人教版高中物理必修二功优质教案

1、功【教学目标】1、正确认识功的概念.2、牢固掌握功的计算公式.3、熟练运用功的公式进行计算，并能解释有关的实际问题.【教学重点难点】熟练运用功的公式进行计算【教学方法】 讨论、启发式教学【教学过程】一、引入新课师：同学们！还记得初中学过的功的概念吗？生：物体在力的方向上通过了一段距离，我们就说力对物体做了功。师：在初中学习功的概念时， 我们强调物体运动方向和力作用方向的一致性。 如果力的 方向与物体运动方向不一致呢？比如相反呢？力对物体究竟有没有做功？若做了功，又做多少功呢？我们怎样来计算这些功？今天，我们进一步来学习功。二、新课教学1、功的初步概念讲述那么，高中对功是怎样定义的呢？作用在物体

2、上的力，如果使物体在力的方向发生了一段位移，我们就说这个力对物体做了功。（教师板书定义，同时举例）人拉车向前运动，如 f . f图1,说明拉力对车做了功。（强调车在拉力作用下，ks >1发生了哪一段位移，并指明位移的方向。）强调力和物体在力的方向上发生一段位移，是做功的两个不可缺少的因素。师：手提水桶水平地行走，提力对水桶有没有做功？生：没有。师：为什么？生：缺少了做功的一个条件，提力方向 （竖直方向）上水桶没有发生位移。师：重力对水桶有没有做功?生：没有。师：为什么？生：缺少了做功的一个条件， 重力方向上水桶没有发生 位移。（教师可视情况再举一些事例 ）师：想一想，高中物理中功的概念与

3、初中有什么不同？生：高中讲“位移”，初中讲“距离”。师：还有什么不同？生：高中讲“发生” 一段位移，初中讲“通过”的距离。师：“位移”与“距离”有什么区别？ “发生”跟“通过”有什么差异?（学生疑惑，回答不全面）讲述位移是矢量，距离是标量。发生的一段位移并不要求物体非要沿着发生位移的路径通过，如人提水桶上坡，提力对 水桶做功。见图2,人提水桶上坡的运动可分解为水平方向，竖直方向两个分运动。提力对作水平方向上分运动的水桶不做功，对作竖直方向上分运动的水桶不做功。用“发生一段位移”取代“通过的距离”不是简单的更换词组，它使我们所学的功的概念更深刻、更严密、更科学、更具普遍意义。其实，功这个概念是1

4、9世纪人们在广泛使用各种机械时总结出来的。随着实践的发展和科学的进步，功的概念也渐趋严密、科学、完善。我们学习功的概念也应由浅入深，由局部到一般。在今天和往后的学习中，我们是能体会到这一点的。（适时地对学生进行科学史观和认知规律的教育）2、功的计算公式讲述功和大小是由力的大小和物体在力方向上发生位移的大小来确定的，力越大，位移越大，功就越大。那么，怎样计算功的大小呢？第一种情况，当力和位移方向一致时， 也就是力和物体运动方向一致。（教师板画图3） （请学生上黑板来写）生：W=FS师：对。功等于力的大小和位移大小的乘积。这里的F表小恒力的大小，S表本位移的大小，W表示所做的功。讲述第二种情况，当

5、力和位移方向成某一角度“时。譬如人拉小车（教师板画图4）,当拉力方向与小车位移方向有一夹角，即拉力F跟小车位移S矢量间的夹角为a时，我们来分析拉力F对小车所做的功。我们可把力F分解成Fi（Fi与S同向）和F2（F2与S垂直）两个分力。根据功的定义，分力Fi做功等于FiS;在分力F2方向上小车没有发生位移，所以，分力F2对小车不做功（或者说,F2对小车做功等于零）。因此，力F对小车所做的功等于 F0,由于Fi=F cos a,所以，拉力 对小车所做的功可表达为：W=FSco s这是计算功的一般公式上述第一种情况是a =0。时的特例。师：从计算功的一般公式，谁能表达一下，力对物体所做的功等于什么？

6、生：力对物体所做的功等于力的大小，位移的大小，力和位移的夹角的余弦三者的乘积。师：对，力对物体所做的力等于力、位移两矢量的大小和它们间夹角余弦三者的乘积。功只有大小，没有方向，它是一个标量。那么，功的单位是怎样的呢？讲述在国际单位制中，功的单位是焦耳，符号是J。1焦就是1牛的力使物体在力的方向上发生1米的位移所做的功，即1焦=1牛X 1米=1牛米。F 功的其它单位还有千小时。L rl一K尸仁大驻（板书）1千小时=3.6 X 10 6焦耳期R 53、功的一般公式的讨论（板书）W=FScosa讲述（1）当a =0° ,即力、位移方向一致时，cos a =1 , W=FSCOS a =FS

7、 > 0,这是初中学过的计算功的公式（举例简析，见图5（a）力对物体做正功。（2）当0WaV兀/2 即力、位移方向之间夹角是一锐角时，cos a >0, W=FSCOS a > 0,力对物体做正功。如人推车前进时，推力对车做正功（见图5（b）。结论：当0WaV兀/2时，力对物体都做正功。(3)当a =71/2 (即力、位移方向垂直)时，cos a =0, W=FScOSa=0,力对物体不做功，或 者说，力对物体所做的功等于零。例：物体在水平桌面上运动功，重力 G和支持力F跟位移方向垂直，这两个力都不 做功。单摆运动的悬线给小球的拉力， 对小球不做功。做圆周运动的物体所需的向心

8、力 对物体永不做功。小结：物体作曲线运动时，法向力对它不做功。(教师挂出课前抄文?题的小黑板 )【例11 某人用30牛拉力拉着质量为50千克的木箱在光滑水平面上移动30米的距离。已知拉力与水平地面成30°夹角，(见图6),问拉力对木箱做了多少功？重力、支持力重力对木箱不做功。对木箱各做了多少功？解：拉力F和位移S间的夹角a为30° , 拉力对木箱做正功。Wf= FScosa =30X 30x 0.866=779.4J，拉力F对木箱做功779.4 Jo由于重力G与位移S方向垂直，故 Wg =(水平地面对木箱的支持力N=G -FScosa =5X 9.8 30X(1/2) =

9、475 N,方向竖直向上，由于支持力N与位移S方向垂直，故 Wn=0,支持力对木箱也不做功。(4)当兀/2< a < Tt ,即力、位移方向间夹角为一钝角或平角时，因为COS a < 0, W< 0。这时，力对物体做负功。如人用推力阻碍小车向前运动， 但小车还是向前发生了 一段位移时， 设推力F和小车位移S之间的夹角为 a ,兀/2< a < Tt ,见图7(a),我们就 说推力F对小车做了负功，或者说： 小车克服推力做了功(取正值)。又如刹车后的汽车在摩擦力f的作用下缓一一H a缓停下来，f、S反向，= =兀，COS a = - 1 , 我们说，在这一过程

10、中，摩擦力对汽车做了负功，或者说，汽车克服摩擦力做了功，见图 7(b),再如上抛物体在上升运动过程中，重力G和位移S反向，=K c COS a = - 1 ,重力对物体做了负功，或者说物体克服重力做了功,见图7(c)。【例2】 某人用300牛推力推着质量为 40千克的木箱，使木箱沿水平地面移动30米，已知推力F与水平地面成30°夹角，见图8,木箱与地面间的动摩擦因数为0.20,问推力、摩擦力对木箱各做了多少功？(g=10米/秒 )解：将推力F分解成Fi、F2两个分力，其中 Fi与S平行，F2与S垂直，分力斤IF2对木箱不做功。故推力 F做的功，WF=WFi=FiS=FScosa =

11、300马- X 300 X =7782 J,摩擦力 f =科 N =科(mg+ Fsin a ) = 0.2 x (40 x 10+300 x (1/2) ) = 110 N,摩擦力做功： Wf=fScosa = 110X 30X ( 1)=- 3300 J,就是说木箱克服摩擦力做功3300 Jo4、合力的功例3 如图9所示，在水平地面上放置一物体重200N,用50N的水平力F拉着物体前进400米，已知物体与地面间的动摩擦因数为0.20,求物体在这一运动过程中，所受合外力aN对它所做的功。:厂|，；【分析】物体在这一段运动过程中，+ Hs H共受重力G、支持力N、拉力F、摩擦力f四国'

12、个外力的作用，方向如图所示。解一：我们先求物体所受的合外力，再求合外力的功。令水平向右，竖直向上为正方向。F 合外力=E Fx+汇 Fy=Ff+N G = F科 N = 500.20X200= 10 N , F 合外力的方向水 平向右，与位移 S同向，a= 0, COSa = 1故W 合外力=F 合外力 ScOSa = 10X400X 1 = 4X 10 3 J合外力做正功。解二、我们也先求各力对物体所做功，再求总功。WF=FScosa 1 = 50X 400X 1 = 2X 10 3 J(正功)，Wf=fScos“2= N NScos a 2= 0.20 x 200X 400X ( 1)=1.6X 10 3 J(负功)，由于 WG = 0, WN = 0,故 W 总=Wf +Wf+WG +Wn = 2X 10 3 +( 1.6X 10 3 )=4X 10 3 J通过例3的解析，我们不难得出下面的结论：合外力在段位移上对物体(系统)所做的功等于各个分外力在同一位移上的功的代数和。合外力对物体（系统）做正功，表示物体 （系统）机械能增加，合外力对物体（系统）做负功，表示物体（系统）机械能减少，合外力对物体（系统）做功等于零。表示物体（系统）机械能不变。【 三 】 小结【四】 板书设计1、功的概念作用在物体上的 力，使