2.1功和机械能（第1课时）教学设计 2026-2027学年浙教版科学九年级上册

该初中科学教学设计聚焦“功的定义、计算及做功条件”核心知识点，通过推桌子移动与搬石头不动的生活场景对比导入，前承力与运动知识，后启功率、机械能学习，构建力学知识支架。 以科学思维为核心，通过有力无距、有距无力、力距垂直三组实例对比辨析，归纳做功条件，结合奥运会举重、推木箱等实例落实科学观念。分组讨论提升逻辑思维，贴近生活激发兴趣，为教师提供清晰教学路径，助力重难点突破。

第1节 功和机械能（第1课时）教学设计 ——科学中的功、功的计算 【核心概念】能的转化与能量守恒 【内容要求】 1.学习内容：能的形式、转移与转化。 2.内容要求：用实例说明功的概念与意义。 【教学目标】 1.理解科学中功的定义，熟记做功的两个必要因素，能准确判断生活及物理场景中物体是否做功。​ 2.掌握功的计算公式W = F s，知道功的国际单位焦耳（J），了解1J的科学意义。​ 3.能够运用公式进行简单的功的计算，规范计算题解题步骤。​ 4.通过对比做功与不做功的几种典型场景，提升学生的辨析归纳能力和逻辑思维能力。​ 5.结合生活场景，让学生感受科学与生活的紧密联系，激发学习兴趣。​ 【教材分析】 《功、功的计算》是力学模块的核心内容，衔接力、运动与机械能、功率的关键过渡知识点。此前学生已经学习了力的概念、弹力、重力、摩擦力以及运动的相关知识，为本节课学习做功的条件奠定了基础；而本节课所学的功的概念和计算方法，又将为后续功率、机械效率、机械能的学习提供核心理论支撑，在整个力学知识体系中起到承上启下的重要作用。 教材从生活实例出发，抽象出科学中“功”的定义，区别于生活中“做工、工作”的概念，重点突出做功的两个必要因素，进而推导功的计算公式、单位，搭配基础例题和习题巩固知识点，贴合初中生从具象到抽象的认知规律。 【教学过程】 [引入]展示两组生活场景：用力推桌子，桌子向前移动；用力搬石头，石头纹丝不动。问题与讨论：两个场景中，人都用了力，效果一样吗？如何从科学角度去分析为两种物理现象？ 学习课题：功及功的计算。 一、功 1.定义​在科学中，如果一个力作用在物体上，并且物体在这个力的方向移动了一段距离，就说这个力对物体做了功。 注意：有时为了叙述方便，某个力对物体做了功往往说成施力物体做了功。如人拉飞机，拉力做了功，通常也说人做了功。（可理解为习惯性的表达） 2.做功的两个必要因素​ 【思考与讨论】 （1）比较叉车把货物从地面抬升到一定高度与人推小车在水平路面通过一段距离，这两个实例中有什么共同特点？ 货物在向上的托力作用下，在托力的方向上移动了一段距离，托力对货物做了功。小车在推力的作用下，在推力的方向上移动了一段距离，推力对小车做了功。 （2）比较人用力搬石块，没有搬动与人提书包在水平路面匀速通过一段距离，这两个实例中有什么共同特点？ 人用力搬一块石块而没有搬动，石块虽然受到人对它向上的力的作用，但没有在这个力的方向上移动距离，人对石块的作用力就没有做功。手提着书包在水平路面上前行，书包受到人的提力方向是竖直向上的，在提力方向书包没有移动距离，人提书包的力也没有做功。 【归纳总结】做功的两个必要因素：​ （1）有力作用在物体上（有力）； （2）物体在力的方向上移动了距离（有距离）。​ 【拓展深化】三种不做功的情况： 通过实例对比、动画展示，分组分析总结三类不做功场景，突破教学难点：​ 有力无距离（劳而无功）：用力搬石头未搬动、用力推墙墙不动。分析：有力作用，但物体没有移动距离，不做功。​ 有距离无力（不劳无功）：踢出去的足球在空中飞行、离开手后的铅球运动。分析：物体依靠惯性移动距离，运动过程中没有受到向前的推力，不做功。​ 力与距离垂直（垂直无功）：水平匀速行走提水桶、背着书包水平走路。分析：拉力、支持力方向竖直向上，物体移动方向水平，力与移动距离垂直，没有在力的方向上移动距离，不做功。​ 【思考与讨论】 1.科学中的做功跟我们日常所说的“做工”或“工作”一样吗? 完全不同。日常的“做工、工作”泛指一切体力、脑力劳动，只要付出精力、体力即为工作，没有严格判定标准；而科学中的“做功”是严格的定义，必须同时满足“有力、物体在力的方向上移动距离”两个条件，是有明确判定标准的机械做功过程，单纯用力、付出体力但无对应位移，科学上不做功。 2.如图2.1-6所示，塔式起重机下挂着重物，在重物静止不动、匀速向上运动、沿水平方向匀速移动三种情形中，钢索的拉力是否都对重物做了功? ①重物静止不动：钢索有竖直向上的拉力，但重物无移动距离，属于有力无距离，拉力不做功；​ ②重物匀速向上运动：钢索拉力竖直向上，重物沿拉力方向向上移动距离，满足做功两个必要条件，拉力做功；​ ③重物水平匀速移动：钢索拉力竖直向上，重物移动方向为水平方向，力与移动距离相互垂直，属于力距垂直无功，拉力不做功。 二、功的计算 功有大小。人推小车水平运动，推力越大，运动路程越长，它做的功也越多。那么如何计算功的大小呢？（设计目的：让学生对功的学习由定性分析走向定量计算，进入深度学习。） 1. 功的公式 科学中规定：功等于力跟物体在力的方向上通过的距离的乘积。即： 功=力×距离 用F 表示力，s 表示物体在力的方向上通过的距离，W表示功，则功的计算公式可表示为： W = F s 2. 功的单位 国际单位：焦耳，简称焦，符号J。 单位换算：1J = 1N·m 物理意义：1牛的力使物体在力的方向上移动1米的距离，所做的功就是1焦耳。举例：将两个鸡蛋匀速举高1m，做功约1J。（设计目的：帮助学生建立具象认知。） 【例1】2021年7月，在东京奥运会上，我国运动员石智勇在男子举重73公斤级比赛中夺得冠军，挺举成绩是198kg。若他向上挺举杠铃的高度约为1.8m,则他在挺举过程中对杠铃大约做了多少功？ 解：运动员向上挺举杠铃需要的力约为： F = G = mg =198kg×9.8N/kg=1940.4N 运动员向上挺举杠铃的高度约为1.8m,则向上挺举 对杠铃做的功为： W = Fs = Gh =1940.4N×1.8m=3492.72J 答：运动员向上挺举杠铃大约做了3492.72J 的功。 说明：为了简便，常常将举高物体时人所做的功说成克服重力G做的功，可直接用公式W = Gh 计算。 【例2】小明用50N的水平推力，将重200N的木箱沿水平地面匀速推动了4m，求推力对木箱做的功？重力是否做功？​ 解：①推力做功：已知F =50N，s =4m​ W = Fs =50N×4m=200J​ ②重力方向竖直向下，木箱水平移动，力与距离垂直，重力不做功。​ 答：推力做功200J，重力不做功。 3. 公式使用注意事项： （1）F和s必须对应同一个物体、同一个过程； （2）s必须是在力的方向上移动的距离，不是物体的总移动距离； （3）计算时单位必须统一，力用N，距离用m，功的单位才是J。 【课堂总结】 1.做功的两个必要因素：有力、有同向距离；​ 2.三种不做功的情况：有力无距、有距无力、力距垂直；​ 3.功的公式W=Fs，单位焦耳，规范计算步骤。 【随堂例题】 【例1】现有甲、乙、两个质量不同的物体（m甲＞m乙），在相等的恒力F作用下，分别在水平方向、沿斜面向上通过了相等的距离s，如图所示。F在两种情况下做的功分别为W甲、W乙，两者大小判断正确的是（　　） A．W甲＞W乙 B．W甲＜W乙 C．W甲＝W乙 D．无法比较 【答案】C 【解析】先后用同样大小的力F使物体沿力的方向移动相同的距离s；该力在这两个过程中所做的功分别为W甲、W乙，功的大小都等于W＝Fs；即W甲＝W乙。 【例2】用大小不同的甲、乙两个力拉同一物体，两力所做的功W与在这两个力的方向上移动的距离s的关系图象如图，由图可知，甲、乙两个力的大小关系是（　　） A．F甲＞F乙 B．F甲＜F乙 C．F甲＝F乙 D．条件不足，无法判断 【答案】A 【解析】如图，当移动距离为s时，两个力做的功： W甲＞W乙，∵W＝Fs，∴两个力：F甲＞F乙。故选：A。 【例3】如图甲所示，物体在水平拉力F的作用下由静止沿粗糙水平面向右运动，0～6秒内拉力随时间变化的规律如图乙，速度随时间变化的规律如图丙，则在2～4秒内，物体克服摩擦力所做的功为（　　） A．15焦 B．30焦 C．50焦 D．80焦 【答案】B 【解析】由图丙可知，物体2～4s内做匀速直线运动， 根据二力平衡，物体受到的摩擦力等于拉力，即：f＝F， 由图乙可知，2～4s拉力为：F＝3N， 则摩擦力为：f＝F＝3N， 由图乙可知，2～4s物体的速度为v＝5m/s， 2～4s物体的经过的路程为：s＝vt＝5m/s×2s＝10m， 则物体克服摩擦力所做的功为： W＝fs＝3N×10m＝30J； 【板书设计】 第1节 功和机械能（第1课时） 一、功的定义： 在科学中，如果一个力作用在物体上，并且物体在这个力的方向移动了一段距离，就说这个力对物体做了功。 二、做功两要素： 1.有力作用在物体上（有力）； 2.物体在力的方向上移动了距离（有距离）。​ 三、不做功三种情况： 有力无距、有距无力、力距垂直 四、功的计算： 公式：W = Fs 单位：焦耳（J） 1J=1N·m 注意：F、s同向、单位统一 【布置作业】 1.完成作业本上相应内容 学科网（北京）股份有限公司 $