沪科版（2024）八年级全册（2024）第一节 机械功教学ppt课件

这是一份沪科版（2024）八年级全册（2024）第一节 机械功教学ppt课件，共60页。PPT课件主要包含了导入新课，学习目标，学习内容，做功了吗，功的概念，2功的概念，做了多少功，公式的应用，课堂总结，作业解析等内容，欢迎下载使用。
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事例一：甲、乙两和尚现在要把建筑材料提到屋顶上去，结果甲提上去了；乙虽然也用了力，但是没有提上去。 他们的工作成效一样吗？
事例二：他们的工作成效一样吗？
甲把重为500N的石料提到高2m的墙顶上
乙把重为200N的瓦片提到高6m的屋檐上
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. 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。3. 理解功的计算公式并能进行简单计算。
1. 做功了吗2. 做了多少功3. 课堂总结4. 作业解析5. 提升训练
（1）问题探究探究一： 吊车要把货物从地面搬到车上。在这个过程中，吊车除了要对货物施加力，还需要怎样做才能完成这个任务?
很明显，吊车要完成这个任务，除了用力提起货物，还需要使货物在这个力的方向上移动一段距离。也就是说，在吊车提高货物的过程中，货物受到一个向上的力F的作用，并且在这个力的作用下，向上移动了一段距离s，力F作用的成效体现在货物被举高了。
探究二：观察图所示的情况，汽车通过牵引力的作用移动了一段距离。
该事例中的特点：汽车受到了力的作用，并且在力的方向上移动了一段距离，力的作用有了成效。
用力F 拉水平面上的小车前进，则小车受到几个力的作用？
探究三：静止在水平面上的小车，小车受到几个力的作用？
重力G和地面的支持力F支
重力G、地面的支持力F支、拉力F、摩擦力f
哪个力对小车的运动有贡献？
拉力F对小车的运动有贡献。
如果一个力作用在物体上，物体在这个力的方向上移动了一段距离，就说这个力对物体做了功。上述实例中，吊车钢索的拉力对重物做了功，汽车的牵引力对汽车也做了功。
视频欣赏——《物理学中的功》
2. 做功的两个必要因素
（1）现象分析如图所示是力对物体做功的两个实例。这些做功的实例有什么共同点？
物体受到了力；在力的方向上移动了距离。
如图所示是力对物体没有做功的两个实例。力对物体为什么没有做功？
这些力不做功的原因：物体受到了力；但是没有移动距离。
如图所示是力对物体没有做功的实例。力对物体为什么没有做功？
提着水桶在水平路面上前行
分析：水桶沿水平方向运动，而力的方向与运动方向垂直，沿竖直方向。
力不做功的原因：物体受到了力；但是在力的方向上没有移动距离。
（2）力学中的功包括两个必要因素
3. 力对物体不做功的三种情况
（1）有力无距离（劳而无功）有力作用在物体上，但物体没动，即物体没有通过距离，力对物体没有做功（力的作用没有成效）。
（2）有距离无力（不劳无功）物体因为惯性通过一段距离，在运动方向上没有力对物体做功（离开力说功是无意义的）。
冰壶在平滑的冰面上滑行、球在空中飞行时，是由于惯性，在运动方向上没有力做功。
（3）力与运动距离的方向垂直（垂直无功）物体受到了力的作用，也通过了一段距离，但通过的距离与力的方向垂直，物体在力的方向上没有通过距离，这个力对物体没有做功（力的作用没有成效）。
服务员托着食品盘送菜
物体通过的距离与力的方向垂直，力不做功。
总结：力不做功的三种情况
有力作用在物体上，但物体没动，即物体没有通过距离，也叫“劳而无功”。
物体在运动方向上没有受到力的作用，也就是没有力做功，也称“不劳无功”。
物体受到力的作用，也通过了距离，但通过的距离与受力的方向垂直，即“垂直无功”。
足球在地面上滚动，重力与支持力对足球没有做功
视频欣赏——《力不做功的三种情况》
如果一个物体在力的作用下，并且在这个力的方向上移动了距离，力对物体才能做功。A、B、C选项中都不符合做功的两个必要因素，所以是错误的。D选项中，有力作用在物体上，物体又在该力的方向上移动了距离，所以该力就一定做功。
【例题1】下列关于功的各种说法中，正确的是（ ）A. 只要有力作用在物体上，就一定做了功B. 只要物体移动了距离，就一定做了功C. 只要有力作用在物体上，物体又移动了距离，就一定做了功D. 只要有力作用在物体上，物体又在该力的方向上移动了距离，就一定做了功
【例题2】如图甲所示，人用力推车，车未动，则人的推力对车______功；如图乙所示，汽车的牵引力使汽车沿水平方向移动一段距离，则汽车的牵引力对汽车_____功，汽车的重力对汽车_______功。（以上均选填“做了”或“没做”）。
人用力推车，车未动，人对车施加了作用力，车没有在力的方向上移动一段距离，则人的推力对车没做功。发动机对车施加了牵引力，车在牵引力方向上移动了一段距离，牵引力对汽车做了功。汽车移动的距离和重力方向垂直，车的重力对汽车没做功。
（1）观察思考①甲与乙都在做功，怎样比较他们做功的大小呢？
1. 功及其计算公式
②如图所示，是起重机把每一个重力都相同的货物提高的情景，请你仔细观察，思考下面的问题。甲与乙两次，哪一次做功多？你判断的理由是什么？甲与丙两次，哪一次做功多？你判断的理由是什么？
分析：甲与乙两次，乙做功多。因为力相等，乙通过的距离大。甲与丙两次，丙做功多。因为通过的距离相等，丙用的力大。
结论：作用在物体上的力越大，物体在力的方向上移动的距离越大，力所做的功越多。
（2）功物理学中规定，力对物体所做的功等于力与物体在力的方向上移动的距离的乘积。（3）计算公式功＝力×距离 W = Fs F 表示力 ，s表示沿力的方向移动的距离，W 表示功。
（4）功的单位在国际单位制中：力F的单位是牛（N），距离s的单位是米（m） ，则功W的单位是牛米；它有一个专门的名称叫做焦耳，简称焦，符号是 J。 1J=1N•m
1N的力使物体在力的方向上通过1m的距离时所做的功为1J
人用力将两个鸡蛋提高1 m，所做的功大约是1J
甲做功W甲 = F甲s甲=500N×2m=1000J乙做功W乙 = F乙s乙=200N×6m=1200J
想一想：你现在可以比较他们做功的大小了吧？
（3）F与s具有同向性公式W=Fs中的F是使物体沿力F的方向通过距离s的过程中，始终作用在物体上的力，它的大小和方向都是不变的；s是物体在力F的方向上通过的距离。例如：运动员用500N的力将足球踢出20m，若用公式W=Fs =500N×20m=10000J计算，结果是错误的，因为踢球的力的作用距离不是20m，要计算运动员对球做的功，关键看脚推动球前进的距离是多少。（4）F与s具有同体性：即F与s对应同一个研究对象。
3. 关于克服阻力做功
如果物体在力的作用下移动的方向与一个力（阻力）的方向相反，我们就说物体克服这个力做功。例如，在水平面上推动物体前进时，要克服摩擦力做功；提高物体时要克服重力做功。
人在爬楼梯时，要克服自己的重力做功，计算做功的大小时，应该用人的重力G乘以楼梯的竖直高度h:W=Gh
4. 物理学家——焦耳
詹姆斯·普雷斯科特·焦耳（1818年12月—1889年10月），出生于曼彻斯特近郊的沙弗特，英国物理学家，英国皇家学会会员。
焦耳自幼跟随父亲参加酿酒劳动，没有受过正规教育。青年时期，认识了化学家道尔顿。道尔顿教给他数学、哲学和化学方面的知识，为焦耳后来的研究奠定了理论基础。
热功当量：焦耳测出了热功当量，1卡=4.15焦耳。焦耳定律：电流通过导体所产生的热量与电流的平方成正比，与导体的电阻成正比，与通电时间成正比。焦耳热：毛细管电泳需要电场做功，有电场做功就会产生热量。
视频讲解——《功的计算》
【例题3】叉车常用于大件货物转运。如图所示，一辆叉车将质量为 300kg 的货物缓慢举高 3m。求货物在被举高的过程中，叉车对货物的支持力做了多少功？（g 取10N/kg）
【分析】货物在被叉车缓慢举高的过程中，叉车对货物的支持力的做功过程如图所示。货物缓慢上升， 可视为处于平衡状态。由二力平衡条件可求出支持力，再由功的计算公式，求出支持力所做的功。【解】由题意，货物质量m=300kg，货物在支持力的方向移动的距离s=3m。在货物缓慢上升过程中，由二力平衡条件，叉车对货物的支持力大小为F=G=mg =300×10N/kg=3000N叉车对货物做功W=Fs=3000N×3m=9×103J
【讨论】上述问题中，若叉车先将货物缓慢举高后，又在水平方向匀速移动一段距离，将货物放到货架上。在这个过程中，叉车对货物的支持力是否一直在做功？为什么？
【分析】货物在被叉车缓慢举高的过程中，货物沿着支持力的方向向上移动，叉车对货物的支持力做功。叉车将货物在水平方向匀速移动一段距离时，由于货物移动的方向与支持力的方向垂直，所以叉车对货物的支持力不做功。
【例题4】2022年，我国快递业务量首破950亿件，如图是一物流机器智能配送时情景，在某平直道路上100s匀速行驶了400m，已知机器所受阻力为120N。求：（1）该物流机器匀速行驶时的速度；（2）匀速行驶的100s内牵引力做的功。
（1）根据速度公式可得 （2）已知机器所受阻力为120N，匀速直线行驶，所受牵引力与阻力是一对大小相等的平衡力，故牵引力 F=f=120N故匀速行驶的100s内牵引力做的功为 W=Fs=120N×400m=4.8×104J
①把力和物体在力的方向上移动距离的乘积叫做机械功.如果一个力作用在物体上，物体在这个力的方向上移动了一段距离，就说这个力对物体做了功. ②物体做功需满足两个条件：有作用在物体上的力；物体在这个力的方向上移动一段距离。③力对物体不做功的三种情况：有力无距离；有距离无力； 力与运动距离的方向垂直。①功：功等于力与物体在力的方向上移动的距离的乘积。②计算公式：功＝力×距离 W = Fs③功的单位：焦，符号是 J④公式变形：力：F=W/s；距离：s=W /F
1．2022年12月7日，在举重世锦赛女子49公斤级比赛的争夺中，中国选手包揽了抓举、挺举、总成绩三枚金牌。运动员举起杠铃站立静止不动时对杠铃做功了吗？为什么？
运动员在举起杠铃并站立静止不动时，对杠铃并没有做功。原因是做功需要物体在力的方向上移动一定的距离，而在这里，运动员对杠铃施加了向上的力，使杠铃移动到一定高度，但当杠铃静止时，没有在力的方向上继续移动距离，因此没有做功。
2. 雪橇是雪地常见的交通工具。狗拉着雪橇以15km/h的速度沿直线匀速行进了2min，雪橇所受的水平拉力为200N，求此过程中水平拉力所做的功。
雪橇运动的路程 s=vt=15km/h×（1/30）h=0.5km=500m拉力所做的功W=Fs=200N×500m=1.0×105J
3. 在水平地面上，用 60N的水平拉力拉重100N 的木箱，使木箱沿拉力方向缓慢前进5m，此过程中拉力所做的功是_____J，重力所做的功是________J。
拉力做功 W=Fs=60N×5m=300J因为木箱水平运动，在竖直方向通过的距离为零，所以重力做功为0。
4. 小兰在海洋公园里搭乘自动扶梯。若小兰的质量为40 kg，随扶梯上升高度约为112 m，求扶梯对小兰至少做了多少功。（g取10N/kg）
小兰的重力：G=mg=40kg×10N/kg=400N；扶梯对小兰至少做的功：W=Fs=Gh=400N×112m=44800J
5. 2021年5月15 日，“祝融号”火星车在火星上留下了属于中国的第一道印记，如图 （a）所示。若发射前火星车在水平地面上进行测试时，受到的阻力为 200 N，其速度 v 与时间 t 的关系图像如图 （b）所示。那么根据此假设，在火星车做匀速直线运动的过程中，牵引力做的功是多少呢？
由图可知，火星车在10~40s内做匀速直线运动，v20cm/s0.2m/s， 牵引力 Ff200N匀速行驶30s的路程 svt0.2m/s30s6m牵引力做的功WFs200N6m1.2103J
1．某同学背书包乘电梯上楼的过程中，该同学对书包做功了吗？答：在背书包乘电梯上楼的过程中，同学对书包施加了一个竖直向上的力（即背书包时给书包的支持力），同时书包也在这个力的方向上（竖直向上）移动了一段距离。根据做功的两个必要条件：一是物体必须受到力的作用；二是物体在这个力的方向上通过一定的距离。这两个条件在该情境中均得到满足，因此该同学对书包做了功‌。
2．示例：物体竖直向上运动时，重力方向竖直向下，重力做功了吗?答：重力做功了，因为在竖直方向上物体通过了距离，此时称为克服重力做功。
1. 下列事例中，人对物体做功的是（　　）A．用300N的力推汽车，汽车没动B．提着水桶在水平地面上匀速前进C．扛着米袋慢慢爬上楼梯D．足球被踢后，在草地上滚动一段距离
A．用300N的力推汽车，汽车没动，人对汽车施加了力，但汽车没有在该力的方向上移动距离，所以人对汽车没有做功，故A不符合题意；B．提着水桶在水平地面上匀速前进，人给水桶的力竖直向上，与水桶通过的距离垂直，所以人对水桶没有做功，故B不符合题意；C．扛着米袋慢慢登上楼梯，人对米袋施加了向上的支持力，且米袋在该力的方向上移动了距离，所以人对米袋做了功，故C符合题意；D．足球被踢后，脚不再对足球有力的作用，足球在草地上滚动一段距离，人对足球没有力的作用，故D不符合题意。
2. 小明正在做“引体向上”。他先用两手握住单杠，两脚离地，两臂及身体自然下垂，然后缓缓曲肘，将身体向上拉起，直到他的下巴超过单杠（如图所示）。在这个过程中，小明做功的大小最接近（　　）A．100J B．250J C．400JD．550J
中学生的体重大约为500N，由图知引体向上上升的高度大约是胳膊的长度0.5m，所以在这个过程中，小明做功约为 W=Gh=500N×0.5m=250J故B符合题意，ACD不符合题意。故选B。
3. 如图所示，冬奥会冰壶比赛上，冰壶从出发点A被运动员推着运动6m后，在B点被推出，沿冰道运动30m到O点停下来。冰壶离开手后还能够继续向前运动，是因为冰壶具有_______。若运动员对冰壶的推力是10N，冰壶滑行时受到的摩擦力为2N，从A点到O点的运动过程中，运动员对冰壶做功_______J，冰壶克服摩擦做功_______J。
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冰壶被推出后仍向前滑行是因为冰壶具有惯性，要保持原来的运动状态，所以向前继续滑行。由图知道，从出发点A被运动员推着运动6m，到达投掷线，冰壶受到推力的作用，并且在推力的方向上通过了距离，所以推力对冰壶做了功；而在BO阶段冰壶虽然通过了一定距离，但不再受到推力的作用，运动员对冰壶不做功，所以，运动员对冰壶做功W＝Fs＝10N×6m＝60J冰壶克服摩擦力运动的距离为s′＝6m+30m＝36m冰壶克服摩擦力所做的功为W′＝fs′＝2N×36m＝72J
4. 一人用同样大小的力F 将质量为m的物体分别在光滑水平面、粗糙水平面和粗糙斜面上沿力的方向移动相同的距离s，该力在这三个过程中所做的功分别为W1、W2、W3，则它们之间的大小关系正确的是（　 ）A. W1＜W2＜W3B. W1＜W2 = W3C. W1 = W2 = W3D. W1= W2＜W3
在这三个过程中，人先后用的力F大小相等，沿力的方向移动相同的距离也相等，根据W=FS可知：在这三个过程中力所做的功相等。 这三个过程中外力所做的功与物体的运动状态、受力情况都无关。
（1）该同学用_______测量______（用符号表示出该物理量）；（2）还需要的测量仪器_______，缺少的实验步骤：_______；（3）克服重力所做功的表达式：_______。
5．在体育课上，小明看到同学们在做引体向上，他用生活中的测量仪器测出了同学们做引体向上时，身体上升时克服重力所做的功。如图是他测量过程的一部分，请你说出：
电子秤
用电子秤测量同学的质量
（1）由图可知，地上的同学手拿着一把刻度尺，所以该同学用刻度尺测量身体上升的高度h。（2）由 G=mg可知，还需要测做引体向上同学的质量，所以还需要电子秤（或体重计，说明：答出“秤”即可），缺少的实验步骤：用电子秤测量学生的体重（或质量）m。（3）已知身体上升的高度h，学生的体重（或质量）m，克服重力所做功的表达式为 W=Fs=mgh
6. 如图甲所示为我国自主研发的新一代智能汽车，已知汽车空载质量为1200kg，最大载重为600kg。不考虑外界因素影响，汽车匀速行驶时受到的阻力为汽车总重的0.3倍，如图乙所示，是汽车满载并以恒定功率行驶时的速度与时间图像，g取10N/kg。求轿车在10s至20s内：（1）汽车通过的路程；（2）汽车受到的阻力；（3）发动机所做的功。