高中物理人教版必修二教案功.doc
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1、7.27.2 功功【教学目标教学目标】知识与技能知识与技能1.掌握计算机械功的公式W=Fs cos ;知道在国际单位制中,功的单位是焦耳(J);2.知道功是标量。过程与方法过程与方法知道做机械功的两个不可缺少的因素,知道做功和“工作”的区别情感态度与价值观情感态度与价值观知道当力与位移方向的夹角大于90时,力对物体做负功,或说物体克服这个力做了功。【教学重点教学重点】重点是使学生在理解力对物体做功的两个要素的基础上掌握机械功的计算公式。【教学难点教学难点】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。【教学课时教学课时】2 课时【探究学习探究学习】
2、1功的概念先请同学回顾一下初中学过的与功的概念密切相关的如下两个问题:什么叫做功?谁对谁做功?然后做如下总结并板书:(1)如果一个物体受到力的作用,并且在力的方向上发生了位移,物理学中就说这个力对物体做了功。如图1所示,与同学一起讨论如下问题:在上述过程中,拉力F对滑块是否做了功?滑块所受的重力mg对滑块是否做了功?桌面对滑块的支持力N是否对滑块做了功?强调指出,分析一个力是否对物体做功,关键是要看受力物体在这个力的方向上是否有位移。至此可作出如下总结并板书:(2)在物理学中,力和物体在力的方向上发生的位移,是做功的两个不可缺少的因素。2功的公式就图1提出:力F使滑块发生位移S这个过程中,F对
3、滑块做了多少功如何计算?由同学回答出如下计算公式:W=Fs。就此再进一步提问:如果细绳斜向上拉滑块,如图2所示,这种情况下滑块沿F方向的位移是多少?与同学一起分析并得出这一位移为s cos 。至此按功的前一公式即可得到如下计算公式:W=Fs cos 就此指出,计算一个力对物体所做的功的大小,与力F的大小、物体位移s的大小及F和s二者方向之间的夹角有关,且此计算公式有普遍意义(对计算机械功而言)。至此作出如下板书:W=Fs cos 力对物体所做的功,等于力的大小、位移的大小、力和位移的夹角的余弦三者的乘积。在国际单位制中,功的单位是焦耳(J) 1J1Nm3正功、负功(1)首先对功的计算公式W=F
4、s cos 的可能值与学生共同讨论。从cos 的可能值入手讨论,指出功W可能为正值、负值或零,再进一步说明,力F与s间夹角的取值范围,最后总结并作如下板书:当090时,cos 为正值,W为正值,称为力对物体做正功,或称为力对物体做功。当=90时, cos =0,W=0,力对物体做零功,即力对物体不做功。当90180时,cos 为负值,W为负值,称为力对物体做负功,或说物体克服这个力做功。(2)与学生一起先讨论功的物理意义,然后再说明正功、负功的物理意义。提出功是描述什么的物理量这个问题与学生讨论。结合图1,使学生注意到力作用滑块并持续使滑块在力的方向上运动,发生了一段位移,引导学生认识功特征是
5、力在空间位移上逐渐累积的作用过程。然后就此提出:这个累积作用过程到底累积什么?举如下两个事例启发学生思考:a一辆手推车上装有很多货物,搬运工推车要用很大的力。向前推一段距离就要休息一会儿,然后有了力气再推车走。b如果要你将重物从一楼向六楼上搬,搬运过程中会有什么感觉?首先使学生意识到上述两个过程都是人用力对物体做功的过程,都要消耗体能。就此指出做功过程是能量转化过程,做功越多,能量转化得越多,因而功是能量转化的量度。能量是标量,相应功也是标量。板书如下:功是描述力在空间位移上累积作用的物理量。功是能量转化的量度,功是标量。在上述对功的意义认识的基础上,讨论正功和负功的意义,得出如下认识并板书:
6、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。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。【课堂训练课堂训练】A、功的计算方法:(1) 恒力的功,直接利用W=Flcos 来计算, 其中 F 应是恒力,l是力的作用点的位移, 是 F 和l方向之间的夹角,Fcos 是 F 在l方向上的分力,lcos 是l在 F 方向上的分位移。例 1 如图 2-2-1 所示,木块A放在木块B的左上端,用恒力F将A拉至B的右端第一次将B固定在地面上,F做的功为 W1;第二次让B可以在光滑的地面上自由滑动,F做的功为W2比较两次做功,应有( )A
7、 21WW B21WW C 21WW D无法比较分析:根据功的定义,力F做的功只与力的大小及力的方向上发生的位移大小的乘积有关,位移的大小与参考系的选择有关,在没有指定参考系时,一般是以地球为参考系,A物相对于B的位移在两种情况下是一样的,但在第一种情况中,B相对于地面是静止的,故第二次A对地的位移大于第一次A对地的位移,即第二次做功多一些正确选项为 A点评:功的计算公式cosFlW 中的位移l一般均是以地球为参考系(2) 合外力的功:一是先求合外力,再求总功;二是分别求各个力的功,再求各个力对物体做功的代数和,即:W合=W1+ W2+ W3+例 2 如图 2-2-2 所示,一个质量为m的木块
8、,放在倾角为 的斜面体上,当斜面与木块保持相对静止沿水平方向向右匀速移动距离s的过程中,作用在木块上的各个力分别做功多少?合力的功是多少? 分析: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 1F,静摩擦力2F,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解答:沿斜面建立直角坐标将重力正交分解,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得斜面对木块的支持力 cos1mgF ; 斜面对木块的静摩擦力 sin2mgF 支持力 1F与位移s间的夹角为90,则支持力做的功为 sincos)90cos(11mgs
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