最新人教版高中物理必修2第七章《功》示范教案1.docx

最新人教版高中物理必修2第七章《功》示范教案1.docx

《最新人教版高中物理必修2第七章《功》示范教案1.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《最新人教版高中物理必修2第七章《功》示范教案1.docx（36页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

最新人教版高中物理必修2第七章《功》示范教案1

2　功

文本式教学设计

（一）

功和能的概念是物理学中重要的基本概念，且贯穿在全部物理学中，所以教材在第一节给出能量的概念后，接着对功进行研究和讨论．学生在初中已经接触过功，但这节内容并不是初中内容的简单重复，而是内容的深化和拓展，尤其让学生注意区分日常生活中我们所说的做“工”与力对物体的做功的区别．

教材从学生常见的起重机搬运货物、机车牵引列车前进、手握握力器的事例入手，便于学生认识的逐步加深．教材本着创设情景，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，体会在物体发生一段位移的过程中，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．

在实际教学过程中，应多举实例，让学生动脑分析、通过观察、分析、总结、表述的过程，深化概念的理解．再辅以针对性较强的课堂训练，使学生能够熟练掌握功的基本概念及其求解方法．

教学重点

理解功的概念及正、负功的意义．

教学难点

利用功的定义解决有关问题．

课时安排

1课时

三维目标

知识与技能

1．理解功的概念，能利用功的一般公式进行功的计算．

2．理解总功，能计算合外力对物体所做的总功．

3．理解功是能量转化的量度，并能举例说明．

过程与方法

1．能从现实生活中发现与功有关的问题．

2．体会科学研究方法对人类认识自然的重要作用．

3．能运用功的概念解决一些与生产和生活相关的实际问题．

情感、态度与价值观

有参与科技活动的热情，有将功的知识应用于生活和生产实际的意识，勇于探究与日常生活有关的物理学问题．

导入新课

货物被起重机举高，重力势能增加了；列车在机车的牵引力之下，速度增大，动能增加了；弹簧受到拉伸或压缩后，弹性势能增加了；“神舟”飞船返回地面时，在落地之前打开降落伞，在空气阻力作用下，速度减小，动能减少了；物体从高处自由下落，速度增加，动能增加了……这些都是我们所熟知的一些物理现象，这些现象有一个共同的特征，你能看出来吗？

吊装货物　　“神舟”飞船返回

列车加速　　　　　　　弹簧被压缩

在图中两个人分别向前、后拉车，他们所用的力对车产生的效果相同吗？

如果车前进相同的位移，怎样反映他们对车的作用效果？

拖拉机耕地时，对犁的拉力F是斜向上方的，而犁是在水平方向运动的，此时拖拉机的拉力F对犁做功吗？

推进新课

一、功

复习回顾：

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．让同学们思考做功的两个因素：

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．

教师引导：

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？

扩展教学：

可以精确描述为：

①作用在物体上的力；②物体在力的方向上发生的位移．

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．

概念理解：

教师用手托黑板擦，提醒学生观察与思考各力是否对物体做了功？

过程一：

平托黑板擦向上移动一段距离．

过程二：

平托黑板擦水平移动一段距离．

问题1：

在过程一中手对黑板擦的支持力与黑板擦的重力是否做功，并说明原因．

问题2：

在过程二中手对黑板擦的支持力与黑板擦的重力是否做功，并说明原因．

学生思考讨论并由代表总结回答，在上升过程中，位移沿竖直方向向上，与支持力和重力共线，故二力做功了．在水平移动过程中位移沿水平方向，在重力和支持力方向无位移，故此过程二力均未做功．

点评：

通过知识回顾，复习做功的两个要素，并通过简单的课堂演示，让学生现场分析做功情况，加深做功要素的理解．并强调指出，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．

问题1：

如果力的方向与物体的运动方向一致，应该怎样计算这个力的功．

课件展示情景一：

物体m在水平力F的作用下水平向右的位移为l，如下图所示，求力F对物体做的功．

教师指导学生思考问题，根据功的概念独立推导．尤其强调力和位移方向一致，这时功等于力跟物体在力的方向上移动的位移的乘积．即W＝Fl.

问题2：

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？

课件展示情景二：

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F1，跟位移方向垂直的分力F2.

学生根据教师的提示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F1、F2的功．

则分力F1所做的功等于F1l，分力F2的方向跟位移的方向垂直，物体在F2的方向上没有发生位移，所以F2所做的功等于零．

因此，力F对物体所做的功W等于F1l，而F1＝Fcosα，

所以，W＝Flcosα.

教师利用实物投影仪展示学生的推导结果，点评、总结，得出功的定义式，及其文字叙述，并强调公式中各量的物理意义．通过让学生动手亲自推导公式，让学生加深对公式的理解，为公式的灵活应用打好基础．

要点辨析：

教师与学生共同通过具体实例的计算，对公式的使用注意事项归纳：

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．

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．

5．公式中的单位：

F——牛（N）；l——米（m）；W——焦（J）．

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．

学生讨论总结：

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α＝

时，cosα＝0，W＝0.力F和位移l的方向垂直时，力F不做功；

2．当0≤α＜

时，cosα＞0，W＞0.这表示力F对物体做正功；

3．当

＜α≤π时，cosα＜0，W＜0.这表示力F对物体做负功．

点评：

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．

指导学生阅读课本内容．提出问题，力对物体做正功或负功时有什么物理意义呢？

结合生活实际，举例说明．

概念理解：

指导学生通过正功、负功的概念比较理解正、负功的意义．

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．

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．

举例说明：

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－20J的功，可以说物体克服摩擦力做了20J的功．

形象比喻：

小明借了小刚50元钱，从小明的角度，是小明借了钱；从小刚的角度，是小刚把钱借给别人．

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．

例题一个质量m＝2kg的物体，受到与水平方向成37°角斜向上方的力F1＝10N作用，在水平地面上移动的距离l＝2m，物体与地面间的滑动摩擦力F2＝4.2N，求外力对物体所做的总功．

解析：

解法一：

拉力F1对物体所做的功为：

W1＝F1lcos37°＝10×2×0.8J＝16J

摩擦力F2对物体所做的功为：

W2＝F2lcos180°＝－4.2×2J＝－8.4J

外力对物体所做的总功W等于W1和W2的代数和

所以：

W＝W1＋W2＝7.6J.

解法二：

物体受到的合力为：

F合＝F1cos37°－F2＝（10×

－4.2）N＝3.8N

所以W＝F合l＝3.8×2J＝7.6J.

答案：

7.6J

师生一起点评两种解答过程，并对解题规律总结如下：

（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．

1．如图所示，质量为m的物体静止于倾角为θ的光滑斜面体上，斜面体的质量为M.现对该斜面体施加一个水平向左的推力F，使物体与斜面之间无相对滑动，两物体一起沿水平方向向左移动了s，则在此匀加速运动过程中斜面体M对物体m做的功为（　　）．

A．Fs　　　　　B．mgstanθ　　　　　C.

Fs　　　　　D．mgscosθsinθ

2．起重机将质量为100kg的重物竖直向上移动了2m，下列三种情况下，做功的力各有哪几个力？

每个力做了多少功？

是正功还是负功？

（不计阻力，g取9.8m/s2）

（1）匀加速提高，加速度a1＝0.2m/s2；

（2）匀速提高；

（3）匀减速下降，加速度大小a2＝0.2m/s2.

3．如图，在光滑的水平面上，物块在恒力F＝100N的作用下从A点运动到B点，不计滑轮的大小，不计绳与滑轮的质量及绳、滑轮间的摩擦，H＝2.4m，α＝37°，β＝53°.求拉力F做的功．

4．如图所示的轨道ABCD中，AB、CD为光滑圆弧轨道，BC为长2m的水平轨道，物体与水平轨道间的动摩擦因数μ＝0.2，质量为m的物体从高h＝1m的A处由静止开始滑下，求：

（1）物体在滑上轨道后到达的最大高度H；

（2）物体最后停在何处？

参考答案：

1．D

2．

（1）拉力和重力；W拉＝2×103J，WG＝－1.96×103J；拉力做正功，重力做负功

（2）拉力和重力；均等于1.96×103J；拉力做正功，重力做负功

（3）拉力和重力；拉力做功－2×103J；重力做功1.96×103J；拉力做负功，重力做正功

3．100J

4．

（1）H＝0.6m　

（2）物体最后停在BC的中点

课堂小结

1．功是力作用在物体上对空间的积累效应，即谈到“功”，必有力作用在物体上并在力的方向上发生一段位移．功是能量变化的量度，这个观点是贯穿全章的主线．

2．对公式W＝Flcosα要从三个方面理解：

（1）功是针对某一力的，谈到功时，一定要指明是哪个力对物体做了功；

（2）力对物体做功只和物体的运动过程有关，只要F、l、α相同，则恒力F做的功就相同，而与物体的运动状态无关，即不管物体是加速运动、减速运动还是匀速运动；（3）由于位移与参考系的选取有关，所以功具有相对性．

3．功是标量，功的正负由夹角α来确定．正、负功的意义是：

力对物体做正功，表示施力物体能够把能量传递给受力物体、受力物体的能量增加；力对物体做负功表示受力物体把能量传递给其他的物体，受力物体的能量减少，即物体克服外力做功．

4．公式W＝Flcosα只适用于恒力做功的情形．对于变力做功的问题可以用其他方式求解（“动能定理”一节里将会讲得很透彻）．

布置作业

1．教材“问题与练习”第2、3题．

2．以小组为单位，让学生举出生活中力做正功、负功、不做功的实际例子，加深对教材内容的理解．

2　功

功

主题：

探究功的标量性

提示：

如果功是矢量，功的计算将遵守什么法则？

如果功是标量，功的计算将遵守什么法则？

试通过下面给出的实例加以证明．

投影，展示问题：

在光滑水平面上物体受到两个沿水平方向、相互垂直的大小分别为6N和8N的恒力，从静止开始运动5m，求每个力做的功和合力做的总功．

参考答案：

合力F＝

N＝10N，合力方向即合位移方向，容易求得与6N的力夹角为53°，与8N的力夹角为37°，

所以W1＝F1lcosα1＝6×5×cos53°J＝18J

W2＝F2lcosα2＝8×5×cos37°J＝32J

W合＝10×5×cos0°J＝50J＝W1＋W2≠

可见，功的合成不符合平行四边形定则，而满足代数运算法则，故功是标量．

本教学设计努力渗透新课程理念，以多样的新课导入形式入手，利用学生乐于接受的图片，创设情境，设疑激趣；继而利用“手托黑板擦运动”这一演示实验，突破了学生对力做功正负的思维难点，通过讨论α角大小的方式，从量的角度对做功正、负作了诠释；最后以学生参与计算总结的方式，探讨了合力功的求解方法．通过本节课的学习，力求使学生在探究过程中培养自主学习的能力，逐步实现学习方式的转变．

文本式教学设计

（二）

江苏淮安楚州范集中学　周晓方　本教案获江苏新课程教学创新设计大赛二等奖

教学设计思想

本节是初中学习的继续和提高．在复习初中有关知识的基础上，通过扩展举例和分析来解决重点，突破难点．运用对比的方法得出功的一般公式，运用讨论的方法分析出正、负功的问题，突破了难点．教师在教学中有意识地一步一步地引导，使学生逐步理解．

教学内容分析　　　　　

“功”是本章中非常重要的一节．就本章的知识结构来说，功是为进一步得出“能”这个更为广泛、更为重要的概念服务的．做功过程反映了能量的变化过程．因此，只有准确认识“功”这节内容在整个教材体系中的地位，才能很好地把握教学要求和深度．

教学目标分析　　　　　

教学目的

知识目标

1.理解功的概念，知道做功的两个必要因素．

2．掌握功的公式：

W＝Fscosα明确公式中各个字母所代表的物理量，知道功的单位，知道功是标量．

3．理解正功与负功的含义．

4．知道什么是总功

技能目标

1.能正确运用功的公式，计算各力做功的大小．

2．在具体的物理情景中判断物体所受各力是否做功以及做功的正负．

3．掌握合力做功的计算方法

情感目标

在功的概念和求解功的数值的过程中，培养科学严谨的态度

教学重点

1.功的概念　2.功的计算公式

教学难点

1.如何判定各个力做功的正负　2.各个力所做的总功的计算

教学准备　　　　　

用多媒体制作各力做功的物理情景．

用投影仪制作在水平力F的作用下，水平行驶的位移s以及在与水平方向成α角的力F的作用下，水平行驶的位移为s时，力F对物体所做的功的胶片．

教学过程设计

步骤

教学内容

方法运用

导入新课

导入新课

　　在认识能量的历史过程中，人们建立了功（work）的概念，因而功和能是两个密切联系的物理量，即如果物体在力的作用下能量发生了变化，那么这个力一定对物体做了功．

甲货物在起重机的作用下重力势能增加了

乙列车在机车牵引下动能增加了

丙握力器在手的压力下弹性势能增加了

问题：

（1）初中物理我们学过什么叫做功？

答：

一个物体受到力的作用，并在力的方向上移动一段距离，这个力就对物体做了功．

（2）举几个例子说明力对物体做了功．

学生举例：

人推车前进时，车在人的推力作用下发生了一段距离．我们说推力对车做了功．起重机提起货物，货物在起重机钢绳的拉力作用下发生了一段位移，拉力对货物做了功．列车在机车的牵引力作用下发生了一段位移，牵引力对列车做了功．

导入：

既然物体受到了力且力的方向上移动了一段距离，这时，我们就说这个力对物体做了功．那么，功应该如何求解呢？

本节课我们就来学习有关功的知识．

板书：

功

学生

主动

观察

教师

配合

讲解

提问

回忆

讨论

举例

新课教学

新课教学

　　一、功

1．做功的两个不可缺少的因素：

用多媒体展示上述几个例子中做功的物理情景，并让学生总结做功的两个不可缺少的因素：

力和物体在力的方向上发生的位移．（板书）

2．功的计算：

（板书）

①用多媒体实物投影仪投影下边两个问题：

问题一：

物体m在水平力F的作用下水平向前行驶的位移s如图甲所示，求力F对物体所做的功．

甲

问题二：

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s，如图乙所示，求力F对物体所做的功．

乙

②用投影片出示思考题．

上述两个例子中有什么主要的不同之处？

③学生讨论，思考并分组回答．

可能出现的答案：

a．甲中的力F沿水平方向，乙中的力F沿与水平方向成α角的方向．师评价引导：

找的不错，同学们能否从两图中物体所受的力F与所发生的位移s的方向上来找它们的区别呢？

b．甲中的力F与s在同一方向上，而乙中的力F与s方向之间有一夹角α.教师评价并讲解：

好，找的不错，既然甲中的力F与位移的方向相同，乙中力F与s之间有一夹角α，那么，我们又应该如何求解这二个力所做的功呢？

④讲解问题一、二的求解方法．

a．初中我们学过的功的求解方法是：

功等于力跟物体在力的方向上移动的距离的乘积．所以在问题一中，力F所做的功：

W＝Fs.

b．在问题二中，由于物体所受的力的方向与运动方向成一夹角α，我们可根据力F的作用效果把F沿两个方向分解：

即跟位移方向一致的分力F1，跟位移方向垂直的分力F2，如图所示：

分析：

据做功的两个不可缺少的因素可知：

分力F1对物体所做的功等于F1s.而分力F2的方向跟位移方向垂直，物体在F2的方向上没有发生位移，所以分力F1对物体所做的功等于零．

综上所述：

力F所做的功等于

所以：

W＝Fscosα

板书：

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＝Flcosα.

3．功的单位：

功是标量．在国际单位制中，功的单位是焦耳，符号是J.1_J＝1_N×1_m＝1_N×m（板书）

4．正功和负功（板书）

现在我们讨论一个力做功时可能出现的各种情形．

（1）当α＝π/2时，cosα＝0，W＝0.这表示力F的方向跟位移l的方向垂直时，力F不做功．例如，物体在水平桌面上运动，重力G和支持力FN跟位移方向垂直，这两个力都不做功（图甲）．

（2）当α＜π/2时，cosα＞0，W＞0.这表示力F对物体做正功．例如，人用力拉车前进时，人的拉力F对车做正功（图乙）．

（3）π/2＜α≤π时，cosα＜0，W＜0.这表示力对物体做负功．例如，推着小车跑动的人，到达目的地减速时，人向后拉车的力F对车做负功（图丙）．

图甲　α＝

，重力、支持力不做功

图乙　α＜

，人的拉力做正功

图丙　　

＜α≤π，人的拉力做负功

某力对物体做负功，往往说成“物体克服某力做功”（取绝对值）．这两种说法的意义是等同的．

问题一：

例如，竖直向上抛出的球，在向上运动的过程中，重力对球做负功，可以怎么说？

答：

“球克服重力做功”．

问题二：

汽车关闭发动机以后，在阻力的作用下逐渐停下来，阻力对汽车做负功，可以怎么说？

答：

“汽车克服阻力做功”．

5．总功

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，等于各个力分别对物体所做功的代数和．可以证明，它也就是这几个力的合力对物体所做的功.

师生

互动

学生

主动

观察

讨论

教师

配合

讲解

分析

讨论

得出

结论

师生

互动

学生

讨论

理解

负功

含义

举例

加深

印象

例题讲解

一个质量m＝150kg的雪橇，受到与水平方向成θ＝37°角斜向上方的拉力F＝500N，在水平地面上移动的距离l＝5m（如下图）．雪橇与地面间的滑动摩擦力F阻＝100N．求力对雪橇所做的总功．

求拉力和摩擦力对雪橇所做的总功

解析：

雪橇受到的重力与支持力沿竖直方向，不做功．拉力F可分解为水平方向和竖直方向的两个分力，竖直方向的分力与运动方向的夹角为90°，不做功，所以力对雪橇所做的总功为拉力的水平分力和阻力所做的功的代数和．

拉力在水平方向的分力为Fx＝Fcos37°，它做的功为

W1＝Flcos37°

摩擦力与运动方向相反，它做的功为负功

W2＝－F阻l

力对雪橇所做的总功为二者之和，即

W＝W1＋W2＝Flcos37°－F阻l

W＝1500J

雪橇受的力所做的总功是1500J.

答案：

1500J

分析

思考

总功

的计

算　

师生

互动

巩固练习

　　质量为m＝2kg的物体在水平地面上，受到与水平面成θ＝37°，大小F1＝10N的拉力作用，移动的距离l＝2m，已知：

物体与地面的动摩擦因数μ＝0.3，g为10m/s2，求：

①拉力F1对物体所做的功；

②摩擦力F2对物体所做的功；

③重力G对物体所做的功；

④弹力F3对物体所做的功；

⑤合外力F对物体所做的总功.

加强

理解

小结

　　通过本节课的学习，我们了解以下知识点：

1．功的求解公式W＝Flcosα，其中α指的是F和l之间的夹角．

2．功是一个可以有正负的标量，它的正负是由cosα的正负决定的．

3．求解力对物体所做总功的方法：

求出各个力所做的功，则总功等于各个力所做功的代数和.

回忆

巩固

板书设计

　　功

1．功是能量转化的量度．如果物体在力的作用下能量发生了变化，那么这个力一定对物体做了功．

2．做功两个不可缺少的因素：

力和物体在力的方向上发生的位移．

3．功的定义：

功等于力的大小和在力的方向上位移大小的乘积．

4．功的公式：

W＝Fscosα.

5．功的单位：

焦耳．

6．功的正负．

7．总功的求法.

作业

教材“问题与练习”第2～4题

文本式教学设计（三）

浙江省镇海中兴中学　吕征　本教案获浙江省高中物理学科教学设计评选2级

设计思想　　　　　

本课的设计思路构建于特级教师黄国龙的探究教学模式之“科学探究”模式理论．新课标从知识与技能、过程与方法、情感态度与价值观三维角度提出物理教学目标．学生的科学探究活动过程视为重要的学习目标，教师的科学探究教学过程视为实践新课程理念，实现三维教学目标的重要教学方式．

本课运用物理“科学探究”教学模式的教学流程是：

通过在“科学探究”教学模式中各环节实施策略的具体运用，在教学实践活动中以学生为中心，倡导学生主动参与、探究发现、合作交流，使学生的学习在体验性、探究性、合作性的框架下进行．突出了自主、探究、协作、体验．

教材分析　　　　　

《课标》《学科教学指导意见》对本课教学内容的要求．

基本要求：

①初步认识做功与能量变化的关系．②知道做功的两个要素．③理解功的概念，写出功的公式和单位．④知道功是标量、知道负功的两种等价说法．⑤会根据公式计算多个力的总功．

发展要求：

①知道W＝Flcosα的适用范围．②初步理解正功、负功的物理意义．③不要求用功的定义式计算变力的功．

《机械能及其守恒