高一物理《功》人教版課件

　　功也叫機械功，是物理學(xué)中表示力對物體作用的空間的累積的物理量，功是標量，其大小等于力與其作用點(diǎn)位移的標積，國際單位制單位為焦耳�！肮Α币辉~最初是法國數學(xué)家賈斯帕-古斯塔夫·科里奧利創(chuàng )造的。下面是小編為你帶來(lái)的 高一物理《功》人教版課件，歡迎閱讀。

　　一、教學(xué)目標

　　1.理解功的概念：

　　(1)知道做機械功的兩個(gè)不可缺少的因素，知道做功和工作的區別;

　　(2)知道當力與位移方向的夾角大于90時(shí)，力對物體做負功，或說(shuō)物體克服這個(gè)力做了功。

　　2.掌握功的計算：

　　(1)知道計算機械功的公式W=Fscos知道在國際單位制中，功的單位是焦耳(J);知道功是標量。

　　(2)能夠用公式W=Fscos進(jìn)行有關(guān)計算。

　　二、重點(diǎn)、難點(diǎn)分析

　　1.重點(diǎn)是使學(xué)生在理解力對物體做功的兩個(gè)要素的基礎上掌握機械功的計算公式。

　　2.物體在力的方向上的位移與物體運動(dòng)的位移容易混淆，這是難點(diǎn)。

　　3.要使學(xué)生對負功的意義有所認識，也較困難，也是難點(diǎn)。

　　三、教具

　　帶有牽引細線(xiàn)的滑塊(或小車(chē))。

　　四、主要教學(xué)過(guò)程

　　(一)引入新課

　　功這個(gè)詞我們并不陌生，初中物理中學(xué)習過(guò)功的一些初步知識，今天我們又來(lái)學(xué)習功的有關(guān)知識，絕不是簡(jiǎn)單地重復，而是要使我們對功的認識再提高一步。

　　(二)教學(xué)過(guò)程設計

　　1.功的概念

　　先請同學(xué)回顧一下初中學(xué)過(guò)的與功的概念密切相關(guān)的如下兩個(gè)問(wèn)題：什么叫做功?誰(shuí)對誰(shuí)做功?然后做如下總結并板書(shū)：

　　(1)如果一個(gè)物體受到力的作用，并且在力的方向上發(fā)生了位移，物理學(xué)中就說(shuō)這個(gè)力對物體做了功。

　　然后演示用水平拉力使滑塊沿拉力方向在講桌上滑動(dòng)一段距離，并將示意圖畫(huà)到黑板上，如圖1所示，與同學(xué)一起討論如下問(wèn)題：在上述過(guò)程中，拉力F對滑塊是否做了功?滑塊所受的重力mg對滑塊是否做了功?桌面對滑塊的支持力N是否對滑塊做了功?強調指出，分析一個(gè)力是否對物體做功，關(guān)鍵是要看受力物體在這個(gè)力的方向上是否有位移。至此可作出如下總結并板書(shū)：

　　(2)在物理學(xué)中，力和物體在力的方向上發(fā)生的位移，是做功的兩個(gè)不可缺少的因素。

　　2.功的公式

　　就圖1提出：力F使滑塊發(fā)生位移s這個(gè)過(guò)程中，F對滑塊做了多少功如何計算?由同學(xué)回答出如下計算公式：W=Fs。就此再進(jìn)一步提問(wèn)：如果細繩斜向上拉滑塊，如圖2所示，這種情況下滑塊沿F方向的位移是多少?與同學(xué)一起分析并得出這一位移為s cos 。至此按功的前一公式即可得到如下計算公式：

　　W=Fscos

　　再根據公式W=Fs做啟發(fā)式提問(wèn)：按此公式考慮，只要F與s在同一直線(xiàn)上，乘起來(lái)就可以求得力對物體所做的功。在圖2中，我們是將位移分解到F的方向上，如果我們將力F分解到物體位移s的方向上，看看能得到什么結果?至此在圖2中將F分解到s的方向上得到這個(gè)分力為Fcos，再與s相乘，結果仍然是W=Fscos。就此指出，計算一個(gè)力對物體所做的功的大小，與力F的大小、物體位移s的大小及F和s二者方向之間的夾角有關(guān)，且此計算公式有普遍意義(對計算機械功而言)。至此作出如下板書(shū)：

　　W=Fscos

　　力對物體所做的功，等于力的大小、位移的大小、力和位移的夾角的余弦三者的乘積。

　　接下來(lái)給出F=100N、s=5m、=37，與同學(xué)一起計算功W，得出W=400Nm。就此說(shuō)明1Nm這個(gè)功的大小被規定為功的單位，為方便起見(jiàn)，取名為焦耳，符號為J，即1J=1Nm。最后明確板書(shū)為：

　　在國際單位制中，功的單位是焦耳(J)

　　1J=1Nm

　　3.正功、負功

　　(1)首先對功的計算公式W=Fscos的可能值與學(xué)生共同討論。從cos 的可能值入手討論，指出功W可能為正值、負值或零，再進(jìn)一步說(shuō)明，力F與s間夾角的取值范圍，最后總結并作如下板書(shū)：

　　當090時(shí)，cos為正值， W為正值，稱(chēng)為力對物體做正功，或稱(chēng)為力對物體做功。

　　當=90時(shí)，cos=0，W=0，力對物體做零功，即力對物體不做功。

　　當90180時(shí)，cos為負值， W為負值，稱(chēng)為力對物體做負功，或說(shuō)物體克服這個(gè)力做功。

　　(2)與學(xué)生一起先討論功的物理意義，然后再說(shuō)明正功、負功的物理意義。

　�、偬岢龉κ敲枋鍪裁吹奈锢砹窟@個(gè)問(wèn)題與學(xué)生討論。結合圖1，使學(xué)生注意到力作用滑塊并持續使滑塊在力的方向上運動(dòng)，發(fā)生了一段位移，引導學(xué)生認識其特征是力在空間位移上逐漸累積的作用過(guò)程。

　　然后就此提出：這個(gè)累積作用過(guò)程到底累積什么?舉如下兩個(gè)事例啟發(fā)學(xué)生思考：

　　a.一輛手推車(chē)上裝有很多貨物，搬運工推車(chē)要用很大的力。向前推一段距離就要休息一會(huì )兒，然后有了力氣再推車(chē)走。

　　b.如果要你將重物從一樓向六樓上搬，搬運過(guò)程中會(huì )有什么感覺(jué)?

　　首先使學(xué)生意識到上述兩個(gè)過(guò)程都是人用力對物體做功的過(guò)程，都要消耗體能。就此指出做功過(guò)程是能量轉化過(guò)程，做功越多，能量轉化得越多，因而功是能量轉化的量度。能量是標量，相應功也是標量。板書(shū)如下：

　　功是描述力在空間位移上累積作用的物理量。功是能量轉化的量度，功是標量。

　�、谠谏鲜鰧�功的意義認識的基礎上，討論正功和負功的意義，得出如下認識并板書(shū)：

　　正功的意義是：力對物體做功向物體提供能量，即受力物體獲得了能量。

　　負功的意義是：物體克服外力做功，向外輸出能量(以消耗自身的能量為代價(jià))，即負功表示物體失去了能量。

　　4.例題講解或討論

　　例1.課本p.110上的〔例題〕是功的計算公式的應用示范。分析過(guò)程中應使學(xué)生明確：推力F對箱子所做的功，實(shí)際上就是推力F的水平分力Fcos對箱子所做的功，而推力 F的豎直分力Fsin與位移s的方向是垂直的，對箱子不做功。

　　例2.如圖3所示，ABCD為畫(huà)在水平地面上的正方形，其邊長(cháng)為a，P為靜止于A(yíng)點(diǎn)的物體。用水平力F沿直線(xiàn) AB拉物體緩慢滑動(dòng)到B點(diǎn)停下，然后仍用水平力F沿直線(xiàn)BC拉物體滑動(dòng)到C點(diǎn)停下，接下來(lái)仍用水平力F沿直線(xiàn)CD拉物體滑動(dòng)到D點(diǎn)停下，最后仍用水平力F沿直線(xiàn)DA拉物體滑動(dòng)到A點(diǎn)停下。若后三段運動(dòng)中物體也是緩慢的，求全過(guò)程中水平力F對物體所做的功是多少?

　　此例題先讓學(xué)生做，然后找出一個(gè)所得結果是W=0的學(xué)生發(fā)言，此時(shí)會(huì )有學(xué)生反對，并能說(shuō)出W=4Fa才是正確結果。讓后者講其思路和做法，然后總結，使學(xué)生明確在每一段位移a中，力F都與a同方向，做功為Fa，四個(gè)過(guò)程加起來(lái)就是4Fa。強調：功的概念中的位移是在這個(gè)力的方向上的位移，而不能簡(jiǎn)單地與物體運動(dòng)的位移畫(huà)等號。要結合物理過(guò)程做具體分析。

　　例3.如圖4所示，F1和F2是作用在物體P上的兩個(gè)水平恒力，大小分別為：F1=3N，F2=4N，在這兩個(gè)力共同作用下，使物體P由靜止開(kāi)始沿水平面移動(dòng)5m距離的過(guò)程中，它們對物體各做多少功?它們對物體做功的代數和是多少?F1、F2的合力對P做多少功?

　　此例題要解決兩個(gè)方面的問(wèn)題，一是強化功的計算公式的正確應用，糾正學(xué)生中出現的錯誤，即不注意力與位移方向的分析，直接用3N乘5m、4N乘5m這種低級錯誤，引導學(xué)生注意在題目沒(méi)有給出位移方向時(shí)，應該根據動(dòng)力學(xué)和運動(dòng)學(xué)知識作出符合實(shí)際的判斷;二是通過(guò)例題得到的結果，使學(xué)生知道一個(gè)物體所受合力對物體所做的`功。等于各個(gè)力對物體所做的功的代數和，并從合力功與分力功所遵從的運算法則，深化功是標量的認識。

　　解答過(guò)程如下：位移在F1、F2方向上的分量分別為s1=3m、s2=4m，F1對P做功為9J，F2對P做功為16J，二者的代數和為25J。F1、F2的合力為5N，物體的位移與合力方向相同，合力對物體做功為W=Fs=5N5m=25J。

　　例4.如圖5所示。A為靜止在水平桌面上的物體，其右側固定著(zhù)一個(gè)定滑輪O，跨過(guò)定滑輪的細繩的P端固定在墻壁上，于細繩的另一端Q用水平力F向右拉，物體向右滑動(dòng)s的過(guò)程中，力F對物體做多少功?(上、下兩段繩均保持水平)

　　本例題仍重點(diǎn)解決計算功時(shí)對力和位移這兩個(gè)要素的分析。如果著(zhù)眼于受力物體，它受到水平向右的力為兩條繩的拉力，合力為2F。因而合力對物體所做的功為W=2Fs;如果著(zhù)眼于繩子的Q端，即力F的作用點(diǎn)，則可知物體向右發(fā)主s位移過(guò)程中，Q點(diǎn)的位移為2s，因而力F拉繩所做的功W=F2s=2Fs。兩種不同處理方法結果是相同的。

　　五、課堂小結

　　1.對功的概念和功的物理意義的主要內容作必要的重復(包括正功和負功的意義)。

　　2.對功的計算公式及其應用的主要問(wèn)題再作些強調。

　　六、說(shuō)明

　　1.考慮到功的定義式W=Fscos與課本上講的功的公式相同，特別是對式中s的解釋不一，有物體位移與力的作用點(diǎn)的位移之分，因而沒(méi)有給出明確的功的定義的文字表達。實(shí)際問(wèn)題中會(huì )用功的公式正確進(jìn)行計算就可以了。從例題4可以看出，定義一個(gè)力對物體所做的功，將位移解釋為力的作用點(diǎn)在力的方向上的位移是比較恰當的。如果將位移解釋為受力物體在力的方向上的位移，學(xué)生會(huì )得出W=Fs這一錯誤結果，還會(huì )理直氣壯地堅持錯誤，糾正起來(lái)就困難多了。

　　2.由于對功的物理意義的講解是初步的，因而對正功、負功的物理意義的講解也是初步的。這節課中只是講到受力物體得到能量還是失去能量這個(gè)程度。在學(xué)習了機械能守恒定律之后，再進(jìn)一步作出說(shuō)明。在機械能守恒的物理過(guò)程中，有重力做功，地球上的一個(gè)物體的機械能并沒(méi)有增加，因而正、負功的意義就不能用能量得失關(guān)系去說(shuō)明了。在這種情況下，重力做正功，表示勢能向動(dòng)能轉化;重力做負功，表示動(dòng)能向勢能轉化，這里的正功、負功不再表示能量得失，而是表示能量轉化方向的。

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