11.3 功（教学设计）物理新教材苏科版九年级上册

该初中物理教学设计聚焦“功”的核心知识，涵盖功的概念、计算公式W＝Fs及单位焦耳，通过“使用简单机械能否‘省事’”的问题导入，关联杠杆、滑轮知识，引导学生从举高物体实例中感知做功与力、距离的关系，搭建新旧知识支架。 资料以核心素养为导向，通过情景辨析（如搬报刊、背书包等）归纳做功条件及不做功三种情况，结合焦耳贡献和长征发电机案例渗透科学态度，例题与实践练习强化科学思维。助力学生理解抽象概念，为教师提供清晰教学路径，提升课堂效率。

11.3 功（教学设计） 年级 九年级 学科 物理 教师 课题 11.3 功 教学 目标 物理观念 知道功的概念，理解做功的两个必要条件；掌握功的计算公式W＝Fs及功的单位焦耳，会进行简单的功的计算。 科学思维 能判断力对物体是否做功，会分析“不做功”的三种情况；经历从生活实例抽象出功的概念的过程，体会用比值和乘积定义物理量的方法。 科学探究 通过对多种情景的观察、比较和讨论，归纳出做功的两个必要条件，培养分析、归纳和交流表达的能力。 科学态度 与责任 了解焦耳对物理学的贡献，感受科学家的探索精神；通过估算生活中做功的大小，体会物理与生活的密切联系。 教材 分析 本节是苏科版九年级上册第十一章《简单机械和功》的第三节。功是力学中的核心概念，是后续学习功率、机械效率、机械能的基础。教科书从“人举高物体”的实例出发，指出力做功的多少与力的大小和物体在力的方向上通过的距离有关，进而给出功的定义和计算公式，思路自然。“做功了吗”一栏用四幅生活情景图引导学生辨析做功的两个必要条件，是本节的关键环节。功的概念比较抽象，物理学中的“功”与生活中的“工作”“功劳”含义不同，学生容易混淆；判断力是否做功时，学生常常忽略“在力的方向上通过距离”这一条件，所以这一概念的教学难度较大。 本节内容由“什么是功”和“做功了吗”两部分构成。功的概念和计算是这节课的重点，做功两个必要条件的理解和应用是这节课的难点。 学情分析 1. 知识储备分析：学生已学过力、二力平衡、重力的计算和简单机械，具备分析受力和运动情况的基础，但对“功”这一新概念还比较陌生。 2. 思维能力分析：学生具备一定的观察和归纳能力，但把生活语言中的“做工”与物理学中的“做功”区分开来需要教师引导，判断力是否做功时容易凭生活经验想当然。 3. 学习兴趣与态度分析：学生对身边的做功实例有兴趣，乐于参与讨论，但在辨析“劳而无功”“不劳无功”等情形时容易出错，需要通过实例反复辨析。 教学重点 功的概念、做功的两个必要条件；功的计算公式W＝Fs及其应用。 教学难点 做功两个必要条件的理解，能正确判断力对物体是否做功。 教学 器材 木块、弹簧测力计、刻度尺、细绳、钩码；书本、书包等。 多媒体ppt，包含视频：《生活中的做功实例》《焦耳的故事》等。 教学过程 教师活动 学生活动 导入新课 【提出问题】 （1）前面我们学习了杠杆和滑轮，使用它们可以省力，那么使用简单机械时能不能“省事”呢？ （2）当人把地上的物体举高时，人消耗了储存在身体内的化学能，使物体的位置升高了，我们就说人对物体做了功。 【追问】举起同样高度时，物体越重，举起它所需的力越大，力做的功就越多；对于同样重的物体，举起的高度越高，力做的功也就越多。可见，力做功的多少与哪些因素有关呢？ 【引入】这节课我们就来认识物理学中的一个重要概念——功。 思考并回答问题，初步感受做功与力和距离有关，进入情景。 学习新课 一、什么是功 1. 功的概念 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（mechanical work），简称功（work）。 2. 功的计算公式 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。 【说明】公式中的F是作用在物体上的力，s是物体在这个力的方向上通过的距离，两者必须对应于同一物体、同一过程。 3. 功的单位 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。1J＝1N·m。 【体会】1J的功有多大呢？如图11-31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。 【例题1】下列有关功的说法正确的是（     ） A．用手从地面提起水桶，手的拉力对水桶做了功 B．吊车吊着重物使其沿水平方向匀速移动过程中，吊车对重物做了功 C．运动员举着杠铃在空中停留的时间内对杠铃要做很大的功 D．抛出去的铅球在空中向前运动的过程中，推力对铅球做了功 【答案】A 【详解】 做功的两个必要条件：①作用在物体上的力；②物体在力的方向上移动的距离，功的公式为W=Fs。 A. 手对水桶的拉力向上，水桶沿拉力方向移动了距离，满足做功条件，故A正确； B. 吊车对重物的拉力竖直向上，重物水平移动，拉力方向上移动距离s=0，由W=Fs=F×0=0，拉力不做功，故B错误； C. 杠铃在空中停留时移动距离s=0，由W=Fs=F×0=0，运动员对杠铃不做功，故C错误； D. 铅球在空中运动时，手的推力已不存在，所以推力不做功，故D错误。 故选A。 理解功的概念，知道功等于力与物体在力的方向上通过的距离的乘积。 掌握功的计算公式W＝Fs和单位焦耳（J），体会1J的功有多大。 了解焦耳对物理学的贡献。 做例题1，会用W＝Fs进行简单计算。 学习新课 二、做功了吗 1. 做功的两个必要条件 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段距离。两个条件必须同时满足，缺一不可。 2. 情景辨析 【讨论】在图11-32所示的几种情景中，人做功了吗？为什么？ （a）把一箱报刊搬起来：人对报刊有向上的力，报刊在力的方向上通过了距离，人做了功。 （b）背书包站在水平运行的自动人行道上匀速前进：人对书包的支持力竖直向上，书包沿水平方向移动，在竖直方向上没有通过距离，人对书包不做功。 （c）费了很大的力气，汽车还是没有移动：人对汽车有力的作用，但汽车没有移动距离，人不做功。 （d）足球被踢后，在草地上滚了一段距离：脚离开球后球靠惯性滚动，此时脚对球没有力的作用，人不做功；但踢球的瞬间脚对球有力且球移动了距离，这一瞬间做了功。 3. 不做功的三种情况 （1）有力无距离——“劳而无功”，如用力推没有推动的汽车。 （2）有距离无力——“不劳无功”，如足球离脚后在草地上滚动。 （3）力与距离垂直——“垂直无功”，如提着水桶在水平路面上匀速前进。 【例题2】下列四个事例中力对物体不做功的是（　　） A．提着滑板在水平路面上匀速前行　　B．物体在绳子的拉力作用下匀速前进 C．小车在水平推力下匀速前进　　D．手提公文包随电梯匀速上升 【答案】A 【详解】A．提着滑板在水平路面上匀速前行，提滑板的力方向竖直向上，滑板移动方向为水平方向，力的方向与物体移动方向垂直，不满足做功的必要条件（物体在力的方向上通过距离），则力对物体不做功，故A符合题意； B．物体在绳子的拉力作用下匀速前进，拉力作用在物体上，物体在拉力的方向上通过了距离，满足做功的两个必要因素，则力对物体做功，故B不符合题意； C．小车在水平推力下匀速前进，推力作用在小车上，小车在推力的方向上通过了距离，满足做功的两个必要因素，则力对物体做功，故C不符合题意； D．手提公文包随电梯匀速上升，提公文包的力方向竖直向上，公文包在力的方向上通过了距离，满足做功的两个必要因素，则力对物体做功，故D不符合题意。 故选A。 知道做功的两个必要条件，理解两个条件缺一不可。 讨论图11-32中的四个情景，判断人是否做功并说明理由。 归纳不做功的三种情况：劳而无功、不劳无功、垂直无功。 做例题2，会判断力对物体是否做功。 学习新课 三、功的计算 1. 教材例题 小明将装有水的总质量为10kg的水桶从距井口3m深处匀速提至井口，如图11-33所示。在这一过程中，小明的拉力做了多少功？ 【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＝10kg×9.8N/kg＝98N；水桶在拉力方向上通过的距离s＝3m。根据功的公式，小明的拉力做的功W＝Fs＝98N×3m＝294J。 【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？（相同，因为拉力和距离都没有变化，与快慢无关） 2. 计算功的一般步骤 ①明确研究对象和研究过程；②确定要求的是哪个力做的功；③求出这个力的大小F；④求出物体在这个力的方向上通过的距离s；⑤代入W＝Fs计算，注意统一单位。 【常见模型】①水平拉动物体：W＝Fs，F为水平拉力；②竖直提升物体：W＝Gh＝mgh；③克服摩擦做功：W＝fs。 【例题3】起重机将重1000N的物体竖直向上匀速提高2m后，又使物体沿水平方向运动1m，在这个过程中，钢丝绳的拉力对物体做的功是（   ） A．2000J　　B．4000J　　C．3000J　　D．1000J 【答案】A 【详解】做功的两个必要因素为：一是作用在物体上的力；二是物体在力的方向上通过的距离。 起重机将重1000N的物体竖直向上匀速提高2m后，又使物体沿水平方向运动1m，在这个过程中，由于起重机匀速提升，根据二力平衡的特点，此时钢丝绳上的拉力大小和物体重力大小相等，即F=G=1000N 在竖直方向上拉力做的功为W₁=Fh=Gh=1000N×2m=2000J 物体沿水平方向运动时，钢丝绳的拉力方向是竖直向上的，而物体在水平方向上移动，即物体在拉力的方向上没有移动距离，根据做功的两个必要因素可知，此时拉力不做功，即W₂=0J。 整个过程中拉力做的总功W等于竖直方向上拉力做的功W₁与水平方向上拉力做的功W₂之和，即W=W₁+W₂=2000J+0J=2000J 故A符合题意，BCD不符合题意。 故选A。 【例题4】下图是为了纪念老红军谢宝金等人长征期间携带党中央唯一一台68 kg的发电机和发报机完成长征而立的铜像。若谢宝金和发电机的总质量是132 kg，求： 　 (1)谢宝金和发电机的总重力； (2)谢宝金背着68 kg的发电机登上垂直高度约2 km的夹金山时，他对发电机做的功。 【答案】(1)1320N (2)1.36×10⁶J 【详解】（1）谢宝金和发电机的总重力为G=mg=132kg×10N/kg=1320N （2）他对发电机做的功为W=Fs=680N×2000m=1.36×10⁶J 学习教材例题，掌握计算功的思路和步骤。 知道匀速提升物体时拉力等于重力，会用W＝Gh计算。 理解功的多少与做功快慢无关。 做例题3、例题4并进行展示，会运用W＝Fs解决实际问题。 学习新课 四、实践与练习 完成课本第17页“实践与练习”： 1. 一个质量为80g的皮球从高处下落了5m，重力对它做了多少功（g取10N/kg）？ 【解答】G＝mg＝0.08kg×10N/kg＝0.8N；W＝Gh＝0.8N×5m＝4J。 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。 【解答】以体重50kg、每层楼高3m为例：G＝500N，h＝4×3m＝12m，W＝Gh＝500N×12m＝6×10³J。 3. 某运动员在一次举重比赛中取得了364kg的总成绩（抓举166kg、挺举198kg）。试估算该运动员在抓举过程中对杠铃所做的功（g取10N/kg）。 【解答】抓举杠铃重G＝1660N，设举高约2m，则W＝Gh＝1660N×2m＝3.32×10³J。 完成教材“实践与练习”，会估算生活中做功的大小。 体会物理与生活的密切联系。 课 堂 练 习 课 堂 练 习 1．小明将一只鸡蛋从地上捡起并举过头顶，他对鸡蛋所做的功约为（     ） A．0.1J　　B．1J　　C．10J　　D．100J 【答案】B 【详解】一个鸡蛋质量约m=0.05kg，鸡蛋重力G=mg=0.05kg×10N/kg=0.5N 将一只鸡蛋从地上捡起并举过头顶，举高高度约h=2m 他对鸡蛋所做的功约为W=Gh=0.5N×2m=1J 故选B。 2．下图所示的四种情景中，人或物体移动了相同距离，其中人做功最多的是（　　） A．小华冰面滑行 　 B．木箱被推动前进 　 C．向前拉动书本 　 D．向上提起磁体 　 【答案】B 【详解】小华冰面滑行，人不再对自己施加向前的力，是依靠惯性滑行，人不做功，故A不符合题意；推动木箱前进，人对木箱施加较大的推力，且木箱在推力方向移动了距离，人对木箱做功较大；向前拉动书本时，利用将滑动摩擦变为滚动摩擦的方法减小了书本受到的摩擦力，则人对书本施加的拉力较小，根据W=Fs，在距离相同时，拉力小则做功少；向上提起磁体，磁体受到的重力较小，人对磁体的拉力等于磁体的重力，根据W=Fs，在距离相同时，拉力小则做功少。对比可知，人对木箱的推力最大，移动距离相同，所以人对木箱做的功最多。故选B。 3．起重机将一个重物先竖直向上匀速提升3m，再悬停5s，起重机对重物做功情况是（   ） A．提升过程做了功，悬停过程做了功　　B．提升过程不做功，悬停过程不做功 C．提升过程不做功，悬停过程做了功　　D．提升过程做了功，悬停过程不做功 【答案】D 【详解】提升过程：起重机对重物施加了向上的拉力，重物也沿拉力方向移动了3m的距离，所以提升过程做了功。悬停过程：起重机虽然仍对重物施加向上的拉力，但重物没有移动距离，不满足做功条件，所以悬停过程不做功。因此提升过程做了功，悬停过程不做功，故D符合题意，ABC不符合题意。 故选D。 4．如图所示，物体静止在水平桌面上，现用50N的水平推力，使其在桌面上移动了0.2m，在此过程中，重力做功___________J，推力做功___________J。 　 【答案】0；10 【详解】[1]重力的方向是竖直向下，但当物体在水平方向上运动时，在竖直方向上没有移动距离，所以重力不做功，即重力做功为0J。 [2]已知推力F=50N，水平移动距离s=0.2m，则推力F做的功W=Fs=50N×0.2m=10J 5．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） 【答案】0；40 【详解】[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 6．图甲是《天工开物》里记载的一种捣谷的舂“横木穿插碓头，碓嘴为铁，足踏其末而舂之”。若碓头质量为20kg，不计横木的重力和转动摩擦。（g取10N/kg） 　 (1)求碓头的重力； (2)当他左脚站立，右脚在B点用最小力F₁踩横木使其刚好转动时，示意图如图乙所示，已知OA=1.2m，OB=0.6m。则此时F₁的大小是多少？ (3)若碓头上升的竖直高度是0.4m，求横木对碓头所做的功。 【答案】(1)200N (2)400N (3)80J 【详解】（1）已知碓头重力G=mg=20kg×10N/kg=200N （2）本题中舂为杠杆，支点为O，阻力等于碓头重力，即F₂=G=200N，阻力臂L₂=OA=1.2m；当动力F₁竖直向下时，动力臂最大为L₁=OB=0.6 m，此时动力最小。根据杠杆平衡条件 F₁L₁=F₂L₂，代入数据得最小力F₁=(G×OA)/OB=(200N×1.2m)/0.6m=400N （3）已知碓头上升竖直高度 h=0.4m，横木对碓头做的功等于克服碓头重力做的功，根据功的计算公式 W=Gh，代入数据计算W=Gh=200N×0.4m=80J 板 书 设 计 11.3 功 一、功：力与物体在力的方向上通过的距离的乘积。 二、公式：W＝Fs；单位：焦耳（J），1J＝1N·m。 三、做功的两个必要条件：①对物体有力的作用；②物体在力的方向上通过距离。 四、不做功的三种情况：劳而无功（有力无距离）、不劳无功（有距离无力）、垂直无功（力与距离垂直）。 课 堂 小 结 11.3 功 1. 什么是功——力与物体在力的方向上通过的距离的乘积，W＝Fs，单位焦耳（J）。 2. 做功了吗——做功的两个必要条件缺一不可；不做功有劳而无功、不劳无功、垂直无功三种情况。 3. 功的计算——明确研究对象和过程，找准力与对应的距离，代入W＝Fs计算。 作 业 教学反思 1 / 1 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $