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人教版八年级（下册） 第十一章 功和机械能
第1节 功 （教案）
年级 八年级 授课时间
课题 第1节 功
教学 目标 1. 知道力学中做功的含义。能说出做功包含的两个必要因素，并能判断出力是否对物体做功。能列举出生活中关于做功的实例。 2. 明确计算功的大小的表达式，以及表达式中每个物理量的物理意义和单位。 3. 能应用公式W=Fs进行简单的计算。
教材 分析 功的概念比较复杂、抽象，学生常常容易把生活中的“工作”、“做工”与物理学中的功相混淆，分不清有没有做功，是哪个力在做功，因此本节内容是初中物理学习过程中的一个“难”点。这节课是在前面所学的“机械运动”、“力与运动”等力学重要知识的基础上的拓展和提高，它既符合了由易到难、由简到繁的认知规律，又保持了知识的结构性和系统性。教材的编排体现了课程标准中科学内容的三大主题——物质、运动和相互作用、能量之间的密切联系，可以说是前面所学知识的延伸，又为以后学习功率、机械能、机械效率等知识奠定基础，起到承上启下的作用。因此这一节是本章的重点和关键，并且功的知识对人们的日常生活，生产技术和科学研究有着较大的现实意义。 解决力学问题时，如果从能量角度研究，有时会更简单。研究功的重要意义在于，可以通过做功研究能量的变化，为研究能量转化过程奠定定量分析的基础。对功的概念的认识水平直接影响能的概念的形成和功能关系的建立。本节内容由“力学中的功”和“功的计算”两部分构成。其中，“力学中的功”通过研究工作是否有成效使学生认识到做功包含的两个必要因素，为功的计算打好基础。“功的计算”明确了功的计算方法，从定量的角度研究功。
教学 器材 实验小车、书本等。 多媒体ppt，包含视频：《物理学中的功》、《不做功的三种情况》、《功的计算》、《功》等。
教学过程
教师活动 学生活动
导入新课 【提出问题，播放图片】 ①中国文化博大精深，很多字在不同的地方有着不同的含义，比如说“功”这个字，在“有功之臣”、“劳苦功高”这些词语中，功表示功劳；在“事半功倍”、“大功告成”这些词语中，功表示成效。那么在物理学中的“功”又是什么含义呢？ ②如图1所示，甲、乙两和尚要把建筑材料提到屋顶上去，结果甲提上去了；乙虽然也用了力，但是没有提上去。他们的工作成效一样吗？ ③如图2所示，甲把重为5000N的石料提到高2m的墙顶上；乙把重为2000N的瓦片提到高6m的屋檐上。 他们的工作成效一样吗？怎样比较他们的工作成效？ 今天我们就来一起学习有关知识——《11.1功》。 观看图片并思考问题，进入情景，主动参与到课堂学习中。
学习新课 一、力学中的功 【播放图片提出问题】叉车把货物从地面托起，使货物向上发生位置的移动。在这个过程中，货物受到哪些力的作用？是哪个力提高了货物？ 【师生分析】在叉车举高货物的过程中，货物受到两个力的作用：竖直向下的重力G和竖直向上的托力F。货物在托力F的作用下，向上移动了一段距离s，我们看到了叉车工作的成效。力F作用的成效体现在货物被举高了。对于这种情况，物理学中就说叉车托起货物的力做了功。 1. 功的概念 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，在物理学中就说这个力对物体做了功。 物理学中的功包含一种“贡献”和“成效”的含义，如果某个力对物体的移动做出了贡献，就说这个力对物体做了功。 【播放视频】——《物理学中的功》 2. 做功的两个必要因素 【提出问题】如图甲、乙所示是力对物体做功的两个实例，这两个力做功的实例有什么共同点？ 【分析归纳】甲和乙的共同点：物体受到了力的作用；物体沿力的方向上移动了一段距离。 【提出问题】如图丙、丁所示是力对物体没有做功的两个实例。力对物体为什么没有做功？ 【分析归纳】丙图中，人对滑板施加了向上的力，滑板在水平方向上移动了一段距离，但没有在力的方向上移动距离，因此人没有对滑板做功。 丁图中，人对石头施加了向上的力，但石头在力的作用下没有移动距离，因此人没有对石头做功。 【总结】做功的两个必要因素： ①作用在物体上的力；②物体在力的方向上移动的距离。 有时为了叙述方便，某个力做功往往也说成施力的物体做了功。如人推小车，推力做了功，也常说人做了功。 3. 不做功的三种情况 【提出问题】以下三种情况中，力是否做功？ ①举重运动员举着杠铃不动、人没有搬动石块。 【分析归纳】有力作用在物体上，但物体在力的方向上没有通过距离，所以力不做功。F≠0，s＝0（劳而无功） ②冰壶在平滑的冰面上滑行、踢出去的足球。 【分析归纳】冰壶和足球由于惯性移动了距离，但是和距离同一方向上没有力的作用，所以没有力做功。F=0，s≠0 (不劳无功) ③提着滑板在水平路面上前行，叉车举着货物在水平方向上移动。 【分析归纳】人提着滑板在水平路面上前行，叉车举着货物在水平方向上移动。都有力作用在物体上，物体也移动了距离，但是力和距离是垂直的，所以没有力做功。 (垂直无功) 【总结】力对物体没有做功的三种情况： 【播放视频】——《力不做功的三种情况》 【例题1】如图所示的四种情形中，对力是否做功判断正确的是（　） A．甲图中人提着滑板在平直的道路上匀速行走，人对滑板做了功 B．乙图中人推着货车在平直的道路上匀速行走，人对货车做了功 C．丙图中人用力搬石头但石头未被搬动，人对石头做了功 D．丁图中足球离开脚后继续在空中飞行的过程中，人对足球做了功 【答案】B. 【解析】A．甲图人提滑板在平直的路面上行走，人对滑板施加了竖直向上的力的作用，但滑板没有在力的方向上通过距离，所以人对滑板不做功，故A错误； B．乙图中人推着货车在平直的道路上匀速行走，货车沿着推力的方向通过了距离，所以人对货车做了功，故B正确； C．丙图中人用力搬石头但石头仍保持静止，人对石头施加了力，石头没有在力的方向上通过距离，所以人对石头没有做功，故C错误； D．丁图中足球离开脚后由于惯性继续在空中飞行的过程中，足球不再受人的踢力，所以人对足球没有做功，故D错误。 所以选B. 思考问题并回答。 与老师一起分析建立功的概念。 观看视频，进一步理解功的概念. 进行交流讨论，找出甲、乙做功的共同点。 进行交流讨论，找出丙、丁事例不做功的原因。 总结出做功的两个必要因素。 分析交流六个事例，归纳出不做功的三种情况. 观看视频，进一步理解不做功的三种情况. 做习题并进行交流回答。
学习新课 二、功的计算 【提出问题】做功的多少和什么因素有关系呢？如图所示，是起重机把每一个重力都相同的货物提高的情景，请同学们仔细观察，思考下面的问题。 甲与乙两次，哪一次做功多？你判断的理由是什么？甲与丙两次，哪一次做功多？你判断的理由是什么？ 【分析】甲与乙两次，乙做功多。因为力相等，乙通过的距离大。甲与丙两次，丙做功多。因为通过的距离相等，丙用的力大。 【总结】作用在物体上的力越大，物体在力的方向上移动的距离越大，力所做的功越多。 1. 功的大小 力学中规定：功等于力与物体在力的方向上移动的距离的乘积。 公式：功＝力×距离 W = Fs 2. 功的单位 在国际单位制中，力的单位是N，距离的单位是m，则功的单位是N m，它有一个专门的名称叫做焦耳，简称焦，符号是J。 1 J＝1 N m 1 N的力使物体在力的方向上通过1m的距离时所做的功为1 J。 把1个鸡蛋举高2m，做的功大约是1J。 3. 运用功的公式时须注意的几个问题： ①使用W＝Fs时，统一使用国际单位制中的单位。 ②做功的多少只由力F和距离s决定，与物体的质量、速度、运动方向、是否有摩擦等情况无关。 【播放视频】——《功的计算》 【例题3】质量为50kg的雪橇上装满了350kg的原木，一匹马拉着雪橇沿着平直的雪地中匀速前行，将原木运到了500m外的货场。如果雪橇行进中受到的摩擦力是800N，求马的水平拉力做的功。 【答案】4×105J。 【解析】雪橇在平直的雪地匀速前行，则马的水平拉力F拉=f摩=800N 雪橇沿水平拉力的方向移动的距离s=3000m 所以马的水平拉力做的功W=Fs=800N×500m=4×105J 注意：雪橇受到的重力G与雪地的支持力F都不做功。 5. 关于克服阻力做功 如果物体运动的方向与一个力的方向相反，我们就说这个力是阻力，物体克服这个阻力做功。 例如，在水平面上推动物体前进时，要克服摩擦力做功；提高物体时要克服重力做功。 人在爬楼梯时，要克服自己的重力做功，计算做功的大小时，应该用人的重力G乘以楼梯的竖直高度h，即W=Gh。 【例题3】如图5所示，小兰的质量为45kg，书包的质量为5kg，沿着楼梯登上三楼教室，若每层楼梯有15级台阶，每级台阶高20cm，问小兰从地面登上三楼需做多少功？（g=10N/kg） 【答案】3000J。 【解析】小兰与包的总重力 G=（m人+m包）g =50kg×10N/kg=500N 从地面登上三楼升高的高度 s=15×2×20cm=600cm=6m 则需做功 W=Fs=Gs=500N×6m=3000J 进行交流讨论，得出影响做功多少的因素。 与老师一起共同得出比较功的大小的方法，会计算功的大小。 观看视频，进一步理解功的概念. 做例题并进行交流。 知道克服阻力做功的含义并且会结算. 做例题并进行交流。
课 堂 练 习 课 堂 练 习 1．下列情况下，小明对物理课本做了功的是 （ ） A. 阅读静止在桌面上的物理课本 B. 水平推物理课本，但未推动 C. 物理课本自由下落的过程 D. 将物理课本从地面捡起的过程 【答案】D 【解析】A. 阅读静止在桌面上的课本，人没有施加力，课本也没有移动距离，所以小明对课本没有做功，故A不符合题意； B. 水平推课本，未推动，所以对课本没有做功，故B不符合题意； C. 物理课本自由下落的过程中，受重力作用，课本沿重力方向通过了距离，因此重力对课本做了功，但人对课本没有做功，故C不符合题意； D. 将物理课本从地面捡起的过程中，人对课本有力的作用，课本在力的方向上移动了距离，所以小明对课本做了功。 所以选D。 2. 下列所示现象中，力对物体做功的是（　　） A．图甲：用力搬石头，没有搬动 B．图乙：用力提着滑板在水平路面上前行 C．图丙：用力将木箱推到斜面的顶端 D．图丁：用力举着杠铃在空中不动 【答案】C。 【解析】A．用力搬石头，没有搬动，人对石头施加力的作用，但石头在力的方向上没有移动距离，人对石头没有做功，故A不符合题意； B．用力提着滑板在水平路面上前行，人对滑板施加的力竖直向上，滑板在力的方向上没有移动距离，人对滑板没有做功，故B不符合题意； C．用力将木箱推到斜面的顶端，木箱在力的方向上移动了距离，所以人对木箱做功，故C符合题意； D．用力举着杠铃在空中不动，人对杠铃施加力的作用，杠铃在力的方向上没有移动距离，人对杠铃没有做功，故D不符合题意。 所以选C. 3．如图所示是台球比赛中的情景，白球和黑球静止在水平球台上，运动员手推球杆撞击白球，白球运动后再撞击黑球。下列说法正确的是（ ） A. 击球后，白球离开球杆向前滚动时，球杆对白球做了功 B. 白球在水平球台上滚动时，白球的重力对它做了功 C. 白球撞击黑球后，黑球滚动时，白球对黑球做了功 D. 运动员手推动球杆前进时，手对球杆做了功 【答案】D。 【解析】A. 击球后，白球离开球杆向前滚动时，不受球杆的推力，球杆对白球没有做功，故A错误； B. 白球在水平台上滚动时，没有在重力的方向上通过距离，白球的重力没有做功，故B错误； C. 白球撞击黑球后，黑球滚动时，白球对黑球没有力的作用，白球对黑球没有做功，故C错误； D. 运动员手推动球杆前进时，手对球杆有力的作用，球杆在力的方向上也通过了距离，手对球杆做了功，故D正确。所以选D。　 4. 如图所示，小明同学的质量约50 kg，从一楼走到三楼，他上楼过程中克服重力所做的功可能为（　 　） A. 30 J B. 300 J C. 3 000 J D. 10 000 J 【答案】C. 【解析】小明的重力 G=mg =50kg×10N/kg=500N 从地面登上三楼升高的高度 S=6m 则克服重力所做的功 W=FS=GS=500N×6m=3000J 选项C正确。 5. 小明同学用40 N的水平推力推着重100 N的小车在水平地面上前进了2 m，松开手后，小车仍向前滑行了1 m，整个过程中小明做功____J，小车的重力做功____J。 【答案】80；0. 【解析】小明所做的功 W=FS=GS=40N×2m=80J 松开手后，小车由于惯性仍向前滑行了1 m，没有力做功；重力的方向与运动方向垂直，重力不做功。 6. 小明参加中考体育测试。在跳绳测试中，1 min跳了150次，每次跳起的高度为5 cm，小明的质量为50 kg。小明所受的重力是_____N，小明每跳一次做功是____J。（g取10 N/kg ） 【答案】500，25. 【解析】小明所受的重力是G=mg =50kg×10N/kg=500N 从地面跳起的高度 S=5cm=0.05m 则小明每跳一次做功W=FS=GS=500N×0.05m=25J 7．一个人先后用同样大小的力F 将质量为m的物体分别在光滑水平面、粗糙水平面和粗糙斜面上沿力的方向移动相同的距离S（如图所示），该力在这三个过程中所做的功分别为W1、W2、W3，关于它们之间的大小关系说法正确的是（　 ） A. W1＜W2＜W3 B. W1＜W2 = W3 C. W1 = W2 = W3 D. W1= W2＜W3 【答案】C. 【解析】在这三个过程中，人先后用的力F大小相等，沿力的方向移动相同的距离也相等，根据W=FS可知：在这三个过程中力所做的功相等。 这三个过程中外力所做的功与物体的运动状态、受力情况都无关。 所以选C。 8．如图所示，AC＞BC，用相同的推力沿粗糙程度相同的斜面AC和BC分别将同一重物从底部推到顶端，则此过程中（　　） A．两次推力做功大小相同 B．两次克服摩擦力做功大小相同 C．两次克服物体重力做功大小相同 D．两个斜面的支持力对物体做功大小不相等 【答案】C. 【解析】A．两次推力大小相同，但是AC＞BC，所以两次推力做功大小不相同； B．AC边的摩擦力大于BC边的摩擦力，通过的距离大，所以克服摩擦力做功多； C．两次都是将同一重物从底部推到顶端，提的高度相等，所以克服物体重力做功大小相同 ；该选项正确； D．两个斜面的支持力方向与物体运动方向垂直，对物体不做功。 通过以上分析可知，ABD选项都错误，只有C正确。所以选C。 9. 如图所示，甲、乙两同学各用水平推力推一相同的木箱，甲推的木箱下面有轮子，乙推的木箱直接放在同样的水平地面上，若甲、乙都把木箱匀速向前推了1m的距离，则甲、乙两同学做的功 （ ） A．甲做的功多 B．乙做的功多 C．甲、乙做的功一样多 D．无法确定 【答案】B. 【解析】因为甲木箱下面有轮子，摩擦力小，甲对物体的作用力小；乙推的木箱直接放在同样的水平地面上，乙对物体的作用力大，F乙＞F甲。 甲、乙都把木箱匀速向前推了1m的距离，根据功的计算公式W=Fs可知，乙对物体所做的功多。 所以选B。 10. 如图所示，被誉为“中华神盾”的防空导弹驱逐舰是我国海军的中坚力量，它满载时总重力为6.0×107N。在某次演习中，驱逐舰满载时以36km/h的速度匀速直线航行了30min，航行过程中受到的阻力是总重力的0.01倍。求驱逐舰匀速直线航行过程中： ①通过的路程是多大？ ②牵引力是多大？ ③克服阻力做了多少功？ 【答案】①18000m；② 6×105 N；③1.08×1010 J。 【解析】①路程 s＝vt＝36 km/h× 0.5h＝18 km =18000m ②驱逐舰匀速航行，牵引力与阻力是平衡力，大小相等 F＝f＝0.01G＝0.01×6.0×107 N＝6×105 N ③克服阻力做的功 W＝Fs＝6×105 N×1.8×104 m＝1.08×1010 J
课 堂 小 结
板 书 设 计 第1节 功 一、物理学中功的含义 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，在物理学中就说这个力对物体做了功。 二、做功的两个必要因素 1. 作用在物体上的力； 2. 物体在这个力的方向上移动一段距离. 三、不做功的三种情况 1. 有距离无力； 2. 有力无距离； 3. 力与距离的方向垂直 四、功的计算 1. 功=力×距离 表达式：W=Fs 2. 功的单位：焦耳（J） 1J＝1 N m。
作 业

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