2.功公开课教案

2.功　 高中物理       人教2003课标版

知识与能力

1.

知道功的概念，理解做功的两个必要因素。

2.

掌握功的公式：

，明确公式中各个字母所代表的物理量，知道功的单位。

3.

知道功是标量，理解正功和负功的含义，能正确判断正功和负功。

过程与方法

1.

通过演示和事例，并同时通过启发式探究，使学生明白“功”的来历并掌握做功的两

个因素。

2.

在推导过程中，通过猜想、从特殊到一般，再从一般到特殊的理论论证等方法培养学

生科学论证能力和推理能力。

情感态度与价值观

1.

通过分析日常现象，培养学生探究周围事物的习惯，培养学生学习物理的兴趣。

2.

培育学生发表见解的意识和与他人交流的愿望。

本节课所要合作的对象是普通中学的高二学生。本阶段的学生思维敏捷、活跃，好奇心强，善于观察生活，处于心理学中的具体运算阶段。在本次课之前他们已经学习了力做功的基础运算和基本概念，以及对经典力学的基础规律，现在学生迫切的需要知道基础物理量与能量之间的联系。

【教学重点】

在理解力对物体做功的两个要素的基础上掌握功的概念及功的计算公式。

【教学难点】

1.

正功和负功的含义及如何判定各个力做功的正负。

2.

合外力做功的计算

新课教学

1、推导功的表达式

教师活动：如果力的方向与物体的运动方向一致，该怎样计算功呢？

投影问题一：物体m在水平力F的作用下水平向前行驶的位移为s，如图甲所示，求力F对物体所做的功。

学生活动：思考老师提出的问题，根据功的概念独立推导。

在问题一中，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距离的乘积。

W=Fs[来源:Zxxk.Com]

教师活动：如果力的方向与物体的运动方向成某一角度，该怎样计算功呢？

投影问题二：物体m在与水平方向成α角的力F的作用下，沿水平方向向前行驶的距离为s，如图乙所示，求力F对物体所做的功。

学生活动：思考老师提出的问题，根据功的概念独立推导。

在问 题二中，由于物体所受力的方向与运动方向成一夹角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F1，跟位移方向垂直的分力F2，如图所示：

[来源:学&科&网]

据做功的两个不可缺少的因素可知：分力F1对物体所做的功等于F1s。而分力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，所以分力F2所做的功等于零。所以，力F所做的功W=W1＋W2=W1=F1s=Fscosα

教师活动：展示学生的推导结果，点评、总结， 得出功的定义式。

力F对物体所做的功等于力的大小、位移的大小、力和位移夹角的余弦这三者的乘积。即：[来源:学|科|网]

W=Fscosα

W表示力对物体所做的功，F表示物体所受到的 力，s物体所发生的位移，α力F和位移之间的夹角。

功的公式还可理解成在位移方向的分力与位移的乘积，或力与位移在力的方向的分量 的乘积。

在SI制中，功的单位为焦。

1J=1N·m

在用功的公式计算时，各量要求统一采用国际单位制。

2、对正功和负功的学习

教师活动：指导学生 阅读课文P5的正功和负功一段。

通过上边的学习，我们已明确了力F和位移s之间的夹角，并且知道了它的取值范围是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。请画出各种情况下力做功的示意图，并加以讨论。

学生活动：认真阅读教材，思考老师的问题。

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；

②当α＜π/2时，cosα＞0，W＞0。这表示力F对物体做正功；

③当π/2＜α≤π时，cosα＜0，W＜0。这表示力F对物体做负功。

教师活动：投影学生画图情况，点评、总结。

点评：培养学生分析问题的 能力。

教师活动：指导学生阅读课文。提出问题，力对物体做正功 或负功时有什么物理意义呢？结合生活实际，举例说明。

学生活动：阅读课文，理解正功和负功的含义。回答老师的问题。

教师活动：倾听学生回答，点评、总结。

①功的正负表示是动力对物体做功还是阻力对物体做功

功的正负由力和位移之间的夹角决定，所以功的正负决不表示方向，而只能说明做功的力对物体来说是动力还是阻力。当力对物体做正功时，该力就对物体的运动起推动作用；当力对物体做负功时，该力就对物体运动起阻碍作用。

②功的正负是借以区别谁对谁做功的标志

功是标量，只有量值，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。同一个做功过程，既可以从做正功的一方来表述也可以从做负功的一方来表述。

一个力对物体做负功，往往说成物体克服这个力做功。打个比喻，甲借了乙10元钱，那么从甲的角度表述，是甲借了钱；从乙的角度表述，乙将钱借给了别人。例如：一个力对物体做了-6J的功，可以说成物体克服这个力做了6J的功。

3、几个力做功的计算

教师活动：刚才我们学习了一个力对物体所做功的求解方法，而物体所受到的力往往不只一个，那么，如何求解这几个力对物体所做的功呢?

投影例题：如图所示，一个物体在拉力F1的作用下，水平向右移动位移为s，求各个力对物体做的功是多少?各个力对物体所做功的代数和如何? 物体所受的合力是多少?合力所 做的功是多少?

学生活动：认真审题，解决问题。

教师活动：投影学生解题过程，点评总结。

解析：物体受到拉力F1、滑动摩擦力F2、重力G、支持力F3的作用。

重力和支持力不做功，因为它们和位移的夹角为90°；F1所做的功为：W1=Fscosα，滑动摩擦力F2所做的功为：W2=F2scos180°=-F2s。

各个力对物体所做功的代数和为：W=（F1cosα-F2）s

根据正交分解法求得物体所受的合力F=F1cosα-F2 合力方向向右，与位移同向；

合力所做的功为：W=Fscos０°=（F1cosα-F2）s

总结：当物体在几个力的共同作用下发生一段位移时，这几个力对物体所做的功可以用下述方法求解

（1）求出各个力所做的功，则总功等于各个力所做功的代数和；

（2）求出各个力的合力，则总功等于合力所做的功。

教师活动：投影例题：一个质量m=2kg的物体，受到与水平方向成37°角斜向上方的拉力F1=10 N，在水平地面上移动的距离s=2m。物体与地面间的滑动摩擦力F2=4.2N。求外力对物体所做的总功。

学生活动：认真审题，解决问题。

教师活动：投影学生解题过程，点评总结。

解析：拉力F1对物体所做的功为W1= F1scos37°=16J。

摩擦力F2对物体所做的功为W2= F2scos180°= -8.4J。

外力对物体所做的总功W=W1＋W2=7.6J。

（另解：先求合力，再求总功）

点评：通过实际问题的应用，培养学生独立分析问题的能力。

（三）课堂总结、点评

教师活动：让学生概括总结本节的内容。请一个同学到黑板上总结，其他同 学在笔记本 上总结，然后请同学评价黑板上的小结内容。

学生活动：认真总结概括本节内容，并把自己这节课的体会写下来、比较黑板上的小结和自己的小结，看谁的更好，好在什么地方。

点评：总结课堂内容，培养学生概括总结能力。

教师要放开，让学生自己总结所学内容，允许内容的顺序不同，从而构建他们自己的知识框架。

板书设计

1功的概念

（1）什么叫力做了功

（2）力做功的两个因素

2功的公式：W＝Fscosa

3正功和负功功是标量，功的正负不表示方向

4总功的求法W

（1）W＝Fscosa （2） W＝W 1＋W 2＋……

2.功　

2.功　

新课教学

1、推导功的表达式

教师活动：如果力的方向与物体的运动方向一致，该怎样计算功呢？

投影问题一：物体m在水平力F的作用下水平向前行驶的位移为s，如图甲所示，求力F对物体所做的功。

学生活动：思考老师提出的问题，根据功的概念独立推导。

在问题一中，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距离的乘积。

W=Fs[来源:Zxxk.Com]

教师活动：如果力的方向与物体的运动方向成某一角度，该怎样计算功呢？

投影问题二：物体m在与水平方向成α角的力F的作用下，沿水平方向向前行驶的距离为s，如图乙所示，求力F对物体所做的功。

学生活动：思考老师提出的问题，根据功的概念独立推导。

在问 题二中，由于物体所受力的方向与运动方向成一夹角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F1，跟位移方向垂直的分力F2，如图所示：

[来源:学&科&网]

据做功的两个不可缺少的因素可知：分力F1对物体所做的功等于F1s。而分力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，所以分力F2所做的功等于零。所以，力F所做的功W=W1＋W2=W1=F1s=Fscosα

教师活动：展示学生的推导结果，点评、总结， 得出功的定义式。

力F对物体所做的功等于力的大小、位移的大小、力和位移夹角的余弦这三者的乘积。即：[来源:学|科|网]

W=Fscosα

W表示力对物体所做的功，F表示物体所受到的 力，s物体所发生的位移，α力F和位移之间的夹角。

功的公式还可理解成在位移方向的分力与位移的乘积，或力与位移在力的方向的分量 的乘积。

在SI制中，功的单位为焦。

1J=1N·m

在用功的公式计算时，各量要求统一采用国际单位制。

2、对正功和负功的学习

教师活动：指导学生 阅读课文P5的正功和负功一段。

通过上边的学习，我们已明确了力F和位移s之间的夹角，并且知道了它的取值范围是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。请画出各种情况下力做功的示意图，并加以讨论。

学生活动：认真阅读教材，思考老师的问题。

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；

②当α＜π/2时，cosα＞0，W＞0。这表示力F对物体做正功；

③当π/2＜α≤π时，cosα＜0，W＜0。这表示力F对物体做负功。

教师活动：投影学生画图情况，点评、总结。

点评：培养学生分析问题的 能力。

教师活动：指导学生阅读课文。提出问题，力对物体做正功 或负功时有什么物理意义呢？结合生活实际，举例说明。

学生活动：阅读课文，理解正功和负功的含义。回答老师的问题。

教师活动：倾听学生回答，点评、总结。

①功的正负表示是动力对物体做功还是阻力对物体做功

功的正负由力和位移之间的夹角决定，所以功的正负决不表示方向，而只能说明做功的力对物体来说是动力还是阻力。当力对物体做正功时，该力就对物体的运动起推动作用；当力对物体做负功时，该力就对物体运动起阻碍作用。

②功的正负是借以区别谁对谁做功的标志

功是标量，只有量值，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。同一个做功过程，既可以从做正功的一方来表述也可以从做负功的一方来表述。

一个力对物体做负功，往往说成物体克服这个力做功。打个比喻，甲借了乙10元钱，那么从甲的角度表述，是甲借了钱；从乙的角度表述，乙将钱借给了别人。例如：一个力对物体做了-6J的功，可以说成物体克服这个力做了6J的功。

3、几个力做功的计算

教师活动：刚才我们学习了一个力对物体所做功的求解方法，而物体所受到的力往往不只一个，那么，如何求解这几个力对物体所做的功呢?

投影例题：如图所示，一个物体在拉力F1的作用下，水平向右移动位移为s，求各个力对物体做的功是多少?各个力对物体所做功的代数和如何? 物体所受的合力是多少?合力所 做的功是多少?

学生活动：认真审题，解决问题。

教师活动：投影学生解题过程，点评总结。

解析：物体受到拉力F1、滑动摩擦力F2、重力G、支持力F3的作用。

重力和支持力不做功，因为它们和位移的夹角为90°；F1所做的功为：W1=Fscosα，滑动摩擦力F2所做的功为：W2=F2scos180°=-F2s。

各个力对物体所做功的代数和为：W=（F1cosα-F2）s

根据正交分解法求得物体所受的合力F=F1cosα-F2 合力方向向右，与位移同向；

合力所做的功为：W=Fscos０°=（F1cosα-F2）s

总结：当物体在几个力的共同作用下发生一段位移时，这几个力对物体所做的功可以用下述方法求解

（1）求出各个力所做的功，则总功等于各个力所做功的代数和；

（2）求出各个力的合力，则总功等于合力所做的功。

教师活动：投影例题：一个质量m=2kg的物体，受到与水平方向成37°角斜向上方的拉力F1=10 N，在水平地面上移动的距离s=2m。物体与地面间的滑动摩擦力F2=4.2N。求外力对物体所做的总功。

学生活动：认真审题，解决问题。

教师活动：投影学生解题过程，点评总结。

解析：拉力F1对物体所做的功为W1= F1scos37°=16J。

摩擦力F2对物体所做的功为W2= F2scos180°= -8.4J。

外力对物体所做的总功W=W1＋W2=7.6J。

（另解：先求合力，再求总功）

点评：通过实际问题的应用，培养学生独立分析问题的能力。

（三）课堂总结、点评

教师活动：让学生概括总结本节的内容。请一个同学到黑板上总结，其他同 学在笔记本 上总结，然后请同学评价黑板上的小结内容。

学生活动：认真总结概括本节内容，并把自己这节课的体会写下来、比较黑板上的小结和自己的小结，看谁的更好，好在什么地方。

点评：总结课堂内容，培养学生概括总结能力。

教师要放开，让学生自己总结所学内容，允许内容的顺序不同，从而构建他们自己的知识框架。

板书设计

1功的概念

（1）什么叫力做了功

（2）力做功的两个因素

2功的公式：W＝Fscosa

3正功和负功功是标量，功的正负不表示方向

4总功的求法W

（1）W＝Fscosa （2） W＝W 1＋W 2＋……