高一物理教案 第七章 机械能

第七章 机械能7.1 功一、教学目的：1．正确理解功的含义，知道力和物体在力的方向上发生位移是做功的两个不可缺少的因素。

2．知道功的单位的符号以及功与实际生活中“工作”的区别。

3．正确应用公式W=FScos α计算力的功。

4．知道功是标量，正确理解正功和负功的实质，能正确判断正功和负功。

5．知道多个力对物体所做的总功等于这几个力的合力对物体所做的功。

6．求变力的功的一般思维方法。

二、重点难点1．理解功的概念是本节的重点。

2．知道多个力对物体所做的总功等于这几个力的合力对物体所做的功是本节的难点。

3．求变力的功的一般思维方法是本节课对学生的一个能力培养点。

三、教学方法 讲授、讨论、练习。

四、教学过程：引入新课 初中我们学过功的初步知识，一个物体受到力的作用，如果在力的方向上发生一段位移，我们就说这个力对物体做了功。

起重机提起货物时，货物受到起重机钢绳拉力的作用发生一段位移，钢绳的拉力对货物做了功。

机车牵引列车前进，列车受到机车的牵引力作用发生位移，牵引力对列车做了功。

本节课将继续学习功的知识，旨在初中基础上进行扩展。

进行新课 分析以下事例，归纳出做功的必备条件。

A ． 举重运动员在举起杠铃后稳定的3S 时间内，举重运动员做不做功？B ． 小球在水平桌面上滚动，桌面对球的支持力做不做功？（引导学生复习初中的知识，给出做功的两个因素） （一）做功的两个不可缺少的因素：力和物体在力的方向上发生位移。

功的大小是由力的大小和物体在力的方向的位移的大小确定。

（二）功的计算公式：但是，物体的运动的方向并不总是跟力的方向相同。

当力的方向跟运动方向成某一夹角α时（如图1所示），那么怎样来计算这个力所做的功呢？（引导学生学生讨论，然后师生共同归纳出如下方法。

）我们可以把力F 分解成两个分力：跟位移方向一致的分力F 1，跟位移方向垂直的分力F 2，这样就把计算F 功的问题，转化为分别求力F 1和F 2的功问题。

（要注意培养把不熟悉的问题转化熟悉问题求解的能力）设物体在力F 作用下发生的位移是S ，力F 1所做的功等于W 1=F 1S ，力F 2的图1方向跟位移方向垂直，在F 2的方向上没有发生位移，力F 2所做的功等于零。

因此力F 对物体所做的功就等于F 1S ，而F 1= Fcos α,所以：1 .公式：W= FScos α. 这就是说，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。

2．单位：J 。

在国际单位制中，功的单位是焦耳，简称焦，国际符号是J 。

1J 就是1N 的力使物体在力的方向上发生1m 位移所做的功。

即：1J=1N.m3.功是标量，只有大小，没有方向，但有正功和负功之分。

（三）、正功和负功（引导从数学角度分析正功和负功，然后分析正功和负功的物理意义。

）1．当α=π/2时，cos α=0,W=0. 这表示力F 的方向跟位移的方向垂直时，力F 不做功，如小球在水平桌面上滚动，桌面对球的支持力不做功。

2．当α<π/2时， cos α>0,W>0. 这表示力F 对物体做正功。

例如，人用力推车前进时，人的推力F 对车做正功。

如图2所示。

3．当παπ≤<2时，cos α<0,W<0. 这表示力F 对物体做负功。

例如，人用力阻碍车前进时，人的推力F 对车做负功。

如图3。

一个力对物体做负功，经常说成物体克服这个力做功（取绝对值）。

例如，竖直向上抛出的球，在向上运动的过程中，重力对球做了-6J的功，可以说成球克服重力做了6J 的功。

说了“克服”，就不能再说做了负功。

（四）对功的理解 1.功一定要指明是哪个力对哪个物体做的功。

实际上，正功和负功是对同一物理过程从不同侧面去描述而已，因为力总是成对发生。

当物体甲以一个力作用于物体乙，那么物体乙必然同时给物体甲一个反作用力，两者大小相等、方向相反。

当物体甲以一个力作用于物体乙对乙做功时，物体乙同时给物体甲一个反作用力也可能对甲做功，这两个功不一定相同。

例题1：用水平恒力F 作用于质量为M 的物体，使之在光滑的水平面上沿力的方向移动距离S ，恒力做功为W 1，再用该恒力作用于质量为m(m<M)的物体上，使之在粗糙的水平面上移动S ，恒力做功为W 2，则两次恒做功的关系是：A ．W 1>W 2; B. W 1<W 2; C. W 1=W 2; D.无法判断解析：根据功的定义，力F 所做的功只与F 的大小及在力F 的方向上发生的位移大小有关，不需考虑其它力的影响。

两次的力相同，位移相同，所以功相等，选C 。

2.合外力的功的求法：方法1：先求出合外力F ，再利用W=Fscos θ求出合外力的功。

方法2：先求出各个分力的功，再利用合外力的功等于物体所受各力功的代数和求出。

图2图3例题2：在水平粗糙地面上，使同一物体由静止开始做匀加速直线运动，第一次是斜上拉，第二次是斜下推，两次力的作用线与水平的夹角相同，力的大小也相同，位移大小也相同，则：A ．力F 对物体做的功相同，合力对物体做的总功也相同；B. 力F 对物体做的功相同，合力对物体做的总功不相同；C. 力F 对物体做的功不相同，合力对物体做的总功相同；D. 力F 对物体做的功不相同，合力对物体做的总功也不相同。

解析：正确是B 。

根据恒力做功公式W=Fscos θ,由于F 、S 、θ都相同，故力F 做功相同。

求合力功时，先进行受力分析，受力图如图4所示，下面用两种方法求合力的功。

方法一：由于斜上拉和斜下推而造成物体对地面的压力不同，从而滑动摩擦力f=μN 的大小不同，因而合力F 合=Fcos θ-f 不同，由W 合=F 合Scos θ知W 合不相同。

方法二：因重力和支持力不做功，只有F 和f 做功，而F 做功相同，但摩擦力做功W f =-fscos θ 因f 不同而不同，由W 合=W F +W f 知W 合不相同。

3.求变力功的方法：把物体通过各个小段所做的功相加，就等于变力在整个过程所做的功。

例题3：以一定的初速度竖直向上抛出一个小球，小球上升的最大高度为h ，空气阻力的大小恒为f ，则从抛出至回到原出发点的过程中，空气阻力对小球做的功为：A ．零； B.-fh; C.-2fh; D.-4fh.解析：先让学生在课堂上计算，然后对学生的解答过程进行评讲（学生可能出现的错误是错选A ，原因是他们认为整个过程的位移为零，由公式W=Fscos θ,得W=0。

）分析：物体在上升和下降过程，空气阻力大小不变方向改变，但都是阻碍物体运动，亦即上升过程和下降过程都是做负功，所以全过程空气阻力对物体做功：W f =-fh-fh=-2fh.课堂小结：（一）做功的两个不可缺少的因素：力和物体在力的方向上发生位移。

（二）功的计算公式: W=FScos α. 当α=π/2时，cos α=0,W=0. 当α<π/2时，cos α>0,W>0. 当παπ≤<2时，cos α<0,W<0. 作业：思考课本练习一第1题。

把练习一第2、3、4、5题做在作业本上。

f 1 图48.21 功率一、教学目的：1．知道功率是表示做功快慢的物理量。

2．理解功率的概念，能运用功率的公式P=W /t 进行有关计算。

3．正确理解公式P=FVcos α的意义，知道什么是瞬时功率，什么是平均功率，并能用来解释现象和进行计算。

二、重点难点 1．理解功率的概念是本节的重点。

2．瞬时功率和平均功率计算是本节的难点。

3．机车起动问题是本节课对学生的一个能力培养点。

三、教学方法 讲授、讨论、练习。

四、教具五、教学过程：引入新课：上节课学习了功的概念及其计算。

现在我们研究下面两个问题。

（1）质量为2kg 的物体在4N 的水平拉力F 1作用下沿F 1的方向以2 m/s 的速度匀速前进16m.在此过程中，有几个力对物体做功，各做功多少？此过程用多长时间？（2）质量为2kg 的物体静止在光滑水平面上，在F 2=4N 的水平拉力作用下前进16 m 。

在此过程中，有几个力对物体做功？各做功多少？此过程用多长时间？（学生自己解答，教师小结。

）(1)中拉力做功：W 11=F 1S=64J ；阻力做功：W 12=-F 1S=-64J ；时间：t 1=s/V=8s.(2)中拉力做功：W 2=F 2S=64J ；时间t 2=s a s42 .可见，力对物体做功多少，只由F 、S 及它们间夹角决定，与物体是否还受其它力、物体是匀速运动还是变速运动无关。

再比较一下，F 1、F 2做功一样多，但所用时间不同。

说明力对物体做功还有一个快慢问题。

本节课学习做功快慢的描述问题。

板书课题： 第二节 功率进行新课：（一）力对物体做功快慢的比较。

分析以下事例，归纳出做功快慢的比较方法：比较A 和B ：它们做功时间相等，B 做功比A 快。

比较A 和C ：它们做功相等，t c <t A ,C 做功比较快。

比较B 和C ：它们做功不等，所用时间也不等，如何比较它们做功的快慢呢？（引导复习运动快慢的描述和速度变化快慢的描述等，给出描述做功快慢的物理量----功率） 运动的快慢用t S V /= 表示；速度变化快慢用t V a ∆∆=/表示，我们把描述力做功快慢的物理量定义为功率，这是物理学中的一个重要概念。

（二）功率的概念1．定义：功跟完成这些功所用时间的比值叫做功率。

定义式：P=W/t2.单位：国际单位为瓦(W)，常用“千瓦”（KW ）作功率单位。

1W=1J/S ，1KW=1000W 。

3．功率的物理意义：功率是描述力对物体做功快慢的物理量功率大的做功快。

不论在什么条件下，只要明确了功W 和所用时间t ，就可求出相应的功率。

以上几个功率就是钢绳拉力对重物做功的功率，A 起重机的功率P A =8KW ，B 起重机的功率P B =12KW ，C 起重机的功率P C =32KW 。

C 做功最快，A 做功最慢。

4．功率是标量。

由于功有正负，相应的功率也有正负。

功率的正负不表示大小，只表示做功的性质，即动力的功率为正，阻力的功率为负，计算时不带符号，只计绝对值。

根据W=FScos α和V=S/ t,可得P=Fvcos α。

若F 、S 同向，可简化为P=FV 。

5．功率的另一表达式：P=Fvcos α F--对物体做功的力 V--物体运动的速度 a--F 与V 的夹角。

（三）平均功率和瞬时功率1．平均功率：描述力在一段时间内做功的快慢，用P=W/t 计算，若用P=Fvcos α，V 为t 时间内的平均速度。

平均功率是针对一段时间或一个过程而言的，因此在计算平均功率时一定要弄清是哪段时间或哪一个过程的平均功率。

2．瞬时功率：描述力在某一时刻做功的快慢，只能用P=Fvcos α，V--某时刻的速度。