初中北师大版三、功教案设计

第3节　功

教学目标

【知识与技能】

1．知道机械功的概念，能用生活、生产中的实例解释机械功的含义．

2．理解做功的两个必要因素．

3．掌握功的公式和单位，并会用功的公式进行简单的计算．

【过程与方法】

学习从物理现象中归纳简单的规律，认识做功的两个必要因素．

【情感、态度与价值观】

激发学生对科学的求知欲，乐于探索日常生活中的物理学知识．

重点难点

【重点】

理解做功的两个必要因素．

【难点】

1．运用功的公式进行计算．

2．判断物体是否做功．

教学过程

知识点一　机械功

【自主学习】

阅读课本P105－106，完成以下问题：

1．功等于作用在物体上的力与物体沿力的方向通过的距离的乘积．

2．做功的必要因素：①作用在物体上的力；②物体在这个力的方向上移动了距离．

【合作探究】

探究一　怎样才算做功

下图是力对物体做功的实例，想一想，这些做功的实例有哪些共同特点？

小车在推力的作用下向前运动了一段距离

甲

吊车钢索的拉力使货物上升一端距离

乙

答：甲图中小车在推力的作用下前进，在推力的方向上移动了距离，推力做了功；乙图中货物在绳子拉力的作用下被提升，在拉力的方向上移动了距离，拉力做了功．即做功包含两个必要因素：①作用在物体上的力；②物体在这个力的方向上移动了距离．

探究二　做功过程中力和距离的关系

人们在使用简单机械时发现，省力的机械不省距离，省距离的机械不省力．在利用机械为人们工作时，力和距离之间到底存在着什么样的关系呢？

答：若动滑轮的质量远小于所提物体的质量，那么，拉力F几乎是物重的一半，拉力的作用点上升的距离s为重物上升的高度的两倍，即Fs≈Gh.

探究三　不做功的情况

下图是力对物体不做功的实例，想一想，这些不做功的实例有哪些共同特点？

甲　提着滑板在水平路面上前行

乙　搬而未起

答：甲图中人提着滑板在路上行走，手对滑板的力是向上的，而滑板只在水平方向上移动，并没有在提滑板的方向上移动，人提滑板的力没有做功；乙图中用力搬一块大石头而没有搬动，石头在力的方向上没有移动，人对石头的作用力也没有做功，都没有满足做功的两个要素．

【教师点拨】

不做功的三种情况：

(1)有力无距离，即物体受到力的作用，但保持静止状态(s＝0，劳而无功)．

(2)有距离无力，即物体在运动方向上不受力的作用(F＝0，不劳无功)．

(3)“力”“距”垂直，即物体受到某力的作用，但运动方向始终与该力垂直．

【跟进训练】

1．你用力推墙，墙没动．你是否对墙做了功？

解：有力作用在物体上，但物体没有在力的方向上移动一段距离，力没有做功．

2．我将手中的粉笔水平丢出，粉笔在空中飞行，我是否对粉笔做了功？

解：物体没有受到力，是靠惯性移动，力没有做功．

知识点二　功的计算

【自主学习】

阅读课本P106－107，完成以下问题：

1．功等于力跟物体在力的方向上通过的距离的乘积．

2．功的计算公式：W＝Fs.W表示物体做的功，F表示力，s表示物体在力的方向上移动的距离．

3．在国际单位制中，力的单位是N，距离的单位是m，功的单位是N·m，它有一个专门的名称叫作焦耳，简称焦，符号是J.

4．1 J的物理意义：1 N的力使物体在力的方向上，通过1 m的距离时所做的功为1 J.

5．一些力做功的大小：

(1)将一袋10 kg的大米从地面扛到肩上，做功约150 J.

(2)将两个鸡蛋举高1 m，做功约1 J.

(3)体重为600 N的某学生从一楼走到二楼，做功约1_800 J.

(4)将一瓶500 mL的矿泉水从地上拿起并举高，做功约10 J.

【合作探究】

例题　质量为50 kg的雪橇上装载了350 kg的货物，一匹马拉着它将货物匀速运到了3 000 m外的货场．如果雪橇行进中受到的摩擦力是800 N，求马运货时做的功．(g取10 N/kg)

解答　由于雪橇做匀速运动，所以马拉车所用的拉力与摩擦力大小相等，F＝F摩＝800 N．雪橇沿水平拉力方向移动的距离s＝3 000 m，所以，马的水平拉力做的功W＝Fs＝800 N×3 000 m＝2.4×106 J.

【教师点拨】

1．利用功的计算公式时要注意以下几点内容：

(1)F与s具有同时性：力与物体移动的距离必须对应于同一段时间，即在受力的同时移动了距离，移动距离的同时受了力．

(2)F与s具有同向性：力与物体移动的距离在方向上必须一致，即在移动距离的方向上受力，在受力的方向上移动距离．例如：小明用50 N的水平推力，推动重100 N的箱子，在水平地面上前进10 m，求小明对箱子做的功．箱子重力方向是竖直向下的，而箱子并没有在竖直方向上通过距离，可见重力没有做功，而小明对箱子的推力(50 N)对箱子做了功．因为箱子在推力作用下通过了一段距离(10 m)，其功的大小为W＝Fs＝50 N×10 m＝500 J.

(3)F与s具有同体性：力与物体移动的距离必须对应于同一物体，即F与s对应同一个研究对象．

(4)W、F与s单位的统一性：计算时，三个物理量必须用国际单位制中的单位，即力F的单位为N，距离s的单位为m，功W的单位为N·m，即J.

(5)功的计算不涉及物体是否匀速运动，只涉及力的大小F和物体在力的方向上移动的距离s.

2．功的计算只涉及F的大小和物体在力的方向上移动的距离s，不涉及物体的运动情况．

【跟进训练】

在平地上，一小朋友用50 N的水平推力推动重100 N的箱子，前进了10 m，推箱子的小朋友做了多少功？如果把这个箱子匀速举高1.5 m，他做了多少功？

解：由W＝Fs得人推箱子时做的功，W1＝F1s1＝50 N×10 m＝500 J．因为人匀速举起箱子，故F2＝G＝100 N，此时人做功，W2＝F2s2＝Gh＝100 N×1.5 m＝150 J．

课堂小结

1．机械功

(1)定义

(2)做功的两个必要因素：

①作用在物体上的力．

②物体在力的方向上移动了一段距离．

(3)不做功的三种情况

2．功的计算：W＝Fs

练习设计

完成本课对应训练．