内容正文:
第十一章功和机械能
第1节功
1.理解功的定义,知道物体做功的两个必要条件,能判断物体是否做功.
2.掌握功的计算公式和单位,会用功的公式进行简单计算.
重点:理解功的定义,知道物体做功的两个必要条件,会用功的公式进行简单计算.
难点:判断物体是否做功.
一、新课导入
用叉车搬运货物时,叉车把货物从地面提升到一定高度.叉车用力托起货物的过程中,使货物在这个力的方向上发生了位置的移动.我们看到了叉车工作的成效,物理学中就说叉车托起货物的力做了功.这节课我们要学习的内容就是功.
二、探究新知
知识模块一:力学中的功
【教师提问】功这个物理量和什么因素有关呢?
【图片展示】请同学们看多媒体课件:甲中小车在推力的作用下向前运动了一段距离;乙中物体在绳子拉力的作用下升高.这两幅图中有什么共同的地方或者共同的要素?
甲 乙
【学生作答】都有力,物体都移动了一段距离.
【教师提问】移动的距离和力之间有何关系?
【学生作答】都是在力的方向上移动的距离.
【教师讲解】在物理学中,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.
【教师提问】阅读教材第63页图11.13的内容,想一想,这两种情况力为什么没有做功?
【学生作答】甲中水平方向移动了距离但水平方向上却没有力.乙中用力而未移动距离,所以这两个力都没有做功.
【教师讲解】做功的两个必要条件:(1)作用在物体上的力;(2)物体在力的方向上移动的距离.
必要的意思就是一个都不能少,请同学们用做功的两个必要因素判断下面几种情况,力对物体是否做功?
【教师提问】手提着钩码在空中静止不动,拉力是否对钩码做了功?
【学生作答】不做功,因为钩码没有在拉力的方向上移动距离.
【教师提问】用力推讲台,讲台没有动,人做功了吗?
【学生作答】不做功,因为讲台没有在推力的方向上移动距离.
【教师提问】用脚踢出足球,球在地面上滚动,滚动过程中,人对球做功了吗?
【学生作答】不做功,因为球在地面上滚动是由于惯性而不是力的作用.
【教师提问】人推着木箱在水平的道路上前进时,箱子的重力和支持力做功了吗?
【学生作答】没有,箱子是水平前进的,而不是上下移动的.
【教师提问】手提着钩码匀速上升,拉力是否对物体做了功?
【学生作答】做了,因为钩码在拉力的方向上移动了距离.
【教师讲解】通过以上分析,我们看出,物理学中的做功与日常生活中工作的意思不同.日常生活中所说的工作包括一切消耗体力和脑力的劳动,但物理学中功的含义要狭窄且严格得多,即做功必须同时满足力和力的方向上移动的距离这两个必要条件.
【归纳总结】不做功的三种情况:
(1)有力没有距离不做功,即物体受到力的作用,但保持静止状态(s=0,劳而无功).
(2)有距离没有力不做功,即物体在运动方向上不受力的作用(F=0,不劳无功).
(3)通过的距离与力的方向垂直不做功,即物体受到某力的作用,但运动方向始终与该力垂直(F⊥s,劳而无功).
知识模块二:功的计算
【教师提问】功的大小与力和在力的方向上移动的距离这两个因素有何关系呢?
【学生作答】力越大,使物体在力的方向上移动的距离越大,这个力的成效越显著,说明力所做的功越多.
【教师讲解】(1)物理学中,力做的功等于力与物体在力的方向上移动的距离的乘积,即功=力×距离.
(2)功的公式:W=Fs.
(3)符号的意义及单位:W—功—焦耳(J),
F—力—牛顿(N),
s—距离—米(m).
(4)单位换算:1焦耳=1牛顿·米(1 J=1 N·m).
三、课堂演练
1.一位同学正在进行投掷实心球的训练.以下情境中,他对球做了功的是 (C)
A.手拿球静止
B.手托球水平匀速直线移动
C.将球举起
D.抛出后的球在空中继续运动
2.一物体受到5 N竖直向上的拉力F的作用,沿水平方向以0.2 m/s的速度匀速运动了10 s,拉力F对物体做的功为 (A)
A.0 J B.1 J
C.10 J D.50 J
四、课堂小结
同学们,我们通过这节课的学习,收获了不少知识.我们知道了功的定义以及做功的两个必要因素,还学会了如何判断物体是否做功,以及如何计算物体做功的多少.在利用公式W=Fs计算功时,注意F和s的同一性、同时性、同向性和单位的统一性.
五、板书设计
第1节功
一、力学中的功
1.功的定义
2.判断物体是否做功
二、功的计算
1.功的公式:W=Fs
2.功的单位:焦耳(J)
本节课的主要教学内容是功.物理学中的功与日常生活中所说的功是不同的,物理学中强调了力与运动距离的关系,即物体在一个力的作用下移动了一段距离,就说这个力做了功.使学生体会到物理概念与生活中谈到的某个量是有差异的,物理中的概念具有特定的物理意义.
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