5.2    功  教學設計(新課標)

教具：帶有牽引細線的滑塊(或小車)。
（一）引入新課
　　功這個詞我們并不陌生，初中物理中學習過功的一些初步知識，今天我們又來學習功的有關知識，絕不是簡單地重復，而是要使我們對功的認識再提高一步。
（二）教學過程設計
　　1、功的概念
　　先請同學回顧一下初中學過的與功的概念密切相關的如下兩個問題：什么叫做功？誰對誰做功？然后做如下總結并板書：
　　(1)如果一個物體受到力的作用，并且在力的方向上發(fā)生了位移，物理學中就說這個力對物體做了功。
　　然后演示用水平拉力使滑塊沿拉力方向在講桌上滑動一段距離，并將示意圖畫到黑板上，如圖1所示，與同學一起討論如下問題：在上述過程中，拉力f對滑塊是否做了功？滑塊所受的重力mg對滑塊是否做了功？桌面對滑塊的支持力n是否對滑塊做了功？強調指出，分析一個力是否對物體做功，關鍵是要看受力物體在這個力的方向上是否有位移。至此有如下總結并板書：
　　(2)在物理學中，力和物體在力的方向上發(fā)生的位移，是做功的兩個不可缺少的因素。
　　2、功的公式
　　 
　　就圖1提出：力f使滑塊發(fā)生位移s這個過程中，f對滑塊做了多少功如何計算？由同學回答出如下計算公式：w=fs。就此再進一步提問：如果細繩斜向上拉滑塊，如圖2所示，這種情況下滑塊沿f方向的位移是多少？與同學一起分析并得出這一位移為s cos α。至此按功的前一公式即可得到如下計算公式：
w=fscosα
 
　　再根據(jù)公式w=fs做啟發(fā)式提問：按此公式考慮，只要f與s在同一直線上，乘起來就可以求得力對物體所做的功。在圖2中，我們是將位移分解到f的方向上，如果我們將力f分解到物體位移s的方向上，看看能得到什么結果？至此在圖2中將f分解到s的方向上得到這個分力為fcosα，再與s相乘，結果仍然是w=fscosα。就此指出，計算一個力對物體所做的功的大小，與力f的大小、物體位移s的大小及f和s二者方向之間的夾角α有關，且此計算公式有普遍意義(對計算機械功而言)。至此有如下板書：
w=fscosα
力對物體所做的功，等于力的大小、位移的大小、力和位移的夾角的余弦三者的乘積。
　　接下來給出f=100n、s=5m、α=37，與同學一起計算功w，得出w=400nm。就此說明1nm這個功的大小被規(guī)定為功的單位，為方便起見，取名為焦耳，符號為j，即1j=1nm。最后明確板書為：
在國際單位制中，功的單位是焦耳(j)
　　1j＝1nm
　　3、正功、負功
　　(1)首先對功的計算公式w=fscosα的可能值與學生共同討論。從cos α的可能值入手討論，指出功w可能為正值、負值或零，再進一步說明，力f與s間夾角α的取值范圍，最后總結并作如下板書：
　　當0≤α＜90時，cosα為正值， w為正值，稱為力對物體做正功，或稱為力對物體做功。
　　當α=90時，cosα=0，w=0，力對物體做零功，即力對物體不做功。
　　當90＜α≤180時，cosα為負值， w為負值，稱為力對物體做負功，或說物體克服這個力做功。
　　(2)與學生一起先討論功的物理意義，然后再說明正功、負功的物理意義。
　　①提出功是描述什么的物理量這個問題與學生討論。結合圖1，使學生注意到力作用滑塊并持續(xù)使滑塊在力的方向上運動，發(fā)生了一段位移，引導學生認識其特征是力在空間位移上逐漸累積的作用過程。