11.1 功（教学课件）物理沪粤版2024九年级上册

本节我们学习的内容是功，并说出下列词语中功的含义。功劳立功是指贡献。大功告成、事半功倍是指成效。那么物理学中我们学到过功的物理概念吗？电工是用电器把电能转化为其他形式能的过程。什么是力学中的功呢？力学里所说的功包含有成效的意思。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，这个力的作用就显示出成效你。 上个视频说到能量可以发生转化，与这个转化过程密切相关的是功这个概念。一个物体受到力的作用，并在力的方向发生一段位移，这个力就对物体做了功。功的英语是work，所以用字母W来表示，在这种情况下，它就是力和位移的乘积。从这个定义可以看出，做工和运动过程相关，所以功是一个过程量，并且功跟物体的位移有关，位移是个空间概念，因此可以说功所描述的是力对空间的积累效应。功的性质明白了，那满足什么条件才能做功呢？首先必须要有力，其次物体必须在力的方向上发生位移。这两个条件对攻而言缺一不可。来看看生活中的例子，运动员扔篮球，篮球在离开人手之前，受到人手的推力和重力，跟随人手发生移动，此时推力对球做功，重力也做功，但离开人手之后，推力消失了，没有力，推力自然也没有功，此时只有重力做功。再换个例子，搬运工扛着物体站着不动，此时他对物体有向上的支持力，但是物体没有位移，因此支持力不做功。那要是他扛着物体水平前进呢？此时物体虽然有位移，但是位移方向跟支持力的方向垂直，并不在力的方向上，因此支持力也没对物体做功。再换一换，扛着物体上楼，这次物体在支持力的方向上就有位移了。支持力对物体做功，从刚才的例子可以看出，做功需要的位移必须在力的方向上。如果力与位移不同，向对功起作用的是位移在力的方向上的分量l cosine阿尔法，于是功的计算式就相应变成FL cosine阿尔法，而位移在垂直于力的方向上的分量对功是没有贡献的。除了这种理解方式，你也可以调整一下顺序，把cosine阿尔法跟F拼在一起，这表示什么物理含义呢？在图上看一看，F在这里阿尔法在这里f cosine阿尔法就是力在位移方向上的分量。因此这个式子也表示对功起作用的是力在位移方向上的分量，而力垂直于位移方向上的分量对功是没有公影线的。也就是说功的计算式可以有两种理解，既可以把位移分解到力的方向，也可以把力分解到位移的方向。不管用哪种理解，功都等于力的大小、位移的大小、力位移夹角的余弦这三者的乘积。使用这个式子时需要注意，首先这个式子中的F是恒力，如果力不断改变，中学阶段就不能这样计算功了。其次，L表示位移，做功只跟位移有关，跟具体路径没有关系。最后，功是一个标量，只有大小没有方向。功的单位在国际单位之中是焦耳，一焦耳等于一牛的力，使物体在力的方向上发生1米位移时所做的功，有了功的公式就可以具体计算了。例如在30度的斜面上放置0点5000克的物体，让它从一米高的位置下滑到底部，重力与前面支持力分别做多少功呢？要算功先得看清位移。位移就是这一段容易发现支持力一直与位移垂直，肯定不做功。那重力？试试看使用公式，咱们要算的是重力做功，因此公式里的力就是重力。MGM是0.5，因此MG是5。再看位移，它是这个直角三角形的斜边，这儿是1米，这儿是30度，因此位移就是2米。力和位移都有了，还需要知道它们的夹角，容易看出这也是60度，需要用到它的余弦，也就是0.5。最后计算一下就可以得到答案了，也可以换个角度考虑，要算重力做功，就要找物体在重力方向的位移，这就是下降的高度H直接用它乘上重力就得到重力的功了。同样是五焦耳，这样算是不是更简单？以上就是这个视频的全部内容，物体受到力的作用，并在力的方向上发生一段位移，就说该力对物体做了功。判断是否做功需要同时满足两个条件，这个物体受力并且在力的方向上发生了位移。恒力做功的计算式是W等于FL cosine阿尔法。它是一个标量功，是一个过程量，它描述的是力对空间的积累效应。好了，我就说这么多，现在你去刷个题。 沪粤版 九年级上册 第十一章 功和机械能 11.1 功 学习目标 1．科学观念：通过分析生活实例与物理模型，理解做功的两个必要因素，掌握功的计算公式，构建 “功” 的物理概念，形成能量转化与守恒观念的基础认知； 2．科学思维：在探究做功条件和计算功的过程中，培养分析、推理和归纳能力，学会将生活现象抽象为物理问题，运用科学思维解决实际问题； 3．科学探究：通过案例讨论、实验分析等活动，提升观察、分析数据和合作交流的能力，体验科学探究的过程与方法； 4．科学态度与责任：引导学生关注生活中的物理现象，激发学习兴趣，培养严谨的科学态度和用物理知识解释生活现象的责任感。 重点难点 教学重点： 1．明确做功的两个必要因素，能准确判断力对物体是否做功，区分生活 “做工” 与物理 “做功” 的差异； 2．熟练掌握功的计算公式 W = Fs，理解各物理量含义，能正确计算常见场景中力所做的功。 1．理解 “物体在力的方向上移动的距离”，正确判断力与距离的对应关系，避免在复杂情境中误用公式（如水平运动时错用重力计算功）； 2．结合实际问题，准确分析力是否做功及计算做功大小，培养学生灵活运用知识解决问题的能力。 教学难点： 同学们，生活里我们常说 “做工”，比如干活、劳动。但物理中的 “做功” 可不一样！看，人推车车没动、搬石石未起，这在物理里不算做功。到底怎样才算物理上的做功呢？今天，就让我们一起走进 “功” 的奇妙世界，探究其中奥秘！ 情景引入 01 02 CONTENTS 做功的定义 功的计算 探究新知 PART ONE 做功的定义 观察思考 同学们，生活里我们常说 “做工”，像工人搬砖、妈妈做饭，感觉是在干活出力。但看这两个场景，用力推汽车，车没动；使劲搬石头，石没起 。生活中觉得是 “做工”，可物理上为啥不算呢？带着这个疑问，今天一起探究物理中 “功” 的独特含义 。 生活“做工”与物理 “做功” 差异 生活里我们说 “做工”，像工人搬砖、妈妈做饭，更多是描述消耗体力干活的过程 。但物理中 “做功” 有严格要求！看，用力推汽车没推动、搬石头没搬起，生活里觉得在 “做工”，可物理上不算。 观察思考 图（a）用绳拉动水桶上升、（b）推动小车运动。任务：分组讨论这两个物理做功实例的共同点。 做功的定义探究 —— 找共同点 从力和物体移动距离角度分析，得出：物体在作用力方向上移动了一段距离 。 拓展提高 做功的定义探究 —— 找共同点 s F F 物体受到了力的作用； 物体在力的方向上移动了一段距离。 力对物体做功的过程中，都有什么共同点? F s 观察思考 给出物理学中功的定义：作用在物体上的力，使物体在力的方向上移动一段距离，就说这个力对物体做了机械功，简称做功 。 提炼做功的两个必要因素：作用在物体上的力；物体在力的方向上移动的距离。强调缺一不可，结合案例，说明有力无距离不做功 。 做功的定义 （作用在物体上的力） （物体在力的方向上移动的距离） F 注意：二者缺一不可。 必要因素 s 现在你知道用什么标准来判断力是否对物体做功吗？ 观察思考 研究力做功要明确施力、受力物体，即谁对谁做功。同学推小车，推力做功，也可说同学做功，帮助理解施力体做功的表述 。 明确施力与受力，谁对谁做功 观察思考 活动 2—— 力对物体做了功吗？ 图 （a）白鹭将鱼从水里叼起来、（b）人将桶推到仓库中、（c）举重运动员举着杠铃不动。分组判断哪种情况力做功、哪种不做功，说明理由。 白鹭将鱼从水里叼起来 人将桶推到仓库中 举重运动员举着杠铃不动 通过分析（a）有力且鱼在力方向移动，做功；（b）同理做功；（c）有力但杠铃无距离，不做功，巩固做功两个必要因素 。 归纳总结 不做功的三种典型情况 （1）有力，但是在力的方向上通过的移动为零。 （2）有距离，但是和距离同一方向上没有力的作用。 （3）有力，也有距离，但是力和距离方向是相互垂直的。 PART TWO 功的计算 功的计算引入 阅读拓展 在生产劳动里，工人搬运货物，得先判断拉力对货物是否做功；生活中，用滑轮吊起重物，也要知晓重力做功情况。而仅判断力做功与否还不够，像修建桥梁时，要算起重机拉力做了多少功来确定能耗；汽车行驶，需知牵引力做功数值判断动力效果 。所以，我们不仅要判断力是否做功，还得掌握功的计算方法，接下来就学习它 。 功的计算公式及单位 阅读感悟 功＝力×距离 W = Fs 公 式 1.功等于力和物体在力的方向上通过的距离的乘积。 已知做功多少和物体在力的方向上移动的距离，可求出力的大小。 已知做功多少和力的大小，可求出物体在力的方向上移动的距离。 功的计算公式及单位 2.功的单位和物理意义 牛（N） 米 （m） 焦耳（J） 即：1 J＝1 N · m W = Fs 单位：焦耳 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。 焦耳 功的计算公式及单位 3.对功的计算公式W=FS的理解 ①同时性； ②同体性； ③统一性； ④同向性。 力做功多少只与F、S有关，与物体的质量，速度，运动状态，是否受到摩擦力等因素无关。 （国际单位） 活动 3—— 怎样计算功？ 现人拉重力 400N 车子水平前进 5m 的案例（图 11-1-4 ），展示错误计算：W = Fs = 400N×5m = 2000J。提问：算法对吗？错在哪？ 拉力与重力不同，要计算人拉车做功，需知道拉力大小，因为功的计算是力与力方向上距离的乘积，此处力是拉力，不是重力，强化对公式中 “力” 的理解 。 例题讲解 沿斜面推木箱，力F= 100N，斜面长 4m，推到 2m 高处（图 11-1-5 ）。分析：根据定义，力沿斜面，距离取斜面长度。计算：已知F =100N，s =4m，W = Fs = 100N×4m = 400J 。规范解题步骤，加深对功计算的掌握 。 课堂小结 布置作业 1．宋•罗大经《鹤林玉露》第十卷：“乖崖援笔判云：一日一钱，千日一千；绳锯木断，水滴石穿”。成语“水滴石穿”，比喻力量虽小，但只要坚持，功到自然成。下列有关说法正确的是（　　） A．水滴石穿说明力可以改变物体的形状 B．水滴对石头的力大于石头对水滴的力 C．水滴下落过程中，重力没有对水滴做功 D．水滴下落过程中，受到了平衡力的作用 【答案】Ａ 【答案】D 2．抛实心球时动作示范如图所示，将此过程中球所在位置用数字标记。其中1号位置是发力投掷的起始位置，在3号位置球恰好脱离手掌。下列说法正确的是（　　） A．球在1号位置保持不动时，人对球做了功 B．球由2号位置运动到3号位置，人对球不做功 C．球由3号位置运动到4号位置，人对球做了功 D．球由4号位置运动到5号位置，人对球不做功 3．若一果农挑起两筐总重为500N苹果站在地面上不动，他对这两筐苹果________功（选填“做了”或“没有做”）。若果农搭乘位于两路口的皇冠自动大扶梯，两筐苹果放置于扶梯上，随扶梯上行高度为50m，扶梯对这两筐苹果至少做________J的功。 【答案】没有做     25000 4．小明在学校运动会上是仪仗队手，如图所示。他竖直举前进时，风给红旗水平向右的阻力为 20N，其作用点可以看成在 A 点。已知 AB=1.6m，BC=0.4m 小明的两只手分别位于 B、C 两点，他用一只手握紧旗杆不让它下滑，用另一只手拉住旗杆不让它倾斜。则另一只手对旗杆加的最小拉力为________N，方向________。沿水平路面匀速前进 10m 的过程中小明克服风力做的功为________J。 【答案】 80     水平向右     200 感谢观看 THANK YOU FOR WATCHING Multimedia Cloud Transcode (cloud.baidu.com) Lavf57.71.100 $$