11.3 功 功率
【教学目标】
1.知识与技能:
(1)明确做功的两个必要因素,能根据做功的两个必要因素初步判断物体是否做功;
(2)初步理解功的计算公式,知道功的单位是焦耳,并会进行有关计算;
(3)知道作用在物体上的力与物体通过的距离垂直时,该力不做功;
(4)知道功率的概念,会进行简单计算。
2.过程与方法:
经过举例,理解功及功的必要因素,培养从生活现象中分析物理本质的方法。
3.情感、态度与价值观:
通过用力未做功的实例,引起学生适当焦虑,激起其学习功的知识内容的好奇心,使之积极参与判断是否做功的讨论。
【教学过程】
教师活动设计 学生活动设计
一、复习提问 提问:力的三要素是指哪些? 提问:重力的方向是怎样的 提问:力作用在物体上会怎样(产生什么效果)? 回答问题。 回答问题。 回答问题。 会改变物体的状态。
二、新课引入 由力的不同作用效果引出功。 举例: 推桌子:小明和小聪分别用力推动桌子,小明虽费了力气,但桌子没有移动,小聪用力将桌子推走了。 还可举些其他例子。 例如:擦黑板。用力压黑板擦,在黑板上挪动黑板擦。 推箱子,搬椅子…… 由这些例子给出功的定义。 区分不同情况理解。
三、新课展开
1.力学中功的含义 我们常说的功是有“成效”的意思,但在物理学中它还有特殊的含义。当一个力作用在物体上,物体在这个力的作用下通过了一段距离,我们就说这个力的作用有了成效,力学里就说这个力做了功。 显然力做功有两个条件。 一是作用在物体上的力。(F) 二是物体沿力的方向通过的距离。(s) 举例: ⑴举重运动员向上举杠铃,作用在杠铃上的力是向上的,并且杠铃向上运动了一段距离,我们说运动员对杠铃做了功。 ⑵直升机向上拉动铁塔,对铁塔有一个向上的拉力,铁塔在这个拉力的作用下,沿拉力方向向上移动了一段距离,我们就说飞机对铁塔做了功。
2.判断物体是否做功 举多个例子,要求学生判断是否做功。 例如:
⑴火箭升空,燃烧的气体对火箭有没有做功? 学生答:做了,因为燃烧的气体对火箭有一个向上的推力,火箭在这个推力作用下向上通过了一段距离。
⑵同学们将自行车推进校门,对车有没有做功 学生答:做了,因为人对车有一个向前的推力,车在这个推力作用下前进了一段距离。
⑶一人用很大的力推一辆汽车,汽车没移动,推力对物体有没有做功? ⑷推讲台没推动。 ⑸手提一桶水在水平地面上行走,提桶的力有没有对桶做功? ⑹在光滑的水平冰面上,一物体由于惯性做匀速直线运动,没受力。 学生答:不做功。
要求学生举例,可将学生举的例子写在黑板上。 学生举例。
进行分析。 教师注意三种不做功的情况: (1)物体受到力,但没有移动距离,即通过的路程为零。 (2)物体受到力的作用,也移动了距离,但移动的距离与力的方向垂直。 教师根据学生的回答再次强调做功的两个因素。 (3)物体没有受到力的作用,但因为惯性通过一段路程,也就是没有力做功。 教师要注意同学们的回答中所出现的问题,并弥补关于惯性的知识。 教师小结:从以上例子,我们进一步认识了力学中功的含义,即一个力作用在物体上,物体在这个力的作用下通过了一段距离,我们就说这个力做了功。
3.功的计算 我们知道了力做功的两个条件,那怎样来计算功呢? 功的计算公式:功=力×距离 即:功等于力与物体在力的方向上通过的距离的乘积。 用 W 表示功,用 F 表示力,s表示物体在力的方向上通过的距离,则功的公式可写成:W=Fs。 在国际单位制中,力的单位是牛顿( N ),距离的单位是米(m),功的单位是牛顿·米,它有一个专用名称叫焦耳,简称焦(J)。 1 焦=1牛·米。 几点说明: ①使用W=Fs,要注意单位的统一。 ②做功的多少只由W=Fs决定,跟物体是做匀速直线运动还是做变速运动无关。 ③知道1焦的物理意义,知道 1 焦的大小。
例题:(书上例题)用20N的水平推力,使重为100N的物体在水平桌面上移动0.5m,试求推力和重力对物体做的功。 由一名学生板演,其他学生自己演算。要求解题规范化。 一名学生板演,其他学生自己演算。
追问:此题中物体受到几个力的作用?哪个力做了功?对什么物体做功?重力做了功没有?为什么? 学生回答,教师小结。 学生回答。
4.功率 物体在力 F 作用下经过时间 t 运动了距离 s ,求 ①力对物体做的功 ② 物体运动的快慢。(类比) 我们在运动学中学过物体运动的快慢是物体单位时间里运动的距离。 v = s /t 那么力做功的快慢呢?就是力在单位时间里做的功。我们把它叫做功率。 定义:功率P = W /t 单位:W 1W = 1J/s 可提供例题要求学生计算。 学生理解。
功的原理 功的原理:使用任何机械都不能省功不省功的原因是什么?因为省力的机械必费距离,省距离的机械一定费力,而功=力×距离,所以不能省功。功的原理对一切机械都适用,称为“机械的黄金定律”。 学生理解
三、课堂小结 本节课我们学习了力学中“功”的概念,知道了做功的两个必要因素,给出了功的计算公式W =F·s,知道了功的单位是焦耳。理解功率的概念,会对功率问题进行简单计算。知道功的原理,知道机械不能省功。大家完成课后练习,帮助自己更好地理解功的意义,学会功的计算。
【实践活动】
课外小实验:测出自己上楼时所做的功及所用的时间。
要求:
1. 测出:
(1)体重G;
(2)楼层高h;
(3)上楼所用的时间,按正常速度走上去所需时间t 1,快速跑上去所需时间t 2 。
2. 计算:
(1)上楼所做的功;
(2)两次登楼过程的功率。
【 板书 】
3.功 功率
1. 功的定义:
如果物体受力且沿受力方向移动了一定的距离,就说力对物体做了功。
2. 功的计算:
功=力×距离
公式:W=Fs
单位:焦耳 符号: J
3. 功率:单位时间里完成的功,用 P 表示。
公式:P=W /t
单位:W
1 W=1 J/s
4. 使用任何机械都不能省功。