功的教学案例.doc

《功》的教学案例
老河口高级中学 姜旭
教学目标
知识与技能
1. 初步认识做功与能量变化的关系。
2. 理解功的概念，知道做功的两个要素。
3. 掌握功的公式W＝Flcosα：明确公式中各个字母所代表的物理量含义，知道W=FScosα的适用范围，会用此公式进行计算，知道功的单位。
4. 知道功是标量，理解正功和负功的含义，会根据公式求解多个力的功。
过程与方法
1. 通过实例认识做功与能量变化的关系，领会做功的两个因素。
2. 从功的公式W＝FL到W＝FLcosα，体会由特殊到一般的探究思路、方法。
情感、态度与价值观
1. 从实例引出功的概念，探究揭示了功与生活的密切联系，从而培养学生观察生活、热爱生活的品质和从实际出发的作风。
2. 从α=900时，W=0的事例，让学生体会物理概念和生活概念的区别。

教学重点：功的概念，功的计算公式及应用是重点。
教学难点：正负功的含义，功是标量的理解是难点。

教学过程实录
新课导入
师：从上一节的学习，我们感受了能量及其守恒思想的重要性。能的转化和守恒是自然科学的核心规律之一。
能量的概念和物理学的另一个概念—功，是紧密联系在一起的。这是因为在一个过程中如果既存在做功的现象，也存在能量变化的现象，功的计算常常能够为能量的定量表达及能量的转化提供分析的基础。
初中我们学习过功的一些初步知识，这节课我们来进一步学习功的有关知识。
进行新课
（一）、功的概念　
师：功的概念起源于早期的工业发展。你对"功"这个词有怎样的理解？
生：一个物体受到力的作用，并在力的作用下发生了一段位移，那么这个力就对物体做了功。
师：起重机吊起木头，木头的哪种能量发生了变化？什么力对木头的向上移动作出了贡献？
生：木头的重力势能增加了，拉力作了贡献。
师：列出在机车的牵引下运动，列车的哪种能量发生了变化？什么力对列车的运动作出了贡献？
生：列车的动能增加了，牵引力作了贡献。
师：握力器在手的挤压下发生了形变，握力器的哪种能量发生了变化？什么力对握力器的形变作出了贡献？
生：弹性势能增加了，压力作了贡献。
　 师：如果物体在力的作用下能量发生了变化，这个力一定对物体做了功。
物理学中"功"，主要有"贡献"、"成效"的意思，指一个力作用物体上，物体在这个力的作用下移动了一段距离，这个力对物体的移动作出了贡献，取得成效，就说这个力对物体做了功。
归纳总结：
1功：一个物体受到力的作用，并在力的作用下发生了一段位移，那么这个力就对物体做了功。
2做功的两个因素：①力；②在力的方向上发生的位移。
（二）、功的公式
师：如课本53页图7.2-2提出：力F使滑块发生位移L 这个过程中，F对滑块做了多少功如何计算？
生：W= FL
师：如课本53页图7.2-3所示，力F的方向与运动方向成 α角，物体在力的作用下发生了位移L。这种情况下力对滑块做的功如何计算？
启发思考：把力F分解为跟位移方向一致的分力F1和跟位移方向垂直的分力F2，力F做的功等于F1 、F2做功的和。
师生：F1=Fcosα,W1= F1L= FLcosα
F2= Fsinα, W2= F2×0=0
∴W=W1+W2= FLcosα
师：在问题2中，如果分解位移L，应该怎么做，结果怎么样？
生：把位移分解为跟力方向一致的分位移L1和跟力的方向垂直的分位移L2，
L1=Lcosα,W1= FL1= FLcosα
L2= Lsinα, W2= 0×L2=0
∴W=W1+W2= FLcosα
归纳总结：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L的大小及F和L二者方向之间的夹角α有关。
1、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。即W= FLcosα
2、功的单位：焦耳（J） 1J＝1N·m
在国际单位制中，功的单位是焦耳（J），1J等于1N的力使物体在力的方向上发生1m的位移时所做的功。所以 1J＝1N·m
在用功的公式计算时，各量要求统一采用国际单位制。
3、理解：① 力F要求是恒力。
②位移L一般是以地面为参考系的。
（三）、正功和负功
（1）正功、负功
师：从功的计算公式W=Flcosα，讨论W的可能值。
生：
①当0°≤α＜90°时，cosα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。如图7.2-5情况。

②当α=90°时， cosα=0，W=0，力对物体做零功，即力对物体不做功。如图7.2-4情况。

师：此种情况物体受了力的作用，但是力做功为0，可见，日 常生活中的“做工”概念和物理学习中的“做功”概念不同。

③当90°＜α≤180°时，cosα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。如图7.2-6情况。

师：竖直向上抛出的球，在上升过程中，重力做功的情况。
生：重力做负功。
师：汽车关闭发动机以后，在阻力的作用下逐渐停下来，阻力做功的情况。
生：阻力做负功。
（2）正功、负功的含义
进一步分析图7.2-5和图7.2-6中实例的做功效果，体会正功、负功的含义。
功的正负表示是动力对物体做功还是阻力对物体做功。
（3）功是标量
功是标量，没有方向。（由功的定义来说明）
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”。
（四）多个力做功的计算
师：刚才我们学习了一个力对物体所做功的求解方法，那么如何求解这几个力对物体所做的功呢？
例题：如图示，一个质量m＝150kg的雪橇，受到与水平方向成37°角的斜向上方的拉力F=500N，在水平地面上移动的距离为5m，物体与地面间的滑动摩擦力f＝100N。(cos37o=0.8)
求： 1、各个力对物体所做的功，各个力对物体做功的代数和。

2、物体所受的合力，合力对物体做的功。

学生分组按两种方法求解总功。
启发体会：W合= W和=W1+W2=1500J，这告诉我们功的运算遵循代数法则而不是平行四边形法则，说明功是标量而不是矢量。
归纳求总功的方法：1、求出各个力所做的功，则总功等于各个力所做功的代数和；
2、求出各个力的合力，则总功等于合力所做的功。

案例反思：
本节课的重点是功的概念，功的计算公式及应用。教学过程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，便于学生人数的逐步加深。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。