第一篇：高一物理《功》教案

一、教學(xué)目標(biāo)

1.理解功的概念：

(1)知道做機械功的兩個不可缺少的因素，知道做功和工作的區(qū)別;

(2)知道當(dāng)力與位移方向的夾角大于90時，力對物體做負功，或說物體克服這個力做了功。

2.掌握功的計算：

(1)知道計算機械功的公式W=Fscos知道在國際單位制中，功的單位是焦耳(J);知道功是標(biāo)量。

(2)能夠用公式W=Fscos進行有關(guān)計算。

二、重點、難點分析

1.重點是使學(xué)生在理解力對物體做功的兩個要素的基礎(chǔ)上掌握機械功的計算公式。

2.物體在力的方向上的位移與物體運動的位移容易混淆，這是難點。

3.要使學(xué)生對負功的意義有所認識，也較困難，也是難點。

三、教具

帶有牽引細線的滑塊(或小車)。

四、主要教學(xué)過程

(一)引入新課

功這個詞我們并不陌生，初中物理中學(xué)習(xí)過功的一些初步知識，今天我們又來學(xué)習(xí)功的有關(guān)知識，絕不是簡單地重復(fù)，而是要使我們對功的認識再提高一步。

(二)教學(xué)過程設(shè)計

1.功的概念

先請同學(xué)回顧一下初中學(xué)過的與功的概念密切相關(guān)的如下兩個問題：什么叫做功?誰對誰做功?然后做如下總結(jié)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(xué)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(xué)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(diào)指出，分析一個力是否對物體做功，關(guān)鍵是要看受力物體在這個力的方向上是否有位移。至此可作出如下總結(jié)并板書：

(2)在物理學(xué)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(xiàn)對滑塊做了多少功如何計算?由同學(xué)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(xué)一起分析并得出這一位移為s cos。至此按功的前一公式即可得到如下計算公式：

W=Fscos

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(jié)果?至此在圖2中將F分解到s的方向上得到這個分力為Fcos，再與s相乘，結(jié)果仍然是W=Fscos。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有關(guān)，且此計算公式有普遍意義(對計算機械功而言)。至此作出如下板書：

W=Fscos

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、=37，與同學(xué)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=Fscos的可能值與學(xué)生共同討論。從cos 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間夾角的取值范圍，最后總結(jié)并作如下板書：

當(dāng)090時，cos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(dāng)=90時，cos=0，W=0，力對物體做零功，即力對物體不做功。

當(dāng)90180時，cos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。

第二篇：高一物理功教案

5.2功

班級________姓名________學(xué)號_____

學(xué)習(xí)目標(biāo):

1.理解功的概念，知道功的兩個要素。

2.知道功的公式W=Fscosθ，會用這個公式計算恒力功。

3.理解正功和負功的概念，知道在什么情況下力做正功或負功。

4.知道什么是幾個力對物體所做的總功，知道幾個力對物體所做的總功等于這幾個力的合力對物體所做的功，也等于各個力分別對物體做功的代數(shù)和。5．了解求變力的功的一般思維方向。6．理解功和能的關(guān)系。

學(xué)習(xí)重點: 1.功的概念和功的計算公式。

2.正、負功的意義。3．功能關(guān)系。

學(xué)習(xí)難點: 功的概念、正、負功的意義。主要內(nèi)容:

一、功

功是物理學(xué)中一個抽象而又重要的概念，是以后學(xué)習(xí)“能”的基礎(chǔ)。1． 功的定義：

2． 功的兩個要素：力和位移

【例一】關(guān)于力對物體做功的情況，下列說法中正確的是()A． 物體做自由落體運動時，重力對物體一定做功。

B． 行星繞太陽在橢圓軌道上運行時，太陽對行星的引力一定做功。C． 沿斜坡向上行駛的汽車，牽引力一定做功。D．細繩的一端固定，另一端拴著小球，使小球在豎直平面內(nèi)作變速圓周運動，細繩的拉力一定做功。

3． 功的大小：

①力和位移方向一致的情況：W=FS ②力和位移有夾角（α）的情況：W=FScosα

若α=0，則cosα=1，②式就化成①式，因此②式是計算功的一般公式。公式表明：力F對物體做的功只與F、s和a三者有關(guān)，與物體的運動狀態(tài)等因素?zé)o關(guān)。③應(yīng)用公式注意：

A．式中的F一定是恒力(大小、方向都不變)，即此式是求恒力做功的公式。若是變力，中學(xué)階段一般不用此式求功。

B．式中的位移s一般是相對地面而言的。在物體可以看作質(zhì)點時，s是物體的位移；當(dāng)物體不可以看作質(zhì)點或力的作用點與物體有相對運動時，s是力的作用點的位移．scosa即為在力的方向上發(fā)生的位移。

C．力所做的功，只和有力作用的那一段位移有關(guān)，若力取消后物體仍在運動，則力對物體所做功與力取消后物體發(fā)生的位移無關(guān)(即力F與位移s具有同時性)。

4．功的單位：在國際單位制中，是焦耳，簡稱焦，符號是J。1 J等于1 N的力使物體在力的方向上發(fā)生1 m的位移時所做的功。5．功是過程量，反映力對位移的累積效果。

6．功是標(biāo)量，雖有正負之分，但卻無方向，功的運算遵循代數(shù)運算法則。

【例二】如圖所示，傾角為θ的斜面上有一個質(zhì)量為m的物體，在水平推力F的作用下移動了距離s，如果物體與斜面間的摩擦系數(shù)為μ，則推力做的功為（）

A．Fssinθ

B．Fscosθ

C．μmgscosθ

D．mg(sinθ+μcosθ)s

二、正功和負功

1．對公式w=Fscosa討論得知：

①當(dāng)o≤a＜π/2時，cosa>0，w>o，表示力對物體做正功。

②當(dāng)a=π/2時，cosa=0，w=0，表示力對物體不做功(力與位移方向垂直)。③當(dāng)π/2＜a≤π時，cosa<0，w<0，表示為對物體做負功。

可見，一個力作用于物體，可以對物體做正功，做負功，也可能不做功。2．正功、負功的物理意義

①功是標(biāo)量，只有大小，沒有方向，功的正負既不表示功有方向，也不表示功的數(shù)量的大小。既不能說“正功和負功方向相反”，也不能說“正功大于負功”。正功和負功只表示兩種相反的做功效果。

②力對物體做正功，說明物體在發(fā)生該段位移的過程中，該力是動力，使物體的能量增加。力對物體做負功，說明物體在發(fā)生該段位移的過程中，該力是阻力，使物體的能量減少。

③一個力對物體做負功，往往說成物體克服這個力做功（取絕對值），這兩種說法在意義上是等同的。

【例三】質(zhì)量為m的物體置于傾角為α的斜面體上，物體和斜面體間的摩擦系數(shù)為μ，在外力作用下斜面體以加速度a向左做勻加速直線運動，如圖所示，運動過程中物體與斜面之間保持相對靜止，下列說法正確的是()。A．斜面體對物體m的支持力一定做正功。B．斜面體對物體m的摩擦力一定做正功。C．斜面體對物體所的摩擦力可能不做功。D．斜面體對物體m的摩擦力可能做負功。

【例四】關(guān)于摩擦力對物體做功，以下說法中正確的是()A．滑動摩擦力總是做負功。

B．滑動摩擦力可能做負功，也可能做正功。C．靜摩擦力對物體一定做負功。D．靜摩擦力對物體總是做正功。

三、功能關(guān)系

功是能量轉(zhuǎn)化的量度。

理解：

四、幾個力的總功

∑W=W1+W2+W3+?

∑W=∑Fs=∑F·s 當(dāng)合力F為恒力時W=Fscosα，α是合力F與物體位移s的夾角。

變力的功無法用公式W=Fscosα計算。

【例五】一個質(zhì)量m=2kg的物體，受到與水平方向成37°角斜向上方的拉力F=10N，在水平地面上移動的距離s=2m，物體與地面間的動摩擦因數(shù)μ=0．3。求：(1)拉力F對物體所做的功。(2)摩擦力f對物體所做的功。(3)外力對物體所做的總功。

【例六】一質(zhì)量為1千克的物體被人用手由靜止向上提升l米，這時物體的速度

22米／秒，則下列說法中錯誤的是：（g取10米／秒）()（A）手對物體作功12焦。（B）合外力對物體作功12焦。(C)合外力對物體作功2焦。（D）物體克服重力作功10焦。

課堂訓(xùn)練：

1． 繩子的一端固定，另一端系一個物體，當(dāng)它做穩(wěn)定的圓錐擺運動時()A． 重力對物體做功，繩子的拉力不做功。B． 重力對物體不做功，繩子的拉力做功。C． 重力和拉力都對物體做功。

D．重力和拉力都對物體不做功。2．如圖所示兩物體與水平地面間摩擦系數(shù)相同，它們的質(zhì)量相等，在甲圖用力F1拉物體，在乙圖用力F2推物體，兩種情況下兩物體都作勻速運動，經(jīng)相同位移，則比較兩種情況下合力所做的功，那么正確答案又是哪一個?()A．W1=W2 B．W1＞W(wǎng)2 C．W1＜W2 D．無法比較

3．一物體在力F作用下，在粗糙水平桌面上運動，下列說法正確的是：（）A．如果物體作勻加速運動，F(xiàn)一定對物體做正功。B．如果物體作勻減速運動，F(xiàn)一定對物體做負功。C．如果物體作勻減速運動，F(xiàn)可能對物體做正功。D．如果物體作勻減速運動，F(xiàn)可能對物體不做功。4．關(guān)于力對物體做功，下列說法正確的是()A．重力對物體做功與物體運動的路徑無關(guān)，只與始末位置有關(guān)。B．合外力對物體不做功，物體必定做勻速直線運動。

C．作用力與反作用力在相同時間內(nèi)所做的功一定大小相等，一正一負。D．滑動摩擦力對物體一定做負功。

課后作業(yè)：

l．如圖小物塊位于光滑的斜面上，斜面位于光滑的水平地面上，從地面上看，在小物塊沿斜面下滑的過程中，斜面對小物塊的作用力（）

A．垂直于接觸面，做功為零。B．垂直于接觸面，做功不為零。C．不垂直于接觸面，做功為零。D．不垂直于接觸面，做功不為零。

2．質(zhì)量為m的物體，沿水平面滑動了s的距離，則它作功的情況正確的說法是()A．重力做正功，支持力做負功。B．重力做負功，支持力做正功。C．重力和支持力都做正功，大小為mgS。D．重力和支持力對物體都不做功。3．如圖所示，物體由靜止開始分別沿不同斜面由頂端A滑至底端B，兩次下滑的路徑分別為圖中的I和II，兩次物體與斜面的摩擦系數(shù)相同，且不計路徑II中轉(zhuǎn)折處的能量損失，則兩次摩擦力對物體所做的功()A．第一次小B．第二次小 C．兩次一樣大D．無法確定 4．如圖所示，繩的一端通過滑輪沿與水平方向成θ角施一恒力F，使木塊水平向右移動s距離，在此過程中，恒力F做功為()A．FScosθ B．Fs(1+cosθ)C．2Fs D．2Fscosθ

5．如圖所示，質(zhì)量為m的滑塊放在傾角為θ的斜面體M上，運動過程中滑塊與斜面體始終相對靜止，下列說法中正確的有()A．斜面體向右勻速移動距離s，斜面體對滑塊沒有做功。B．若斜面體向上勻速移動距離s，斜面體對滑塊做功mgs。

C．斜面體向左以加速度a移動距離s，斜面體對滑塊做的功為mas。

D．斜面體以加速度a勻加速向下移動距離s，斜面體對滑塊做的功為m（g+a）s。

6．如圖所示，利用動滑輪來吊起質(zhì)量為20千克的物體，已知拉力F=140牛，滑輪與繩的質(zhì)量以及摩擦均不計，則當(dāng)物體由靜止開始升高l米時，拉力F對物體所做的功為()A．40焦；B．80焦：C．140焦：D．280焦．

7．起重機的吊鉤下掛著質(zhì)量為m的木箱，如果木箱以加速度a勻減速下降了高度h，則木箱克服鋼索拉力所做的功為()A．mgh B．m(g-a)h C．m（g+a）h D．m(a-g)h 8.如圖所示，繃緊的傳送帶始終保持著大小為v=4m/s的速度水平勻速運動。一質(zhì)量m=1kg的小物體無初速地放到皮帶A處，物塊與皮帶間的滑動動摩擦因數(shù)μ=0．2，A、B之間距離s=6m。求物塊從A運動到B的過程中摩擦力對物塊做多少功?(取2g=lOm/s)

第三篇：高一物理功教案5

功

【教學(xué)目標(biāo)】

1、正確認識功的概念.2、牢固掌握功的計算公式.3、熟練運用功的公式進行計算，并能解釋有關(guān)的實際問題.【教學(xué)重點難點】熟練運用功的公式進行計算 【教學(xué)方法】

討論、啟發(fā)式教學(xué) 【教學(xué)過程】

一、引入新課

師：同學(xué)們！還記得初中學(xué)過的功的概念嗎？

生：物體在力的方向上通過了一段距離，我們就說力對物體做了功。

師：在初中學(xué)習(xí)功的概念時，我們強調(diào)物體運動方向和力作用方向的一致性。如果力的方向與物體運動方向不一致呢？比如相反呢？力對物體究竟有沒有做功？若做了功，又做多少功呢？我們怎樣來計算這些功？今天，我們進一步來學(xué)習(xí)功。

二、新課教學(xué)

1、功的初步概念

〔講述〕

那么，高中對功是怎樣定義的呢？

作用在物體上的力，如果使物體在力的方向發(fā)生了一段位移，我們就說這個力對物體做了功。

(教師板書定義，同時舉例)人拉車向前運動，如圖1，說明拉力對車做了功。(強調(diào)車在拉力作用下，發(fā)生了哪一段位移，并指明位移的方向。)強調(diào)力和物體在力的方向上發(fā)生一段位移，是做功的兩個不可缺少的因素。

師：手提水桶水平地行走，提力對水桶有沒有做功？ 生：沒有。師：為什么？

生：缺少了做功的一個條件，提力方向(豎直方向)上水桶沒有發(fā)生位移。師：重力對水桶有沒有做功？ 生：沒有。師：為什么？

生：缺少了做功的一個條件，重力方向上水桶沒有發(fā)生位移。

(教師可視情況再舉一些事例)師：想一想，高中物理中功的概念與初中有什么不同？ 生：高中講“位移”，初中講“距離”。師：還有什么不同？

生：高中講“發(fā)生”一段位移，初中講“通過”的距離。

師：“位移”與“距離”有什么區(qū)別？“發(fā)生”跟“通過”有什么差異？(學(xué)生疑惑，回答不全面)〔講述〕

位移是矢量，距離是標(biāo)量。

發(fā)生的一段位移并不要求物體非要沿著發(fā)生位移的路徑通過，如人提水桶上坡，提力對水桶做功。見圖2，人提水桶上坡的運動可分解為水平方向，豎直方向兩個分運動。提力對作水平方向上分運動的水桶不做功，對作豎直方向上分運動的水桶不做功。用“發(fā)生一段位移”取代“通過的距離”不是簡單的更換詞組，它使我們所學(xué)的功的概念更深刻、更嚴密、更科學(xué)、更具普遍意義。其實，功這個概念是19世紀人們在廣泛使用各種機械時總結(jié)出來的。隨著實踐的發(fā)展和科學(xué)的進步，功的概念也漸趨嚴密、科學(xué)、完善。我們學(xué)習(xí)功的概念也應(yīng)由淺入深，由局部到一般。在今天和往后的學(xué)習(xí)中，我們是能體會到這一點的。(適時地對學(xué)生進行科學(xué)史觀和認知規(guī)律的教育)

2、功的計算公式

〔講述〕

功和大小是由力的大小和物體在力方向上發(fā)生位移的大小來確定的，力越大，位移越大，功就越大。

那么，怎樣計算功的大小呢？

第一種情況，當(dāng)力和位移方向一致時，也就是力和物體運動方向一致。(教師板畫圖3)(請學(xué)生上黑板來寫)生：W=FS 師：對。功等于力的大小和位移大小的乘積。這里的F表示恒力的大小，S表示位移的大小，W表示所做的功。

〔講述 〕

第二種情況，當(dāng)力和位移方向成某一角度α?xí)r。譬如人拉小車(教師板畫圖4)，當(dāng)拉力方向與小車位移方向有一夾角，即拉力F跟小車位移S矢量間的夾角為α?xí)r，我們來分析拉力F對小車所做的功。

我們可把力F分解成F1(F1與S同向)和F2(F2與S垂直)兩個分力。根據(jù)功的定義，分力F1做功等于F1S；在分力F2方向上小車沒有發(fā)生位移，所以，分力F2對小車不做功(或者說，F(xiàn)2對小車做功等于零)。因此，力F對小車所做的功等于F1S，由于F1=F cosα，所以，拉力對小車所做的功可表達為：

W=FScosα

這是計算功的一般公式

上述第一種情況是α=0°時的特例。

師：從計算功的一般公式，誰能表達一下，力對物體所做的功等于什么？

生：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。師：對，力對物體所做的力等于力、位移兩矢量的大小和它們間夾角余弦三者的乘積。功只有大小，沒有方向，它是一個標(biāo)量。那么，功的單位是怎樣的呢？

〔講述〕

在國際單位制中，功的單位是焦耳，符號是J。1焦就是1牛的力使物體在力的方向上發(fā)生1米的位移所做的功，即1焦=1牛×1米=1牛·米。

功的其它單位還有千·小時。(板書)

1千·小時=3.6×10 焦耳

63、功的一般公式的討論

(板書)

W=FScosα

〔講述〕

(1)當(dāng)α=0°，即力、位移方向一致時，cosα=1，W=FScosα=FS＞0，這是初中學(xué)過的計算功的公式(舉例簡析，見圖5(a))力對物體做正功。

(2)當(dāng)0≤α＜π/2 即力、位移方向之間夾角是一銳角時，cosα＞0，W=FScosα＞0，力對物體做正功。如人推車前進時，推力對車做正功(見圖5(b))。結(jié)論：當(dāng)0≤α＜π/2時，力對物體都做正功。

(3)當(dāng)α=π/2(即力、位移方向垂直)時，cosα=0，W=FScosα=0，力對物體不做功，或者說，力對物體所做的功等于零。

例：①物體在水平桌面上運動功，重力G和支持力F跟位移方向垂直，這兩個力都不做功。②單擺運動的懸線給小球的拉力，對小球不做功。③做圓周運動的物體所需的向心力對物體永不做功。

小結(jié)：物體作曲線運動時，法向力對它不做功。

(教師掛出課前抄好題的小黑板)

【例1】

某人用30牛拉力拉著質(zhì)量為50千克的木箱在光滑水平面上移動30米的距離。已知拉力與水平地面成30°夾角，(見圖6)，問拉力對木箱做了多少功？重力、支持力對木箱各做了多少功？

解：拉力F和位移S間的夾角α為30°，拉力對木箱做正功。

WF = FScosα=30×30×0.866=779.4J ∴拉力F對木箱做功779.4 J。

由于重力G與位移S方向垂直，故WG =0，重力對木箱不做功。

水平地面對木箱的支持力N=G－FScosα=5×9.8－30×(1/2)＝475 N，方向豎直向上，由于支持力N與位移S方向垂直，故WN＝0，支持力對木箱也不做功。

(4)當(dāng)π/2＜α≤π，即力、位移方向間夾角為一鈍角或平角時，因為cosα＜0，W＜0。這時，力對物體做負功。

如人用推力阻礙小車向前運動，但小車還是向前發(fā)生了一段位移時，設(shè)推力F和小車位移S之間的夾角為α，π/2＜α≤π，見圖7(a)，我們就說推力F對小車做了負功，或者說：小車克服推力做了功(取正值)。

又如剎車后的汽車在摩擦力f的作用下緩緩?fù)Ｏ聛恚琭、S反向，α=π，cosα＝－1，我們說，在這一過程中，摩擦力對汽車做了負功，或者說，汽車克服摩擦力做了功，見圖7(b)，再如上拋物體在上升運動過程中，重力G和位移S反向，α=π，cosα＝－1，重力對物體做了負功，或者說物體克服重力做了功，見圖7(c)。

【例2】

某人用300牛推力推著質(zhì)量為40千克的木箱，使木箱沿水平地面移動30米，已知推力F與水平地面成30°夾角，見圖8，木箱與地面間的動摩擦因數(shù)為0.20，問推力、摩擦力對木箱各做了多少功？(g＝10米／秒)解：將推力F分解成F1、F2兩個分力，其中F1與S平行，F(xiàn)2與S垂直，分力F2對木箱不做功。故推力F做的功，WF＝WF1＝F1S＝FScosα＝300×300×

＝7782 J，摩擦力f＝μN＝μ(mg＋Fsinα)＝0.2×(40×10＋300×(1/2))＝110 N，摩擦力做功：Wf＝fScosα＝110×30×(－1)＝－3300 J, 就是說木箱克服摩擦力做功3300 J。

4、合力的功

〔例3〕

如圖9所示，在水平地面上放置一物體重200N，用50N的水平力F拉著物體前進400米，已知物體與地面間的動摩擦因數(shù)為0.20，求物體在這一運動過程中，所受合外力對它所做的功。

【分析 】

物體在這一段運動過程中，共受重力G、支持力N、拉力F、摩擦力f四個外力的作用，方向如圖所示。

解一：我們先求物體所受的合外力，再求合外力的功。令水平向右，豎直向上為正方向。F合外力＝∑Fx＋∑Fy＝F－f＋N－G＝F－μN＝50－0.20×200＝10 N，F(xiàn)合外力的方向水平向右，與位移S同向，α＝0，cosα＝1 故

W合外力＝F合外力Scosα＝10×400×1＝4×10

3J 合外力做正功。

解

二、我們也先求各力對物體所做功，再求總功。

WF＝FScosα1＝50×400×1＝2×10

3J(正功)，Wf＝fScosα2＝μNScosα2＝0.20×200×400×(－1)＝－1.6×10 3

J(負功)，由于WG＝0，WN＝0，故 W總＝WF＋Wf＋WG＋WN＝2×10 3

＋(－1.6×10 3)＝4×10 3 J 通過例3的解析，我們不難得出下面的結(jié)論：

①合外力在段位移上對物體(系統(tǒng))所做的功等于各個分外力在同一位移上的功的代數(shù)和。②合外力對物體(系統(tǒng))做正功，表示物體(系統(tǒng))機械能增加，合外力對物體(系統(tǒng))做負功，表示物體(系統(tǒng))機械能減少，合外力對物體(系統(tǒng))做功等于零。表示物體(系統(tǒng))機械能不變。

【三】小結(jié)

【四】板書設(shè)計

1、功的概念

作用在物體上的 力，使物體在力的方向上發(fā)生一段位移，我們就說，這個力對物體做了功。

力和在力的方向上發(fā)生一段位移是做功的兩個必不可少的因素。

2、功的公式

W=FScosα，這是計算功的普適公式，F(xiàn)、S均是矢量，α是兩矢量間的夾角，在國際單位制中，功的單位是焦耳。

3、對功的公式的討論

①當(dāng)0≤α＜π/2時，力對物體做正功 ②當(dāng)π/2＜α≤π時，力對物體做負功 ③當(dāng)α=π/2時，力對物體不做功

4、合力的功

合力的等于各分力功的代數(shù)和。

第四篇：高一物理電功和電功率教案

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14．5 電功和電功率

一、教學(xué)目標(biāo)

1． 理解電功、電功率的概念，公式的物理意義。2．了解電功和電熱的關(guān)系。

3．了解公式Q?IRt(P?IR)和Q?22U2Rt(P?U2R)的適用條件。

.4。知道非純電阻電路中電能與其他形式能轉(zhuǎn)化關(guān)系，電功大于電熱。5．能運用能量轉(zhuǎn)化與守恒的觀點解決簡單的含電動機的非純電阻電路問題。

二、教學(xué)重點、難點分析

1．教學(xué)重點在于區(qū)別并掌握電功和電熱的計算。

2．難點主要在學(xué)生對電路中的能量轉(zhuǎn)化關(guān)系缺乏感性認識，接受起來比較困難。3．疑點在于有的學(xué)生認為額定功率大的燈泡一定比額定功率小的亮。4．解決辦法

①通過實物展示，使學(xué)生理解電能與其他形式能的轉(zhuǎn)化，加強電路中能量轉(zhuǎn)化的感性認識。

②通過演示實驗，使學(xué)生理解用電器的實際功率和額定功率的區(qū)別。

三、教學(xué)方法：實驗演示，啟發(fā)式教學(xué)

四、教

具：燈泡“3.8V 0.3A”、燈泡“220V 40W”、燈泡“220V 100W”、伏特表、電流表。滑動變阻器（1.5A 50Ω）、電源（6-8V）、電鍵、電吹風(fēng)（帶有“220V 40W”標(biāo)記）幻燈片 投影儀

五、教學(xué)過程：

（一）新課引入

在高一我們已經(jīng)知道，能量是以不同的形式存在的，不同形式的能量可以相互轉(zhuǎn)化，請同學(xué)們舉出電能轉(zhuǎn)化為其他形式能的例子。

電能→機械能，如電風(fēng)扇、電吹風(fēng) 電能→內(nèi)能，如電熱器電熨斗、電飯堡 電能→化學(xué)能，如電解槽 能量的相互轉(zhuǎn)化是如何實現(xiàn)的？

能量的相互轉(zhuǎn)化是通過做功來實現(xiàn)的，功是能轉(zhuǎn)化的量度。

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高中物理輔導(dǎo)網(wǎng)http://www.tmdps.cn/ 對于電能轉(zhuǎn)化為其他形式的能，又是什么力做功來實現(xiàn)的？如何來計算這種功的大小呢？讓我們一起來學(xué)習(xí)電功、電功率這一節(jié)內(nèi)容。

（二）新課教學(xué)

1．電功和電功率

什么是電功？其計算公式如何？是如何得到的？

在導(dǎo)體的兩端加上電壓，導(dǎo)體內(nèi)建立了電場。自由電子在電場力的作用下定向移動，電場力對自由電子做了功，這個功簡稱為電功，通常說成電流做的功。

對一段導(dǎo)體而言，兩端的電勢差為U，把電荷q從一端搬到另一端，電場力做功W=qU，若在導(dǎo)體中形成電流I，則q=It（在時間t內(nèi)，搬運的電量為q）

∴W=qU=UIt就是電功的表達式

說明（1）表達式的物理意義——電流在一段電路上的功跟這段電路兩端的電壓、電路中的電流強度和通電時間成正比。

（2）適用條件 I、U不隨時間變化——恒定電流

（3）單位 W、U、I、t單位分別為焦耳、伏特、安培、秒 即1J=1V·A·s（4）實質(zhì) 電能轉(zhuǎn)化為其他形式的能，是通過電功來實現(xiàn)的。電流做了多少功，就有多少的電能轉(zhuǎn)化為其他形式的能。

什么是電功率，電功率的計算公式如何？是如何得到的？ 電功率是表示電流做功快慢的物理量。即

p=W/t=UIt/t=UI 說明（1）表達式的物理意義——一段電路上的電功率跟這段電路兩端的電壓和電路中的電流成正比。

（2）適用條件 U、I不隨時間變化

（3）單位 P、U、I單位分別為瓦特、伏特、安培 即

1W=1J/s（4）實質(zhì) 表示電能轉(zhuǎn)化為其他能的快慢程度。

由公式P=UI可知，隨著U、I的增大，P也將增大，P是否可以無限增大呢？ 首先我們要弄清額定功率和實際功率的概念。

額定功率 是指用電器在額定電壓下工作的功率，是用電器正常工作的最大功率。實際功率 是指用電器在實際電壓下工作的實際的功率。

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高中物理輔導(dǎo)網(wǎng)http://www.tmdps.cn/ 電路圖中各元件，小燈泡標(biāo)有“3.8V 0.3A”標(biāo)記。出示畫有右圖的幻燈片，引導(dǎo)學(xué)生按電路圖接好電路

（提醒學(xué)生注意伏特表、安培表的正負極及滑動變阻器的接法）講清實驗?zāi)康氖菧y量小燈泡在不同的電壓下工作的實際功率。調(diào)節(jié)滑動變阻器，使伏特表讀數(shù)分別為2.0V、3.0V和3.8V觀察燈泡亮度的變化，并在圖中記下安培表的對應(yīng)值，請計算這三次的小燈泡的電功率P1、P2、P3

即 P1=U1I1=2.0×0.22W=0.44W P2=U2I2=3.0×0.28W=0.84W P3=U3I3=3.8×0.30W=1.14w ①P1、P2、P3是小燈泡在U1=2.0V、U2=3.0V、U3=3.8V的電壓下工作的實際功率，在這三種情況下，燈泡都能正常工作。

②由計算可知P1＜P2＜P3，而燈泡的亮度也逐漸變亮，可見燈泡的亮度由實際功率判斷。③小燈泡上的標(biāo)記“3.8V 0.3A”指的是小燈泡的額定電壓和額定電流。可見P3是這只小燈泡的額定功率，當(dāng)U=3.8V時，燈泡的實際功率等于額定功率。

出示220V 100W、220V、40W燈泡，并說明“100W、40W”分別是它們的額定功率。說明一般家用電器的額定功率，如電吹風(fēng)“220V 400W”、白熾燈“220V 60W”、空調(diào) “220V 800 W 3000 W”，飲水機（制冷500W、制熱100W），電飯褒“220V 1200W”等，提醒學(xué)生節(jié)約用電、節(jié)約電能。

是不是額定功率大的燈泡比額定功率小的燈泡一定亮呢？

出示“3.8V 0.3A”燈泡和“2.5V 0.3A”小燈泡，計算它們額定電功率分別為P1=3.8×0.3W=1.14W，P2=2.5×0.3W=0.75W。把“3.8V 0.3A”的燈泡接入電路，使伏特表示數(shù)為2.0V。再把“2.5V 0.3A”的小燈泡接入電路，使伏特表示數(shù)2.5V，觀察燈泡的明亮程度。

燈泡明亮程度由其實際功率決定，與額定功率無關(guān)。加給用電器的電壓，可不可以超過額定電壓呢？

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高中物理輔導(dǎo)網(wǎng)http://www.tmdps.cn/ 繼續(xù)做上述實驗，減少變阻器的阻值，觀察伏特表、安培表的示數(shù)和小燈泡的亮度，當(dāng)伏特表的讀數(shù)約為5.2V時，小燈泡熄滅。

加在小燈泡的電壓比額定電壓大不多時，隨著電壓的增大，燈泡越來越亮，說明燈泡的實際功率超過了額定功率，并在逐漸增大。當(dāng)電壓增到一定值時，燈絲被燒斷。

實驗說明，加給用電器的電壓不應(yīng)超過額定電壓，否則就有可能使用電器損壞。從這個實驗中我們得到什么啟示？

我們在使用電器的時候，一定要先檢查實際電壓是否符合額電電壓，保證用電安全。2．電功率和熱功率

電流在通過導(dǎo)體時，導(dǎo)體要發(fā)熱，電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能。這就是電流的熱效應(yīng)，描述它的定量規(guī)律是焦耳定律。

學(xué)生一般認為，W=IUt，又由歐姆定律，U=IR，所以得出W=I2Rt，電流做這么多功，放出熱量Q=W=I2Rt。這里有一個錯誤，可讓學(xué)生思考并找出來。

錯在Q=W，何以見得電流做功全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能增量？有無可能同時轉(zhuǎn)化為其他形式能？

英國物理學(xué)家焦耳，經(jīng)過長期實驗研究后提出焦耳定律。

（1）內(nèi)容：電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量，跟電流強度的平方、導(dǎo)體電阻和通電時間成正比。

（2）表達式：Q=I2Rt 對于純電阻導(dǎo)體而言，根據(jù)歐姆定律，U=IR，所以Q=I2Rt=I·IRt=IUt=W，電流做功完全用來生熱，電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能。

說明：焦耳定律表明，純電阻電路中電流做功電能完全轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，且電熱Q=I2Rt。（3）簡單介紹產(chǎn)生焦耳熱的原因：

金屬中自由電子在電場力作用下定向移動，由于電場力做功，電子動能增加，但不斷地與晶格（原子核點陣）碰撞，不斷把能量傳給晶格，使晶格中各粒子在平衡位置附近的熱運動加劇，從而溫度升高。

（4）純電阻電路中的電功和電功率

①電功W=Q= IRt，對所有電路中電阻的生熱都適用。結(jié)合純電路電路歐姆定律 U＝IR，I＝

UR

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Q＝IUt＝IRt＝②電功率P＝Qt2U2Rt

＝I2R，對所有電路中電阻的電熱功率都適用。

結(jié)合純電阻電路歐姆定律U=IR

P＝UI＝IR＝2U2R

（5）非純電阻電路中的電功和電功率（以含電動機電路為例）

非純電阻電路中，電能與其他形式能轉(zhuǎn)化的關(guān)系非常關(guān)鍵。以電動機為例，電動機電路如圖所示，電動機兩端電壓為U，通過電動機電流為I，電動機線圈電阻為R，則電流做功或電動機消耗的總電能為W=IUt，電動機線圈電阻生熱Q=I2Rt，電動機還對外做功，把電能轉(zhuǎn)化為機械能，W′=W-Q=IUt-I2Rt，W′是電動機輸出的機械能。

這是一個非純電阻電路，可滿足U=IR，且W′＞0，則有U＞IR。

考慮每秒鐘內(nèi)能量轉(zhuǎn)化關(guān)系，即功率，只要令上述各式中t=1s即可，可得總功率P總=IU，電熱功率P熱=I2R，輸出功率P出，三者關(guān)系是P總=P熱+P出，即P出=IU-I2R。

（三）例題精講

【例】某一用直流電動機提升重物的裝置如上圖所示，重物質(zhì)量m=50kg，電源提供恒定電壓U=110V，不計各處摩擦，當(dāng)電動機以v=0.90m／s的恒定速度向上提升重物時，電路中電流強度I=5A，求電動機線圈電阻R（g=10m／s）。（4Ω）

（四）布置作業(yè)

1．把課本158頁練習(xí)三（2）、（3）、（5）題做在作業(yè)本上。2．把課下完成練習(xí)三（1）、（4）題做在課本上。說明：

1．利用常用電器的展示，使學(xué)生回到日常生活，調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和注意力。2．引導(dǎo)學(xué)生觀察演示實驗，參與讀數(shù)、記數(shù)，學(xué)會如何分析數(shù)據(jù)，處理問題得出結(jié)論。

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第五篇：初中物理《功》教案

第四章 4.2 機械功

一、教學(xué)任務(wù)分析

本節(jié)學(xué)習(xí)機械功、功率。機械功、功率是“機械和功”這一章的第二節(jié)，是為下一節(jié)學(xué)習(xí)“機械能”打基礎(chǔ)的，同時也是本章學(xué)習(xí)研究“功的原理”的基礎(chǔ)，更是高中學(xué)習(xí)動能定理、機械能守恒定律、能量的轉(zhuǎn)化和守恒定律的基礎(chǔ)。

通過本節(jié)課的學(xué)習(xí)，學(xué)生將知道功的概念，知道功率的意義。

在學(xué)習(xí)本節(jié)前，學(xué)生已經(jīng)學(xué)過“力”、“物體的運動”相關(guān)知識，對“力”和“距離”這兩個概念并不陌生。但由于生活經(jīng)驗的影響，學(xué)生容易將生活中的“做工作”與物理學(xué)中的“做功”混淆，對費力而未做功的現(xiàn)象不易理解。因此要通過一系列的事例讓學(xué)生知道功的概念。

做功有大小，做功有快慢嗎？怎樣比較物體做功的快慢呢？本設(shè)計期望通過一系列實驗探究，幫助學(xué)生找到比較物體做功快慢的不同方法。

本節(jié)課的教學(xué)要求學(xué)生主動參與，在觀察、實驗、討論的過程中建立功和功率的概念，通過本課學(xué)習(xí)，學(xué)生能計算功的大小，并能用學(xué)到的知識解釋生活中與功率有關(guān)的問題，從中體驗到學(xué)習(xí)物理的樂趣。

二、教學(xué)目標(biāo)

1．知識與技能

（1）知道功的概念；能用公式W = F·s進行簡單計算，知道功的單位。

（2）知道功率的概念；理解功率是表示物體做功快慢的物理量；知道功率的單位。（3）能用公式P = W / t進行簡單計算。

2．過程和方法

經(jīng)歷比較做功快慢的活動，認識功率概念的建立過程中的科學(xué)方法。3．情感、態(tài)度和價值觀

通過了解功率在實際生活中的應(yīng)用，感受物理與生活密切相關(guān)。

三、教學(xué)重點和難點

重點：功率概念的形成過程。

難點：功的概念建立。

四、教學(xué)資源

1．學(xué)生實驗器材：鉤碼、彈簧測力計、木塊、鉛球、秒表、礦泉水瓶、直尺等。2．各種做功和功率的圖片、視頻等。

五．教案示例

第一課時

（一）引入

１．閱讀活動卡p16小故事，討論回答問題。在兩人用力大小和移動物體距離不同的情況下，怎樣比較兩人貢獻大小(讓學(xué)生充分討論)？引導(dǎo)學(xué)生在比較中關(guān)注“力的大小”及“移動距離”這兩個量。

（二）新課

２．機械功（1）問題

做功的大小與哪些因素有關(guān)？（2）觀察、討論

觀看一些力做功、一些力未做功的視頻，描述觀察到的情景中力的大小、方向及物體移動的距離大小。討論做功的要素。

作用在物體上的力越大，力對物體做的功越多；物體在力的方向上移動的距離越大，力對物體做的功越多。

（3）閱讀

一個力作用在物體上，且物體沿力的方向通過了一段距離，物理學(xué)上稱這個力對物體做了機械功，簡稱做了功。

公式：W = F·s。

單位：1焦=1牛·米 體會1焦的大小。

（三）知識應(yīng)用

3．應(yīng)用

（１）問題

任何情況下力都對物體做功嗎？

（２）活動

進行活動卡p17活動，通過對表格中實驗結(jié)論的分析，體會機械功的含義。（３）例題

計算一些生活中常見的做功值。教科書p1４例題１、例題２。（４）布置作業(yè)

①教科書ｐ１７，１、２、３題。

②學(xué)生實驗（這一內(nèi)容既是這節(jié)課知識的應(yīng)用，又是下一節(jié)課的課前準備）

測一測自己上樓做的功。設(shè)計方案，測量自己走上樓和跑上樓做的功及所用時間，將測量數(shù)據(jù)填入活動卡p1８的活動表格中。

（四）【板書設(shè)計】

一、做功

1、概念：作用在物體上的力，使物體在力的方向上通過了一段距離，就說這個力對物體做了機械功。

2、做功的兩個必要因素是：作用在物體上的力和物體在該力的方向上通過的距離。

二、功的公式

W=F·s——物體在力F的方向上通過的距離（米）

| ┕——作用在物體上的力（牛）

┕———力F做的功（焦）