2.1 功和机械能（课时1 科学中的功 功的计算）课件 2026-2027学年浙教版科学九年级上册

第1节 功和机械能 课时1 功 第二章 能的转化与能量守恒 鱼肉丸饼 鱼肉丸饼 科学中的功 功的计算 目录 鱼肉丸饼 鱼肉丸饼 1. 建立机械功的概念。 2. 理解做功的两个必要因素。 3. 用功的公式进行计算。 1. 判断力是否对物体做功。 2. 理解做功的两个必要因素。 教学重点： 教学难点： 鱼肉丸饼 鱼肉丸饼 新课导入 果农老杨买了架无人机，用于运输作业，大大减少了运输成本和时间...... 老杨一脸骄傲的表示：这都是无人机的功劳，用无人机吊运水果达到了事半功倍的效果!!! 贡献 成效 力学中的“功”指的又是什么呢？ 功劳 事半功倍 “事半功倍”“功劳”中“功”的含义? 鱼肉丸饼 鱼肉丸饼 PART 01 科学中的功 鱼肉丸饼 鱼肉丸饼 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? 鱼肉丸饼 鱼肉丸饼 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作用的成效体现在货物被举高了。 s 鱼肉丸饼 鱼肉丸饼 力学中的功 1、概念： 如果一个力作用在物体上，使物体在这个力的方向上移动了一段距离，在物理学中就说这个力对物体做了功。 鱼肉丸饼 鱼肉丸饼 力学中的功 1、概念： 如果一个力作用在物体上，使物体在这个力的方向上移动了一段距离，在物理学中就说这个力对物体做了功。 狗拉车前进，狗对车做了功 推土机推土，对土做了功 鱼肉丸饼 鱼肉丸饼 力学中的功 观察下图所示的甲、乙两个情景，找找他们工作过程中的共同特征。 ①物体受到了力 ②在力的方向上移动了距离。 共同点 鱼肉丸饼 鱼肉丸饼 力学中的功 2、做功的两个必要因素： 作用在物体上的力 F 物体在力的方向上移动的距离 s 两者缺一不可 鱼肉丸饼 鱼肉丸饼 ①人推箱子，箱子移动 ②人举着杠铃不动 做功 F ≠ 0，s ≠ 0 没有做功 F ≠ 0，s ＝ 0 有力 无距离 (劳而无功) 请判断以下场景中，力是否做了功？ 鱼肉丸饼 鱼肉丸饼 ③人搬箱子没有搬动 有力 无距离 (劳而无功) 没有做功 ④篮球被投出后空中飞行 有距离 无力 (不劳无功) 请判断以下场景中，力是否做了功？ 鱼肉丸饼 鱼肉丸饼 请判断以下场景中，力是否做了功？ ⑤汽车在水平公路上行驶时，汽车受到的重力和支持力是否对汽车做了功？ 有力，有距离 力和距离垂直 (垂直无功) 汽车在重力和支持力的方向上没有通过距离，此时力的作用没有成效，即力对物体没有做功。 鱼肉丸饼 鱼肉丸饼 力学中的功 3、力不做功的三种情况： 有力无距离 有力作用在物体上，但物体没有通过距离，也叫“劳而无功”。 用力但没有搬起石头，对石头没有做功。 有距离无力 物体在运动方向上没有力的作用，也就是没有力做功，也称"不劳无功”。 冰壶在平滑的冰面上滑行，在运动方向上没有力做功。 力与距离垂直 物体受到力的作用，也通过了距离，但通过的距离与受力的方向垂直，也称"垂直无功"。 人提着水桶移动，力与移动距离垂直，对水桶不做功。 鱼肉丸饼 鱼肉丸饼 F F G G s 移动的方向和力的方向有夹角(夹角不等于90°)时力也对物体做功，如左图中拉力F对物体做功，但重力G对物体不做功。 夹角等于90°会怎样呢？ v 力学中的功 鱼肉丸饼 鱼肉丸饼 力学中的功 4、对做功的两种表述： ①力的方向与物体移动方向一致，称为力对物体做功 ②力的方向与物体运动方向相反，可以称为克服某个力做功。 克服重力做功： 向上抛出某个物体时，重力方向向下，物体运动方向向上，对于该物体，我们一般说物体克服重力做功。 鱼肉丸饼 鱼肉丸饼 力学中的功 定义： 力学中，功等于力与物体在力的方向上移动的距离的乘积。 用 F 表示力，s 表示在力的方向上移动的距离，W 表示功， 则功的表达式为 单位：功的单位是牛•米（N·m）；也叫做焦耳，简称焦，符号是 J。 物理意义：1牛的力使物体在力的方向上移动1米所做的功，即为1焦耳。 5、功的表达式： W = Fs 1 J = 1 N · m 焦耳（1818-1889） 鱼肉丸饼 鱼肉丸饼 力学中的功 对公式 W=Fs 的理解： 5、功的表达式： 物体在受力的同时移动了距离。公式W=Fs中的F使物体沿力F的方向移动距离s时，始终作用在物体上，它的大小和方向都是不变的。 F与s具有同时性 F与s具有同向性 F是作用在物体上的力，s是物体在力F的方向上通过的距离。 F与s具有同体性 F即F与s对应同一个研究对象。 鱼肉丸饼 鱼肉丸饼 PART 02 功的计算 鱼肉丸饼 鱼肉丸饼 功的计算 公式变形： W=Fs 已知做功多少和物体在力的方向上移动的距离，求力的大小。 已知做功多少和力的大小， 求物体在力的方向上移动的距离。 式中物理量全部用国际单位制。 鱼肉丸饼 鱼肉丸饼 功的计算 应用公式W=Fs计算功时的注意事项： 应用公式W=Fs计算时，力的大小和方向应是不变的，若力的大小和方向是变化的应分过程计算。 分过程 计算 单位统一 利用公式进行计算时，必须同时使用国际单位制中的单位，F的单位用N，s使用m，W使用J。 影响因素 力对物体做功的多少，只与作用在物体上的力， 以及物体在力的方向上移动的距离有关，与物体的质量、速度、运动状态无关。 鱼肉丸饼 鱼肉丸饼 功的计算 【例题】目前，我国正在大力推广装配式建筑。这种建筑方式不仅施工效率高，还能大幅降低能耗，避免现场粉尘、泥浆等的污染，实现绿色施工。g取10N/kg。 （1）把质量为1.5t的构件匀速提升到30m高的楼顶， 竖直向上的拉力做了多少功？ （2）依据需要，又将这个构件沿水平方向匀速移动了3m。 在水平运动阶段，竖直向上的拉力又做了多少功？ 鱼肉丸饼 鱼肉丸饼 解： (1) 构件在竖直方向上做匀速直线运动，构件所受的拉力与重力大小相等，即 F=G=mg=1.5×103kg×10N/kg=1.5×104N。 构件在竖直方向上移动的距离s=30m。 所以，拉力做的功W=Fs=1.5×104N×30m=4.5×105J。 (2) 拉力的方向竖直向上。 构件在水平方向上移动了3m，但在竖直方向上没有移动距离，即s=0。 所以，拉力做的功W=Fs=0。 鱼肉丸饼 鱼肉丸饼 功 力学中的功 功的计算 概念 如果一个力作用在物体上，物体在这个力的方向上移动了一段距离，在物理学中就说这个力对物体做了功。 力学中的功包括两个必要因素 一是作用在物体上的力； 二是物体在这个力的方向上移动了距离。 力对物体不做功的三种情况 有力无距离；有距离无力；力与运动距离的方向垂直。 功的表达式 W = Fs 课堂总结 鱼肉丸饼 鱼肉丸饼 题型 1 力是否做功的判断 鱼肉丸饼 鱼肉丸饼 如图所示的情境中，关于力对物体做功的叙述，不正确的是（　　） A．图甲中，举重运动员举着杠铃不动，运动员对杠铃没做功 B．图乙中，人推汽车但没有推动，人的推力对汽车做功了 C．图丙中，起重机吊着重物上升，钢绳竖直向上的拉力对重物做功了 D．图丁中，足球在水平地面上滚动，足球受到的重力对足球没做功 练习 鱼肉丸饼 鱼肉丸饼 【答案】B 【解答】解：A．举重运动员举着杠铃不动，没有在支持力的方向上移动距离，运动员的支持力没有做功，故A不符合题意； B．人推汽车但没有推动，人给汽车一个力的作用，但没有在力的方向上移动距离，人对汽车没有做功，故B符合题意； C．起重机吊着重物上升，钢绳给重物一个向上的拉力，重物向上移动了距离，钢绳的拉力对重物做了功，故C不符合题意； D．足球的重力竖直向下，足球在水平地面上滚动，没有向下运动，重力对足球没有做功，故D不符合题意。 故选：B。 鱼肉丸饼 鱼肉丸饼 人用水平推力推着购物车在水平地面上匀速前进，关于力对物体是否做功，下列判断中正确的是（　　） A．重力对购物车做了功 B．地面对购物车的支持力对购物车做了功 C．购物车对人的推力对购物车做了功 D．人对购物车的推力对车做了功 练习 鱼肉丸饼 鱼肉丸饼 【答案】D 【解答】解：A、由题知，购物车在水平地面上运动，在重力的方向上（竖直向下）购物车没有移动距离，所以重力不做功，故A错误； B、购物车在水平地面上运动，在支持力的方向上（竖直向上）购物车没有移动距离，所以支持力不做功，故B错误； C、购物车对人的推力的施力物体是购物车，购物车没有对自己做功的本领，故C错误； D、人用水平推力推着购物车在水平地面上匀速前进，购物车在水平推力的方向上移动了距离，所以推力对购物车做了功，故D正确。 故选：D。 鱼肉丸饼 鱼肉丸饼 6月5日是世界环境日，同学们进行大扫除，大威端着一盆水在水平地面上匀速行走，他不小心将水盆撞到站在门口的小明身上，水洒了出来。请回答： （1）大威在水平地面行走过程中对这盆水 。（选填“做功”或“不做功”）； （2）水会洒向 （选填“大威”或“小明”），原因是 。 练习 鱼肉丸饼 鱼肉丸饼 【答案】 （1）不做功。 （2）小明；碰撞时盆静止而水由于惯性继续向前运动。 【解答】解：（1）大威在水平地面行走过程中对这盆水不做功，因为力的方向向上，距离方向向前，水在力的方向上没有移动距离。 （2）他不小心将水盆撞到站在门口的小明身上，水洒了出来。水会洒向小明，因为碰撞时盆静止而水由于惯性继续向前运动。 故答案为：（1）不做功。 （2）小明；碰撞时盆静止而水由于惯性继续向前运动。 鱼肉丸饼 鱼肉丸饼 题型 2 功的简单计算 鱼肉丸饼 鱼肉丸饼 如图所示，长方体木块在大小不变的拉力F作用下，在水平面上做匀速直线运动，能正确反映拉力F所做的功与时间对应关系的是（　　） ABCD 练习 鱼肉丸饼 鱼肉丸饼 【答案】B 【解答】解： 物体在拉力F作用下，在水平面上做匀速直线运动速，则在时间t内拉力做功：W＝Fs＝Fvt； 可见，力所做的功与时间成正比；而只有B选项能说明力所做的功与时间成正比。 故选：B。 鱼肉丸饼 鱼肉丸饼 如图所示，某次比赛中，运动员推着冰壶从 A 点运动 6m 到达 B 点时轻轻松手，随后冰壶沿冰道运动 30m 停在 O 点。若运动员对冰壶的水平推力为 9N，冰壶运动中受到水平方向的阻力，大小恒定为 1.5N。从A点到O点冰壶沿直线运动，此过程中（　　） A．推力对冰壶做功为 270J B．推力对冰壶做功为 324J C．冰壶克服阻力做功为 54J D．冰壶克服阻力做功为 45J 练习 鱼肉丸饼 鱼肉丸饼 【答案】C 【解答】解：由题知，冰壶在AB段才受推力的作用，运动员的推力对冰壶做的功为：W＝Fs＝9N×6.0m＝54J； 从A点到O点冰壶沿直线运动，此过程中冰壶克服阻力做功为：W'＝fs'＝1.5N×（6.0m+24.0m+6.0m）＝54J。 故选：C。 鱼肉丸饼 鱼肉丸饼 如图甲所示，水平地面上的一物体，受到方向不变的水平推力F的作用，F的大小与时间t的关系和物体速度v与时间t的关系如图乙所示。第4秒末时，物体受到的摩擦力是 N；6～9秒内，推力F做功是 J。 练习 鱼肉丸饼 鱼肉丸饼 【答案】4；24。 【解答】解：（1）由图乙的v﹣t图像可知，物体在0～3s速度为0，处于静止状态，根据力与运动的关系可知，此时物体受到的摩擦力与推力是一对平衡力，物体与水平地面的摩擦力是静摩擦力，由图乙的F﹣t图像可知，在0～3s时，物体受到的摩擦力f＝F1＝2N； 3～6s物体速度不断增加，即物体处于加速状态，根据力与运动的关系可知，此时物体受到的摩擦力小于推力，物体与水平地面的摩擦力是滑动摩擦力，由图乙的F﹣t图像可知，在3～6s时，物体受到的摩擦力f2＜F2＝6N； 6～9s物体速度保持不变，v＝2m/s，处于匀速直线运动状态，根据力与运动的关系可知，此时物体受到的摩擦力等于推力，物体与水平地面的摩擦力是滑动摩擦力，由图乙的F﹣t图像可知，在6～9s时，物体受到的摩擦力f3＝F3＝4N； 根据影响滑动摩擦力的大小可知，3～6s和6～9s时，物体对水平地面的压力大小、与水平地面接触面的粗糙程度均不变所以物体在3～6s时受到地面的摩擦力与以物体在6～9s时受到地面的摩擦力相等，即f2＝f3＝4N，所以第4秒末时，物体受到的摩擦力f2＝4N； （2）物体在6～9s时运动的路程s＝vt＝2m/s×3s＝6m， 6～9s推力所做的功W＝Fs＝4N×6m＝24J。 故答案为：4；24。 鱼肉丸饼 鱼肉丸饼 如图甲所示，是一款无人智能四轮配送车，某次配送过程0～8min的速度与时间图像如图乙所示，配送车在第5min时刚好到达0～8min行驶总路程的中点。已知配送车匀速行驶过程所受阻力为车总重的0.1倍。配送车总重为2×103N，单个轮子与地面的接触面积为1×10﹣2m2。求： （1）配送车的总质量是多少？ （2）配送车对水平地面的压强是多少？ （3）5～8min匀速行驶过程中配送车 牵引力所做的功是多少？ 练习 鱼肉丸饼 鱼肉丸饼 鱼肉丸饼 鱼肉丸饼 随着我国经济的不断增长，国防力量也在加强，我国第一艘航空母舰“辽宁号”已于2012年交付使用。请根据该航母的主要参数值完成以下计算：（取ρ海水＝1.0×103kg/m3、g＝10N/kg） （1）该航母满载时所受浮力是多大？ （2）该航母以正常航行速度从基地抵达任务海域耗时10h，这期间发动机做功多少？ 满载吃水深度 10.0m 正常航行速度 54km/h 满载时排水量 7×104t 正常航行速度行驶时，发动机功率 5×106kW 飞行甲板长度 300m 舰宽 70m 练习 鱼肉丸饼 鱼肉丸饼 【解答】解：（1）已知航母满载时排水量m＝7×104t＝7×107kg，则航母满载时排开水的总重力：G＝mg＝7×107kg×10N/kg＝7×108N， 由阿基米德原理可知，航母受到的浮力为：F浮＝G＝7×108N； （2）已知航母航行的时间t＝10h＝10×3600s＝36000s，航母正常航行速度行驶时，发动机功率P＝5×106kW＝5×109W，则这期间发动机做功W＝Pt＝5×109W×36000s＝1.8×1014J。 答：（1）航母满载时所受浮力为7×108N； （2）这期间发动机所做的功为1.8×1014J。 鱼肉丸饼 鱼肉丸饼 题型 3 功的估算 鱼肉丸饼 鱼肉丸饼 把一本九年级科学课本从地面举过头顶，对课本做的功约（     ） A．0.32J B．3.2J C．32J D．320J 练习 鱼肉丸饼 鱼肉丸饼 【解析】一本九年级科学课本的重力G=2N，初中的身高约为1.6m，把课本从地面举过头顶过程中对课本做的功W=Fs=Gh=2N×1.6m=3.2J。 鱼肉丸饼 鱼肉丸饼 2024年2月27日，“空中的士”首飞成功，深圳至珠海仅需20分钟。如图所示，“空中的士”的起飞重量2000千克，可载5人，巡航速度可达200km/h，核心模组100%国产化。根据相关信息得出的结论正确的是（　　） A．本次深圳至珠海航行距离约为400km B．“空中的士”能起飞是因为它受到了空气的浮力 C．“空中的士”加速升空时受到的升力等于重力 D．满载时上升100m对所有乘客做功约为3×105J 练习 鱼肉丸饼 鱼肉丸饼 鱼肉丸饼 鱼肉丸饼 青少年在安静思考问题时，心脏推动血液流动的功率约为 1.5W，则你在考试的 90min 内，心脏做功约为 J，用这些功可以让一个质量为50kg的物体匀速升高 m。 练习 鱼肉丸饼 鱼肉丸饼 鱼肉丸饼 鱼肉丸饼 下节课再见~ 鱼肉丸饼 鱼肉丸饼 Lavf58.20.100 $