人教版高中物理必修2教学设计（第1课时）
课题
功和功率
单元
8
学科
物理
年级
高一
教材
分析
本节课所采用的教材是人教版高中物理必修2第8章第一节的内容。本节第1课时主要讲功的概念和功的一般计算机公式W＝F?SCosα，我们要注意到“功”概念概括性强，相当抽象，不可能在短时间内就让学生有深刻体会，而应该逐步展开、加深。
本节是在初中阶段对功的概念有初步了解的基础上，通过实例说明做功的两个不可缺少的因素，并得出力的方向跟物体运动方向相同时，功的计算式W＝F?S(特殊情况)，再通过分析、 推理的方式得出功的一般计算公式W＝F?SCosα(普遍情况)，最后再分三种情况讨论功的意义。
教学目标与核心素养
一、教学目标
1. 功的概念, 功的一般公式,功的单位，标矢量. 做功的条件.
2.力对物体做正功和负功的情况.
3.多个力对物体做功的求解方法.
二、核心素养
物理观念：初步理解功的计算公式、功的单位，学会用功的公式，进行简单的计算，让学生形成运动观念。
科学思维：培养学生的推理能力、分析综合能力，并学会物理学常用的研究方法，通过具体问题的分析(特殊性)，得出解决问题的普遍方法(普遍性)进而对各种问题的分析解决。
科学探究：通过具体问题的分析W＝F?S，得出功的一般计算公式W＝F?SCosα
科学态度与责任：在功的概念理解和求解功的过程中，培养科学严谨的态度，遇到问题敢于提出自己的看法。
重点
理解功的概念及正负功的意义。
难点
利用功的定义式解决有关问题。
教学过程
教学环节
教师活动
学生活动
设计意图
导入新课
在初中我们已经学过功的初步知识，如果力的方向与物体的运动方向一致，该怎样计算功呢？
如图甲所示物体m在水平力F的作用下水平向前行驶的位移为s，求力F对物体所做的功
W=FS
力F对物体所做的功等于力的大小与物体移动距离的乘积。
思考：如果物体运动的方向与力的方向不一致，例如马拉雪橇时拉力方向和雪橇运动方向间有一个角度。
出示图片:马拉雪橇
这时应当怎样计算功呢？
学生回忆功的有关知识,说出力与位移在一条直线上时
，力F对物体所做的功
思考：运动的方向与力的方向不一致怎样求功。
温故而知新，通过思考运动的方向与力的方向不一致怎样求功，而引起学生探究新知识的兴趣
讲授新课
一、功
1、功的概念：如果一个物体受到力的作用，并且在力的方向上发生了位移，就说这个力对物体做了功。
2、做功的两个必要因素：力和在力的方向上发生位移。
3、功的计算公式
当力 F 的方向与运动方向成某一角度时，可以把力 F 分解为：沿位移方向和垂直位移方向上。
分析：把计算F做功的问题转化为分别求F1和F2做功的问题。
分力 F2 的方向与位移的方向垂直，物体在 F2 的方向上没有发生位移，即：
WF2=F2·0
则力F 对物体所做的功W 等于力F1做的功，而 F1 ＝ Fcos α，所以
W=WF1=F1·L=F Lcos α
公式：W ＝ FL cosα
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这三者的乘积。
练习：判断下面力与位移夹角为多少度？
（2）适用于恒力做功L表示物体（质点）相对地面的位移
（3）单位
功是标量。在国际单位制中， 功的单位是焦耳简称焦，符号是 J。
1 J 等于 1 N 的力使物体在力的方向上发生 1m 位移的过程中所做的功
1J＝1N×1m=1N·m
（4）功是标量
功是标量只有大小，没有方向，但功有正负之分。
二、正功和负功
思考讨论：由w＝F L cosα你能说出力与位移成不同的角度时，力的做功的情况吗？
1、当 α＝ 时，cos α＝0， W ＝ 0。力 F 的方向与位移 L 的方向垂直时，力 F 不做功。
物体在水平桌面上运动，重力 G 和支持力 FN 都与位移方向垂直，这两个力都不做功。
物体在水平桌面上运动，重力 G 和支持力 FN 都与位移方向垂直，这两个力都不做功。
2、0 ≤ α < 时，cos α > 0， W > 0。这表示力 F对物体做正功。
人用力拉车前进时，人的拉力 F 对车做正功。
正功的意义是：力对物体做正功，表明此力的效果是促进物体的运动，是动力。
3、< α≤ π 时，cos α < 0 ， w < 0。这表示力 F对物体做负功。
要使运动的小车减速，人向后拉车的力 F 对车做负功。
负功的意义是：力对物体做负功，表明此力的效果是阻碍了物体运动，是阻力。一个力对物体做负功，也可说成物体克服这个力做了功（正值）。
思考讨论：当一个物体在几个力的共同作用下发生一段位移时，怎样求几个力对物体所做的总功？
方法1:由于功是标量所以这几个力对物体所做的总功等于各个力分别对物体所做功的代数和。
W ＝ W1 ＋ W2 ＋ W3 ＋……
方法2:根据功的公式W=FLcosα,其中F为物体所受的合外力;
【例题 1】一个质量为 150 kg 的雪橇，受到与水平方向成 37°角斜向上方的拉力，大小为500 N，在水平地面上移动的距离为 5 m。地面对雪橇的阻力为 100 N， cos 37°＝ 0.8。求各力对雪橇做的总功。
分析 雪橇的运动方向及有关受力情况如图所示。
解: 拉力在水平方向的分力为Fx ＝Fcos 37°，它所做的功为
W1 ＝ FxL＝ FLcos 37° ＝ 500×5×0.8 J ＝ 2 000 J
阻力与运动方向相反，两者夹角为 180°，它所做的功为
W2 ＝ F 阻 Lcos 180°＝－100×5 J ＝－500 J
力对物体所做的总功为二者的代数和，即
W＝W1 ＋W2 ＝2 000 J－500 J ＝1 500 J
力对雪橇所做的总功是 1 500 J。
课堂练习
1、下列关于力做功的说法，正确的是（ ）
A．汽车在水平公路上匀速行驶，汽车所受重力对汽车做功
B．人提着箱子站在地面不动，手的拉力对箱子没有做功
C．过山车向下运动过程中，车上乘客所受重力对乘客没有做功
D．人把箱子从二楼提到三楼，手的拉力对箱子没有做功
答案：B
2、下列情境中，纸箱、花盒、花盆、铁球和拖把受到的重力一定做功的是（ ）
A．向高处堆放纸箱
B．水平移动花盆
C．没能提起铁球
D．水平方向移动拖把
答案：A
3、生活中有许多现象蕴含着物理知识，下列说法正确的是（ ）
A．在操场上散步时绕400米跑道走了1000米，这1000米是人运动的位移 ；
B．100米赛跑时到达终点的速度越大，则全程平均速度一定越大，成绩越好 ；
C．运动员在进行艺术体操比赛时，运动员可被视为质点 ；
D．徒步攀登泰山，人感觉到很累，但此过程中支持力对人不做功。
答案： D
4、关于力对物体做功，以下说法正确的是( )
A. 一对作用力和反作用力在相同时间内做的功一定大小相等,正负相反;
B. 不论怎样的力对物体做功,都可以用W=Fscosα计算 ;
C. 合外力对物体不做功,物体必定做匀速直线运动;
D. 滑动摩擦力和静摩擦力都可以对物体做正功或负功.
答案： D
拓展提高
1、如图所示，木块B上表面是水平的，木块A置于B上，并与B保持相对静止，一起沿固定的光滑斜面由静止开始下滑，在下滑过程中（ ）
A. A所受的合外力对A不做功
B. B对A做正功
C. B对A的摩擦力做负功
D. A对B不做功
答案： D
2.关于摩擦力做功的下列说法不正确的是（ ）
A.滑动摩擦力阻碍物体的相对运动，一定做负功；
B.静摩擦力起着阻碍物体相对运动趋势的作用，一定不做功；
C.静摩擦力和滑动摩擦力一定都做负功；
D.系统内两物体间相互作用的一对摩擦力做功的总和恒为负值。
答案： ABC
3、如图所示，B物体在拉力F的作用下向左运动，在运动过程中，A、B之间有相互作用的摩擦力，则这对摩擦力做功的情况，下列说法中正确的是（ ）
A. A、B都克服摩擦力做功
B. 摩擦力对A做正功
C. 摩擦力对B做负功
D. 这对相互作用的摩擦力做功总和始终为零
答案： C
在教师的引导下学生分析功的计算的几种情况，并推导出功的计算的
一般公式
学生练习
学生阅读课文掌握基础知识
学生思考讨论力的做功并总结几种情况
在理解的基础上掌握负功的意义
思考讨论怎样求几个力对物体所做的总功
并说出思路
在教师的引导下学生分析解答
学生练习
锻炼学生的分析推理能力，掌握
功的计算的一般公式
明确力与位移夹角指的是那个角
锻炼学生自主学习能力
锻炼学生的总结能力了解物体做正功和负功的情况
进一步理解功是标量以及负功的意义
锻炼学生的逻辑思维能力，知道求多个力做功的方法
锻炼学生灵活应用知识的能力以及规范的解题步骤
巩固本节知识
课堂小结
1、功的计算公式：W ＝ FL cos α
2、正功和负功
当 α＝ 时，cos α＝0， W ＝ 0。
0 ≤ α < 时，cos α > 0， W > 0。
< α≤ π 时，cos α < 0 ， w < 0。
3、两种计算总功的方法
（1）先求各力做的功，再求代数和。
（2）先求合力，再求合力做的功。
梳理自己本节所学知识进行交流
根据学生表述，查漏补缺，并有针对性地进行讲解补充。
板书
一、功
1、功的概念
2、做功的两个必要因素：力和在力的方向上发生位移。
3、功的计算公式：W ＝ FL cos α
二、正功和负功
1、当 α＝ 时，cos α＝0， W ＝ 0。
2、0 ≤ α < 时，cos α > 0， W > 0。
3、< α≤ π 时，cos α < 0 ， w < 0。
