看，有了力，还必须要在力的方向上发生位移，力才做功。

       提问：你能回忆起初中学过的功的计算公式吗？（个别提问）

       学生答：  W=F l                                                                   

       结合上图，教师从高中角度再次解释公式中的F、l的物理意义。

       教师引导：初中学习的功的计算式有着很大的局限性：那就是力F和位移l的方向是在一条直线上的。通过前面的学习我们知道，作用力的方向和物体的位移方向不是一定要在一直线上的，录像中的那位同学在上楼梯的过程中，拉力方向和位移方向就不在一条直线上。

二、讲授新课：

（二）功的定义：

       播放录像：人通过绳拉储物箱，保持绳与水平方向的夹角不变，使储物箱在水平方向通过一段位移。

       教师演示并说明：（绳保持一定的倾角斜拉木块在水平桌面上滑过一段位移）

       这样的力在作用过程中不仅大小保持不变，而且力的方向也不变，这种力做的功是恒力的功，我们现在先学习恒力的功。

       抽象物理模型，设置探究的问题：

       在力F和位移l成角度α的情况下，力F的功应该怎样计算呢？

       由同桌讨论后上讲台分析和讲解：

       把F沿位移方向和垂直位移方向进行正交分解。F 不做功（或做的功为零），所以力F的功等于力F 的功。

       W = F l = F l cosα

       教师现场提问答辩：

       你在推导过程中采用了把力进行正交分解，再利用初中学习的功的计算公式。那么，为什么可以把力分解为两个正交方向的分力,用求这二个分力F1和F2的功来表示力F的功呢？

       回答的思路是：力是矢量，按平行四边形定则进行分解是力之间的等效替换，在效果上是相同的。

       文字叙述（见P4黑体字）：力对物体所做的功，等于力的大小、位移的大小、力与位移夹角的余弦三者的乘积。

       讨论：当α= 0时，    cosα=1, 则W = F l

       当α=π/2时， cosα=0  则W = 0

       这就是初中学习的二种特殊的情况。

       面向全体学生的问题：

       从决定功的二个因素看，还可以用什么方法来考虑推导？

       回放决定功的二个必要因素，作图分析在力的方向上发生的位移，进而说明功的定义仍然可以用“力和在力的方向上发生的位移的乘积”来表达功；教师再深入分析：其实分解力的方法相当于用“在位移方向上的力和位移的乘积”来表达功。

  (三) 功的单位

       由力的单位和位移的单位合成：

       国际单位制中：N·m——J

（四）正功与负功：

       提出合作探究的问题：

       (1)从公式W=Flcosα看，某力的功什么时候是正值？什么时候是负值？请分范围讨论？

       (2)解释和说明这里的正、负号具有什么物理意义？

       (提示性说明：表示方向？表示大小？反映本质？)

       请前后四位同学组成一个小组，推选一人做组长。由组长记录和归纳本小组的意见，并上讲台（可带一位副手补充发言）代表小组阐述意见。告诉学生，可以阅读书本提取现成结论，可以争论发表新的观点，要有创新精神。小组讨论时间为5-6分钟，教师在这段时间里巡视全场并参预讨论。

一般请一个小组发言，再请一个小组补充或争辩。教师充当考官，当场质疑，小组组长或小组成员都可答疑。（发言时间控制在8-10分钟左右）

       可能出现的问题是：学生从数学的角度分Ⅳ个象限讨论。这时教师可以干预说明“物理学中的夹角≤180⁰，超过180⁰时是看顺时针方向的夹角”，这在以前的学习中已经说明。

       可能得出的结论有：

        ①当0≤α＜π/2时，cosα＞0, W ＞0 ，F对物体做正功；

        ②当π/2＜α≤π时，cosα＜0，W ＜0, F对物体做负功。

        ③力对物体做负功，往往说成物体克服这个力做正功（取绝对值）。
        ④ 功是标量。功的正、负号不表示功有方向。（此处可以质疑）
        ⑤功的正、负号也不表示大小，它只是表示了是动力的功还是阻力的功。（此处也可质疑）
       结合能量的进一步学习，我们对功的正、负会有更深入的了解，功的正、负在本质上反映了能量是由外界传入研究的物体还是物体传向外界。

       第⑤点不要求学生提出来，但教师可以引导说明。

 (五)单个力的功和多力的总功：

        例题：P5-6 

       教师说明：书本上对物体的受力分析是不完整的，仅画出了二个已知力——拉力和摩擦力，没有画重力和支持力。当然，重力和支持力并没有做功，但是在受力分析中是不能漏掉的，请同学们用笔加上去。

       教师归纳：

       求某个力的功：只需利用定义式W=F l cosα。

       F就是要求功的这个力；而位移S严格地说是力的作用点的位移，很多场合力的位移与物体的位移是相同的，另外，只要题意未加说明这个位移就是相对地的（即一般意义的功都是指对地的功）；α是力与位移方向之间的夹角。

       ②合功的求法 W = W1 + W2 + …         

       教师导学：①由于功有正、负，所以总功应该是代数和。

       ②还可以先求合力，再求合力的功。

       如：上例中，合力F合=Fx =F cos370-F阻

                ∴ W = F合l = (F cos370-F阻)l

                得出的结果相同。

       可见，求几个力的总功，可以分别求出每个力的功，然后求代数和，也可以先求出各力的合力，再求合力的功，在实际应用时可以选择较简单的方法来做。

三、课堂练习：

       1、用水平恒力F作用在质量为M的物体上，使之在光滑的水平面上沿力的方向移动距离l，恒力做功为W1；再用同样的恒力F作用于该物体上，使之在粗糙的水平面上恰好匀速移动同样的距离l，恒力做功为W2。则两次恒力做功的关系是（       ）

       A. W1 > W2       B. W1 < W2          C. W1 = W2         D.无法判断

       答案：C

       2、观看录像并思考：（录像为自拍的三人小组在草地上传球）

       足球运动员传球时，一脚踢去，原来停止的足球沿草地直线方向滚出10m后停止。已知足球的质量约400g，假设球在滚动过程中受到的阻力恒定且为球重的10%，试求人踢球时对足球做的功？

       答案：W=W克f =0.1mg•l = 4J

四、小结：

       重点内容：

      （1）功的概念及计算

      （2）正功和负功的意义

       注意点：在研究力对物体做功的问题时，要明确：是“是什么力做的功？力对什么物体做功？做的功是正值还是负值？”

课堂练习：

       1、用水平恒力F作用在质量为M的物体上，使之在光滑的水平面上沿力的方向移动距离l，恒力做功为W1,再用该恒力作用于该物体上，使之在粗糙的水平面上恰好匀速移动同样距离l，恒力做功为W2,则两次恒力做功的关系是（       ）

A. W1> W2       B. W1<W2      C. W1= W2         D.无法判断

       2、如图所示，质量相同的两物体与水平面的动摩擦因素相同，分别用力F1推甲、用F2拉乙，使甲乙两物体都沿水平面做匀速直线运动，已知两力与水平面的夹角皆为α，当两者移动相同距离的过程中，两力F1、F2所做的功W1、W2的关系为（      ）

       A、 W1＞ W2                B、W1 =W2        C、W1＜ W2            D、无法判断

       3、沿倾角为θ的斜面向上推一个质量为m的木箱，推力F与斜面平行，推上了距离l。画出题中所述物理情景的示意图及受力图。

   （1）写出各力做功的表达式。写出各力做功的代数和（即总功的表达式）。

   （2）′写出合力的表达式。

   （3）′写出合力做功的表达式。

       4、用水平恒力F作用在质量为M的物体上，使之在光滑的水平面上沿力的方向移动距离l，恒力做功为W1,再用该恒力作用于该物体上，使之在粗糙的水平面上恰好匀速移动同样距离l，恒力做功为W2,则两次恒力做功的关系是（    ）

       A.W1 > W2         B. W1 < W2         C. W1 = W2         D.无法判断

2.功　

2.功　

一、引入新课：

       展示书本P4图5.2–1甲、乙、丙说明：能量的转化过程中必伴随着力在做功，随着学习的深入我们会知道功是能量转化的量度，而引入“功”这个物理量的根本目的是为了能够定量地计量能量转化的数值。

播放一分钟录像：学生提着满桶水先通过教室走廊，稍息一下后提水走上楼梯。

       提出问题：哪位同学能根据这个录像说一说，提水的这位同学在录像的时间里对水桶有没有做功？要求分阶段详细说明。

       通过师生互动，与学生一起归纳初中学习的做功的二个必要因素。

（一）决定功的两个必要因素：

       力以及在力的方向上发生的位移。

       所以，提着水不动或者在平地上匀速行走，都不会对物体做功。从高中的角度看，有了力，还必须要在力的方向上发生位移，力才做功。

       提问：你能回忆起初中学过的功的计算公式吗？（个别提问）

       学生答：  W=F l                                                                   

       结合上图，教师从高中角度再次解释公式中的F、l的物理意义。

       教师引导：初中学习的功的计算式有着很大的局限性：那就是力F和位移l的方向是在一条直线上的。通过前面的学习我们知道，作用力的方向和物体的位移方向不是一定要在一直线上的，录像中的那位同学在上楼梯的过程中，拉力方向和位移方向就不在一条直线上。

二、讲授新课：

（二）功的定义：

       播放录像：人通过绳拉储物箱，保持绳与水平方向的夹角不变，使储物箱在水平方向通过一段位移。

       教师演示并说明：（绳保持一定的倾角斜拉木块在水平桌面上滑过一段位移）

       这样的力在作用过程中不仅大小保持不变，而且力的方向也不变，这种力做的功是恒力的功，我们现在先学习恒力的功。

       抽象物理模型，设置探究的问题：

       在力F和位移l成角度α的情况下，力F的功应该怎样计算呢？

       由同桌讨论后上讲台分析和讲解：

       把F沿位移方向和垂直位移方向进行正交分解。F 不做功（或做的功为零），所以力F的功等于力F 的功。

       W = F l = F l cosα

       教师现场提问答辩：

       你在推导过程中采用了把力进行正交分解，再利用初中学习的功的计算公式。那么，为什么可以把力分解为两个正交方向的分力,用求这二个分力F1和F2的功来表示力F的功呢？

       回答的思路是：力是矢量，按平行四边形定则进行分解是力之间的等效替换，在效果上是相同的。

       文字叙述（见P4黑体字）：力对物体所做的功，等于力的大小、位移的大小、力与位移夹角的余弦三者的乘积。

       讨论：当α= 0时，    cosα=1, 则W = F l

       当α=π/2时， cosα=0  则W = 0

       这就是初中学习的二种特殊的情况。

       面向全体学生的问题：

       从决定功的二个因素看，还可以用什么方法来考虑推导？

       回放决定功的二个必要因素，作图分析在力的方向上发生的位移，进而说明功的定义仍然可以用“力和在力的方向上发生的位移的乘积”来表达功；教师再深入分析：其实分解力的方法相当于用“在位移方向上的力和位移的乘积”来表达功。

  (三) 功的单位

       由力的单位和位移的单位合成：

       国际单位制中：N·m——J

（四）正功与负功：

       提出合作探究的问题：

       (1)从公式W=Flcosα看，某力的功什么时候是正值？什么时候是负值？请分范围讨论？

       (2)解释和说明这里的正、负号具有什么物理意义？

       (提示性说明：表示方向？表示大小？反映本质？)

       请前后四位同学组成一个小组，推选一人做组长。由组长记录和归纳本小组的意见，并上讲台（可带一位副手补充发言）代表小组阐述意见。告诉学生，可以阅读书本提取现成结论，可以争论发表新的观点，要有创新精神。小组讨论时间为5-6分钟，教师在这段时间里巡视全场并参预讨论。

一般请一个小组发言，再请一个小组补充或争辩。教师充当考官，当场质疑，小组组长或小组成员都可答疑。（发言时间控制在8-10分钟左右）

       可能出现的问题是：学生从数学的角度分Ⅳ个象限讨论。这时教师可以干预说明“物理学中的夹角≤180⁰，超过180⁰时是看顺时针方向的夹角”，这在以前的学习中已经说明。

       可能得出的结论有：

        ①当0≤α＜π/2时，cosα＞0, W ＞0 ，F对物体做正功；

        ②当π/2＜α≤π时，cosα＜0，W ＜0, F对物体做负功。

        ③力对物体做负功，往往说成物体克服这个力做正功（取绝对值）。
        ④ 功是标量。功的正、负号不表示功有方向。（此处可以质疑）
        ⑤功的正、负号也不表示大小，它只是表示了是动力的功还是阻力的功。（此处也可质疑）
       结合能量的进一步学习，我们对功的正、负会有更深入的了解，功的正、负在本质上反映了能量是由外界传入研究的物体还是物体传向外界。

       第⑤点不要求学生提出来，但教师可以引导说明。

 (五)单个力的功和多力的总功：

        例题：P5-6 

       教师说明：书本上对物体的受力分析是不完整的，仅画出了二个已知力——拉力和摩擦力，没有画重力和支持力。当然，重力和支持力并没有做功，但是在受力分析中是不能漏掉的，请同学们用笔加上去。

       教师归纳：

       求某个力的功：只需利用定义式W=F l cosα。

       F就是要求功的这个力；而位移S严格地说是力的作用点的位移，很多场合力的位移与物体的位移是相同的，另外，只要题意未加说明这个位移就是相对地的（即一般意义的功都是指对地的功）；α是力与位移方向之间的夹角。

       ②合功的求法 W = W1 + W2 + …         

       教师导学：①由于功有正、负，所以总功应该是代数和。

       ②还可以先求合力，再求合力的功。

       如：上例中，合力F合=Fx =F cos370-F阻

                ∴ W = F合l = (F cos370-F阻)l

                得出的结果相同。

       可见，求几个力的总功，可以分别求出每个力的功，然后求代数和，也可以先求出各力的合力，再求合力的功，在实际应用时可以选择较简单的方法来做。

三、课堂练习：

       1、用水平恒力F作用在质量为M的物体上，使之在光滑的水平面上沿力的方向移动距离l，恒力做功为W1；再用同样的恒力F作用于该物体上，使之在粗糙的水平面上恰好匀速移动同样的距离l，恒力做功为W2。则两次恒力做功的关系是（       ）

       A. W1 > W2       B. W1 < W2          C. W1 = W2         D.无法判断

       答案：C

       2、观看录像并思考：（录像为自拍的三人小组在草地上传球）

       足球运动员传球时，一脚踢去，原来停止的足球沿草地直线方向滚出10m后停止。已知足球的质量约400g，假设球在滚动过程中受到的阻力恒定且为球重的10%，试求人踢球时对足球做的功？

       答案：W=W克f =0.1mg•l = 4J

四、小结：

       重点内容：

      （1）功的概念及计算

      （2）正功和负功的意义

       注意点：在研究力对物体做功的问题时，要明确：是“是什么力做的功？力对什么物体做功？做的功是正值还是负值？”

课堂练习：

       1、用水平恒力F作用在质量为M的物体上，使之在光滑的水平面上沿力的方向移动距离l，恒力做功为W1,再用该恒力作用于该物体上，使之在粗糙的水平面上恰好匀速移动同样距离l，恒力做功为W2,则两次恒力做功的关系是（       ）

A. W1> W2       B. W1<W2      C. W1= W2         D.无法判断

       2、如图所示，质量相同的两物体与水平面的动摩擦因素相同，分别用力F1推甲、用F2拉乙，使甲乙两物体都沿水平面做匀速直线运动，已知两力与水平面的夹角皆为α，当两者移动相同距离的过程中，两力F1、F2所做的功W1、W2的关系为（      ）

       A、 W1＞ W2                B、W1 =W2        C、W1＜ W2            D、无法判断

       3、沿倾角为θ的斜面向上推一个质量为m的木箱，推力F与斜面平行，推上了距离l。画出题中所述物理情景的示意图及受力图。

   （1）写出各力做功的表达式。写出各力做功的代数和（即总功的表达式）。

   （2）′写出合力的表达式。

   （3）′写出合力做功的表达式。

       4、用水平恒力F作用在质量为M的物体上，使之在光滑的水平面上沿力的方向移动距离l，恒力做功为W1,再用该恒力作用于该物体上，使之在粗糙的水平面上恰好匀速移动同样距离l，恒力做功为W2,则两次恒力做功的关系是（    ）

       A.W1 > W2         B. W1 < W2         C. W1 = W2         D.无法判断