高一物理教案：《功》(2)

　　然后就此提出：這個累積作用過程到底累積什么?舉如下兩個事例啟發學生思考：

　　a.一輛手推車上裝有很多貨物，搬運工推車要用很大的力。向前推一段距離就要休息一會兒，然后有了力氣再推車走。

　　b.如果要你將重物從一樓向六樓上搬，搬運過程中會有什么感覺?

　　首先使學生意識到上述兩個過程都是人用力對物體做功的過程，都要消耗體能。就此指出做功過程是能量轉化過程，做功越多，能量轉化得越多，因而功是能量轉化的量度。能量是標量，相應功也是標量。板書如下：

　　功是描述力在空間位移上累積作用的物理量。功是能量轉化的量度，功是標量。

　　②在上述對功的意義認識的基礎上，討論正功和負功的意義，得出如下認識并板書：

　　正功的意義是：力對物體做功向物體提供能量，即受力物體獲得了能量。

　　負功的意義是：物體克服外力做功，向外輸出能量(以消耗自身的能量為代價)，即負功表示物體失去了能量。

　　4.例題講解或討論

　　例1.課本p.110上的〔例題〕是功的計算公式的應用示范。分析過程中應使學生明確：推力F對箱子所做的功，實際上就是推力F的水平分力Fcos對箱子所做的功，而推力 F的豎直分力Fsin與位移s的方向是垂直的，對箱子不做功。

　　例2.如圖3所示，ABCD為畫在水平地面上的正方形，其邊長為a，P為靜止于A點的物體。用水平力F沿直線 AB拉物體緩慢滑動到B點停下，然后仍用水平力F沿直線BC拉物體滑動到C點停下，接下來仍用水平力F沿直線CD拉物體滑動到D點停下，最后仍用水平力F沿直線DA拉物體滑動到A點停下。若后三段運動中物體也是緩慢的，求全過程中水平力F對物體所做的.功是多少?

　　此例題先讓學生做，然后找出一個所得結果是W=0的學生發言，此時會有學生反對，并能說出W=4Fa才是正確結果。讓后者講其思路和做法，然后總結，使學生明確在每一段位移a中，力F都與a同方向，做功為Fa，四個過程加起來就是4Fa。強調：功的概念中的位移是在這個力的方向上的位移，而不能簡單地與物體運動的位移畫等號。要結合物理過程做具體分析。

　　例3.如圖4所示，F1和F2是作用在物體P上的兩個水平恒力，大小分別為：F1=3N，F2=4N，在這兩個力共同作用下，使物體P由靜止開始沿水平面移動5m距離的過程中，它們對物體各做多少功?它們對物體做功的代數和是多少?F1、F2的合力對P做多少功?

　　此例題要解決兩個方面的問題，一是強化功的計算公式的正確應用，糾正學生中出現的錯誤，即不注意力與位移方向的分析，直接用3N乘5m、4N乘5m這種低級錯誤，引導學生注意在題目沒有給出位移方向時，應該根據動力學和運動學知識作出符合實際的判斷;二是通過例題得到的結果，使學生知道一個物體所受合力對物體所做的功。等于各個力對物體所做的功的代數和，并從合力功與分力功所遵從的運算法則，深化功是標量的認識。

　　解答過程如下：位移在F1、F2方向上的分量分別為s1=3m、s2=4m，F1對P做功為9J，F2對P做功為16J，二者的代數和為25J。F1、F2的合力為5N，物體的位移與合力方向相同，合力對物體做功為W=Fs=5N5m=25J。

　　例4.如圖5所示。A為靜止在水平桌面上的物體，其右側固定著一個定滑輪O，跨過定滑輪的細繩的P端固定在墻壁上，于細繩的另一端Q用水平力F向右拉，物體向右滑動s的過程中，力F對物體做多少功?(上、下兩段繩均保持水平)

　　本例題仍重點解決計算功時對力和位移這兩個要素的分析。如果著眼于受力物體，它受到水平向右的力為兩條繩的拉力，合力為2F。因而合力對物體所做的功為W=2Fs;如果著眼于繩子的Q端，即力F的作用點，則可知物體向右發主s位移過程中，Q點的位移為2s，因而力F拉繩所做的功W=F2s=2Fs。兩種不同處理方法結果是相同的。

　　五、課堂小結

　　1.對功的概念和功的物理意義的主要內容作必要的重復(包括正功和負功的意義)。

　　2.對功的計算公式及其應用的主要問題再作些強調。

　　六、說明

　　1.考慮到功的定義式W=Fscos與課本上講的功的公式相同，特別是對式中s的解釋不一，有物體位移與力的作用點的位移之分，因而沒有給出明確的功的定義的文字表達。實際問題中會用功的公式正確進行計算就可以了。從例題4可以看出，定義一個力對物體所做的功，將位移解釋為力的作用點在力的方向上的位移是比較恰當的。如果將位移解釋為受力物體在力的方向上的位移，學生會得出W=Fs這一錯誤結果，還會理直氣壯地堅持錯誤，糾正起來就困難多了。

　　2.由于對功的物理意義的講解是初步的，因而對正功、負功的物理意義的講解也是初步的。這節課中只是講到受力物體得到能量還是失去能量這個程度。在學習了機械能守恒定律之后，再進一步作出說明。在機械能守恒的物理過程中，有重力做功，地球上的一個物體的機械能并沒有增加，因而正、負功的意義就不能用能量得失關系去說明了。在這種情況下，重力做正功，表示勢能向動能轉化;重力做負功，表示動能向勢能轉化，這里的正功、負功不再表示能量得失，而是表示能量轉化方向的。

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