【创新设计】2021-2022学年高一物理教科版必修2学案：第四章 1 功
2021-2022高中创新设计物理教科版必修2学案：第4章 实验：研究合外力做功和物体动能变化的关系
实验：研究合外力做功和物体动能变化的关系阅读教材第69页“研究合外力做功和动能变化的关系”部分，知道此实验的原理、器材、步骤、数据处理、注意事项。
一、实验原理由重物通过滑轮牵引小车，当小车的质量比重物大得多时，可以把重物所受的重力 当作小车受到的牵引力。
如图1所示。
图1测量重物的质量(对应小车受到的牵引力)，小车运动的距离 及对应这段距离的初、末速度(小车质量已知)，从而探究牵引力做的功与小车动能变化间的关系。
二、实验器材长木板(一端附有滑轮)、小车、小盘、砝码若干、打点计时器、纸带、复写纸、刻度尺、细线、低压交流 电源。
三、实验步骤1．平衡摩擦力：如图1所示，将安装有打点计时器的长木板一端垫高，把纸带的一端固定在小车后面，另一端穿过打点计时器，不挂重物，改变木板的倾角，使小车能做匀速 运动。
2．把细绳系在小车上并绕过定滑轮，悬挂小盘，在小盘里放入适量砝码，使小车的质量远大于 砝码和小盘的总质量，小车在细绳的拉力作用下做匀加速运动。
3．先接通电源 ，再放开小车 (填“放开小车”或“接通电源”)，让小车拖着纸带运动，打点计时器就在纸带上打下一系列点。
4．重复以上实验，选择一条点迹清晰的纸带进行数据分析，由实验数据得出结论。
四、数据处理1．小车速度的测量：通过实验获得打点的纸带，利用“匀变速直线运动中，某段时间内的平均速度等于该段时间中间时刻的瞬时速度”即v n ＝x n ＋x n ＋12T 计算纸带上选定的点的速度。
2．外力做功的测量：确定所挂钩码的重力G ，即确定小车受到的合外力F (F ＝G )，由纸带测出位移，然后由W ＝Fx 算出功的数值。
3．计算各数据中v 2、12m v 2和相应的合外力做功W 的数值并填入下表。
数据编号物理量123456速度v 2/(m 2·s －2) 动能12m v 2/J合外力做功W /J功和物体动能变化之间的关系。
五、注意事项1．平衡摩擦力时，不挂重物，轻推小车后，小车能做匀速 直线运动。
高中物理第四章1功教案2教科版必修2
第1节功教师活动学生活动设计意图新课引入：二、功的计算先请同学回顾一下初中学过的与功的概念密切相关的两个问题：什么叫做功？做功的两个不可缺少的因素是什么？学生回答时，教师给予恰当的评语，以鼓励为主．思考：力 F 使滑块发生位移 x ，在这个过程中，F 对滑块做了多少功？活动：当恒力 F的方向与物体位移 x 的方向成某一夹角α时，如何计算力 F 对物体做的功呢？（教师提示对力进行分解）当力 F 的方向与运动方向成某一角度时，可以把力 F 分解为两个分力：跟位移方向垂直的分力Fxsinα→ W＝ 0跟位移方向平行的分力Fxcosα→ W＝ Fxcosα1. 力对物体做功等于力的大小、位移的大回忆：功的概念力和物体在力的方向上发生的位移公式： W＝ Fx学生分组讨论，得出自己的结论师生共同分析学生明确：F 是要求解的功所对应的力， x 是力的作用下发生的位移，α是F 和 x 间的夹角．温故而知新，为下面的知识做铺垫巩固力的分解知识，同时提高学生拓展知识的能力小、力和位移夹角的余弦这三者的乘积，即W＝Fxcosα2. 单位：焦耳，简称焦（ J ）．1J＝1N×1m ＝ 1N·m3. 功是标量：只有大小，没有方向．三、功的正负已经知道功是标量，力对物体做功可能会出现哪些情况？αcosα W 物理意义α＝π/2α＜π/2π/2＜α≤π说明：1. 正功的意义是：力对物体做功，向物体提供能量，即受力物体获得了能量．2. 负功的意义是：物体克服外力做功，向外输出能量（以消耗自身的能量为代价），即负功表示物体失去了能量．活动：如图，质量为 70Kg 的滑雪运动员沿倾角为30 °的斜坡滑下，已知斜坡表面与滑雪运动员的踏板之间的动摩擦因数为 0.05 ，试求运动员在下滑 5m 的过程中，作用在运动员身上的重力、支持力，和摩擦力所做的功，其中哪个力做功为正？哪个力做功为负？哪个力不做功？并由此谈谈力做正功、负功和不做功的条件，以及功的正负的物理意义．教师点评并及时纠正错误．3．求合力功的方法(1) 先求各力的功，再求它们的代数和．学生小组探究，学生代表发言学生分析正功负功的物理意义突出过程与方法，通过自己的努力解决问题教学反思：本节内容是学生所熟知的，为激发学生的学习兴趣，教师在教学设计中，突出了过程与方法的教学，让学生在经历、观察、交流、讨论、阅读、尝试、实验、思考、体验中，感悟什么是功、怎样求解功，以及正负功的意义．在情感态度与价值观目标的落实中渗透辩证唯物主义观点，促进学生的可持续性发展．板书设计：一、做功与能量的转化功是能量转化的量度．二、功的计算1. 力对物体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＝Fxcosα2．单位：焦耳，简称焦（ J ）1J＝1N×1m ＝ 1N·m3．功是标量只有大小，没有方向．三、功的正负力对物体做功可能会出现几种情况．1. 正功的意义2. 负功的意义3．求合力功的方法四、课堂小结五、作业：教材“练习与评价”第 1 、 4 题．高考理综物理模拟试卷注意事项：1. 答题前，考生先将自己的姓名、准考证号填写清楚，将条形码准确粘贴在考生信息条形码粘贴区。
2024年高一物理教案《功》(精选
2024年高一物理教案《功》(精选一、教学内容本节课选自人教版高中物理必修二第四章《机械能》第一节“功”。
教学内容主要包括：理解功的概念，掌握功的计算公式，了解功的性质和作用，学会运用功的原理解决实际问题。
二、教学目标1. 知识与技能：使学生理解功的定义，掌握功的计算方法，能够运用功的原理分析生活中的简单物理现象。
2. 过程与方法：培养学生通过观察、思考、实践等方法，提高解决实际问题的能力。
3. 情感态度与价值观：激发学生对物理现象的好奇心，培养学生热爱科学、积极探索的精神。
三、教学难点与重点重点：功的概念、计算方法及其在生活中的应用。
难点：理解正功和负功的概念，掌握功的计算公式的运用。
四、教具与学具准备1. 教具：斜面、滑块、弹簧测力计、多媒体设备等。
2. 学具：计算器、笔记本、教材等。
五、教学过程1. 导入新课：通过展示实际生活中的例子（如人提水、斜面推物体等），引导学生思考：什么是功？功在生活中的作用是什么？2. 教学新课：（2）讲解功的计算公式，并通过例题进行解析。
（3）分析正功和负功的概念，让学生理解其实质。
3. 实践情景引入：（1）让学生分组讨论，分析生活中有关功的实例，并计算功的大小。
（2）组织学生进行实验，测量斜面推物体时的功。
4. 例题讲解：讲解典型例题，指导学生如何运用功的原理解决实际问题。
5. 随堂练习：布置一些有关功的练习题，让学生当堂完成，巩固所学知识。
六、板书设计1. 功的定义：力与物体在力的方向上的位移的乘积。
2. 功的计算公式：W=FS。
3. 正功和负功的概念：力和位移方向相同时，力做正功；方向相反时，力做负功。
七、作业设计1. 作业题目：（1）计算下列情况下力所做的功：一个人用50N的力向上提10N的物体，移动了5m。
（2）一个物体从斜面顶端自由滑下，已知斜面高1m，斜面长2m，求物体克服摩擦力所做的功。
2. 答案：（1）W=FS=50N×5m=250J。
2024年《功》精彩教案高中物理必修二
2024年《功》精彩教案高中物理必修二一、教学内容本节课选自高中物理必修二，涉及第四章《机械能》中的第一节《功》。
详细内容包括：功的定义、计算方法、功的性质以及功与能的关系。
通过本章学习，学生将深入理解功的概念，掌握功的计算方法，并了解功在能量转化中的作用。
二、教学目标1. 让学生理解并掌握功的定义，能准确运用功的计算公式进行计算。
2. 使学生了解功的性质，理解功与能的关系，为后续学习能量守恒定律打下基础。
3. 培养学生的动手操作能力和逻辑思维能力，提高分析问题和解决问题的能力。
三、教学难点与重点教学难点：功的性质及功的计算方法。
教学重点：功的定义、计算公式及其应用。
四、教具与学具准备1. 教具：黑板、粉笔、PPT、实验器材（斜面、小车、弹簧测力计等）。
2. 学具：笔记本、教材、练习本、计算器。
五、教学过程1. 实践情景引入（5分钟）通过展示一个斜面和一个小车，让学生思考如何计算把小车推上斜面所需的力所做的功。
2. 知识讲解（15分钟）（1）介绍功的定义，解释功的物理意义。
（2）推导功的计算公式，并通过实例讲解其应用。
（3）讲解功的性质，分析功与能的关系。
3. 例题讲解（15分钟）（1）选取一道有关功的计算题，引导学生分析题目，列出已知量和未知量。
（2）根据功的计算公式，指导学生进行计算。
4. 随堂练习（10分钟）让学生独立完成一道有关功的计算题，巩固所学知识。
5. 小组讨论与展示（5分钟）将学生分成小组，讨论并展示各自解题过程，互相学习，共同提高。
六、板书设计1. 功的定义2. 功的计算公式3. 功的性质及功与能的关系4. 例题及解题步骤七、作业设计1. 作业题目：（1）计算一个人把一个物体从地面上提起来所做的功，已知物体的质量为5kg，提升的高度为2m。
2. 答案：（1）W = mgh = 5kg × 9.8m/s² × 2m = 98J（2）A. 人推墙，墙没有位移，力不做功；B. 人拉车，车有位移，力做功；C. 重力作用在静止的物体上，物体没有位移，力不做功。
2024年高中物理必修二教案《功》
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高中物理教学反思
在新课程形势下要求：一个称职的高中物理教师，决不能“教书匠”式地“照本宣科”，要在教学中不断反思，不断学习，与时共进。新课程下物理的教学反思有助于我们在新课程改革环境中更加深入研究物理教学,也是教师应具备的一个重要素质,更是全面实施素质教育,促进学生全面发展的重要过程。教学反思对提高教师科研能力和教学质量的提高有着积极的作用。下面谈谈我对教学反思的几点看法:
(2)W=F·lcosα与W=Fcosα·l的理解
公式可以表示为W=F·lcosα，表达的物理意义是功等于力与沿力F方向的位移的乘积;公式也可以表示为W=Fcosα·l，表达的物理意义是功等于沿位移方向的力与位移的.乘积.
2.对正功、负功的理解
(1)功是标量：功是标量，只有量值，没有方向.功的正、负并不表示功的方向，而且也不是数量上的正与负.我们既不能说“正功与负功的方向相反”，也不能说“正功大于负功”，它们仅表示相反的做功效果.
三、对教学过程的反思
在一堂课教学过程中,往往会出现深度与浅度相差悬殊,师生互动交流并非融洽,教法与学法相脱节的现象发生。通过对一堂课的课后反思,教师可以根据课堂教学的疏漏和失误,有的放矢地采取相应的补救措施。就可以避免一些不必要的失误,可对下一知识点的教学产生催化的作用。所以要根据课堂情况的变化,及时调整内容的详略和时间的统筹。例如功的概念理解一直是初中力学的难点,但教材编排时将该内容放在了这一章的第一节,先认识功,再学习机械能,让学生的学习有点无从下手的感觉,在借鉴了以往授课的经验中,将机械能的学习置于本章的开始,先认识了能量,然后引出物体具有了机械能,我们就说物体做了功,使概念的出现有章可循。
物理《必修2》4-1 功 (教案)
不论是静摩擦力，还是滑动摩擦力，既可以对物体做正功，也可以对物体做负功，还可能不对物体做功力做正功还是做负功要看这个力是动力还是阻若斜面固定不动，物体沿与物体位移方向垂直，不做功，但当斜面不固定时，物体沿斜面下滑的同时，在FN的反作用物体的合位移l与支持为锐角做正功，若α为直角则不做功，的斜面上，物体与斜面间的动摩擦因数为μ，现使斜面水平D.mglsin θcos θD.mglcos θ【解析】木块发生水平位移的过程中，作用在木块上共有三个力，重力mg，支持力F1，静摩擦力F2.根据木块的平衡条件，由这三个力的大小，物体的位移及力与位移的夹角，即可由功的计算公式算出它们的功.沿斜面建立直角坐标系将重力正交分解，由于物体相对斜面静止而在水平面上做匀速运动，根据力的平衡条件可mgsin θ的小球，小球上升的最大高度为是变力，但此力对物体所做的)，则细绳对物体的拉力点自由滑下，通过粗糙的静止水平传送带以后落到地面上的Q点，若传送带的皮带点自由滑下，则( )【错解】因为皮带轮转动起来以后，物块在皮带轮上的时间长，相对皮带位移量大，摩擦力做功将比皮带轮不转Q点左边，应选B选项【错因】学生的错误主要是对物体的运动过程中的受力分析不准确.实质上当皮带轮逆时针转动时，无论物块以多大的速度滑下来，传送带给物块施加的摩擦力都是相同的，且与传送带静止时一样，由运动学公式知位移相同.从传送【正解】物块从斜面滑下来，当传送带静止时，在水平方向受到与运动方向相反的摩擦力，物块将做匀减速运动当传送带逆时针转动时物体相对传送带都是向前运动，受到滑动摩擦力方向与运动方向相物体做匀减速运动，离开传送带时，仍做平抛运动，且与传送带不动时的抛出速度相同，故落在Q点，所以A 、重力做功 摆线对球的拉力不做功B 、重力不做功．摆线对球的拉力做功C 、重力和拉力都做功D 、重力和拉力都不做功2. 恒力F 作用于物体上使得物体在F 的方向上移动了一段位移s ，则下列关于力F 在这段位移内做功大小的说法中正确的是A ．当物体做加速运动时，F 做的功最多B ．当物体做减速运动时，F 做的功最少C ．当物体做匀速运动时，F 做的功为零D ．不论做什么运动，F 做的功都等于F·s3.下列关于作用力、反作用力的做功问题中，说法正确的是( )A ．作用力做功，反作用力也必定做功B ．作用力做正功，反作用力一定做负功C ．作用力的做功数值一定等于反作用力的做功数值D ．单纯根据作用力的做功情况不能判断反作用力的做功情况4.在水平面上，有一弯曲的槽道AB ，槽道由半径分别为R2和R 的两个半圆构成．如图所示，现用大小恒为F 的拉力将一光滑小球从A 点沿 槽道拉至B 点，若拉力F 的方向时刻均与小球运动方向一致，则此过 程中拉力所做的功为( )A ．0B ．FR C.32πFR D ．2πFR 5. 静止在粗糙水平面上物块，受方向相同但大小先后为F1、F2、F3的水平拉力作用，先做匀加速运动、再做匀速运动、最后做匀减速运动到停下(F1、F2、F3分别对应上述三个过程).已知这三个力的作用时间相等，物块与水平面间的动摩擦因数处处相同，则下列说法中正确的有（ ）A.这三个力中，F1做功最多B.这三个力中，F2做功最多C.加速运动过程中合力做的功大于减速运动过程中克服合力做的功D.在一过程中，这三个力做的总功为零6. 如图所示，三个固定的斜面底边长度都相等,斜面倾角分别为30°、45°、60°，斜面的表面情况都一样.完全相同的物体（可视为质点）A 、B 、C 分别从三斜面的顶部滑到底部的过程中 A.物体A 克服摩擦力做的功最多 B.物体B 克服摩擦力做的功最多 C.物体C 克服摩擦力做的功最多 D.三个物体克服摩擦力做的功一样多。
教科版高中物理必修第二册4-1功课时学案含答案
1.功课标要求1.理解功的概念和做功的两个要素．2．会利用公式W＝Fx cos α进行有关计算．3．理解正功、负功的含义，能解释相关现象．思维导图必备知识·自主学习——突出基础性素养夯基一、功的概念1．功：如果物体受到力的作用，并在力的方向上发生了位移，这个力就对物体做了功．2．做功的两个因素：力和物体在____的方向上发生位移．[导学1]做功的过程就是能量转化的过程，做了多少功，就有多少能量发生了转化．所以说功是能量转化的量度．二、功的计算1．功的公式：W＝Fx cos α.2．功的单位：在国际单位制中，功的单位是焦耳，符号：J.3．功是标量，只有大小，没有方向，运算法则是代数运算．[导学2](1)功的公式只适用于恒力做功的计算．(2)公式中x一般是选取地面为参考系时物体的位移．三、功的正负12.当一个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总功等于： (1)各个分力分别对物体所做功的代数和． (2)几个力的合力对物体所做的功． [导学3]力对物体做正功，这个力通常叫作动力，力对物体做负功，通常这个力叫作阻力．关键能力·合作探究——突出综合性 素养形成探究点一 功的理解和计算导学探究如图所示，马拉着小车(包括人)沿水平面匀速前进了一段距离．(1)小车(包括人)受到几个力作用？每个力对小车做功吗？是正功还是负功？(2)马对小车做的功是否等于马的拉力F (设F 与水平方向的夹角为α)和小车的位移x 的乘积？(3)拉力F 一般分解为哪两个分力？F 做的功与哪个分力做的功相同？归纳总结1.对做功概念的理解(1)做功的两个必要的因素： ①作用在物体上的力．②物体在力的方向上发生的位移．(2)功是过程量：功总是与一个具体的过程相对应，要明确是哪个力(或几个力)对哪个物体在哪个过程中所做的功．2．功的公式W ＝Fx cos α的理解(1)适用条件：公式中的F 必须是恒力，公式W ＝Fx cos α不适用于变力做功的计算． (2)F 与x 、α必须是对应于同一过程的量． 3．正功和负功的意义4．正功和负功的两种判断方法(1)根据力F 与位移x 的夹角α进行判断0≤α＜π2时，力对物体做正功；α＝π2时，力对物体不做功；π2＜α≤π时，力对物体做负功．此方法一般用于研究物体做直线运动的情况．(2)根据力F 与速度v 的夹角α进行判断0≤α＜π2时，力对物体做正功；α＝π2时，力对物体不做功；π2＜α≤π时，力对物体做负功．此方法一般用于研究物体做曲线运动的情况．5．求合力做功的两种方法由合力与分力的等效替代关系知，合力与分力做功也是可以等效替代的，因此计算合力的功有两种方法：(1)先求物体所受的合力，再根据公式W 合＝F 合x cos α求合力的功．(此法适用于合力恒定的情况)(2)先根据W ＝Fx cos α，求每个分力做的功W 1、W 2…W n ，再根据W 合＝W 1＋W 2＋…＋W n ，求合力的功，即合力做的功等于各个力做功的代数和．(此法适用于任何情况)典例示范例1 如图所示，小孩坐在雪橇上，小孩和雪橇的总质量为40 kg.大人施加的拉力F ＝100 N ，方向与水平地面夹角为θ＝37°，雪橇移动了x ＝2 m ，雪橇与地面间的动摩擦因数μ＝0.2，sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8，g 取10 m/s 2.求：(1)拉力T 所做的功W 1； (2)摩擦力f 所做的功W 2； (3)重力G 所做的功W 3； (4)支持力N 所做的功W 4； (5)合力F 合所做的功W .素养训练1 起重机以1 m/s 2的加速度，将质量为100 kg 的货物由静止匀加速向上提升，g 取10m/s 2，则第1 s 内起重机对货物做功为( )A ．500 JB ．550 JC ．1000 JD ．1100 J素养训练2 质量为m 的物体，静止在倾角为θ的斜面上，斜面沿水平方向向右匀速移动了距离L ，如图所示．物体相对斜面静止，则下列说法错误的是( )A．重力对物体m做正功B．合力对物体m做正功C．摩擦力对物体m做负功D．支持力对物体m不做功探究点二摩擦力做功归纳总结1.摩擦力做功的特点摩擦力既可能做负功，也可能做正功，还可能不做功．如表所示：如图甲所示，物体A在力F作用下向右运动，地面对它的滑动摩擦力做负一对相互作用的静摩擦力做功的代数和为零，而一对相互作用的滑动摩擦力做功的代数和不为零．典例示范例2 质量为M的木板放在光滑的水平面上，一个质量为m的滑块以某一速度沿木板表面从A点滑至B点，在木板上前进了L，而木板前进了l，如图所示．若滑块与木板间的动摩擦因数为μ，重力加速度为g，求摩擦力对滑块、木板做功各为多少？摩擦力做的总功为多少？素养训练3两个相同物块P、Q分别在大小相等、方向如图的恒力F1和F2作用下沿水平面向右运动，物块与水平面的动摩擦因数相同．在它们前进相同距离的过程中，F1和F2做功分别为W1和W2，P、Q两物块克服摩擦力所做的功分别为W f1和W f2，则有() A．W1 > W2，W f1 > W f2B．W1＝W2，W f1 > W f2C．W1 > W2，W f1＝W f2D．W1＝W2，W f1＝W f2素养训练4(多选)如图所示，在皮带传送装置中，皮带把物体P匀速带至高处，在此过程中，下述说法正确的是()A．摩擦力对物体做正功B．摩擦力对物体做负功C．支持力对物体做正功D．合外力对物体做功为零随堂演练·自主检测——突出创新性素养达标1.如图，光滑水平地面上一质量为3 kg的物体，在F＝10 N的水平拉力作用下由静止开始移动2 m，该过程中F做功为()A．6 J B．15 JC．20 J D．30 J2．水平力F先后作用于甲、乙两物体，第一次甲物体沿力F方向在粗糙水平面运动了位移s，做功W1，第二次乙物体沿力F方向在光滑水平面运动了位移s，做功W2，则() A．W1>W2B．W1＝W2C．W1<W2D．无法比较3.如图所示，物块A、B在外力F的作用下一起沿水平地面做匀速直线运动，下列关于A对地面的滑动摩擦力做功和B对A的静摩擦力做功的说法正确的是() A．B对A的静摩擦力做正功，A对地面的滑动摩擦力做负功B．B对A的静摩擦力不做功，A对地面的滑动摩擦力做负功C．B对A的静摩擦力做正功，A对地面的滑动摩擦力不做功D．B对A的静摩擦力做负功，A对地面的滑动摩擦力做正功4．如图所示，三个质量相同的物体静止于同一光滑水平面上，分别施三个不同方向的外力，使它们以相同的加速度运动了相同的时间，则三个力对物体做功的大小关系是()A．W1＝W2＝W3B．W1>W2＝W3C．W1>W2>W3D．W1<W2<W35．在加速向左运动的车厢中，一个人用力向前推车厢，如图所示．人相对车厢未移动，则下列说法正确的是()A．人对车厢不做功B．人对车厢做正功C．人对车厢做负功D．车厢对人做负功第四章机械能及其守恒定律1.功必备知识·自主学习一、2．力二、1．不做功正负关键能力·合作探究探究点一【导学探究】 提示：(1)小车(包括人)受到4个力作用：重力、支持力、拉力、摩擦力，其中拉力做正功，摩擦力做负功，重力和支持力不做功．(2)不等于．W ＝Fx cos α.(3)拉力可以分解为沿水平方向和竖直方向的两个分力．F 做的功与水平方向分力做的功相同．【典例示范】 例1解析：(1)对雪橇和小孩整体进行受力分析，如图所示．拉力T 所做的功W 1＝Tx cos θ＝100×2×0.8 J ＝160 J.(2)N ＝G －T sin θ＝40×10 N －100×0.6 N ＝340 N f ＝μN ＝0.2×340 N ＝68 N摩擦力f 所做的功W 2＝fx cos 180°＝68×2×(－1) J ＝－136 J. (3)重力G 所做的功W 3＝Gx cos 90°＝0. (4)支持力N 所做的功W 4＝Nx cos 90°＝0.(5)合力F 合所做的功W ＝W 1＋W 2＋W 3＋W 4＝24 J 也可由合力求总功 F 合＝T cos θ－f ＝100×0.8 N －68 N ＝12 N F 合与x 方向相同，所以W ＝F 合x ＝12×2 J ＝24 J. 答案：(1)160 J (2)－136 J (3)0 (4)0 (5)24 J 素养训练1解析：根据牛顿第二定律得：T －mg ＝ma ， 解得T ＝mg ＋ma ＝100×(10＋1)N ＝1 100 N. 上升的位移x ＝12at 2＝12×1×12 m ＝0.5 m. 则拉力做功W ＝Tx ＝1 100×0.5 J ＝550 J.故B正确，A、C、D错误．答案：B素养训练2解析：物体在水平方向移动，在竖直方向上没有位移，所以重力做功为零，A错误；物体匀速运动，合力为0，合外力做功为0，B错误；根据平衡条件可得摩擦力大小为f＝mg sin θ，方向沿斜面向上，则物体摩擦力做功为W f＝－f·L cos θ＝－mgL sin θ cos θ<0，故C正确；根据平衡条件可得物体受到的支持力的大小为N＝mg cos θ，所以支持力做功为W N＝N·L sin θ＝mg·L sin θcos θ>0，D错误．答案：C探究点二【典例示范】例2解析：滑块所受摩擦力f＝μmg，位移大小为l＋L，摩擦力与位移方向相反，故摩擦力对滑块做的功为W1＝－μmg(l＋L)；木板受的摩擦力f′＝μmg，位移大小为l，摩擦力方向与其位移方向相同，故摩擦力对木板做的功W2＝μmgl；摩擦力做的总功W＝W1＋W2＝－μmgL.答案：－μmg(l＋L)μmgl－μmgL素养训练3解析：由功的概念可知W1＝F1s，W2＝F2s cos θ，因为F1＝F2，则W1 > W2，W f1＝μmgs，W f2＝μ(mg－F2sin θ)s，则W f1 > W f2，故选A.答案：A素养训练4解析：皮带把物体P匀速带至高处的过程，物体受到的支持力垂直于传送带，受到的摩擦力沿传送带向上，故支持力对物体做功为零，摩擦力对物体做正功，A正确，B、C错误；由于物体做匀速直线运动，受到的合力为零，故合外力对物体做功为零，D正确．答案：AD随堂演练·自主检测1．解析：根据功的定义为力乘以力的作用点在力方向的位移，有W＝Fx＝10×2 J＝20 J，故选C.答案：C2．解析：依题意，根据功的定义，知恒力F在两种情况下对物体做的功一样多，为W1＝W2＝Fs，故选B.答案：B3．解析：对地面虽然有摩擦力，但在力的作用下地面没有发生位移，所以A对地面的滑动摩擦力不做功，B对A的静摩擦力的方向向右，A的位移也向右，所以B对A的静摩擦力做正功，故选C.答案：C4．解析：依题意，三个质量相同的物体在水平方向运动时加速度相同，且水平面光滑，假定物体质量为m、加速度为a，则有F1＝F2cos α＝F3cos α＝ma，则根据功的定义，三个力分别对物体所做的功为W1＝F1x1，W2＝F2x2cos α，W3＝F3x3cos α，假定运动时间为t，依题意有x1＝1at2＝x2＝x3，则有W1＝W2＝W3，故B、C、D错误，A正确．2答案：A5.解析：对人进行受力分析如图所示，由于人车向左加速运动，则加速度方向向左，则f －F0＝ma，则车厢底部对人的静摩擦力大于车厢竖直面对人的作用力，即车厢对人的作用力为f与F0的合力方向水平向左，车厢向左运动，位移方向向左，根据W＝Fx可知，车厢对人做正功，根据牛顿第三定律，可知，人对车厢的作用力为f与F0的反作用力的合力，方向水平向右，车厢向左运动，位移方向向左，根据W＝Fx可知，人对车厢做负功，A、B、D错误，C正确．答案：C。
2024-2025学年高中物理第4章1功教案教科版必修2
3. 功的分类
- 静力功
- 动力功
- 重力功
4. 功的应用
- 机械效率
- 能量守恒
5. 力与位移的夹角对功的影响
- 方向相同：cosθ = 1，功最大
- 方向垂直：cosθ = 0，功为零
- 方向成锐角或钝角：0 < cosθ < 1，功小于最大值
2024-2025学年高中物理 第4章 1 功教案 教科版必修2
课题：
科目：
班级：
课时：计划1课时
教师：
单位：
一、课程基本信息
1.课程名称：高中物理教科版必修2第4章1节“功”
2.教学年级和班级：高中二年级一班
3.授课时间：2024年10月10日
4.教学时数：45分钟
二、核心素养目标
1. 理解功的概念，掌握计算功的方法，并能够运用功的概念解决实际问题。
2. 作业评价：
- 教师要认真批改学生的作业，并对作业进行点评。在点评时，教师可以注意以下几点：
- 是否正确理解并掌握了“功”的概念和计算方法。
- 是否能够正确应用“功”的知识解决实际问题。
- 作业中的错误类型，如计算错误、概念不清等。
- 教师应及时反馈学生的学习效果，鼓励学生继续努力。例如，如果学生在作业中表现出色，教师可以给予表扬，并鼓励学生继续保持；如果学生在某一方面存在问题，教师可以给予指导，并鼓励学生加以改进。
- 屏幕或白板：用于展示多媒体资源和板书重点内容。
- 网络连接：确保教室内的计算机可以连接互联网，用于播放多媒体资源和进行在线互动。
5. 其他准备：提前检查教学资源，确保所有材料和器材都能正常使用。与学生提前沟通，确保他们已经完成了前置学习任务。准备一份详细的教学计划和教案，以便顺利进行课堂教学。
物理必修2第四章第一节：功 导学案
高一物理必修2第四章第1节《功》导学案
一、学习目标
1. 理解功的概念，知道功的两个要素；
2. 知道功的公式W=Fs cosα，会用这个公式进行功的计算；
3. 理解正功和负功的概念，知道在什么情况下力做正功或负功；
4. 知道几个力对物体所做的总功等于这几个力的合力对物体所做的功，也等
于各个力分别对物体做功的代数和。
二、学习重点、难点
1. 功的概念和功的计算公式；
2. 正、负功的意义。
三、学习过程
（一）知识复习：初中知识——功
1.功的定义：一个作用在物体上，且物体沿通过了一段，就说这个力对物体做了机械功，简称功。
2.功的计算公式：
3.功的单位：国际单位，简称，符号
4.做功要素：①
②
（二）情景引入
1.观看视频1、2；
2.思考与交流：上述视屏中机械工作，有什么共同特点？
（三）新课讲解
1.功的定义：
在物理学中，如果一个物体受到的作用，并使物体在发生一段，就说这个力对物体做了机械功，简称功。
讨论与交流：人是否对物体做了功，说说你的理由。
①做功的要素：
A.物体受力的作用；
B.物体在力的方向上发生位移。
②功是一个过程量：
反应了力在作用过程中对空间位移的积累。
做一做，练一练
2.功的大小：
例题
3.正功和负功：
4.几个力做功：
例题
（四）课堂小结
（五）课后作业
1.作业1：课本P67，第4题；
2.作业2：《世纪金榜》第四章第1节功。
2024年《功》教案高中物理必修二
2024年《功》教案高中物理必修二一、教学内容本节课选自高中物理必修二，第四章《机械能》，第一节《功》。
内容包括：功的定义、计算方法、功的性质以及与能量转化的关系。
具体涉及教材第4.1节至4.3节。
二、教学目标1. 理解并掌握功的定义，能够运用公式计算物体受力移动过程中的功。
2. 了解功的性质，理解正功与负功的含义，能够判断物体在力的作用下是做正功还是负功。
3. 掌握功与能量转化的关系，理解能量守恒定律。
三、教学难点与重点重点：功的定义、计算方法及性质。
难点：功的正负判断，以及与能量转化的关系。
四、教具与学具准备教具：黑板、粉笔、教学PPT、实验器材（小车、滑轮、重物、测量尺等）。
学具：笔记本、教材、练习本。
五、教学过程1. 实践情景引入：通过实验展示，让学生观察并思考小车在水平面上受到不同力的情况，引导学生探讨力的作用效果。
2. 教学内容讲解：（1）讲解功的定义，引导学生理解功的概念。
（2）通过例题讲解，让学生掌握功的计算方法。
（3）分析功的性质，讲解正功与负功的含义，并进行判断练习。
3. 随堂练习：布置相关习题，让学生及时巩固所学知识。
4. 知识拓展：讲解功与能量转化的关系，引导学生理解能量守恒定律。
六、板书设计1. 功的定义：力与物体位移的乘积。
2. 功的计算公式：W = F × s。
3. 功的性质：正功、负功。
4. 能量转化与守恒定律。
七、作业设计1. 作业题目：（1）计算题：一物体质量为5kg，受到水平方向10N的力，沿力的方向移动了5m，求该力所做的功。
2. 答案：（1）50J。
（2）D。
八、课后反思及拓展延伸1. 反思：通过本节课的学习，学生对功的概念和计算方法是否掌握，对正负功的判断是否清晰，能否理解功与能量转化的关系。
2. 拓展延伸：引导学生思考生活中的实例，如何应用功的概念解决实际问题，如节能减排、提高工作效率等。
重点和难点解析1. 功的定义及计算方法的教学。
2. 功的正负判断。
高中物理教科版必修2 4.1 教学设计 《功》(教科版)
《功》新课程比较注重物理量引入、建立的来龙去脉，这也是为实现教学三维目标服务的。
高中物理教科版（必修2）第五章非常重视概念、规律的探究过程。
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。
本章的第一节引入功是为进一步探究能量作铺垫的。
使学生很自然的联想到功和能是紧密联系在一起的。
因此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”是贯穿于整个第五章的主线，在教学设计、探究过程中应始终立足于这条主线上。
【知识与能力目标】 1、知道功的来历，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 只适用于恒力，应为对地位移。
【过程与方法目标】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，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。
【情感态度价值观目标】1、通过“为什么要引入功”和“功”的来历的探究，使学生体会到物理来源于生活，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生的科学探究兴趣和热情。
【教学重点】 “为什么要引入功”和“功”的来历的探究 αcos Fl W =l αcos Fl W =。
2024年《功》教案高中物理必修二
2024年《功》教案高中物理必修二一、教学内容本节课选自《高中物理必修二》第四章《机械能》，详细内容为《功》一节。
本章主要围绕机械能守恒定律展开，功作为能量转化的基本量度，是理解机械能守恒的关键。
本节课将深入讲解功的概念、计算方法以及其在机械能守恒中的应用。
二、教学目标1. 理解并掌握功的定义，能准确区分正功和负功。
2. 学会计算恒力做功和变力做功，能解决实际问题。
3. 掌握功与能的关系，理解功是能量转化的量度。
三、教学难点与重点难点：变力做功的计算，功与能的关系。
重点：功的定义，恒力做功的计算，功在机械能守恒中的应用。
四、教具与学具准备教具：黑板、粉笔、PPT、示功仪。
学具：计算器、草稿纸、直尺。
五、教学过程1. 实践情景引入（5分钟）通过播放运动员举重、抛铅球等比赛视频，引导学生关注力在物体上的作用以及物体的位移，引出功的概念。
2. 理论讲解（15分钟）（1）讲解功的定义，引导学生理解力和位移的乘积表示力对物体的做功。
（2）介绍正功和负功，通过示例说明力与位移方向的关系。
（3）讲解恒力做功的计算公式，结合实例进行计算。
（4）介绍变力做功的近似计算方法，通过图示和例题讲解。
3. 例题讲解（10分钟）选取一道恒力做功的例题和一道变力做功的例题，进行详细的步骤讲解和计算。
4. 随堂练习（10分钟）让学生独立完成两道练习题，巩固所学知识，老师进行解答和指导。
5. 课堂小结（5分钟）六、板书设计1. 功的定义和计算公式。
2. 正功与负功的区分。
3. 恒力做功和变力做功的计算方法。
4. 例题解答步骤。
七、作业设计1. 作业题目：（1）计算一个力在物体上做功的大小，已知力和位移。
（3）计算物体从高处自由落下时，重力所做的功。
2. 答案：（1）做功 = 力× 位移× cosθ。
（2）正功：力和位移方向相同；负功：力和位移方向相反。
（3）重力做功 = mgh。
八、课后反思及拓展延伸1. 反思：关注学生对功的概念和计算方法的掌握程度，针对学生存在的问题进行针对性讲解。
高中物理教科版必修2第四单元第1课《功》优质课公开课教案教师资格证面试试讲教案
高中物理教科版必修2第四单元第1课《功》优质课公开课教案教师资格证面试试讲教案
1教学目标
(一)知识与技能
1、知道功的来历,理解“功是能量转化的量度”,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,能应用公式W=FXcosα进行的计算。
3、理解正负功,能计算合外力对物体所做的总功。
(二)过程与方法
1、从“为什么要引入功”得出“功是能量转化的量度”。
2、通过演示和事例,并同时通过启发式探究,使学生明白“功”的来历并掌握做功的两个因素。
3、在推导功的计算公式过程中,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,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”的来历的探究,使学生体会到物理来源于生活。
2、通过科学探究教学培养学生的科学探究兴趣和热情。
2学情分析
本节课内容是高中功和能的关系中,非常重要的一环。
学生必须对《功》有非常扎实的基础储备,才能对接下来的机械能进行很好的学习。
学生在初中已经有了初步的学习,所以本节课最主要的是对功知识的扩展。
3重点难点
教学重点
理解功的概念及正负功的意义。
教学难点
利用功的定义式解决有关问题。
4教学过程。
【创新设计】2021-2022学年高一物理教科版必修2学案：第四章 机械能和能源
学案12 章末总结一、功和功率的计算 1．功的计算方法(1)定义法求功：恒力对物体做功大小的计算式为W ＝Fx cos α，式中α为F 、x 二者之间的夹角．由此可知，恒力做功大小只与F 、x 、α这三个量有关，与物体是否还受其他力、物体的运动状态等因素无关． (2)利用功率求功：此方法主要用于在发动机功率保持恒定的条件下，求牵引力做的功． (3)利用动能定理或功能关系求功． 2．功率的计算方法(1)P ＝Wt ：此式是功率的定义式，适用于任何状况下功率的计算．既适用于人或机械做功功率的计算，也适用于一般物体做功功率的计算；既适用于合力或某个力做功功率的计算，也适用于恒力或变力做功功率的计算；一般用于求解某段时间内的平均功率．(2)P ＝F v ：当v 是瞬时速度时，此式计算的是F 的瞬时功率；当v 是平均功率时，此式计算的是F 的平均功率．留意 求平均功率选用公式P ＝Wt 和P ＝F v 均可，但必需留意是哪段时间或哪一个过程中的平均功率；求瞬时功率通常选用公式P ＝F v ，必需留意是哪个力在哪个时刻(或状态)的功率．图1例1 物体在合外力作用下做直线运动的v －t 图像如图1所示，下列表述不正确．．．的是( ) A ．在0～0.5 s 内，合外力的瞬时功率渐渐增大 B ．在0～2 s 内，合外力总是做负功 C ．在0.5 s ～2 s 内，合外力的平均功率为零 D ．在0～3 s 内，合外力所做总功为零解析 A 项，在0～0.5 s 内，做匀加速直线运动，加速度不变，合力不变，速度渐渐增大，可知合力的瞬时功率渐渐增大，故A 正确．B 项，在0～2 s 内，动能的变化量为正值，依据动能定理知，合力做正功，故B 错误．C 项，在0.5 s ～2 s 内，由于初、末速度相等，则动能的变化量为零，依据动能定理知，合力做功为零，则合力做功的平均功率为零．故C 正确．D 项，在0～3 s 内，初、末速度均为零，则动能的变化量为零，依据动能定理知，合力做功为零，故D 正确．本题选不正确的，故选B.答案 B二、对动能定理的理解与应用动能定理一般应用于单个物体，争辩过程可以是直线运动，也可以是曲线运动；既适用于恒力做功，也适用于变力做功；既适用于各个力同时作用在物体上，也适用于不同的力分阶段作用在物体上，凡涉及力对物体做功过程中动能的变化问题几乎都可以使用，但使用时应留意以下几点： 1．明确争辩对象和争辩过程，确定初、末状态的速度状况．2．对物体进行正确的受力分析(包括重力、弹力等)，弄清各力做功大小及功的正、负状况．3．有些力在运动过程中不是始终存在，物体运动状态、受力等状况均发生变化，则在考虑外力做功时，必需依据不同状况分别对待，正确表示出总功．4．若物体运动过程中包含几个不同的子过程，解题时，可以分段考虑，也可视为一个整体过程考虑，列出动能定理方程求解．例2 汽车发动机的额定功率为60 kW ，汽车的质量为5×103 kg ，汽车在水平路面上行驶时，阻力是车的重力的0.05倍，若汽车始终保持额定功率不变，取g ＝10 m/s 2，则从静止启动后，求： (1)汽车所能达到的最大速度是多大？(2)当汽车的加速度为1 m/s 2时，速度是多大？(3)假如汽车由启动到速度变为最大值后，马上关闭发动机，测得汽车在关闭发动机前已通过624 m 的路程，求汽车从启动到停下来一共经过多少时间？解析 (1)汽车保持额定功率不变，那么随着速度v 的增大，牵引力F 牵变小，当牵引力大小减至与阻力f 大小相同时，汽车速度v 达到最大值v m .P 额＝f ·v m ⇒v m ＝P 额f ＝60×103 W0.05×5×103×10 N ＝24 m/s(2)a ＝F 牵－f m ，则F 牵＝ma ＋f ＝7.5×103 N ，v ＝P 额F 牵＝60×103 W 7.5×103 N＝8 m/s (3)设由启动到速度最大历时为t 1，关闭发动机到停止历时t 2. 12m v 2m＝P 额·t 1－f ·s 1，将数据代入，得t 1＝50 s. 由v m ＝fm ·t 2得t 2＝48 s. 故t 总＝t 1＋t 2＝98 s. 答案 见解析三、对机械能守恒定律的理解与应用应用机械能守恒定律解题，重在分析能量的变化，而不太关注物体运动过程的细节，这使问题的解决变得简便．1．守恒条件：只有重力或弹力做功，系统内只发生动能和势能之间的相互转化． 2．表达式： (1)状态式E k1＋E p1＝E k2＋E p2，理解为物体(或系统)初状态的机械能与末状态的机械能相等． (2)变量式①ΔE k ＝－ΔE p ，表示动能与势能在相互转化的过程中，系统削减(或增加)的动能等于系统增加(或削减)的势能．②ΔE A 增＝ΔE B 减，适用于系统，表示由A 、B 组成的系统，A 部分机械能的增加量与B 部分机械能的削减量相等．例3 如图2所示，物体A 质量为2m ，物体B 质量为m ，通过轻绳跨过定滑轮相连．斜面光滑，且与水平面成θ＝30°，不计绳子和滑轮之间的摩擦．开头时A 物体离地的高度为h ，B 物体位于斜面的底端，用手托住A 物体，A 、B 两物体均静止．撤去手后，求：图2(1)A 物体将要落地时的速度多大？(2)A 物落地后，B 物由于惯性将连续沿斜面上升，则B 物在斜面上的最远点离地的高度多大？ 解析 (1)由题知，物体A 质量为2m ，物体B 质量为m ，A 、B 两物体构成的整体(系统)只有重力做功，故整体的机械能守恒，得： m A gh －m B gh sin θ＝12(m A ＋m B )v 2将m A ＝2m ，m B ＝m 代入解得：v ＝gh .(2)当A 物体落地后，B 物体由于惯性将连续上升，此时绳子松了，对B 物体而言，只有重力做功，故B 物体的机械能守恒，设其上升的最远点离地高度为H ，依据机械能守恒定律得： 12m Bv 2＝m B g (H －h sin θ) 整理得：H ＝h . 答案 (1)gh (2)h 四、功能关系的应用利用功能关系解决物理问题是常用的解题手段，本章常见的几对功能关系如下： 1．重力做功与重力势能： (1)表达式：W G ＝－ΔE p .(2)物理意义：重力做功是重力势能变化的缘由．(3)含义：W G ＞0，表示势能削减；W G ＜0，表示势能增加；W G ＝0，表示势能不变． 2．弹簧弹力做功与弹性势能： (1)表达式：W 弹＝－ΔE p .(2)物理意义：弹力做功是弹性势能变化的缘由．(3)含义：W 弹＞0，表示势能削减；W 弹＜0，表示势能增加；W 弹＝0，表示势能不变． 3．合力做功与动能： (1)表达式：W 合＝ΔE k .(2)物理意义：合外力做功是物体动能变化的缘由．(3)含义：W 合＞0，表示动能增加；W 合＜0，表示动能削减；W 合＝0，表示动能守恒． 4．除重力或系统弹力外其他力做功与机械能：(1)表达式：W 其他＝ΔE .(2)物理意义：除重力或系统弹力外其他力做功是机械能变化的缘由．(3)含义：W 其他＞0，表示机械能增加；W 其他＜0，表示机械能削减；W 其他＝0，表示机械能守恒． 例4 节日燃放礼花弹时，要先将礼花弹放入一个竖直的炮筒中，然后点燃礼花弹的放射部分，通过火药猛烈燃烧产生的高压燃气，将礼花弹由炮筒底部射向空中，若礼花弹在由炮筒底部击发至炮筒口的过程中，克服重力做功W 1，克服炮筒阻力及空气阻力做功W 2，高压燃气对礼花弹做功W 3，则礼花弹在炮筒内运动的过程中(设礼花弹放射过程中质量不变)( ) A ．礼花弹的动能变化量为W 3＋W 2＋W 1 B ．礼花弹的动能变化量为W 3－W 2－W 1 C ．礼花弹的机械能变化量为W 3－W 1 D ．礼花弹的机械能变化量为W 3－W 2－W 1解析 A 、B 项，礼花弹在炮筒内运动的过程中，重力、炮筒阻力及空气阻力做功，高压燃气对礼花弹做功，三个力做的功的和：W 3－W 2－W 1，故A 错误，B 正确；C 、D 项除重力外其余力做的功是机械能变化的量度，故高压燃气做的功和空气阻力和炮筒阻力做的功之和等于机械能的变化量，即机械能的变化量为W 3－W 2，故C 、D 错误． 答案 B五、能量守恒定律的应用用能量守恒定律去分析、解决问题往往具有简便、适用范围广等优点，在学习中应增加利用能量守恒定律解题的意识，应用此规律时应留意：(1)要争辩系统中有哪些力在做功，有哪些形式的能在发生转移、转化．(2)某种形式的能的削减，肯定伴随着其他形式的能的增加，且增加量肯定等于削减量，即ΔE 增＝ΔE 减． 例5 如图3所示，由抱负电动机带动的水平传送带匀速运动，速度大小为v ，现将一小工件放到传送带左端点上．设工件初速为零，当它在传送带上滑动一段距离后速度达到v ，而与传送带保持相对静止．设工件质量为m ，它与传送带间的动摩擦因数为μ，左右端点相距L ，则该电动机每传送完一个工件消耗的电能为( )图3A ．μmgl B.12m v 2C ．μmgl ＋12m v 2 D ．m v 2解析 依据牛顿其次定律知道工件的加速度为μg ，所以速度达到v 而与传送带保持相对静止所用时间：t＝vμg工件的位移为v 22μg，工件相对于传送带滑动的路程大小为Δx ＝v t －v 22μg ＝v 22μg则产生的热量：Q ＝μmg Δx ＝12m v 2由能量守恒知，电动机每传送完一个工件消耗的电能一部分转化为一个工件的动能，另一部分产生热量，则E 电＝E k ＋Q ＝12m v 2＋12m v 2＝m v 2故D 正确． 答案 D图41．(功和功率的计算)如图4所示，一质量为1.2 kg 的物体从倾角为30°、长度为10 m 的光滑斜面顶端由静止开头下滑．则( )A ．物体滑到斜面底端时重力做功的瞬时功率是60 WB ．物体滑到斜面底端时重力做功的瞬时功率是120 WC ．整个过程中重力做功的平均功率是30 WD ．整个过程中重力做功的平均功率是60 W 答案 AC解析 由动能定理得mgl sin 30°＝12m v 2，所以物体滑到斜面底端时的速度为10 m/s ，此时重力做功的瞬时功率为P ＝mg v cos α＝mg v cos 60°＝1.2×10×10×12 W ＝60 W ，故A 对，B 错．物体下滑时做匀加速直线运动，其受力状况如图所示．由牛顿其次定律得物体的加速度a ＝mg sin 30°m ＝10×12m/s 2＝5 m/s 2；物体下滑的时间t ＝v a ＝105 s ＝2 s ；物体下滑过程中重力做的功为W ＝mgl ·sin θ＝mgl ·sin 30°＝1.2×10×10×12 J ＝60 J ；重力做功的平均功率P ＝W t ＝602W ＝30 W ．故C 对，D 错．图52．(对动能定理的理解和应用)如图5所示，质量为m ＝0.5 kg 的小球从距离地面高H ＝5 m 处自由下落，到达地面时恰能沿凹陷于地面的半圆形槽运动，半圆形槽的半径R ＝0.4 m ，小球到达槽最低点时速率恰好为10 m/s ，并连续沿槽运动直到从槽左端边缘飞出且沿竖直方向上升、下落，如此反复几次，设摩擦力大小恒定不变，g 取10 m/s 2，空气阻力不计，求：(1)小球第一次飞出半圆形槽上升的距水平地面的最大高度h 为多少； (2)小球最多能飞出槽外几次． 答案 (1)4.2 m (2)6次解析 (1)对小球下落到最低点的过程，设克服摩擦力做功为W f ，由动能定理得mg (H ＋R )－W f ＝12m v 2－0.设从小球下落到第一次飞出到达最高点，由动能定理得mg (H －h )－2W f ＝0－0. 解得h ＝v 2g －H －2R ＝10210 m －5 m －2×0.4 m ＝4.2 m.(2)设小球恰好能飞出n 次，则由动能定理得 mgH －2nW f ＝0－0解得n ＝mgH 2W f ＝mgH2⎣⎡⎦⎤mg (H ＋R )－12m v 2＝gH2g (H ＋R )－v 2＝6.25次应取n ＝6次．图63．(对机械能守恒定律的理解和应用)如图6所示，质量为m 的小球用长为L 的轻质细线悬于O 点，与O点处于同一水平线上的P 点处有一根光滑的细钉，已知OP ＝L /2，在A 点给小球一个水平向左的初速度v 0，发觉小球恰能到达跟P 点在同一竖直线上的最高点B .求： (1)小球到达B 点时的速率．(2)若不计空气阻力，则初速度v 0为多少？(3)若初速度变为v 0′＝3gL ，其他条件均不变，则小球从A 到B 的过程中克服空气阻力做了多少功？答案 (1)gL2 (2) 7gL 2 (3)114mgL 解析 (1)小球恰能到达最高点B ，则在最高点有mg ＝m v 2L /2，小球到达B 点时的速率v ＝gL2. (2)选A 点为零势能参考平面，由机械能守恒定律得：－mg (L ＋L 2)＝12m v 2－12m v 20，则v 0＝7gL2(3)空气阻力是变力，设小球从A 到B 克服空气阻力做功为W f ，由动能定理得－mg (L ＋L 2)－W f ＝12m v 2－12m v 0′2，解得W f ＝114mgL .图7 4．(能量守恒定律的应用)如图7所示，质量为m 的长木块A 静止于光滑水平面上，在其水平的上表面左端放一质量为m 的滑块B ，已知木块长为L ，它与滑块之间的动摩擦因数为μ.现用水平向右的恒力F 拉滑块B .(1)当长木块A 的位移为多少时，B 从A 的右端滑出？ (2)求上述过程中滑块与木块之间产生的内能． 答案 (1)μmgLF －2μmg(2)μmgL解析 (1)设B 从A 的右端滑出时，A 的位移为x ，A 、B 的速度分别为v A 、v B ，由动能定理得 μmgx ＝12m v 2A(F －μmg )·(x ＋L )＝12m v 2B又由同时性可得v A a A ＝v B a B ⎝ ⎛⎭⎪⎫其中a A ＝μg ，a B ＝F －μmg m 可解得 x ＝μmgL F －2μmg.(2)由能量守恒定律知，拉力做的功等于A 、B 动能的增加量和A 、B 间产生的内能，即有 F (x ＋L )＝12m v 2A ＋12m v 2B ＋Q 可解得Q ＝μmgL .。
高中创新设计物理教科版必修2课件：第4章 第1节 功
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两种求合力做功方法的选取原则 (1)如果物体处于平衡状态或某一方向受力平衡时(合力为零)， 或者物体在某一方向上做匀变速直线运动时(合力等于ma)，用 先求合力再求功的方法更简便。 (2)如果已知物体在运动过程中受力变化，所受的力中有的不 做功，有的做功且方便求得该力的功(如重力的功)时，应选择 W合＝W1＋W2＋…
(3)一个力对物体做负功，往往说成物体克服这个力做功。
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[精典示例]
[例1] 如图4所示，物体在力的作用下在水平面上发生一段位移 x，试分别计算这四种情况下力F对物体所做的功。设在这 四种情况下力F和位移x的大小都相同：F＝10 N，x＝1 m，角θ的大小如图所示，分别说明每种情况下力F做功的 正负，并求出功。
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三、功的正负 合力的功
阅读教材第59～60页“功的正负 合力的功”部分，知道 正功和负功的判断方法以及合力做功的求解方法。 1．正功和负功：
α 的取值 α＝π2
0≤α＜π2
W 的取值
含义
W＝0 力 F__不__做__功____
W＞0 力 F 对物体做__正__功______
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3．正功与负功 (1)功是标量，只有正、负，没有方向，功的正负不表示大 小。 (2)正功、负功的物理意义
动力学角度 正功 表示这个力对物体来说
是动力 负功 表示这个力是阻力，对
物体的运动起阻碍作用
能量角度 力对物体做正功，使 物体获得能量 物体克服外力做功， 使物体失去能量
(3)重力G所做的功W3；
(4)弹力N所做的功W4；
(5)合力F合所做的功W。
高中物理第四章1功教案1教科版必修2
第1节功本节教材分析（1）三维目标一、知识与技能1．会举例说明做功的过程就是能量转化的过程，功是能量转化的量度．2．理解功的概念，知道做功的两个不可缺少的因素．3．掌握功的公式： W＝Fxcosα，会计算恒力的功，掌握计算总功的方法．4．知道功是标量，理解正功、负功的物理含义．二、过程与方法学习功的概念及其公式导出的过程，使学生知道推理过程，培养学生逻辑推理的能力．三、情感态度与价值观通过学习、体会物理规律对现实生活的指导意义，提高学生物理学习的兴趣．同时使学生体会科学规律来自生产、生活，又能够指导生产、生活．（2）教学重点1．功的概念．2．功的计算公式．（3）教学难点1．如何判定各力做功的正负．2．能够用公式 W＝Fxcosα进行有关计算．（4）教学建议对于功这一概念，学生在初中阶段已有一定的认识，但认识比较肤浅．本课的教学设计充分考虑学生原有的知识基础，让学生从初中已经熟悉的内容开始入手，再提出学生运用初中知识无法解决的问题，进而激发学生进一步认识功这一概念的欲望．通过对功的定义式的推导和讨论，进一步加深学生对力的作用效果的理解，进而认识功的本质．功是力学中的基本概念，在用能量途径研究物体的运动时，功的概念是不可缺少的，此外这部分知识与现代生活、生产等有着密切的联系，也是本章学习的基础．因此，教学设计过程注重培养学生的推理能力，同时教师应布置一些任务，让学生在完成任务中运用科学思维解决物理问题 , 了解物理思想和物理方法，体会物理学在生活和生产中的应用以及对社会发展的影响，让学生得到成功的体验，享受成功的愉悦，激发学习的热情和责任感．学生在初中建立的关于力做功的概念仅限于：力和在力的方向上移动距离的乘积．本节使学生认识一般力做功的计算方法，通过对功的定义式的推导，提高学生对已有知识的理解和分析解决问题的能力，同时让学生体验运用知识解决问题获得成功的喜悦，激发学生学习的兴趣．新课导入设计导入一复习、导入新课教师活动1：播放我国奥运会举重冠军比赛视频．我们都知道举重运动员在比赛过程中要消耗很大的能量，那么在每一次举重过程中，运动员到底要消耗多少能量呢？我们如何测定或计算呢？消耗掉的能量又用什么来量度呢？学生活动1：观看视频，思考教师提出问题．教师活动2：逐项展示初中所学的功与能量知识的脉络．你所知道的能量形式有哪些？（引导学生回答：动能、势能、内能、电能）你能列举一些能量相互转化的实例吗？热量从高温物体传给低温物体是能量的转化吗？学生活动2：逐题思考，回答教师所提问题．本章我们就要解决不同形式能量的转化是如何实现的问题．教师活动3：组织学生观看图片：运动员举重、滑雪运动员从斜坡下滑、射箭运动员射箭．提问学生，分别说出三幅图中运动物体受到哪些力，其中哪些力对物体做了功，物体的哪些能量发生了变化．学生活动3：分析讨论，回答教师所提问题．教师活动4：让学生以小组为单位对所提问题进行分析总结，引导学生归纳出三幅图的共同特征：力对物体做功的过程同时伴随着物体能量的转化．学生活动4：与教师共同完成这个过程．教师活动5：组织学生列举一些日常生活中力做功伴随能量转化的实例．学生活动5：举例，如球类运动，提书包上楼，骑车上学，拿起手边的东西等．导入二教师活动学生活动设计意图新课引入：举重是一个大运动量的体育项目，运动员在举重时要消耗大量的能量，如果要量度出运动员在将杠铃举起的过程中消耗的能量，想想该怎样去量度呢？今天我们就来学习一下相关的知识．一、做功与能量的转化我们先来看一段视频．（功是能量转化多少的量度）通过观看刚才的视频，同学们说说能量用哪个物理量可以度量？对学生的回答给予肯定．原来，做功的过程就是能量转化的过程，这样通过做功的多少就可以定量地研究能量及其相互转化了．所以，功是能量转化的量度．学生观看视频，同时提取有效信息学生回答：功激发学生的学习兴趣，并介绍功是能量转化多少的量度高考理综物理模拟试卷注意事项：1. 答题前，考生先将自己的姓名、准考证号填写清楚，将条形码准确粘贴在考生信息条形码粘贴区。
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学案1功[学习目标定位] 1.理解功的概念，会用功的公式W＝Fx cos α进行计算.2.理解正功和负功的概念，知道在什么状况下力做正功或负功.3.会求几个力对物体做的总功．一、功的概念1．定义：假如物体受到力的作用，并在力的方向上发生了位移，我们就说力对物体做了功．2．做功总是与能量的变化亲密相关，做功的过程就是能量变化的过程．二、功的计算1．力对物体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 ＝Fx cos_α.2．在国际单位制中，功的单位是焦耳．三、功的正负功是标量，但有正负．功的正负表示所作用的力是动力还是阻力，动力所做的功为正，阻力所做的功为负.一、做功与能量的变化[问题设计]举重运动员举起杠铃的过程中，什么力对杠铃做功？能量怎样变化？答案运动员的推力对杠铃做功，在运动员做功的过程中，要消耗体内的能量．[要点提炼]1．功的两个要素：力和沿力的方向发生的位移．2．功是一个过程量．3．做功的过程就是能量变化的过程．二、功的计算公式[问题设计]图1一个物体受到力的作用，并在力的方向上发生了一段位移，这个力就对物体做了功．如图1所示，当恒力F的方向与物体位移x的方向成某一夹角α时，如何计算力F 对物体做的功？答案如图，把F沿x方向和垂直于x方向进行正交分解．其中垂直x方向的分力F sin α没有对物体做功，沿着x方向的分力F cos α所做的功为Fx cos α，所以力对物体所做的功为Fx cos α.[要点提炼]力对物体所做的功：W＝Fx cos α.(1)功是标量，F、x是矢量，但在此总取正值．(2)力F是恒力，此式只适用于恒力做功的计算．三、功的正负、合力的功[问题设计]1．某物体在水平面上向右运动了x，当物体受到与水平方向夹角为30°的恒力F作用时，如图2甲所示，力对物体做的功为多少？当物体受到与水平面夹角为150°的恒力F作用时(如图乙所示)，力对物体做的功为多少？图2答案当α＝30° 时，W＝Fx cos 30°＝32Fx；当α＝150°时，W＝Fx cos 150°＝－32Fx2．功的正、负的含义是什么？答案正功表示动力对物体做功；负功表示阻力对物体做功．[要点提炼]1．由W＝Fx cos α可知：(1)当0≤α<π2时，W >0，力对物体做正功；(2)当π2<α≤π时，W <0，力对物体做负功，或称物体克服这个力做功；(3)当α＝π2时，W ＝0，力对物体不做功．2．功的正、负并不表示方向，也不表示功的大小，只表示是动力做功还是阻力做功． [延长思考]若物体受到多个力的作用，如何计算外力对物体做的总功？ 答案 求外力对物体做的总功，有两种方法：(1)先求物体所受的合外力，再依据公式W 合＝F 合x cos α求合外力的功．(2)先依据W ＝Fx cos α求每个分力做的功W 1、W 2、……W n ，再依据W 合＝W 1＋W 2＋……＋W n 求合力的功．一、正、负功的推断例1 如图表示物体在力F 的作用下在水平面上发生了一段位移x ，这四种情形下力F 和位移x 的大小都是一样的，则力对物体做正功的是( )解析 A 、C 中力与位移(速度)方向的夹角为锐角，故力对物体做正功，B 、D 中力与位移(速度)方向的夹角为钝角，故力对物体做负功． 答案 AC图3例2 质量为m 的小物块在倾角为α的斜面上处于静止状态，如图3所示．若斜面体和小物块一起以速度v 沿水平方向向右做匀速直线运动，通过一段位移x .斜面体对物块的摩擦力和支持力的做功状况是( )A ．摩擦力做正功，支持力做正功B ．摩擦力做正功，支持力做负功C ．摩擦力做负功，支持力做正功D ．摩擦力做负功，支持力做负功解析 物块的受力及位移如图所示，摩擦力f 与位移x 的夹角α＜90°，故摩擦力做正功，支持力N 与x 夹角β＝90°＋α＞90°，故支持力做负功，B 正确． 答案 B 二、功的计算图4例3 如图4所示，一个人用与水平方向成60°角的力F ＝40 N 拉一个木箱，在水平地面上沿直线匀速前进了8 m ，求：(1)拉力F 对木箱所做的功； (2)摩擦力对木箱所做的功； (3)外力对木箱所做的总功．解析 如图所示，木箱受到重力、支持力、拉力和摩擦力的作用．其中重力和支持力的方向与位移的方向垂直，所以只有拉力和摩擦力对木箱做功．由于木箱做匀速直线运动，所以摩擦力跟拉力在水平方向上的分力大小相等、方向相反，拉力做正功，摩擦力做负功．依据W ＝Fx cos α可得 (1)拉力对木箱所做的功为W 1＝Fx cos 60°＝40×8×0.5 J ＝160 J (2)摩擦力f 对木箱所做的功为W 2＝fx cos 180°＝(F cos 60°)x cos 180°＝40×0.5×8×(－1) J ＝－160 J (3)外力对木箱所做的总功为 W ＝W 1＋W 2＝0答案(1)160 J(2)－160 J(3)0图5针对训练如图5所示，两个相互垂直的力F1与F2作用在同一物体上，使物体通过一段位移的过程中，力F1对物体做功4 J，力F2对物体做功3 J，则力F1与F2的合力对物体做功为()A．7 J B．1 JC．5 J D．3.5 J答案A解析力F1与F2的合力做的功等于F1与F2做功的代数和，即W合＝W1＋W2＝(4＋3) J＝7 J.1．(对功的理解)关于功的概念，以下说法正确的是()A．力是矢量，位移是矢量，所以功也是矢量B．功有正、负之分，若某个力对物体做负功，表明这个力对该物体的运动起阻碍作用C．若某一个力对物体不做功，说明该物体肯定没有位移D．合力的功等于各分力做功的矢量和答案B解析功是标量，没有方向，A错误；某力做正功，表明这个力对物体的运动起动力作用，某力做负功，表明这个力对该物体的运动起阻碍作用，B正确；某个力对物体不做功，由W＝Fx cos α知，物体的位移可能为零或者可力量与位移的夹角为90°，故C错误；功是标量，所以合力的功等于各分力做功的代数和．图62．(对正、负功的推断)如图6所示，一端可绕O点自由转动的长木板上放一个物块，手持木板的另一端，使木板从水平位置沿顺时针方向缓慢旋转，则在物块相对于木板滑动前的过程中()A．重力做正功B．摩擦力做负功C．摩擦力不做功D．支持力不做功答案AC解析重力与速度方向成锐角，重力做正功；摩擦力与速度方向垂直，摩擦力不做功；支持力与速度方向成钝角，支持力做负功．综上所述，A、C项正确．图73．(功的计算)如图7所示，在光滑水平面上，物体受两个相互垂直的大小分别为F1＝3 N和F2＝4 N的恒力，其合力在水平方向上，从静止开头运动10 m，求：(1)F1和F2分别对物体做的功是多少？代数和为多大？(2)F1和F2合力为多大？合力做的功是多少？答案(1)18 J32 J50 J(2)5 N50 J解析(1)力F1做的功W1＝F1x cos θ1＝3×10×332＋42J＝18 J力F2做的功W2＝F2x cos θ2＝4×10×432＋42J＝32 JW1与W2的代数和W＝W1＋W2＝18 J＋32 J＝50 J.(2)F1与F2的合力F＝F21＋F22＝32＋42N＝5 N合力F做的功W′＝Fx＝5×10 J＝50 J.题组一对功的理解1．关于功的概念，下列说法中正确的是()A．位移大，力对物体做的功肯定多B．受力小，力对物体做的功肯定少C．物体静止，则力对物体肯定不做功D．力的大小和物体在力的方向上的位移大小打算功的多少答案CD解析依据功的定义式，功的大小与力、位移和力与位移之间的夹角三个因素有关，可以推断A、B错误，C、D正确．2．依据力对物体做功的条件，下列说法中正确的是()A．工人扛着行李在水平路面上匀速前进时，工人对行李做正功B．工人扛着行李从一楼走到三楼，工人对行李做正功C．作用力与反作用力做的功大小相等，并且其代数和为0D．在水平地面上拉着一物体运动一圈后又回到动身点，则由于物体位移为0，所以摩擦力不做功答案B解析选项A中，工人对行李的作用力竖直向上，与行李的运动方向始终垂直，故对行李不做功，选项A错误；选项B中，工人对行李的作用力与行李的运动方向的夹角为锐角，故对行李做正功，选项B正确；选项C中，依据牛顿第三定律，作用力与反作用力大小相等、方向相反，但二者是对不同的物体做功，两个受力物体的位移大小不肯定相等，所以选项C错误；选项D中，摩擦力是变力，且总与物体相对地面的运动方向相反，因此当物体回到动身点，虽然物体位移为0，但摩擦力仍对物体做了负功，故选项D错误．3．一个力对物体做了负功，则说明()A．这个力肯定阻碍物体的运动B．这个力不肯定阻碍物体的运动C．这个力与物体运动方向的夹角α>90°D．这个力与物体运动方向的夹角α<90°答案AC解析由功的表达式W＝Fx cos α知，只有当α>90°时，cos α <0，力对物体做负功，此力阻碍物体的运动，故A、C对．4．一物体在两个力F1、F2的共同作用下发生了一段位移，做功分别为W1＝6 J、W2＝－6 J，下列说法正确的是()A．这两个力肯定大小相等、方向相反B．F1是动力，F2是阻力C．这两个力做的总功为0D．F1比F2做的功多答案BC解析由力F1、F2做功的正负可以确定力F1、F2与位移的夹角分别为小于90°、大于90°，但这两个力不肯定大小相等、方向相反，A错；F1做正功肯定是动力，F2做负功肯定是阻力，但正、负不表示功的大小，B对，D错；两个力的总功等于这两个力所做功的代数和，C对．题组二对正、负功的判定图15．如图1，拖着旧橡胶轮胎跑是身体耐力训练的一种有效方法．假如受训者拖着轮胎在水平直道上跑了100 m，那么下列说法正确的是()A．摩擦力对轮胎做了负功B．重力对轮胎做了正功C．拉力对轮胎不做功D．支持力对轮胎做了正功答案A解析摩擦力方向与轮胎位移方向相反，摩擦力做负功，A项正确；重力和支持力的方向与轮胎位移方向垂直，不做功，B、D项错误；拉力方向与轮胎位移方向成锐角，做正功，C项错误．6．一人乘电梯从1楼到20楼，在此过程中经受了先加速，后匀速，再减速的运动过程，则电梯对人的支持力的做功状况是()A．加速时做正功，匀速时不做功，减速时做负功B．加速时做正功，匀速和减速时做负功C．加速和匀速时做正功，减速时做负功D．始终做正功答案D解析在加速、匀速、减速的过程中，支持力与人的位移方向始终相同，所以支持力始终对人做正功，故D正确．图27．物体在合外力作用下做直线运动的v－t图像如图2所示．下列表述正确的是()A．在0～1 s内，合外力做正功B．在0～2 s内，合外力总是做负功C．在1 s～2 s内，合外力不做功D．在0～3 s内，合外力总是做正功答案A解析依据物体的v－t图像可知，在0～1 s内，物体做匀加速运动，速度增加，合外力(加速度)方向与运动方向相同，合外力做正功，故选项A对，B错；在1 s～3 s内，速度减小，合外力(加速度)方向与运动方向相反，合外力做负功，故选项C、D错．8．关于两个物体间的一对作用力和反作用力的做功状况，下列说法正确的是()A．作用力做功，反作用力肯定做功B．作用力做正功，反作用力肯定做负功C．作用力和反作用力可能都做负功D．作用力和反作用力做的功肯定大小相等答案C解析作用力和反作用力大小肯定相等，但它们的做功状况却不肯定相同．由于作用力和反作用力是作用在不同的物体上，所产生的作用效果不肯定相同．作用力做正功，反作用力可能做负功；作用力不做功，反作用力可能做正功、负功或不做功．例如：①如图甲，B向左运动时，A对B的摩擦力做负功，而B对A的摩擦力不做功，所以A、B、D均错；②如图乙，分别用力F1和F2作用在A、B两物体上，结果A相对B发生滑动，此过程中，A、B间的一对滑动摩擦力均做负功，所以C对．题组三功的计算图39．如图3所示，坐在雪橇上的人与雪橇的总质量为m，在与水平面成θ角的恒定拉力F作用下，沿水平地面对右移动了一段距离x.已知雪橇与地面间的动摩擦因数为μ，雪橇受到的()A．支持力做功为mgx B．重力做功为mgxC．拉力做功为Fx cos θD．滑动摩擦力做功为－μmgx答案C10．如图所示，力F大小相等，物体沿水平面运动的位移x也相同，下列哪种状况F做功最少()答案D解析四种状况下，F、x都相同，由公式W＝Fx cos α可知，cos α越小，力F做的功越少，D中cos α最小，故选D.图411．如图4所示，质量为m的物体A静止在倾角为θ的斜面体B上，斜面体B的质量为M.现对该斜面体施加一个水平向左的推力F，使物体随斜面体一起沿水平方向向左匀速运动，当移动的距离为x时，斜面体B对物体A所做的功为()A．Fx B．mgx sin θcos θC．mgx sin θD．0答案D解析对物体A进行受力分析，其受到重力mg、支持力N、静摩擦力f，如图所示，由于物体A做匀速运动，所以支持力N与静摩擦力f的合力即斜面体B对物体A的作用力竖直向上，而位移水平向左，所以斜面体B对物体A的作用力的方向与位移方向垂直，斜面体B对物体A所做的功为0，D正确．图512．如图5所示，质量m＝50 kg的滑雪运动员从高度h＝30 m的坡顶由静止下滑，斜坡的倾角θ＝37°，滑雪板与雪面之间的动摩擦因数μ＝0.1.则运动员滑至坡底的过程中：(1)运动员所受的重力对他做了多少功？(2)各力对运动员做的总功是多少？(g＝10 m/s2，sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8，装备质量不计)答案(1)1.5×104 J(2)1.3×104 J解析(1)运动员所受重力做的功W G＝mgx sin 37°＝mgh＝50×10×30 J＝1.5×104 J(2)运动员所受合力：F合＝mg sin 37°－μmg cos 37°＝260 N，方向沿斜面对下沿合力方向的位移x＝h＝50 msin 37°合力做的功W合＝F合·x＝260×50 J＝1.3×104 J．。