資源簡(jiǎn)介

人教版八年級(jí)（下冊(cè)） 第十一章 功和機(jī)械能
第1節(jié) 功 （教案）
年級(jí) 八年級(jí) 授課時(shí)間
課題 第1節(jié) 功
教學(xué) 目標(biāo) 1. 知道力學(xué)中做功的含義。能說(shuō)出做功包含的兩個(gè)必要因素，并能判斷出力是否對(duì)物體做功。能列舉出生活中關(guān)于做功的實(shí)例。 2. 明確計(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。 3. 能應(yīng)用公式W=Fs進(jìn)行簡(jiǎn)單的計(jì)算。
教材 分析 功的概念比較復(fù)雜、抽象，學(xué)生常常容易把生活中的“工作”、“做工”與物理學(xué)中的功相混淆，分不清有沒(méi)有做功，是哪個(gè)力在做功，因此本節(jié)內(nèi)容是初中物理學(xué)習(xí)過(guò)程中的一個(gè)“難”點(diǎn)。這節(jié)課是在前面所學(xué)的“機(jī)械運(yùn)動(dòng)”、“力與運(yùn)動(dòng)”等力學(xué)重要知識(shí)的基礎(chǔ)上的拓展和提高，它既符合了由易到難、由簡(jiǎn)到繁的認(rèn)知規(guī)律，又保持了知識(shí)的結(jié)構(gòu)性和系統(tǒng)性。教材的編排體現(xiàn)了課程標(biāo)準(zhǔn)中科學(xué)內(nèi)容的三大主題——物質(zhì)、運(yùn)動(dòng)和相互作用、能量之間的密切聯(lián)系，可以說(shuō)是前面所學(xué)知識(shí)的延伸，又為以后學(xué)習(xí)功率、機(jī)械能、機(jī)械效率等知識(shí)奠定基礎(chǔ)，起到承上啟下的作用。因此這一節(jié)是本章的重點(diǎn)和關(guān)鍵，并且功的知識(shí)對(duì)人們的日常生活，生產(chǎn)技術(shù)和科學(xué)研究有著較大的現(xiàn)實(shí)意義。 解決力學(xué)問(wèn)題時(shí)，如果從能量角度研究，有時(shí)會(huì)更簡(jiǎn)單。研究功的重要意義在于，可以通過(guò)做功研究能量的變化，為研究能量轉(zhuǎn)化過(guò)程奠定定量分析的基礎(chǔ)。對(duì)功的概念的認(rèn)識(shí)水平直接影響能的概念的形成和功能關(guān)系的建立。本節(jié)內(nèi)容由“力學(xué)中的功”和“功的計(jì)算”兩部分構(gòu)成。其中，“力學(xué)中的功”通過(guò)研究工作是否有成效使學(xué)生認(rèn)識(shí)到做功包含的兩個(gè)必要因素，為功的計(jì)算打好基礎(chǔ)。“功的計(jì)算”明確了功的計(jì)算方法，從定量的角度研究功。
教學(xué) 器材 實(shí)驗(yàn)小車(chē)、書(shū)本等。 多媒體ppt，包含視頻：《物理學(xué)中的功》、《不做功的三種情況》、《功的計(jì)算》、《功》等。
教學(xué)過(guò)程
教師活動(dòng) 學(xué)生活動(dòng)
導(dǎo)入新課 【提出問(wèn)題，播放圖片】 ①中國(guó)文化博大精深，很多字在不同的地方有著不同的含義，比如說(shuō)“功”這個(gè)字，在“有功之臣”、“勞苦功高”這些詞語(yǔ)中，功表示功勞；在“事半功倍”、“大功告成”這些詞語(yǔ)中，功表示成效。那么在物理學(xué)中的“功”又是什么含義呢？ ②如圖1所示，甲、乙兩和尚要把建筑材料提到屋頂上去，結(jié)果甲提上去了；乙雖然也用了力，但是沒(méi)有提上去。他們的工作成效一樣嗎？ ③如圖2所示，甲把重為5000N的石料提到高2m的墻頂上；乙把重為2000N的瓦片提到高6m的屋檐上。 他們的工作成效一樣嗎？怎樣比較他們的工作成效？ 今天我們就來(lái)一起學(xué)習(xí)有關(guān)知識(shí)——《11.1功》。 觀看圖片并思考問(wèn)題，進(jìn)入情景，主動(dòng)參與到課堂學(xué)習(xí)中。
學(xué)習(xí)新課 一、力學(xué)中的功 【播放圖片提出問(wèn)題】叉車(chē)把貨物從地面托起，使貨物向上發(fā)生位置的移動(dòng)。在這個(gè)過(guò)程中，貨物受到哪些力的作用？是哪個(gè)力提高了貨物？ 【師生分析】在叉車(chē)舉高貨物的過(guò)程中，貨物受到兩個(gè)力的作用：豎直向下的重力G和豎直向上的托力F。貨物在托力F的作用下，向上移動(dòng)了一段距離s，我們看到了叉車(chē)工作的成效。力F作用的成效體現(xiàn)在貨物被舉高了。對(duì)于這種情況，物理學(xué)中就說(shuō)叉車(chē)托起貨物的力做了功。 1. 功的概念 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，在物理學(xué)中就說(shuō)這個(gè)力對(duì)物體做了功。 物理學(xué)中的功包含一種“貢獻(xiàn)”和“成效”的含義，如果某個(gè)力對(duì)物體的移動(dòng)做出了貢獻(xiàn)，就說(shuō)這個(gè)力對(duì)物體做了功。 【播放視頻】——《物理學(xué)中的功》 2. 做功的兩個(gè)必要因素 【提出問(wèn)題】如圖甲、乙所示是力對(duì)物體做功的兩個(gè)實(shí)例，這兩個(gè)力做功的實(shí)例有什么共同點(diǎn)？ 【分析歸納】甲和乙的共同點(diǎn)：物體受到了力的作用；物體沿力的方向上移動(dòng)了一段距離。 【提出問(wèn)題】如圖丙、丁所示是力對(duì)物體沒(méi)有做功的兩個(gè)實(shí)例。力對(duì)物體為什么沒(méi)有做功？ 【分析歸納】丙圖中，人對(duì)滑板施加了向上的力，滑板在水平方向上移動(dòng)了一段距離，但沒(méi)有在力的方向上移動(dòng)距離，因此人沒(méi)有對(duì)滑板做功。 丁圖中，人對(duì)石頭施加了向上的力，但石頭在力的作用下沒(méi)有移動(dòng)距離，因此人沒(méi)有對(duì)石頭做功。 【總結(jié)】做功的兩個(gè)必要因素： ①作用在物體上的力；②物體在力的方向上移動(dòng)的距離。 有時(shí)為了敘述方便，某個(gè)力做功往往也說(shuō)成施力的物體做了功。如人推小車(chē)，推力做了功，也常說(shuō)人做了功。 3. 不做功的三種情況 【提出問(wèn)題】以下三種情況中，力是否做功？ ①舉重運(yùn)動(dòng)員舉著杠鈴不動(dòng)、人沒(méi)有搬動(dòng)石塊。 【分析歸納】有力作用在物體上，但物體在力的方向上沒(méi)有通過(guò)距離，所以力不做功。F≠0，s＝0（勞而無(wú)功） ②冰壺在平滑的冰面上滑行、踢出去的足球。 【分析歸納】冰壺和足球由于慣性移動(dòng)了距離，但是和距離同一方向上沒(méi)有力的作用，所以沒(méi)有力做功。F=0，s≠0 (不勞無(wú)功) ③提著滑板在水平路面上前行，叉車(chē)舉著貨物在水平方向上移動(dòng)。 【分析歸納】人提著滑板在水平路面上前行，叉車(chē)舉著貨物在水平方向上移動(dòng)。都有力作用在物體上，物體也移動(dòng)了距離，但是力和距離是垂直的，所以沒(méi)有力做功。 (垂直無(wú)功) 【總結(jié)】力對(duì)物體沒(méi)有做功的三種情況： 【播放視頻】——《力不做功的三種情況》 【例題1】如圖所示的四種情形中，對(duì)力是否做功判斷正確的是（　） A．甲圖中人提著滑板在平直的道路上勻速行走，人對(duì)滑板做了功 B．乙圖中人推著貨車(chē)在平直的道路上勻速行走，人對(duì)貨車(chē)做了功 C．丙圖中人用力搬石頭但石頭未被搬動(dòng)，人對(duì)石頭做了功 D．丁圖中足球離開(kāi)腳后繼續(xù)在空中飛行的過(guò)程中，人對(duì)足球做了功 【答案】B. 【解析】A．甲圖人提滑板在平直的路面上行走，人對(duì)滑板施加了豎直向上的力的作用，但滑板沒(méi)有在力的方向上通過(guò)距離，所以人對(duì)滑板不做功，故A錯(cuò)誤； B．乙圖中人推著貨車(chē)在平直的道路上勻速行走，貨車(chē)沿著推力的方向通過(guò)了距離，所以人對(duì)貨車(chē)做了功，故B正確； C．丙圖中人用力搬石頭但石頭仍保持靜止，人對(duì)石頭施加了力，石頭沒(méi)有在力的方向上通過(guò)距離，所以人對(duì)石頭沒(méi)有做功，故C錯(cuò)誤； D．丁圖中足球離開(kāi)腳后由于慣性繼續(xù)在空中飛行的過(guò)程中，足球不再受人的踢力，所以人對(duì)足球沒(méi)有做功，故D錯(cuò)誤。 所以選B. 思考問(wèn)題并回答。 與老師一起分析建立功的概念。 觀看視頻，進(jìn)一步理解功的概念. 進(jìn)行交流討論，找出甲、乙做功的共同點(diǎn)。 進(jìn)行交流討論，找出丙、丁事例不做功的原因。 總結(jié)出做功的兩個(gè)必要因素。 分析交流六個(gè)事例，歸納出不做功的三種情況. 觀看視頻，進(jìn)一步理解不做功的三種情況. 做習(xí)題并進(jìn)行交流回答。
學(xué)習(xí)新課 二、功的計(jì)算 【提出問(wèn)題】做功的多少和什么因素有關(guān)系呢？如圖所示，是起重機(jī)把每一個(gè)重力都相同的貨物提高的情景，請(qǐng)同學(xué)們仔細(xì)觀察，思考下面的問(wèn)題。 甲與乙兩次，哪一次做功多？你判斷的理由是什么？甲與丙兩次，哪一次做功多？你判斷的理由是什么？ 【分析】甲與乙兩次，乙做功多。因?yàn)榱ο嗟龋彝ㄟ^(guò)的距離大。甲與丙兩次，丙做功多。因?yàn)橥ㄟ^(guò)的距離相等，丙用的力大。 【總結(jié)】作用在物體上的力越大，物體在力的方向上移動(dòng)的距離越大，力所做的功越多。 1. 功的大小 力學(xué)中規(guī)定：功等于力與物體在力的方向上移動(dòng)的距離的乘積。 公式：功＝力×距離 W = Fs 2. 功的單位 在國(guó)際單位制中，力的單位是N，距離的單位是m，則功的單位是N m，它有一個(gè)專門(mén)的名稱叫做焦耳，簡(jiǎn)稱焦，符號(hào)是J。 1 J＝1 N m 1 N的力使物體在力的方向上通過(guò)1m的距離時(shí)所做的功為1 J。 把1個(gè)雞蛋舉高2m，做的功大約是1J。 3. 運(yùn)用功的公式時(shí)須注意的幾個(gè)問(wèn)題： ①使用W＝Fs時(shí)，統(tǒng)一使用國(guó)際單位制中的單位。 ②做功的多少只由力F和距離s決定，與物體的質(zhì)量、速度、運(yùn)動(dòng)方向、是否有摩擦等情況無(wú)關(guān)。 【播放視頻】——《功的計(jì)算》 【例題3】質(zhì)量為50kg的雪橇上裝滿了350kg的原木，一匹馬拉著雪橇沿著平直的雪地中勻速前行，將原木運(yùn)到了500m外的貨場(chǎng)。如果雪橇行進(jìn)中受到的摩擦力是800N，求馬的水平拉力做的功。 【答案】4×105J。 【解析】雪橇在平直的雪地勻速前行，則馬的水平拉力F拉=f摩=800N 雪橇沿水平拉力的方向移動(dòng)的距離s=3000m 所以馬的水平拉力做的功W=Fs=800N×500m=4×105J 注意：雪橇受到的重力G與雪地的支持力F都不做功。 5. 關(guān)于克服阻力做功 如果物體運(yùn)動(dòng)的方向與一個(gè)力的方向相反，我們就說(shuō)這個(gè)力是阻力，物體克服這個(gè)阻力做功。 例如，在水平面上推動(dòng)物體前進(jìn)時(shí)，要克服摩擦力做功；提高物體時(shí)要克服重力做功。 人在爬樓梯時(shí)，要克服自己的重力做功，計(jì)算做功的大小時(shí)，應(yīng)該用人的重力G乘以樓梯的豎直高度h，即W=Gh。 【例題3】如圖5所示，小蘭的質(zhì)量為45kg，書(shū)包的質(zhì)量為5kg，沿著樓梯登上三樓教室，若每層樓梯有15級(jí)臺(tái)階，每級(jí)臺(tái)階高20cm，問(wèn)小蘭從地面登上三樓需做多少功？（g=10N/kg） 【答案】3000J。 【解析】小蘭與包的總重力 G=（m人+m包）g =50kg×10N/kg=500N 從地面登上三樓升高的高度 s=15×2×20cm=600cm=6m 則需做功 W=Fs=Gs=500N×6m=3000J 進(jìn)行交流討論，得出影響做功多少的因素。 與老師一起共同得出比較功的大小的方法，會(huì)計(jì)算功的大小。 觀看視頻，進(jìn)一步理解功的概念. 做例題并進(jìn)行交流。 知道克服阻力做功的含義并且會(huì)結(jié)算. 做例題并進(jìn)行交流。
課 堂 練 習(xí) 課 堂 練 習(xí) 1．下列情況下，小明對(duì)物理課本做了功的是 （ ） A. 閱讀靜止在桌面上的物理課本 B. 水平推物理課本，但未推動(dòng) C. 物理課本自由下落的過(guò)程 D. 將物理課本從地面撿起的過(guò)程 【答案】D 【解析】A. 閱讀靜止在桌面上的課本，人沒(méi)有施加力，課本也沒(méi)有移動(dòng)距離，所以小明對(duì)課本沒(méi)有做功，故A不符合題意； B. 水平推課本，未推動(dòng)，所以對(duì)課本沒(méi)有做功，故B不符合題意； C. 物理課本自由下落的過(guò)程中，受重力作用，課本沿重力方向通過(guò)了距離，因此重力對(duì)課本做了功，但人對(duì)課本沒(méi)有做功，故C不符合題意； D. 將物理課本從地面撿起的過(guò)程中，人對(duì)課本有力的作用，課本在力的方向上移動(dòng)了距離，所以小明對(duì)課本做了功。 所以選D。 2. 下列所示現(xiàn)象中，力對(duì)物體做功的是（　　） A．圖甲：用力搬石頭，沒(méi)有搬動(dòng) B．圖乙：用力提著滑板在水平路面上前行 C．圖丙：用力將木箱推到斜面的頂端 D．圖丁：用力舉著杠鈴在空中不動(dòng) 【答案】C。 【解析】A．用力搬石頭，沒(méi)有搬動(dòng)，人對(duì)石頭施加力的作用，但石頭在力的方向上沒(méi)有移動(dòng)距離，人對(duì)石頭沒(méi)有做功，故A不符合題意； B．用力提著滑板在水平路面上前行，人對(duì)滑板施加的力豎直向上，滑板在力的方向上沒(méi)有移動(dòng)距離，人對(duì)滑板沒(méi)有做功，故B不符合題意； C．用力將木箱推到斜面的頂端，木箱在力的方向上移動(dòng)了距離，所以人對(duì)木箱做功，故C符合題意； D．用力舉著杠鈴在空中不動(dòng)，人對(duì)杠鈴施加力的作用，杠鈴在力的方向上沒(méi)有移動(dòng)距離，人對(duì)杠鈴沒(méi)有做功，故D不符合題意。 所以選C. 3．如圖所示是臺(tái)球比賽中的情景，白球和黑球靜止在水平球臺(tái)上，運(yùn)動(dòng)員手推球桿撞擊白球，白球運(yùn)動(dòng)后再撞擊黑球。下列說(shuō)法正確的是（ ） A. 擊球后，白球離開(kāi)球桿向前滾動(dòng)時(shí)，球桿對(duì)白球做了功 B. 白球在水平球臺(tái)上滾動(dòng)時(shí)，白球的重力對(duì)它做了功 C. 白球撞擊黑球后，黑球滾動(dòng)時(shí)，白球?qū)谇蜃隽斯?D. 運(yùn)動(dòng)員手推動(dòng)球桿前進(jìn)時(shí)，手對(duì)球桿做了功 【答案】D。 【解析】A. 擊球后，白球離開(kāi)球桿向前滾動(dòng)時(shí)，不受球桿的推力，球桿對(duì)白球沒(méi)有做功，故A錯(cuò)誤； B. 白球在水平臺(tái)上滾動(dòng)時(shí)，沒(méi)有在重力的方向上通過(guò)距離，白球的重力沒(méi)有做功，故B錯(cuò)誤； C. 白球撞擊黑球后，黑球滾動(dòng)時(shí)，白球?qū)谇驔](méi)有力的作用，白球?qū)谇驔](méi)有做功，故C錯(cuò)誤； D. 運(yùn)動(dòng)員手推動(dòng)球桿前進(jìn)時(shí)，手對(duì)球桿有力的作用，球桿在力的方向上也通過(guò)了距離，手對(duì)球桿做了功，故D正確。所以選D。　 4. 如圖所示，小明同學(xué)的質(zhì)量約50 kg，從一樓走到三樓，他上樓過(guò)程中克服重力所做的功可能為（　 　） A. 30 J B. 300 J C. 3 000 J D. 10 000 J 【答案】C. 【解析】小明的重力 G=mg =50kg×10N/kg=500N 從地面登上三樓升高的高度 S=6m 則克服重力所做的功 W=FS=GS=500N×6m=3000J 選項(xiàng)C正確。 5. 小明同學(xué)用40 N的水平推力推著重100 N的小車(chē)在水平地面上前進(jìn)了2 m，松開(kāi)手后，小車(chē)仍向前滑行了1 m，整個(gè)過(guò)程中小明做功____J，小車(chē)的重力做功____J。 【答案】80；0. 【解析】小明所做的功 W=FS=GS=40N×2m=80J 松開(kāi)手后，小車(chē)由于慣性仍向前滑行了1 m，沒(méi)有力做功；重力的方向與運(yùn)動(dòng)方向垂直，重力不做功。 6. 小明參加中考體育測(cè)試。在跳繩測(cè)試中，1 min跳了150次，每次跳起的高度為5 cm，小明的質(zhì)量為50 kg。小明所受的重力是_____N，小明每跳一次做功是____J。（g取10 N/kg ） 【答案】500，25. 【解析】小明所受的重力是G=mg =50kg×10N/kg=500N 從地面跳起的高度 S=5cm=0.05m 則小明每跳一次做功W=FS=GS=500N×0.05m=25J 7．一個(gè)人先后用同樣大小的力F 將質(zhì)量為m的物體分別在光滑水平面、粗糙水平面和粗糙斜面上沿力的方向移動(dòng)相同的距離S（如圖所示），該力在這三個(gè)過(guò)程中所做的功分別為W1、W2、W3，關(guān)于它們之間的大小關(guān)系說(shuō)法正確的是（　 ） A. W1＜W2＜W3 B. W1＜W2 = W3 C. W1 = W2 = W3 D. W1= W2＜W3 【答案】C. 【解析】在這三個(gè)過(guò)程中，人先后用的力F大小相等，沿力的方向移動(dòng)相同的距離也相等，根據(jù)W=FS可知：在這三個(gè)過(guò)程中力所做的功相等。 這三個(gè)過(guò)程中外力所做的功與物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)、受力情況都無(wú)關(guān)。 所以選C。 8．如圖所示，AC＞BC，用相同的推力沿粗糙程度相同的斜面AC和BC分別將同一重物從底部推到頂端，則此過(guò)程中（　　） A．兩次推力做功大小相同 B．兩次克服摩擦力做功大小相同 C．兩次克服物體重力做功大小相同 D．兩個(gè)斜面的支持力對(duì)物體做功大小不相等 【答案】C. 【解析】A．兩次推力大小相同，但是AC＞BC，所以兩次推力做功大小不相同； B．AC邊的摩擦力大于BC邊的摩擦力，通過(guò)的距離大，所以克服摩擦力做功多； C．兩次都是將同一重物從底部推到頂端，提的高度相等，所以克服物體重力做功大小相同 ；該選項(xiàng)正確； D．兩個(gè)斜面的支持力方向與物體運(yùn)動(dòng)方向垂直，對(duì)物體不做功。 通過(guò)以上分析可知，ABD選項(xiàng)都錯(cuò)誤，只有C正確。所以選C。 9. 如圖所示，甲、乙兩同學(xué)各用水平推力推一相同的木箱，甲推的木箱下面有輪子，乙推的木箱直接放在同樣的水平地面上，若甲、乙都把木箱勻速向前推了1m的距離，則甲、乙兩同學(xué)做的功 （ ） A．甲做的功多 B．乙做的功多 C．甲、乙做的功一樣多 D．無(wú)法確定 【答案】B. 【解析】因?yàn)榧啄鞠湎旅嬗休喿樱Σ亮π。讓?duì)物體的作用力小；乙推的木箱直接放在同樣的水平地面上，乙對(duì)物體的作用力大，F(xiàn)乙＞F甲。 甲、乙都把木箱勻速向前推了1m的距離，根據(jù)功的計(jì)算公式W=Fs可知，乙對(duì)物體所做的功多。 所以選B。 10. 如圖所示，被譽(yù)為“中華神盾”的防空導(dǎo)彈驅(qū)逐艦是我國(guó)海軍的中堅(jiān)力量，它滿載時(shí)總重力為6.0×107N。在某次演習(xí)中，驅(qū)逐艦滿載時(shí)以36km/h的速度勻速直線航行了30min，航行過(guò)程中受到的阻力是總重力的0.01倍。求驅(qū)逐艦勻速直線航行過(guò)程中： ①通過(guò)的路程是多大？ ②牽引力是多大？ ③克服阻力做了多少功？ 【答案】①18000m；② 6×105 N；③1.08×1010 J。 【解析】①路程 s＝vt＝36 km/h× 0.5h＝18 km =18000m ②驅(qū)逐艦勻速航行，牽引力與阻力是平衡力，大小相等 F＝f＝0.01G＝0.01×6.0×107 N＝6×105 N ③克服阻力做的功 W＝Fs＝6×105 N×1.8×104 m＝1.08×1010 J
課 堂 小 結(jié)
板 書(shū) 設(shè) 計(jì) 第1節(jié) 功 一、物理學(xué)中功的含義 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，在物理學(xué)中就說(shuō)這個(gè)力對(duì)物體做了功。 二、做功的兩個(gè)必要因素 1. 作用在物體上的力； 2. 物體在這個(gè)力的方向上移動(dòng)一段距離. 三、不做功的三種情況 1. 有距離無(wú)力； 2. 有力無(wú)距離； 3. 力與距離的方向垂直 四、功的計(jì)算 1. 功=力×距離 表達(dá)式：W=Fs 2. 功的單位：焦耳（J） 1J＝1 N m。
作 業(yè)

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