资源简介

11.3 功 教案
课题 11.3 功 课型 新授课
课时 1课时 教材版本 苏科版九年级上册
教学方法 讲授法、讨论法、实例分析法
教学用具 多媒体课件
教材分析：本节内容在苏科版九年级上册第十一章第3节，是在学生已经学习简单机械的基础上，进一步研究力对物体做功的问题。教材从生活实例出发，通过叉车搬运货物引入功的概念，再系统讲解做功的两个必要因素和计算公式，为后续学习功率和机械效率奠定基础。
学情分析：九年级学生已经具备一定的力学基础，熟悉力、运动、二力平衡等概念，但对「功」这一抽象物理量的理解存在困难。学生容易将「做工」与物理中的「做功」混淆，判断力是否做功时容易忽略「力的方向上有距离」这一条件，需要通过大量实例辨析加深理解。
一、教学目标
1. 知道力学中功的概念，理解做功的两个必要因素，能判断力是否对物体做功。
2. 掌握功的计算公式 W = Fs 和单位焦耳（J），能运用公式进行简单计算。
3. 通过实例分析，体会功的概念建立过程，培养分析问题和解决问题的能力。
二、教学重难点
重点：功的概念、做功的两个必要因素、功的计算公式及单位。
难点：判断力是否对物体做功；理解力和距离垂直时不做功的情况。
三、教学过程
（一）情境导入
教师活动：展示叉车搬运货物的图片，提出问题：叉车要把货物从地面搬到车上，除了要对货物施加向上的托力，还需要怎样做才能完成这个任务？
叉车举高货物示意图
学生活动：学生1：货物要向上移动。
学生2：叉车要托着货物往上走。
教师活动：引导学生观察：货物受到向上的力F，并且在这个力的方向上移动了一段距离s。叉车托起货物的力产生了实际效果——货物被举高了。物理学中就说，叉车托起货物的力做了功。引出本节课的课题。
——下面我们系统地学习什么是功。——
（二）知识点一：什么是功
教师活动：讲解功的定义：物理学中，把力与物体在力的方向上通过的距离的乘积称为机械功，简称功。
教师活动：强调功的大小等于力与物体在力的方向上移动的距离的乘积，即：功 = 力 × 距离。
教师活动：其中W表示功，F表示力，s表示物体在力的方向上通过的距离。
教师活动：介绍功的单位：在国际单位制中，功的单位是焦耳，简称焦，符号是J。1 J = 1 N·m，表示1 N的力使物体在力的方向上通过1 m的距离时所做的功为1 J。
学生活动：学生记录公式和单位，思考生活中哪些过程有力的做功。
【提示】注意：功是标量，只有大小没有方向。计算功时，s必须是物体在力的方向上移动的距离。
人推小车
起重机吊货物
教师活动：结合图片分析：人推小车，推力对小车做了功；起重机吊货物，拉力对货物做了功。两种情况的共同点都是有力作用在物体上，并且物体在力的方向上移动了距离。
（三）做功的两个必要因素
教师活动：展示搬石头和推车的图片，提问：一个人搬石头搬而未起，人对石头的力是否做功？另一个人推车在水平方向上前行，人对车的推力是否做功？
搬石头搬而未起
推车水平前进
学生活动：学生1：搬石头没搬起来，力没有做功吧？
学生2：推车走了，推力肯定做功了。
教师活动：总结做功的两个必要因素：一是作用在物体上的力；二是物体在力的方向上通过的距离。两个条件缺一不可，必须同时满足。
【提示】判断力是否做功的方法：先看是否有力作用在物体上，再看物体是否在该力的方向上移动了距离。
（四）不做功的三种情况
教师活动：结合生活实例，系统讲解不做功的三种典型情况。
教师活动：第一种：有力无距离。例如用力搬石头但石头未动，举重运动员举着杠铃不动。此时虽然有力作用在物体上，但物体没有移动距离，力没有做功。
用力搬石头，石头未动
举重运动员举着杠铃不动
教师活动：第二种：有距离无力。例如离开手的物体由于惯性继续运动，此时物体虽然移动了距离，但没有力持续作用在物体上（忽略空气阻力），所以没有力做功。
投掷出的物体由于惯性运动
冰壶滑出后靠惯性前进
物体离开手后继续运动
教师活动：第三种：有力有距离，但力和距离垂直。例如手提水桶在水平路面上行走，手对水桶的拉力竖直向上，而水桶移动的方向是水平的，拉力与移动方向垂直，拉力不做功。
手提水桶水平行走
力与位移垂直不做功
学生活动：学生举例说明生活中不做功的情况，互相讨论判断。
（五）例题辨析
教师活动：例1：下列情景中，重力对物体做功的是（　　）
A. 灯静止悬挂在天花板上
B. 小车在水平面上做匀速运动
C. 足球在水平地面上滚动
D. 篮球由高处落下
教师活动：引导学生分析：A选项灯静止，有重力但无距离，重力不做功；B、C选项物体在水平方向运动，重力竖直向下，力和距离垂直，重力不做功；D选项篮球下落，重力方向竖直向下，篮球在重力方向上移动了距离，重力做功。答案选D。
学生活动：学生独立思考后回答，部分学生可能在B、C选项上出错，教师及时纠正。
教师活动：例2：关于做功的几个判断中，不正确的是（　　）
A. 起重机将货物吊起时，起重机的拉力对货物做了功
B. 汽车载着货物在水平公路上行驶时，汽车对货物向上的支持力不做功
C. 某个人将铅球推出，铅球在空中运动过程中，推力对铅球做功
D. 人用力托着一箱货物站着不动时，人对货物不做功
教师活动：分析：A选项拉力向上，货物向上移动，拉力做功，正确；B选项支持力向上，货物水平移动，力和距离垂直，支持力不做功，正确；C选项铅球在空中时手已经不再推，推力不存在，推力不做功，此选项错误；D选项有力无距离，不做功，正确。答案选C。
学生活动：学生讨论后回答，教师强调铅球离开手后推力不再存在这一关键点。
——掌握了做功的判断方法后，我们来学习如何计算功的大小。——
（六）知识点二：功的计算
教师活动：出示例题：小明将质量为10 kg的水桶从距井口3 m深处匀速提至井口。在这一过程中，小明对水桶做了多少功？
小明从井中提水示意图
教师活动：分析：求小明对水桶所做的功，需要知道小明对水桶拉力的大小和水桶被提升的高度。水桶匀速上升，根据二力平衡条件，小明对水桶的拉力与水桶所受的重力大小相等。
教师活动：解答：
小明对水桶的拉力
F = G = mg = 10 kg × 9.8 N/kg = 98 N
水桶在拉力方向上移动的距离 s = 3 m。
根据功的公式，小明对水桶做的功
教师活动：反思：以不同的速度匀速提起水桶，小明对水桶所做的功是否相同？
学生活动：学生1：速度不同，功应该不同吧？
学生2：不对，力一样，距离一样，功应该相同。
教师活动：强调：只要力和在力的方向上的距离相同，功就相同，与速度大小无关。
（七）功的计算注意事项
教师活动：讲解功的计算应注意以下两点：
1. 分过程计算：应用 W = Fs 计算时，力的大小和方向应是不变的。若力的大小或方向是变化的，应分过程计算。
2. 单位统一：利用公式进行计算时，必须全部使用国际单位制中的单位，F 使用 N，s 使用 m，W 使用 J。
教师活动：进一步说明：力对物体做功的多少，只与作用在物体上的力F，以及物体在力的方向上移动的距离s有关，与物体的质量m、速度v、运动状态（加速、减速或匀速）等因素无关。
【提示】计算功时务必明确：哪个力做的功，物体在哪个力的方向上移动了多少距离。
（八）一些力做功的大概值
教师活动：展示生活中常见力做功的数值，帮助学生建立对1焦耳的感性认识。
将两个鸡蛋举高1 m，做功约1 J
将一袋10 kg的大米从地面扛到肩上，做功约150 J
将一瓶500 mL的矿泉水从地上拿起并举过头顶，做功约10 J。
教师活动：通过这些数据，学生可以体会到焦耳是一个较小的单位，日常生活中很多动作做的功都在几十到几百焦耳的范围。
（九）课堂小结
教师活动：引导学生回顾本节课的主要内容：
1. 功的概念：力与物体在力的方向上通过的距离的乘积。
2. 做功的两个必要因素：作用在物体上的力；物体在力的方向上通过的距离。
3. 不做功的三种情况：有力无距离、有距离无力、力和距离垂直。
4. 功的计算公式：W = Fs，单位：焦耳（J）。
学生活动：学生自主梳理知识框架，补充笔记。
（十）课堂练习
教师活动：练1：如图是冰壶比赛场地的示意图。某次比赛中，运动员推着冰壶从A点运动6 m到达B点时轻轻松手，随后冰壶沿冰道运动30 m停在O点。若运动员对冰壶的水平推力为9 N，冰壶运动中受到水平方向的阻力，大小恒定为1.5 N。从A点到O点冰壶沿直线运动，此过程中（　　）
冰壶比赛场地示意图
A. 推力对冰壶做功为270 J
B. 推力对冰壶做功为324 J
C. 冰壶克服阻力做功为54 J
D. 冰壶克服阻力做功为45 J
教师活动：分析：推力只在A到B的过程中存在，推力做功 W = Fs = 9 N × 6 m = 54 J。冰壶从A到O总路程36 m，克服阻力做功 W = fs = 1.5 N × 36 m = 54 J。答案选C。
学生活动：学生独立思考，部分学生容易误选A，忽略推力只在6 m内作用。教师强调力的作用距离要与力的存在区间对应。
教师活动：练2：现有甲、乙、丙三个质量不同的物体（m甲>m乙>m丙），在相等的恒力F作用下，分别沿水平、斜面向上、竖直方向通过了相等的距离s。F在三种情况下做的功分别为W甲、W乙、W丙，三者大小判断正确的是（　　）
甲沿水平方向运动
乙沿斜面向上运动
丙竖直向上运动
A. W甲>W乙>W丙　　B. W甲教师活动：分析：根据功的计算公式 W = Fs，三种情况下的力F大小相等，在力的方向上通过的距离s也相等，因此三种情况下力F做的功相等，与物体的质量和运动方向无关。答案选C。
教师活动：练3：叉车把质量为200 kg的货物缓慢举高0.8 m，然后又沿水平方向缓慢移动2 m到车厢旁。请分析整个过程中叉车对货物做功的情况并计算功的大小。g取10 N/kg。
解：货物被举高的过程中，叉车施加的力的方向与货物移动的方向相同，所以该阶段叉车对货物做功。
叉车对货物做的功
叉车沿水平方向移动时，对货物施加了竖直向上的力，货物在力的方向上没有移动距离，故该阶段叉车对货物没有做功。
教师活动：强调：此题需要分过程分析，举高过程做功，水平移动过程不做功，不能简单地把0.8 m和2 m相加作为距离。
四、板书设计

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