第十一章 简单机械和功
11.3 功
(苏科2024版)九年级
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01
教学目标
02
新知导入
03
新知讲解
04
典例分析
05
课堂练习
06
课堂小结
(苏科2024版)九年级
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PART 1 教学目标
(苏科2024版)九年级
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01
教学目标
?1.通过生活实例分析和实验演示?,让学生了解机械功的概念(力使物体在力的方向上发生位移),明白功是能量转化的量度(培养物理观念与科学思维素养)。
?2.借助受力分析和情境讨论?,引导学生认识做功的两个必要因素(作用在物体上的力、物体在力的方向上发生位移),并能判断不同情境中力是否做功(培养科学推理与问题分析能力)。
?3.结合计算练习和实际问题?,帮助学生理解功的计算公式(W=F·s),并能正确应用该公式解决简单机械做功问题(培养数学应用与问题解决能力)。
PART 2 新知导入
(苏科2024版)九年级
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02
新知导入
甲、乙两和尚现在要把建筑材料提到屋顶上去,结果甲提上去了;乙虽然也用了力,但是没有提上去。
他们的工作成效一样吗?
甲
乙
想一想
02
新知导入
PART 3 新知讲解
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03
新知讲解
叉车举高物体
老人提起物体
女孩搬而不动
有成效吗?
有成效吗?
有成效吗?
力对物体作用有成效,物理学上就说这个力对物体做了功。
请你思考
一、什么是功
03
新知讲解
1、功的概念
如果一个力作用在物体上,物体在这个力的方向上移动了一段距离,在物理学中就说这个力对物体做了功。
物理学中的功包含一种“贡献”和“成效”的含义,如果某个力对物体的移动做出了贡献,就说这个力对物体做了功。
03
新知讲解
视频讲解——《功的概念》
03
新知讲解
2.功的两个必要因素:
根据功的定义可知,对物体做功有两个必要条件: 一是对物体有力的 作用;二是物体在力的方向上通过一定的距离。这两个因素中,缺少任何一个都不能说力对物体做了功。
物体在力的方向上移动的距离
03
新知讲解
G
G
s
G
G
s
s
F
F
跳水
推小车
攀岩
做功分析
03
新知讲解
(a)用力推汽车但没有推动
(b)冰壶离开手后滑行
图(a)-(d)所示的四种情境中,人是否做了功?为什么?
否;在这个力的方向上没有移动距离。
否;没有人的力作用在物体上。
做功分析
03
新知讲解
(c)背着重物沿
水平路面匀速行走
(d)把一箱物品搬起来
否;有力,有距离,没有在这个力的方向上。
是;人作用在物体上的力,且在这个力的方向上移动了距离。
图(a)-(d)所示的四种情境中,人是否做了功?为什么?
03
新知讲解
3、不做功的三种情况。
(1)用力搬石头,石头没有动,人累吗?人做功了吗?
分析:
S=0
F≠0
没有做功.(劳而无功)
没有成效
搬而未起
03
新知讲解
3、不做功的三种情况。
(2)推出去的冰壶,冰壶在冰面上滑动,滑动过程中,运动员对它做功了吗?
没有做功.(不劳无功)
分析:
S≠0
F=0
冰壶推出后运动员对其不做功
03
新知讲解
3、不做功的三种情况。
没有做功.
(垂直无功)
(3)提着箱子水平向前行走,人的提力对箱子做功了吗?为什么?
F≠0
S≠0
F⊥S
03
新知讲解
用力但没有搬起石头
冰球在地面上滚动
①有力无距离
有力作用在物体上,但物体没动,即物体没有通过距离,也叫“劳而无功”。
②有距离无力
物体在运动方向上没有受到力的作用,也就是没有力做功,也称“不劳无功”。
③力与距离垂直
物体受到力的作用,也通过了距离,但通过的距离与受力的方向垂直,即“垂直无功”。
拉力F对箱子没有做功
03
新知讲解
视频欣赏——《不做功的三种情况》
03
新知讲解
二、功的大小
第(1)次与第(2)次相比,做功哪次多?
第(1)次与第(3)次相比,做功哪次多?
说明做功多少与移动的距离有关。
说明做功多少与力的大小有关。
请你比较
03
新知讲解
功=力×力的方向上移动的距离
W = Fs
2、功的单位和物理意义
牛(N)
米 (m)
焦耳(J)
即:1 J=1N·m
W = Fs
意义: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。
单位:焦耳
1、功的计算公式
说明:做功的多少只由W=F?S决定,与物体的质量、速度、运动方向、是否有摩擦无关.
03
新知讲解
1J 的功有多大呢?
图11- 31 1J 的功有多大
如图11-31所示,从地上捡起一个约50g 的鸡蛋,并把它缓缓举过头顶, 在此过程中,人对鸡蛋做的功大约为1J。
思考
03
新知讲解
视频讲解——《功的大小》
PART 4 典例分析
04
典例分析
例1. 关于对功的理解,下列说法正确的是( )
A.作用在物体上的力越大,力做的功就越多
B.把重1N的物体举起1m所做的功为1J
C.物体通过的路程越长,作用力做功越多
D.力作用的时间越长,做的功就越多
B
04
典例分析
【答案】B
【详解】A.根据W=Fs可知,作用在物体上力越大,但是不知道物体在力的作用下通过的距离,所以不能确定力做功多少,故A错误;
B.由题可知,把重1N的物体举起1m所做的功为W=Gh=1J,故B正确;
C.根据W=Fs可知,只知道物体在力的作用下移动的距离,但不知道力的大小也不能确定做功多少,故C错误;
D.物体做功的多少与物体受力的大小和在力的方向上移动的距离有关,与时间无关,故D错误。
故选B。
04
典例分析
例2.起重机将重物从地面的A点吊起,上升到B点后,又平移到C点(如图所示)。在这个过程中,起重机的拉力做功的路段是_________段,不做功的路段是_________段。
【答案】 AB BC
【详解】起重机对物体施加的始终是竖直向上的力,因此竖直方向上该力做功,即AB段做功;水平方向运动时由于力与距离垂直,因此水平方向的距离不做功,即BC段不做功。
AB
BC
04
典例分析
例3.如图所示的情境中,关于力对物体做功的叙述正确的是( )??
A.甲图:举重运动员举着杠铃不动,运动员对杠铃的支持力做了功
B.乙图:人推汽车但没有推动,人的推力对汽车做了功
C.丙图:叉车将货物竖直向上托起一段距离,叉车对货物的支持力做了功
D.丁图:冰壶在水平冰面运动的过程中,冰壶所受的重力做了功
C
04
典例分析
【答案】C
【详解】A.甲图:举重运动员举着杠铃不动,运动员对杠铃有支持力,但杠铃没有在支持力的方向上移动距离,所以支持力不做功,故A错误;
B.乙图:人推汽车但没有推动,人对车有推力,但车没有在推力方向上移动距离,所以人的推力对汽车不做功,故B错误;
C.??丙图:叉车将货物竖直向上托起一段距离,叉车对货物有支持力,并且货物在支持力方向上通过一段距离,所以支持力做了功,故C正确;
D.??丁图:冰壶在水平冰面运动的过程中,冰壶所受的重力是竖直向下的,冰壶的运动方向是水平方向上的,没有在重力方向上移动距离,所以重力不做功,故D错误。
故选C。
04
典例分析
例4.电动叉车托着质量为100kg的货物,在5s内沿着水平方向行驶了10m,如图甲所示;接着在10s内把货物匀速竖直提升1m,如图乙所示。叉车水平行驶过程中,货物的重力做功_________J;叉车提升货物过程中,克服货物的重力做功_________J。(g取10N/kg)
0
1×103
【答案】 0 1×103
【详解】叉车水平行驶过程中,货物受到的重力是竖直向下的,运动方向是水平的,根据垂直无功的原理,货物的重力没有做功,即所做的功为0。
叉车提升货物过程中,克服货物的重力做功
W=Gh=mgh=100kg×10N/kg×1m=103J
04
典例分析
例5.重为1000 N的小车,在拉力的作用下沿水平地面匀速前进10 m,设小车所受的阻力为车重的0.3倍,则:
(1)拉力对小车做的功为多少焦?
(2)小车重力做的功为多少焦?
04
典例分析
【答案】(1)3000J;(2)0J.
【详解】解答:(1)阻力f=0.3G=0.3×1000N=300N;小车匀速运动,所以拉力F=f=300N,
拉力做的功W=Fs=300N×10m=3000J,
(2)重力的方向是竖直向下的,而物体是在水平地面上移动了10m,没有在重力的方向上移动距离,所以重力对物体没有做功,即做功为0J.
答:拉力对小车做的功为3000J,小车重力做的功为0J.
PART 5 课堂练习
(苏科2024版)九年级
上
05
课堂练习
1.力学中,功等于_________与物体在力的方向上移动的_________的乘积。功的单位是_________,简称_________,符号是_________。
力
距离
焦耳
焦
J
05
课堂练习
2.下列实例中,重力对物体做功的是( )
A.汽车在水平地面行驶
B.起重机吊着重物在空中水平移动
C.跳水运动员下落
D.做物理实验,让小车在水平木板上匀速运动
C
05
课堂练习
A . 提着桶在水平地面上匀速前进 B . 举着杠铃原地不动
C . 用力搬石头但没有搬动 D . 推着小车前进
3 .在如图的四种情境中,人对物体做功的是 ( )
D
05
课堂练习
4.小李将一本初中物理课本从地面拿到课桌上,他对课本所做的功的大小最接近于( )
A.0.2焦 B.2焦 C.20焦 D.200焦
B
05
课堂练习
5.如图所示,用100N的力将50N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0.5m,则重力做的功是_________J,压力做的功是_________J。
25
0
05
课堂练习
6.如图所示,质量分别为m和2m的两个物体在大小为F的恒力作用下,在力的方向上前进了相同的距离。下列结论正确的是( )
A.图甲中F做的功小于图乙中F做的功
B.图甲中F做的功等于图乙中F做的功
C.图甲中F做的功大于图乙中F做的功
D.条件不足,无法确定图甲、乙中F做的功哪个多
B
05
课堂练习
7.如下图的三种场景中,拉力F1、F2、F3大小相等,在拉力的作用下物体移动的距离相等。若拉力所做的功分别记为W1、W2、W3,下列关于它们大小关系的判断中正确的是( )
A.W1=W2=W3 B.W1=W2C.W2B
05
课堂练习
8.我国宇树科技的机器狗性能指标已超越美国波士顿动力机器狗,如图所示为其中一款机械狗(UnitreeLaikago),它的质量为22kg,它的单足与地面接触面积为20cm2,最大奔跑速度为2.5m/s,受到地面的阻力为80N(g取10N/kg);求:(1)该机械狗静止站立在水平地面时,对地面的压强;
(2)该机械狗以最大速度匀速运动5min,受到的牵引力做功多少?
05
课堂练习
【解析】(1)机械狗静止站立在水平地面时,对地面的压力为
F=G=mg=22kg×10N/kg=220N
四足与地面接触面积为 S=4×2×10-3m2=8×10-3m2
对地面的压强为
(2)机械狗以最大速度匀速运动,处于平衡状态,受到的牵引力与阻力是一对平衡力,大小相等为F=f=80N
运动的时间为t=5min=300s
运动的路程为s=vt=2.5m/s×300s=750m
牵引力做功为W=Fs=80N×750m=60000J
????=????????=220N8×10?3m2=2.75×104Pa
?
PART 6 课堂小结
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06
课堂小结
①功: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 W=Fs
③单位:焦,符号是J
④公式变形:求作用在物体上的力:F=W/s
①功包括两个必要因素 :一是作用在物体上的力;
二是物体在这个力的方向上移动了距离。
②力对物体不做功的三种情况:有力无距离;有距离无力;力与运动距离的方向垂直。
功的
概念
做功的
条件
功
Thanks!
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