41功教案02(教科版必修2).doc

4・1功教案02
教学目标
（一）知识与技能
1、知道功的來历，掌握做功的两个必要因素。

2、能从特殊到一般，一般到特殊推导功的一般表达式，知道功的单位。

3、掌握W = Flcosa只适用于恒力，/应为对地位移。

（-）过程与方法
1、通过演示和事例，并同时通过启发式探究，使学生明白“功”的来丿力并掌握做功的两个因素。

2、在推导W = FlcosaH程中，通过猜想、从特殊到一般，再从--般到特殊的理论论证等方法培养学生科学论证能力和推理能力，并渗透等效思想，有意识地培养学生的科学思维和科学方法。

（三）情感态度与价值观
1、通过“为什么要引入功”和“功”的來历的探究，使学生体会到物理來源于生活，并使学生体验到物理学家在追寻守恒量和守恒定律过程中所做的研究过程。

2、通过科学探究教学培养学牛的科学探究兴趣和热情。

教学用具
弓箭、重物、锯、木板、榔头、钉了、起了
教学过程
一.引入新课：
不同形式的能量之间可以互相转化。

能量变化的过程必然伴随着做功的过程，可见，功与能是紧密联系的两个物理量。

因此，在本章追寻守恒定律的过程中，首先学习功。

设问：为什么要引入功？
二.通过启发式探究，使学生明白“功”的来历并掌握做功的两个因素。

通过功的英文单词是“work”，“work”不就是“工作”吗？那“做工”和“做功”意思是不是一样？引岀本节课要探究的第二个问题：“功”的来丿力和做功的因素。

互动演示：请同学背或抱着一桶纯净水。

教师“命令”：“你今犬的'工作'就是抱着这桶纯净水站一个小时。

”
提问学生：“这个同学有没有在工作？”，“冇没冇使这桶纯净水的能量发生改
变？”
围绕“功是能量转化的量度”使学生明白这种情况是劳而无“功”，对纯净水桶的运动能量并无影响。

因此从冇没冇对物体的能量变化产生影响使学生明白“功”的来历。

下面我们來探究一下影响做功的因索。

请同学们考虑一下汽车刹车的情况。

通过引导使学生明白：要使两辆完全相同的以同样速度行驶的汽车停下来，从受到的阻力大小和通过的位移大小考虑可以采用两种方法，一种是用较大的阻力，通过较小的位移，使车停下；还有一种是车受到较小的阻力，通过比较长的位移使车停下。

两种方法在改变车的运动能量上是等效的，可见，做功也是一•样的。

由此可见，做功是和两个因素相联系的，一个是力，还有一个是在力方向上发生的位移大小。

实际上物理学家在定义功的过程屮，述考虑了大量的实际生产工作。

演示：锯木头、敲钉子等工作。

我们说物理来源于生活，功的定义也是如此。

如锯木头，可以分为“推锯”和“拉锯”两个动作；敲钉子，可以分为“举锤子”和“碰钉子”两种动作。

物质生产工作都是由一些简单的动作组合起来的。

即使一些比较复杂的工作，其实也只是一些推、拉、踏、旋等简单动作，按照一定的规律，进行连续的活动罢了。

而推是向前用力，拉是向后用力，踏是向下用力，举是向上用力，旋是边推边拉，碰是快推或快拉，而拉又是向后的“推”。

归结起来，所有这些简单的动作，可以说都是不同方向的“推”，而“推”显然是一切工作的基本单位。

而之所以能构成推的动作，必须要有两个内容，一是作用力，二是移动的距离，两者缺一不可。

显然，功定义成力和在力方向上发生位移的乘积是非常准确的。

这也是物理來源于生活又和生活相统一的一个很好的例子。

而这也就是做功的两个必不可缺少的两个因素。

四.通过从特殊到一般，再从一般
到特殊，借鉴等效思想，引导学生探究出求功的一般表达式W = Flcosa
特殊情景1:
如图，物体在水平恒力F的作用下
前进L位移，力F做功多少？特殊情景
2：
如图用竖直向上的捉力捉水桶
水平匀速前行一段位移厶提力对水
桶有没有做功？做了多少功？
-般情景3：
-般的情况力砒方向与运动方向并
不一致，也不是与运动方向发主的
位移
相垂直，力〃方向与运动方向成某一角度
时，力〃对物体冇没冇做功呢?
若做了功，所做的功又是多少呢？
a.提出猜想：
通过做功的两个必要因素启发引导学生进行猜想，并交流猜想。

可能捉出几种猜想: （1）力/做功大小和力与运动方向的夹角Q没有关系。

（2）力用故功大小和力与运动方向的夹角a冇关系。

同样-•个力F作用方向不同，在改变物体能量上效果不相同，可从两种特殊情况作定性分析，否定猜想（1）。

对猜想（2）捉出运用特殊到一般的思维来理论验证的思路。

b・师生交流协作，学生分析论证，验证猜想：
1、教师启发：运用矢量分解，把一般情境问题转化为二个简单的特殊问题,
同吋渗透等效思想。

2
、学生论证：
= Fcosa F2 = Fsm a W = FJ = Flcosa
l x =/cosa l2 = I cos a W = Fl} = Flcosa
方法二
Co优化表述论证成果：一般的情况力对物体所做的功，等于力的大小，位移的大小，力与位移夹角的余弦这三者的乘积。

即w = Flcosa
五.从一般到特殊，深化对W = Flcosa的认识
讨论一个力做功吋可能出现的几种情形：
（1）当a二n/2时，cos OF O,件0。

表示力肪向跟位移/的方向垂直时, 力〃不做功。

物体在这个力〃作用下能量不发生变化（既没冇增加也没冇减小）
（2）当0 < a< K/2时，cos a > 0, W>0o
F
表示力刀（寸物体做了正功。

（3）当兀/2 < a < K吋，cos a < 0,
w <0o表示力耐物体做了负功。

功既可以是止值，还可以是负值。

结合书本图5. 2-5进一步讨论正功和负功含义（仅限于学生的现有知识水平，对运动只学习了直线运动，因此对物体的能量也只限于讨论运动物体的能 *）：（1）正功：力对物体做正功时，这个力对物体而言是动力，对物体而言是输入了能量，物体的能量发生了增加。

（2）负功：力对物体做负功时，这个力对物体而言是阻力，对物体而言是输出了能量，物体的能量发生了减小。

也可以表述成“物体克服这个力做了功例如某个力做了一10J的功，可以说这个物体克服这个力做了10J的功。

顺便说明在国际单位制屮，功的单位是J。

1J等于1N的力使物体在力的方向上发生lm的位移时所做的功。

即1J = 1/Vxlm = 1N • m
六.功的拓展研究1：功是矢量还是标量呢？
引导学生围绕“功是能量转化的量度”出发讨论功是标量述是矢量。

得岀：力做功的效果表现为物体在力的作用下能量发生了变化（增加了或减
少了）。

也就是做功能增加（或减少）作用物体的能量。

而能量没有方向性。

那 么促使能量变化的力的作用效杲——功也没有方向性。

可见，功是标量，正负不 表示方向，仅表示做功的性质。

通过例题探究几个力对一个物体做功的代数和，等于这几个力的合力对这个 物体所做的功。

例 质量为m 的物体沿着倾角为oc 的光滑斜面下滑L 的距离，斜面保持不动, 求物体所受的各力做功多少？物体的合力做功多少?
解：W G = mgl cos(90 -a) = mgl sin a
W F N =F ;V /COS 90° =0
W^=(mg sin a)l = mgl sin a = W G + W F N
我们发现：物体所受合力做的功恰等于各力做功的代数和。

若斜面粗糙，上面结论是否还成立？
W G = mgl cos(90 -a) = mgl sin a
W F N =F A ,/COS 90° =0
上例中，若物体在光滑斜面上向下滑行过程中，斜面同时往后退，试判断重 力和支持力做功的性质。

我们发现，同一个客观的运动，相对于不同的参考系，位移是不同的。

因此, -般在中学物理中我们约定，计算功位移都以地面为参考系。

七. 功的拓展研究2
新的问题情境：如图：小木块受到水 平向右的拉力F 二1"
作用，在水平地面上向
W 合=(加gsin a 一pmg cos a)l =加g/(sin a_y cos&) = % + W F ^ + W Ff l=lm
右移动了 Kim 后，再然后拉力大小不变又向左拉了来回到原处。

求：拉力F 所 做的功。

通过分析、引导得出：功的计算公式W = F/COSG 只适用于恒力做功。

拓展推广研究并留下新的问题情境：
g
提出问题：功的计算式W = Flcosa 不适用于变力做 参
——>
功,那么对于物体在受到变力作用卜•发生了一段位移做— 功的情况是不是有新的求变
力做功的理论和方法呢？例如用水平力F 拉伸弹•簧L 的距离，如何求这个变力做功呢？（留下悬念，为第五节探究弹性势能的表达式 埋好伏笔。

）
这个问题留待我们在以后的学习屮去解决 板书设计
2、功的两个必不可缺少的 两个因素：
力和物体在力 方向上发生的位移
助的拓展研究2 如何求变力做助？ （留待以后学习）
为什么要引入功？ _> 1、功是能量转化的量度。

从特殊令一般 推导功的一般表
功的一般表达式 W = Fl cos a F
、= F cos a F? = F sin
a
l A =/cosa l 2 =lcosa W = Fl }= Fl cos a
达式。

（等效思想） a. 计算功位移以地面为参考系。

b. W = Fl cos a 只适用于恒力做功。

功的柘展研究1
功是欠屋还是标
量呢?
4•功是标量，正负不表示方 向，仅表示做功的性质。

5 •几个力对一个物体做功的代 数和，等于这几个力的合力对 这个物体所做的功。

W = FJ = Fl cos a
W G = mgl cos(90 - a) = mg I sin a
W 仏=F v /cos90° =0 W^=(mg sin a)l = mgl sin a
探究“功”的来历 和做功的因素。

iwwww
方法一
l=lm。