11.1 功（表格式教学设计）物理沪粤版2024九年级上册

该初中物理教学设计聚焦“功”的核心知识，涵盖做功的两个必要因素、公式W=Fs及单位焦耳，通过“推汽车未动vs推箱子动”等生活情境导入，引发认知冲突，作为连接“力”与“能”的桥梁，为后续功率、机械效率学习奠基。 以新课标核心素养为引领，设计“找做功共同点”“判断力是否做功”等活动，结合斜面推木箱、拉车计算错误分析等案例，培养科学思维与探究能力。实验模拟（弹簧测力计拉木块）提升实操能力，教师使用时重难点突出，流程清晰，助力学生构建物理观念，打造高效课堂。

11．1功（教学设计） 年级 九年级 学科 物理 课时数 1课时 教师 课题 11．1功 教学 目标 物理观念 1．理解物理学中“功”的定义，明确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），区分生活“做工”与物理“做功”的差异； 2．掌握功的计算公式W=Fs，理解各物理量含义（W为功、F为作用在物体上的力、s为物体在力的方向上移动的距离），知晓功的国际单位“焦耳（J）”及1J=1N·m的物理意义； 3．能识别不做功的三种典型情况（有力无距离、有距离无力、力与距离垂直），建立“功是力对空间累积效应”的初步认知。 科学思维 1．通过分析“推箱子动与不动”“提水桶水平走”等案例，培养判断力是否做功的逻辑推理能力，学会从“力”与“距离”的方向关系提炼本质特征； 2．结合功的计算公式推导（如斜面推木箱、拉车做功分析），提升“公式应用需对应物理量”的严谨思维，避免误用无关力（如水平运动中错用重力）计算功； 3．通过对比不同场景下的做功情况（如有用功、额外功的初步感知），养成“依据物理规律分析现象”的思维习惯。 科学探究 1．参与“找做功共同点”（活动1）、“判断力是否做功”（活动2）、“分析功的计算错误”（活动3）三个核心活动，经历“观察现象→提炼规律→验证应用”的探究流程； 2．通过实验模拟（如用弹簧测力计拉木块水平移动、竖直提升），测量力与对应距离，规范记录数据并计算功，提升实验操作与数据处理能力； 3．合作讨论“拉车做功的错误计算原因”，主动设计验证方案（如测量拉力而非重力），增强合作探究与问题解决能力。 科学态度 与责任 1．结合“水滴石穿”“绳锯木断”等生活现象，体会“功的累积效应”的实际意义，激发用物理知识解释生活现象的兴趣； 2．在功的计算与误差分析中，养成“数据真实、公式应用严谨”的科学态度，避免主观臆断； 3．了解物理学家焦耳的贡献，认识单位命名的科学意义，增强对物理学科的认同感与责任感。 教材 分析 1．地位作用：本节是沪粤版九年级上册第十一章“功和机械能”的开篇课，是连接“力”与“能”的桥梁——功是能量转化的量度，为后续“功率”“机械效率”“机械能及其转化”的学习奠定基础，是构建“能量观”的关键节点； 2．内容结构：教材以“生活现象→物理定义→规律计算→应用拓展”为主线，分三部分展开：第一部分“做功的定义”：通过活动1找共同点，明确做功的两个必要因素，结合活动2区分不做功情况；第二部分“功的计算”：给出公式W=Fs及单位，通过活动3纠正计算错误，结合斜面推木箱例题规范解题步骤；第三部分“应用拓展”：通过自我评价与作业，将功的计算应用于实际场景（如矿井深度、汽车牵引力、出租车做功）； 3．编写特点：以“问题驱动”设计活动，从学生熟悉的“推箱子”“提水桶”切入，用表格记录数据、案例对比分析，降低抽象概念理解难度，符合九年级学生从具象到抽象的认知规律。 学情分析 1．已有基础：学生已掌握力的三要素、刻度尺与弹簧测力计的使用方法，了解“力可以改变物体运动状态”，但易将生活中“出力干活”的“做工”与物理“做功”混淆，对“力的方向上的距离”理解模糊； 2．认知难点：判断力是否做功时，难以识别“力与距离垂直”的情况（如提水桶水平走，重力不做功）；应用公式W=Fs时，易误用“物体总重”代替“作用在物体上的力”（如水平拉车时用重力计算功）；理解“1J”的物理意义（1N的力使物体在力的方向上移动1m所做的功）时，缺乏直观感知； 3．学习特点：九年级学生抽象思维能力较八年级提升，但仍需借助具象案例与实验支撑；对“功的计算”这类可量化的知识点兴趣较高，但易忽视公式应用的前提条件（力与距离的对应性），需教师通过错误案例强化引导。 教学重点 1．明确做功的两个必要因素：①作用在物体上的力；②物体在力的方向上移动的距离，能准确判断常见场景中力是否做功； 2．熟练掌握功的计算公式W=Fs，理解各物理量的单位（F用N、s用m、W用J）及对应关系，能规范计算简单场景中的功（如斜面推木箱、水平拉木块）； 3．识别不做功的三种典型情况，并用物理原理解释（如举重运动员举着杠铃不动，有力无距离不做功）。 教学难点 1．理解“物体在力的方向上移动的距离”：能区分“物体运动的总距离”与“力的方向上的距离”（如斜面推木箱，距离取斜面长度而非高度）； 2．公式应用的对应性：避免误用“与力方向无关的距离”或“无关力”计算功（如水平拉车时，用拉力而非重力，距离取水平移动距离而非竖直高度）； 3．建立“功的物理意义”的直观感知：通过实例（如1J相当于将两个鸡蛋举高1m所做的功）帮助理解1J的大小，突破抽象单位的认知障碍。 教师活动 学生活动 导入新课 【教师活动】1．创设生活情境：展示两组对比图片（①人用力推汽车，汽车未动；②人用力推箱子，箱子前进），提问“两组场景中，人都‘出力’了，为什么物理上对‘做功’的判断可能不同？”； 2．引用成语：“‘水滴石穿’中，水滴的力对石头做了功吗？‘绳锯木断’中，绳子的力对木头做了功吗？”； 3．点明课题：“今天我们学习‘11．1功’，揭开物理中‘做功’的奥秘，明确‘怎样才算做功’‘如何计算功’。” 【教师总结】生活中“做工”侧重“出力”，物理中“做功”需满足特定条件，本节课将从“力”与“距离”的关系展开探究。 1．观察对比图片，思考“出力但物体没动，为什么不算做功”，产生认知冲突； 2．讨论“水滴石穿”的做功情况，结合生活经验猜测“水滴的力持续作用，石头有微小形变（距离），所以做功”； 3．明确本节课学习目标（判断力是否做功、学功的计算），激发探究兴趣。 学习新课【模块一：探究做功的定义——明确两个必要因素】 环节1：活动1——找做功的共同点 【问题情境】展示教材图11-1-2（a拉水桶上升、b推小车运动），提问“这两个场景中，力都对物体做了功，它们的共同点是什么？”小组讨论：2分钟内分析“力的方向”与“物体移动方向”的关系，记录关键词（如“拉力向上，水桶上升”“推力向前，小车前进”）； 【教师总结】1．做功的两个必要因素：①作用在物体上的力（F）；②物体在力的方向上移动的距离（s）； 2．强调“缺一不可”：若只有力无距离（如推墙不动），或只有距离无力（如物体匀速直线运动），或力与距离垂直（如提水桶水平走），都不算做功。 环节2：活动2——判断力是否做功 【问题情境】展示教材图11-1-3（a白鹭叼鱼、b人推桶到仓库、c举重运动员举杠铃不动），提问“哪种情况力做了功？哪种没做？为什么？”小组合作：每组分析1个案例，填写判断表格： 场景 是否做功 白鹭叼鱼 是 人推桶 是 举杠铃不动 否 【教师总结】不做功的三种典型情况： 1．有力无距离（如举着物体不动、推物体未动）； 2．有距离无力（如物体在光滑水平面上匀速滑动，无推力做功）； 3．力与距离垂直（如提水桶水平走，重力不做功）。 1．活动1：分析拉水桶、推小车案例，找出“力的方向与距离方向一致”的共同点，记录做功的两个必要因素； 2．活动2：分组判断白鹭叼鱼、举杠铃等案例，填写表格，纠正“举着物体不动也算做功”的错误认知； 学习新课【模块二：探究功的计算——公式、单位与应用】 环节1：功的计算公式推导 【问题情境】“我们知道了什么是做功，那如何计算力对物体做了多少功？比如用10N的力拉木块，使木块在拉力方向上移动5m，拉力做了多少功？” 【教师引导】1．类比“工程量=力×距离”（如搬砖，力越大、搬得越远，工程量越大），得出物理中功的定义：功等于力与物体在力的方向上移动的距离的乘积； 2．公式：W=Fs（W表示功，F表示力，s表示物体在力的方向上移动的距离）； 3．单位：国际单位制中，力的单位是牛（N），距离是米（m），功的单位是牛・米（N・m），专门名称为焦耳（J），1J=1N·m； 4．直观感知1J：展示“将两个鸡蛋（约1N）举高1m”的实验，说明“这一过程中手对鸡蛋做的功约为1J”，帮助理解单位大小。 环节2：活动3——分析功的计算错误 【问题情境】教材案例：人拉重力为400N的车子沿水平方向前进5m，有同学计算“W=Fs=400N×5m=2000J”，提问“这个算法对吗？错在哪里？计算人拉车的功需要知道什么条件？” 小组讨论：3分钟内分析错误原因，设计正确测量方案； 【教师总结】1．错误原因：误用“车子重力”代替“人对车子的拉力”——重力方向竖直向下，车子水平移动，重力与距离垂直，不做功；计算人拉车的功，需知道“人对车的水平拉力”； 2．公式应用关键：F必须是“作用在物体上的力”，s必须是“物体在该力方向上移动的距离”，二者需“同向、同体、同时”。 环节3：例题讲解——斜面推木箱 【例题】教材图11-1-5：某人沿斜面向上推木箱的力F=100N，将木箱从斜面底部推到2m高处，斜面长4m，求人的推力做的功。 【教师活动】1．分析关键：推力方向沿斜面向上，需确定“力的方向上的距离”——斜面长度（4m），而非高度（2m，高度是重力方向的距离）； 2．规范解题：已知：F=100N，s=4m（斜面长，推力方向的距离）；求：W；解：根据W=Fs=100N×4m=400J；答：人的推力做了400J的功； 3．易错提醒：避免将“斜面高度”当作推力方向的距离，强化“力与距离方向一致”的原则。 【随堂测试】1．下列情况中，力对物体做了功的是（） A．用力举着杠铃不动 B．用力推桌子，桌子未动 C．用力拉木块沿水平方向前进 D．提水桶水平行走 答案：C（A有力无距离，B有力无距离，D力与距离垂直）； 2．用50N的水平拉力拉着重100N的木块，在水平地面上前进2m，拉力做的功为（）J，重力做的功为（）J 答案：100（50N×2m）；0（重力与水平距离垂直）； 3．1J的物理意义是（） A．1N的力作用在物体上 B．物体在1N力的方向上移动1m C．1N的力使物体在力的方向上移动1m所做的功 答案：C。 【结论】：1．做功需同时满足“有力”和“物体在力的方向上移动距离”两个条件，缺一不可； 2．功的计算公式为W=Fs，单位是焦耳（J），应用时需确保F与s对应（同向、同体）； 3．不做功的三种情况可通过“力与距离的关系”判断，核心是“力是否对物体产生空间累积效应”。 3．活动3：讨论拉车做功的错误计算，发现“用重力代替拉力”的问题，设计“用弹簧测力计测水平拉力”的验证方案； 4．例题学习：跟随教师分析斜面推木箱的“力与距离对应关系”，规范书写解题步骤，避免误用斜面高度； 5．随堂测试：独立完成题目，核对答案，纠正“重力做功”“单位理解错误”等问题，巩固重点知识； 6．实验模拟：用弹簧测力计拉木块水平移动（测拉力F=3N，距离s=0.5m），计算功W=1.5J，直观感受功的计算过程。 【例题1】判断下列场景中，力是否对物体做功，并说明理由：（1）小明用力搬石头，石头未被搬动；（2）小丽提着书包在水平走廊上行走；（3）起重机吊着货物匀速上升。 【解析】（1）不做功；理由：小明对石头有力的作用，但石头在力的方向上未移动距离（有力无距离）； （2）不做功；理由：小丽对书包的拉力竖直向上，书包沿水平方向移动，力与距离垂直（力距垂直）； （3）做功；理由：起重机对货物的拉力竖直向上，货物沿拉力方向上升，有力且有对应距离（满足两个必要因素）。 【例题2】一辆重为2×10⁴N的汽车，在平直公路上匀速行驶了100m，汽车的牵引力为5×10³N，求：（1）牵引力做的功；（2）重力做的功。 【解析】（1）牵引力方向与汽车运动方向一致，需用牵引力和水平行驶距离计算功：已知F=5×10³N，s=100m，根据W=Fs=5×10³N×100m=5×105J； （2）重力方向竖直向下，汽车水平行驶，重力与距离垂直，故重力做功WG=0J； 答：（1）牵引力做的功为5×10⁵J；（2）重力做的功为0J。 【例题3】某同学用20N的力将重15N的排球竖直向上抛出，排球上升了5m后落回地面，求该同学对排球做的功（忽略空气阻力）。 【解析】关键：该同学对排球的力仅在“抛出瞬间”存在，排球上升过程中仅受重力，故需确定“力的作用时间内的距离”（而非上升总高度5m）；由于题目未给出“抛出瞬间排球移动的距离”，无法直接计算，但可引导思考“功的计算需对应‘力作用时的距离’”，避免误用“总高度”与“同学的力”计算（后续学习“动能”可进一步解答）。 1．例题1：逐一分析场景，结合“两个必要因素”判断力是否做功，纠正“只要有力就做功”的误区； 2．例题2：明确“牵引力做功”与“重力做功”的区别，规范应用公式，计算后总结“垂直方向力不做功”的规律； 3．例题3：思考“力的作用时间与距离的对应性”，发现“缺少关键数据无法计算”，理解“公式应用需完整物理量”的严谨性，为后续动能学习埋下伏笔。 课 后 练 习 题组A 基础过关练 1.下列实例对应的过程中，没有对物体做功的是（　　） A． 挺举起杠铃 B． 起重机提升大石块 C． 推木箱而未动 D． 将弓拉弯 【答案】C 【解析】A．挺举起杠铃，对杠铃有向上的力，杠铃在力的方向上通过一定的距离，对杠铃做功，故A不符合题意； B．起重机提升大石块，对大石块有向上的力，大石头在力的方向上通过一定的距离，对大石头做功，故B不符合题意； C．推木箱而未动，人推木箱有推力的作用，但木箱没有在推力的方向通过一定的距离，没有对木箱做功，故C符合题意； D．将弓拉弯，人对弓有一个拉力，弓在力的方向上通过一定的距离，对弓做功，故D不符合题意。 故选C。 2.保护环境人人有责。小洋发现地面有垃圾，于是拾起垃圾拎在身体一侧保持不动，沿水平方向走一段距离寻找垃圾桶，站在垃圾桶旁辨别垃圾的分类，最后扔掉垃圾，整个过程中小洋对垃圾做功的是（　　） A．拾起垃圾 B．沿水平方向走 C．站在垃圾桶旁 D．垃圾掉落桶中 【答案】A 【解析】A．拾起垃圾的过程，小洋对垃圾施加了向上的拉力作用，并且垃圾在该拉力方向上移动了一段距离，所以小洋对垃圾做了功，故A符合题意； B．提着垃圾沿水平方向走的过程中，小洋对垃圾施加了向上的拉力作用，但垃圾在拉力方向上没有移动距离，所以小洋对垃圾不做功，故B不符合题意； C．站在垃圾桶旁，小洋对垃圾施加了向上的拉力作用，但垃圾在拉力方向上没有移动距离，所以小洋对垃圾不做功，故C不符合题意； D．垃圾掉落桶的过程中，小洋对垃圾没有施加力的作用，所以小洋对垃圾不做功，故D不符合题意。 故选D。 3.在历史上，机械功原理被誉为“机械的金科玉律”，它告诉我们：省力的机械必然费距离，省距离的机械一定___________。也就是说，使用任何机械都___________省功（填“能”或“不能”）。 【答案】     费力     不能 【解析】[1][2]由功的原理可知，使用任何机械都不能省功，但使用机械有许多好处：有的机械可以省力，有的机械可以省距离，有的机械可以改变力的方向；但省力的机械必然费距离；省距离的机械一定费力。 题组B 能力提升练 1.如图物体在相同力F的作用下，分别在光滑水平面、粗糙水平面和粗糙斜面上沿着力的方向移动了相同的距离s，力F做的功分别为W1、W2、W3，比较甲、乙、丙三次所做的功的大小（　　） A．W1=W2=W3 B．W1>W2>W3 C．W1＜W2 ＜W3 D．无法判定 【答案】A 【解析】由题知，拉力相同，沿力的方向移动的距离相同，根据可知，力F做的功 ，故A符合题意，BCD不符合题意。 故选A。 2.如图，小明用弹簧测力计将重为10N、底面积为0.01m2的物块在水平地面上水平匀速拉动了5m；弹簧测力计的示数始终保持4N不变。物块所受地面摩擦力的大小为______N，拉力对木块做的功为______J。 【答案】     4     20 【解析】[1]物块在水平方向上受弹簧测力计施加的水平向右的拉力F拉，受到地面施加的水平向左的滑动摩擦力f，由题意可知，物块在水平方向上做匀速直线运动，则滑动摩擦力与弹簧测力计的拉力是一对平衡力，大小相等，即。弹簧测力计对木块的拉力与物块对弹簧测力计的拉力是一对相互作用力，大小相等，且等于弹簧测力计的示数，即，则物块所受地面摩擦力的大小为 [2]由题意可得，弹簧测力计将物块在水平地面上水平匀速拉动了s=5m，则拉力对木块做的功为 3.下列四个选项中，人对物体做了功的是（　　） A．小明举着哑铃静止不动 B．小李背着书包在水平地面上行走 C．小红将地上的课本捡起来 D．足球在草地上滚动了15m，运动员对足球做的功 【答案】C 【解析】A．小明举着哑铃静止不动，对哑铃施加了力，但没有移动距离，小明对哑铃没有做功，故A不符合题意； B．小李背着书包在水平地面上行走，对书包施加了力，也移动距离，但力和移动的距离垂直，小李对书包没有做功，故B不符合题意； C．小红将地上的课本捡起来，对课本施加了力，课本在力的方向上移动了距离，小红对书做了功，故C符合题意； D．足球在草地上滚动过程中，运动员已不再对球有力的作用，，运动员对足球没有做功，故D不符合题意。 故选C。 题组C 培优拔尖练 1.如图，小强将重为25N的滑板从地面上提起0.4m，然后小强又提着滑板在水平路面上行走了 5m。小强提起滑板对滑板做了______J的功，提着滑板行走又对滑板做了______J的功，整个过程小强对滑板做功______J。 【答案】     10     0     10 【解析】[1]小强提起滑板对滑板做功 [2]提着滑板行走时，对滑板的力方向向上，滑板水平移动，力和物体移动的方向垂直，力对滑板不做功，即。 [3]整个过程小强对滑板做功 2.为了防止噪声污染，载重汽车不让进入市区行驶。一辆载重汽车装满货物后，质量为1.8×104kg，匀速前行600m，受到的阻力为1.5×106N。（g=10N/kg）。求： （1）汽车的重力； （2）汽车牵引力所做的功。 【答案】（1）1.8×105N；（2）9×108J 【解析】（1）由题意知 所以车的重力为 （2）由于车在牵引力作用下匀速前行，受到的阻力为1.5×106N，根据二力平衡 根据 （1）汽车的重力为； （2）汽车牵引力所做的功为。 板 书 设 计 11．1功 一、做功的定义 1．生活“做工”vs物理“做功”：物理做功需满足两个必要因素 2．两个必要因素：①作用在物体上的力（F）②物体在力的方向上移动的距离（s） 3．不做功的三种情况：①有力无距离（如推墙不动）②有距离无力（如光滑水平面滑行）③力与距离垂直（如提水桶水平走） 二、功的计算 1．公式：W=Fs W：功（单位：焦耳J） F：力（单位：牛N） s：力的方向上的距离（单位：米m） 2．单位：1焦耳（J）=1牛・米（N・m） 物理意义：1N的力使物体在力的方向上移动1m所做的功 3．例题（斜面推木箱）：已知F=100N，s=4m（斜面长）W=Fs=100N×4m=400J 三、核心提醒 1．公式应用：F与s需同向、同体、同时 2．易错点：避免误用无关力（如水平运动用重力）、无关距离（如斜面用高度） 课 堂 小 结 作业布置 1．完成课后练习题，核对答案并订正错误； 2．创新性作业：（1）用身边材料（弹簧测力计、课本、刻度尺）设计实验：①测“将课本竖直提升10cm”的功；②测“将课本水平拉动20cm”的功，记录实验数据并撰写实验报告（含器材、步骤、数据、计算）； （2）小组合作：收集“生活中做功的实例”（如扫地、搬家具、骑自行车），区分其中“有用功”和“额外功”（初步感知），下节课分享； （3）查阅资料，了解物理学家焦耳的主要贡献，写一段100字左右的科普短文，体会科学家的探究精神。 教学反思 1．成功之处：以“推箱子动与不动”的对比情境导入，快速激发学生认知冲突，自然引出“做功的条件”；通过三个核心活动（找共同点、判断力做功、分析计算错误），层层递进突破重点，符合学生认知规律；实验模拟（拉木块做功）与例题解析结合，让抽象的“功”变得可测可算，帮助学生理解公式应用的对应性；随堂测试紧扣易错点（如重力不做功），及时巩固知识；结合“水滴石穿”“焦耳贡献”渗透科学态度教育，让物理知识与人文素养有机融合。 2．不足：部分学生对“力的方向上的距离”理解仍不透彻，如斜面推木箱时，仍有学生误用高度计算功，需增加“斜面模型实物演示”（标记推力方向与距离）；对“1J的物理意义”的直观感知不足，仅通过“举鸡蛋”描述，可增加学生亲手操作（如用1N的力拉弹簧测力计移动1m）；课后练习中第8题“重力做负功”的表述超出初中要求，需调整为“重力做功的大小”，避免混淆。 3．改进方向：实验环节增加“斜面做功”实物演示，用不同颜色标记“推力方向（斜面长）”和“重力方向（高度）”，强化距离的对应性；准备1N的钩码和1m长的刻度尺，让学生亲手完成“1J功的模拟实验”，增强直观感知；调整课后练习难度，删除超纲内容，增加“判断力是否做功”的情境题（如骑自行车、爬楼梯），进一步巩固重点。 学科网（北京）股份有限公司2/2 学科网（北京）股份有限公司 $