一、功教学设计及教案分析

功

一、功

（一）力学中的功

1.功的定义：

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，这个力的作用就显示出成效，力学里就说这个力做了功。

做功实例：

（甲）物体在绳子

（乙）静止的小车在拉力的

（丙）汽车在刹车阻力的作拉力的作用下升高

作用下向前运动

用下滑行了一段距离

不做功实例：

（甲）搬而未起

（乙）提着小桶在水平路上匀速前进，提桶的力没有做功

2．做功的两个必要因素：（1）

→F

（2）

→S

补充：不做功的三种情况：

①有力，没有移动距离，即

F≠0

S=0

例：a.甲图中搬而未起；b.端一盆水站着不动；c.用力推讲台，讲台没有动。

②移动了距离，但是没有力，即

例：a.我将手中笔丢出，粉笔F=0 S≠0

在空中飞行，飞行过程中我对笔没有做功。

b.把足球踢出，足球在地面上滚动。

F≠0

③有力，有距离，但力的方向与运动方向垂直，即

S≠0

垂直无功

F

⊥S

例：a.乙图中，人提一桶水沿水平方向前进，提桶的力没做功。

b.人推木箱前进，箱子的重力和支持力，没有做功。

【例1】下列情况中，人有没有对所带皮箱做功？

（1）人用力提放在地上的皮箱，但没有提起。

（2）人再一次把箱子提起。

（3）人用力提着皮箱在原地不动。

（4）人把箱子放在电梯上，一起随电梯上升。

（5）人提着箱子在水平路面上匀速前进了50m。

（6）人提着箱子上楼。

（二）功的计算

1.概念：物理学中，把 叫做功。即： = × ※2.公式：W=FS (此公式都用国际单位) 

米（m）

焦耳（J） S:距离

W:功单位：牛米（Nm）

1Nm=1J

物理意义：

3.注意：

（1）力的大小、方向不变时，才可用此公式计算功。

如：现用以总垂直于一均匀木棒方向的力将它抬起一头到竖直为止，至少要做多少功？

单位F大小、方向在改变，不能用此公式。

（2）F、S必须具有同时性，即S必须是F一直参与下物体在力的方向上移动的距离。

如：一人用500N的力将球踢出20m，球在运动过程中，求人对球做多少功

（3）做功的多少只由W=FS决定，与物体的质量、速度、运动方向，是否有摩擦无关。

【例2】质量为50㎏的雪橇上装载了350㎏的货物，一匹马拉着它将货物匀速运到了3000m外的货场。如果雪橇行进中受到的摩擦力是800N，求马运货时做的功。（g=10N/㎏）

【例3】在平地上用50N的水平推力推动重100N的箱子前进了10m，箱子的重力做了多少功？如果把这个箱子匀速举高15cm,他做了多少功？

二

、功率

（一）比较做功的快慢

比较做功的快慢必须考虑的两个因素：做功的多少和做功的时间。

（二）功率

1．用比较法建立功率的概念

比较方法

运动时间相同，比较路程

物理意义：表示物体运动的快慢

概念：物体通过概念：功与时间引入物理概念

速度

的路程与时间之比

公式：

公式：

功率

之比

在相同时间内，比较做功的多少

物理意义：表示物体做功的快慢

比较运动的快慢

通过相同的路程，比较运动时间

比较做功的快慢

完成相同的功，比较所用的时间

2．功率：在物理学中，功与做功所用时间之比叫功率。功率是表示物体做功快慢的物理量。

3．功率的符号是P，功率的单位是瓦特，简称瓦，符号W。

【例4】下列关于功率的说法正确的是（

）

A．物体做功越多，功率越大

B．物体做功时间越短，功率越大

C．物体做功越快，功率越大

D．物体做功时间越长，功率越大

【例5】蚂蚁用10-3N的力拉着树叶，10s内沿拉力方向前进了10cm，则蚂蚁对树叶做功为

J，此时的功率为

W。

【练习1】下列哪种情况有力对物体做了功（

）

A．小车在光滑水平面做匀速直线运动

B．举重运动员把杠铃举在头顶不动

C．物体沿斜面滑下

D．小民提着水桶在水平路面上行走

【练习2】如图所示，直径为d的圆筒上绕着绳子，某同学用恒力F拉着绳子的自由端使圆筒在地上滚动，则他使圆筒滚动一周所做的功是

(

) A．πdF

B．2πdF

C．4πdF

D．0 【练习3】用大小不同的甲、乙两个力拉同一物体，两力所做的功W与这两个力的方向上移动的距离s的关系图像如图7，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，无法比较

【练习4】粗糙水平地面上有一个重为100N的物体。用20N的水平拉力使其在10s内匀速前进了10m，在此过程中（

）

A．重力做功的功率为100W

B．支持力做功的功率为100W C．拉力做功的功率为200W

D．拉力做功的功率为20W 【练习5】立定跳远项目中，体重为500N的某同学从最高点到落地点的过程中，重心下降的最大距离为0.3m，用时.5s。则此过程中重力做的功为

J，重力的功率为

W。

【练习6】汽车质量为1.8×103kg，车轮与地面的总接触面积为0.09m2，当汽车以90km/h的速度在平直路面上匀速行驶时，汽车发动机牵引力为1000N（g取10N/kg）。求：

（1）汽车静止时对路面的压强。

（2）汽车以90km/h的速度匀速行驶时，牵引力的功率。

（3）若汽车按照这种方式行驶，全程250km，牵引力做的功是多少？

三、动能和势能

（一）能量

1．能的概念：能够对外做功的物体具有能量，简称能。

2．实质：物体做功的过程就是能量转化过程。

3．能量的单位：焦耳（J）

【例6】关于功和能的说法，下列几种说法，正确的是（

）

A．具有能的物体一定正在做功

B．物体具有的能量越大，它做的功就越多

C．物体做的功越多，它具有的能量就越大

D．物体能够做的功越多，它具有的能就越大

（二）动能

1．问题探究

现象

风吹着帆船航行，风对帆船做了功

子弹能击穿靶，子弹对靶做了功

急流的河水把石头冲走，水对石头做了功

运动的钢球打在木块上，把木块推走，钢球对木块做了功

总结发现：运动的物体具有能。

2．动能：物体由于运动而具有的能叫做动能。一切运动的物体都具有动能。

3．实验探究：动能的大小与哪些因素有关

分析

风（流动的空气）具有能量

运动的子弹具有能量

流水具有能量

运动的钢球具有能量

结论：

【例7】一列正在减速进站的载有乘客的地铁，小李同学坐在该车的座位上。在进站过程中，以站台为参照物，对该列车和小李同学的叙述正确的是（

）

A．小李同学的运动状态保持不变

B．小李同学的动能不变

C．列车的运动状态保持不变

D．列车的动能减小

（三）势能

1．重力势能

现象

分析

人们在打木桩时，先把重锤高高举起，重锤落下就能把木桩打入地里

在高空中的铅球落到地上，能在地上打出被举高的重锤能对木桩做功，说明举高的重锤具有能量

高处的铅球能够做功，高处的铅球具有能量

一个小坑

归纳总结：一切被举高的物体都具有能量

物体由于高度所决定的能叫做重力势能。

重力势能的大小与哪些因素有关？

总结：

2．弹性势能：

弹性势能的大小与哪些因素有关？

总结：重力势能和弹性势能统称为势能。

【例8】如图所示是玩弹弓的情景。经验表明，橡皮筋拉得越长，同样的“子弹”射得越远，这说明橡皮筋的弹性势能与

有关；若橡皮筋被拉的长度相同，则质量大的“子弹”射出的距离较小，原因是质量大的“子弹”射出时的

小

四、机械能及其转化

（一）机械能及其转化

1．机械能：动能和势能统称为机械能。

一个物体只要具有动能或者势能，此时都可以说物体具有机械能。

2．动能和重力势能的转化：

运动方向

高度

重力势能

速度

动能

a到c c到b b到c c到a 降低

减小

能的转化

变大

增大

重力势能转化为动能

3．动能和弹性势能的转化：

【例9】跳远运动的几个阶段如图所示，则运动员（

）

A．助跑阶段机械能不变

B．起跳时机械能为零

C．经过最高点时动能最大

D．经过最高点时重力势能最大

（二）机械能的守恒

1．机械能守恒：在只有动能和势能转化的过程中，机械能的总量保持不变。考虑到摩擦力等阻力时机械能总量会减小。

动能、势能和机械能的单位与功的单位相同，也是焦耳，比如可以书写为：E动=200J，E势=300J。

2．判断机械能是否变化的方法：

（1）无外力情况下的机械能转化

（2）存在外力情况下的机械能变化

【例10】如图所示，小球沿轨道由静止从A处运动到D处的过程中，忽略空气阻力和摩擦力，仅有动能和势能互相转化。则（

）

A．小球在A处的动能等于在D处的动能

B．小球在A处的动能大于在D处的动能

C．小球在B处的机械能小于在C处的机械能

D．小球在B处的机械能等于在C处的机械能

3．人造地球卫星的机械能转化

近地点：

远地点：

人造地球卫星围绕地球沿椭圆轨道运行的过程中，动能与重力势能相互转化，卫星的机械能守恒。

【例11】如图所示，人造地球卫星在大气层外环绕地球运行的过程中，它的近地点的动能

（选填“大于”“小于”或“等于”）它在远地点的动能；它从近地点向远地点运行的过程中，机械能的变化情况是

。

（三）风能和水能的利用——将机械能转化为电能

【例12】唐诗中有“黄河远上白云间”和“不尽长江滚滚来”的诗句，表明我国水资源丰富，较大河流有1500多条，水能蕴藏量达6.8亿千瓦，可开发的就有3.8亿千瓦，居世界第一位。水能的利用在我国得到了很好的发展。三峡水电站是我国利用水能的最大的工程项目。下面是利用水能来发电的水电站，请简要回答有关水电站的下列问题。

（1）从能量转化的角度说明水电站的工作原理。

（2）建设水电站选址时，从能量利用角度来看，你将选择图甲所示A址还是图乙所示B址？说明理由。

（3）为什么水坝的横截面做成上小下大的梯形？

（4）唐诗句中含有什么物理知识？