第1节 功（教学课件）物理新教材人教版八年级下册

第十一章 功和机械能 第1节 功 物理八年级下册 •人教版 学习目标——物理学科素养 01 物理观念 理解功的概念，能说出做功的两个必要因素，并能判断物体是否做功 02 科学思维 能通过实例分析三种不做功的情况，理解力与物体移动方向之间的关系对做功的影响 03 科学探究 经历功的计算公式的推导过程，能运用功的计算公式W=Fs进行简单的计算，并理解公式中各物理量的单位及“F与s具有同体性”的含义。 04 科学态度与责任 认识功的单位“焦耳”，了解功在生产生活中的应用，培养严谨的科学态度和运用物理知识解决实际问题的意识。 教学重难点 教学难点 教学重点 1.做功的两个必要因素的理解与判断。 2. 功的计算公式W=Fs的理解及应用。 1. 三种不做功情况的准确辨析，特别是力与物体移动方向垂直时为何不做功的理解。 2. 功的计算公式中“F与s具有同体性”的深刻含义，以及在具体问题中如何准确确定对应的力和距离。 课堂引入 如图所示，叉车要把货物从地面搬到车上在这个过程中，叉车除了要对货物施加力，还需要怎样做才能完成这个任务? 叉车除了要对货物施加向上的托举力，还需要沿着合适的路径移动，确保稳定，才能完成这个搬运任务，这就是力学中的“功”。 知识点1 力学中的功 F s F对货物做了功 在叉车举高货物的过程中，货物受到一个向上的力F 作用，并且这个力的作用下，向上移动了一段距离s，力F作用的成效体现在物体被举高了。 物理学中就说叉车托起货物的力做了功。 知识点1：力学中的功 探究新知 衔接：生活中有很多做功的例子，比如说叉车将货物举起来，叉车对货物做了功。…… F F s 人推小车 小车在力F的作用下，移动了距离s 人推小车，人对小车做了功 知识点1：力学中的功 探究新知 s F 人提货物 货物在力F的作用下，向上移动距离s 人提升货物，人对货物做了功 知识点1：力学中的功 探究新知 “做功”≠“做工” 物理学中的“做功”与日常生活的“做工”不同。“做功”是生产、生活中普遍存在的物理现象，它具有严格而明确的含义，偏重于“成效、贡献”；“做工”是指消耗一定体力和脑力的人类活动。 【归纳总结】 如果有力作用在物体上，物体在这个力的方向上移动了一段距离，在物理学中，我们就说这个力对物体做了功。 知识点1：力学中的功 探究新知 （物体在力的方向上移动的距离） （作用在物体上的力） F 二者缺一不可。 功的两个必要因素 s s s F F 2. 做功的两个因素 知识点1：力学中的功 探究新知 3. 不做功的三种情况 现象：某同学踢足球，足球离开脚后在地面上滚动的过程中。 该同学对足球不做功，即不劳无功 s ≠ 0 F = 0 （1）无力有距离（不劳无功） 分析：被踢出去的足球由于惯性会继续移动一段距离。 知识点1：力学中的功 探究新知 3. 不做功的三种情况 小芳对石头没有做功，即劳而无功 s = 0 F ≠ 0 （2）有力无距离（劳而无功） 搬而未动 F 现象：小芳搬石头，但没有搬动 分析：小芳有力作用在石头 上，但石头没有移动 知识点1：力学中的功 探究新知 3. 不做功的三种情况 滑板受到的力与移动距离相互垂直，沿力方向移动的距离为0，小明对滑板不做功，即劳而无功 （3）力与移动距离垂直（垂直无功） 现象：小明提着滑板在水平面上走动 分析：滑板受到了竖直向上力，沿水平方向移动了一段距离，移动的方向与力的方向相互垂直。 F F⊥S 知识点1：力学中的功 探究新知 【典例1】（25-26九年级上·广东清远·期末）如图所示，人对物体做功的是（　　） B 知识点1：力学中的功 探究新知 A．①② B．③④ C．①③ D．②③ 知识点2 功的计算 （1）定义：功等于力与物体在力的方向上移动的距离的乘积。 功＝力×距离 W = Fs （2）计算公式： 1. 功及其计算公式 W 表示功， F 表示力 ，s 表示沿力的方向移动的距离。 知识点2：功的计算 探究新知 1 J＝1 N•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 （3）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，用专门的名称叫做焦耳，简称焦，符号是 J。 把1个鸡蛋举高2m，做的功大约是1J 知识点2：功的计算 探究新知 W = Fs （4）功的变形公式 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。 注意： 各式中物理量全部用国际单位制。 力F与距离s具有对应性：即距离s是物体沿受力的方向移动的距离，F与s在同一直线上； F与s具有同体性：即F与s对应同一个物体。 知识点2：功的计算 探究新知 介绍 经历 主要成就 詹姆斯·普雷斯科特·焦耳（1818年12月24日—1889年10月11日），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。道尔顿教给了他数学、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≈4.186 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。 物理学家 焦耳 知识点2：功的计算 探究新知 19 如果物体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。 F推力 f摩擦 F拉力 G重力 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 重力G h （5） 功的另一种表述 知识点2：功的计算 探究新知 知识点2：功的计算 探究新知 【典例2】（24-25八年级下·四川成都·期末）无人机作为高科技农业的重要工具，正为乡村振兴注入新动能。如图所示，已知某无人机空机质量为6kg，装农药的容器容积为，农药的密度为，g取10N/kg。求： (1)该无人机空机时受到的重力； 已知无人机空机质量，， 则无人机空机时受到的重力 知识点2：功的计算 探究新知 装农药的容器容积为，农药的密度为， 则：农药重力 因为无人机匀速上升，处于平衡状态，升力等于总重力， 即 无人机的升力所做功 (2)该无人机满载时，匀速上升3m，到达作业区域，此过程中，无人机的升力所做功。 知识点2：功的计算 探究新知 【典例3】（24-25八年级下·河南驻马店·期末）如图 甲所示，重为的铁块吸附在竖直放置足够长的磁 性平板上，在竖直向上拉力F的作用下铁块沿直线竖 直向上运动。铁块运动过程中速度v的大小随时间t变 化的图象如图乙所示。若铁块受到的摩擦力为， 则在内，拉力 N，拉力F做的功 J。 【详解】[1]据乙图可知，在内，物体做匀速直线运动，竖直方向物体受到竖直向下的重力、竖直向下的摩擦力、竖直向上的拉力，根据平衡力可知，拉力为 [2]在内，物体运动的距离为 拉力F做的功为 10 120 课堂小结 功的计算公式： 功= 功的单位： 功 ①作用在物体上的 . ②物体在力的方向上移动的 . ①有力无 ②有距离无 ③力与距离 不做功的 三种情况 做功的两个 必要因素 力 距离 距离 力 W = Fs 力×距离 垂直 焦耳（J） 1J＝ 1N•m 课堂小结 探究新知 课堂练习 ①背着重物蹲着不动 ②背着重物匀速上山 ③趴伏缓缓站起 ④在水平路面匀速前进 A．①② B．③④ C．②③ D．②③④ 课堂练习 探究新知 C 1．（25-26九年级上·江苏淮安·月考）如图所示，四足机械狗已能在艰难地形上驮着重物匀速上山；下列情境中机器狗对物资做功的是（　　） 课堂练习 探究新知 D 2．（25-26九年级上·江苏常州·月考）如图所示，物体在相同力F的作用下分别在光滑水平面、粗糙水平面和斜面上沿力的方向移动了相同的距离s，力F做的功分别为，则它们之间的关系是（   ） A． B． C． D． 由题可知，力相同，物体在力的方向上移动的距离也相同，根据可知，力所做的功也相同，故ABC不符合题意，D符合题意。 课堂练习 探究新知 3．（25-26九年级上·安徽马鞍山·期中）放学后，小明背着重50N的书包，先从一楼匀速走到三楼教室（每层楼高约3m），然后在水平走廊走了30m到座位（水平行走时忽略书包高度变化）。整个过程中他对书包做的功约为（　　） A．0J B．300J C．450J D．1800J 【详解】小明对书包施加的力是竖直方向的，因此小明在竖直方向对书包做功，书包在竖直方向移动的距离是6m，则整个过程中他对书包做的功约为 B 课堂练习 探究新知 4．（25-26九年级上·江苏泰州·月考）小华搬桌子，用了很大的力也没有搬动，小华对桌子 （选填“做了”或“没有做”）功，小梅同学用10N的水平力推动水平地面上重50N的桌子匀速直线前进4m，此过程推力所做的功为 J，重力做功 J。 没有做 40 0 [3]桌子在重力方向上没有移动距离，故重力不做功，即：做功为0J。 [2]小梅同学的推力对桌子所做的功为 【详解】[1]作用在物体上的力，物体沿力的方向移动一段距离，这个力做了功；小华搬桌子，虽然对桌子有力的作用，但桌子没有在力的方向上通过一定的距离，小华对桌子没有做功。 课堂练习 探究新知 5．（24-25九年级上·广东东莞·期末）为方便残疾人上下台阶，很多公共场所设计了如图所示的专用通道。若将总重为600N的残疾人和轮椅沿8m长的斜面推至2m高的入口处，沿斜面所用的推力为200N，则在此过程中推力做的功为 J，克服人和轮椅重力做的功为 J，斜面的支持力对轮椅做的功为 J。 【详解】[1]推力做的功为 [2]克服人和轮椅重力做的功为 [3]支持力的方向垂直于斜面向上，轮椅沿斜面运动时，在支持力方向上没有移动距离，即支持力对轮椅做的功为0。 1600 1200 0 课堂练习 探究新知 6．（24-25八年级下·安徽淮北·月考）如图所示，用力 的拉力将 的重物沿水平方向拉动 的距离，该过程中拉力F 所做的功为 J，重力做功为 J。 【详解】[1]拉力F 所做的功 [2]重力的方向是竖直向下的，重物在重力的方向上并没有移动距离，所以重力没有做功，即重力做功为0J。 10 0 课堂练习 探究新知 7．（25-26九年级上·江苏常州·月考）如图甲所示，张华用水平推力F推置于水平地面上的木箱，在此过程中，推力F的大小随时间t变化的情况如图乙所示，木箱运动速度v的大小随时间t变化的情况如图丙所示，则在0~1s内推力对木箱做的功是 J，在1~3s内木箱受到的滑动摩擦力是 N，3~5s内推力对木箱做的功是 J。 课堂练习 探究新知 【详解】[1]由图丙可知，0~1s内木箱的速度为0，即木箱处于静止状态。根据功的定义可知，木箱静止，运动的路程为0，因此推力对木箱做的功为0。 [2]由图丙可知，3~5s内木箱做匀速直线运动，此时木箱受力平衡，水平方向的推力与滑动摩擦力大小相等。 从图乙可知，3~5s内推力，因此滑动摩擦力 滑动摩擦力的大小取决于压力大小和接触面粗糙程度。1~3s 内，木箱对地面的压力（等于重力）不变，接触面粗糙程度也不变，所以滑动摩擦力大小不变，仍为200N。 [3]由图丙可知，3~5s内木箱的速度 ，时间 木箱移动的距离 由图乙可知，3~5s 内推力，推力做的功 【答案】 0 200 400 课堂练习 探究新知 8．下图是世界首台千吨级架桥机“昆仑号”。在某次架桥中，“昆仑号”先将质量为的箱梁自桥面向上吊起1m，再在900s内将其水平匀速向前移动45m。已知箱梁水平移动时，箱梁所受阻力为其自重的0.18倍，g取10N/kg。求： (1)箱梁水平运动时的平均速度。 ； (2)此过程中克服箱梁的重力所做的功。 箱梁的重力为：； 克服箱梁的重力所做的功为：。 课堂练习 探究新知 (3)水平移动时，架桥机对箱梁的牵引力所做的功。 箱梁水平移动时所受的阻力为 ； 因为箱梁水平匀速移动，所以处于平衡状态，架桥机对箱梁的牵引力与阻力是一对平衡力，大小相等。 ； 牵引力所做的功为：。 课堂练习 探究新知 9．（25-26九年级上·陕西·月考）工人用力F将质量为80kg的物体沿斜面推上水平平台，如图甲所示。在斜面AB段上时推力大小为500N，在水平BC段上时推力大小为100N。物体在两段路程中均做匀速运动，其运动的图像如图乙所示。，求： (1)段上的推力做功； 由图乙可知，物体在BC段的运动时间 物体在BC段的运动速度， 物体在BC段运动的距离 在BC段上的推力做功 课堂练习 探究新知 (2)物体在斜面AB段上受到的摩擦力大小。 物体的重力 物体在斜面AB段运动的路程 斜面的高为 有用功 总功 额外功为 摩擦力 课后作业 探究新知 作业 内容 同步作业 完成课后作业：“练习与应用” 自主安排 配套同步分层作业 谢谢聆听 谢谢聆听 物理八年级下册 •人教版 $