高中物理_高中物理必修二7.2《功》教学设计学情分析教材分析课后反思

《功》教学设计
【教学目标】
基本要求：1. 能用语言准确描述功的概念，知道功的两个要素。

2. 会推导功的计算公式W=FLcosα，会用这个公式计算恒力功。

3. 理解正功和负功的概念，知道正功或负功的物理意义。

4. 掌握求几个力对物体所做的总功的方法。

发展要求: 通过实验探究过程培养学生的观察和推理能力，使学生学会思考与分析、演绎推理和归纳总结，提高学生的推理计算以及分析问题和解决问题能力。

【教学重点】
理解功的概念以及会利用功的公式进行计算
【教学难点】
1．物体在力的方向上的位移与物体运动的位移容易混淆。

2．要使学生对负功的意义有所认识，也较困难。

【教学课时】1课时
【探究学习】
（一）引入新课
初中我们学过功的概念：“如果一个力作用在物体上，物体在这个力的方向上移动了距离，就说这个力对物体做了功”。

根据讲台上提供的器材:握力器、手拉箱，哪位同学愿意上台展示一下对他们做功？
握力器的展示可以多次，让学生感觉到累：对器材做了功，消耗了能量。

功是能量转化的量度。

能量的变化总是伴随着做功过程发生的，我们来一起观看视频。

起重机在起吊货物时，拉力对货物做了功，货物的重力势能增加；卫星在强大推力作用下速度迅速增大，卫星的动能增加等等例子，都说明了能量转化都伴随着做功的过程。

但是，我们要如何来定量的描述能量的转化过程呢？那就是做功。

本节课我们来继续学习有关功的知识，在初中基础上进行扩展和深化。

首先看导学案之自主导学，并让学生学习小组回答答案，引出这节课主要探究和解决的三个问题：
1、若力的方向与物体的运动方向成某一角度,该怎样计算功呢?
2、正功和负功
3、物体实际受力不止一个，如何求解做的总功?
（二）进行新课
通过师生互动，与学生一起归纳初中学习的做功的二个必要因素。

一、决定功的两个必要因素：
力．以及在力的方向上发生的位移
．．．．．．．．．．。

所以，提着水不动或者在平地上匀速行走，
都不会对物体做功。

从高中的角度看，有了力，还必须要在力的方向
上发生位移，力才做功。

提问：初中学过的功的计算公式吗？（个别提问） 学生答： W=F l
结合上图，教师从高中角度再次解释公式中的F 、l 的物理意义。

教师引导：初中学习的功的计算式有着很大的局限性：那就是力F 和位移l 的方向是在一条直线上的。

通过前面的学习我们知道，作用力的方向和物体的位移方向不是一定要在一直线上的，录像中的那位同学在上楼梯的过程中，拉力方向和位移方向就不在一条直线上。

二、功的表达式：
同学演示：人通过绳拉储物箱，保持绳与水平方向的夹角不变，使储物箱在水平方向通过一段位移。

教师演示并说明：（绳保持一定的倾角斜拉木块在水平桌面上滑过一段位移）
这样的力在作用过程中不仅大小保持不变，而且力的方向也不变，
抽象物理模型，设置探究的问题：
在力F 和位移l 成角度α的情况下，力F 的 功应该怎样计算呢？
由小组讨论后上讲台分析和讲解：
把F 沿位移方向和垂直位移方向进行正交分解。

F
不做功（或做的功为零），所以力F 的功等于力F 1W = F 1l = F l cos α
教师现场提问答辩：
你在推导过程中采用了把力进行正交分解，再利用初中学习的功的计算公式。

那么，为什么可以把力分解为两个正交方向的分力,用求这二个分力F1和F2的功来表示力F的功呢？
回答的思路是：力是矢量，按平行四边形定则进行分解是力之间的等效替换，在效果上是相同的。

文字叙述（见P4黑体字）：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三者的乘积。

讨论：当α= 0时， cosα=1, 则W = F l
当α=π/2时， cosα=0 则W = 0 Array这就是初中学习的二种特殊的情况。

面向全体学生的问题：
从决定功的二个因素看，还可以用什么方法来考虑推导？
回放决定功的二个必要因素，作图分析在力的方向上发生的位移，
进而说明功的定义仍然可以用“力和在力的方向上发生的位移的乘积
．．．．．．．．．．．．．．．．”
来表达功；教师再深入分析：其实分解力的方法相当于用“在位移方
．．．．
向上的力和位移的乘积
．．．．．．．．．．”来表达功。

功的单位由力的单位和位移的单位合成：
国际单位制中：N·m——J
三、正功和负功
通过上边的学习，我们已明确了力F和位移l之间的夹角，并且知道了它的取值范围是０°≤α≤180°。

那么，在这个范围之内，cosα
可能大于0，可能等于0，还有可能小于0，从而得到功W也可能大
于0、等于0或小于0。

请画出各种情况下力做功的示意图，并加以讨论。

学生活动：认真阅读教材课文P 58，思考老师的问题。

α=π/2时，cos α=0，W =0。

力F 和位移l 的方向垂直时，力F 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；
① π/2＜α≤π时，cos α＜0，W ＜0。

这表示力F 对物体做负功。

教师总结： α的取值 cos α W 的值 功的正负 α=0
1 W =Fl 力对物体做正
功 π<<0α2
大于0 W =Fl cos α 力对物体做正
功 α2
π=
0 W =0 力跟位移垂直时，不做功 π
π2
α<< 小于0
W =-Fl cos （π-α）
力对物体做负
功
四、总功的求法
现在大家思考：功到底是什么量，标量还是矢量，为什么？请大家完成下列题目
【例题】如图所示,质量为60 kg 的滑雪运动员,沿倾角为30°的斜坡下滑100 m。

若运动员运动过程中受到的阻力为80 N,求这一过程中运动员所受各力做的功和总功。

点拨:运动员在下滑过程中受到重力、支持力及摩擦力的作用。

由功的公式可计算出每个力做的功,然后再求出总功。

解析:运动员受力如图所示。

解法一:支持力F N与运动方向垂直,对运动员不做功,即W F N=0
重力对运动员做的功W G=mgl·cos60°=3×104 J
阻力对运动员做负功W F f=-F f l=-8×103 J
各力对运动员做的总功
W=W G+W F f=2.2×104 J。

引导学生思考是否还有其他解法:
运动员受的合力
F合=mg sin 30°-F f=600×0.5 N-80 N=220 N
所以合力做的功
W=F合l=220×100 J=2.2×104J。

答案:重力、支持力、摩擦力做功分别为3×104 J、0、-8×104 J,总功为2.2×104J
可见求多个力做功的方法
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。

题后反思：求合力做功有两种方法,到底用哪种方法要根据题目而定。

如果物体处于平衡状态或某一方向受力平衡时,或者已知物体在某一方向上做匀变速直线运动的加速度时(合力为ma),先求合力再求功的方法更简捷;如果已知物体所受的力之中有的力不做功,有的力做功,而且方便求得该力做的功(如重力做的功)时,选择W合=W1+W2+…+Wn
简单方便。

教师活动：合力做功和分力做功在数量上有什么关系？
教师活动：发现W=W1+W2不等于根号，我们只是简单的将它们进行数学相加减，并不遵循矢量的相加法则，因此我们可以得出，功是标量，只有大小，没有方向。

小结：功是标量，正负号表示力的作功效果
到这里相信大家对力的做功应该有了比较完整的认识，我们这节课所学习的
重点：对功概念的理解，并会用功的公式计算
难点：正负功的物理意义，以及对功标量型的理解。

【课堂达标】见导学案-----检测学习收获
【课堂小结】：
一、做功的两个必要因素
1、作用在物体上的力
2、物体在力的方向上发生一段位移
二、功的一般计算公式
W=FL cos α
三、功的正负及其物理意义：
力对物体做正功，该力成为物体运动的动力
力对物体做负功，该力成为为物体运动的阻力
四、总功的求法
1、先求每一个力所做的功，再求它们的代数和；
2、先求合力，再求合力所做的功。

【布置作业】完成导学案之课后案---课后练习与提高
《功》学情分析
学生已经具备了受力分析、运动分析、画受力合成分解图的能力。

但学生对为什么要用力和力的方向上通过的位移来定义功仍心存疑惑，直接给出又显得突然，所以要更好的引导学生建立这一概念。

学生对比值定义法已经较为熟悉，可是乘积定义法接触还不多，这里有必要让学生认识到乘积定义法的价值。

学生在初中已初步学了功的有关知识，对功是能量转化的量度、功的定义、力做功的两个必要因素、以及功的计算。

此阶段的学生理解和思考能力很强，但主要以抽象思维为主，所以对正、负功比较难以理解。

本节课授课内容并不是将初中已学知识的重复，而是在现有知识的基础上进行深化、细化。

所以在本节课的授课内容方面，我将侧重于通过演示实验和分组探讨的方式对初中知识的概念修正以及对功的正负等知识点的教学。

人教版版高中物理必修二7.2《功》
效果分析。