“功”教學設計一、教學目標1．理解功的概念，知道做功的兩個不可缺少的因素。2．掌握功的公式：，會計算恒力的功，掌握計算總功的方法。3．知道功是標量，認識正功、負功的含義。4．通過學習功的概念及其公式導出的過程，讓學生體會并學習物理學的研究方法，認識物理模型和數學工具在物理學發展過程中的作用。二、教學重點、難點1．重點是使學生在理解力對物體做功的兩個要素的基礎上掌握功的概念和機械功的計算公式。2．物體在力的方向上的位移與物體運動的位移容易混淆，這是難點。3．要使學生對負功的意義有所認識，也較困難，也是難點。4．如何判定各個力做功的正負和各個力所做的總功的計算。【案例設計】一、導入新課通過對木頭在起重機的拉力作用下逐漸上升、列車在機車牽引力的作用下加速行駛、握力器在手的壓力作用下發生形變的能量變化，引出力對物體做了功。應用實物器材，讓幾位學生到臺上（或前排）動手操作將物體從一個位置移動到另一位置。例如：1．出示茶杯，要求學生動手將茶杯從講臺桌的一端移動到另外一端（或移到窗臺上）。2．將凳子從教室左端提到右端。教師提出問題：幾位同學在上述操作過程中，他們對物體的作用力在那些階段做了功？若做功，所做的功如何計算？在上述過程中主要有兩中情況：1．與在同一直線上或垂直；2．與不在同一直線上而是互成某一夾角。教師組織學生分析討論。情況1預測：有做功，。情況2預測：a．有做功，；b．沒有做功。說明：學生在對與在同一直線上或垂直的情況（如圖1所示），分析力是否做功以及做功的多少，可應用初中所學知識，基本上可以順利解決。但教師在這里仍應結合學生的回答，介紹和強調：功是過程量，功是力作用在物體上通過一段位移（或一段時間）才發生的。求功時一定要明確要求的是哪一個力在哪一段位移（過程）上做的功。學生對與互成夾角時，力是否做功以及做多少功？會遇到困難，借此引入新課。二、講授新課討論探究功的一般表達式：當與互成夾角時，力是否做功以及做功的多少，正是本節課所要學習的內容，下面通過同學們分組討論探究，并請小組代表回答下面所提出的問題。設疑：1．如果人用斜向上的力拉車前進時，車發生了一段位移，如圖2。圖2與圖1例子中的拉力有什么主要的不同之處？預測：a．圖1中的力水平方向，圖2中的力沿與水平方向成角。預測：a．圖1中的力沿水平方向，圖2中的力沿與水平方向成角的方向。b．圖1中的力與在同一方向上，而圖2中的力與方向之間有一夾角。設疑：2．圖2中力是否做功，其做功大小為多少？為什么？教師引導：同學們是否可以從力的作用效果出發，并用力的分解知識討論到底是否做功？若做功，該如何計算？預測：a．不做功。因為不是物體在力的方向上的位移。b．做功，。因為有力，位移為。c．做功，。因為只適用于與在同一直線上，而圖2中與不在一直線上，如果我們用兩個分力和代替，即將沿兩個方向分解：一個分解為與位移方向在同一直線上的分力，另一分解為跟位移方向垂直的分力，如圖3所示，則：。分力的方向跟位移方向垂直，所以分力所做的功等于零。分力對物體所做的功的等于。根據合力與分力的作用效果相同可得。d．做功，。因為若將物體的位移沿力的方向投影，其值為，則可以認為力方向上的位移是（如圖4所示）。根據功的定義即可得到計算公式：。說明：對于功的一般表達式的推導過程采用討論探究的方式進行，為學生提供參與自主學習的機會，不僅注重知識的形成過程，培養學生邏輯推理能力，而且增強學生學習的積極性和主動性。若學生基礎較好可以預測，那么視學生討論情況及時補充講解。若學生沒有提出項討論，則可以在后續的學習中逐漸體會，不必苛求。教師小結：力與物體在力的方向上發生的位移是做功的兩個不可缺少的因素，一個力對物體所做的功，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。即。當恒力對物體做功時，公式有普遍意義。求一個力對物體所做的功：當力的方向和位移方向相同時，，力所做的功；當力的方向和位移方向成角時，則有不同的方法處理求解：一是應用公式直接代入相應的各個物理量運算求解；二是先把力正交分解，求出力在位移方向上的分量，由于力與位移方向垂直的分力不做功，因此功；三是先求出位移在力的方向上的分量，再求功。4．學生敘述功的求解公式中各個字母的含義及單位。5．正功和負功（1）首先從公式中的可能值入手，讓學生討論完成下表，得出功可能為正值、負值或零，并讓學生例舉力對物體做正功和做負功實例。的取值的值功的正負1力對物體做正功0<大于0力對物體做正功0力跟位移垂直時，不做功<a<小于0力對物體做負功（2）結合實例說明正功、負功的物理意義。功是標量，沒有方向，但有正功和負功之分。功的“正”、“負”并不表示功的方向，不能說正功與負功方向相反。如果一個力對物體的運動起促進作用（動力），這個力所做的功是正的；如果一個力對物體的運動起阻礙作用（阻力），這個力所做的功是負的。正功與負功表示相反的做功效果。正功的意義是：力對物體做正功，表明此力的效果是促進物體的運動，是動力。負功的意義是：力對物體做負功，表明此力的效果是阻礙了物體運動，是阻力。一個力對物體做負功，也可說成物體克服這個力做了功（正值）。例如：一個力對物體做了10-6的功，可說成是物體克服這個力做了106的功。另外功的“正”、“負”也不表示它們的大小，也就是不能說“正功大于負功”。例如：兩個力做功分別為，，比較這兩個力做功的大小。答案應是：＞。說明：正功、負功意義的教學過程，可采用看書，提問，學生猜想，教師補充的形式進行。這樣有利于學生自主學習，積極參與，加深理解和記憶。6．總功的計算：學習了一個力對物體所做的功的求解方法，而物體所受到的力往往不只一個，那么，如何求解幾個力對一物體所做的功呢？下面通過一例題加以解決。例題、一個質量m=150kg的雪橇，受到與水平方向成θ＝37°角斜向上方的拉力F=500N，在水平地面上移動的距離l=5m。物體與地面間的滑動摩擦力F阻=100N。求力對物體所做的總功。師生共同對例題小結：當物體在幾個力的共同作用下發生一段位移時，這幾個力對物體所做的總功通常可以用下述兩