第十一章 功和机械能
第一节 功
新授课 一课时
【教学目标】
知识与技能
1．知道做功的两个必要因素。
2．理解功的定义、计算公式和单位，并用功的计算公式进行简单计算。
过程与方法
1．通过思考和讨论，判断在什么情况下力对物体做了功，在什么情况下没有做功。
2．从物理现象中归纳简单的物理规律。
3．通过观察和实验，了解功的含义，学会用科学探究的方法研究物理问题。
情感态度与价值观
1．乐于探索自然现象和物理规律，乐于参与观察、实验、探索活动。
2．让学生养成科学技术应用于日常生活、社会实践的意识。
3．培养学生的综合学习能力，激发学生的求知欲。
【教学重难点】
重点：做功的两个必要因素及功的大小计算;
难点：功的概念的理解；判断力对物体是否做功以及功的计算
【教具】
多媒体PPT课件
【教学方法】
实例分析与问题探讨、合作探究与练习反馈小循环模式
【教学过程】
主 要 教 学 过 程
教学环节
教 师 活 动
学 生 活 动
情境创设
【情境设置】找一名女同学推讲桌，没有推动；又上来一位男同学推讲桌，推动一段距离。
提问：哪位同学的力显示出了成效？
现象分析：
1.推讲桌，讲桌未动。
推力没有成效
2.推动讲桌沿推力方向移动
推力有了成效
课题提出
师：功的含义很多，力学里所说的“功”包含有“成效”的意思。
以上哪位同学对讲桌做了功？
【提出课题】
第一节 功
领悟：上面男同学的推力取得了成效，力学里就说男同学的推力对讲桌做了功。
新课探究
“功”的含义
力学里所说的“功”含义：
一个力作用在物体上，物体在这个力作用下移动了一段距离，这个力的作用就有了成效，力学中就说这个力做了功 。
记忆、理解、感悟
探究1：
“做功”的两个必要因素
【学生自主活动一】：观察教材图11．1-2中力对物体做功的实例，分析、总结一下力学中的做功有哪些共同特点？
图a：小车在推力作用下前进了一段距离
图b：物体在绳子拉力作用下升高
学生分析：
学生A:
人对有小车施加了推力，并显示出成效，小车在推力方向了移动了一段距离，所以推力对小车做了功；
学生B:
人对口袋有向上的拉力，并且把口袋向上提升了一定的距离，所以也显示出了成效，拉力做了功。
【理论总结一】
“做功”包含的两个必要因素：
一个是作用在物体上的力；
另一个是物体在这个力的方向上移动的距离。
交流、讨论、总结
探究2：
不做功的三种情况
【学生自主活动二】：观察图11．1-3不做功的实例，分析这些力为什么没做功？
图c：女孩搬石头，未搬动
图d：提着滑板在水平路面上前行
图C:
虽然施加了力，但是力没有显示出成效，没有在力的方向上移动距离。
图D:
力是竖直方向上的力，而运动方向是水平方向上的，在竖直方向上没有移动的距离。
问题思考：
不做功有哪些影响因素？还有什么情形？
力和力的方向的上移动的距离两个因素缺一不可。
比如图e：踢出去的足球草地上滚动过程中，踢力做功吗？
问题诱思：由此，你认为不做功的情形有哪些？
【理论总结二】不做功的三种情况：
①有力无距离→（劳而无功）
②有距离无力→（不劳无功、由于惯性）
③力与距离相垂直
图E:踢力没做功
原因：力不能离开物体而独立存在，球离开脚能在草地上继续滚动是由于惯性，此时踢力不存在。
分析、总结、归纳：
【设计意图：能过做功和不做功实例的缘由分析，从正、反两方面进行对力学中做功两个必要因素的解读。】
小试身手
1.在如图所示的各个过程中，人对物体做功的是（ ）
A．司机推汽车，纹丝不动
B．女孩把一箱报刊搬起来
C.学生背着书包在水平路面上匀速前进
D．扔出手去的冰壶
解析：
A．不做功；有力无距离
B．做功；搬起→两字可看出有力也有距离
C．不做功；力与距离垂直
D .不做功；无力,物体是在惯性作用下运动了一段距离。
2. 下列情况中，人有没有对皮箱做功，为什么？
（1）人用力提地上的皮箱，但没有提起
（2）人再一次用力把箱子提起
（3）人用力提着皮箱在原地不动
（4）人提着箱子在水平路面上走了50米
（5）人提着皮箱在电梯中上升
（6）推出手去的铅球
【设计意图：通过练习，加深对功的含义的理解】
抢答：
（1）没做功；有力无距离
（2）做功
（3）没做功；有力无距离
（4）没做功；力与距离垂直
（5）做功
（6）没做功；有距离无力。
“功”的大小计算
【问题设置】
① 把一个空桶和一个装满水的桶，提升相同的高度做功一样多吗？
② 把同一个物体提高不同的高度，做功一样多吗？
③以上说明了什么问题？你认为影响功的大小的因素有哪些？
学生解析：
提升装满水的桶做功多，提升物体用的力越大，做的功越多
同一个物体提高不同的高度，高度越高，做功越多；
功有多少；影响功的大小的因素是力的大小和物体移动的距离大小；
师：作用在物体上的力越大，使物体在力的方向上移动的距离越大，这个力所做的功就越多。
【布置自学】自学教材P63-64“功的计算”相关内容，完成以下探究：
1.在物理学中，功等于什么？
计算公式如何表示？
2.功的单位是什么？
1J的物理含义是什么？
3.公式有哪些变形应用？
【板书】：功等于力和物体在力的方向上通过的距离的乘积。
功的计算公式：
功=力×力的方向上移动的距离
W=Fs
W--功--焦耳（J）
F--力--牛顿（N）
s--距离--米（m）
1焦=1牛·米（1J=1N·m）
要求学生通过课本了解功的大小是如何计算的；
功的单位；
公式及变形公式的用法。
能说出1J的物理意义：用1N的力把物体在力的方向上移动了1m的距离，做了1J的功。
公式变形： F= W /S ; S=W/s
【设计说明：通过问题的设置让学生关注影响做功大小的两个要素：力和力的方向上的移动的距离。从而有针对性地去理解和应用公式。】
反馈练习
【练一练】：
1.用20N的力把一个物体移动了5m，需要做多少焦的功？
2.已知把一个物体移动了3m，做了600J的功，求施加了多大的力？
【设计意图：通过练习，加深对功的计算公式的理解 ，训练学生灵活运用公式的能力。】
分析：
1.力F=20N，力方向上的移动的距离S=5m，所以做功100J.
2.已知做功W=600J，并且知道是在某个力作用下移动了3m，据公式变形可以求出F=200N.
例题精讲
【例】：质量为50kg的雪橇上装载了350kg的货物，一匹马拉着它将货物匀速运到了3000m外的货场。如果雪橇行进中受到的摩擦力是800Ｎ，求马运货时做的功。（g=10N/kg)
解: ∵雪橇做匀速直线运动
交流思考：
①马运货时做的功等于什么？
∴马拉雪橇所用的力与雪橇受到地面的摩擦力是一对平衡力，大小相等
即 F=f=800N
雪橇移动的距离 s=3000m
所以马的拉力做的功是
Ｗ＝Fs
=800N×3000m
=2.4×106J
答：马的拉力做的功是2.4×106J。
②题目已知哪些物理量？
③未知的量如何确定？
拓展提升
1.估算一下你自己上到三楼需要克服自身重力做多少功？需要哪些物理量？
重力、 高度
2.一重20N的木箱置于水平地面上，受5N水平推力作用下移动了10m，则在这过程中推力对木箱做功_______J，重力对木箱做功________J．若一个人将木箱举高10m，则人做功_______J．
Ｗ＝Fs=5N×10m=50J
0J 重力方向上没有移动距离
Ｗ＝Fs＝Gh =20N×10m=200J
【设计说明：①通过对自身上楼做功大小的估算题目设计，训练学生实用分析能力：一它包含了力的确定----重力的大小；二是距离的利用，三楼的高度实际上是两层楼的高度，这一点学生容易忽略。
②题的设计主要是提醒学生进行功的大小计算时，首先要判断是否做功，避免看到力与距离就相乘的现象发生。】
师：通过以上的解题，你能总结一下如何运用功的计算公式计算功的大小吗？
一：先判断力是否做功
二：确定力的大小以及力方向上的移动的距离。
三：代入公式进行运算。
知识小结
回顾本节课“你学到了什么？”
活动方式：学生讨论发言，梳理本节知识要点
板书设计
第一节 功
一、力学中的功
1、功的含义：一个力作用在物体上，物体在这个力作用下移动了一段距离，力学中就说这个力做了功。
2、做功的两个必要条件：力、沿力的方向上通过的距离
二、功的大小计算 功=力×力的方向上移动的距离
公式 W＝ FS 变形： F= W /S ; S=W/s
符号的意义及单位：
W--功--焦耳（J） 1J = 1 N·m
F--力--牛顿（N）
s--距离--米（m）
作业
64页 1、2、3、4
课堂检测
见附件
教学反思
本节课内容可分为三部分：一是功的含义，它是本节课的基础，是突破难点的关键，整节内容都是以它作为理解的前提；二是做功的两个必要因素，这是本节课的一个难点知识；三是功的计算，是重点却不是难点，只要做功的两个必要因素掌握了，功的计算便很容易掌握。
在本节课的设计中，我注重学生理解能力的训练，通过一系列的实例，让学生尝试进行理论分析，达到真正理解的目的。同时结合练习进行突破，有效强化了学生运用所学知识解决实际问题的能力。
附件---【课堂检测】
1．判断：
①．举重运动员举起杠铃的过程，举力做了功。 （ ）
②．汽车的牵引力使汽车水平前进，牵引力对汽车做了功。 （ ）
③．苹果从树上落下，重力对苹果做了功。 （ ）
④．拉动小车在水平面上移动一段距离，桌子的支持力对小车做了功。 （ ）
⑤. 用脚踢出足球，球在地面上滚动，滚动过程中，人对球做了功。 （ ）
答案与解析：① √ ② √ ③ √ 前三题均满足做功的两个条件：有力，且在力的方向上移动了一段距离。 ④ × 力与距离垂直 ⑤ × 有距离无力，球靠惯性运动了一段距离。
2.下列各种情况中人对物体做的功是：
A举重运动员双手举着杠铃不动 B足球离开运动员的脚后，在草地向前运动
C手提着箱子在平地上前进 D手捧着书本上楼
答案：D。
解析：A:竖直方向有举力，不动→没有距离，不做功； B：球是靠惯性运动，人的踢力不做功；C:提力竖直向上，而距离是水平方向上的距离，不做功；D:捧→有竖直方向上的力，上楼→在竖直方向上移动了一段距离，所以人对书本做了功。
3.运动员一脚将20N的足球踢出50m远，脚踢球的力是500N，那么踢球所做的功是( ）
A. 1000J B. 25000J C. 26000J D. 条件不足，无法确定
答案：D。
解析：做功的大小计算需要确定两个物理量：F、S，这里踢球所施加的力是什500N，而在这个踢力作用下球移动的距离却没有给出，所以无法计算；另注意题目中的50m是球靠惯性移动的距离，而球在滚动过程中是不受踢力的。
4.小明和小刚体重相同，体育课上小明爬绳，小刚爬杆，两个人都爬到了3m高的顶端，比较两人做的功（ ）
A小明做功多 B小刚做功多
C两人做功一样多 D无法比较
答案：C
解析：功的大小比较取决于力与力的方向上移动的距离乘积大小，而二人体重相同，也就是竖直方向上的力相同；并且在力的方向移动的距离都是3m,所以做的功的大小也一样多。
5. 小明用40N的水平拉力拉着重200N的物体在水平地面上匀速直线前进了5m，则拉力做的功为（ ）
A.1000J B. 0J C. 800J D. 200J
答案：D。
解析：这里拉力F=40N，而在拉力作用下移动的距离是S=5m,所以根据功的大小计算公式W=FS=40N×5m=200J.
6.某同学在水平地面上用50N的水平推力推动重100N的箱子，前进了10m，则推箱子做了多少功？如果把这个箱子匀速举高1.5m，他做了多少功？
解答：W=FS=50N×10m=500J
W=Gh=100N×1.5m=150J
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