(春)高中物理 7.2《功》教学设计5 新人教版必修2

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1、第2节功理解领悟做功过程反映了能量的变化过程。就本章知识结构来说，“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。因此，“功”是本章的重要内容。本节知识是初中学习的继续和提高。本节课的重点是理解功的概念，掌握功的计算。难点是对正功和负功的理解。基础级1.做功的两个不可缺少的因素物理中的“功”不同于人类活动和生产劳动中的“做工”、“工作”和“劳动”等物理中的做功是特定的物理过程。理解功的概念，首先要知道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。只有两者同时不为0，力才对物体做了功。例如，人提着水桶在水平路面上行走，人提

2、水桶的力对水桶就不做功，因为提水桶的力沿竖直方向，而水桶在竖直方向上无位移。再如，在光滑水平面上用绳子拉着物体绕固定端做匀速圆周运动，绳子的拉力对物体也不做功，因为绳子的拉力方向和物体的运动方向始终垂直，也就是说，在拉力方向上物体无位移。图5－6lF2.功的计算如图5—6所示，当力的方向与物体位移的方向一致时,功等于力的大小F与位移的大小l的乘积，即图5－7lαFF1F2W=Fl。图5－8lαFl1l2当力的方向与物体位移的方向成某一角度时，我们可以将力F沿位移l的方向和垂直于位移l的方向分解为两个分力F1、F2，如图5—7所示。其中，分力F2与

3、位移l垂直，做功为0，因此力F对物体所做的功等于分力F1对物体所做的功，即W=F1l= (Fcosα) l=Flcosα。我们也可以换一种思路：将位移l沿力F的方向和垂直于力F的方向分解为两个分位移l1、l2，如图5—8所示，同样可以得出力F对物体所做的功为  W=Fl1=F (lcosα) =Flcosα。可见，力对物体所做的功，等于力的大小、位移的大小、力与位移夹角的余弦的乘积。在国际单位制中，功的单位是焦耳，简称焦，符号是J。3.对功的公式的理解对功的公式W=Flcosα，应从以下几方面加强理解：图5—9① 公式中的F是恒力，即公式W=Fl

4、cosα并不是普遍适用的，它只适用于大小和方向均不变的恒力做功。例如，如图5—9所示，被压缩的弹簧将物体弹出的过程中，弹力所做的功就是变力做功，力F的大小时刻在变化，这时W=Flcosα就不适用了。② 公式中的l是指力的作用点的位移。如果研究对象是一个可当成质点的物体，则l亦即物体的位移（物体上各点的位移都和力的作用点的位移相同）。如果研究对象是一个物体系，力的作用点的位移与物体系各物体的位移不相同时，则必须用力的作用点的位移代入公式计算该力对物体系做的功。③ 公式中的是α指力的方向和位移方向的夹角，即代表力和位移的两个矢量的箭头所指方向间的夹角

5、，而不是问题中某一个以α命名的角。④ 公式中F和l分别指“力的大小”和“位移的大小”，即公式中F和l恒取正值。而W是可正可负的（当然也可能为0），从公式容易看出，W的正负完全取决于的cosα正负，也就是α的大小。⑤ 对公式W=Flcosα，可以理解为功W等于力在位移方向上的分量Fcosα与位移l的乘积，也可以理解为功W等于力F和位移在力的方向上的分量lcosα的乘积。⑥ 由公式可以看出，某个力对物体所做的功只跟这个力、力的作用点的位移以及力与位移间的夹角有关，而跟物体是否还受到其他力的作用无关，跟物体的运动状态也无关。同时应注意F与l必须具备同时

6、性，即l必须是力F作用过程中物体的位移。如果力消失后物体继续运动，力所做的功就只跟力作用的那段位移有关，跟其余的位移无关。1.关于正功与负功功是标量，只有大小，没有方向，但功有正负。若力和位移的夹角为α，当0°≤α＜90°时，W＞0，即力对物体做正功；当α=90°时，W=0，即力对物体不做功；当90°＜α≤180°时，W＜0，即力对物体做负功，或者说物体克服这个力做功（正功）。功的正值与负值不是代表不同的方向，也不表示功的大小，而是表示所做功的性质，反映力对物体产生位移所起的作用，反映不同的做功效果。在物体发生位移的过程中，各个力的作用不同。对这

7、个物体发生位移起推动作用的力（即动力）做正功；反之，在对物体产生位移起阻碍作用的力（即阻力）做负功，也就是这个物体克服阻力做功。我们不能说“正功与负功方向相反”，也不能说“正功大于负功”。2.功为什么不是矢量？功有正负，而为什么功不是矢量、没有方向呢？让我们来看一个例子：如图5—10所示，在光滑水平面上，物体受两个沿水平方向、互相垂直的大小分别为F1=3N和F2=4N的恒力，从静止开始运动l=10m。求每个力做的功和合力做的总功。lF2F137°图5—1053°解：合力N=5N，合力方向即合位移方向容易求得与F1、F2的夹角分别为53°和37°。

8、所以W1=F1lcosα1=3×10×cos53°=18J，W2=F2lcosα2=4×10×cos37°=32J，J=50J=W1+W