最新人教版高中物理必修2第七章《功》教案

最新人教版高中物理必修2第七章《功》
教案
教学目标：
1.理解功的定义，即做功的两个要素：力和在力的方向上发生的位移。

2.掌握功的计算公式：W＝Fscosα，了解公式中各个字母所代表的物理量，知道功的单位。

3.理解功是标量，能正确判断某过程中各力是否做功及做功的正负。

4.掌握合力功的两种计算方法。

教学过程：
在自然界中，存在各种不同形式的能量，例如：机械能、内能、电能、化学能、核能、太阳能等。

不同形式的能量可以相互转化，而且总能量守恒。

通过初中的研究，我们知道物体能够对外做功，说明它具有能量。

因此，功和能是有密切的关系的，做功的过程就是能量相互转化的过程，做了多少功，就有多少能量发生了转化。

通过某过程中力做功的多少，我们可
以定量地研究能量及相互转化。

本节我们先来研究功的有关知识。

做功的两个不可缺少的条件是什么？力越大，发生的位移越大，所做的功就越大。

如果力的方向与物体运动的方向相同，功的大小就等于力的大小和位移大小的乘积。

如图：用F表
示力的大小，W表示力F所做的功，s表示位移的大小，则有：
W = Fs
但是，实际中物体运动的方向不一定和力的方向相同。

当力的方向与运动方向成某一个夹角α时，这时又怎样来计算这个力做的功？我们可以把力F分解为两个分力：跟位移方向
一致的分力F1，跟位移方向垂直的分力F2.设物体发生的位移
是s，力F1所做的功等于W1 = F1s；力F2的方向跟位移方向
垂直，在F2的方向上没有位移，故力F2所做的功等于零，
W2 = 0.因此力F对物体所做的功就等于F1s，即：
W = W1 = F1s
而F1 = Fcosα，所以：
W = Fscosα
功是标量，能正确判断某过程中各力是否做功及做功的正负。

为了计算合力功，我们可以使用两种方法：矢量法和分力法。

在一般情况下，力对物体所做的功可以表示为力的大小、位移的大小、以及力和位移的夹角的余弦三者的乘积。

因此，W=Fs和W=Fscosα之间存在着什么关系呢？当α角等于0度时，即力的方向与物体运动的方向一致时，W=Fscosα就变成
了W=Fs，也就是说，W=Fs是W=Fscosα的一种特殊形式。

功的单位是焦耳，简称为J，是国际单位制中的一种。

1
焦耳被定义为1牛的力使物体在力的方向上发生1米位移所做的功，即1 J=1N×1m=1N·m。

由于功是由力的大小和位移的大小确定的，因此它没有方向，是一个标量，但是有正、负之分。

接下来我们讨论功的正负。

在W=Fscosα中，当α=π/2时，cosα=0，W=0，表示力的方向与位移的方向垂直时，力F不做
功。

例如小球在水平桌面上滚动时，支持力和重力都和位移垂直，因此它们都不做功。

当α0，W>0，表示___对物体做正功，即该力推动物体运动。

例如人用力推车前进时，人的推力F
对车做正功。

当α>π/2时，c osα<0，W<0，表示___对物体做
负功，即该力阻碍物体运动。

例如人用力阻碍车前进时，人的推力F对车做负功。

尤其对于负功而言，我们也常说成为：
物体克服某力做功W焦耳，其中W需取绝对值。

比如：竖直
向上抛处的小球，在向上运动的过程中，重力对物体做功-6J，也可说成小球克服重力做了6J的功。