11.1??怎样才叫做功
【教学目标】
1.知识与技能
（1）理解“做工”与“做功”的区别。
（2）掌握做功的要素，能够判断物体是否做功。
（3）掌握功的测算方法，了解机械功原理。
2.过程与方法
通过课堂互动加深学生对做功的理解。
3.情感态度和价值观
关注与关心社会生活中的做功现象，体会物理与社会生活的密切联系。使学生明白物理学来源于生活，应用于生活。
【教学重点】
理解做功的要素，能够定量计算做功值。
【教学难点】
判断物体是否做功，做功的正确计算方法。
【教学方法】
观察引导、课上交流、巩固总结。
【课时安排】
1课时
【教学过程】
一、导入新课
我们在以前的学习过程中已经学习了力和距离的概念。但力和距离不能直接解释生活中常见的现象，我们需要评价力在距离上的积累。我们为什么要引入机械呢？
【过渡】人类利用机械做功，从而提高工作效率。比如利用蒸汽机做功，带动火车运行。为什么利用机械可以提高工作效率？这就需要明白做工和做功的区别。
二、新课学习
1．介绍做功与做工的区别
【过渡】大家看课本图11-1，在左图中人用力推汽车，但没推动，右图中人用力搬石头，也没搬起来。我们根据经验知道，在做图中所示的活动中我们会大汗淋漓，使尽全身力气，确实做了“工”，但从物理学定义上来讲，我们并未“做功”。那么什么情况下才算做功呢？做功具有什么样的物理意义呢？
（1）怎样才叫“做功”
我们来看活动1，找出课本上图11-2中左图和右图的共同点。从左图中我们发现人在提拉小桶时对小桶施加了力的作用，同时将小桶提起了一段距离；与左图类似，右图的人在推车子的时候对车子施加了力的作用，然后将车子推了一段距离。在物理学上，他们都做了功，但与图11-1不同的是，他们在施加力的同时，使物体移动了一段距离。
【提问】是否对物体施加力，并且物体有移动距离，就认为做功了呢？
很显然不是这样的，我们可以注意到图11-2中，物体的移动方向与作用力方向相同。也即是说，做功需要使物体在力的方向上移动一段距离。物理学上规定：作用在物体上的力，使物体沿力的方向移动一段距离，我们就说这个力对物体做了功。这是物理学上对做功的定性解释。
【提问】大家了解了做功的定义，那么能够从定义里提炼出做功的要素吗？
（2）做功的要素
从定义里不难看出，做功的两个必要的因素是作用力和在力的方向上移动的距离。也即：
①作用在物体上的力
②物体在力的方向上移动的距离
关于做功的要素，大家务必要牢记。其中一定要注意到移动的距离是有前提条件的，也即在力的方向上移动的距离。
【提问】了解了做功的要素，那么什么情况下没有对物体做功呢？
【交流】为了了解不做功的情况，我们需要从做功的要素入手。很明显，力、距离、方向任何一项不满足就会造成不做功：
（1）物体受力，但物体没有在力的方向上通过距离，此情况叫“劳而无功”。
（2）物体移动了一段距离，但在此运动方向上没有受到力的作用（如物体因惯性而运动），此情况叫“不劳无功”。
（3）物体既受到力，又通过一段距离，但两者方向互相垂直（如起重机吊起货物在空中沿水平方向移动），此情况叫“垂直无功”。
这三种不做功的情况可以从反面判断物体是否做功。大家可以根据这些判断依据对图11-3中力是否对物体做功进行判断。
2．怎样测算功
【过渡】我们已经定性地学习了做功，物理学中之所以引入做功除了是因为这个概念特别重要之外，还在于我们要知道力对物体做了多少功。这就需要定量地知道做功。
（1）做功的定量计算
我们了解了做功的要素，就知道了功的大小与力和距离都有关系。物理学上定义力对物体做的功，等于力与物体在力的方向上移动的距离的乘积，也即：功=力×距离。功的符号来源于英文单词“Work”，简称为W，所以做功可以表示为：W＝F·ｓ。
有了功的物理学计算公式，就需要知道功的单位。在国际单位制中，功W的单位为：牛·米(N·m)，它有一个专门的符号：焦耳（J），这是为了纪念著名物理学家焦耳。那么，与功的计算公式对应：J= N·m。1J的物理意义为：1N的力，使物体在力的方向上通过1m的距离所做的功为1J。即：1J＝1N×1m＝1 N·m
从公式中很容易发现：使物体移动的距离一定，力越大，做的功越多；力一定，使物体移动的距离越大，做的功越多；力越大，使物体移动的距离越大，做的功越多；功的多少跟作用在物体上的力成正比，跟物体移动的距离成正比。
【提问】大家根据功的计算公式计算图11-5中，手对鸡蛋做了多少功？
解答：人克服鸡蛋的重力做功，一个鸡蛋大约重50g，所以鸡蛋的重力为1N，鸡蛋的移动方向与手用力方向相同，故人对鸡蛋做的功为：W=F ·S=1N · 1m=1J
（2）如何正确地测算功
看图11-6，人在拉车时用了2000 N的力，并在拉力的方向上移动了5 m，那么人拉车时做的功W是否等于 2000 N×5 m吗？
【提问】在图11-6的实例中，我们遗忘了什么才导致这种计算方法？
解答：题中给出了车子的重力，重力的方向与车子移动的方向垂直，属于垂直无功的例子。所以算法不对，还应给出人的拉力。
【交流】我们来看例题，在图11-7中，工作人员将箱子沿4 m长的斜面推到2 m高，求人对箱子做了多少功？我们来分析一下这道题，根据功的计算公式我们要首先明确人施加的力是朝什么方向的？在这个方向上移动了多少距离？很显然，100 N的力沿斜面方向，移动了4 m，所以人对物体做功：W=100 N×4 m=400 J。所以这个人做了400J的功。
【提问】大家重新思考图11-6中人做的功？
3.机械功原理
功的概念首先是从研究机械的过程中产生的。我们利用机械的目的无非是省力或者节省距离。但是我们不可以利用机械既省力又省距离，因为省力就必须要耗费距离，省距离就必须要费力，比如杠杆。这就是机械功的原理，即使用任何机械都不能省功。机械功原理对机械的研制和使用具有指导意义。
【归纳总结】作用在物体上的力，使物体沿力得得方向移动一段距离，我们就说这个力对物体做了功。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：W＝F·ｓ。功德单位是焦耳。
三、课堂练习
1. 下列有关力做功的说法，正确的是（ C ）
A．小翔将铅球投出的过程中，小翔对铅球没有做功
B．足球在球场上沿水平地面滚动，重力对足球做了功
C．小冬提着书包从一楼上到六楼，小冬对书包做了功
D．运动员举着杠铃静止不动的过程中，运动员对杠铃做了功
2．某学生从底楼匀速走上二楼，第一次花费30s，第二次花费20s．则两次上楼过程中，学生所做的功（ C ）
A．第一次较大
B．第二次较大
C．两次一样大
D．不知楼高不好判断
3．一个重50N的木箱放在水平桌面上．某人用10N的水平拉力拉着木箱前进，人对木箱做的功为60J，则（B ）
A．木箱受到的摩擦力一定为10N
B．木箱前进的距离一定是6m
C．木箱前进的距离是1.2m
D．木箱受到的摩擦力是50N
课堂小结
【师生交流】通过这节课，谈一下我们学习了哪些内容？
【总结】
1．介绍做功与做工的区别
做功的两个要素为：①作用在物体上的力；②物体在力的方向上移动的距离。
2．怎样测算功
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，即：W＝F·ｓ。
3.机械功原理
我们不可以利用机械既省力又省距离，因为省力就必须要耗费距离，省距离就必须要费力，即使用任何机械都不能省功。
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11.2 怎样比较做功的快慢
【教学目标】
1.知道做功有快有慢.
2.知道与做功快慢有关的因素有哪些.
3.熟悉功率的物理意义、定义、计算公式和单位.
【教学重难点】
通过对实例的分析、推理，了解影响做功快慢的因素有哪些.
功率的物理意义，功与功率的练习和区别.
【教学过程】
导入新课
农民伯伯用一台拖拉机匀速耕地，半小时耕完一块地.若由一头牛来完成这些工作，则需一天的时间.
问：拖拉机与牛做功的本领相同吗？谁做功更快？
新课讲述
比较做功的快慢
师：我们大家一起来讨论课本活动1：起重机在20s内把重为2000N的大件建筑材料吊起10m；工人用滑轮在10s内把重为200N的建筑材料吊起10m.
思考1：起重机和人哪个做功多？
思考2：起重机和人哪个做功快？为什么？
分析：比较物体做功快慢时，必须考虑两个因素：物体做了多少功W；物体做功用的时间t.类比比较物体运动快慢的方法：运动时间相同，比较运动路程的多少；运动路程相同，比较运动时间的多少.
结论：比较物体做功快慢的方法：做功相同，比较做功时间的多少；做功时间相同，比较做功的多少.
二、认识功率
下面几个物体所做的功和所用的时间如表请同学们想一想,议一议，物体A、B以及物体C、D谁做功最快?你是怎么知道的?
物体 所做的功 所用时间
A 1000J 5s
B 1000J 10s
C 4000J 1min
D 6000J 1min
分析：单位时间内做功越多，做功就越快.
得出结论：
功率的概念：物理学中，把做功的多少与所用时间的比叫做功率.
2.功率的物理意义：功率是表示做功快慢的物理量.
3.功率计算公式： 符号表达式：
4.功率的单位：在国际单位制中，功的单位是焦（J），时间的单位是秒(s)，功率的单位就是焦/秒（J/s）.功率的单位有一个专门的名称叫做瓦特，简称瓦，符号位W.这是为了纪念应该著名的发明家瓦特而命名的.1W=1J/s，工程上还常用到千瓦（kW）作为功率的单位 1kW=103W
学生实践体验活动：比一比，谁的功率大
1.设计实验：
（1）要测出每一个同学上楼的功率，要知道哪些物理量？
（2）怎样测量这些物理量？
（3）测量顺序是怎样的？
（4）怎么设计记录数据的表格？
2.测量过程
男女同学各选10名“运动员”排成两纵队，由两位同学记录时间t，以为同学负责测量学生质量m，两位同学用卷尺测量四楼到地面的距离h，由教师指挥发出信号，学生开始以最快速度跑上四楼，计时员及时报时，将m,h,t三个数据填入表格中计算功率.最后比一比谁的功率大.
姓 名 登楼的高度h/m 登楼的时间t/s 登楼的功率P/W
【课堂小结】
功率的物理意义：描述物体做功快慢的物理量.
功率的定义：在物理学中把做功的多少与所用时间的比叫做功率.
公式：
单位及换算：1W=1J/s 1KW=103W 1MW=106W
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11．3 如何提高机械效率
教学目标
1.知道有用功、额外功和总功的含义，以及它们之间的关系。
2.理解机械效率的概念，会用机械效率的公式进行简单的计算。
3.会测算滑轮组的机械效率。
4.知道机械效率总小于1，知道提高机械效率的方法和意义。
重、难点
教学重点：有用功、额外功、总功及机械效率。
教学难点：同一机械的效率是可变的。
器材准备
斜面、小车、铁架台、滑轮组、细绳、钩码、弹簧测力计和刻度尺等。
教学过程
一、新课引入
学习和工作要讲究效率，使用机械也要讲效率。那么，什么是机械效率呢？
下面我们就来研究这个问题。
二、新课教学
探究点一 有用功、额外功和总功
日常生活中，人们搬移物体，不是将物体平移到另一个地方，就是将物体从低处搬到高处（或从高处搬到低处）。
演示（a）：用动滑轮将该重物从低处匀速移到高处。
交流：这些实验中，如何测算人做功的多少？
分析：利用机械时，所做的功为何多一些？
讨论：哪些功是我们为了达到特定目的必须要做的功？
哪些功是我们不需要但又不得不做的功？
学生经过思考、讨论，可以作答。
分析：教材图11-16（a）、11-16（b）中，哪些功是我们为了达到特定目的必须要做的功？哪些功是我们不需要但又不得不做的功？
在学生回答的基础上，指出“有用功”、“额外功”及“总功”的含义：
1．有用功（W有用）：是我们需要的有价值的功。
2．额外功（W额外）：对人们既无利用价值又不得不做的功。
3．总功（W总）：动力对机械所做的功。
4．总功等于有用功与额外功之和，即W总=W有用+W额外。
(b)分析挖掘机挖掘机搬运泥土
有用功：克服泥土重力所做的功。
额外功（无用功）：克服抓斗和机臂重力所做的功，还有克服摩擦力所做的功。
总功( W总):有用功和额外功总和
引导分析分析下列事例中的有用功、额外功、总功。不考虑绳重和摩擦。
（1）用桶从井中提水、（2）水桶掉进井里把桶捞上来（3）用书包把书背上楼
探究点二 什么是机械效率
讨论：
（1）当你用水桶提水时，有两只大小相同的水桶可供选择，一只是轻质塑料桶，另一只是厚铁皮桶，你选择哪一只水桶？为什么？
（2）当你用滑轮提升一个重物时，你选择哪一种滑轮？为什么？
至此，引导学生自己总结出机械效率的定义和公式。
1．机械效率的定义：有用功与总功的比值。
2．公式：
3．讨论：
（1）机械效率表示的物理意义是什么？
（2）机械效率的单位是什么？
（3）为什么机械效率总小于1？能不能等于1？
（4）如何提高机械效率？
探究点三 测算滑轮组的机械效率
实验目的：测算滑轮组的机械效率。
实验原理：
讨论：
（1）滑轮组工作时的有用功怎样计算？需要测量哪些物理量？
（2）滑轮组的额外功是怎样产生的，是否便于测量？
（3）有其他简便的方法测算总功吗？需要测量哪些物理量？
（4）为了求出滑轮组的有用功和总功，从而计算滑轮组工作时的机械效率，除滑轮组外，实验中还需要哪些测量器材？
注意事项：
（1）钩码上升的高度h，可用竖直放置在钩码旁的刻度尺读出，以钩码的下端为标准读数。
（2）拉力F的大小由弹簧测力计的示数读出，要竖直向上匀速拉动弹簧测力计，弹簧不要和外壳摩擦。
（3）测量细绳自由端通过的距离s时，可事先在细绳自由端上作一标记，再拉弹簧测力计，用滑轮组提升重物。用刻度尺量出钩码上升的高度后，再量出细绳标记移动的距离，就是细绳自由端通过的距离s。
学生实验：
实验结论：同一个滑轮组，在提升不同的重物时，其机械效率是不同的。
思考：还有什么因素会影响滑轮组的机械效率？为什么？
板书设计
一、什么是有用功、额外功
1．有用功：是我们需要的、有价值的功，叫做有用功。
2．额外功：把无利用价值而又不得不做的功，叫做额外功。
3．总功：有用功和额外功之和是总功。
二、什么是机械效率
1、概念：有用功与总功的比值。
2、公式：η＝（W有用/W总）×100﹪
三、如何提高滑轮组的机械效率
1、减小动滑轮的重。
2、增加物重。
3、减小绳子与滑轮的摩擦。
教学反思
本节课我采用提问——思考——实验——分析——小结的教学方法，逐步提出有用功、额外功、总功的概念，然后进一步建立机械效率的概念，同时注意引导学生主动思考，认真分析，重视实验，使学生在课内有所思、有所见 、有所做、有所得，淡化教师的主讲思想，体现学生是学习的主体，让学生逐步形成科学的思维方式和主动的学习习惯，有利于更好的完成教学任务。
我认为教学中应该注意如下问题：
1、机械效率中“效率”概念不能讲得太死，应留有引申的余地，为以后的效率问题做一定的铺垫。
2、机械效率的计算难度不宜过大，机械做功的实例也应避免组合机械。
3、严格规范W有用、W额外、W总的书写，强调物理量下标的重要性。
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11.4 认识动能和势能
【教学目标】
1.理解什么是能.
2.知道机械能是由动能和势能组成，知道动能和势能大小的影响因素.
3.理解机械能之间可以相互转化，能解释有关现象和应用.
【教学重难点】
1.通过对实例的分析、推理，了解影响动能和重力势能大小的因素.
2.理解机械能的转化.
【教学过程】
导入新课
老师举例：打桩机上被举高的重锤落下来可以把桩打进地里；跳水运动员在做跳水动作时，被压弯的跳板可以弹起运动员；子弹能够击穿障碍物；流水能推动竹排.
问：你们能用物理知识来解释这些现象吗？
进入新课，科学探究
（1）什么是能
一个物体能够对别的物体做功，我们就说这个物体具有能量或能.物体能够做的功越多，它具有的能量就越多.
能的单位就是功的单位，在国际单位制中，功的单位是焦（J），能的单位也是焦（J）.
（2）动能的大小跟哪些因素有关
物体由于运动具有的能叫动能.
实验探究：利用控制变量法探究动能的大小跟哪些因素有关
（1）将两个不同质量的小球在同一高度静止释放看看哪一种情况下小球将纸盒推的更远.（2）将同一小球在不同高度静止释放看看哪一种情况下小球将纸盒推的更远.
结论：速度相同时，质量大的物体能做的功多，具有的动能就多；质量相同时，速度大的物体能做的功多，具有的动能就多.所以，运动的物体速度越大，质量越大，它具有的动能就越多.
（3）势能的大小跟哪些因素有关
1.物理学中把被举高的物体具有的能叫做重力势能.
实验探究：设计如上图实验探究重力势能大小可能相关的因素.
结论：质量相同时，物体被举的越高，重力势能越大；被举高度相同时，物体质量越大，重力势能越大.
2.拉紧的弓、变形的撑杆也都能做功，这说明发生弹性形变的物体也具有能.物体发生弹性形变而具有的能叫做弹性势能.
3.大量事实和实验研究表明：弹性物体的弹性越强，形变越大，它具有的弹性势能就越大.
（四）机械能的转化
1.老师举例：在空中飞行的飞机既有动能，又有重力势能；摆球在摆时，同样既有动能，又有重力势能.
结论：物体的动能和势能统称为机械能.
2.讲解课本活动3，并演示摆球摆动实验，思考并分析.
结论：科学家通过大量的实验事实归纳出：物体的动能与势能是可以互相转化的；有摩擦等阻力时，在动能与势能的相互转化中，机械能就会减少.
【课堂小结】
1.物体的动能跟质量和速度有关，速度越大，质量越大，它具有的动能就越大.
2.物体的位置越高，质量越大，它具有的重力势能就越大；弹性物体的弹性越强，形变越大，它具有的弹性势能就越大.
3.物体的动能与势能是可以互相转化的；有摩擦阻力时，在动能与势能的相互转化中，机械能会减少.
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