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高中物理必修二功教案
教學(xué)目標
1、知識與技能
(1)理解功的概念，知道力和物體在力的方向發(fā)生位移是做功的兩個不可缺少的因素;
(2)理解正功和負功的概念，知道在什么情況下力做正功或負功;
(3)知道在國際單位制中，功的單位是焦耳(J)，知道功是標量;
(4)掌握合力做功的意義和總功的含義;
(5)掌握公式W=Fs cosα的應(yīng)用條件，并能進行有關(guān)計算。
2、過程與方法：理解正負功的含義，并會解釋生活實例。
3、情感、態(tài)度與價值觀：功與生活聯(lián)系非常密切，通過探究功來探究生活實例。
教學(xué)重難點
教學(xué)重點
重點使學(xué)生掌握功的計算公式，理解力對物體做功的兩個要素;
教學(xué)難點
1.難點是物體在力的方向上的位移與物體運動方向的位移容易混淆，需要講透、講白;
2.使學(xué)生認識負功的意義較困難，也是難點之一。
教學(xué)過程
一、功
1.基本知識
(1)功的定義
一個物體受到力的作用，并在力的方向上發(fā)生了一段位移，我們就說這個力對物體做了功.
(2)做功的因素
�、倭�;②物體在力的方向上發(fā)生的位移.
(3)功的公式
�、倭與位移l同向時：W=Fl.
�、诹與位移l有夾角α時：W=Flcos_α，其中F、l、cos α分別表示力的大小、位移的大小、力與位移夾角的余弦.
�、鄹魑锢砹康膯挝唬篎的單位是N，l的單位是m，W的單位是N·m，即J.
(4)正功、負功
(5)合力的功
功是標量，當物體在幾個力的共同作用下，發(fā)生一段位移時，這幾個力對物體所做的總功等于各個力分別對物體所做功的代數(shù)和，也等于這幾個力的合力對這個物體所做的功.
2.思考判斷
(1)公式W=Fl中的l是物體運動的路程.(×)
(2)力F1做功10 J，F(xiàn)2做功-15 J，力F1比F2做功少.(√)
(3)力對物體不做功，說明物體位移一定為零.(×)
探究交流
一個人提著一水桶，在水平路面上勻速行走了一段路程，人對水桶是否做了功?
【提示】 人提著水桶在水平路面上行走，人提桶的力對水桶不做功.因為人提水桶的力，沿豎直方向，而水桶在豎直方向上無位移.
二、功及正功、負功的理解
【問題導(dǎo)思】
1.公式W=Flcos α中各符號的意義如何?
2.功有正負，功是矢量嗎?
3.做功與做工相同嗎?
1.對公式W=Flcos α的理解
(1)各符號的含義：F表示力的大小;l表示力的作用點相對于地面位移的大小，當力的作用點的位移與物體的位移相同時，也常常說是物體相對于地面的位移大小;α表示力和位移方向的夾角.
(2)W=F·lcos α與W=Fcos α·l的理解
公式可以表示為W=F·lcos α，表達的物理意義是功等于力與沿力F方向的位移的乘積;公式也可以表示為W=Fcos α·l，表達的物理意義是功等于沿位移方向的力與位移的乘積.
2.對正功、負功的理解
(1)功是標量：功是標量，只有量值，沒有方向.功的正、負并不表示功的方向，而且也不是數(shù)量上的正與負.我們既不能說“正功與負功的方向相反”，也不能說“正功大于負功”，它們僅表示相反的做功效果.
(2)正功、負功的物理意義：功的正負由力和位移之間的夾角決定，所以功的正負不表示方向，而只能說明做功的力對物體來說是動力還是阻力.
(3)一個力對物體做負功，往往說成物體克服這個力做功.
誤區(qū)警示
1.計算功時首先應(yīng)明確要求的是哪一個力的功，物體所受的各個力做功時互不影響.
2.物理學(xué)中的“做功”與日常生活中的“工作”含義不同.
例：如圖所示，平行于斜面向上的拉力F使質(zhì)量為m的物體勻速地沿著長為L，傾角為α的斜面的一端向上運動到另一端，物體與斜面間的動摩擦因數(shù)為μ，分別求作用在物體上各力對物體所做的功.
【審題指導(dǎo)】 審題時應(yīng)注意以下條件
(1)物體勻速運動，合力為零，且各力均為恒力.
(2)求力的功時，要特別關(guān)注力和位移的夾角.
【答案】 拉力做功mgL(sin α+μcos α)，重力做功-mgLsin α，摩擦力做功-μmgLcos α，斜面彈力對物體不做功
規(guī)律總結(jié)：力做正功還是負功的判斷方法
1.看力F與位移l的夾角α
α<90°，力做正功;α>90°，力做負功;α=90°，力不做功.
2.看力F與速度v的夾角α
α<90°，力做正功;α>90°，力做負功;α=90°，力不做功.
3.看速率增大還是減小，若在力作用下速率增大，此力做正功，反之做負功.
三.摩擦力功的理解
【問題導(dǎo)思】
1.靜摩擦力一定不做功嗎?
2.滑動摩擦力一定做負功嗎?
3.相互作用的一對靜摩擦力的總功和一對滑動摩擦力的總功分別如何?
我們知道運動的物體可以受滑動摩擦力或靜摩擦力，靜止的物體也可以受滑動摩擦力或靜摩擦力.
總結(jié)
(1)當靜止的物體受到滑動摩擦力或靜摩擦力時，摩擦力對該物體不做功.
(2)當運動的物體受到滑動摩擦力或靜摩擦力時，摩擦力可能是阻力，也可能是動力.當摩擦力為動力時，摩擦力做正功;當摩擦力為阻力時，摩擦力做負功.
(3)求摩擦力做的功時，對于靜摩擦力，由于物體之間相對靜止，兩物體位移相同.因此一對靜摩擦力做功的代數(shù)和為零.對于滑動摩擦力，由于物體之間有相對滑動，故兩個物體的對地位移并不相同，因此兩個相互作用的滑動摩擦力做功的總和不為零.
例：質(zhì)量為M的木板放在光滑的水平面上，一個質(zhì)量為m的滑塊以某一速度沿木板表面從A點滑至B點，在木板上前進了L，而木板前進l，如圖所示.若滑塊與木板間的動摩擦因數(shù)為μ，求摩擦力對滑塊、對木板做功各為多少?摩擦力做的總功為多少?
【審題指導(dǎo)】 解答此題應(yīng)把握以下兩點：
(1)兩物體所受摩擦力的方向.
(2)求功時所用位移是指物體對水平面的位移.
【答案】 -μmg(l+L) μmgl -μmgL
四、總功及其求解思路
【問題導(dǎo)思】
1.什么是總功?
2.總功的求法有哪些思路?
3.上述思路常適用于哪些情況?
由合力與分力的等效替代關(guān)系知，合力與分力做功也是可以等效替代的，因此計算總功的方法有兩種：
1.先求物體所受的合力，再根據(jù)公式W合=F合lcos α求合力的功.
2.先根據(jù)W=Flcos α，求每個分力做的功W1、W2、W3、…、Wn，再根據(jù)W合=W1+W2+W3+…+Wn，求合力的功.即合力做的功等于各個分力做功的代數(shù)和.
誤區(qū)警示
方法(1)：僅適用于幾個力同時作用于物體上，且它們均不發(fā)生變化的情況;
方法(2)：在任何情況下都適用，不管是幾個力同時作用，還是作用時間有先后.
例：如圖所示，一個質(zhì)量m=2 kg的物體，受到與水平方向成37°角斜向上方的力F=10 N作用，在水平地面上移動的距離l=2 m，物體與地面間的滑動摩擦力Ff=4.2 N，求外力對物體所做的總功.(cos 37°=0.8，sin 37°=0.6)
【審題指導(dǎo)】 求解該題一般有如下兩種思路：
【答案】 7.6 J
規(guī)律總結(jié)：靈活選擇兩種求合力功的方法
1.如果物體處于平衡狀態(tài)或在某一方向受力平衡，或者物體在某一方向上做勻變速直線運動
(合力等于ma)，先求合力再求功的方法更簡捷.
2.如果已知物體所受的力之中有的不做功，有的做功且方便求得該力的功(如重力功)時，選擇W合=W1+W2+W3+…+Wn簡單方便.
例：如圖所示，質(zhì)量為m的物體靜止在傾角為θ的斜面上，物體與斜面間的動摩擦因數(shù)為μ.現(xiàn)使斜面水平向左勻速移動距離l.該過程中，斜面對物體做的功、各力對物體做的總功分別是( )
A.-mglsin θcos θ，0
B.0,0
C.0，mglsin θcos θ
D.-mglsin θcos θ，mglsin θcos θ
【答案】 B
五、變力功的求法
例：如圖所示，擺球質(zhì)量為m，懸線的長為L，把懸線拉到水平位置后放手.設(shè)在擺球運動過程中空氣阻力Ff的大小不變，求擺球從A運動到豎直位置B時，重力mg、繩的拉力FT、空氣阻力Ff各做了多少功?
【答案】 mgL;0;
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