高中物理功和能教案

高中物理功和能教案
【篇一：高中物理功和能教案】
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一、目标
1．在学习机械能守恒定律的基础上，研究有重力、弹簧弹力以外其
它力做功的情况，学习处理这类问题的方法。

2．对功和能及其关系的理解和认识是本章的重点内容，本节教学是
本章教学内容的总结。

通过本节教学使学生更加深入理解功和能的
关系，明确物体机械能变化的规律，并能应用它处理有关问题。

3．通过本节教学，使学生能更加全面、深入认识功和能的关系，为
学生今后能够运用功和能的观点分析热学、电学知识，为学生更好
理解自然界中另一重要规律——能的转化和守恒定律打下基础。

二、重点、难点分析
1．重点是使学生认识和理解物体机械能变化的规律，掌握应用这一
规律解决问题的方法。

在此基础上，深入理解和认识功和能的关系。

2．本节教学实质是渗透功能原理的观点，在教学中不必出现功能原
理的名称。

功能原理内容与动能定理的区别和联系是本节教学的难点，要解决这一难点问题，必须使学生对“功是能量转化的量度”的
认识，从笼统、肤浅地了解深入到十分明确认识“某种形式能的变化，用什么力做功去量度”。

3．对功、能概念及其关系的认识和理解，不仅是本节、本章教学的
重点和难点，也是中学物理教学的重点和难点之一。

通过本节教学
应使学生认识到，在今后的学习中还将不断对上述问题作进一步的
分析和认识。

三、教具
投影仪、投影片等。

四、主要教学过程
(一)引入新课
结合复习机械能守恒定律引入新课。

提出问题：
1．机械能守恒定律的内容及物体机械能守恒的条件各是什么？
评价学生回答后，教师进一步提问引导学生思考。

2．如果有重力、弹簧弹力以外其它力对物体做功，物体的机械能如
何变化？物体机械能的变化和哪些力做功有关呢？物体机械能变化
的规律是什么呢？
教师提出问题之后引起学生的注意，并不要求学生回答。

在此基础
上教师明确指出：
机械能守恒是有条件的。

大量现象表明，许多物体的机械能是不守
恒的。

例如从车站开出的车辆、起飞或降落的飞机、打入木块的子
弹等等。

分析上述物体机械能不守恒的原因：从车站开出的车辆机械能增加，是由于牵引力(重力、弹力以外的力)对车辆做正功；射入木块后子弹
的机械能减少，是由于阻力对子弹做负功。

重力和弹力以外的其它力对物体做功和物体机械能变化有什么关系，是本节要研究的中心问题。

(二)教学过程设计
提出问题：下面我们根据已掌握的动能定理和有关机械能的知识，
分析物体机械能变化的规律。

1．物体机械能的变化
问题：质量m的小滑块受平行斜面向上拉力f作用，沿斜面从高度
h1上升到高度h2处，其速度由v1增大到v2，如图所示，分析此
过程中滑块机械能的变化与各力做功的关系。

引导学生根据动能定理进一步分析、探讨小滑块机械能变化与做功
的关系。

归纳学生分析，明确：
引导学生理解上式的物理意义。

在学生回答的基础上教师明确指出：(1)有重力、弹簧弹力以外的其它力对物体做功，是使物体机械能发
生变化的原因；
(2)重力和弹簧弹力以外其它力对物体所做功的代数和，等于物体机
械能的变化量。

这是物体机械能变化所遵循的基本规律。

2．对物体机械能变化规律的进一步认识
(2)对w外＝e2-e1进一步分析可知：
(i)当w外＞0时，e2＞e1，物体机械能增加；当w外＜0时，e2＜
e1，物体机械能减少。

(ii)若w外＝0，则e2＝e1，即物体机械能守恒。

由此可以看出，w
外＝e2-e1是包含了机械能守恒定律在内的、更加普遍的功和能关系
的表达式。

(3)重力、弹簧弹力以外其它力做功的过程，其实质是其它形式的能与机械能相互转化的过程。

引导学生思考与分析：
(1)如何依据w外＝e2-e1求解本题？应用该规律求解问题时应注意哪些问题？
(2)用w外＝e2-e1求解本题，与应用动能定理∑w＝ek2-ek1有什么区别？
归纳学生分析的结果，教师明确给出例题求解的主要过程：
取汽车开始时所在位置为参考平面，应用物体机械能变化规律w外＝e2-e1解题时，要着重分析清楚重力、弹力以外其它力对物体所做的功，以及此过程中物体机械能的变化。

这既是应用此规律解题的基本要求，也是与应用动能定理解题的重要区别。

例2．将一个小物体以100j的初动能从地面竖直向上抛出。

物体向上运动经过某一位置p时，它的动能减少了80j，此时其重力势能增加了60j。

已知物体在运动中所受空气阻力大小不变，求小物体返回地面时动能多大？
引导学生分析思考：
(1)运动过程中(包括上升和下落)，什么力对小物体做功？做正功还是做负功？能否知道这些力对物体所做功的比例关系？
(2)小物体动能、重力势能以及机械能变化的关系如何？每一种形式能量的变化，应该用什么力所做的功量度？
归纳学生分析的结果，教师明确指出：
(1)运动过程中重力和阻力对小物体做功。

(2)小物体动能变化用重力、阻力做功的代数和量度；重力势能的变化用重力做功量度；机械能的变化用阻力做功量度。

(3)由于重力和阻力大小不变，在某一过程中各力做功的比例关系可以通过相应能量的变化求出。

例题求解主要过程：
上升到最高点时，物体机械能损失量为
由于物体所受阻力大小不变，下落过程中物体损失的机械能与上升过程相同，因此下落返回地面时，物体的动能大小为
本例题小结：
通过本例题分析，应该对功和能量变化有更具体的认识，同时应注意学习综合运用动能定理和物体机械能变化规律解决问题的方法。

思考题(留给学生课后练习)：
(1)运动中物体所受阻力是其重力的几分之几？
(2)物体经过p点后还能上升多高？是前一段高度的几分之几？
五、课堂小结
本小结既是本节课的第3项内容，也是本章的小结。

3．功和能
(1)功和能是不同的物理量。

能是表征物理运动状态的物理量，物体运动状态发生变化，物体运动形式发生变化，物体的能都相应随之变化；做功是使物体能量发生变化的一种方式，物体能量的变化可以用相应的力做功量度。

(2)力对物体做功使物体能量发生变化，不能理解为功变成能，而是通过力做功的过程，使物体之间发生能量的传递与转化。

(3)力做功可以使物体间发生能的传递与转化，但能的总量是保持不变的。

自然界中，物体的能量在传递、转化过程中总是遵循能量守恒这一基本规律的。

六、说明
本节内容的处理应根据学生具体情况而定，学生基础较好，可介绍较多内容；学生基础较差，不一定要求应用物体机械能变化规律解题，只需对功和能关系有初步了解即可。

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【篇二：高中物理功和能教案】
■七宝中学物理特级教师刘树田
功和能量是物理学中十分重要的概念，它们关系密切、形影相随，贯穿于物理学的各个分支，甚至延伸到自然科学的其他领域。

用功和能的观点可以分析、解决大量的物理问题，从某种意义上讲，能否熟练地用功能关系解决物理问题，是一个人物理素养高低的标志之一。

◎基本知识
1.能量
◆能量是描述物体运动状态的量，属于状态量。

不同的运动形式对应不同的能量。

自然界物质的运动有多种形式，每种运动形式都对应一种能量。

如宏观物体的机械运动对应机械能，分子热运动对应内能，电磁运动对应电磁能等等。

中学物理中涉及的能量有：机械
能（动能、重力势能和弹性势能）、内能、电势能、磁场能、光能、核能和化学能等。

◆能量转化和守恒定律。

自然界的能量既不会凭空产生，也不会凭
空消失，只能从一个物体转移到另一个物体，或者从一种形式转化
为另一种形式，而能的总量保持不变。

这个结论是人们经过漫长的
探索才得到的，教材上重点提到了焦耳、亥姆霍兹、迈尔等科学家
的贡献。

该定律适用范围远远超过物理学的范畴，是19世纪自然科
学三大发现之一。

它告诉人们：不同形式的运动可以相互转化，在
运动形式转化过程中，相应的能量形式也发生转化，但能量总量保持，揭示了自然界物质的运动是绝对的，是不会消灭的。

如一颗子
弹射进墙中，子弹的机械运动消失了，同时子弹与墙摩擦部位的分
子热运动加剧了，运动形式发生了转化，伴随着机械运动向分子热
运动的转化，子弹的机械能转化为摩擦双方的内能，这个过程发生
前后，各种能量的总和是不变的。

◆能量是标量。

因为能量运算遵守代数运算法则，而不遵守平行四
边形定则，所以能量是标量。

2.功
◆功的概念。

如果一个物体受到了力的作用，并且在力的方向上发
生一段位移，我们就说这个力对物体作了功。

由此可见，做功有两
个必有条件：一是作用在物体上的力；二是物体在力方向上发生的
位移。

对物体的运动而言是阻力，有使物体动能减小的效果。

◆功是过程量。

由功的公式可以看出，功总是与一段位移相对应，
而物体发生一段位移，就是一个物理过程，所以功应该是与过程对
应的，是过程量。

在物理学中，一个过程量量度一个状态量的变化，那么功这个过程量量度哪一个状态量的变化呢？当然是能量！
3.功和能的关系
如果用一句最简洁的话，阐述功和能的关系，那只能是：功是能量
转化的量度。

如果你仔细考察身边的物理过程，就会发现如果某个
过程中有能量发生了转化，一定是有力做功的结果，而且做多少功，就转化多少能。

如当年砸到牛顿头上的那个苹果，在下落过程重力
势能转化为动能，这个能量转化过程是通过重力做功实现的，而且
重力做多少功，就有多少重力势能转化为动能。

当然，阻力肯定也
是存在的，但考虑到苹果形状及树不会太高，所以阻力可以不计。

“功是能量转化的量度”可以具体化为下面的常用结论：
◆合外力做功量度物体动能的变化。

这正是大家熟知的动能定理：w
合＝△ek。

动能定理可以解决大量的力学问题，对多过程问题、变
力做功问题优势更加明显。

◆重力做功量度重力势能的变化。

重力做正功（wg 0），重力势能
减少(△0)；重力做负功（wg 0），重力势能增加(△0)。

综合可得：w＝-△。

◆重力以外力做功量度机械能的变化。

重力以外力做正功，总机械
能增加；重力以外力做负功，总机械能减少。

如果重力以外力不做功，则机械能守恒。

◆分子力做功量度分子势能的变化。

分子力做正功，分子势能减少；分子力做负功，分子势能增加。

◆电场力做功量度电势能的变化。

电场力做正功，电势能减少；电
场力做负功，电势能增加。

◆安培力做功与能量的转化关系。

在磁场及电磁感应章节中，磁场
对通电导线的作用力即安培力，可以做正功，也可以做负功。

安培
力做多少正功就用多少电能转化为动能；克服安培力做多少功，就
有多少动能转化为电能。

◎应用举例【例1】不计空气阻力，某人用力将物体举高的过程中（）a．举力做的功，等于物体机械能的增量b．克服重力做的功，等于
物体动能的增量c．举力和重力做功的代数和，等于物体动能的增量d．物体所受合力做的功，等于物体机械能的增量【解析】物体被举
高过程，人对物体的作用力做正功，重力对物体做负功。

由“重力以
外力做功量度机械能的变化”可知，a正确、d错误；由“合外力做功
量度动能的变化”可知c正确，b错误。

所以本题正确答案为：ac。

由本题的解析过程可以体会到，只要抓住相关力做功与相应能量的
转化关系，就可以排除干扰，迅速选出正确答案。

【例2】质量为
5kg的物体,放在水平地面上,物体与地面的动摩擦因数为0.2,先用
f=15n的水平拉力使物体前进s1=10米,然后用f2=12n的水平拉力
使物体沿原方向再前进s2=5米,最后撤去拉力,则物体还能前进米。

代入数据可解得：s3=6m
此题也可以用牛顿运动定律结合匀变速运动公式求解，但需要写出6
个方程，两种解法，方程数是1比6，足以说明动能定理在解多过程问题时的优势。

代入数据即可求得总路程：s=22.81m
【例4】相同材料制成的一个圆环a和一个圆盘b，厚度相同，且两
者起始温度和质量也相同，把它们都竖立在水平地面上，现给它们
相同的热量，假设它们不与任何其他物体进行热交换，则升温后的
圆环a的温度ta与圆盘b的温度tb的大小关系是（）
a．ta tbb．ta tbc．ta=tbd．无法确定
【解析】本题是2012年北约自招试题，不少考生读过题目感到无从
下手，不知道用什么物理规律解决问题。

其实如果考生具有能量观点，善于用能量转化的策略分析问题，本题即可迎刃而解。

根据题意，圆环a和圆盘b是相同材料制成，而且厚度和质量相同，说明
圆环a的直径一定比圆盘b的直径大，可以画出如图所示的示意图。

两者吸收相同热量后，不仅内能增大，而且由于热膨胀导致重心升高，重力势能也增大。

根据能量守恒定律应该有这样的关系：
q=mg△h+cm△t，显然圆环a半径大于圆盘b的半径，热膨胀过程
中a重心升高的高度也大于b重心升高的高度，又两者质量相等，
故b的温度升高更多，即ta tb，选项b正确。