2.1 功和机械能 第1课时 （培优教学课件）科学新教材浙教版九年级上册

该初中科学课件聚焦“功和机械能”第1课时，核心涵盖功的概念、做功两要素、功的计算（W=Fs）及功率（P=W/t）。以香港拉飞机活动实例导入，通过叉车举货物、人推小车等实例分析做功条件，构建从生活现象到科学概念的学习支架。 其亮点在于以生活实例驱动科学思维，通过“思考与讨论”辨析做功三种情况，结合无人机配送、举重等例题培养探究实践能力。课堂总结结构化呈现知识要点，助力学生形成科学观念，教师可借助丰富实例提升教学效率，学生能直观理解知识应用价值。

九年级上册•浙教版 第1节 功和机械能 第二章 能的转化与能量守恒 第1课时 1 导入新课 2011 年 3 月 17 日，为纪念香港动力飞行百周年，香港民航处举办拉飞机活动，100 人拉动 1 架 218t 的民航飞机前进 100m，破了吉尼斯世界纪录。在拉飞机的活动中，人们用力拉动飞机，科学上就说人对飞机做了功；如果人们用了力而没有拉动飞机，则人对飞机就没有做功。那么，怎样来理解功的概念，功的大小又如何计算？ 学习目标 科学观念 理解功和功率的概念，掌握功的计算公式W=Fs及功率的计算公式P=W/t。 科学思维 结合生活实例分析做功的两个必要因素，推理判断力对物体是否做功。 探究实践 1.能根据做功的两个必要因素判断力是否对物体做功。 2.能运用功和功率公式进行简单计算，解决实际问题。 态度责任 1.通过拉飞机等实例感受科学与生活的联系，树立科学探究意识。 2.了解功和功率在工程技术中的应用价值，培养学以致用的观念。 重点难点 重点 1.功的概念及做功的两个必要因素；功的计算公式W=Fs及功率的概念。 2.功率的计算公式P=W/t及其单位换算；运用公式解决实际问题。 难点 判断力是否对物体做功的三种情况，以及功率概念的理解和计算。 1. 科学中的功 2. 功的计算 3. 功率 4. 课堂总结 5. 练习与应用 学习内容 一、 科学中的功 第1节 功和机械能 6 在人们用力拉动飞机的过程中，飞机受到一个向前的拉力F的作用，并且在这个拉力的作用下，飞机向前移动了一段距离s，如图所示，拉力作用使得飞机位置发生改变。对于这种现象，科学中就说人的拉力对飞机做了功。 一、科学中的功 7 一、科学中的功 1.下图是物体在力的作用下做功的实例。想一想，在这两个实例中有什么共同特点？ 思考与讨论 一、科学中的功 思考与讨论 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。 一、科学中的功 2. 下图是物体在力的作用下没有做功的实例。想一想，在这两个实例中有什么共同特点？ 思考与讨论 一、科学中的功 思考与讨论 人用力搬一块石头而没有搬动，石头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，人对石头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，在提力方向上没有移动距离，人提书包的力也没有做功。 一、科学中的功 功的含义：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。 做功的两个必要因素 ①作用在物体上的力F；②物体在这个力的方向上移动的距离s 两个因素必须同时具备，力才对物体做功 12 力对物体不做功的三种情况 ①有距离无力：物体没有受到力的作用，但由于惯性通过一段距离； ②有力无距离：有力作用在物体上，但物体没动，即物体没有通过一段距离； ③力与距离垂直：物体受到了力的作用，也通过了一段距离，但通过的距离与力的方向垂直。 一、科学中的功 物体在力的方向上通过一段距离是指力与距离具有同向性、同体性和同时性。 13 思考与讨论 一、科学中的功 1.做功跟我们日常所说的 “做工” 或 “工作” 一样吗？ 做功跟我们日常所说的 “做工” 或 “工作” 不一样。“做工” 更多指从事体力劳动，在体力劳动中，人可能做功也可能没有做功。如建筑工人搬运重物在水平路面上行走，是在 “做工”，但没有做功。“工作” 可以指体力劳动，也可以指脑力劳动，脑力劳动没有做功。 14 思考与讨论 一、科学中的功 2.如图所示，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？ 静止不动：不做功 匀速向上运动：s和F方向一致，做功 沿水平方向匀速移动：s和F方向垂直，不做功 15 【例1】无人机配送AED（自动体外除颤器）的应急救援场景逐渐普及，为抢救心脏骤停患者、打通急救“黄金四分钟”生命线提供了高效新方案（如图）。下列无人机运送AED的过程中，无人机对AED做功的是（　　） A．悬停在急救现场上空 B．匀速竖直上升 C．沿水平航线匀速飞行 D．静止停放在停机坪 B 一、科学中的功 16 【答案】B 【解答】解：A、无人机悬停在急救现场上空，AED受到向上的拉力作用，但没有移动距离，所以无人机对AED没有做功，故A不符合题意； B、无人机匀速竖直上升，AED受到向上的拉力作用，并在力的方向上移动了距离，所以无人机对AED做功，故B符合题意； C、无人机沿水平航线匀速飞行，AED受到竖直向上的拉力作用，但移动的距离在水平方向，两者垂直，所以无人机对AED没有做功，故C不符合题意； D、无人机静止停放在停机坪，AED受到向上的拉力作用，但没有移动距离，所以无人机对AED没有做功，故D不符合题意。 故选：B。 17 二、 功的计算 第1节 功和机械能 18 二、功的计算 计算公式：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 W=Fs F表示力，s表示物体在力的方向上通过的距离，W表示功 功的单位：在国际单位制中，功的单位是焦耳，简称焦，符号是J。由于力的单位是牛 (N)，距离的单位是米 (m)，功的单位还可表示为牛・米 (N·m)，1J=1N·m。 含义：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。 1 个鸡蛋举高2m，做的功大约是1J 19 二、功的计算 例题：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。他在挺举过程中对杠铃大约做了多少功？ 解：运动员向上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。 20 应用公式W=Fs计算时应注意的问题 (1) 明确是哪个力对哪个物体做功。 (2)F与s的同时性：物体受力的同时移动了距离；在移动距离的同时受了力。 (3)F与s的同体性：F与s对应同一个研究对象。 (4)F与s的同向性：当F作用在物体上时，s是物体在力的方向上通过的距离。 二、功的计算 21 【例2】在水平地面上，小孩用50牛的水平推力推着120牛重的箱子匀速前进了10米，在这个过程中，小孩对箱子做的功和重力对箱子做的功分别是（　　） A．0焦和1200焦 B．300焦和1200焦 C．500焦和0焦 D．500焦和1200焦 C 二、功的计算 22 【答案】C 【解答】解：箱子在水平地面上前进，则小孩对箱子做的功是W＝Fs＝50N×10m＝500J， 物体在重力的方向上没有移动距离，所以重力对箱子做的功为0。 故选：C。 二、功的计算 23 三、 功率 第1节 功和机械能 24 三、 功率 建筑工地需要把一堆砖搬到 5 楼，如果让一名工人搬运，需要几个小时搬完，而用起重机搬运，只要几分钟就能完成。工人或起重机对砖做了相同的功，但所用时间不同，也就是说做功有快慢之分！ 25 三、 功率 如何比较甲乙两人做功快慢？ 思考与讨论 三、 功率 对比（a）（b）可知： 相同时间里：甲做了更多的功，甲做功比乙快。 ①若做功时间相同，比较所做功的多少，做功越多做功越快，做功越少做功越慢 27 对比（a）（c）可知： 做相同的功：甲所用的时间少，甲做功比乙快。 ②若做功相同，比较做功的时间，所用时间越短做功越快，所用时间越长做功越慢。 三、 功率 三、 功率 若做功的多少和所用时间都不相同，如何进行比较？ 可以通过单位时间做功的多少来比较做功的快慢，即做功的多少与做功所用时间的比值 29 三、 功率 定义：物体做的功与做功所用时间之比叫作功率。 意义：反映做功快慢的量（即表示能量转化快慢的量）。 符号：P。 功率的公式：功率= P= P表示功率，W表示功，t表示时间 其他公式：P= 单位：在国际单位制中，功率的单位是瓦特，简称瓦，符号为W。 1W=1J/s。常用单位还有千瓦 (kW)、兆瓦 (MW) 。 1kW=1×103W，1MW=1×106W。 30 三、 功率 生活中常见的功率 三、 功率 例题：起重机将质量为 750kg 的货物，在 0.5min 内匀速吊起 6m 高，起重机的功率有多大？ 解：货物的重：G=mg=750kg×9.8N/kg=7350N 起重机对货物做的功：W=Gh=7350N×6m=44100J 起重机的功率：P== =1470W=1.47kW 答：起重机的功率为 1.47kW。 例题 32 【例3】如图所示，一个静止在光滑水平面上的物体，在水平恒力F作用下从a点开始向右运动，依次经过b、c两个点，若通过a、b两点和b、c两点的时长相等，F在ab段做功为W1，在bc段做功为W2；F在b点的功率为P1，在c点的功率为P2，则下列关于W1与W2、P1与P2的关系中正确的是（　　） A．W1＞W2，P1＞P2 B．W1＜W2，P1＜P2 C．W1＞W2，P1＜P2 D．W1＜W2，P1＞P2 B 三、 功率 33 【答案】B 【解答】解：由图可知，a、b两点之间的距离s1小于b、c两点之间的距离s2，根据W＝Fs可知，则有W1＜W2；由题意可知，两个过程的运动时间相等，由P可知，P1＜P2。故ACD错误，B正确。 故选：B。 三、 功率 34 四、课堂总结 第1节 功和机械能 四、课堂总结 五、练习与应用 第1节 功和机械能 1.机器狗能帮助人们搬运重物。下列四种情境中，机器狗对货物一定没有做功的是（　　） A． 背着货物上台阶 B． 将货物托起来 C． 背着货物行走 D． 背着货物趴着不动 D 五、练习与应用 38 【答案】D 【解答】解：A、机器狗载着货物上台阶，有力作用在物体上，物体在力的方向上移动一段距离，机器狗对货物做功，故A错误； B、将货物托起来，有力作用在物体上，物体在力的方向上移动一段距离，机器狗对货物做功，故B错误； C、背着货物行走，有力作用在物体上，如果上坡运动，物体在力的方向上移动一段距离，机器狗对货物做功，故C错误； D、背着货物趴着不动，有力没有距离，不做功，故D正确。 故选：D。 五、练习与应用 39 2.如图所示，放在水平桌面上的匀质长直木板长度L为40厘米，质量为2千克，它的右端与桌面相齐，与桌面间的摩擦力为4牛。若在木板左端用一水平推力F将其匀速推下桌子，水平推力至少要做功（　　） A．L.6焦 B．0.8焦 C．0.6焦 D．0.4焦 B 五、练习与应用 40 【答案】B 【解答】解： 因为匀速推动，在推动的过程中，压力和接触面的粗糙程度不变，滑动摩擦力不变，推力不变； 推力：F=f=4N， 因当重心到达桌子的边缘时，木板将翻转，所以推力作用的距离： s=L=×40cm=20cm=0.2m, 推力做功：W=Fs=4N×0.2m=0.8J。 故选：B。 五、练习与应用 41 3.如图甲所示，同一木块放在同一水平面上，先后两次沿水平方向拉动木块使其做匀速直线运动。第1次拉动木块的s﹣t图像和第2次拉动木块的v﹣t图像分别如图乙和图丙所示。下列说法正确的是（　　） A．两次的摩擦力大小f1＞f2 B．两次的拉力大小关系是F1＞F2 C．经过相同时间，两次拉力做功的关系是W1＝W2 D．两次拉力做功功率的关系是P1＜P2 D 五、练习与应用 42 【答案】D 【解答】解： A、两次拉动同一木块在同一水平面上运动，由于木块对水平面的压力大小不变，接触面的粗糙程度不变，所以木块受到的摩擦力不变，即f1＝f2，故A错误； B、由题图可知，木块两次都做匀速直线运动，根据二力平衡条件可知木块受到的拉力等于受到的滑动摩擦力；两次拉动同一木块在同一水平面上运动，木块对水平面的压力相同，接触面的粗糙程度一定，故两次木块受到的滑动摩擦力相等，则两次的拉力也相等，即即F1＝F2，故B错误； C、由图乙可知，木块第1次运动的速度v12m/s；由图丙可知，木块第2次运动的速度v2＝4m/s。则木块第2次的速度大于第1次，即v1＞v2，根据v可知，相同时间内第1次通过的路程小于第2次通过的路程，两次的拉力相等，由公式W＝Fs可知，拉力所做的功的关系为：W1＜W2，故C错误； D、因F1＝F2，v1＜v2，则根据PFv可知，前后两次拉力的功率P1＜P2，故D正确。 故选：D。 五、练习与应用 43 $