课件36张PPT。第十一章 功和机械能
第1节 功体验:做功
活动1:用力推课桌,没有推动。手是施力物体,受力物体是什么?
课桌在力的方向上移动距离了吗?力对课桌的作用有成效吗?
活动2:用手推文具盒使其在水平桌面上运动一段距离,在水平方向上文具盒受到力的方向是什么?文具盒沿此力的方向上移动距离了吗?此力对文具盒的作用有成效吗?活动3:用手将文具盒向上举起,在竖直方向,文具盒受到手的作用力方向是什么?文具盒沿此力方向上移动距离了吗?此力对文具盒的作用有成效吗?【参考答案】
活动1:桌子 没有移动 没有
活动2:沿水平方向向前 移动了距离 有
活动3:竖直向上 移动了距离 有1.力学中的功:
(1)定义:如果 作用在物体上,且物体在这个力的方向上 ,就说这个力对物体做了功。
(2)做功的“两个”必要因素:
① 。
② 。2.功的计算:
(1)内容:功等于 与 的乘积。
(2)公式: 。
(3)单位: 。【参考答案】
1.(1)一个力 移动了一段距离 (2)①作用在物体上的力
②物体在这个力的方向上移动的距离
2.(1)力 物体在力的方向上移动的距离 (2)W=Fs (3)焦耳(J)探究1 力学中的功
结合“体验”中的活动,思考以下问题:
1.“活动1”中我们说手对课桌不做功,“活动2、3”中,我们说手对文具盒做功。根据物体受到的力和物体移动的距离的方向,分析它们的特点:
(1)不做功的特点: 。(2)做功的特点: 。提示:“活动1”中,推课桌,课桌受到水平的推力,课桌没动,没有移动距离,手对课桌不做功。说明了有力但是没有移动距离,物体不做功。“活动2”中,文具盒受到手对它的推力的作用,推力的方向水平向前,文具盒移动距离的方向也是水平方向,手对文具盒做了功。“活动3”中,文具盒受到手的举力,举力的方向竖直向上,文具盒移动距离的方向也是竖直向上,手对文具盒做了功。故不做功的特点是物体受到力的作用但没有在力的方向上移动距离,物体做功的特点是受到力的作用且在力的方向上移动了一段距离。参考答案:(1)物体受到力的作用但没有在力的方向上移动距离
(2)物体受到力的作用且在力的方向上移动了一段距离2.结合下列四幅图分析做功的两个必要因素。(1)在上面实例的图中标注人对物体施加力的方向和物体运动的方向。
提示:如图所示(2)甲图中,力的方向与物体移动距离的方向有什么关系?推力对小车做功了吗?拉力对物体做功了吗?物体做功的两个必要因素是什么?
提示:推力方向在水平方向,小车在水平方向上移动了距离,故推力对小车做了功;拉力方向在竖直方向,物体在竖直方向上升高,拉力做了功。故可知要使力对物体做功,物体需受到力的作用,且物体在力的方向上移动一段距离。参考答案:力的方向与物体移动距离的方向一致 做功了
做功了 ①作用在物体上的力;②物体在这个力的方向上移动了距离。(3)结合做功的两个必要因素,分析乙图中力的方向与物体移动距离的方向有什么关系?人对滑板和石头做功了吗?
提示:滑板受到了手的力,力的方向在竖直方向,滑板移动距离的方向在水平方向,故人对滑板没有做功;石头受到力的作用,但是石头未动,没有移动距离,故人对石头没有做功。
参考答案:力的方向与物体移动距离的方向垂直 均没有做功【微点拨】
物体在力的方向上通过了一段距离的意义
(1)物体移动的距离是力作用在物体上产生的功效。
(2)F始终作用在物体上且在力的方向上移动距离。探究2 功的计算
结合做功的两个必要因素,思考以下问题:
1.功等于 ,
用公式表达为 。
参考答案:力与物体在力的方向上移动的距离的乘积 W=Fs2.利用公式计算时,需要注意什么?
提示:(1)运用公式进行计算时,首先要明确是哪个力对哪个物体做功;其次s一定是在力F作用下,且在力F方向上移动的距离;公式中的F是使物体移动距离s过程中始终作用在物体上的力,即F与s具有同时性。(2)明确所有物理量单位都用国际单位。
参考答案:(1)力与距离具有同向性和同时性。
(2)单位用国际单位:F—N,s—m,W—J。3.1 N·m表示的物理意义是 。
提示:由公式W=Fs知,当作用在物体上的力是1 N,并在力的方向上移动1 m的距离时,所做的功就是1 J,故1 N·m表示作用在物体上的力是1 N,物体在力的方向上通过的距离是1 m时,这个力对物体做的功。
参考答案:作用在物体上的力是1 N,物体在力的方向上通过的距离是1 m时,这个力对物体所做的功【微点拨】
功的两个因素具有同体性、同时性
(1)同体性:F、s必须是同一物体的受力和运动的距离。
(2)同时性:距离s必须是在力F对物体作用时通过的距离。力方向距离Fs考点1 判断物体是否做功
【示范题1】如图所示,在水平地面上,小聪用力将箱子拉走了;小明用力推箱子,但箱子没有移走,下面关于做功的分析,正确的是 ( )A.小明用了力,他对箱子做了功
B.小聪用力拉动了箱子,她对箱子做了功
C.小聪在拉箱子的过程中,箱子的重力做了功
D.小明、小聪都没有对箱子做功【解题指南】(1)做功的两个必要条件是什么?
(2)小聪拉的箱子沿什么方向移动了距离?
(3)小明推的箱子动了吗?
提示:(1)作用在物体上的力,沿力的方向移动了距离。
(2)沿水平方向移动了距离。
(3)没有。【精讲精析】选B。本题考查力是否做功的判断。小明用力推箱子,但箱子没有移走,只有力的作用,没有在力的方向上通过距离,所以他对箱子没有做功,故A错误;小聪用力将箱子拉走了,在力的方向上通过了距离,因此她对箱子做了功,小聪在拉箱子的过程中,没有在重力的方向上移动距离,故箱子的重力没有做功,故B正确,C、D错误。故选B。【通关金钥匙】判断物体的做功情况
(1)分析方法:(2)三种不做功的情况:【变式训练】下列四种情况中,人对物体做了功的是 ( )
A.推出去的铅球在空中飞行
B.快递员抱着邮件乘电梯上楼
C.用力推汽车但没推动
D.举着杠铃原地不动【解析】选B。推出去的铅球能在空中飞行是由于惯性的缘故,即铅球离开手后不再受力的作用,故此时手对铅球不做功。快递员抱着邮件乘电梯上楼,快递员对邮件有一个向上的力,同时沿着向上的方向有一段距离,故做了功。人给车一个向前的力,车没有移动距离,故人对车不做功。举重运动员给杠铃一个向上的力,杠铃向上没有移动距离,人对杠铃没有做功。故选B。考点2 功的计算
【示范题2】某工人在水平地面上,用100 N的水平推力推动重为500 N的物体匀速直线前行了2 m,则该物体受到的摩擦力是 N;此过程中重力做的功为_____J。【解题指南】(1)物体做什么运动?
(2)在水平方向上物体受到的摩擦力与什么力是一对平衡力?
(3)物体沿重力的方向上移动距离了吗?
提示:(1)匀速直线运动。
(2)水平推力。
(3)没有。【解析】本题考查二力平衡条件的应用以及功的计算。因为物体做匀速直线运动,所以物体受到的摩擦力为f=F=100 N;
因为物体水平运动,在重力的方向上没有移动距离,所以重力不做功,即重力做功为0。
答案:100 0【通关金钥匙】功的计算公式的应用
(1)注意事项:力和距离必须具有同向性和同时性。
(2)公式的应用:
①求作用在物体上的力:F= 。
②求在力的方向上移动的距离:s= 。(3)重力和摩擦力做功的计算:
①计算重力所做的功或克服重力所做的功时,W=Gh。
②计算克服摩擦力所做的功,用W=fs。【变式训练】小波将放在水平桌面上重为
3 N的物理课本水平匀速拉动0.5 m,所用的水平拉力为1 N,则
课本重力做功 J,水平拉力做功 J。
【解析】物理课本重G=3 N,水平拉力为F=1 N,水平匀速拉动距
离s=0.5 m,课本在重力方向上没有移动距离,课本重力做功为0;
水平拉力做功W=Fs=1 N×0.5 m=0.5 J。
答案:0 0.5 第一节 功
【学习目标】：
知识与技能
◆知道做功的两个必要因素。
◆解功的定义、计算公式和单位，并会用功的公式进行简单计算。
◆知道使用任何机械都不能省功。
2、过程与方法
◆通过观察和实验了解功的物理意义，学会从物理现象中归纳简单的物理规律。
◆学会用科学探究的方法研究物理问题。
3、情感态度与价值观
◆具有对科学的求知欲，乐于探索自然现象和日常生活中的物理学道理，有将科学技术应用于日常生活、社会实践的意识。
【重点、难点】
重点：理解功的两要素，会用功的公式进行简单计算。
难点：判断力对物体是否做功，探究功的原理。
【学习准备】
细绳、弹簧测力计、杠杆和支架、钩码、滑轮、刻度尺等。
【课前预习】
杠杆可以分为几类？各有什么优缺点？
２、前面我们学习了简单机械，有的能省力，有的能省距离，仔细观察你所见到的机械，看有没有既能省力，又能少移动距离，即能省功的？
３、设计一个什么样的实验就能验证使用机械不能省功？
【新课引入】
如上图，用细绳拉着木块在水平桌面前进，木块受到几个力的作用？作出它的受力示意图，哪个力对木块的移动作出了贡献？
在力学中，我们把对木块的移动作出贡献的这个力，说它对物体做了功，这节课我们就来学习有关功的一些知识。
【自主学习】：功
1、让学生自学课本第一、二自然段，完成以下问题：
力学主要是研究 的关系。如果一个 作用中物体上，物体在
，力学里就说这个力做了功。
2、请学生观察教材图15．1-1中力做功和15．1-2中力不做功的实例，分析、总结一下力学中的做功有哪些共同特点？小组内讨论总结。
我们的结论是要想做功必须同时具备 和 。
【小组互动】
1、举例说明在你的周围有哪些做功的例子？比一比，看哪个小组的同学对生活观察得最仔细。（让各小组对举出的例子互评，正确的予以肯定，错误的进行指正。）
【想想议议】
1、接下来看老师这里的几个例子是否有做功的情况存在？
（1）你把书包举高过程的中是否对书包做功？
（2）举在高处停留不动的过程中是否做功？
（3）张明同学提着书包在水平方向上匀速移动一段距离，张明对书包做功了吗？
（4）李强同学用脚踢足球，足球在地面上滚动了一段距离，脚对足球做功了吗？
（5）小球在光滑水平地面做匀速直线运动，小球在竖直方向上受什么力的作用？是否做功？在水平方向上是否受力？是否做功？
通过以上几个实例我知道有三种情况不做功：
1、
2、
3、
【自主学习】：功的计算
做功必须有力和距离，那么我们猜想一下，力学中的功的大小可能与哪些因素有关呢？指导学生带着问题去阅读教材。
在力学中，把 叫做功。
力学中的“功”的公式是
“功”的单位是
1焦耳的物理意义是 。
２、出示焦耳的照片，了解焦耳的事迹和成就。
焦耳（1818～1889）是英国物理学家。1818年12月24日生于索尔福。他父亲是酿酒厂的厂主。焦耳从小体弱不能上学，在家跟父亲学酿酒，并利用空闲时间自学化学、物理。他很喜欢电学和磁学，对实验特别感兴趣。后来成为英国曼彻斯特的一位酿酒师和业余科学家。焦耳可以说是一位*自学成才的杰出的科学家。 焦耳最早的工作是电学和磁学方面的研究，后转向对功热转化的实验研究。 1866年由于他在热学、电学和热力学方面的贡献，被授予英国皇家学会柯普莱金质奖章。
【学以致用】
质量为50Kg的雪橇上装载了350Kg的货物，一匹马拉着它将货物匀速运到了3000m外的货场。如果雪橇行进中受到的摩擦力是800N，求马运货时做的功。（g=10N/Kg）
小贴士：①在使用公式求功之前，要明确哪个力做功。
②要搞清力的大小：对于本题来说，要写出拉力等于摩擦力等于多少。
③要注意单位的统一。
2、一质量为2000Kg的小车在拉力作用下沿水平路面前进了400m，做了3×105J的功，求拉力的大小和重力所做的功。
【课内探究】功的原理
通过前面的学习，我们知道使用简单机械有的能省力，有的能省距离，根据课前预习考虑一下，它们能不能在省力的同时也省距离，也就是能省功呢？
【想想议议】
为了探究使用机械是否省功，就需要比较什么？需要测量哪些物理量？需要计算哪些量？我们该怎样来探究？需要选择哪些实验器材？（学生讨论后，阐明自己小组的结论，教师选取两个思路清晰的小组上台演示。下面的同学帮他们做好记录和计算。）
图1 图2
小贴士：◆使用机械对物体做的功等于不用机械时人直接对物体所做的功，使用机械时所做的功是指人对机械做的功。
◆探究杠杆做功时，手的拉力方向要始终竖直向上。这样虽然砝码和手的运动轨迹都是圆弧，但是由于重力方向始终竖直向下，手的拉力方向始终竖直向上，所以它们做功的距离是沿力的方向的距离，即h和s，而不是弧长或弦长。
所测物机械 理量
种类
不使用机械时人做的功
使用机械时人做的功
钩码重G/N
钩码升高高度h/m
人直接做的功W1/J
动力F/N
手移动的距离S/m
使用机械所做得功W2/J
杠杆
动滑轮
师生评价实验过程与方法，教师点拨，师生共同讨论、分析实验数据，得出结论。
使用机械所做的功，都不会少于不用机械时所做的功，也就是使用任何机械都不省功，这个结论叫做功的原理。它是一切机械都遵循的普遍原理，是人们经过很长时间的研究，在大量实践的基础上得出的。所以不可能有既省力又省距离的机械。
【课堂小结】
这节课我学到了 ；我需要注意 。
【课内练习】
１、一台起重机将重6000牛的建筑材料提起10米后又向前移动了20米，整个过程中哪一段路程上做功了？做了多少功？哪一段路程上未做功？为什么？
２、估算一下你上楼到教室时，克服自身重力做多少功？做一次引体向上做多少功？将掉在地上的课本拾起来，放到桌面上做多少功？
【课后延伸】
为什么“使用机械所做的功”总是“稍大于不用机械所做的功”呢？
《功》
【教学目标】
一、知识与技能
知道做功的两个必要因素。
理解功的定义、计算公式和单位，并会用功的公式进行简单计算。
3．知道功的原理。
二、过程与方法
通过思考和讨论，判断在什么情况下力对物体做了功，在什么情况下没有做功？
学会从物理现象中归纳简单的物理规律。
3．通过观察和实验，了解功的含义，学会用科学探究的方法研究物理问题。
三、情感态度与价值观
乐于探索自然现象和物理规律，乐于参与观察、实验、探索活动。
有将科学技术应用于日常生活、社会实践的意识。
3．培养学生的综合学习能力，激发学生的求知欲。
【教学重点和难点】
理解功的概念。
【教学重点和难点】
判断力对物体是否做功，以及做功的计算。
【教法与学法】
讲授法直观法（演示实验、多媒体课件） 阅读指导法 讨论法归纳法
【教具】
木块、木板、细绳、弹簧测力计、小车，杠杆和支架、钩码、滑轮、细线、刻度尺（两个）。
【教学过程】
过程
教师活动
学生活动
设计说明
引入
新课
提问学生回答日常生活中“功”的含义。思考力学里所说的“功”含义。 演示实验：在水平长木板用相同大小的力分别拉一木块和小车。 在实验基础上引入本课内容。
思考、回答 观察木块、小车的运动状态，思考并评价这两个力的作用成效。
激发学生积极思考问题。 使抽象的知识形象、具体，便于学生接受。
教 学 过 程 设 计 教 学 过 程 设 计
课堂 小结
一、进行新课 1．由课前的演示实验引导学生总结出力学中关于“功”的确切含义： 如果一个力作用在物体上，并且使物体在力的方向上通过一段距离，这个力的作用就有了成效，力学里面就说这个力做了功。 2．请学生观察教材图14．1-1中力做功和14．1-2中力不做功的实例，分析、总结一下力学中的做功有哪些共同特点？分组讨论总结。 板书：力学中做功的两个必要因素： 一是作用在物体上的力 二是物体在这个力的方向上移动的距离 3．实例分析（突破难点） 举例说明在你的周围你发现有哪些做功的例子？比一比，看谁对生活观察得最仔细？学生可能举很多的例子？如起重机吊起重物、火箭升空、马拉车前进等等。教师对正确的例子予以肯定，对错误的例子引导改正。接下来看老师这里的几个例子是否有做功的情况存在？ （1）举重运动员在把杠铃举高过程中是否对杠铃功。举在高处停留5秒过程中是否做功？ （2）小球在光滑水平地面做匀速直线运动，小球在竖直方向上受什么力的作用？是否做功？在水平方向上是否受力？是否做功？ （3）起重机使货物在水平方向上匀速移动一段距离，拉力对货物做功了吗？ 引导学生根据以上事例分析、总结在什么情况下不做功？ 通过以上的学习，知道了做功不能离开两个必要因素，缺一不可，又知道有三种情况下不做功，那么我们猜想一下，力学中的功的大小可能与哪些因素有关呢？指导学生带着问题去阅读教材。 二、功的计算 力学里规定，功等于力和物体沿力的方向上通过的距离的乘积。 板书：功的计算公式： 功=力×距离W=Fs 单位：焦耳，简称焦符号J 1焦=1牛·米（1J=1N·m） 出示例题，启发学生分析计算。 三、功的原理 1．启发学生提出探究的话题：使用机械是否省功。 2．指导学生探究实验。 3．分析实验数据，启发学生讨论归纳出功的原理 请学生谈自己知道本节哪些知识，还想知道哪些内容及对本课的感受，教师进行情感激励。 布置作业 估算一下你上楼到教室时，克服自身重力做多少功？
分析、总结 观察、思考、回答各图中力做功和没有做功的原因，分析、概括、总结出做功的两个必要因素。 思考、回答、交流、讨论。 分析、总结 思考、讨论后，按教师提出的问题有目的阅读，并交流自己的观点 动手计算 提出问题，猜想 在教师的启发下，设计实验方案，并在实验基础上进行分析、论证。 各小组进行本节课的评估与交流。
培养学生观察、分析、概括能力。 培养学生的发散思维能力。 培养学生分析、概括、总结能力 培养学生的思维能力和阅读理解能力 培养学生的学生分析计算能力 培养学生实验能力、合作意识及分析概括能力。学会科学探究方法。
【板书设计】
一.力学中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的距离
二、功的计算 1. 功的计算公式：功=力×距离W=Fs 2. 单位：焦耳，简称焦符号J 1焦=1牛·米（1J=1N·m） 三、功的原理: 不论是否考虑机械本身重，使用机械要省力就要多费距离，要省距离就必须费力，要想既省力又省距离是不可能的．即使用任何机械都不能省功．这就是功的原理． 【布置作业】
