功,高中,教学设计

功

率

（一）引入课题

首先以提问方式复习上一节所学习的主要内容，重点是功的概念和功的物理意义． 然后提出力对物体做功的实际问题中，有做功快慢之分，物理学中又是如何来描述的？这节课我们就来研究这个问题．

（二）教学过程

1、功率

初中同学们学习过功率的有关知识，都知道功率是用来描述力做功快慢的物理量．我们一起讨论一些问题．

力F1对甲物体做功为W1，所用时间为t1；
力F2对乙物体做功为W2，所用时间为t2，在下列条件下，哪个力做功快？

A．W1＝W2，t1＞t2；

B．W1＝W2，t1＜t2；

C．W1＞W2，t1＝t2；

D．W1＜W2，t1＝t2． 上述条件下，哪个力做功快的问题学生都能作出判断，其实都是根据W/t这一比值进行分析判断的．让学生把这个意思说出来，然后总结并板书如下：
功率是描述做功快慢的物理量．

功和完成这些功所用的时间之比，叫做功率．如果用W表示功，t表示完成这些功所用的时间，P表示功率，则：

P=W/t 明确告诉学生上式即为功率的定义式，然后说明P的单位，W用J、t用s作单位，P的单位为J/s，称为瓦特，符号为W．最后分析并说明功率是标量．

接下来着重说明，功率的大小与单位时间内力所做的功为等值．

至此，再将功的定义式与速度v的定义式作类比，使学生理解，虽然研究的是不同性质的问题，但是研究方法是相同的(同时也为后面讲瞬时功率做了些准备)．然后提出问题，与学生一起讨论功率的物理意义．

上一节我们讲了功的概念、功的公式之后，经过分析和讨论，对功的物理意义已有所了解．谁能复述一下？

在学生说出做功过程是能量转化过程之后，立即启发：那么做功快慢恰能表明能量转化的快慢吗？因此，应该将功率理解为是描述做功过程中能量转化快慢的物理量，并将这一认识进行板书．

2、平均功率与瞬时功率

举例：一个质量是1.0kg的物体，从地面上方20m高处开始做自由落体运动，第1s时间内下落的位移是多少？(与学生一块算出是5m，g取10m/s2)这1s内重力对物体做多少功？(与学生一起算出W1＝50J)第2s时间内物体下落的位移是多少？(15m)这1s内重力对物体做多少功？(W2＝150J)前1s和后1s重力对物体做功的功率各是多大？(P1＝50W，P2＝150W)这2s时间内重力对物体做功的功率是多大？(P＝100W) 指出即使是同一个力对物体做功，在不同时间内做功的功率也可能是有变化的．因而，用P＝W/t求得的功率只能反映t时间内做功的快慢，只具有平均的意义．板书如下：

(1)平均功率：

P=W/t

(2)瞬时功率

为了比较细致地表示出每时每刻的做功快慢，引入了瞬时功率的概念，即瞬时功率是表示某个瞬时做功快慢的物理量．

提出瞬时功率如何计算的问题后，作如下推导：
一段较短时间内的平均功率可以写成如下公式：

P＝W/t=W = F·s/ t， 而s/t=v

所以：P= F·v 当t值足够小时，v就表示某一时刻的瞬时速度，所以这时P就表示该时刻的瞬时功率．

因此 P＝F·v 就是瞬时功率计算公式

讨论：

①如果作用于物体上的力F为恒力，且物体以速度v匀速运动，则力对物体做功的功率保持不变．此情况下，任意一段时间内的平均功率与任一瞬时的瞬时功率都是相同的．

②很多动力机器通常有一个额定功率，且通常使其在额定功率状态工作(如汽车)，根P＝Fv可知：

当路面阻力较小时，牵引力F也小，v可以大，即汽车可以跑得快些；

当路面阻力较大，或爬坡时，需要比较大的牵引力，v必须小．这就是爬坡时汽车换低速挡的道理．

③如果动力机器原来在远小于额定功率的条件下工作，例如汽车刚刚起动后的一段时间内，速度逐渐增大过程中，牵引力仍可增大，即F和v可以同时增大，但是这一情况应以二者乘积等于额定功率为限度，即当Fv=P额．以后，这种情况不可能实现．

应用公式P＝Fv计算m＝1kg的物体做自由落体运动中下落1s末和2s末的瞬时功率． 由v1＝10m/s按公式求得P1＝100J；
由v2＝20m/s按公式求得P2＝200J．

根据上述结果启发学生思考瞬时功率的物理意义．最后指出，此题中是重力对物体做功，使重力势能逐渐向动能转化．随着时间的延续，重力势能向动能转化加快．

3、例题讲解

例

1、如图1所示，位于水平面上的物体A的质量m＝5kg，在F＝10N的水平拉力作用下从静止开始向右运动，位移为s＝36m时撤去拉力F．求：在下述两种条件下，力F对物体做功的平均功率各是多大？(取g＝10m/s2)

(1)设水平面光滑；

(2)设物体与水平面间的动摩擦因数μ＝0.15． 解答过程可分为三个阶段：

①让学生计算力F在36m位移中所做的功，强调功只由F和s这两个要素决定，与其它因素无关，因而两种情况下力F做的功相同，均为W＝360J．

②由同学计算这两次做功所用的时间．用牛顿第二定律求出：

分别求出t1＝6s，t2＝12s．

③用功率的定义式即平均功率的计算公式求得P1＝60W，P2＝30W．

如果有的同学用公式vt2=2αs分别求出每次的末速度，再用公式：

例

2、如图2所示，位于水平面上的物体A，在斜向上的恒定拉力作用下，正以v＝2m/s的速度向右做匀速直线运动．已知F的大小为100N，方向与速度v的夹角为37°，求：

(1)拉力F对物体做功的功率是多大？

(2)物体向右运动10s的过程中，拉力F对它做多少功？(sin37°＝0.6，cos37°＝0.8) 通过此例题的解答，让学生掌握功率的计算公式P＝Fvcosα，并提醒学生，不要认为F与v总是在同一直线上；
并且知道，在功率已知的条件下，可以用W＝P·t计算一段时间内力所做的功．第(1)问的结果为P＝160W；
第(2)问的结果为W＝1600J．

例

3、课本p．139上的例题，注意区分几个概念． (三)课堂小结

1、我们讲了功率概念之后，得到了两个公式，定义式P＝W/t和瞬时功率的公式P＝F·v．

2、公式P＝W/t中的t趋近于零时，P即为瞬时功率．不过此公式主要用来计算平均功率．公式P＝Fv中，当v为瞬时速度时，P即为瞬时功率；
当v用平均速度算平均功率．当然要注意

所对应的时间段．

时，也可计说明：

1、将功率理解为表示能量转化快慢的物理量具有普遍意义．如一台电动机的额定功率是10kW，表明它每秒钟可以将10kJ的电能转化为机械能，不管它是否工作．因而机器的功率实际上可以表示它进行能量转化的能力大小．

2、力可以做负功，自然也有负功率．学生不问到时可以不讲．课本上也没讲．重要的不是功率的正负问题，而是要结合实际问题说清楚能量转化的方向和快慢．例如，一物体沿粗糙水平面向前滑动，根据P＝f·v可知其机械能向内能转化，转化的快慢与速度v成正比，这就表达清楚了，没有强调负功率的必要．

第十五章 第一节《功》教学设计

知识与技能

1．知道做功的两个必要因素。

2．理解功的定义、计算公式和单位，并会用功的公式进行简单计算。

过程与方法

1．通过思考和讨论，判断在什么情况下力对物体做了功，在什么情况下没有做功？

2．学会从物理现象中归纳简单的物理规律。

3．通过观察和实验，了解功的含义，学会用科学探究的方法研究物理问题。

情感态度与价值观

1．乐于探索自然现象和物理规律，乐于参与观察、实验、探索活动。

2．有将科学技术应用于日常生活、社会实践的意识。

3．培养学生的综合学习能力，激发学生的求知欲。

教学重点：理解功的概念。

教学难点：判断力对物体是否做功，以及做功的计算。

教法与学法：讲授法直观法（演示实验、多媒体课件）阅读指导法 讨论法归纳法

教具：木块、木板、细绳、弹簧测力计、小车，钩码、滑轮、细线、刻度尺（两个）。

教学过程 引入新课

提问学生在日常生活中“功”的含义。思考力学里所说的“功”含义。

演示实验：在水平长木板用相同大小的力分别拉一木块和小车。

在实验基础上引入本课内容。

思考、回答

通过观察木块、小车的运动状态，思考并评价这两个力的作用成效。

激发学生积极思考问题。使抽象的知识形象、具体，便于学生接受。

教学过程

一、进行新课

1．由课前的演示实验引导学生总结出力学中关于“功”的确切含义：

如果一个力作用在物体上，并且使物体在力的方向上通过一段距离，这个力的作用就有了成效，力学里面就说这个力做了功。

2．请学生观察教材图15．1-1中力做功和15．1-2中力不做功的实例，分析、总结一下力学中的做功有哪些共同特点？分组讨论总结。

板书：力学中做功的两个必要因素：
一是作用在物体上的力

二是物体在这个力的方向上移动的距离 3．实例分析（突破难点）

举例说明在你的周围你发现有哪些做功的例子？比一比，看谁对生活观察得最仔细？学生可能举很多的例子？如起重机吊起重物、火箭升空、马拉车前进等等。教师对正确的例子予以肯定，对错误的例子引导改正。

接下来看老师这里的几个例子是否有做功的情况存在？ （1）举重运动员在把杠铃举高过程中是否对杠铃功。举在高处停留5秒过程中是否做功？

（2）小球在光滑水平地面做匀速直线运动，小球在竖直方向上受什么力的作用？是否做功？在水平方向上是否受力？是否做功？

（3）起重机使货物在水平方向上匀速移动一段距离，拉力对货物做功了吗？

引导学生根据以上事例分析、总结在什么情况下不做功？ 通过以上的学习，知道了做功不能离开两个必要因素，缺一不可，又知道有三种情况下不做功，那么我们猜想一下，力学中的功的大小可能与哪些因素有关呢？指导学生带着问题去阅读教材。

二、功的计算

力学里规定，功等于力和物体沿力的方向上通过的距离的乘积。

板书：功的计算公式：
功=力×距离W=Fs 单位：焦耳，简称焦符号J 1焦=1牛·米（1J=1N·m） 出示例题，启发学生分析计算。

三、功的原理

1．启发学生提出探究的话题：使用机械是否省功。

2．指导学生探究实验。

3．分析实验数据，启发学生讨论归纳出功的原理

请学生谈自己知道本节哪些知识，还想知道哪些内容及对本课的感受，教师进行情感激励。

布置作业

估算一下你上楼到教室时，克服自身重力做多少功？

“功”的教学设计

【教学目标】

1、初步理解功的概念，理解做功的两个必要因素。

2、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，对1焦耳的功形成一个具体的观念。

【教学重点】做功的两个必要因素、功的计算公式。

【教学难点】做功的两个必要因素

【教学器具】尝试题投影片、投影仪、钩码、示教板（自制） 【教学过程】

一、新课引入

师：本节课我们生活中重要现象-功 板书：第一节 功

师：下面请同学们先来完成下面的练习 投影出示尝试题

（一）：

1、放在水平桌面上的木块受到几个力的作用？画出它的受力示意图。

2、用细绳拉着木块在水平 桌面前进时，木块受到几个力的 作用，什么力对木块的移动作出 了贡献？

3、你对"功"这个词怎样理解的？哪些人可以评功受奖？ 你知道"劳而无功"的含义吗？

学生练习、讨论，教师巡视。请一位学生板演题1木块受力示意图，然后请学生举手回答题

2、题3并给予指正和肯定。最后归纳小结：

师：力学中"功"，主要吸收了"贡献"、"成效"的意思，指一个力作用物体上，物体在这个力的作用下移动了一段距离，这个力对物体的移动作出了贡献，取得成效，就说这个力对物体做了功。如题2中绳子的拉力对木块做了功。

二、新课教学

（一） 做功的两个必要因素

师：下面请同学们阅读课本第一部分的内容，然后再完成尝试题

（二），体会 一下力学中"功"的含义。

投影出示尝试题

（二）

1、下列各现象中，什么力对物体移动有贡献？什么力对物体做了功？

①人推小车前进

②马拉车前进

③起重机吊起重物

2、当你端着一盆水不动时，你累吗？你有没有做功？为什么？

3、当你使劲地用力拉（固定在地面上的）讲台，讲台移动了吗？你累吗？你做了功没有？

4、人推木箱前进时，重力和支持力对木箱有没有做功？为什么？

5、人提前水桶沿水平地面前进时，提力有没有做功，为什么？

6、抛出的小球，在水平地面上滚动时，有没有力对它做功？ 学生看书、讨论，教师巡视，，师生一起讨论完成试题二的解答。

师：题1展示的三个现象中，有什么共同点？

生：都有力作用在物体上，都使物体在力的方向移动了一段距离，力都对物体做了功。

师：你们中谁能归纳出做功的两个必要因素？ 学生代表回答，教师板书：

1、做功的两个必要因素：一是作用在物体上的力，二是物体在力方向上移动的距离。 师：题

2、题3的例子告诉我们，什么情况不做功？ 生：当力作用在物体上，不能使物体移动，不做功。

师：对，这是一种"劳而无功"的现象。

师：题4中，重力、支持力为什么不做功？题5中提力有没有做功？为什么？

生：重力、支持力对木箱移动没有贡献，不做功。同样向上的提力对水桶的水平移动没有贡献，也不做功。

师：对，这也是一种"劳而无功"的现象。当力与物体移动方向垂直时，这个力不做功。

师：抛出的小球在水平地面上滚动时，有力对它做功吗？ 生：没有，小球向前滚动的原因是因为小球具有惯性。

师：物体由于惯性运动时，没有外力对它做功，这可以说是一种"不劳无功"的现象。

（二） 功的大小与哪些因素有关

师：帮功是有多少的，用的力大，移动的距离长，力的成效大，做的功多。

下面请大家观看老师演示

演示

1、将1只钩码提高1个单位（10厘米）高度 演示

2、将1只钩码提高3个单位（10厘米）高度

演示

3、将2只钩码提高3个单位（10厘米）高度 师：第二次做的功是第一次的几倍？ 生：第二次是第一次的3倍。

师：第三次做的功是第二次的几倍？是第一次的几倍？ 生：是第二次的2倍，第一次的6倍。

师：你们能归纳出决定做功多少的因素吗？

生：功的大小跟力的大小和使物体移动距离的大小有关，力越大，使物体移动的距离越大，力做的功越多。

师：对，从上面的实验，我们不难得出：（板书）功的大小跟作用在物体上的力成正比，跟物体在力方向上通过的距离成正比。

（三） 功的计算公式和单位：

师：我们知道了功的大小跟作用在物体上的力和物体在力方向上通过的距离 的关系。力学中规定，功等于力跟物体在力的方向上通过的距离的乘积。

板书：功=力×距离 师：用W表示功，F表示作用在物体上的力，S表示物体在力的方向上通过的距离，功的计算公式可以写成W=F·S(板书)。在国际单位制中力的单位是牛，距离的单位是米，功的单位是牛·米，牛·米有一个专门的名称叫焦耳，简称焦，1焦=1牛·米（板书）。

师：让我们一起计算一下，刚才第三次实验时老师做的功。

提钩码用的力F=G=mg=0.2千克×9.8牛/千克=1.96牛

钩码移动的距离s=h=0.3米

提钩码做的功W=F·S=1.96牛×0.3米=5.88焦

三、小结

师：学生谈体会，本节课学到了什么？

出示尝试题

（三）

1、下列情况力对物体做了多少功？

（1）用100牛的力将物体举高2米。

（2）用100牛的力提着物体站在2米高处。

（3）用100牛的力提着物体站在水平前进的小车上，随着小车一起向前移 动了2米。

（4）用100牛的力提着物体沿扶梯走在2米高平台上。

（5）用100牛的力将垒球掷出10米。

（6）用100牛水平力拉着重500牛的小车沿水平面前进了10米。

2、试一试，估算一下你做了多少功？

（1）将100克的砝码举高1米。

（2）将掉在地上的课本拾起来，放到桌面上。

（3）将凳子放到桌面上。

（4）做一次引体向上。

学生练习，并板演，教师巡视，最后与学生一起评价学生的板演，给予指正和肯定。

四、布置课外小实验：测出自己上楼时所做的功及所用的时间。

要求：

1、测出：（1）体重G；
（2）楼层高h；
（3）上楼所用的时间，按正常速度走上去所需时间t1，快速跑上去所需时间t2。

2、计算：（1）上楼所做的功，（2）两次登楼过程中，每秒钟做的功。

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