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高中物理功与功率教学设计（三篇）

教案一：课题名称

功的本质探究——从力的空间累积到能量转化

一、教学目标

知识与技能

面向高中一年级学生，能准确复述功的定义式W=Fs\cos\theta及矢量性，公式掌握率≥90%

学会判断力对物体做功的正负（动力功、阻力功、不做功的情况），判断准确率≥85%

掌握分段法整体法计算变力做功的基本思路，方法应用率≥70%

过程与方法

通过生活实例→物理建模→数学表达的路径，建立作用效果—物理量定义—实际应用的认知链条

运用功的正负辩论赛做功过程模拟思维导图构建强化训练，通过能量分析师评选提升科学思维

情感态度与价值观

建立功是能量转化量度的物理观念，主动关注生活中能量变化的学生≥80%

培养透过现象看本质的理性思维与建模能力

二、教学重点与难点

重点

①解析功的定义中力与位移夹角的物理意义（\theta对做功正负的影响）

②掌握恒力做功的计算方法及典型场景（水平拉动物体、斜面提升物体）

难点

①理解功是标量却有正负的物理本质（仅表示能量转化方向）

②辨析位移参考系对做功判断的影响（如地面参考系vs物体参考系）

三、教学方法

情景导入法、模型建构法、小组讨论法

教学准备

弹簧测力计、小车、斜面教具、PPT动态演示功的正负案例

四、教学过程

（一）生活现象导入（10分钟）

任务驱动

演示实验：用弹簧测力计水平拉动木块在桌面滑动

即时互动：拉力和摩擦力谁对木块做功？如果木块匀速运动，合力做功是多少？

认知冲突

展示图片：起重机竖直提升重物vs人推箱子未动

提问：为什么前者做功而后者不做功？功的物理意义是什么？

（二）概念建构工坊（35分钟）

功的定义实验室（15分钟）

三维解析：

物理量

定义式

矢量性

物理意义

功

W=Fs\cos\theta

标量

力对空间的累积效应

正负

\theta90^\circ正功

-

能量输入/输出

现场训练：用矢量分解法分析斜面拉力做功，对比Fs\cos\theta与F\cos\theta\cdots的物理意义

做功判断站（12分钟）

三步骤教学：

案例对比：分析人提水桶水平行走子弹打木块等场景的做功情况

金句提炼：功是能量的桥梁！当力推着物体跑，功就像搬运工，把能量从一种形式搬到另一种形式。夹角是方向盘，决定能量是增加还是减少。

错误诊所：纠正有力有位移就做功的误区，强调力与位移的矢量关联

变力做功坊（8分钟）

情景模拟：如何计算弹簧弹力对物体做功？（引导用平均力法或图像面积法）

联系科技：汽车刹车时阻力做功能否用W=Fs直接计算？为什么？

（三）应用实践课堂（20分钟）

做功判断挑战赛

播放多场景视频（电梯上升、传送带运货、人爬楼梯），分组判断各力做功正负，评选最快判断组

思维导图构建

学生独立绘制功的概念思维导图，包含定义、公式、正负判断、典型案例

生活场景分析

小组讨论：跳绳时，人对绳子做功了吗？落地缓冲过程中地面支持力做功吗？

（四）互动交流：功的诊所（15分钟）

问题1：为什么摩擦力一定做负功吗？（预留8分钟）

引导话术：想想摩擦力方向与位移的关系

参考答案：

生1：是的，摩擦力阻碍运动

生2：不一定！比如人走路时，脚底摩擦力方向与位移相同，做正功。摩擦力做功正负要看相对运动趋势，就像朋友帮忙推你，力的方向决定是助力还是阻力

问题2：合外力做功为零，物体一定静止吗？（预留7分钟）

参考答案：

生1：是的，没有能量变化

生2：不一定！匀速圆周运动中合外力做功为零，但物体在运动。合外力做功为零说明动能不变，但速度方向可能变化，就像地球绕太阳转，引力做功为零但地球在奔跑

五、课本讲解（教材节选）

原文内容

力对物体所做的功，等于力的大小、位移的大小、力与位移夹角余弦的乘积，即W=Fs\cos\theta。当力的方向与位移方向夹角小于90°时，力做正功；大于90°时，力做负功；等于90°时，力不做功。

知识点分析

物理建模：通过夹角\theta的引入，渗透矢量分解的数学方法

能量观念：强调功与能量转化的关系，为后续动能定理铺垫

六、作业设计

基础作业

计算：质量为5kg的物体在10N拉力下沿30°斜面匀速上升2m，求各力做功及总功

绘制功的正负判断流程图，包含典型场景示例

拓展作业

调查生活中3个做功场景，分析各力做功情况并说明能量转化方向

七、结语

当看到小宇在挑战赛中快速指出传送带对货物做正功，忽然想起他最初认为摩擦力一定做负功的固执。最惊喜的是，小组在分析跳绳做功时，提出人对自身做功的本质是体内化学能转化，这份对