高中物理人教版必修 第二册 1. 功与功率教学设计.docxVIP

1.功与功率

课程：高中物理

教材：高中物理人教版必修第二册

章节：1.功与功率

教材分析

功的概念在力学体系中承上启下，既是对牛顿运动定律的深化应用，又为后续能量守恒的学习奠定基础。教材通过力的分解方法建立功的计算式W=Flcosα，将标量运算与矢量分析有机结合，体现了从特殊到一般的科学思维。内容编排上采用定义-特例-拓展

学情分析

学生已掌握力、位移、功的基本概念及三角函数的简单应用，具备初步的矢量分解能力。高中阶段学生抽象思维逐步发展，但对功的正负意义及功率与速度关系的理解仍存在直观认知偏差，易将“做功”与“用力”混淆。本节重点是功的计算公式W=Fl

教学目标

物理观念：

能够运用功的计算公式W=Flcosα分析不同角度下力做功的情况，理解正功、负功和零功的物理意义。

科学思维：

能够通过力的分解和合成方法推导功的计算公式，并运用数学工具分析功率与牵引力、速度的关系。

科学探究：

能够设计实验验证功的计算公式，探究不同因素对功率的影响，分析机车启动过程中的能量转化。

科学态度与责任：

能够认识到功和功率概念在工程技术中的重要性，培养安全使用机械设备的意识，理解节能减排的物理原理。

重点难点

教学重点：

通过力的分解与功的计算，掌握公式W=Fl

通过实例分析，理解正功、负功的物理意义及总功的代数求和

教学难点：

通过多力做功情境，理解总功为各力做功的代数和而非合力直接计算的困惑

通过P=F

课堂导入

同学们，你们是否注意到快递员推着满载包裹的平板车上坡时，总会不自觉地弯下腰压低身子？而在下坡时，他们又会挺直身体让车子自然滑行。这种细微的身体姿态变化背后，其实隐藏着力的作用方向与运动方向之间的巧妙关系。当快递员压低身体时，他的推力与斜坡之间形成了怎样的角度变化？这种角度变化又如何影响着他做功的效率呢？

功

探究新知

创设情景

在公园里，一位同学用绳子拉着一辆小车前进。他施加的拉力方向斜向上，与地面成一定角度。小车沿水平地面移动了一段距离。虽然拉力的方向不是水平的，但小车仍然向前运动了。这说明拉力确实对小车产生了作用效果，使它发生了位移。

问题探讨

问题：

问题1：拉力是斜向上的，而小车只在水平方向移动，这个斜向的力是否对小车做了功？

问题2：如果力的方向与位移方向不一致，该如何计算这个力做的功？

问题3：为什么垂直于位移方向的力分量不做功？

问题4：功的大小与力和位移之间的夹角有什么关系？

探讨：

问题1：小车在拉力作用下发生了位移，且运动方向与拉力的一部分方向一致，因此拉力确实对小车做了功。

问题2：可将斜向的拉力F分解为两个分力：沿位移方向的分力F1=Fcosα和垂直于位移方向的分力F2

问题3：F2方向与位移垂直，物体在该方向无位移，因此该分力不做功。功的产生需要力的方向上有位移。

问题4：功的大小取决于cosα。当α=0°时，cosα

归纳总结

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，即W=F

功是标量，在国际单位制中单位是焦耳（J）。

1J=1N?

概念深化

问题

当人推墙但墙不动时，尽管施加了力，却没有位移，此时力是否做功？结合公式W=F

答案

此时力不做功。根据公式W=Flcosα

新知巩固

例题1

甲、乙两物体分别在斜面上与水平地面上做匀速直线运动，已知：甲乙的质量比为3:2，甲所受平行于斜面的拉力是乙所受水平拉力的3倍，斜面倾角为30°，甲的速度是乙的3倍。那么在同一时间内，拉力对甲、乙两物体做功之比为（）

A.3:1

B.3

解答

功的定义式为W=Flcosα，其中l是位移大小，α是力与位移方向之间的夹角。

本题中拉力方向均与各自位移方向一致，故cos

因为两物体做匀速直线运动，在相同时间t内，位移之比等于速度之比。

已知v甲:v乙=

设乙所受拉力为F，则甲所受拉力为3F。

计算拉力做功：

对甲：W

对乙：W

所以做功之比为：

W

故正确答案为C。

考察知识点

功的基本公式W=Flcosα的应用，当力与位移同向时cos

位移与速度的关系：在相同时间内，位移正比于速度。

比例运算能力：结合力、位移的比例关系求解功的比值。

例题2

一个质量为m的物体在与水平方向成60°角的恒定拉力F作用下沿水平地面移动了距离l。若拉力做的功为W=12Fl，则下列说法正确的是（）

A.力F与位移方向夹角为60°，cos60°

解答

根据功的公式W=Flcosα，其中

题目给出拉力做功W=12

解得α=60°，说明力与位移方向夹角为

分析选项：

A正确，直接由公式推导得出，且解释合理。

B错误，题目只问“拉力做的功”，不是合外力做功，摩擦力是否做功不影响拉力