2020-2021学年高中物理 第四章 机械能和能源 第1节 功教案2 粤教版必修2

功
【教学内容分析】
高中物理（必修2）非常重视概念、规律的探究过程，整章紧紧围绕追寻守恒定律展开。

探究守恒定律一定涉及能量的转化过程，而要进一步研究能量的转化，最终得到机械能守恒定律，对功的知识的掌握，就显得尤为重要。

在教学设计中教师可以紧紧围绕“功是能量转化的量度”这条主线展开。

这样不仅可以使学生明白“为什么要引入功”，还可以利用这个结论探究功是标量还是矢量，同时也为后面学习重力势能、探究弹性势能的表达式、动能定律等知识打好基础。

可以这样说，“功是能量转化的量度”是贯穿于整个第七章的主线，在教学设计、探究过程中应始终立足于这条主线上。

【学生情况分析】
1.学生的知识基础：
在初中，学生已经知道了做功的两个必要因素，对于功的计算仅限于力与物体运动方向相同的情况。

对于高中力与物体运动方向不相同的情况，可以结合学生已有的知识经验，运用矢量合成与分解的方法引导学生分析理解，使学生积极主动地参与教学过程。

2.学生的认识困难：
在推导W=FLcosα时，许多学生采用了分解F的办法，很少想到分解L，说明分解位移还处于学生思维的远端。

若直接告诉力和位移都是矢量，也可以分解位移进行推导，不仅显得突兀，学生印象也很难深刻。

因此，在教学过程中要以学生的理解弱点为切入点，根据学生基础，引导学生对照功的两个必要因素去审视分解F的推导，从而自然地联想到可以分解位移，还可以加深对做功的理解。

【教学目标】
1.知识与技能
（1）知道功的概念，理解做功的两个必要因素。

（2）掌握功的公式：cos W Fl α= ，明确公式中各个字母所代表的物理量，知道功的单位。

（3）知道功是标量，理解正功和负功的含义，能正确判断正功和负功。

（4）知道总功的两种求法。

2.过程与方法
（1）通过事例和启发式探究，使学生明白功的来历并掌握做功的两个因素。

（2）在推导过程中，通过猜想、从特殊到一般，再从一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。

3.情感态度与价值观
（1）体验物理知识在生产、生活中的广泛应用，激发探究的兴趣和学习的热情；
（2）通过功的概念的建立、计算公式的导出、功的求解等过程，培养科学严谨的态度。

【教学重点】
功的概念和功的计算公式
【教学难点】
（1）功的正负的物理意义和对“克服阻力做功”的理解。

（2）各个力所做总功的计算。

【教学策略设计】
本节课的教学设计体现了新课程“从生活走向物理，从物理走向社会”的理念，在教学的指导思想上，始终坚持“教师为主导，学生为主体”的原则，通过教师创设问题情境和有效的设问引导，让学生亲历物理知识的构建过程。

【教学方法】
教师启发、引导，学生自主阅读、思考，讨论、交流学习成果。

【教学用具】
多媒体设备、计算机、网络、投影仪、教科书
【教学设计】
教学环节教师活动预设学生行为设计意图
新课引入【情景切入】
讲一个故事，有一对老夫妻
去买菜，骑个小电动，回来
的时候，妻子坐在车后面拎
着菜，回到家门口后则由丈
夫把菜提上楼，刚好有一天
有个邻居看到了，就夸这个
妻子很能干，提这么远的菜，
【讨论回答】
结合初中学习
的有关功的知
识，试图对老
师提出的问题
给予思考和回
答。

从同学们
熟悉的人
物入手，提
出本节课
的主要内
容。

新课教学
【教学任务一】功的概念和物体做功的因素【展示图片】
【引导、提问】
列车在机车的牵引力作用
下，速度增大，动能增加了；
瀑布在地球重力作用下，高
度减小，重力势能减小了；
握力器在手的压力作用下弹
性形变增大，弹性势能增加。

以上这些都是我们所熟知的
一些物理现象，这些现象有
一个共同的特征，同学能看
出来吗？
【归纳】
【思考回答】
根据图片思考
图片中物体受
到的力，以及
能量发生的变
化。

情景引入
能激发学
生学习的
积极性。

引
导学生从
能量的角
度说明这
几个现象，
从而给出
功的概念。

为：W=F l，那这个式子对于
所有物体做功是否都符合？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？
情景2：如图，用竖直向上的提力提着物体水平匀速前行一段位移l，提力对物体做了多少功？
情景3：如图，力F方向与运动方向成某一角度α前进l 位移时，力F对物体做了多少功？情景2：力与位
移方向垂直，
物体在力的方
向上没有发生
位移，所以力
所做的功W=0。

情景3：
虽然F与位移
方向不一致，
但可以根据力
F的作用效果
把F沿两个方
向分解，即跟
位移方向一致
的分力F1，跟
位移方向垂直
的分力F2。

分力F1对物体
所做的功等于
F1s，而分力F2
的方向跟位移
的方向垂直，
让学生动
手亲自推
导公式，学
生加深对
公式的理
解，为公式
的灵活应
用打好基
础。

教师与学
生共同通
过具体实
例的计算，
对公式的
使用注意
事项总归
l
【归纳】
力对物体所做的功等于力的大小、位移的大小、力和位移夹角的余弦这三者的乘积。

即：W=Flcosα，W表示力对物体所做的功，F表示物体所受到的力，l表示物体所发生的位移，α力F和l之间的夹角。

国际单位制中，功的单位为焦。

根据功的定义可知，功是标量，只有大小，没有方向。

【注意】
①功一定要指明是哪个力对物体做的功；
②公式的适用条件：力F是物体在F2的方
向上没有发生
位移，所以分
力F2所做的功
等于零。

所以，
力F做的功
W=W1＋W2=
F1l=Flcosα
【认真听讲、
做好笔记】
在老师的引导
下对功的表达
式有更深入的
理解。

纳
l
恒力；
③l是力的作用点相对地面
的位移，在计算功时，位移一般都是以地面为参考系；
④α是F和l的夹角，不是题目中的某一个以α命名的角，取值范围是0°≤α≤180°。

【提问】
下面的几个图中，F和l的夹角如何表示？
【练习】
1、人用20 N的水平恒力推着小车在粗糙的水平面上前进了5.0 m，人放手后，小车又前进了2.0 m才停下来，则在小车运动过程中，人的推力所做的功为( ) A．100 J B．140 J 【讨论回答问题】
1、A
公式中F为恒力，且始终作用在物体上
计算某个力做功时，力和位移要对应同一个过程。

2、C。

计算功只要找恒力F、l和α就可以了，做功与运动形式无关，与物体是否受到其他力没有关系。

【教学任务四】总功的
求法【归纳总结】
①功的正负表示是动力对物
体做功还是阻力对物体做功
功的正负由力、位移以及它
们之间的夹角决定，所以功
的正负不表示方向，而只能
说明做功的力对物体来说是
动力还是阻力。

当力对物体做正功时，说明
这个力促进物体的运动，该
力充当动力，对物体而言是
输入了能量，让物体的能量
增加；当力对物体做负功时，
此力阻碍了物体的运动，该
力充当阻力，使物体的能量
减少
功是能量转化的量度，即做
了多少功就有多少能量发生
转化
比较：-10J的功与5J的功哪
【思考回答】
阅读课文，理
解正功和负功
的含义。

回答
老师的问题。

当人向前拉车
时，力对物体
做了正功，此
时力促进车的
运动，充当了
动力；当人向
后拉车时，力
对物体做了负
功，此时力阻
碍了车的运
动，充当了阻
力。

【听讲、做笔
记】
边听讲边理解
老师所讲的内
通过实际
问题的应
用，培养学
生独立分
析问题的
能力
(3)各个力对物体所做的功的代数和。

【点评总结】
当物体在几个力的共同作用下发生一段位移时，这几个力对物体所做的功可以用下述方法求解：
（1）求出各个力所做的功，则总功等于各个力所做功的代数和；
（2）求出各个力的合力，则总功等于合力所做的功。

【课后练习】
1、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，空气阻力大小恒为f，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（）摩擦力对物体做的功 W f ＝fscos 180°＝－8.4 J
(2) (2)物体所受的合外力为F合＝F cos 37°－f＝3.8 N
故合外力所做的功为W合＝F
合s cos 0°＝7.6 J。

(3) (3)物体所受的各个力所做的功的代数和为
W总＝W F＋W f＋W G＋W N＝7.6 J。

A、0
B、-fh
C、-2fh
D、-4fh
2、用起重机把重量为2.0×104N的物体匀速提高了5m，
钢绳的拉力做了多少功？重
力做了多少功？物体克服重
力做了多少功？这些力所做
的总功是多少？
课堂小结【引导、总结】
通过本节课的学习，理解功
的概念，知道力和物体在力
的方向发生的位移是做功不
可缺少的因素。

理解正功和
负功概念，当力对物体做正
功时，该力就对物体的运动
起推动作用；当力对物体做
负功时，该力就对物体运动
起阻碍作用，并能灵活应用
公式求恒力做的功。

最后，
要懂得合外力做功的两种求
法。

【回忆】
同教师一起回
顾本节课所学
知识，体会科
学方法在教学
中的重要性，
加深理解知识
体系，并做好
相应的笔记。

通过让学
生的讨论
交流并回
答问题提
高学生的
表达能力
【板书设计】
1、功
（1）概念：一个物体受到力的作用，在力的方向上发生了一段位移，这个力就对物体做了功
（2）影响做功的两个因素：力和在力的方向上发生的位移
2、功的计算
（1）公式：W = F lcosα
（2）单位：焦耳（J）
（3）功是标量，只有大小，没有方向
3、正功和负功：代表的是力的作用效果
4、总功的求法
（1）W总 = W1 + W2 + W3+······ W n
（2）W总 = F合 l cosα
【课后练习】
1、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、0 B、-fh C、-2fh D、-4fh。