第十一章功和機(jī)械能第1節(jié)功教學(xué)分析課前準(zhǔn)備學(xué)習(xí)目標(biāo)1.能結(jié)合實(shí)例理解做功的含義，能說出做功包含的兩個(gè)必要因素，并能判斷力是否對(duì)物體做功。2.掌握計(jì)算功的大小的表達(dá)式，以及表達(dá)式中每個(gè)物理量的物理意義和單位，能應(yīng)用公式進(jìn)行簡單的計(jì)算。3.理解功的定義，并可以用概念解釋實(shí)際物體的運(yùn)動(dòng)做功過程。課前準(zhǔn)備教學(xué)分析學(xué)習(xí)重點(diǎn)：判斷力對(duì)物體是否做功，以及做功的相關(guān)計(jì)算。學(xué)習(xí)難點(diǎn)：理解功的概念。學(xué)習(xí)方法：分析歸納法；練習(xí)鞏固法。相關(guān)準(zhǔn)備：多媒體課件、搜集有關(guān)“焦耳”相關(guān)背景知識(shí)。教學(xué)內(nèi)容01情境引入02互動(dòng)新授03鞏固拓展04課堂小結(jié)點(diǎn)我喔情境引入想一想如圖，一輛叉車準(zhǔn)備把貨物從地面搬到車上，叉車要完成這個(gè)任務(wù)，一共要經(jīng)歷幾個(gè)過程?演示情境引入總結(jié)叉車要完成這個(gè)任務(wù)，一共要經(jīng)歷三個(gè)過程：首先叉車勻速將貨物舉起；然后叉車托著貨物向前水平移動(dòng)一段距離；最后將貨物緩慢勻速放在車上。這三個(gè)過程看似相似，其實(shí)有著本質(zhì)的不同，它們有什么不同呢?這就是我們今天要討論的內(nèi)容。互動(dòng)新授知識(shí)點(diǎn)一

力學(xué)中的功想一想放在地面上的貨物受幾個(gè)力?請(qǐng)你畫出這幾個(gè)力的示意圖，并說出這幾個(gè)力之間的關(guān)系。貨物此時(shí)受兩個(gè)力的作用——重力和支持力。因?yàn)槲矬w處于靜止?fàn)顟B(tài)，所以這兩個(gè)力是一對(duì)平衡力。F支G互動(dòng)新授想一想問題一：叉車勻速將貨物舉起的過程中，貨物受幾個(gè)力?請(qǐng)你畫出這幾個(gè)力的示意圖，并說出這幾個(gè)力之間的關(guān)系。貨物此時(shí)受兩個(gè)力的作用——重力和支持力。因?yàn)槲矬w處于勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，所以這兩個(gè)力是一對(duì)平衡力。問題二：貨物受到的支持力的施力物體是誰?叉車。問題三：叉車對(duì)貨物的力，與貨物運(yùn)動(dòng)的方向有什么關(guān)系?叉車對(duì)貨物的支持力與貨物運(yùn)動(dòng)的方向一致。F支G互動(dòng)新授如圖，貨物因?yàn)槭艿讲孳嚨闹С至Γ蛏弦苿?dòng)一段距離。也就是說叉車對(duì)貨物的力F的成效體現(xiàn)在貨物被舉高了一段距離s。對(duì)于這種情況，物理學(xué)中就說叉車托起貨物的力對(duì)貨物做了功。做功：如果一個(gè)力作用在物體上，物體在這個(gè)力的方向上移動(dòng)了一段距離，我們就說這個(gè)力對(duì)物體做了功。互動(dòng)新授知識(shí)點(diǎn)二力做功的公式想一想運(yùn)動(dòng)員從地面抓起杠鈴后高高舉起，小孩費(fèi)了好大的力氣提起一桶水。在這兩個(gè)情境中，力的大小不一樣，移動(dòng)的距離也不一樣，我們很容易看出，運(yùn)動(dòng)員舉起杠鈴比小孩提起水桶做的功多。我們來探究以下三個(gè)過程：第1次：你提著10

N的書包從一樓爬到二樓；第2次：你提著10

N的書包從一樓爬到三樓；第3次：你提著20

N的書包從一樓爬到三樓。互動(dòng)新授問題一：第1次和第2次運(yùn)動(dòng)中，哪次做功多?第2次問題二：第2次是第1次做功的幾倍?2倍問題三：為什么?因?yàn)檫@兩次人提的物體相同，人對(duì)物體的力相同，但第2次物體上升的高度是第1次的2倍。問題四：第2次和第3次運(yùn)動(dòng)中，哪次做功多?第3次問題五：第3次是第2次做功的幾倍?2倍問題六：為什么?因?yàn)檫@兩次物體上升的高度相同，但第3次人對(duì)物體的力是第1次人對(duì)物體所用力的2倍。第1次：你提著10

N的書包從一樓爬到二樓；第2次：你提著10

N的書包從一樓爬到三樓；第3次：你提著20

N的書包從一樓爬到三樓。互動(dòng)新授通過上面的例子，我們可以得出：作用在物體上的力越大、物體在力的方向上移動(dòng)的距離越遠(yuǎn)，力所做的功也就越多。功：力學(xué)中，功等于力與物體在力的方向上移動(dòng)的距離的乘積。功的計(jì)算公式：功=力×距離，用W表示功，F(xiàn)表示作用在物體上的力，s表示物體在力的方向上移動(dòng)的距離，功的計(jì)算公式可以寫成W=Fs。W=Fs牛(N)米(m)焦耳(J)即：1J＝1N·m使用時(shí)單位要統(tǒng)一！特別注意：在用此公式計(jì)算功的大小時(shí)，受到力F作用的物體和移動(dòng)了距離的物體必須是同一個(gè)“對(duì)象”;“對(duì)象”移動(dòng)距離的方向和它受力的方向必須一致，且必須同時(shí)。互動(dòng)新授對(duì)焦耳這一單位的感性認(rèn)識(shí)：將兩個(gè)雞蛋舉高1m,做功大約1J;

將一袋10

kg的大米從地面扛到肩上，做功約150

J;

體重600N的某學(xué)生從一樓走到二樓，做功約1800J;

將一瓶500mL的礦泉水從地上拿起做功約10J。互動(dòng)新授知識(shí)點(diǎn)三力做功的兩個(gè)必要因素想一想問題一：剛上課時(shí)我們說到叉車搬運(yùn)貨物時(shí)，貨物因?yàn)槭艿讲孳嚨闹С至Γ蛏弦苿?dòng)一段距離，在這個(gè)過程中叉車的支持力對(duì)貨物就做了功。但“叉車托著貨物向前水平移動(dòng)一段距離”，這個(gè)過程中叉車對(duì)貨物做功了嗎?沒有。問題二：為什么?因?yàn)椴孳噷?duì)貨物的支持力與貨物運(yùn)動(dòng)的方向不一致。互動(dòng)新授做功的兩個(gè)必要因素：1.物體受到了力的作用(F)；2.物體在力的方向上移動(dòng)了一段距離(s)。特別注意互動(dòng)新授想一想問題一：剛才我們分析了“叉車搬運(yùn)貨物”的前兩個(gè)過程，那第三個(gè)過程，即貨物被緩慢放在車上的過程中，貨物受到的重力做功了嗎?做了。問題二：為什么?因?yàn)樨浳锸艿街亓Γ邑浳镌谥亓Ψ较蛞惨苿?dòng)了距離。總結(jié)：叉車搬運(yùn)貨物這個(gè)過程中，第一步是叉車對(duì)貨物做功，第二步叉車對(duì)貨物沒有做功，第三步重力對(duì)貨物做了功。因此我們說“這三個(gè)過程看似相似，其實(shí)有著本質(zhì)的不同”。互動(dòng)新授想一想下面我們看教材P85“想想議議”，并回答其中的問題。互動(dòng)新授想一想問題一：一個(gè)人搬石頭，未搬起，此時(shí)石頭受幾個(gè)力?三個(gè)力，分別是重力、拉力、支持力。問題二：人對(duì)石頭有沒有作用力?問題三：石頭有沒有移動(dòng)距離?問題四：人對(duì)石頭是否做功?總結(jié)：人對(duì)石頭有向上的拉力作用，但石頭沒有在拉力的方向上移動(dòng)，所以人對(duì)石頭的力沒有做功。互動(dòng)新授想一想問題一：一個(gè)人推車在水平方向上前行，此時(shí)車受幾個(gè)力?四個(gè)力，分別是推力、阻力、重力、支持力。問題二：人對(duì)車是否做功?人對(duì)車施加了推力，在推力方向上車移動(dòng)了一定距離，所以人對(duì)車的推力做了功。問題三：在此過程中，支持力對(duì)車是否做功?因?yàn)檐嚊]有沿著支持力的方向移動(dòng)距離，所以支持力對(duì)車沒有做功。總結(jié)：同理，重力對(duì)車也沒有做功。你還能舉哪些人對(duì)物體沒有做功的例子?互動(dòng)新授總結(jié)不做功的三種情況有力無距離有距離無力力與距離垂直互動(dòng)新授第一類：有力沒有距離。如：你端著一盆水沒有動(dòng)，此時(shí)你對(duì)水盆的力就沒有做功。你推講臺(tái)，沒有推動(dòng)，此時(shí)你的推力沒有做功。互動(dòng)新授第二類：有距離沒有力。如：踢出去的足球，在水平草地上運(yùn)動(dòng)時(shí)，人對(duì)球沒有做功，因?yàn)榇藭r(shí)人的腳已經(jīng)離開了足球，足球是靠慣性向前運(yùn)動(dòng)，人對(duì)球沒有力的作用，所以人對(duì)球沒有做功。投擲出去的標(biāo)槍，在空中飛行時(shí)，人對(duì)標(biāo)槍沒有做功，因?yàn)榇藭r(shí)標(biāo)槍已經(jīng)離開了手，標(biāo)槍是靠慣性向前運(yùn)動(dòng)，人對(duì)標(biāo)槍沒有力的作用，所以人對(duì)標(biāo)槍沒有做功.互動(dòng)新授第三類：有力有距離，但物體移動(dòng)的方向與此時(shí)力的方向垂直。如：你端著一盆水，水平走動(dòng)時(shí)，人對(duì)水盆的力就沒有做功。因?yàn)榇藭r(shí)人對(duì)水盆的力，豎直向上(與重力是一對(duì)平衡力)，但水盆是水平移動(dòng)，與人對(duì)水盆的力方向正好垂直，所以人對(duì)水盆的力沒有做功。踢出去的足球，在水平草地上運(yùn)動(dòng)時(shí)，支持力對(duì)球沒有做功，因?yàn)榇藭r(shí)支持力豎直向上(與重力是一對(duì)平衡力)，但足球是水平移動(dòng)，與支持力的方向垂直，所以支持力對(duì)足球沒有做功。互動(dòng)新授分析與總結(jié)力對(duì)物體做功的兩個(gè)必要因素是：力和沿著力的方向移動(dòng)的距離。注意：有時(shí)為了敘述方便，某個(gè)力做功往往也說成施力的物體做了功。如人推車，推力做了功，也常說人做了功。互動(dòng)新授知識(shí)點(diǎn)四功的計(jì)算想一想請(qǐng)大家看教材P86例題，并找出題目中的已知條件和所要解答的物理量。第(1)小問中，已知：構(gòu)件的質(zhì)量為1.5t，構(gòu)件上升的高度為30m要求：豎直向上的拉力做的功。互動(dòng)新授說明：我們拿到題目后，首先要找出題目中的已知量和未知量。然后要明確物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，或者是運(yùn)動(dòng)過程。比如該例題中構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)是“勻速上升”。第三步是對(duì)物體(構(gòu)件)進(jìn)行受力分析。下面請(qǐng)同學(xué)們畫出該構(gòu)件勻速上升過程中的受力示意圖。

提升構(gòu)件F拉G思考：這個(gè)構(gòu)件只受兩個(gè)力的作用，一個(gè)是重力，另一個(gè)是拉力。這兩個(gè)力有什么關(guān)系?它們是一對(duì)平衡力互動(dòng)新授(1)把質(zhì)量為1.5

t的構(gòu)件勻速提升到30

m高的樓頂，豎直向上的拉力做了多少功?

提升構(gòu)件解：(1)構(gòu)件在豎直方向上做勻速直線運(yùn)動(dòng)，構(gòu)件所受的拉力與重力大小相等，即F=G=mg=1.5×103kg×10N/kg=1.5×104N，構(gòu)件在豎直方向上移動(dòng)的距離：s=30m，所以，拉力做的功：W＝Fs＝Gh＝1.5×104N×30m＝4.5×105J。互動(dòng)新授想一想問題一：在第(2)小問中，構(gòu)件是怎樣移動(dòng)的?此時(shí)構(gòu)件的受力情況是否改變?問題二：豎直方向上的拉力做多少功?說明：因?yàn)榇藭r(shí)構(gòu)件受到的拉力方向豎直向上，但構(gòu)件的移動(dòng)方向是水平方向，所以豎直方向上的拉力沒有做功，即拉力做的功為W'=Fs'=0互動(dòng)新授

(2)依據(jù)需要，又將這個(gè)構(gòu)件沿水平方向勻速移動(dòng)了3

m。在水平運(yùn)動(dòng)階段，豎直向上的拉力又做了多少功?

提升構(gòu)件解：（2）拉力的方向豎直向上。構(gòu)件在水平方向上移動(dòng)了3m，但在豎直方向上沒有移動(dòng)距離，即s'=0。所以，拉力做的功：W'=Fs'=0。鞏固拓展【例】質(zhì)量為50kg的雪橇上裝載了350

kg的貨物，一匹馬拉著它將貨物勻速運(yùn)到了3000

m外的貨場(chǎng)。如果雪橇行進(jìn)中受到的摩擦力是800N,求馬運(yùn)貨時(shí)做的功。(g取10

N/kg)【答案】W=Fs=800N×3000m=2.4×10?J鞏固拓展【解析】因?yàn)轳R拉貨物勻速運(yùn)動(dòng)，所以馬對(duì)貨物的拉力與貨物受到的摩擦力是一對(duì)平衡力，所以馬對(duì)貨物的拉力大小等于800N,而貨物在拉力的作用下移動(dòng)的距離為3000

m，根據(jù)功的公式W=Fs即可求解。馬拉貨物勻速運(yùn)動(dòng)，馬對(duì)貨物的拉力與貨物受到的摩擦力大小相等，即F