1、1第 1 节 机械功进行新课 一 板书1机械功的定义：作用于某物体的恒力 F 与该物体沿力的方向上发生的位移s 的乘积叫做机械功。问题 2 若物体发生的位移为 s，则图(a)、图(b)恒力 F 做的功各为多少？预测 1 都有做功，W = Fs。预测 2 图(a)，W = Fs；图(b)，W = 0。说明 应用初中所学的有关功的知识，基本上能够解决。问题 3 若物体发生的位移为 s，则图(c)恒力 F 是否做功、做的功为多少？设疑 力 F 有什么作用效果？预测 使物体竖直上提和水平前进。教师引导：能否从力的分解角度来讨论问题 2 呢？分组讨论探究，并请小组代表回答问题 2。预测 1 不做功。因为
2、物体在力 F 的方向上没有发生位移，s 是水平方向上发生的位移。预测 2 有做功，W = Fs。因为功是力 F 与位移 s 的乘积预测 3 有做功，W = Fscos。因为根据平行四边形定则，把力 F 分解为使物体水平前进的力 F1 = Fcos 和竖直上提的力 F2 = Fsin。沿 F1 的方向发生的位移为 s，F 1所做的功 W1 = Fcos s = Fscos；F 2与 s的方向垂直，F 2没有对物体做功。由于 F 的作用效果与分力 F1和 F2共同作用效果相同，所以恒力 F 对物体所做的功 W = W1 = Fscos。说明 分组讨论探究功的一般计算公式的推导过程，教师小结：一般地
3、，对作用于物体上方向与物体位移 s 成 角的任何一个恒力 F，都可以用正交分解法把它分解为平行和垂直于位移 s 方向的两个分力，再结合功的定义，得到功的一般计算式 W = Fscos 教师：由于位移是矢量，也可以将位移 s 分解，再结合功的定义来推导功的一般计算式，有兴趣的学生课后去完成。让学生阅读课本 P4 第三自然段，并回答 1 焦耳是如何定义的。板书2机械功的计算2板书功的公式：W = Fscos（适用条件是 F 必须是恒力）用小黑板或多媒体投影出示下列表格 的取值 cos W 力对物体做功情况 = 00 W2预测 2 W1 = W2说明 设置以上几个问题是为了进一步理解正负功的含义。教
4、师指出：功是标量，其大小的比较，是取绝对值进行比较的，W 1 = W2才是正确的。又如做功-9J 1J，-1J 3J，5J = - 5J。板书正功与负功表示两种相反的做功效果。功是标量，功的“正” 、 “负”既不表示方向也不表示大小，既不能说“正功与负功方向相反” ，也不能说“正功大于负功” ，正功和负功是借以区分谁对谁做功的标志。虽然力与位移都是矢量，功却是标量，没有方向，但有正功和负功之分，那么正功、负功的物理意义是什么呢？在图甲中，推力 F 对小车所做了 Fs 的功，表明推力 F 对小车的运动起促进作用，这个32力是动力；在图乙中，拉力 F 对小车所做了- Fs 的功，表明拉力 F 对小
5、车的运动起阻32碍作用，这个力是阻力。也就是说，动力一定做正功，阻力一定做负功。板书正功、负功的物理意义：力对物体做正功，表明此力是动力，其作用效果是促进物体的运动；力对物体做负功，表明此力是阻力，其作用效果是阻碍物体的运动。问题 5 在图乙中力 F 对小车做了- Fs 的功，我们还可以怎么说？32预测 1 物体克服这个力做了-10J 的功。预测 2 克服这个力做了 10J 的功。强调：对物体做负功，往往说成物体克服这个力做功（一定是正值） 。学习了一个力对物体所做的功的求解方法，如果物体同时受到几个力的作用，那么，如何求解这几个力对物体所做的功和总功呢？总功的计算例题 如图所示，利用斜面从货
6、车上卸货，每包货物的质量 m = 100kg，4斜面倾斜角 = 37，斜面的长度 l = 1.5m，货物与斜面间的动摩擦因素 = 0.2，求货物从斜面顶端滑到底端的过程中受到的各个力所做的功、外力做的总功以及合外力做的功。 （g 取 10m/s2，sin37 = 0.6）解：斜面上的货物受到重力 G、斜面支持力 N 和摩擦力 f 共三个力的作用。货物位移的方向是沿斜面向下。用正交分解法，将货物所受的重力 G 分解到与斜面平行的方向和与斜面垂直的方向，则有 N = G 2 = mgcos，f = N = mgcos。由于斜面支持力 N 与位移垂直，所以支持力对货物没有做功即 WN = 0。重力
7、G 对货物所做的功 WG 可以用下列三种方法求解。方法一：根据功的定义。由于重力方向上的位移 h = lsin37，所以WG = Gh = mglsin37 = 100 10 1.5 0.6 J = 900 J方法二：用公式 W = Fscos 。由于重力与位移的夹角为 90 - 37 = 53，所以WG = Glcos53 = mglsin37100 10 1.5 0.6 J = 900 J方法三：用力的分解等效。将重力分解为使货物沿斜面下滑的分力 G1和垂直紧压斜面的分力 G2，则有 G1 = mgsin37。由于 G2与位移垂直，G 2对货物没有做功，所以重力所做的功等于沿斜面向下的分力
8、 G1所做的功，即WG = G1l = mglsin37100 10 1.5 0.6 J = 900 J 摩擦力 f 对货物所做的功 Wf = f lcos180 = - mgcos37 l - 0.2 100 10 0.8 1.5 J = - 240J外力对物体做的总功W 总 = WN + WG + Wf = (0 + 900 240)J = 660J物体所受合外力 F 合 = G1 - f = mgsin37 - mgcos37，方向与位移相同。合外力所做的功W 合 = F 合 l = ( mgsin37 - mgcos37 )l = mg (sin37 - cos37 )l100 10
9、(0.6 - 0.2 0.8 ) 1.5J = 660J 说明 例题的选择主要是考虑以下几点：温故，如受力分析、正交分解等。知新，如求功公式的应用，对正功、负功、不做功的求解具有普遍性。求重力功时可以进行多角5度的思维训练。可以体现出外力做的总功与合外力做的功的关系，以便归纳。要求学生思考独立完成该例题，请好中差三位学生上台扳演，教师可以及时地订正学生解题时存在的问题和不良习惯。小结 在多个力共同作用下，这些力对物体所做的总功等于各个力分别对物体做功的代数和即 W 总 = W1 + W2 + + Wn，代入时应考虑功的正负号；若合外力为恒力，则求总功时还可以用 W 总 = F 合 scos 来
10、求解，其中 是合力 F 合方向与位移 s 方向之间的夹角。二课堂小结本节课学生要理解功的概念。知道功是标量，认识正功、负功的含义，在具体的物理情景中能判断物体所受的各力是否做功以及做功的正负。能利用功的一般公式计算恒力的功，掌握计算总功的两种方法。三、板书设计1机械功的定义 2机械功的计算功的公式：W = Fscos（适用条件是 F 必须是恒力）正功与负功表示两种相反的做功效果。正功、负功的物理意义四案例评析：本案例的设计让学生亲手移动课桌进行功的探究，使学生学习物理与生活拉近了距离，充分体会到物理就在生活中，科学就在自己身边，从而激发了学习“功”的热情。在本节课的学习过程中，既重视知识的获取也重视知识的形成过程，使学生真正体验到探究发现的乐趣和应用知识的重要性。分组讨论探究，激发学生思考和参与的积极性，发挥学生的自主性，培养学生分析问题和解决问题的能力，让学生的认知结构在交流碰撞中得到完善和重组。教师在问题的设置上注意了知识的层次，使学生在学习进程中时刻保持高昂的斗志、旺盛的精力、积极的情绪和浓厚的探究，为课堂教学增强了活力。在例题的设计上，既温故又知新，既考虑到问题的完整性和思维的多样性，又突出重点知识的检测和疑难问题的解决，达到良好的教学效果。五、布置作业完成课后题6
