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第1节功导入一:暴风雪过后,一辆汽车陷进雪地里,你帮司机把车周围的雪铲开,司机发动车子,你试着帮司机推车,但车轮只是不停空转,尽管你已经使出了全身力气,车子还是纹丝不动,过了一阵,你已经精疲力竭,而车子还是卡在雪堆里.请同学们思考:在这一过程中,你对车施加的力产生效果了吗?导入二:出示“董存瑞舍身炸碉堡”的图片:同学们认识图片上这位战斗英雄吗?他就是家喻户晓的战斗英雄董存瑞,在战斗的关键时刻,董存瑞手举炸药包,点燃导火索,“轰”的一声巨响……董存瑞用自己年轻的生命换来了我们幸福的今天,他是人民的功臣.可是从物理学角度来说,董存瑞手举炸药包时却是“劳而无功”,这是为什么呢?那么怎样才算“做功”?在物理学上“做功”的含义是什么?怎样计算做功的多少?这节课我们就一起来探讨这些问题.一、力学中的功思路一1.做功的含义课件展示:(1)叉车把货物举起;(2)小明想把大石头移开,但没有搬起.让学生讨论叉车和小明的工作是否有成效?学生思考并回答:叉车的工作有成效,体现在它施了力,并且把货物举高了.小明的工作没有成效,体现在他虽然施了力,但并没有使大石头移动.引导完成物体的受力分析,明确是哪个力对货物的移动做出了贡献,从而初步得出物理学中的功的含义: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.[设计意图]运用事例对比进行思考,学生易于接受新知识.2.做功的两个必要因素课件展示:(1)人把物体提到楼上;(2)工人推着车向前运动;(3)小孩子用力推车,车未动;(4)吊车吊着重物静止在空中.让学生标出物体受到力的方向和物体移动的方向,再说出几个事例中哪些是做功的?哪些是不做功的?做功的事例中有哪些相同之处?学生分析并回答.(1)人把物体提到楼上时,人施了力,物体在力的方向上通过一段距离,人做了功;(2)工人推着车向前运动时,工人施了力,车在力的方向上通过一段距离,工人做了功;(3)小孩子用力推车时,小孩施了力,但车没有移动,小孩没做功;(4)吊车吊着重物静止在空中时,吊车施了力,但重物没有移动,吊车没做功.引导学生总结出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了距离.[设计意图]通过多媒体课件展示出具体的实例,激发学生积极思考问题,使抽象的知识具体化,有利于学生的理解与认识,也提高了学生的分析概括能力.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?学生积极思考,并回答问题.学生可能举出很多的例子,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.教师引导:下面的几个例子是否有做功的情况存在?例1:起重机吊起重物静止在空中,问拉力是否做功?货物的重力是否做功?学生分析讨论后回答,有力没有距离,不做功.例2:起重机吊着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?学生回答:有力,也有距离,但力与距离垂直(即在力的方向上没有距离),不做功.例3:一个正在运动的物体所受的外力突然消失,物体将会怎样?学生回答:物体靠惯性运动,有距离(运动)而没有力,不做功.学生回答后接着问:假如一个小球在光滑水平冰面上由于惯性做匀速直线运动,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?引导学生根据以上事例分析,总结物体不做功的情况:(1)有力而没有距离,不做功;(2)有力,也有距离,但力与距离垂直(即在力的方向上没有距离),不做功.(3)有距离(运动)而没有力,不做功.[设计意图]对于做功的两个必要因素,特别是力的方向与物体的运动方向并不完全一致的情况,学生不容易理解,通过对几种情况下,不做功情况的分析,突破了难点,加深了学生对做功的理解与认识.思路二(一)怎样才叫“做功”1.通过实验,体验“做功”学生实验1:用力沿水平方向推着小车前进(如图所示).描述观察到的现象:小车在水平推力作用下,移动了一段距离.要求:用示意图表示出小车所受的推力以及运动过程情况.点拨:此例中小车在水平推力F作用下,移动了一段距离s.学生实验2:用力将地上的物体拿到桌面上来.描述观察到的现象:物体在力的作用下,向上移动了一段距离.要求:用示意图表示出物体所受的拉力以及运动过程情况.点拨:此例中物体在拉力F作用下,向上移动了一段距离s.2.找共同点,建立功的概念仔细观察两示意图,比较一下,看看有什么共同点:(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?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.3.功的概念物理学中规定: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,就说这个力对物体做了功.(二)如何判断力是否对物体做功:1.做功的两个必要的因素:(1)作用在物体上的力;(2)物体在力的方向上通过的距离.2.活动:请教室后排一同学,将他的文具盒(或其他物品)送给老师.引起学生注意,再结合这一模型,让学生分析文具盒受力情况和位置变化情况(画出示意图),讨论该同学作用在文具盒的力做没做功.3.分析课本图11.1-2,进一步理解做功的含义.先让学生交流讨论,鼓励学生用科学语言进行表述.4.练习: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,在这段距离上,工人还对小车做功吗?为什么?在学生讨论回答的基础上,归纳出三种不做功的情况:(1)物体没有受到力的作用,靠惯性通过一段路程,也就是没有力做功(F=0);(2)物体受到力,但没有移动距离,即通过的路程为零(s=0);(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).[设计意图]由学生通过讨论,得出三种不做功情况.[知识拓展]做功的两个必要因素:(1)功的两个因素具有同向性,即物体通常会受到几个力的作用,判断某个力对物体是否做功,关键要看物体在这个力的方向上是否通过了距离,如果物体根本没有动,或者物体虽然运动了,但运动的方向与这个力的方向垂直,则这个力就没有对物体做功.(2)功的两个因素具有同体性,即一定要明确某力对某物体做功,做功的两个因素是作用在“物体”上的力和“物体”在力的方向上通过的距离,此“物体”必须是同一个物体,尤其是通过机械做功时,一定要注意两因素的同体性.(3)功的两个因素具有同时性,即“作用在物体上的力”和“物体在力的方向上通过的距离”,是指力和物体的运动是同时存在的,如果物体受力后脱离施力物体,由于惯性而运动,此时的原作用力已不存在了,其做功为零.[过渡语]功是有大小的,功的大小如何来计算呢?二、功的计算思路一教师引导: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?说出你猜想的依据.学生认识到:力越大,在力的方向通过的距离越多,做的功越多,所以功与力和在力的方向通过的距离有关.[设计意图]培养学生分析、概括能力.也使学生能更好地理解功的计算公式及功的单位.总结出功的计算方法: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.功的计算公式:功=力×距离表达式:W=Fs公式中符号的意义及单位:W——功——焦耳(J)F——力——牛顿(N)s——距离——米(m)1焦=1牛/米(1J=1N/m)多媒体课件出示课本例题,引导学生分析物体受到几个力的作用.哪个力做了功?重力是否做功?为什么?学生明确,物体的运动方向是水平的,马的拉力与物体运动方向一致,因此马的拉力对物体做功.计算功的大小时应该利用拉力大小800N与水平运动的距离3000m.重力方向与运动方向垂直,因此重力不做功.[设计意图]通过例题加深学生对所学知识的理解和认识,提高学生运用所学知识解决实际问题的能力.课堂小结:通过今天的学习,同学们有哪些收获?在实验探究中又存在哪些问题?还有什么想探究的问题?学生可以个别回答,或相互交流,在交流的基础上进行学习小结.[设计意图]促进知识的巩固掌握,提升学生的交流表达能力.思路二1.功的多少如图甲所示,用力把一砖块匀速提升1m,做了一份功W.如图乙所示,如果用力把二块同样的砖匀速提升1m,做功多少?如图丙所示,如果用力把一块砖匀速提升3m,做功又是多少?点拨:从上面分析可知功与力、距离的关系如何呢?学生交流后得出的结论有:(1)使物体移动的距离一定,力越大,做的功越多;(2)力一定,使物体移动的距离越大,做的功越多;(3)力越大,使物体移动的距离越大,做的功越多;(4)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.2.功的计算方法定义:力对物体做的功,等于力跟物体在力的方向上通过的距离的乘积.(1)公式:功=力×距离,即W=F·s.(2)单位:在国际单位制中,功W的单位:牛·米(N·m)或焦耳(J).(3)1J的物理意义: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=1N·m.注意在运算过程中,力F的单位:牛(N);距离s的单位:米(m).3.功的简单测算(1)请学生实际估算“用手匀速托起两个鸡蛋升高1m时,手对鸡蛋做的功大约是多少?”(2)如图所示,一人拉着重2000N的车子沿水平方向前进5m,你能求出此人做了多少功吗?如果拉力为500N呢?强调解题规范化要求.1.做1J的功就相当于()A.把质量是1kg的物体移动1m做的功B.把1N重的物体水平移动1m所做的功C.把质量是1kg的物体匀速举高1m所做的功D.把1N重的物体匀速举高1m所做的功解析:A项中力的大小和移动距离的方向不明确;B项中竖直方向上没有移动距离,水平方向上受力大小不明确;C项中克服重力做的功W=Gh=mgh=1kg×9.8N/kg×1m=9.8J;D项中物体克服重力做的功为W=Gh=1N×1m=1J.故选D.2.如图所示,以下实例所列举的几个力中,没有对物体做功的力是()A.船在水的作用力下前进一段距离B.静止的小车在拉力的作用下向前运动C.汽车在刹车阻力的作用下滑行了一段距离D.当杠铃静止后,举重运动员对杠铃的支持力解析:物理学中的功包含两个必要因素:一是作用在物体上的力;二是物体在力的方向上运动一段距离.由图示可知,杠铃静止时受到了运动员的支持力,但在支持力的方向上没有通过距离,故D选项中支持力没有对杠铃做功.故选D.3.分别用两个相同大小的水平向右的力,拉物体向右运动了相等的距离,但一次使物体匀速运动,另一次使物体加速运动,如图所示,则()A.两次做功大小相等B.哪个物体重力大些,外力就对物体做功多些C.拉物体匀速运动的力做功多些D.拉物体加速运动的力做功多些解析:物体在不同路面上受到的拉力F大小相等,物体在力的方向上通过的距离s相等,由公式W=Fs可得W1=W2,因此选项B,C,D的说法不正确.故选A.4.如图所示,在50s的时间内,男孩提着重15N的小提琴水平向左匀速走了100m,女孩用5N的水平拉力拉箱子向右匀速走了100m,他们中对物体做功的是(选填“男孩”或“女孩”),做功的大小是J.解析:由题图可知,男孩提小提琴的力与运动的方向垂直,所以不做功;箱子在女孩5N拉力的作用下,沿力的方向移动了100m,所以做了功,W=Fs=5N×100m=500J.【答案】女孩5005.质量为50kg的何勇同学,在一次爬杆比赛中,用12s爬到了5m高的杆顶(g取10N/kg).(1)何勇受到的重力是多少?(2)何勇爬杆过程中做了多少功?解析:(1)何勇质量为50kg,故所受重力G=mg=50kg×10N/kg=500N.(2)何勇爬杆过程克服重力做功,则W=Gh=500N×5m=2500J.1.功: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,就说这个力对物体做了功.2.