高中物理 第七章 機(jī)械能守恒定律 7.2 功教案 新人教版必修2

1、7.2 功項(xiàng)目?jī)?nèi)容課題7.2 功修改與創(chuàng)新教學(xué)目標(biāo)1、知識(shí)與技能（1）理解功的概念，知道力和物體在力的方向發(fā)生位移是做功的兩個(gè)不可缺少的因素；（2）理解正功和負(fù)功的概念，知道在什么情況下力做正功或負(fù)功；（3）知道在國(guó)際單位制中，功的單位是焦耳(J)，知道功是標(biāo)量；（4）掌握合力做功的意義和總功的含義；（5）掌握公式W=Fs cos的應(yīng)用條件，并能進(jìn)行有關(guān)計(jì)算。2、過(guò)程與方法：理解正負(fù)功的含義，并會(huì)解釋生活實(shí)例。3、情感、態(tài)度與價(jià)值觀：功與生活聯(lián)系非常密切，通過(guò)探究功來(lái)探究生活實(shí)例。教學(xué)重、難點(diǎn)教學(xué)重難點(diǎn)：（1）重點(diǎn)使學(xué)生掌握功的計(jì)算公式，理解力對(duì)物體做功的兩個(gè)要素；（2）難點(diǎn)是物體在力的方向上

2、的位移與物體運(yùn)動(dòng)方向的位移容易混淆，需要講透、講白；（3）使學(xué)生認(rèn)識(shí)負(fù)功的意義較困難，也是難點(diǎn)之一。教學(xué)準(zhǔn)備計(jì)算機(jī)、投影儀、CAI課件、錄像片教學(xué)過(guò)程第二節(jié) 功（一）引入新課初中我們學(xué)過(guò)做功的兩個(gè)因素是什么?（一是作用在物體上的力，二是物體在力的方向上移動(dòng)的距離。） 擴(kuò)展：高中我們已學(xué)習(xí)了位移，所以做功的兩個(gè)要素我們可以認(rèn)為是：作用在物體上的力；物體在力的方向上移動(dòng)的位移。 導(dǎo)入：一個(gè)物體受到力的作用，且在力的方向上移動(dòng)了一段位移，這時(shí)，我們就說(shuō)這個(gè)力對(duì)物體做了功。在初中學(xué)習(xí)功的概念時(shí)，強(qiáng)調(diào)物體運(yùn)動(dòng)方向和力的方向的一致性，如果力的方向與物體的運(yùn)動(dòng)方向不一致呢？相反呢？力對(duì)物體做不做功？若做了功

3、，又做了多少功？怎樣計(jì)算這些功呢？本節(jié)課我們來(lái)繼續(xù)學(xué)習(xí)有關(guān)功的知識(shí)，在初中的基礎(chǔ)上進(jìn)行擴(kuò)展。1（二）教學(xué)過(guò)程設(shè)計(jì)1、推導(dǎo)功的表達(dá)式（1）如果力的方向與物體的運(yùn)動(dòng)方向一致，該怎樣計(jì)算功呢？ 物體m在水平力F的作用下水平向前行駛的位移為s，如圖1所示，求力F對(duì)物體所做的功。 在問(wèn)題一中，力和位移方向一致，這時(shí)功等于力跟物體在力的方向上移動(dòng)的距離的乘積。W = F s（2）如果力的方向與物體的運(yùn)動(dòng)方向成某一角度，該怎樣計(jì)算功呢？物體m在與水平方向成角的力F的作用下，沿水平方向向前行駛的距離為s，如圖2所示，求力F對(duì)物體所做的功。 分析并得出這一位移為s cos 。至此按功的前一公式即可得到如下：計(jì)算

4、公式： W = F s cos按此公式考慮（再根據(jù)公式W=Fs做啟發(fā)式提問(wèn)），只要F與s在同一直線上，乘起來(lái)就可以求得力對(duì)物體所做的功。在圖2中，我們是將位移分解到F的方向上，如果我們將力F分解到物體位移s的方向上，看看能得到什么結(jié)果？由于物體所受力的方向與運(yùn)動(dòng)方向成一夾角，可根據(jù)力F的作用效果把F沿兩個(gè)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，如圖所示： 據(jù)做功的兩個(gè)不可缺少的因素可知：分力F1對(duì)物體所做的功等于F1s。而分力F2的方向跟位移的方向垂直，物體在F2的方向上沒有發(fā)生位移，所以分力F2所做的功等于零。所以，力F所做的功W=W1W2=W1=F1s=Fscos力

5、F對(duì)物體所做的功等于力的大小、位移的大小、力和位移夾角的余弦這三者的乘積。即：W = F s cosW表示力對(duì)物體所做的功，F(xiàn)表示物體所受到的力，s物體所發(fā)生的位移，力F和位移之間的夾角。功的公式還可理解成在位移方向的分力與位移的乘積，或力與位移在力的方向的分量的乘積。例題1：F=100N、s=5m、=37，計(jì)算功W？ W=400Nm。就此說(shuō)明1Nm這個(gè)功的大小被規(guī)定為功的單位，為方便起見，取名為焦耳，符號(hào)為J，即1J=1Nm。在國(guó)際單位制中，功的單位是焦耳(J) 1J1Nm2、對(duì)正功和負(fù)功的學(xué)習(xí)通過(guò)上邊的學(xué)習(xí)，我們已明確了力F和位移s之間的夾角，并且知道了它的取值范圍是0180。那么，在這個(gè)

6、范圍之內(nèi)，cos可能大于0，可能等于0，還有可能小于0，從而得到功W也可能大于0、等于0、小于0。請(qǐng)畫出各種情況下力做功的示意圖，并加以討論。認(rèn)真閱讀教材，思考老師的問(wèn)題。（1）當(dāng)=/2時(shí)，cos=0，W=0。力F和位移s的方向垂直時(shí)，力F不做功；（2）當(dāng)/2時(shí)，cos0，W0。這表示力F對(duì)物體做正功；（3）當(dāng)/2時(shí)，cos0，W0。這表示力F對(duì)物體做負(fù)功?？偨Y(jié)：（1）功的正負(fù)表示是動(dòng)力對(duì)物體做功還是阻力對(duì)物體做功。功的正負(fù)由力和位移之間的夾角決定，所以功的正負(fù)決不表示方向，而只能說(shuō)明做功的力對(duì)物體來(lái)說(shuō)是動(dòng)力還是阻力。當(dāng)力對(duì)物體做正功時(shí)，該力就對(duì)物體的運(yùn)動(dòng)起推動(dòng)作用；當(dāng)力對(duì)物體做負(fù)功時(shí)，該力就

7、對(duì)物體運(yùn)動(dòng)起阻礙作用。 （2）功的正負(fù)是借以區(qū)別誰(shuí)對(duì)誰(shuí)做功的標(biāo)志。功是標(biāo)量，只有量值，沒有方向。功的正、負(fù)并不表示功的方向，而且也不是數(shù)量上的正與負(fù)。我們既不能說(shuō)“正功與負(fù)功的方向相反”，也不能說(shuō)“正功大于負(fù)功”，它們僅表示相反的做功效果。正功和負(fù)功是同一物理過(guò)程從不同角度的反映。同一個(gè)做功過(guò)程，既可以從做正功的一方來(lái)表述也可以從做負(fù)功的一方來(lái)表述。（3） 一個(gè)力對(duì)物體做負(fù)功，往往說(shuō)成物體克服這個(gè)力做功。例2：一個(gè)力對(duì)物體做了-6J的功，可以說(shuō)成物體克服這個(gè)力做了6J的功。打個(gè)比喻，甲借了乙10元錢，那么從甲的角度表述，是甲借了錢；從乙的角度表述，乙將錢借給了別人。3、幾個(gè)力做功的計(jì)算剛才我們

8、學(xué)習(xí)了一個(gè)力對(duì)物體所做功的求解方法，而物體所受到的力往往不只一個(gè)，那么，如何求解這幾個(gè)力對(duì)物體所做的功呢? 如圖所示，一個(gè)物體在拉力F1的作用下，水平向右移動(dòng)位移為s，求各個(gè)力對(duì)物體做的功是多少?各個(gè)力對(duì)物體所做功的代數(shù)和如何? 物體所受的合力是多少?合力所做的功是多少?解析：物體受到拉力F1、滑動(dòng)摩擦力F2、重力G、支持力F3的作用。重力和支持力不做功，因?yàn)樗鼈兒臀灰频膴A角為90；F1所做的功為：W1=Fscos，滑動(dòng)摩擦力F2所做的功為：W2=F2scos180=-F2s。各個(gè)力對(duì)物體所做功的代數(shù)和為：W=（F1cos-F2）s故：根據(jù)正交分解法求得物體所受的合力F=F1cos-F2 合力

9、方向向右，與位移同向；合力所做的功為：W=Fscos=（F1cos-F2）s 總結(jié)：當(dāng)物體在幾個(gè)力的共同作用下發(fā)生一段位移時(shí)，這幾個(gè)力對(duì)物體所做的功可以用下述方法求解：（1）求出各個(gè)力所做的功，則總功等于各個(gè)力所做功的代數(shù)和；（2）求出各個(gè)力的合力，則總功等于合力所做的功。例3：一個(gè)質(zhì)量m=2kg的物體，受到與水平方向成37角斜向上方的拉力F1=10N，在水平地面上移動(dòng)的距離s=2m。物體與地面間的滑動(dòng)摩擦力F2=4.2N。求外力對(duì)物體所做的總功。解析：拉力F1對(duì)物體所做的功為W1= F1scos37=16J。摩擦力F2對(duì)物體所做的功為W2= F2scos180= -8.4J。外力對(duì)物體所做的總功W=W1W2=7.6J。板書設(shè)計(jì)第二節(jié) 功1、推導(dǎo)功的表達(dá)式W = F s cos 或 W = F s cos功的單位是焦耳(J) 1J1Nm2、對(duì)正功和負(fù)功的學(xué)習(xí)（1）當(dāng)=/2時(shí)，cos=0，W=0。力F和位移s的方向垂直時(shí)，力F不做功；（2）當(dāng)/2時(shí)，cos0，W0。這表示力F對(duì)物體做正功；（3）當(dāng)/2時(shí)，cos0，W0。這表示力F對(duì)物體做負(fù)功。注意：（1）功的正負(fù)表示是動(dòng)力對(duì)物體做功還是阻力對(duì)物體做功。（2）功的正負(fù)是借以區(qū)別誰(shuí)對(duì)誰(shuí)做功的標(biāo)志。（3）一個(gè)力對(duì)物體做負(fù)功，往往說(shuō)成物體克服這個(gè)力做功。3、幾個(gè)力做功的計(jì)算 幾個(gè)力對(duì)物體所做的功可以用下述方法求解