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第 1 节 功
导入一:
暴风雪过后,一辆汽车陷进雪地里,你帮司机把车周围的雪铲开,司机发动车子,你试着
帮司机推车,但车轮只是不停空转,尽管你已经使出了全身力气,车子还是纹丝不动,过了一
阵,你已经精疲力竭,而车子还是卡在雪堆里.
请同学们思考:在这一过程中,你对车施加的力产生效果了吗?
导入二:
出示“董存瑞舍身炸碉堡”的图片:同学们认识图片上这位战斗英雄吗?他就是家喻户晓
的战斗英雄董存瑞,在战斗的关键时刻,董存瑞手举炸药包,点燃导火索,“轰”的一声巨
响……董存瑞用自己年轻的生命换来了我们幸福的今天,他是人民的功臣.
可是从物理学角度来说,董存瑞手举炸药包时却是“劳而无功”,这是为什么呢?那么怎
样才算“做功”? 在物理学上“做功”的含义是什么?怎样计算做功的多少?这节课我们就一
起来探讨这些问题.
一、力学中的功
思路一
1.做功的含义
课件展示:
(1)叉车把货物举起;(2)小明想把大石头移开,但没有搬起.
让学生讨论叉车和小明的工作是否有成效?
学生思考并回答:叉车的工作有成效,体现在它施了力,并且把货物举高了.小明的工作
没有成效,体现在他虽然施了力,但并没有使大石头移动.
引导完成物体的受力分析,明确是哪个力对货物的移动做出了贡献,从而初步得出物理
学中的功的含义:
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.
[设计意图] 运用事例对比进行思考,学生易于接受新知识.
2.做功的两个必要因素
课件展示:
(1)人把物体提到楼上;(2)工人推着车向前运动;(3)小孩子用力推车,车未动;(4)吊车
吊着重物静止在空中.2
让学生标出物体受到力的方向和物体移动的方向,再说出几个事例中哪些是做功的?哪
些是不做功的?做功的事例中有哪些相同之处?
学生分析并回答.(1)人把物体提到楼上时,人施了力,物体在力的方向上通过一段距离,
人做了功;(2)工人推着车向前运动时,工人施了力,车在力的方向上通过一段距离,工人做了
功;(3)小孩子用力推车时,小孩施了力,但车没有移动,小孩没做功;(4)吊车吊着重物静止在
空中时,吊车施了力,但重物没有移动,吊车没做功.
引导学生总结出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
力的方向上移动了距离.
[设计意图] 通过多媒体课件展示出具体的实例,激发学生积极思考问题,使抽象的知
识具体化,有利于学生的理解与认识,也提高了学生的分析概括能力.
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?
学生积极思考,并回答问题.
学生可能举出很多的例子,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.
教师引导:下面的几个例子是否有做功的情况存在?
例 1:起重机吊起重物静止在空中,问拉力是否做功?货物的重力是否做功?
学生分析讨论后回答,有力没有距离,不做功.
例 2:起重机吊着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?
学生回答:有力,也有距离,但力与距离垂直(即在力的方向上没有距离),不做功.
例 3:一个正在运动的物体所受的外力突然消失,物体将会怎样?
学生回答:物体靠惯性运动,有距离(运动)而没有力,不做功.
学生回答后接着问:假如一个小球在光滑水平冰面上由于惯性做匀速直线运动,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?
引导学生根据以上事例分析,总结物体不做功的情况:(1)有力而没有距离,不做功;(2)
有力,也有距离,但力与距离垂直(即在力的方向上没有距离),不做功.(3)有距离(运动)而没
有力,不做功.
[设计意图] 对于做功的两个必要因素,特别是力的方向与物体的运动方向并不完全一
致的情况,学生不容易理解,通过对几种情况下,不做功情况的分析,突破了难点,加深了学生
对做功的理解与认识.
思路二
(一)怎样才叫“做功”
1.通过实验,体验“做功”
学生实验 1:用力沿水平方向推着小车前进(如图所示).
描述观察到的现象:小车在水平推力作用下,移动了一段距离.
要求:用示意图表示出小车所受的推力以及运动过程情况.
点拨:此例中小车在水平推力 F 作用下,移动了一段距离 s.
学生实验 2:用力将地上的物体拿到桌面上来.
描述观察到的现象:物体在力的作用下,向上移动了一段距离.3
要求:用示意图表示出物体所受的拉力以及运动过程情况.
点拨:此例中物体在拉力 F 作用下,向上移动了一段距离 s.
2.找共同点,建立功的概念
仔细观察两示意图,比较一下,看看有什么共同点:
(1)这两幅图中同学的活动有什么共同点?
(2)物体为什么会移动一段距离?
(3)移动的距离和力之间有何关系?
共同点:物体受到力的作用,并沿这个力的方向移动一段距离.
3.功的概念
物理学中规定:如果一个力作用在物体上,物体在这个力的方向上移动了一段距离,就说
这个力对物体做了功.
(二) 如何判断力是否对物体做功:
1.做功的两个必要的因素:
(1)作用在物体上的力;
(2)物体在力的方向上通过的距离.
2.活动:
请教室后排一同学,将他的文具盒(或其他物品)送给老师.
引起学生注意,再结合这一模型,让学生分析文具盒受力情况和位置变化情况(画出示意
图),讨论该同学作用在文具盒的力做没做功.
3.分析课本图 11.1 - 2,进一步理解做功的含义.
先让学生交流讨论,鼓励学生用科学语言进行表述.
4.练习:分析下列物体受到的力,并指出力对物体是否做功.
(1)手提着木块不动,木块受几个力的作用?哪个力对木块做了功?为什么?
(2)放在水平木板上的小车,在水平拉力作用下前进了一段距离,拉力和重力这两个力对
小车做功了吗?为什么?
(3)工人推动小车在水平地面上前进.当工人停止用力后,小车还能向前运动一段距离,
在这段距离上,工人还对小车做功吗?为什么?
在学生讨论回答的基础上,归纳出三种不做功的情况:
(1)物体没有受到力的作用,靠惯性通过一段路程,也就是没有力做功(F=0);
(2)物体受到力,但没有移动距离,即通过的路程为零(s=0);
(3)物体受力方向和物体运动的方向垂直(F 与 s 的方向垂直).
[设计意图] 由学生通过讨论,得出三种不做功情况.
[知识拓展] 做功的两个必要因素:
(1)功的两个因素具有同向性,即物体通常会受到几个力的作用,判断某个力对物体是否
做功,关键要看物体在这个力的方向上是否通过了距离,如果物体根本没有动,或者物体虽然
运动了,但运动的方向与这个力的方向垂直,则这个力就没有对物体做功.
(2)功的两个因素具有同体性,即一定要明确某力对某物体做功,做功的两个因素是作用
在“物体”上的力和“物体”在力的方向上通过的距离,此“物体”必须是同一个物体,尤其
是通过机械做功时,一定要注意两因素的同体性.4
(3)功的两个因素具有同时性,即“作用在物体上的力”和“物体在力的方向上通过的距
离”,是指力和物体的运动是同时存在的,如果物体受力后脱离施力物体,由于惯性而运动,
此时的原作用力已不存在了,其做功为零.
[过渡语] 功是有大小的,功的大小如何来计算呢?
二、功的计算
思路一
教师引导: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?说出你猜想
的依据.
学生认识到:力越大,在力的方向通过的距离越多,做的功越多,所以功与力和在力的方
向通过的距离有关.
[设计意图] 培养学生分析、概括能力.也使学生能更好地理解功的计算公式及功的单
位.
总结出功的计算方法: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.
功的计算公式:功=力×距离
表达式:W=Fs
公式中符号的意义及单位:
W——功——焦耳(J)
F——力——牛顿(N)
s——距离——米(m)
1 焦=1 牛/米(1 J=1 N/m)
多媒体课件出示课本例题,引导学生分析物体受到几个力的作用.哪个力做了功?重力是
否做功?为什么?
学生明确,物体的运动方向是水平的,马的拉力与物体运动方向一致,因此马的拉力对物
体做功.计算功的大小时应该利用拉力大小 800 N 与水平运动的距离 3000 m.重力方向与运动
方向垂直,因此重力不做功.
[设计意图] 通过例题加深学生对所学知识的理解和认识,提高学生运用所学知识解决
实际问题的能力.
课堂小结:
通过今天的学习,同学们有哪些收获?在实验探究中又存在哪些问题?还有什么想探究的
问题?
学生可以个别回答,或相互交流,在交流的基础上进行学习小结.
[设计意图] 促进知识的巩固掌握,提升学生的交流表达能力.
思路二
1.功的多少
如图甲所示,用力把一砖块匀速提升 1 m,做了一份功 W.5
如图乙所示,如果用力把二块同样的砖匀速提升 1 m,做功多少?
如图丙所示,如果用力把一块砖匀速提升 3 m,做功又是多少?
点拨:从上面分析可知功与力、距离的关系如何呢?
学生交流后得出的结论有:
(1)使物体移动的距离一定,力越大,做的功越多;
(2)力一定,使物体移动的距离越大,做的功越多;
(3)力越大,使物体移动的距离越大,做的功越多;
(4)功的多少跟作用在物体上的力成正比,跟物体移动的距离成正比.
2.功的计算方法
定义:力对物体做的功,等于力跟物体在力的方向上通过的距离的乘积.
(1)公式:功=力×距离,即 W=F·s.
(2)单位:在国际单位制中,功 W 的单位:牛·米(N·m)或焦耳(J).
(3)1 J 的物理意义:
1 N 的力,使物体在力的方向上通过 1 m 的距离所做的功为 1 J.
即 1 J=1 N×1 m=1 N·m.
注意在运算过程中,力 F 的单位:牛(N);距离 s 的单位:米(m).
3.功的简单测算
(1)请学生实际估算“用手匀速托起两个鸡蛋升高 1 m 时,手对鸡蛋做的功大约是多少?”
(2)如图所示,一人拉着重 2000 N 的车子沿水
平方向前进 5 m,你能求出此人做了多少功吗?如果拉力为 500 N 呢?
强调解题规范化要求.
1.做 1 J 的功就相当于 ( )
A.把质量是 1 kg 的物体移动 1 m 做的功
B.把 1 N 重的物体水平移动 1 m 所做的功
C.把质量是 1 kg 的物体匀速举高 1 m 所做的功
D.把 1 N 重的物体匀速举高 1 m 所做的功6
解析:A 项中力的大小和移动距离的方向不明确;B 项中竖直方向上没有移动距离,水平
方向上受力大小不明确;C 项中克服重力做的功 W=Gh=mgh=1 kg×9.8 N/kg×1 m=9.8 J;D 项
中物体克服重力做的功为 W=Gh=1 N×1 m=1 J.故选 D.
2.如图所示,以下实例所列举的几个力中,没有对物体做功的力是 ( )
A.船在水的作用力下前进一段距离
B.静止的小车在拉力的作用下向前运动
C.汽车在刹车阻力的作用下滑行了一段距离
D.当杠铃静止后,举重运动员对杠铃的支持力
解析:物理学中的功包含两个必要因素:一是作用在物体上的力;二是物体在力的方向上
运动一段距离.由图示可知,杠铃静止时受到了运动员的支持力,但在支持力的方向上没有通
过距离,故 D 选项中支持力没有对杠铃做功.故选 D.
3.分别用两个相同大小的水平向右的力,拉物体向右运动了相等的距离,但一次使物体
匀速运动,另一次使物体加速运动,如图所示,则 ( )
A.两次做功大小相等
B.哪个物体重力大些,外力就对物体做功多些
C.拉物体匀速运动的力做功多些
D.拉物体加速运动的力做功多些
解析:物体在不同路面上受到的拉力 F 大小相等,物体在力的方向上通过的距离 s 相等,
由公式 W=Fs 可得 W1=W2,因此选项 B,C,D 的说法不正确.故选 A.
4.如图所示,在 50 s 的时间内,男孩提着重 15 N 的小提琴水平向左匀速走了 100 m,女孩
用 5 N 的水平拉力拉箱子向右匀速走了 100 m,他们中对物体做功的是 (选填“男孩”
或“女孩”),做功的大小是 J.
解析:由题图可知,男孩提小提琴的力与运动的方向垂直,所以不做功;箱子在女孩 5 N 拉
力的作用下,沿力的方向移动了 100 m,所以做了功,W=Fs=5 N×100 m=500 J.
【答案】 女孩 500
5.质量为 50 kg 的何勇同学,在一次爬杆比赛中,用 12 s 爬到了 5 m 高的杆顶(g 取 10
N/kg).
(1)何勇受到的重力是多少?
(2)何勇爬杆过程中做了多少功?7
解析:(1)何勇质量为 50 kg,故所受重力 G=mg=50 kg×10 N/kg=500 N.(2)何勇爬杆过程
克服重力做功,则 W=Gh=500 N×5 m=2500 J.
1.功:如果一个力作用在物体上,物体在这个力的方向上移动了一段距离,就说这个力对
物体做了功.
2.做功的必要因素:
(1)作用在物体上的力;
(2)物体在力的作用下沿力的方向移动了距离.
3.功的计算公式:
功=力×距离,W=Fs.
W 表示功,F 表示作用在物体上的力,s 表示物体沿力方向移动的距离.
4.功的单位:牛顿·米,专用名称:焦耳,简称“焦”,用 J 表示.
1 J 的大小:将两个鸡蛋举高 1 m,做的功约为 1 J.
一、教材作业
【必做题】
教材第 64 页动手动脑学物理的 1,2,3,4 题.
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