(高一)第七章 第1节讲 功

●备课资料一、功能关系做功的过程就是能量的转化过程，做功的数值就是能的转化数量.这是功能关系的普遍意义；不同形式的能的转化又与不同形式的功相联系，这是贯穿整个物理学的一个重要思想.1.能量的概念粗浅地说：如果一个物体能够对外做功，我们就说这个物体具有能量.因此能量是物体所具有的做功的本领.2.功和能的区别和联系功和能具有相同的单位，但它们却是两个不同的物理量.其区别是：功是过程量，功与一段位移相联系；能量反映了物体做功的本领，反映了物体的一种状态，所以能量是状态量.我们可以说某时刻物体具有多少能量，但不能说某时刻具有多少功，而只能说在某一段时间内（或某一过程内，某一段位移上）物体做了多少功.功和能的联系：做功的过程总是伴随着能量的转变，且做了多少功，能量就改变多少.3.功和能之间的关系举例：例如：人用手将球抛出.在抛球的过程中，球获得了动能，同时人的化学能减小，而且球增加的动能和人减少的化学能在数值上是相等的.（1）对皮球来说，人对球做的是正功｜ΔE｜，其能量增加｜ΔE｜.（2）对人来讲，人做的是负功｜ΔE｜，所以其能量减少｜ΔE｜.（3）对于相互作用的人和球来讲，其总能量是守恒的.二、力学领域中功能关系的主要形式1.合外力的功等于物体动能的增量：W合=ΔE k2.重力的功等于重力势能增量的负值.W G=－ΔE p弹力的功等于弹性势能的增量的负值.W弹=－ΔE p此外，增量统一定义为末量减去初量.此外，分子力的功和分子势能、电场力和电势能的关系在形式上也和上面相同.3.除系统内的重力和弹力以外，其他力做的总功等于系统机械能的增量.W F = E末－E初4.由于滑动摩擦而产生的热量等于滑动摩擦力乘以相对路程.静摩擦力即使对物体做功，由于相对位移为零，而没有内能产生.5.对绳子突然绷紧，物体间非弹性碰撞等除题目特别说明，必定有机械能损失.三、能的转化和守恒1.内容：能量既不能凭空产生，也不能凭空消失，它只能从一种形式的能转化为另一形式的能或从一个物体转移到另一个物体.2.应用能的转化和守恒定律解题的基本步骤：（1）分清共有几种能量.（2）明确什么能量增加，什么能量减少.（3）减少的总量一定等于增加的总量.据此列出等式：ΔE减=ΔE增四、高考题存盘（2001年上海理综）随着人类能量消耗的迅速增加，如何有效地提高能量利用率是人类所面临的一项重要任务.如图是上海“明珠线”某轻轨车站的设计方案，与站台连接的轨道有一个小的坡度，请你从提高能量利用率的角度，分析这种设计的优点.答：列车进站时，利用上坡使部分动能转化为重力势能，减少因刹车而损耗的机械能，列车出站时利用下坡把储存的重力势能又转化为动能，起到节能作用.。

功模块一功的基本概念知识导航1．做功的条件力和物体在力的方向上发生位移2．功的计算（1）若物体受到恒力作用时，力的方向与物体的运动方向一致：物体受力为F ，水平移动的位移为l ，则力F 所做的功为W =Fl（2）若力F 的方向与物体的运动方向存在一定角度时：将力F 分解为两个分力：跟位移方向一致的分力F与跟位移方向垂直的分力F21根据做功的条件，只有F1 分力做功，即W =F1l =Fl cosθ（其中θ为力和位移的夹角）3．功的定义物体受到力的作用，并且在力的方向上发生一段位移，我们就说，力对物体做了功。

功的大小等于力的大小、位移的大小、力与位移夹角的余弦值三者的乘积。

公式：W =Fl cosθ（F 为恒力，l是受力点对地的位移）单位是J ，1J=1N ⋅ m 功是标量只有大小没有方向公式的两种理解：W =F (l c osθ)位移在力方向上的投影W =l(F cosθ)力在位移方向上的投影4．功的正负物体只受一个力的作用，如果使物体的能量增多了，我们就说这个力对物体做了正功：如果使物体的能量减少了，我们就说这个力对物体做了负功力对物体做正功还是负功，从公式的角度来说，由F 和l 方向间的夹角大小来决定：π当θ=时，cosθ= 0 ，W = 0 ，这说明力不做功2π当θ<时，cosθ> 0 ，W > 0 ，这说明力作正功，充当动力2π当θ>时，cosθ< 0 ，W < 0 ，这说明力作负功，充当阻力2注：某力对物体做负功，往往也说成“物体克服某力做功”1 / 65．总功（1）定义：当一个物体在几个力的作用下发生一段位移时，这几个力对物体所做的总功，等于各个力分别对物体所做的功的代数和，它可以看成是这几个力的合力对物体所做的功（2）公式：W =F合l cosθ或W合=W1+W2+W3+实战演练【例1】有下列几种运动情况a．用水平推力F 推一质量为m 的物体在光滑水平面上前进位移lb．用水平推力F 推一质量为2m 的物体在粗糙水平面上前进位移lc．用与水平方向成60︒角斜向上的拉力F 拉一质量为m 的物体在光滑水平地面上前进位移2ld．用与斜面平行的力F 拉一质量为3m 的物体在光滑斜面上前进位移l 关于上述四种情况下拉力F 做功多少的判断正确的是（）A．b 情况做功最多B．a 情况做功最多C．d 情况做功最少D．四种情况做功一样多【例2】如图所示，滑轮和绳的质量及摩擦不计，用力F 开始提升原来静止的质量为m = 10 kg 的物体，以大小为a = 2m/s2 的加速度匀加速上升，求前3s 内力F 做的功。

7.2功一、教学内容分析1、教材的地位与作用：《功》这一节课选自人教版高中物理必修二，第七章第二节，是《机械能守恒定律》这一章中的重要知识点和后续课程的基础，是高考常考的内容。

能量是当今社会的热点话题，而功是能转化的量度，直观表现就是一个力对物体做正功（负功），使这个物体的能量增加（减少）。

功能关系方面的问题是高考必选的内容，所以本节课不仅仅是本章教学体系的重点，也是高考考查的重点。

2、教学内容的特点：本节课中功的定义比较抽象，学生在初中已经学习功的定义并能判断一个力是否做了功，这节课主要是对功概念的完善，以及对做功在一般情况下的计算，分析力对物体做功的正负，所以本节课内容并不是简单的重复，而是在原有模糊概念的基础上进行知识的深入和细化。

在教学过程中，必须注意区分高中知识和初中知识的不同。

二、学情分析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。

三、教学目标：1知识与技能（1）初步认识做功与能量变化的关系。

（2）理解功的含义，知道力和物体在力的方向上发生位移是做功的两个不可缺少的因素。

（3）正确理解并应用公式W=FLcosα计算力的功。

（4）明确功是标量，正确理解正功和负功的含义，能正确判断正功和负功。

2．过程与方法通过学习使学生经历从特殊到一般的过程，学习应用所学知识解决所遇到的问题，学会从不同角度认识、用不同方法解决同一个问题。

3．情感、态度与价值观在功的概念理解和求解功的过程中，培养科学严谨的态度，遇到问题敢于提出自己的看法。

四、教学重难点重点：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。

高一物理教案《功》一、教学目标1.理解功的概念：(1)知道做机械功的两个不行缺少的因素，知道做功和工作的区分;(2)知道当力与位移方向的夹角大于90时，力对物体做负功，或说物体克制这个力做了功。

2.把握功的计算：(1)知道计算机械功的公式W=Fscos知道在国际单位制中，功的单位是焦耳(J);知道功是标量。

(2)能够用公式W=Fscos进展有关计算。

二、重点、难点分析1.重点是使学生在理解力对物体做功的两个要素的根底上把握机械功的计算公式。

2.物体在力的方向上的位移与物体运动的位移简单混淆，这是难点。

3.要使学生对负功的意义有所熟悉，也较困难，也是难点。

三、教具带有牵引细线的滑块(或小车)。

四、主要教学过程(一)引入新课功这个词我们并不生疏，初中物理中学习过功的一些初步学问，今日我们又来学习功的有关学问，绝不是简洁地重复，而是要使我们对功的熟悉再提高一步。

(二)教学过程设计1.功的概念先请同学回忆一下初中学过的与功的概念亲密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)假如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。

然后演示用水平拉力使滑块沿拉力方向在讲桌上滑动一段距离，并将示意图画到黑板上，如图1所示，与同学一起争论如下问题：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，是做功的两个不行缺少的因素。

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对滑块做了多少功如何计算?由同学答复出如下计算公式：W=Fs。

就此再进一步提问：假如细绳斜向上拉滑块，如图2所示，这种状况下滑块沿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 。

7.2功一、教学内容分析1、教材的地位与作用：《功》这一节课选自人教版高中物理必修二，第七章第二节，是《机械能守恒定律》这一章中的重要知识点和后续课程的基础，是高考常考的内容。

能量是当今社会的热点话题，而功是能转化的量度，直观表现就是一个力对物体做正功（负功），使这个物体的能量增加（减少）。

功能关系方面的问题是高考必选的内容，所以本节课不仅仅是本章教学体系的重点，也是高考考查的重点。

2、教学内容的特点：本节课中功的定义比较抽象，学生在初中已经学习功的定义并能判断一个力是否做了功，这节课主要是对功概念的完善，以及对做功在一般情况下的计算，分析力对物体做功的正负，所以本节课内容并不是简单的重复，而是在原有模糊概念的基础上进行知识的深入和细化。

在教学过程中，必须注意区分高中知识和初中知识的不同。

二、学情分析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。

三、教学目标：1知识与技能（1）初步认识做功与能量变化的关系。

（2）理解功的含义，知道力和物体在力的方向上发生位移是做功的两个不可缺少的因素。

（3）正确理解并应用公式W=FLcosα计算力的功。

[（4）明确功是标量，正确理解正功和负功的含义，能正确判断正功和负功。

2．过程与方法通过学习使学生经历从特殊到一般的过程，学习应用所学知识解决所遇到的问题，学会从不同角度认识、用不同方法解决同一个问题。

3．情感、态度与价值观在功的概念理解和求解功的过程中，培养科学严谨的态度，遇到问题敢于提出自己的看法。

四、教学重难点重点：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。

1 7.2 功 【学习目标】 1.会举例说明做功的过程是能量变化的过程。 2.理解功的概念，会用功的公式进行计算。理解正功和负功的物理含义。 3.通过功的公式的推导，知道其中的推理过程，培养逻辑推理的能力。 【新知预习】 1.做功的两个不可缺少的因素：（1） 。 （2） 。 2.功的定义：力F对物体所做的功等于 的乘积。即：W=Flcosα。 在国际单位制中，功的单位是 ，简称 ，符号是 。1J等于 的力使物体在力的方向上发生 的位移时所做的功 。功是 量。 【导析探究】 导析一：功的计算 认真阅读教材57-58页内容，完成下列问题。 （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成某一角度，该怎样计算功呢？

导析二：正功和负功 （1）当α=0时， W= ，做 功。

（2）当α＜2时，W= ，做 功。

（3）当α=2时，W= 。 （4）当2＜α＜π时，W= ，做 功。 （5）当α=π时，W= ，做 功。 总结：正功的意义：力对物体做功—— 负功的意义：物体克服该力做功——

导析三： 多个力对物体所做的总功的求法 例1：一个质量 m =150kg的雪橇，受到与水平方向成θ＝37°斜向上方的拉力F =500N，在水平地面上移动的距离L=5m。雪橇与地面间的滑动摩擦力Ff=100N。求： (1)各力分别对雪橇所做的功. (2)各个力对物体做功的代数和 (3)物体所受的合力 (4)合力对雪橇做的总功. [高考试题库] L=5ｍ

θ F F阻 2

小结：求力对物体所做的总功有两种方法： 方法1：先求各个力对物体所做的功，再求各个力对物体做功的代数和。 方法2：先求出物体所受合力，再求合力对物体做得总功。 【当堂检测】 1.如图所示，物体在力作用下在水平面上发生一段位移L，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L的大小都相同：F=10N，L=1m，角θ的大小如图所示。