高二物理人教版必修2 7.2功教案
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高二物理人教版必修2 7.2功教案
1 / 7 功
重/难点
重点：
1.功的概念的理解
2.会用功的公式进行计算
3.正、负功物理意义的理解
难点：正、负功物理意义的理解。
重/难点分析
重点分析：理解功的概念，认清做功的两个要素。知道功是标量，功的公式W=Fscosα的含义及适用条件，会用功的公式进行计算。理解正功和负功的概念。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，会根据功的公式计算多个力的总功。
难点分析：关于功我们不仅要从定义式W=Fscos α 进行理解和计算，还应理解它的物理含义。功是能量转化的量度，即：做功的过程是能量的一个转化过程，这个过程做了多少功，就有多少能量发生了转化。对物体做正功，物体的能量增加。做了多少正功，物体的能量就增加了多少；对物体做负功，也称物体克服阻力做功，物体的能量减少，做了多少负功，物体的能量就减少多少。因此功的正、负表示能的转化情况，表示物体是输入了能量还是输出了能量。 高二物理人教版必修2 7.2功教案
2 / 7 突破策略
一、功
功这个概念同学们并不陌生,我们在初中就已经学习过它的初步知识。做功的两个因素：一是作用在物体上的力；二是物体在力的方向上移动的距离。
高中知识的学习对知识的定义与理解更加深入,我们已经学习位移,对功的要素应如何更加精确地描述?
可以精确描述为:①作用在物体上的力; ②物体在力的方向上移动的位移。
即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。
例1. 如图所示，线拴小球在光滑水平面上做匀速圆周运动，圆的半径是1m，球的质量是0.1kg，线速度v=1m/s，小球由A点运动到B点恰好是半个圆周。那么在这段运动中线的拉力做的功是（ ）
A．0 B．0.1J C．0.314J D．无法确定
解析：小球做匀速圆周运动，线的拉力为小球做圆周运动的向心力，由于它总是与运动方向垂直，所以，这个力不做功。故A是正确的。 高二物理人教版必修2 7.2功教案
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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?
例2. 物体m在与水平方向成α角的力F的作用下,沿水平方向向前行驶的距离为l,如图所示,求力F对物体所做的功。
教师提示学生思考,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。即跟位移方向不一致的分力1F跟位移方向垂直的分力2F。
画出物体的受力分析图,并在相互垂直的方向上正交分解,并求解12FF和的功。则分力1F所做的功等于1Fl，分力2F的方向跟位移的方向垂直,物体在2F的方向上没有发生位移,所以2F所做的功等于零。
因此,力F对物体所做的功W等于1Fl，而1cos FFa= ，
所以，W=Flcos α
公式的使用注意事项总归纳：
1.公式中F应为恒力,即大小、方向不变。
2.做功与物体运动形式(匀速或变速)无关,也就是说,当F、l及其夹角α确定后,功W就有确定值。 高二物理人教版必修2 7.2功教案
4 / 7 3.计算功时,一定要明确是哪个力对物体做的功。
4.功是过程量,是力在空间的积累量。
二、正功和负功
公式理解:功的计算式W=Flcosα包含cosα这一要素,通过数学知识的学习我们知道:随着α的变化,cosα的值也变化.指导学生利用数学知识讨论随α的变化,cosα的取值如何变化,从而得到功W的意义如何。
力F与物体位移l的夹角α的取值范围为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、小于0.
教师指导学生思考所讨论的问题,并画出各种情况下力做功的示意图.并通过示意图总结:
1.当2ap=时,cosα=0,W=0。力F和位移l的方向垂直时,力F不做功;
2.当2ap<时,cosα>0,W>0。这表示力F对物体做正功;
3.当2pap
教师通过实物投影仪投影学生画图情况,点评、总结。利用数学知识分析物理问题是物理学习常用的手段。培养学生分析问题的能力。
在实际问题中,一个运动的物体往往不只受一个力的作用,在物体产生一个位高二物理人教版必修2 7.2功教案
5 / 7 移的过程中,这些力中有的力是动力,有的力则可能是阻力,还有的力对物体的位移没有直接的影响。例如:用一个水平的力F拉物体在粗糙水平面上运动。这时我们说F对物体做了正功,而阻力f对物体也做了功,但是显然f与F的功是有区别的,f做的功是负功,也可说成是物体克服阻力f做功。而支持力N和重力G就没有做功。
思维拓展
功是标量,只有数值,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。正功和负功是同一物理过程从不同角度的反映。
在上图中,可以说摩擦力做负功,也可以说物体克服摩擦力做了正功。比如摩擦力做了-20 J的功,可以说物体克服摩擦力做了20 J的功。
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:
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。
例3. 一个质量m=2 kg的物体,受到与水平方向成37°角斜向上方的力110F=高二物理人教版必修2 7.2功教案
6 / 7 N作用,在水平地面上移动的距离l=2 m,物体与地面间的滑动摩擦力24.2F=N,求外力对物体所做的总功。
解法一: 拉力F1对物体所做的功为：11371020.8WFlcos=?创J=1.6 J
摩擦力F2对物体所做的功为：22cos1804.22WFl=?-?J=-8.4 J
外力对物体所做的总功W等于1W和2W的代数和
所以：127.6WWW=+=J。
解法二：物体受到的合力为:
1237FFcosF=?=合1045´N-4.2 N=3.8 N
所以3.82WFl==?合J=7.6 J.
解题规律总结如下:
(1)当物体在几个力的共同作用下发生一段位移时,求这几个力的总功的方法:一是根据功的公式W=Flcosα,其中F为物体所受的合外力;二是先求各力对物体所做的功W1、W2、…Wn,再求各力所做功的代数和,即W=W1+W2+…+Wn,注意代入功的正、负号。
(2)由于功是标量,第二种方法较为简便. 高二物理人教版必修2 7.2功教案
7 / 7 突破反思
本节从学生常见的起重机搬运货物、机车牵引列车前行、手握握力器的事例入手,便于学生认识的逐步加深。本着创设情景,设疑激趣的原则,引导学生先分析力与位移同向的例子,然后探究力与位移有夹角时功的求解。在实际问题中,一个运动的物体往往不只受一个力的作用。教学中,让学生多举例子,体会在物体产生一个位移的过程中,这些力有的是动力,有的可能是阻力,还有的力对物体的位移没有直接的影响,从而引出正、负功的概念，教师要逐步引导学生总结归纳力做正、负功的条件,不要急于求成。
