初中物理教科版（2024）八年级下册（2024）3 功 功率教案

这是一份初中物理教科版（2024）八年级下册（2024）3 功 功率教案，共6页。教案主要包含了教学目标，教学重点，教学难点，教具准备，教学过程等内容，欢迎下载使用。
【教学目标】
[知识与技能]
1.知道力学中功的含义.
2.理解力学中做功的两个必要的因素.
3.理解功的计算式和单位，会用公式进行简单计算.
[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，在什么情况下力没有做功而是“劳而无功”.
2.学会从物理现象中归纳简单的物理规律.
[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.有将科学技术应用于日常生活、社会实践的意识.
【教学重点】理解做功的两个必要因素，会用功的计算公式Ｗ＝Fs进行简单计算.
【教学难点】判断力对物体是否做功，以及当有多个力作用在物体上时，各个力做功的计算.
【教具准备】多媒体课件
【教学过程】
一、巩固复习
教师引导学生复习上一节内容，并讲解学生所做的课后作业（教师可针对性地挑选部分难题讲解），加强学生对知识的巩固.
二、新课引入
师 生活中的“功”是个多义词，功劳、立功中的“功”有贡献的意思；成功、事半功倍中的“功”有成效的意思，在日常生活中凡是人们从事了脑力和体力劳动，都叫做“功”，那力学中的功又有什么含义呢？接下来让我们看下面的实验.
教师播放视频“叉车运货”：叉车搬运货物时，把货物从地面提升到一定高度.叉车用力托起货物，使货物在这个力的方向上发生了位置的移动.
教师要求：请同学们认真观察叉车和货物的运动情况，思考并评价叉车工作的成效.
生：叉车给货物一个向上的力F，而货物在这个力的作用下，向上移动了一段距离s.
师 同学们回答正确，叉车向上的托力对货物作出了贡献，有了“成效”，这个成效体现在物体被举高了（教师同时在黑板上写出：贡献、成效二词）.对于这种情况，物理学中就说叉车托起货物的力做了功，这节课我们就来学习有关功的一些知识.
三、进行新课
做功
1.做功的概念
教师由“叉车运货”视频，引导学生总结出力学中关于“功”的确切含义.教师再引导学生观察教材Ｐ82页图11-3-2中的实例，分析、总结一下力学中的做功是指什么？
总结：如果物体受力且沿受力方向移动一定的距离，就说这个力对物体做了功.
2.做功的两个必要因素
（1）教师举例几个不做功的例子：
A.物体没有受到力的作用，但因为惯性通过一段路程，也就是没有力做功.如在光滑的水平冰面上，一物体由于惯性做匀速直线运动.（没受力，不劳无功） B.物体受到力，但没有移动距离，即通过的路程为零.如一人用很大的力推一辆汽车，汽车没移动，推力对物体没有做功.（有力无距离，劳而无功）
C.物体受到力的作用，也移动了距离，但移动的距离不是在力的方向上移动的.如手提一桶水在水平地面上行走，提桶的力没有对桶做功.（有力无距离，劳而无功）
教师总结：力学里所说的功包括两个必要的因素：(1)作用在物体上的力(F)；(2)物体在力的方向上通过的距离(s).
（2）多媒体展示：
下列情况中，人有没有对所带的皮箱做功：
（1）人用力提放在地上的皮箱，但没有提起（不做功）
（2）人用力提着皮箱在原地不动（不做功）
（3）人把箱子放在电梯上，一起随电梯上升（不做功）
（4）人提着箱子在水平路面上匀速前进了50m（不做功）
（5）人提着箱子上楼（做功）学生判断，集体订正.
注意：在（3）中，人没有做功，电梯给箱子的支持力做了功.
例题1（甘肃兰州中考）下列有关力学知识的说法中正确的是（）
A.用桨向后划水，船就会向前运动，利用了力的作用是相互的
B.做匀速直线运动的物体，速度越大，受到的力也就越大
C.电梯匀速上升的过程中，电梯对人的支持力不做功
D.踢出去的足球，能继续向前滚动，是因为足球受到了惯性的作用
解析：A.用桨向后划船，由于物体间力的作用是相互的，水对桨施加向前的反作用力，于是船就会向前运动，故A正确；B.因为匀速直线运动的定义就是方向不变速度大小不变的运动，速度为一定值，与所受到的力无关，故B错误；C.电梯对人有向上的力，并且向上移动了距离，故C错误；D.踢出去的足球，由于惯性，仍保持原来的运动状态，向前运动，而不是受到惯性，故D错误.
答案：A
功的计算
师 请同学们猜想一下，力学中的功的大小可能与哪些因素有关呢？
学生积极猜想并发言.
教师演示实验：用弹簧测力计竖直向上拉动钩码匀速上升，并提醒学生观察后思考不同情况下做功的大小.
第一次：用较小的力F１拉动钩码移动一段距离s１（用刻度尺可以量出）；第二次：用与第一次相同大小的力F1拉动钩码移动较远的距离s２（s２=3s１）；第三次：用较大的力F２拉动3个钩码移动一段距离s１（F2=3F1）.
通过三次实验比较可知：作用在物体上的力越大，使物体移动的距离越大，这个力的成效越显著，说明这个力所做的功越多.
总结：在力学中，功等于力与物体在力的方向上移动的距离的乘积.
公式：Ｗ＝Fs.
单位：焦耳；符号：J；1J＝1N·m.
教师提问：1J的功有多大？如果同学们从地上拿起一只约50g的鸡蛋，并把它缓缓举过头顶，做功大约1J.
学生自学教材P83页中例题.
例题2 如图，高H为1m、长S为2m的斜面，其顶端有一个重为10N的物体，沿斜面自由滑下，到斜面底端，重力做的功为（）
A.0 B.10J C.20J D.无法判断
解析：重力的方向是竖直向下，物体在竖直方向下移的距离为1m,由W＝Fs＝10N·1m＝10J，应选B.
答案：B
例题3 某人用20N的力将重为15N的球推出去后，球在地面上滚动了10m后停下来，这个人对球所做的功为（）
A.0J B.200J C.150J D.条件不足，无法计算
解析：球的运动可分为两个阶段：其一是球出手前，人对球做了功，因为球在人的推力作用下，通过了一段距离，但这个距离不是10m，题目中也没有交代这个距离为多少，所以无法计算出推力对球做了多少功；其二是球离开人在地面上滚动时，球不再受推力的作用而仅依靠惯性向前运动，人不再对球做功.所以他对球所做的功无法计算.
答案：D
例题4 如图甲所示，小强在水平地面上用力推木箱，推力随时间变化的图象如图乙所示，木箱速度随时间变化的图象如图丙所示，以下对于这一过程的分析中正确的是（）
A.0—ls内木箱没有动，是因为人对木箱的推力小于地面给木箱的摩擦力B.1s—2s内木箱受到的摩擦力大小为4N
C.2s—3s内人对木箱的推力做功为6J
D.如果3s后人停止用力，木箱将做匀速直线运动
解析：A.木箱在0～1s内没有动，是因为人对木箱的推力等于地面对木箱的摩擦力，该选项说法不正确；
B.由图丙可知，在2～3s内木箱做匀速直线运动，处于平衡状态，由平衡条件可知，木箱受到的滑动摩擦力f=F，由图乙可知，在2～3s内推力F=4N，则木箱受到的滑动摩擦力f=F=4N；由图丙可知，木箱在1～2s内做加速运动，受到的摩擦力为滑动摩擦力，滑动摩擦力与推力大小无关，物体间接触面与物体间压力不变，物体受到的滑动摩擦力不变，则1s～2s内木箱受到的摩擦力大小为4N，该选项说法正确；C.由丙图知，箱子通过的距离s=vt=2m/s×1s=2m，由乙图指此时受到的推力F=4N，因此推力做功W=FS=4N×2m=8J，该选项说法不正确；D.如果3s后人停止用力，箱子仍然受到摩擦力的作用，因此做减速运动，最后停下来，该选项说法不正确.
答案：B
四、教师结束语
大家这节课的收获确实不少，我们共同学习了功的概念，理解了物理学中做功的特定含义，并能进行功的简单计算.请同学们在课后结合身边的实例相互交流和讨论，加深理解做功的含义.好，谢谢！
五、课后作业
完成练习册中本课时对应练习
第2课时 功率
【教学目标】
[知识与技能]
1.知道功率的概念,能用功率的计算公式进行简单的计算.
2.了解功的原理，知道使用任何机械都不能省功.
[过程与方法]
1.通过实例结合已学的物理规律理解功率的物理意义和概念.
2.学会如何比较功率的大小，掌握功率的计算公式Ｐ＝Ｗ/ｔ和Ｐ＝F·ｖ.
3.通过大量的实例结合已学的物理规律认识功的原理.
[情感、态度与价值观]具有对科学的求知欲，乐于探索自然现象和日常生活中的物理学道理，有将科学技术应用于日常生活、社会实践的意识.
【教学重点】功率的计算.
【教学难点】理解功率的物理意义；功的原理的认识.
【教具准备】多媒体课件
【教学过程】
一、巩固复习
教师引导学生复习上一节内容，并讲解学生所做的课后作业（教师可针对性地挑选部分难题讲解），加强学生对知识的巩固.
二、新课引入
师 小明和他爸爸一起搬砖，小明干得非常火热.小明要和他爸爸比赛，楼脚地面放有两堆相同的砖块（40块，每块重约50N.），小明一次最多搬起4块，爸爸一次可以搬起8块，结果爸爸用了20分钟，小明用了30分钟才搬完了.同学们想一想，小明和爸爸做功相同吗？谁赢了？为什么呢？
生：一样多，爸爸赢了.因为搬一样多的砖块到相同的高度，对砖块做功相同，小明用的时间多，爸爸耗费的时间少，所以，小明做功慢，爸爸做功快.
师 大家分析很好，由此可见，做功有快慢之分，这正是我们今天要探究的问题，如何描述做功的快慢.
三、进行新课
功率
1.功率的定义式和功率大小的比较
师 刚才，我们分析了做相同多的功，比较所用的时间的长短，就可以判断做功的快慢，即用的时间越少，做功就越快；再看一种情况，如果20min内小明搬了30块砖到楼上，他爸爸搬了40块砖到楼上，那谁做功快呢？为什么？
生：爸爸做功快.因为爸爸做功多，小明做功少.
师 可见，相同时间，比较做功的多少，可以看出做功的快慢，即相同时间内做功多的，表明做功就快，反之，做功少的做功慢.
师 那如果这种情况，又如何比较呢？（多媒体展示问题）
问题：10min小明搬完20块砖到楼上，6min爸爸搬完18块砖到楼上，谁做功快呢？
学生积极发言，有的说小明做功快，有的说爸爸做功快，各抒己见（讨论非常激烈）.
师 （引导、启发学生）请大家回忆，前面我们学习哪些比较快慢的物理量，如何定义的，有何特点？
生：描述运动的快慢用速度表示.用通过的路程与所用的时间的比值来定义速度，比值越大，运动越快，速度越大.
师 同学们说的正确，我们不妨也采用这种方法，用做的功与所用的时间的比值来定义.因此，描述做功的快慢用功率表示.注意：做功快慢与运动快慢的类比（用多媒体展示）
总结：
1.功率是表示物体做功快慢的物理量.
2.功率的定义：功与做功所用时间之比叫做功率.
3.功率的定义式：P=W/t
2.功率的单位“瓦”
师 功率的单位由功的单位和时间的单位组合而成.在国际单位制中，功的单位是焦耳，时间的单位是秒，则功率的单位是焦耳每秒.功率的单位有个专门的名称叫做“瓦特”，简称瓦，用符号Ｗ表示，正体书写作为单位；要注意，功作为物理量也是用Ｗ表示，但必须是斜体.这一点，书写时要区别.另外，工程技术上，功率的单位还有：千瓦（ｋＷ）、兆瓦（ＭＷ），它们之间的换算关系：
1ｋＷ＝103Ｗ，1ＭＷ＝106Ｗ
师 功率：1瓦表示的物理意义是物体在1秒钟内完成的功是1焦.同学们，你想了解我们身边的一些运动物体的功率多大吗？
学生思考、讨论，并发表看法.教师也可以参与讨论，并举一些大家熟悉的例子，引导学生课后通过上网搜集一些相关资料.
3.功率的计算
师 下面，我们看看如何计算物体的功率.
例题1 （浙江宁波中考）利用如图所示的装置，工人用力F把重为100N的物体以0.2m/s的速度匀速提升6m.若不计绳重和摩擦，则这一过程中（）
A.拉力F的大小为50N
B.绳子自由端的速度为0.4m/s
C.拉力F所做的功为600J
D.拉力F的功率为10W
解析：A.使用的是定滑轮，不能省力，不计摩擦，拉力F=G=100N，所以A错误；B.使用的是定滑轮，绳子自由端的速度与物体的速度相同为0.2m/s，所以B错误；C.拉力F所做的功W=Fs=100N×6m=600J，所以C正确；D.拉力F的功率P=Fv=100N×0.2m/s=20W，所以D错误.
答案：C
例题2 在今年的抗旱工作中，某单位帮助一个扶贫村打了一口地下水井，并在地面上修建了一个深2m，能储存30ｔ水的水池.已知水井中的水面距离水池进水口的竖直距离是30m.（ｇ取10N／kg）
求：（1）将30ｔ水从井里刚好抽到水池里，抽水机对水做的功.
（2）水池装满水后，水对池底的压强.
（3）将30ｔ的水从井中抽到水池中需要1ｈ，则这台抽水机的功率不得低于多少瓦？
解析：本题是一道综合性较强的题目，不仅涉及了功和功率的计算，还涉及了液体压强的计算，在分析本题时，应从以下三点入手：（1）知道水的质量，利用重力公式求水受到的重力，又知道水提升的高度，再利用功的公式Ｗ＝Ｇｈ求抽水机对水做的功；（2）水池装满水后，知道水深，利用液体压强公式求水对池底的压强；（3）知道抽水机抽水的时间，再利用功率公式求抽水机的功率.
解：（1）水的质量：m＝30ｔ＝30×103kg＝3×104kg水受到的重力：Ｇ＝mｇ＝3×104kg×10N／kg＝3×105N抽水机对水做的功：Ｗ＝Ｇｈ＝3×105N×30m＝9×106J
（2）水池中水深ｈ＝2m，则水对池底的压强：ｐ＝ρｇｈ＝1.0×103kg／m3×10N／kg×2m＝2×104Ｐａ
（3）抽水机抽水的时间ｔ＝1ｈ＝3600s，则抽水机的功率至少是Ｐ＝Ｗ/ｔ＝9×106J/3600s＝2500Ｗ教师给学生推导功率的计算公式Ｐ＝Fｖ：当物体在力F的作用下，以速度ｖ做匀速直线运动时，由Ｗ＝Fs，ｖ＝s/ｔ可得公式Ｐ＝Fｖ.教师总结公式Ｐ＝F·ｖ表示的物理意义.
师 （1）当物体的功率一定时，它受到的牵引力越大，速度越小.
（2）当物体的牵引力一定时，功率与速度成正比.
（3）当物体速度一定时，牵引力越大，它的功率越大.
例题3 某汽车在平直公路上做匀速直线运动，已知其水平牵引力大小恒为F，运行速度为ｖ，问：（1）此时汽车牵引力F的功率为多少？（2）如果汽车发动机的实际输出功率是90ｋＷ，匀速行驶速度是30m/s，汽车受到的阻力是多少？
解：（1）在一段时间ｔ内，汽车行驶的距离s＝ｖｔ，水平牵引力做功Ｗ＝Fs＝Fｖｔ，牵引力做功的功率Ｐ＝Ｗ/ｔ＝Fｖｔ/ｔ＝Fｖ.
（2）Ｐ＝90ｋＷ＝9×104Ｗ，ｖ＝30m／s,由Ｐ＝Fｖ得，F＝Ｐ/ｖ＝9×104Ｗ／(30m/s)＝3×103N.,因为汽车在水平路上匀速行驶，故牵引力与阻力二力平衡，所以阻力ｆ＝F＝3×103N.
功的原理
师 使用杠杆、滑轮这些简单机械有的能够省力，有的能够省距离，有没有机械能省功呢？
引导学生回顾定滑轮、动滑轮、滑轮组的特点，同时用多媒体展示：
1.定滑轮实质是一个等臂杠杆,使用时既不省力，也不省距离，但可以改变力的作用方向.
2.动滑轮实质是一个动力臂为阻力臂二倍的杠杆，不能改变动力方向，可以省一半的力，但要多移动一倍的距离.
3.滑轮组：拉力F、物重G与绳子股数n的关系：F＝G/ｎ；物体移动的距离ｈ、自由端移动的距离s与绳子股数ｎ的关系：s＝ｎｈ.
师 定滑轮、动滑轮、滑轮组能省功吗？
生：不能.
师生共同分析杠杆做功时一样不能省功.
总结：
1.使用机械不能省功，这个结论叫做功的原理.
2.功的原理对任何机械都适用.
师 使用任何机械都不省功，为什么人们还要使用机械呢？
生：可以省力，或省距离，或改变动力的方向，使用方便等好处.
四、教师结束语
通过这节课的类比方法学习，大家收获确实不少，我们理解了功率的概念，明白了物理学中描述快慢的物理量的定义方法，知道了功率的物理意义.同时还了解了功的原理，知道使用任何机械都不能省功.好，谢谢大家！
五、课后作业
完成练习册中本课时对应练习
六、教材习题解答
自我评价
1.力学里做功的两个要素是作用在物体上的力F和物体在力的方向上移动的距离s.
2.小聪没做功.
【解析】因为物理学中做功包括两个必要因素，一是作用在物体上的力，二是在力的方向上移动的距离，缺一不可.小聪用了很大的力没有搬动桌子，就是在力的方向是没有移动距离，故小聪没有做功.
3.1000 J【解析】搬箱子用力的方向竖直向上，力的大小等于箱子的重力G=100 N，在力的方向上移动的距离为h=10 m.根据功的公式W=Fs得W=Fs=Gh=100 N×10 m=1000 J.
4.小聪的功率更大一些.
【解析】功率是描述做功快慢的物理量，功率的大小决定于功和时间，小聪和小明搬质量相等的书所用的力大小相等，在力的方向上通过的距离也相等，故小聪和小明每人搬一捆质量相等的书所做的功相等.而小明用了60 s，小聪只用了40 s，根据P=W/t知，小聪的功率更大一些.