第十一章功和機械能第1節功教學分析課前準備學習目標1.能結合實例理解做功的含義，能說出做功包含的兩個必要因素，并能判斷力是否對物體做功。2.掌握計算功的大小的表達式，以及表達式中每個物理量的物理意義和單位，能應用公式進行簡單的計算。3.理解功的定義，并可以用概念解釋實際物體的運動做功過程。課前準備教學分析學習重點：判斷力對物體是否做功，以及做功的相關計算。學習難點：理解功的概念。學習方法：分析歸納法；練習鞏固法。相關準備：多媒體課件、搜集有關“焦耳”相關背景知識。教學內容01情境引入02互動新授03鞏固拓展04課堂小結點我喔情境引入想一想如圖，一輛叉車準備把貨物從地面搬到車上，叉車要完成這個任務，一共要經歷幾個過程?演示情境引入總結叉車要完成這個任務，一共要經歷三個過程：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一段距離；最后將貨物緩慢勻速放在車上。這三個過程看似相似，其實有著本質的不同，它們有什么不同呢?這就是我們今天要討論的內容。互動新授知識點一

力學中的功想一想放在地面上的貨物受幾個力?請你畫出這幾個力的示意圖，并說出這幾個力之間的關系。貨物此時受兩個力的作用——重力和支持力。因為物體處于靜止狀態，所以這兩個力是一對平衡力。F支G互動新授想一想問題一：叉車勻速將貨物舉起的過程中，貨物受幾個力?請你畫出這幾個力的示意圖，并說出這幾個力之間的關系。貨物此時受兩個力的作用——重力和支持力。因為物體處于勻速直線運動狀態，所以這兩個力是一對平衡力。問題二：貨物受到的支持力的施力物體是誰?叉車。問題三：叉車對貨物的力，與貨物運動的方向有什么關系?叉車對貨物的支持力與貨物運動的方向一致。F支G互動新授如圖，貨物因為受到叉車的支持力，而向上移動一段距離。也就是說叉車對貨物的力F的成效體現在貨物被舉高了一段距離s。對于這種情況，物理學中就說叉車托起貨物的力對貨物做了功。做功：如果一個力作用在物體上，物體在這個力的方向上移動了一段距離，我們就說這個力對物體做了功。互動新授知識點二力做功的公式想一想運動員從地面抓起杠鈴后高高舉起，小孩費了好大的力氣提起一桶水。在這兩個情境中，力的大小不一樣，移動的距離也不一樣，我們很容易看出，運動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。互動新授問題一：第1次和第2次運動中，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?因為這兩次人提的物體相同，人對物體的力相同，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次運動中，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?因為這兩次物體上升的高度相同，但第3次人對物體的力是第1次人對物體所用力的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的距離越遠，力所做的功也就越多。功：力學中，功等于力與物體在力的方向上移動的距離的乘積。功的計算公式：功=力×距離，用W表示功，F表示作用在物體上的力，s表示物體在力的方向上移動的距離，功的計算公式可以寫成W=Fs。W=Fs牛(N)米(m)焦耳(J)即：1J＝1N·m使用時單位要統一！特別注意：在用此公式計算功的大小時，受到力F作用的物體和移動了距離的物體必須是同一個“對象”;“對象”移動距離的方向和它受力的方向必須一致，且必須同時。互動新授對焦耳這一單位的感性認識：將兩個雞蛋舉高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。互動新授知識點三力做功的兩個必要因素想一想問題一：剛上課時我們說到叉車搬運貨物時，貨物因為受到叉車的支持力，而向上移動一段距離，在這個過程中叉車的支持力對貨物就做了功。但“叉車托著貨物向前水平移動一段距離”，這個過程中叉車對貨物做功了嗎?沒有。問題二：為什么?因為叉車對貨物的支持力與貨物運動的方向不一致。互動新授做功的兩個必要因素：1.物體受到了力的作用(F)；2.物體在力的方向上移動了一段距離(s)。特別注意互動新授想一想問題一：剛才我們分析了“叉車搬運貨物”的前兩個過程，那第三個過程，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?因為貨物受到重力，且貨物在重力方向也移動了距離。總結：叉車搬運貨物這個過程中，第一步是叉車對貨物做功，第二步叉車對貨物沒有做功，第三步重力對貨物做了功。因此我們說“這三個過程看似相似，其實有著本質的不同”。互動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。互動新授想一想問題一：一個人搬石頭，未搬起，此時石頭受幾個力?三個力，分別是重力、拉力、支持力。問題二：人對石頭有沒有作用力?問題三：石頭有沒有移動距離?問題四：人對石頭是否做功?總結：人對石頭有向上的拉力作用，但石頭沒有在拉力的方向上移動，所以人對石頭的力沒有做功。互動新授想一想問題一：一個人推車在水平方向上前行，此時車受幾個力?四個力，分別是推力、阻力、重力、支持力。問題二：人對車是否做功?人對車施加了推力，在推力方向上車移動了一定距離，所以人對車的推力做了功。問題三：在此過程中，支持力對車是否做功?因為車沒有沿著支持力的方向移動距離，所以支持力對車沒有做功。總結：同理，重力對車也沒有做功。你還能舉哪些人對物體沒有做功的例子?互動新授總結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新授第一類：有力沒有距離。如：你端著一盆水沒有動，此時你對水盆的力就沒有做功。你推講臺，沒有推動，此時你的推力沒有做功。互動新授第二類：有距離沒有力。如：踢出去的足球，在水平草地上運動時，人對球沒有做功，因為此時人的腳已經離開了足球，足球是靠慣性向前運動，人對球沒有力的作用，所以人對球沒有做功。投擲出去的標槍，在空中飛行時，人對標槍沒有做功，因為此時標槍已經離開了手，標槍是靠慣性向前運動，人對標槍沒有力的作用，所以人對標槍沒有做功.互動新授第三類：有力有距離，但物體移動的方向與此時力的方向垂直。如：你端著一盆水，水平走動時，人對水盆的力就沒有做功。因為此時人對水盆的力，豎直向上(與重力是一對平衡力)，但水盆是水平移動，與人對水盆的力方向正好垂直，所以人對水盆的力沒有做功。踢出去的足球，在水平草地上運動時，支持力對球沒有做功，因為此時支持力豎直向上(與重力是一對平衡力)，但足球是水平移動，與支持力的方向垂直，所以支持力對足球沒有做功。互動新授分析與總結力對物體做功的兩個必要因素是：力和沿著力的方向移動的距離。注意：有時為了敘述方便，某個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。互動新授知識點四功的計算想一想請大家看教材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：構件的質量為1.5t，構件上升的高度為30m要求：豎直向上的拉力做的功。互動新授說明：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動狀態，或者是運動過程。比如該例題中構件的運動狀態是“勻速上升”。第三步是對物體(構件)進行受力分析。下面請同學們畫出該構件勻速上升過程中的受力示意圖。

提升構件F拉G思考：這個構件只受兩個力的作用，一個是重力，另一個是拉力。這兩個力有什么關系?它們是一對平衡力互動新授(1)把質量為1.5

t的構件勻速提升到30

m高的樓頂，豎直向上的拉力做了多少功?

提升構件解：(1)構件在豎直方向上做勻速直線運動，構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，構件在豎直方向上移動的距離：s=30m，所以，拉力做的功：W＝Fs＝Gh＝1.5×104N×30m＝4.5×105J。互動新授想一想問題一：在第(2)小問中，構件是怎樣移動的?此時構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：因為此時構件受到的拉力方向豎直向上，但構件的移動方向是水平方向，所以豎直方向上的拉力沒有做功，即拉力做的功為W'=Fs'=0互動新授

(2)依據需要，又將這個構件沿水平方向勻速移動了3

m。在水平運動階段，豎直向上的拉力又做了多少功?

提升構件解：（2）拉力的方向豎直向上。構件在水平方向上移動了3m，但在豎直方向上沒有移動距離，即s'=0。所以，拉力做的功：W'=Fs'=0。鞏固拓展【例】質量為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到了3000

m外的貨場。如果雪橇行進中受到的摩擦力是800N,求馬運貨時做的功。(g取10

N/kg)【答案】W=Fs=800N×3000m=2.4×10?J鞏固拓展【解析】因為馬拉貨物勻速運動，所以馬對貨物的拉力與貨物受到的摩擦力是一對平衡力，所以馬對貨物的拉力大小等于800N,而貨物在拉力的作用下移動的距離為3000

m，根據功的公式W=Fs即可求解。馬拉貨物勻速運動，馬對貨物的拉力與貨物受到的摩擦力大小相等，即F