第七章 机械能守恒定律 第二节《功》

《功的计算》教学设计【授课对象】高一学生【教材】人民教育出版社高中课程标准实验教科书物理必修2第七章第二节（见附录）【课时安排】10分钟一、教材分析1.普通高中物理课程标准要求：分析物体移动的方向与力的方向不在一条直线上时力所做的功。

2.“功的计算”在物理知识体系中的地位“功的计算”是人教版普通高中物理必修二第七章第二节的一个知识点。

第七章《机械能守恒定律》，通过学习功与能的基本知识，帮助学生从能量和功的角度去发现运动的规律。

而本节内容《功》是在学生学习了能量之后，并且在初中的基础上加深学生对功的认识。

而本节内容中的“功的计算”，是学习本节内容的一个基础和重点。

通过学习功的计算，学生能够试着计算滑动摩擦力、静摩擦力的功，从功的角度理解滑动摩擦力、静摩擦力在物体运动过程中所起的作用。

并且能够在下一节课的学习中，将功与能量的转化结合起来，发现功与能的关系。

二、学情分析1.认知层面学生在初中课本中已经学习了功的定义，并且能够判断不同情境下的力是否做功。

但是学生所判断的力一般是与位移同方向或是垂直位移，对力与位移成一定角度时力所做的功了解甚少。

2.知识层面学生能够计算一个力作用在物体上，并在力的方向上发生一段位移所做的功。

3.能力层面在必修一中的第三章《相互作用》中，学生已经具备了一定的观察能力和受力分析能力，并且能够根据需要分解力。

而在必修二曲线运动的学习中，学生发现，位移和速度同样可以根据需要进行分解。

三、教学目标1.知识与技能（1）加深对功的认识；（2）能够计算不同的力所做的功。

2.过程与方法（1）带领学生回顾初中学习的功的定义以及功的计算。

（2）引导学生将力和位移的分解运用于求解力与位移成一定夹角时力做的功。

3.情感态度与价值观（1）通过列举一些身边力做功的例子，让学生学会观察生活，体会物理源于生活，物理联系社会；（2）将旧知运用于探索新知，让学生体会物理的美妙，激发兴趣。

四、教学重点与难点1.重点（1）功的两大要素；（2）判断力的做功情况；（3）计算力与位移成α角时力做的功。

7．2 功尊敬的各位评委、各位老师：大家好！我是来自今天我的说课课题是《功》。

一、教材分析1、教材的地位、作用和特点“功”是人教版高中物理必修2第七章机械能守恒定律第2节的内容。

功是物理学中的重要概念。

就人类的知识构架来说，功是为进一步得出“能”这个更为广泛、非常重要的概念服务的。

本节是在初中阶段对功的概念有初步了解的基础上，通过实例说明做功的两个不可缺少的因素，并得出力的方向跟物体运动方向相同时，功的计算式W＝F〃S(特殊情况)，再通过分析、推理的方式得出功的一般计算公式W＝F〃SCosα(普遍情况)。

课本将“功”安排在“认识守恒量”之后，各种能之前。

教材的这种结构能较好地突出理论与实践的统一，使学生明白物理规律既可以直接从实验得出，也可以用已知规律从理论上导出。

2、教学目标知识与技能：理解功的概念；知道做功的两个不可缺少的要素；掌握功的公式并会加以运用。

过程与方法：通过学习功的概念及其公式导出过程，让学生体会并学习物理学的研究法，认识物理模型和数学工具在物理学发展过程中的作用。

同时增强了学生的观察能力、思维能力和综合归纳能力。

培养学生应用数学知识解决物理问题的能力;情感态度与价值观：激发学习兴趣，让学生体会到生活中处处蕴含物理知识，物理就在身边，从而进一步培养学生学习物理的兴趣。

规范的作图可以培养学生严谨认真的科学态度和作风。

3、教学重点与难点重点：掌握功的概念和求功公式。

难点：求功公式的推导及其应用。

二、学情分析心理特征：“反抗性”与“依赖性”共存；“内向性”与“表现性”共存；情绪的“可变性”与“固执性”共存······知识基础：学生在初中阶段已经学习了功的初步概念；对做功的两个必要因素已有所了解；懂得了力的方向跟物体运动方向相同时，功的计算式W ＝F·S。

三、教学方法“讲授法”通过教师讲述让学生学有方向，有的放矢，促使学生积极探索、发现。

《功》教学设计课题功课型新授课教学目标(1)知道功的定义，理解做功的两个必要因素。

(2)掌握功的公式：cosW Flα=，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。

教学重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。

教学方法情境引入→P PT给出三张图片学生情景再现→提出问题→解决问题→分析问题→正功，负功物理意义→情感提升教师活动学生活动引入新课 1、生活实例情境导入，ppt播放雪崩视频（板书：5．2 功）2．请学生雪崩过程中的能量变化。

3．要求学生分别在课堂上再现，学生抱桶模拟抓木机，学生推凳子模拟高速列车，学生动手将尺子弯曲1．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。

2. 让学生回忆和复习初中已学过的功的概念，讲出功的定义（若物体在力的作用下能量发生变化，那么这个力一定对物体做了功）。

（一）功的概念，要素1.提出问题：高中对功是怎样定义的呢？2．举例并指导学生分析：马拉车向前运动，说明拉力对车做了功。

运动员举重三个过程分析3. 由生活中几个例子让学生自行判断做功的条件1. 从生活中找到学生感兴趣的例子，形象生动且易于学生理解和接受；并引导学生独立思考问题的能力，由此推出做功条件2．通过分析、讨论、归纳，认识到做功的两个因素进行新课（二）推导功的表达式1．如果力的方向与物体的运动方向一致，该怎样计算功呢？2．如果力的方向与物体的运动方向不一致，而是成某一角度，又该怎样计算功呢？3．展示学生的推导结果，点评、总结，得出功的定义式。

4．讲解：力F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=F l cosαW表示力对物体所做的功，F表示物体所受到的力，l物体所发生的位移，α力F和位移之间的夹角。

功的公式还可理解成在位移方向的分力与位移的乘积，或力与位移在力的方向的分量的乘积。

第七章 机械能守恒定律一、功与功率2．功：功是能量转化的量度， 力做了多少功就有多少能量从一种形式转化为另一种形式。

（1）功的公式：αcos Fl W =（α是力和位移的夹角），即功等于力的大小、位移的大小及力和位移的夹角的余弦这三者的乘积。

热量与功均是标量，国际单位均是J 。

（2）力做功的因素：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。

力做功既可以说成是作用在物体上的力和物体在力的方向上位移的乘积，也可以说成是物体的位移与物体在位移方向上力的乘积。

（3）功的正负：根据αcos Fl W =可以推出：当0° ≤ α ＜ 90° 时，力做正功，为动力功；当90°＜ α ≤ 180° 时，力做负功，为阻力功；当 α＝90°时，力不做功。

（4）求总功的两种基本法：其一是先求合力再求功；其二是先求各力的功再求各力功的代数和。

3．功率：功跟完成这些功所用的时间的比值叫做功率，表示做功的快慢。

（1）平均功率与瞬时功率公式分别为：P W t=和cos P Fv α=，式中α是F 与v 之间的夹角。

功率是标量，国际单位为W 。

（2）额定功率与实际功率：额定功率是动力机械长时间正常工作时输出的最大功率。

机械在额定功率下工作，F 与v 是互相制约的；实际功率是动力机械实际工作时输出的功率，实际功率应小于或等于额定功率，发动机功率不能长时间大于额定功率工作。

实际功率P 实=Fv ，式中力F 和速度v 都是同一时刻的瞬时值。

二、机械能1. 动能：物体由于运动而具有的能，其表达式为221mv E K =。

2．重力势能：物体由于被举高而具有的势能，其表达式为E P mgh =，其中h 是物体相对于参考平面的高度。

重力势能是标量，但有正负之分，正值表明物体处在参考平面上方，负值表明物体处在参考平面下方。

3．弹性势能：发生弹性形变的物体的各部分之间，由于有弹力的相互作用，而具有的势能。

第七章机械能守恒定律复习一、功和功率知识要点1. 功：功是力的空间积累效应。

它和位移相对应（也和时间相对应）。

2. 计算功的方法有两种：⑴按照定义求功。

即： 在高中阶段，这种方法的适用条件当20πθ<≤时F 做 ，当2πθ=时 ，当πθπ≤<2时F 做 。

这种方法也可以说成是：功等于⑵用动能定理W =ΔE k 或功能关系求功。

当F 为变力时，高中阶段往往考虑用这种方法求功。

这里求得的功是该过程中外力对物体做的总功（或者说是合外力做的功）。

2.一对作用力和反作用力做功的特点⑴一对作用力和反作用力在同一段时间内做的总功可能为正、可能为负、也可能为零。

⑵一对互为作用反作用的摩擦力做的总功可能为零（静摩擦力）、可能为负（滑动摩擦力），但不可能为正。

3.功率：功率是描述做功 的物理量。

⑴功率的定义式 ，所求出的功率是时间t 内的平均功率。

⑵功率的计算式： ，其中θ是 的夹角。

该公式有两种用法：①当v 取瞬时速度时，功率为 ；②当v 为某段位移（时间）内的平均速度时，功率为（3）汽车的两种启动问题（写出运动过程，画出速度时间图像） ①恒定功率的加速②恒定牵引力的加速动能定理和机械能守恒定律知识 1.动能定理的表述（1）内容 。

（这里的合外力指物体受到的所有外力的合力，包括重力）。

表达式为（2求合外力做功的方法○1 ○2 2.机械能守恒定律的表述对机械能守恒定律的理解：①机械能守恒定律的研究对象一定是系统，至少包括地球在内。

通常我们说“小球的机械能守恒”其实一定也就包括地球在内，因为重力势能就是小球和地球所共有的。

另外小球的动能中所用的v ，也是相对于地面的速度。

②当研究对象（除地球以外）只有一个物体时，往往根据是否“只有重力做功”来判定机械能是否守恒；当研究对象（除地球以外）由多个物体组成时，往往根据是否“没有摩擦和介质阻力”来判定机械能是否守恒。

③“只有重力做功”不等于“只受重力作用”。

在该过程中，物体可以受其它力的作用，只要这些力不做功，或所做功的代数和为零，就可以认为是“只有重力做功”。

七章机械能守恒定律知识点小结1.功（1）功的定义:力和作用在力的方向上通过的位移的乘积.是描述力对空间积累效应的物理量，是过程量.定义式:W=F·s·cosθ，其中F是力，s是力的作用点位移（对地），θ是力与位移间的夹角. （2）功的大小的计算方法:①恒力的功可根据W=F·S·cosθ进行计算，本公式只适用于恒力做功.②根据W=P·t，计算一段时间平均做功. ③利用动能定理计算力的功，特别是变力所做的功.④根据功是能量转化的量度反过来可求功.例1：A、B叠放在光滑水平面上，ma=1kg，mb=2kg，B上作用一个3N的水平拉力后，AB一起前进了4m，如图4 所示．在这个过程中B对A做的功[]A．4 J B．12 JC．0 D．-4J（3）摩擦力、空气阻力做功的计算:功的大小等于力和路程的乘积.发生相对运动的两物体的这一对相互摩擦力做的总功:W=fd（d是两物体间的相对路程），且W=Q（摩擦生热）例2：关于摩擦力对物体做功，以下说法中正确的是[]A．滑动摩擦力总是做负功B．滑动摩擦力可能做负功，也可能做正功C．静摩擦力对物体一定做负功D．静摩擦力对物体总是做正功2.功率（1）功率的概念:功率是表示力做功快慢的物理量，是标量.求功率时一定要分清是求哪个力的功率，还要分清是求平均功率还是瞬时功率.（2）功率的计算①平均功率:P=W/t（定义式）表示时间t的平均功率，不管是恒力做功，还是变力做功，都适用. ②瞬时功率:P=F·v·cosα P和v分别表示t时刻的功率和速度，α为两者间的夹角.（3）额定功率与实际功率：额定功率:发动机正常工作时的最大功率. 实际功率:发动机实际输出的功率，它可以小于额定功率，但不能长时间超过额定功率.（4）交通工具的启动问题通常说的机车的功率或发动机的功率实际是指其牵引力的功率.①以恒定功率P启动:机车的运动过程是先作加速度减小的加速运动，后以最大速度v m=P/f 作匀速直线运动， .②以恒定牵引力F启动:机车先作匀加速运动，当功率增大到额定功率时速度为v1=P/F，而后开始作加速度减小的加速运动，最后以最大速度v m=P/f作匀速直线运动。