三、功（培优教学课件）物理新教材苏科版九年级上册

该初中物理课件聚焦“功”的核心知识，涵盖概念、两个必要条件、计算公式及单位。通过叉车搬运等生活实例导入，衔接简单机械内容，以问题引导学生从力的成效中提炼做功共性，搭建从具体到抽象的学习支架。 其亮点在于以核心素养为统领，通过水平提包等实例辨析做功条件培养科学思维，结合捡鸡蛋体验1J等情境落实物理观念，焦耳事迹渗透科学态度。分层练习助学生巩固，教师可高效开展概念教学与能力训练。

三、功 第十一章 简单机械和功 苏科版九年级上册 导入新课 叉车搬运货物 推土机推土 举重运动员举杠铃 叉车托起货物，推土机推走泥土，运动员举起杠铃，这些过程中力都产生了什么效果？我们如何描述这些过程中力的成效呢？ 功 学习目标 物理观念 1.知道力学中功的概念，能用生活中的实例解释机械功的含义。 2.理解做功的两个必要条件，能判断力是否对物体做功。 3.掌握功的计算公式W＝Fs和单位焦耳（J），能运用公式进行简单计算。 科学思维 能从多个典型情境中提炼出“做功”的共性特征，归纳出功的两个必要条件；能运用W＝Fs公式进行简单计算，并解释计算结果的物理含义。 科学探究 能通过实例分析和讨论交流，经历功的概念建立过程，提升证据意识和归纳推理能力。 科学态度 与责任 能在探究活动中尊重他人观点，积极参与讨论，形成严谨求实的科学态度；通过了解焦耳的生平事迹，感受科学家的探索精神。 重点难点 重点 1. 功的概念及做功的两个必要条件。 2. 判断力是否对物体做功。 3.掌握功的计算公式W＝Fs，并能正确应用解决实际问题。 难点 1. 准确判断某个过程中是否做了功，尤其是当力与运动方向不一致时（如提包水平走）。 2. 功的计算公式的综合应用。 学习内容 1. 什么是功 2. 做了功吗 3. 功的计算 4. 课堂小结 5. 练习与应用 6. 提升训练 一、 什么是功 功 一、什么是功 物理学中，把力与物体在力的方向上通过的距离的乘积称为机械功，简称功。 在叉车举高货物的过程中，货物受到一个向上的力F的作用，并且在力F的作用下，货物沿力的方向移动了一段距离s。对于这种情况，物理学中就说叉车托起货物的力做了功。 一、什么是功 若用 W 表示功、F 表示力、s 表示物体在力 的方向上通过的距离，则功的公式为 W = Fs 在国际单位制中，力的单位是牛（N），距离的单位是米（m），则功的单位就是牛·米（N·m）。 为了纪念焦耳对物理学的贡献，人们将功的单位命名为焦耳，简称焦，用字母J表示 焦耳（1818—1889），英国物理学家 1J＝1N·m 一、什么是功 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 体验1J的大小 如图所示，从地上捡起一个约50g 的鸡蛋，并把它缓缓举过头顶， 在此过程中，人对鸡蛋做的功大约为1J。 【例1】为了纪念物理学家对物理学的贡献，一些物理量的单位以物理学家的名字命名，例如功的单位是（     ） A．牛顿 B．帕斯卡 C．伽利略 D．焦耳 D 一、什么是功 【解析】功和能量的单位是以物理学家焦耳命名的，符号J，故D符合题意，ABC不符合题意。 故选D。 【例2】小华帮邻居张奶奶把装有30个鸡蛋的塑料袋从1楼提到3楼的家里，他提鸡蛋的力做的功最接近的是（     ） A．10 J B．30 J C．90 J D．140 J C 一、什么是功 【解析】30个鸡蛋总质量约1.5kg，提鸡蛋的力等于鸡蛋总重力，重力为15N 1楼到3楼的提升高度为2层楼高，每层楼高约3m，1楼到3楼的楼高约6m 提鸡蛋的力做的功约90J 故C符合题意，ABD不符合题意。 故选C。 二、做功了吗 功 二、做功了吗 根据功的定义可知，对物体做功有两个必要条件： 一是对物体有力的 作用；二是物体在力的方向上通过一定的距离。 物体在力的方向上移动的距离 二、做功了吗 以下几种情景中，人做功了吗？为什么？ 把一箱报刊搬起来 F F s 做了功；人作用在物体上的力，且在这个力的方向上移动了距离。 二、做功了吗 背书包站在水平运行的 自动人行道上匀速前进 s F≠0 s≠0 力的方向与运动方向垂直 没有做功 （力与距离垂直） 二、做功了吗 费了很大的力气，汽车还是不动 静止不动s=0 F≠0 s＝0 没有做功 （有力没有距离） 二、做功了吗 足球被踢后，在草地上滚了一段距离 s 足球在草地上滚动，运动员没有力作用在球上，足球依靠惯性滚动一段距离 F＝0 s≠0 没有做功 （有距离没有力） 【例3】如图所示，泰山机器狗挑山工能帮人们搬运货物。下列情境中，机器狗对货物做功的是（     ） A．机器狗载着货物站立不动 B．机器狗载着货物上台阶 C．机器狗载着货物水平移动 D．货物不小心从机器狗背上掉落 B 二、做功了吗 【解析】A．机器狗载着货物站立不动，机器狗对货物有向上的支持力，但货物没有移动距离，机器狗对货物不做功，故A不符合题意； B．机器狗载着货物上台阶，机器狗对货物有向上的支持力，货物在向上的方向上移动一段距离，机器狗对货物做功，故B符合题意； C．机器狗载着货物水平移动，机器狗对货物有向上的支持力，货物沿水平方向移动距离，力的方向与运动方向垂直，机器狗对货物不做功，故C不符合题意； D．货物不小心从机器狗背上掉落，机器狗对货物没有力的作用，机器狗对货物不做功，故D不符合题意。故选B。 【例4】如下列事例中关于力对物体做功的叙述正确的是（     ） A．直升机悬停在空中，直升机所受到的重力对直升机做了功 B．足球在空中飞行过程中，脚对足球踢的力对足球做了功 C．马拉车在水平路面上匀速前进，马的拉力对车做了功 D．无人机给农作物喷洒农药水平飞行，无人机的升力对无人机做了功 B 二、做功了吗 【解析】A．直升机悬停在空中受到重力作用，但在重力的方向上没有移动距离重力对直升机没有做功； B．足球在空中飞行过程中，脚与足球已经分离，脚对足球不再有力的作用，所以脚对足球踢的力没有对足球做功； C．马拉车在水平路面上匀速前进，车受到马向前的拉力F，且车在拉力的方向上移动了距离s，拉力与移动距离均不为0，马的拉力对车做了功； D．无人机水平飞行时，无人机受到的升力方向是竖直向上的，而无人机在水平方向上移动，力的方向与运动方向垂直，升力对无人机没有做功。故选C。 三、功的计算 功 三、功的计算 例题 小明将装有水的总质量为 10 kg 的水桶从距井口 3 m 深处匀速提至井口，如图所示。在这一过程中，小明的拉力做了多少功？ 3m F G 分析 要求小明的拉力所做的功，就需要知道小明拉力的大小和水桶被提升的高度。水桶匀速上升，根据二力平衡条件可知，小明的拉力与水桶所受的重力大小相等。 解答 小明的拉力 F = G = mg = 10 kg × 9.8 N/kg = 98 N 水桶在拉力方向上通过的距离 s = 3 m。 根据功的公式，小明的拉力做的功 W = Fs = 98 N × 3 m = 294 J 三、功的计算 反思 以不同的速度匀速将水桶提到井口，小明的拉力所做的功是否相同？ 由功的计算公式W=Fs可知，做功的多少由力和在力的方向上移动距离的乘积决定。题中以不同的速度匀速将水桶提到井口，力F的大小和距离s的大小不变，它们的乘积不变，因此做功相同。 3m F G 三、功的计算 运用公式时必须注意的几个问题： (1) 使用W＝Fs 时，统一使用国际单位制中的单位。 (2)利用公式进行计算时，力的大小和方向是不变的，若力的大小和方向是变化的，应分过程计算。 (3)公式W＝Fs 的运用: ①同体性：力和物体移动的距离必须对应同一物体。 ②同时性：力和物体移动距离必须对应同段时间。 ③同向性：公式中的F与s必须在同一直线上; 【例5】在水平地面上，用50N的力沿水平方向拉着重为200N的小车匀速前进10m，拉力做的功为（     ） A．500J B．2000J C．2500J D．0J A 三、功的计算 【解析】拉力做的功W=Fs=50N×10m=500J 故选A。 【例6】小宇在科技博览会上参加义务劳动，需要把一箱质量为10kg的展品沿水平地面推到展台旁，他用大小为100N的力推动箱子匀速运动了4m，撤去推力之后，箱子又运动了0.5m后停下。在这个过程中，小宇对箱子做的功为________J，箱子重力做的功为________J。 0 三、功的计算 【解析】小宇对箱子的推力仅在箱子匀速运动的4m过程中对箱子做功，撤去推力后不再施加力，不做功，故小宇对箱子做的功为W=Fs=100N×4m=400J 重力的方向竖直向下，箱子沿水平方向运动，在重力的方向上没有移动距离，重力对箱子做的功为0J。 400 【例7】一辆质量为1.5×10-3kg的小汽车，在平直公路上沿直线匀速行驶，汽车受到的阻力是车重的0.1倍。求：（g取10N/kg） (1)求汽车发动机的牵引力大小。 (2)若汽车行驶了2000m，牵引力做的功是多少？ 三、功的计算 【解析】（1）汽车沿平直公路匀速直线行驶，水平方向二力平衡，牵引力与阻力大小相等。 汽车重力 汽车受到的阻力 由二力平衡得 （2）已知牵引力和行驶路程，直接计算牵引力做功 四、课堂总结 功 四、课堂总结 五、练习与应用 功 五、练习与应用 1. 一个质量为 80 g 的皮球从高处下落了 5 m，重力对它做了多少功（g 取 10 N / kg）？ 【解析】物体的重力：G=mg=80×10-3kg×10N/kg=0.8N 下落的距离h=5m 重力对它做的功：W=Gh=0.8N×5m=4J 五、练习与应用 2. 假设你的教室在五楼，试估算你从一楼走到五楼要做多少功。 【解析】估测学生的质量为50kg，学生的重力： G=mg=50kg×10N/kg=500N 估测一层楼的高度为3m，5楼的高度：h=3m×4=12m，则功 W=Gh=500N×12m=6000J。 五、练习与应用 3. 某运动员在一次举重比赛中取得了 364 kg 的总成绩（抓举166 kg、挺举 198kg）。试根据以上信息，估算出该运动员在抓举过程中对杠铃所做的功。 【解析】抓举杠铃166kg，杠铃的重力为：G=mg=166kg×10N/kg=1660N 抓举高度：标准抓举动作中，杠铃从地面被提升至头顶上方伸直手臂的高度。 一般成年运动员抓举时杠铃提升的高度约为h=1.8m 运动员在抓举过程中对杠铃所做的功为：W=Gh = 1660N×1.8m = 2988J 六、提升训练 功 1．在苏超足球联赛泰州队对阵徐州队的比赛中，泰州队9号球员樊超在下半场第63分钟头球攻门，将比分扳平，为球队最终通过点球大战晋级四强奠定了基础。下列说法正确的是（   ） A．足球飞行时头对足球做功 B．头只有在击球瞬间对足球做功 C．足球飞行时惯性对足球做功 D．足球飞行时重力对足球不做功 六、提升训练 B 【解析】A．足球飞行时，头对足球没有力的作用，所以头对足球不做功； B．击球瞬间，头对球有力的作用，足球在力的方向上通过了距离，击球瞬间头对足球做功； C．惯性是物体的一种属性，不是作用力，所以足球飞行时惯性不可能对足球做； D．足球飞行时受到重力的作用，同时在重力方向上通过了一定距离，飞行时重力对足球做功。 故选B。 2.小明在水平面上用50N的水平推力，推着一辆重120N的小车，匀速前进了10m，此过程中小明的推力做功是________J。水平面对小车的支持力做功是________J。 六、提升训练 500 【解析】小明的推力做功W=Fs=50N×10m=500J 水平面对小车的支持力方向竖直向上，小车沿水平方向运动，在支持力的方向上没有移动距离，不满足做功的必要条件（物体在力的方向上移动距离），因此支持力做功为0J。 0 3．某同学提着重60N的书包在水平路面上行走了60m的路程，他在这个过程中对书包做了________J的功；掷实心球是初中生体育测试项目之一，某同学将质量为2kg的实心球从地上拿起，用双手举高2m后用力抛出，球恰好落在9分线上，在举高过程中该同学克服实心球的重力做功________J。（g取10N/kg） 六、提升训练 【解析】[1]某同学提着重60N的书包在水平路面上行走了60m的路程，他在这个过程中对书包对书包的力与书包的运动方向垂直，他在这个过程中对书包做了0J的功。 [2]在举高过程中该同学克服实心球的重力做功 W=Gh=mgh=2kg×10N/kg×2m=40J 0 40 4．某运动员先后举起甲、乙两个不同的杠铃，所做的功W与杠铃上升高度h的关系图像如图所示，则甲、乙两个杠铃的重力大小关系是（　　） A．G甲＞G乙 B．G甲＜G乙 C．G甲＝G乙 D．条件不足，无法判断 六、提升训练 A 【解析】根据功的公式W=Gh可得，G=W/h，当甲乙两个杠铃升高相同的高度，对甲杠铃做的功做，因此甲杠铃的重力大，即G甲>G乙，故A符合题意，BCD不符合题意。 故选A。 5．如图所示，物体在力F1、F2、F3的作用下，分别沿光滑水平面、粗糙水平面和斜面上沿力的方向移动了相同的距离s，已知力F1、F2、F3做功分别为W1、W2、W3且W1=W2=W3，则F1、F2、F3它们之间的关系是（　　） A．F1>F2>F3 B．F3>F2>F1 C．F1>F2=F3 D．F1=F2=F3 六、提升训练 D 【解析】物体在力F1、F2、F3的作用下，分别沿光滑水平面、粗糙水平面和斜面上沿力的方向移动了相同的距离s，且做功W1=W2=W3，功的大小等于力与在力的方向上通过的距离的乘积，则F1=F2=F3。 故选D。 6．工人用图中甲、乙两种方法将圆柱形铁块推倒成丙图情况，则F1________F2；工人用甲、乙两种方法时至少要做的功分别为W1和W2，则W1________W2。 六、提升训练 = < 【解析】[1]将圆柱形铁块推倒的过程，是利用杠杆工作的过程，铁块的重力是阻力，图甲方法推倒时，支点为B点，动力F1对应的力臂为BD。图乙推倒铁块时，支点为C点，动力F2对应的力臂小于BD，而铁块的重力及力臂保持不变，据杠杆的平衡条件知F1<F2。 [2]两种方法将铁块推倒，所做的功都至少等于克服重力做功，两种方法使重力移动的距离相等，所以两种方法至少要做的功相等，即W1=W2 7．一辆质量为1.5×103kg的小汽车，在水平公路上沿直线匀速行驶时，受到的阻力是车重的0.05倍。（g取10N/kg）求： (1)小汽车受到的重力大小； (2)小汽车发动机的牵引力大小； (3)若小汽车行驶了100m，牵引力做的功。 六、提升训练 【解析】（1）小汽车质量为1.5×103kg，g取10N/kg，小汽车受到的重力 （2）因为小汽车匀速行驶，牵引力和阻力是一对平衡力，小汽车发动机的牵引力大小 （3）小汽车行驶了100m，牵引力做的功 $