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1、高一下册物理教案：功一、教学目标1.理解功的概念：(1) 知道做机械功的两个不可缺少的因素，知道做功和 “工作”的区别;(2) 知道当力与位移方向的夹角大于 90时，力对物体做 负功，或说物体克服这个力做了功。2.掌握功的计算：(1) 知道计算机械功的公式 w=fscos ; 知道在国际单位 制中，功的单位是焦耳 (j);知道功是标量。(2) 能够用公式 w=fscos 进行有关计算。二、重点、难点分析1. 重点是使在理解力对物体做功的两个要素的基础上掌 握机械功的计算公式。2. 物体在力的方向上的位移与物体运动的位移容易混 淆，这是难点。3. 要使学生对负功的意义有所认识，也较困难，也是难
2、点。三、教具带有牵引细线的滑块(或小车)。四、主要教学过程(一)引入新课功这个词我们并不陌生，初中中学习过功的一些初步知 识，今天我们又来学习功的有关知识，绝不是简单地重复， 而是要使我们对功的认识再提高一步。(二)教学过程设计1.功的概念先请同学回顾一下初中学过的与功的概念密切相关的如 下两个问题：什么叫做功?谁对谁做功?然后做如下并板书：(1)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体做了功。然后演示用水平拉力使滑块沿拉力方向在讲桌上滑动一 段距离，并将示意图画到黑板上，如图 1 所示，与同学一起 讨论如下问题：在上述过程中，拉力 f 对滑块是否做了功
3、?滑 块所受的重力 mg 对滑块是否做了功?桌面对滑块的支持力 n 是否对滑块做了功 ?强调指出，分析一个力是否对物体做功， 关键是要看受力物体在这个力的方向上是否有位移。至此可 作出如下总结并板书：(2)在物理学中，力和物体在力的方向上发生的位移，是 做功的两个不可缺少的因素。2.功的公式就图 1 提出：力 f 使滑块发生位移 s 这个过程中，f 对滑块做了多少功如何计算 ?由同学回答出如下计算公式：w=fs 。 就此再进一步提问：如果细绳斜向上拉滑块，如图 2 所示， 这种情况下滑块沿 f 方向的位移是多少?与同学一起分析并得 出这一位移为 s cos 。至此按功的前一公式即可得到如下 计
4、算公式：w=fscos再根据公式 w=fs 做启发式提问：按此公式考虑，只要 f 与 s 在同一直线上，乘起来就可以求得力对物体所做的功。 在图 2 中，我们是将位移分解到 f 的方向上，如果我们将力 f 分解到物体位移 s 的方向上，看看能得到什么结果 ?至此在图 2 中将 f 分解到 s 的方向上得到这个分力为 fcos ，再与 s 相乘，结果仍然是 w=fscos 。就此指出，计算一个力对物体 所做的功的大小，与力 f 的大小、物体位移 s 的大小及 f 和 s 二者方向之间的夹角 有关，且此计算公式有普遍意义(对 计算机械功而言)。至此作出如下板书：w=fscos力对物体所做的功，等于
5、力的大小、位移的大小、力和 位移的夹角的余弦三者的乘积。接下来给出 f=100n 、s=5m、 =37，与同学一起计算功 w，得出 w=400nm。就此说明 1nm 这个功的大小被规定为功 的单位，为方便起见，取名为焦耳，符号为 j，即 1j=1nm。 最后明确板书为：在国际单位制中，功的单位是焦耳(j)1j=1nm3.正功、负功(1)首先对功的计算公式 w=fscos 的可能值与学生共同 讨论。从 cos 的可能值入手讨论，指出功 w 可能为正值、 负值或零，再进一步说明，力 f 与 s 间夹角 的取值范围， 最后总结并作如下板书：当 0 90时，cos 为正值， w 为正值，称为力 对物体
6、做正功，或称为力对物体做功。当 =90时，cos =0，w=0，力对物体做零功，即力对 物体不做功。当 90(2)与学生一起先讨论功的物理意义，然后再说明正功、 负功的物理意义。提出功是描述什么的物理量这个问题与学生讨论。结 合图 1，使学生注意到力作用滑块并持续使滑块在力的方向上 运动，发生了一段位移，引导学生认识其特征是力在空间位 移上逐渐累积的作用过程。然后就此提出：这个累积作用过 程到底累积什么?举如下两个事例启发学生思考：a.一辆手推车上装有很多货物，搬运工推车要用很大的 力。向前推一段距离就要休息一会儿，然后有了力气再推车 走。b.如果要你将重物从一楼向六楼上搬，搬运过程中会有 什
7、么感觉?首先使学生意识到上述两个过程都是人用力对物体做功 的过程，都要消耗体能。就此指出做功过程是能量转化过程， 做功越多，能量转化得越多，因而功是能量转化的量度。能 量是标量，相应功也是标量。板书如下：功是描述力在空间位移上累积作用的物理量。功是能量 转化的量度，功是标量。在上述对功的意义认识的基础上，讨论正功和负功的 意义，得出如下认识并板书：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。4.例题讲解或讨论例 1.课本 p.110 上的例题是功的计算公式的应用示 范。分析
8、过程中应使学生明确：推力 f 对箱子所做的功，实 际上就是推力 f 的水平分力 fcos 对箱子所做的功，而推力 f 的竖直分力 fsin 与位移 s 的方向是垂直的，对箱子不做 功。例 2.如图 3 所示，abcd 为画在水平地面上的正方形，其 边长为 a，p 为静止于 a 点的物体。用水平力 f 沿直线 ab 拉物体缓慢滑动到 b 点停下，然后仍用水平力 f 沿直线 bc 拉物 体滑动到 c 点停下，接下来仍用水平力 f 沿直线 cd 拉物体滑 动到 d 点停下，最后仍用水平力 f 沿直线 da 拉物体滑动到 a 点停下。若后三段运动中物体也是缓慢的，求全过程中水平 力 f 对物体所做的功
9、是多少 ?此例题先让学生做，然后找出一个所得结果是 w=0 的学 生发言，此时会有学生反对，并能说出 w=4fa 才是正确结果。 让后者讲其思路和做法，然后总结，使学生明确在每一段位 移 a 中，力 f 都与 a 同方向，做功为 fa，四个过程加起来就 是 4fa。强调：功的概念中的位移是在这个力的方向上的位移， 而不能简单地与物体运动的位移画等号。要结合物理过程做 具体分析。例 3.如图 4 所示，f1 和 f2 是作用在物体 p 上的两个水 平恒力，大小分别为： f1=3n，f2=4n ，在这两个力共同作用 下，使物体 p 由静止开始沿水平面移动 5m 距离的过程中，它 们对物体各做多少功
10、 ?它们对物体做功的代数和是多少 ?f1、 f2 的合力对 p 做多少功?此例题要解决两个方面的问题，一是强化功的计算公式 的正确应用，纠正学生中出现的错误，即不注意力与位移方 向的分析，直接用 3n 乘 5m、4n 乘 5m 这种低级错误，引导学 生注意在题目没有给出位移方向时，应该根据动力学和运动 学知识作出符合实际的判断 ;二是通过例题得到的结果，使学生知道一个物体所受合力对物体所做的功。等于各个力对物 体所做的功的代数和，并从合力功与分力功所遵从的运算法 则，深化功是标量的认识。解答过程如下：位移在 f1 、f2 方向上的分量分别为 s1=3m、s2=4m，f1 对 p 做功为 9j，
11、f2 对 p 做功为 16j，二者 的代数和为 25j。f1、f2 的合力为 5n，物体的位移与合力方 向相同，合力对物体做功为 w=fs=5n5m=25j。例 4.如图 5 所示。a 为静止在水平桌面上的物体，其右 侧固定着一个定滑轮 o，跨过定滑轮的细绳的 p 端固定在墙壁 上，于细绳的另一端 q 用水平力 f 向右拉，物体向右滑动 s 的过程中，力 f 对物体做多少功?(上、下两段绳均保持水平 )本例题仍重点解决计算功时对力和位移这两个要素的分 析。如果着眼于受力物体，它受到水平向右的力为两条绳的 拉力，合力为 2f。因而合力对物体所做的功为 w=2fs;如果着 眼于绳子的 q 端，即力 f 的作用点，则可知物体向右发主 s 位移过程中， q 点的位移为 2s ，因而力 f 拉绳所做的功 w=f2s=2fs。两种不同处理方法结果是相同的。五、课堂小结1. 对功的概念和功的物理意义的主要内容作必要的重复 (包括正功和负功的意义)。2. 对功的计算公式及其应用的主要问题再作些强调。 六、说明1.考虑到功的定义式 w=fscos 与课本上讲的功的公式 相同，特别是对式中 s 的解释不一，有物体位移与力的作用 点的位移之分，因而没有给出明确的功的定义的
