资源简介

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11.1功 教学设计
一、核心素养目标
1.物理观念：理解功的物理意义，明确做功的两个必要因素，能准确判断物体是否做功；掌握功的计算公式W=Fs及单位，能结合具体情境进行功的定量计算，建立“力与距离的乘积”这一功的量化观念。
2.科学思维：通过对“力是否做功”的辨析，培养归纳推理能力，总结出不做功的典型情况；在功的计算练习中，学会建立物理模型，将生活中的实际问题转化为“力与物体在力的方向上移动距离”的物理问题，提升抽象思维能力。
3.科学探究：通过“探究力做功的影响因素”实验，经历提出问题、猜想假设、设计方案、进行实验、分析论证的完整过程，掌握控制变量法的应用，培养实验操作与数据处理能力。
4.科学态度与社会责任：结合功在生活、生产中的应用（如起重机吊物、运动员举重等），认识功的实用价值；通过实验操作培养严谨求实的科学态度，体会物理知识与生活的紧密联系，增强运用物理知识解决实际问题的意识。
二、教学重难点
1.教学重点
功的物理意义：明确“功”是力对物体产生的成效，是能量转化的量度。做功的两个必要因素：一是作用在物体上的力（F），二是物体在力的方向上移动的距离（s），二者缺一不可。功的计算公式与单位：掌握W=Fs的推导与应用，理解公式中各物理量的含义及对应关系；明确功的单位是焦耳（J），知道1J的物理意义。功的相关计算：能结合具体情境，判断力与距离的对应性，准确计算恒力所做的功，解决生活中的简单做功问题。
2.教学难点
判断力是否做功：准确区分“力的方向”与“物体移动方向”的关系，辨析“劳而无功”的三种典型情况——有力无距离（如推而未动）、有距离无力（如物体因惯性运动）、力与距离方向垂直（如提重物水平移动）。功的计算中“距离”的判断：明确公式中“s”是物体在“力的方向上”移动的距离，而非物体运动的总距离，当力与物体运动方向成一定角度时，能初步理解需取力的方向上的分距离（为后续学习铺垫）。将实际问题转化为做功模型：从生活实例（如拖地、搬书、骑车等）中提取“力”和“对应距离”的关键信息，排除无关因素干扰，正确运用公式计算。
三、教学环节设计
（一）情境导入：从“成效”引出“功”
展示三组生活实例的图片或短视频：①建筑工地上，起重机将沉重的钢筋从地面吊到高楼；②运动员举起杠铃，杠铃从低处被举至头顶；③学生背着书包在水平操场上行走，书包随人移动但高度不变。提问引导：“起重机对钢筋、运动员对杠铃、学生对书包都施加了力，这些力的作用效果相同吗？哪些力让物体的运动状态或位置发生了‘有效改变’？物理学中，如何描述这种‘力的有效作用’？”通过对比分析，引出本节课核心概念——“功”，说明物理学中的“功”与生活中“工作”“功劳”的含义不同，它特指力对物体产生的特定成效，从而激发学生探究兴趣。
（二）新课讲授：功的两个必要因素
1.实验探究：力做功的影响因素
提出问题：“力对物体做功的多少，可能与哪些因素有关？”引导学生结合导入实例猜想：可能与“力的大小”和“物体移动的距离”有关。设计实验：采用控制变量法，使用弹簧测力计、木块、刻度尺、水平木板等器材进行实验。
实验1：控制距离不变，改变拉力大小。将木块放在水平木板上，用弹簧测力计沿水平方向以1N的力拉木块，使木块匀速移动0.2m，记录拉力和距离；再用2N的力重复上述实验，使木块仍移动0.2m。引导学生观察：两次实验中，拉力越大，弹簧测力计示数越大，拉动木块的“成效”越明显（可通过木块克服摩擦力的效果感知）。
实验2：控制力的大小不变，改变移动距离。用1N的力拉木块，使木块匀速移动0.2m，记录数据；保持拉力仍为1N，使木块移动0.4m，再次记录。学生发现：相同拉力下，木块移动距离越远，力的作用“成效”越显著。
实验3：探究“方向”的影响。用弹簧测力计竖直向上拉木块，使木块上升0.2m；再用同样大小的力水平拉木块，使木块水平移动0.2m。对比两次实验中“力的方向”与“物体移动方向”的关系，以及力的作用成效，为后续理解“方向对应性”做铺垫。
分析论证：结合实验现象，师生共同总结：力对物体做功，必须满足两个条件——一是物体受到力的作用，二是物体在力的方向上移动了一段距离，二者缺一不可。
2.判断力是否做功的典型情境分析
展示四种典型情境，引导学生分组讨论“力是否做功”，并说明理由：①小明用力推墙壁，墙壁未动；②足球被踢出后，在水平草地上滚动了10m；③起重机吊着货物在水平方向移动了5m；④工人沿斜面将货物从底端推至顶端。
小组代表发言后，教师总结不做功的三种情况：
情况1：有力无距离——“劳而无功”。如推墙未动，小明对墙壁施加了力，但墙壁在力的方向上未移动距离，力不做功。
情况2：有距离无力——“不劳无功”。如踢出的足球，离开脚后不再受脚的踢力，其滚动距离是因惯性产生，脚的力不做功。
情况3：力与距离方向垂直——“垂直无功”。如起重机吊货物水平移动，拉力方向竖直向上，货物移动方向水平，力与距离方向垂直，拉力不做功。
强调：只有当力的方向与物体移动方向不垂直时（同向或成一定角度），力才可能做功，核心是“力的方向上有距离”。
（三）新课讲授：功的计算与单位
1.功的计算公式推导
结合前面的探究实验，当力的方向与物体移动方向相同时，物理学中规定：功（W）等于作用在物体上的力（F）与物体在力的方向上移动的距离（s）的乘积。由此得出功的计算公式：W=Fs。
公式中各物理量的含义及单位：F表示作用在物体上的力，单位是牛顿（N）；s表示物体在力的方向上移动的距离，单位是米（m）；W表示功，单位是牛顿·米（N·m），为纪念物理学家焦耳，功的专用单位命名为焦耳，简称焦，符号为J。1J=1N·m，其物理意义是：作用在物体上的力为1N，物体在力的方向上移动的距离为1m时，力对物体做的功为1J。举例说明：用10N的力水平拉木块，使木块移动1m，拉力做功W=10N×1m=10J；将2N的物理课本从地面举高0.5m，手对课本的支持力做功W=2N×0.5m=1J。
2.功的计算注意事项
通过典型例题强调计算关键：①“一一对应”：公式中的F和s必须对应同一个力和该力作用下物体移动的距离，不能张冠李戴。例如，用水平力拉木块时，计算拉力做功用拉力和水平移动距离，计算摩擦力做功则用摩擦力和水平移动距离。②“方向一致”：s必须是物体在F的方向上移动的距离，若物体运动方向与力的方向相反（如克服阻力运动），则力做负功（初中阶段可表述为“物体克服该力做功”）。③“单位统一”：计算前需确保F的单位为N，s的单位为m，这样W的单位才是J，避免单位混淆导致错误。
3.基础计算例题解析
例题1：一个重为200N的物体，在50N的水平拉力作用下沿水平地面匀速移动了10m，求拉力做的功和重力做的功。
解析：首先明确研究对象和对应的力。拉力是水平方向，物体在水平方向移动了10m，拉力与距离方向一致，拉力做功W拉=F拉s=50N×10m=500J；重力方向竖直向下，物体在竖直方向未移动距离（s=0），重力做功W重=G×0=0J。答案：拉力做功500J，重力做功0J。
例题2：某同学用20N的力将重为15N的排球竖直向上抛出，排球在上升过程中，该同学对排球做的功为多少？（忽略空气阻力）
解析：排球在上升过程中，已离开同学的手，手对排球的力不再存在（F=0），虽然排球有上升距离，但因无力作用，该同学对排球做功W=Fs=0×s=0J。排球上升的动力来自抛出瞬间的力，而题目问的是“上升过程中”的功，故做功为0J。
（四）实验探究：生活中的做功现象
实验目的：通过测量生活中常见力所做的功，加深对功的理解，掌握功的计算方法。
实验器材：弹簧测力计、刻度尺、书包、课桌、水桶等。
实验任务：①测量将书包从地面举到课桌上，手对书包做的功；②测量用弹簧测力计水平拉动课桌匀速移动1m，拉力做的功；③测量提着重为10N的水桶水平行走5m，手对水桶做的功。
实验步骤：①用弹簧测力计测出书包的重力G，用刻度尺测出课桌的高度h，根据W=Gh计算手对书包做的功（举力与重力平衡，F=G，上升距离h与举力方向一致）；②用弹簧测力计水平拉课桌，使课桌匀速移动，记录测力计示数F（即拉力大小），用刻度尺测移动距离s=1m，根据W=Fs计算拉力做功；③提水桶水平行走时，记录拉力大小（等于水桶重力10N）和水平移动距离5m，分析拉力方向与移动方向的关系，判断做功情况并计算。
实验总结：各小组展示实验数据，教师点评误差来源（如弹簧测力计读数误差、刻度尺测量误差、未保持匀速运动导致拉力变化等），强调实验中“力与距离对应”的关键作用，深化对功的计算公式的理解。
（五）新课讲授：功的物理意义——能量转化的量度
结合前面的实例，引导学生思考：“力对物体做功的过程，伴随着什么变化？”举例分析：①起重机吊起重物，拉力对重物做功，重物的重力势能增加；②运动员举起杠铃，举力对杠铃做功，杠铃的重力势能增加；③汽车发动机的牵引力对汽车做功，汽车的动能增加。
总结得出：功的本质是能量转化的“桥梁”和“量度”，力对物体做了多少功，就有多少能量发生了转化（或转移）。例如，拉力对物体做10J的功，就有10J的其他形式能量（如电能、化学能）转化为物体的机械能。这一意义将“功”与“能量”联系起来，为后续学习“功率”“机械能及其转化”奠定基础，同时让学生理解功的物理价值。
（六）课堂讨论：易错点辨析
提出讨论问题：“甲同学用10N的力将物体沿斜面推上高处，物体沿斜面移动的距离为5m，而物体上升的竖直高度为2m，甲同学做的功是用W=10N×5m计算，还是用W=10N×2m计算？为什么？”
学生分组讨论后发言，教师引导：推力的方向是沿斜面向上的，物体在推力的方向上移动的距离是斜面的长度5m，而非竖直高度2m，因此应选用W=Fs=10N×5m计算推力做的功。竖直高度2m是重力方向上的距离，若计算重力做功则用G×2m，二者不可混淆。通过讨论，强化“力与距离必须对应”的核心原则，突破本节课的难点。
（七）拓展延伸：功在生产中的应用
介绍功在工业、农业等领域的应用：①挖掘机挖掘土壤时，铲斗对土壤的力做功，将土壤从地下转移到地面，实现机械能的转化；②拖拉机耕地时，牵引力对犁做功，克服土壤阻力，将化学能转化为机械能；③水电站中，水流对涡轮机做功，推动涡轮机转动，将水的机械能转化为电能。通过这些实例，让学生认识到功的概念在生产实践中的重要性，体会物理知识的实用价值。
四、核心知识归纳
1.功的定义与物理意义
定义：物理学中，当一个力作用在物体上，且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。物理意义：功是能量转化的量度，力对物体做的功等于物体能量的变化量。
2.做功的两个必要因素
①作用在物体上的力（F）；②物体在力的方向上移动的距离（s）。二者必须同时具备，缺一不可。不做功的三种情况：有力无距离、有距离无力、力与距离方向垂直。
3.功的计算与单位
计算公式：当力的方向与物体移动方向相同时，W=Fs。各物理量单位：F（N）、s（m）、W（J）。单位换算：1J=1N·m。1J的物理意义：1N的力使物体在力的方向上移动1m所做的功。计算关键：力与距离一一对应，单位统一，明确“力的方向上的距离”。
4.核心易错点
①混淆“物体移动的总距离”与“力的方向上的距离”；②将不同力与距离错误搭配（如用重力与水平距离计算功）；③忽略“力是否存在于物体移动过程中”（如踢出的球，脚的力不再做功）；④认为“只要有力作用在运动的物体上，力就一定做功”。
五、课堂练习
（一）基础巩固题
1.下列情景中，力对物体做功的是（）
A.用力搬石头但未搬动B.熟透的苹果从树上落下，重力对苹果做功
C.手提书包在水平地面上匀速行走D.水平推桌子，桌子未被推动
2.关于功的概念，下列说法正确的是（）
A.物体受到力的作用，就一定有力对物体做功B.物体移动了距离，就一定有力对物体做功
C.力对物体做功的多少只与力的大小有关D.力对物体做功的多少与力和距离都有关
3.某同学用20N的水平拉力将重为15N的木块沿水平方向拉动了4m，该同学对木块做的功是多少？重力对木块做的功是多少？
4.一个重为500N的物体，在100N的水平推力作用下沿水平地面移动了20m，推力做功的大小是（）
A.2×10 JB.1×10 JC.1×10 JD.2×10 J
5.关于功的单位焦耳，下列说法正确的是（）
A.1J等于1kg·m/s B.1J等于1N·mC.1J等于1N/mD.1J等于1kg·m /s
（二）能力提升题
6.如图所示，用10N的水平拉力F拉着重为20N的物体沿水平方向做匀速直线运动，物体运动的距离s=3m，求：（1）拉力F做的功；（2）物体受到的摩擦力f做的功（提示：物体匀速运动，f=F）；（3）重力G做的功。
7.某工人师傅用500N的力将重为800N的货物沿斜面推至高处，斜面长5m，高2m，求工人师傅对货物做的功和货物克服重力做的功。
8.一辆重为1.2×10 N的汽车，在水平公路上匀速行驶时受到的阻力是3×10 N，汽车行驶了5km，求：（1）汽车的牵引力做的功；（2）重力做的功。
9.下列关于力做功的说法正确的是（）
A.人用尽全力搬石头却未搬动，人对石头做了功B.起重机吊着货物静止在空中，起重机对货物做了功
C.足球在水平地面上滚动，脚对足球不做功D.挂钩上的书包静止不动，挂钩对书包做了功
（三）拓展创新题
10.某同学发现：用同样大小的力，分别将同一个木箱沿水平地面拖动和沿斜面推上同一高度的平台，两次“用力”的感觉不同，做功多少也可能不同。请你设计实验方案，比较这两种情况下力所做的功，并说明实验中需要控制的变量和测量的物理量。
11.阅读材料：“蹦极”是一项刺激的运动，人站在高处，将一端固定的弹性绳绑在身上，跳下后弹性绳被拉伸，人在重力作用下下落，重力对人做功，同时弹性绳被拉长时，人对弹性绳做功。请分析：（1）人在下落过程中，重力做功的特点是什么？（2）弹性绳被拉伸的过程中，人对弹性绳做功的过程中，能量发生了怎样的转化？
六、练习答案与解析
（一）基础巩固题答案与解析
1.答案：B解析：A选项有力无距离，力不做功；B选项苹果受重力，在重力方向（竖直向下）移动了距离，重力做功；C选项手提书包的力竖直向上，移动方向水平，力与距离垂直，不做功；D选项有力无距离，力不做功。故选B。
2.答案：D解析：A选项有力无距离不做功，错误；B选项有距离无力（如惯性运动）不做功，错误；C选项功的大小与力和距离都有关，错误；D选项符合功的计算公式W=Fs，正确。故选D。
3.答案：同学对木块做功80J，重力做功0J解析：拉力方向水平，木块在水平方向移动4m，拉力做功W=Fs=20N×4m=80J；重力方向竖直向下，木块在竖直方向无移动距离，重力做功W=Gh=15N×0=0J。
4.答案：A解析：推力做功W=Fs=100N×20m=2000J=2×10 J，故选A。
5.答案：B解析：功的单位J是导出单位，1J=1N·m，1N=1kg·m/s ，故1J=1kg·m /s ，A、C、D错误，B正确。故选B。
（二）能力提升题答案与解析
6.答案：（1）30J；（2）-30J（或物体克服摩擦力做功30J）；（3）0J解析：（1）拉力做功W拉=Fs=10N×3m=30J；（2）物体匀速运动，摩擦力f=F=10N，摩擦力方向与移动方向相反，做功W摩=fs=10N×3m=30J，因方向相反，通常表述为物体克服摩擦力做功30J；（3）重力方向竖直向下，物体水平移动，重力不做功，W重=0J。
7.答案：工人对货物做功2500J，货物克服重力做功1600J解析：工人的推力沿斜面方向，货物沿斜面移动5m，推力做功W推=Fs=500N×5m=2500J；重力方向竖直向下，货物上升高度2m，克服重力做功W克重=Gh=800N×2m=1600J。
8.答案：（1）1.5×10 J；（2）0J解析：（1）汽车匀速行驶，牵引力F牵=f阻=3×10 N，行驶距离s=5km=5000m，牵引力做功W=Fs=3×10 N×5000m=1.5×10 J；（2）重力方向竖直向下，汽车水平行驶，重力不做功，W重=0J。
9.答案：C解析：A选项有力无距离，不做功；B选项有力无距离，不做功；C选项足球滚动时不受脚的力，脚不做功，正确；D选项有力无距离，不做功。故选C。
（三）拓展创新题答案与解析
10.答案：实验方案：①控制变量：木箱的重力（同一木箱）、平台高度（确保两次最终位置高度相同）、地面与斜面的粗糙程度（可在同一水平地面搭建斜面）；②测量物理量：水平拖动时的拉力F 、水平移动的距离s （从起始点到平台正下方的水平距离）、沿斜面推时的拉力F 、斜面的长度s ；③计算与比较：分别计算水平拖动时的功W =F s 和沿斜面推时的功W =F s ，比较W 与W 的大小。实验中需用弹簧测力计测量拉力，用刻度尺测量距离，确保拉力方向与移动方向一致（水平拖动时拉力水平，沿斜面推时拉力沿斜面向上）。
11.答案：（1）人在下落过程中，重力方向始终竖直向下，人在重力方向上不断移动距离，因此重力始终对人做正功；随着下落高度增加，重力做功的多少不断增大（W=Gh，h增大，W增大）。（2）人对弹性绳做功的过程中，人的机械能（重力势能和动能）转化为弹性绳的弹性势能；当弹性绳被拉伸到最长时，人的机械能最小，弹性绳的弹性势能最大，实现了机械能的转化与转移，符合“功是能量转化量度”的规律。
21世纪教育网 www.21cnjy.com 精品试卷·第 2 页 （共 2 页）
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