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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

<一>“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。

 

<二>“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.
<三>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
∴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。 

交流思考:
①马运货时做的功等于什么?
②题目已知哪些物理量?
③未知的量如何确定?

<四>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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