教学设计：高中课程标准.物理（人教版）必修2
主 备 人：王仕丰 学科长审查签名：
一、内容及其解析
1、内容：知道做机械功的两个不可缺少的因素，知道做功和“工作”的区别
2、解析：重点是使学生在理解力对物体做功的两个要素的基础上掌握机械功的计算公式。
二、目标及其解析
1.掌握计算机械功的公式W=Flcosα；知道在国际单位制中，功的单位是焦耳（J）；
2.知道功是标量。
三、教学问题诊断分析
1．物体在力的方向上的位移与物体运动的位移容易混淆。
2．要使学生对负功的意义有所认识，也较困难。
四、教学支持条件分析
强调计算机械功的公式W=Flcosα,知道当力与位移方向的夹角大于90°时，力对物体做负功，或说物体克服这个力做了功。
五、教学过程设计
1、教学基本流程
功的定义→推导功的计算式W=Flcosα→公式W=Flcosα的强调和应用→练习、小结
2、教学情景
问题1：什么叫做功？如图1所示，拉力F对滑块是否做了功？滑块所受的重力mg对滑块是否做了功？桌面对滑块的支持力N是否对滑块做了功？
设计意图：在物理学中，力和物体在力的方向上发生的位移，是做功的两个不可缺少的因素。
问题2：如图2，力F使滑块发生位移S这个过程中，F对滑块做了多少功如何计算？
设计意图：知道力对物体所做的功，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。W=Fs cos α
问题3: 如何理解正功、负功？
首先对功的计算公式W=Fs cos α的可能值与学生共同讨论。从cos α的可能值入手讨论，指出功W可能为正值、负值或零，再进一步说明，力F与s间夹角α的取值范围，最后总结并作如下板书：
当0°≤α＜90°时，cos α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。
当α=90°时， cos α=0，W=0，力对物体做零功，即力对物体不做功。
当90°＜α≤180°时，cos α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。
设计意图：正功的意义是：力对物体做功向物体提供能量，即受力物体获得了能量。
负功的意义是：物体克服外力做功，向外输出能量（以消耗自身的能量为代价），即负功表示物体失去了能量。
③ 作出变力变化的F－l图象，图象与位移轴所围的“面积”即为变力做的功。
在F-l图象中，图线与坐标轴所围成的“面积”表示功。对于方向不变，大小随位移变化的力，作出F-l图象，求出图线与坐标轴所围成的“面积”，就求出了变力所做的功，上述例题也可用图象法来求解。因为木板对钉子的阻力与钉进木板的深度成正比，则F=kd，其图象为图2-2-7所示。
铁锤两次对钉子做功相同，则三角形OAB的面积与梯形ABCD的面积相等，
即
解得
问题4：关于相互作用力的功有何关系？
作用力和反作用力所做功的数值没有必然的联系。一对作用力和反作用力，可以两个力均不做功；可以一个力做功，另一个力不做功；也可以一个力做正功，另一个力做负功；也可以两个力均做正功或均做负功。
例1 如图所示，水平面上有一倾角为θ的斜面，质量为m的物体静止在斜面上，现用水平力F推动斜面，使物体和斜面一起匀速向前移动距离l，求物体所受各力做的功各是多少？
解析 先作出示意图，再对斜面上的物体受力分析：
重力mg，弹力N=mgcosθ，静摩擦力f=mgsinθ，它们都是恒力。
WG=mglcosπ/2=0, WN=Nlcos(π/2-θ)=mglsinθcosθ
Wf=flcos(π-θ)=- mglsinθcosθ
例2 如图所示，小物体m位于光滑的斜面M上，斜面位于光滑的水平地面上，从地面上看，在小物体沿斜面下滑的过程中，斜面对小物体的作用力( )
A、垂直于接触面，做功为零
B、垂直于接触面，做功不为零
C、不垂直于接触面，做功为零
D、不垂直于接触面，做功不为零
解析 由于斜面光滑，所以斜面对物体只有支持力作用，支持力属于弹力，其方向总是垂直于接触面指向被支持的物体，所以此时斜面对小物体的作用力应垂直于接触面；讨论斜面对小物体的作用力是否做功，关键是看小物体是否在此力的方向上发生位移，为此有必要定性画出经过一段时间后小物体发生的对地位移，由于斜面放在光滑的地面上，小物体在斜面上下滑时，斜面将后退，由图可知，此力对小物体是做功的，本正确选为B。
例3 动滑轮是一种简单机械，如图所示，滑轮和绳子的质量不计，用力开始提升原来静止的质量为10kg的物体，以2m/s2的加速度匀加速上升，求开始运动后3秒内拉力做的功.
解析 设挂住物体的绳子中的拉力为大小F1，
则F1-mg=ma┄┄①
物体在开始运动后三秒内上升的位移为S=at2/2┄┄②
拉力的功为W=Flcos00┄┄③
代入数据得W=1080J┄┄④
[高考资源网KS5U.COM]
六、目标检测
1、关于功的概念，以下说法正确的是( )[高考资源网KS5U.COM]
A.力是矢量，位移是矢量，所以功也是矢量；
B.功有正、负之分，所以功也有方向性；
C.若某一个力对物体不做功，说明该物体一定没有位移；
D.一个力对物体做的功等于这个力的大小、物体位移大小及力和位移间夹角的余弦三者的乘积。
2、用400N的力在水平地面上拉车行走50m，拉力与车前进的方向成30°角。那么，拉力对车做的功是( )
A.2.0×104J B.1.0×104J C.1.7×104J D.以上均不对
3、运动员用2000N的力把质量为0.5kg的球踢出50m，则运动员对球所做的功是( )
A．200J B.10000J C.25J D.无法确定
4、重为400N的物体放在水平地面上，与地面的滑动摩擦因数为μ=0.2，在大小为F=500N，方向与水平面成α=37°斜向上的拉力作用下前进l=10m。在此过程中力F做功为 J，摩擦力做功为 J，重力做功 J，合力所做的功为 J。
配餐作业
从下列三组题中任意选择两组题完成，建议选择AB或BC
A组题
1、起重机以a=1m/s2的加速度，将重G=104N的货物由静止匀加速向上提升。那么，在1s内起重机对货物做的功是(g=10m/s2)( )
A.500J； B.5000J； C.4500J； D.5500J
2、有以下几种情况
①用水平推力F推一质量为m的物体在光滑的水平面上前进l
②用水平推力F推一质量为2m的物体在粗糙的水平面上前进l
③用与水平面成60°角的斜向上的拉力F拉一质量为m的物体在光滑平面上前进2l
④用与斜面平行的力F拉一质量为3m的物体在光滑的斜面上前进l
这几种情况下关于力F做功多少的正确判断是( )
A、②做功最多 B、④做功最多
C、①做功最少 D、四种情况，做功相等
设计意图：基础知识练习
B组题[Ks5u.com]
1、关于功的正负，下列叙述中正确的是( )
A．正功表示功的方向与物体运动方向相同，负功为相反
B．正功表示功大于零，负功表示功小于零
C．正功表示力和位移两者之间夹角小于90°，负功表示力和位移两者之间夹角大于90°
D．正功表示做功的力为动力，负功表示做功的力为阻力
2、以初速度v0竖直向上抛出一个质量为m的小球，上升最大高度是h．如果空气阻力Ff的大小恒定，则从抛出到落回出发点的整个过程中，空气阻力对小球做的功为( )
A．0 B．－Ff h C．-2mgh D．-2 Ffh
3、两个互相垂直的力F1和F2作用在同一物体上，使物体运动，如图5-2-5所示，物体通过一段位移时，力F1对物体做功4J，力F2对物体做功3J，则力F1和F2的合力对物体做功为( )
A、7J B、2J C、5J D、3.5J
4、火车头用F=5×104N的力拉着车厢向东开行S=30m，又倒回来以同样大小的力拉着车厢向西开行30m，在整个过程中，火车头对车厢所做的功是( )
A、3×106J B、2×106J C、1.5×106J D、0
5、质量为m的物体，在水平力F的作用下，在粗糙的水平面上运动，下列说法中正确的是( )
A、如果物体做加速直线运动，F一定对物体做正功
B、如果物体做减速直线运动，F一定对物体做负功
C、如果物体做减速直线运动，F可能对物体做正功
D、如果物体做匀速直线运动，F一定对物体做正功
设计意图：提高学生对基础知识的理解、运用能力
C组题
1、下列说法正确的是( )
A、有力有位移，该力一定做功
B、有加速度的物体一定有力对它做功
C、静摩擦力一定不做功，滑动摩擦力一定做负功
D、静摩擦力和滑动摩擦力都可能做正功
2、关于作用力和反作用力做功的关系，下列说法正确的是( )
A、当作用力做正功时，反作用力一定做负功
B、当作用力不做功时，反作用力也不做功
C、作用力和反作用力所做的功大小一定相等，一正一负
D、作用力做正功时，反作用力也可以做正功
设计意图：提高部分学生的能力
教学反思：
【点此下载】