沪粤版九年级物理上册教案第十一章第一节怎样才叫做功

第十一章 机械功与机械能
第一节 怎样才叫做功
设计说明 机械功是物理学中的重要物理概念，是前面机械运动和力的知识的延伸，又是进一步学习功率、机械效率和机械能的基础。 教学时首先用教材图11-1，让学生初步意识到物理学中的“做功”和日常生活中的“做工”是不同的，激发学生探究的兴趣；然后通过“活动1”让学生找出两次做功的共同点，从而引导学生逐步建立机械功的概念，并通过“活动2”让学生运用做功的两个必要因素判断力对物体是否做功，加深对机械功概念的理解；最后在此基础上顺次介绍机械功的公式、单位，通过“活动3”和例题让学生经历并学会正确地计算功，使学生对知识的认识由定性到定量，并逐步形成概念。关于功的计算（“活动3”），给出一种常见的错误，通过学生的辨析、讨论、纠正，充分发挥学生的主体作用，从而建立正确的解题思路。 教学目标 【知识与技能】 1.知道机械功的概念，理解做功的两个必要因素。 2.理解功的计算公式，知道功的单位。能用功的公式进行有关计算。 【过程与方法】 经历观察和解释生活、生产中的有关实例的过程，学习从物理现象中归纳简单物理现象的方法。 【情感态度和价值观】 通过观察生产、生活中的做功实例，认识到物理知识与自然现象、生产生活的紧密联系，培养乐于探索自然现象和物理规律的品格。 重点难点 教学重点 1.让学生经历建立机械功概念的过程。 2.学会用公式对功进行简单的计算。 教学难点 理解功的概念，会用功的两个必要因素判断力对物体是否做功。 教学方法 阅读、讨论法 教具、学具 多媒体课件、木块、弹簧测力计、刻度尺、动滑轮等。 授课时数 1课时 教学过程 导入新课 投影出教材图11-1。 学生活动：让学生观察、讨论 教师介绍：人用了力，很累，做了工，但从物理学角度说人没有做功。物理学中的“做功”与生活中的“做工”是不同的。 问题：为什么人“竭尽全力、大汗淋漓”却没有做功呢？究竟怎样才叫做功呢？ 讲授新课 一、怎样才叫做功 活动1 找找共同点 1.投影出教材图11-2，让学生通过观察两种情况做功时的共同点，思考下列问题。 （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？ 【教师点拨】 （1）物体都移动了一段距离。 （2）都受到了力的作用。 （3）是在力的作用下，沿力的方向上移动的距离。 2.师生共同体验 学生实验1：用力将地上的教材拿到桌面上来。 学生实验2：用力沿水平方向推着放在桌面上的书前进。 3.师生总结： 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。 4.建立功的概念 物理学中规定，作用在物体上的力，使物体在力的方向上移动一段距离，就说这个力对物体做了机械功，简称做了功。 活动2 力对物体做了功吗 1.投影出教材图11-3，让学生思考哪种情况力做了功？哪种情况力没有做功？为什么？ 【教师点拨】 （1）小鸟将虫子从地里叼起来的过程中小鸟对虫子施加了力，虫子从地里被叼起来的距离方向和该力的作用方向一致，满足做功的条件，所以小鸟对虫子做了功。 （2）人将油桶沿斜面向上推，人对油桶持续用力，力的方向沿斜面向上，油桶在上升的过程中沿斜面移动的距离方向和该力的作用方向一致，因此人对油桶做了功。 （3）杠铃被举在高处静止不动，尽管运动员对杠铃用了力，但杠铃没有移动距离，不满足做功的条件，所以运动员对杠铃没有做功。 2.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，在这个过程中，工人还对小车做功吗？为什么？ 【教师点拨】 （1）手提着木块不动，木块受重力和提力，都对木块不做功，因为没有距离。 （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，拉力对小车做功，重力对小车不做功，因为在重力的方向没有距离。 （3）当工人停止用力后，小车还能向前运动一段距离，是由于惯性，此时工人对小车没有力的作用，工人对小车不做功。 3.归纳三种不做功的情况： （1）物体没有受到力的作用，靠惯性通过一段路程（），简记为“不劳无功”； （2）物体受到力，但没有移动距离，即通过的路程为零（），简记为“劳而无功”； （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），简记为“垂直无功”。 【教师点拨】 做功的两个必要因素 （1）作用在物体上的力； （2）物体在力的方向上通过的距离。 得出机械功的初步定义后，学生即可说出做功的两个必要因素：作用在物体上的力和物体在力的方向上通过的距离。 教师导入：在生产和生活实际中，人们不但要判断力对物体是否做功，而且还要计算力对物体做了多少功，那么怎样测算功的大小呢？ 二、怎样测算功 1.功的多少 用多媒体展示下面的问题： 第1次：你提着20N的书包从1楼爬到2楼； 第2次：你提着20N的书包从1楼爬到3楼； 第3次：你提着40N的书包从1楼爬到3楼。 请根据自己的经验来回答下面的问题： （1）你认为你在第1次和第2次运动中，哪次做功多？________；第2次是第1次的________倍。 （2）你认为你在第2次和第3次运动中，哪次做功多？________；第3次是第2次的________倍。 （3）你认为你在第1次和第3次运动中，哪次做功多？________；第3次是第1次的________倍。 【教师点拨】 （1）第1次和第2次运动中，提的书包重力相同，第2次运动的距离是第1次的2倍；第2次做功多，是第1次的2倍。 （2）第3次运动中提的书包重力是第2次的2倍，第2次和第3次运动的距离相同；第3次做功多，是第2次的2倍。 （3）第3次运动中提的书包重力是第1次的2倍，第3次运动的距离是第1次的2倍；第3次做功多，是第1次的4倍。 归纳总结： 由（1）可以得出：做功多少跟力的大小成正比； 由（2）可以得出：做功多少跟物体在力的方向上通过的距离成正比； 由（3）可以得出：做功多少跟力的大小和物体在力的方向上通过的距离都有关系，跟它们的乘积成正比。 2.功的计算 （1）定义：物理学中规定，力对物体做的功等于力与物体在力的方向上移动的距离的乘积。 （2）公式：功=力×距离，即。 公式说明：在用此公式计算功的大小时，受到力作用的物体和移动了距离的物体必须是同一个研究“对象”；“对象”移动距离的方向和它受力的方向必须一致，且必须同时。 3.功的单位 （1）在国际单位制中，功的单位是焦耳，简称焦，用符号“J”表示，1J=1N·m。 （2）1J的物理意义 用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。 （3）焦耳是英国物理学家，焦耳的主要贡献是测定了热和机械功之间的当量关系，此外，他在电学和磁学方面也有贡献。人们为了纪念他对科学发展的贡献，将功和能量的单位命名为“焦耳”。 思考：用手匀速托着两个鸡蛋升高1m，手对鸡蛋做功大约多少焦？ 投影出教材图11-5， 引导学生分析：两个鸡蛋的重力约1 N； 匀速托起鸡蛋，手的托力F等于鸡蛋的重力，， 鸡蛋在托力的方向上上升的距离， 托力对鸡蛋做的功 活动3 怎样正确地计算功 思考：人拉着重为2 000 N的车子沿水平方向前进了5 m。有同学说：在这个过程中，人做的功是。他的算法对吗？如果不对，错在哪里？ 在这个例子中，要计算出人拉车的力所做的功，还必须知道什么条件？为什么？ 引导学生分析： （1）2 000 N的重力并没有对车子做功。因为重力的方向是竖直向下的，而车子是在水平方向上移动。 （2）要计算人拉车的力所做的功，就要用拉力的大小乘以车子在拉力方向上通过的距离。已知车子沿拉力的水平方向前进了5 m，所以还需要知道拉力的大小。 【例题】如图11-7所示，某人用沿斜面向上的力，把木箱从斜面底部沿斜面推到2 m高处。斜面长4 m，这个人做了多少功？ 分析：题目中标示出了两个距离，哪一个是计算人做功需要测得的距离s呢？根据规定，功等于力与物体沿力的方向移动的距离的乘积。这个人的推力是沿斜面向上的，因此距离应取斜面的长度。 已知：，。 求： 解：。 答：这个人做了400 J的功。 【教师点拨】 “例题”通过具体实例，让学生练习运用公式计算功。该题的关键是要让学生明确：利用公式计算功时，力F和移动的距离s要对应，即距离s必须是沿着力F的方向通过的距离。 三、机械功原理 提出问题：人们使用机械工作时，有时可以省力，有时可以省距离。但是使用动滑轮提升重物，能不能省功呢？ 猜想与假设：使用动滑轮提升重物可以省力，但不能省功。 设计实验：按照如图所示，利用动滑轮提升物体，测出各量进行验证。 进行实验：按照如图所示，利用动滑轮提起重为G的物体，测出物体升高的高度h，在手的位置绳的自由端加弹簧测力计，测出提起重物时的拉力F，并测出绳子自由端移动的距离s，则使用动滑轮时手拉绳做功；用动滑轮匀速提升重物时做功，比较、。 分析与论证：根据使用简单机械时的“力”和“移动距离”的关系知：使用简单机械如果要省力，则需多移动距离。动力是阻力的几分之一，则动力通过的距离就是阻力移动距离的几倍，二者乘积不变，故使用简单机械不省功。 归纳总结：通过对实验结果与的比较可知，使用动滑轮这种简单机械不省功。 大量实验表明：使用机械，有的可以省力，有的可以改变力的方向，有的可以省距离，但它们都不省功，即使用机械时，人们所做的功，都等于不用机械而直接用手所做的功，也就是使用任何机械都不能省功，这个结论叫做机械功原理，在历史上被誉为机械的金科玉律。 课堂小结 1.功的定义：作用在物体上的力，使物体在力的方向上移动一段距离，就说这个力对物体做了机械功。 2.做功的两个必要因素：作用在物体上的力和物体在力的方向上通过的距离。 3.功的计算：力对物体做的功等于力与物体在力的方向上移动的距离的乘积。公式：。 4.功的单位：焦耳（J）。 5.机械功原理：使用任何机械都不能省功。 当堂达标 1.下列生活实例中，力对物体做功的有(　　) 甲：小车在推力作用下前进了一段距离 乙：提着滑板在水平路面上前行 丙：物体在绳子拉力作用下升高 丁：用尽全力搬石头，搬而未起 A.甲和乙 B.甲和丙 C.乙和丙 D.丙和丁 2.在校运会中，小翔参加了铅球比赛，他用200 N的力，将重50 N的铅球投到了10 m远处，下列关于他投球时做功情况的说法中，正确的是(　　) A.做功2 000 J B.做功500 J C.没有做功 D.条件不足，无法计算 3.下列关于做功的说法中正确的是(　　) A.有力作用在物体上，力一定对物体做功 B.在光滑水平面上由于惯性做匀速直线运动的物体，没有力做功 C.物体受到的作用力越大，力对物体做功就越多 D.物体运动通过的距离越远，力对物体做功就越多 4.如图甲所示，水平地面上的物体，受到方向不变的推力F的作用，其F-t和v-t图像分别如图乙、丙所示。由图像可知，0～3 s内，推力对物体做功______J；时，物体受到的摩擦力是______N。 甲 乙 丙 5.步枪子弹重0.2 N，枪膛长50 cm，火药爆炸对子弹平均推力为，子弹离开枪口后，在空中飞行200 m后落地，火药推力做功为_____J。 6.如图所示，用100 N的力将50 N重的物体A压在竖直墙壁B上，物体沿墙壁向下匀速滑行了0.5 m，则重力做的功是______J，压力做的功是______J。 7.若质量是60 kg的人骑重40 kg的电动自行车在水平路面上以6 m/s的速度匀速行驶时，受到的阻力是人与车总重的0.02倍，取g=10N/kg，求：行驶10 min，电动机对自行车做的功。 参考答案 1.B 2.D 3.B 4.0 6 5. 6.25 0 7.电动自行车在10 min内移动的距离，人和电动自行车的总重，电动自行车的牵引力，电动机对自行车做的功。 板书设计 一、机械功的概念：物理学中规定，作用在物体上的力，使物体在力的方向上移动一段距离，就说这个力对物体做了机械功，简称做了功。 二、做功的两个必要因素 三、功的计算公式及单位 四、机械功原理：使用任何机械都不能省功 教学反思