初中物理第十一章 功和机械能11.1 功教案及反思
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学科
物理
时间
课题
第十一章 功和机械能 第1节 功
教
学
目
标
知识与技能
1. 知道力学中做功的含义;
2. 知道做功的两个必要因素,会判断物体是否做功;
3. 理解功的计算公式和单位,能用公式W = F.s进行简单计算。
过程与方法
1.通过思考和讨论,判断在什么情况下力对物体做了功。
2.明确计算功的大小的表达式,以及表达式每个物理量的物理意义和单位。
情感态度与价值观
1. 有将科学技术应用于日常生活、社会实践的意识。
2. 培养学生热爱科学的情感,培养创新思维。
教学重点
知道机械功的概念,理解做功的两个必要因素。
教学难点
判断力是否对物体做功,会用W=F.s进行简单的计算
教具准备
小车、滑板车、哑铃、足球、水桶
教学方法
讲授法、讨论法、归纳法、演示实验
导
入
新
课
观察思考
马拉着车前进,车受到几个力的作用?哪些力的作用对小车有了“成效”?有了“贡献”呢?
车受到4个力的作用,如图所示:在竖直方向上物体没有运动,所以重力和支持力没有功效。在马的拉力作用下,车在前进,拉力有了功效。所以,马的拉力对车做了功。
汉语中的“功”主要有成效、成功、贡献的意思,物理学中的“功”吸收了其中“成效”的意思,但它又有特殊的含义,这节课我们一起研究力学的“功”。
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新课学习
一、力学中的功
1. 力学里“功”的含义:
物理学中的功主要是吸收了“贡献”的意思。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,就说这个力对物体做了功.(换句话说如果某个力对物体的移动做出了贡献,取得了成效,说这个力对物体作了功.)
想想议议
用叉车搬运货物时,叉车把货物从地面提升到一定高度.叉车用力托起货物,哪个力做了功?
分析: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,货物在这个力的方向上,向上移动了一段距离 s ,我们看到了叉车工作的成效:
力 F 作用的成效体现在货物被举高了.对于这种情况,物理学中就说叉车托起货物的力做了功.
1.功的概念:
物理学中规定:如果物体受力且沿受力方向移动一定的距离,就说力对物体做了功。
2.做功的两个必要因素:
(1)作用在物体上的力
(2)物体在力的方向上移动的距离
有时为了叙述方便,某个力做功往往也说成施力的物体做了功。如人推小车,推力做了功,也常说人做了功。
想一想 根据做功的两个要素判断下面的实例做了功吗?
甲:小车在推力的作用下, 乙:物体在绳子拉力的作用下升高
向前运动运动了一段距离
甲和乙的共同点:物体受到了力的作用;物体沿力的方向上移动了一段距离。所以,推力和拉力都做了功。
丙:提着滑板在水平路面上前行 丁:搬而未起
丙图中,人对滑板施加了向上的力,但滑板在水平方向上移动了一段距离,没有在力的方向上移动距离,因此人提滑板的力没有对滑板做功。
丁图中,人对石头施加了向上的力,但石头在力的作用下没有移动距离,因此人对石头的作用力没有对石头做功。
3.不做功的三种情况:
(1)有力作用在物体上,但物体在力的方向上没有通过距离。
F≠0 s=0 (劳而无功)
举着不动 没抬动 没推动
(2)有距离,但是和距离同一方向上没有力的作用。
F =0 s ≠ 0 (不劳无功)
冰壶在平滑的冰面上滑行 踢出去的足球在草地上滚动过程中,脚对足球做功了吗?
(3)有力作用在物体上,也有距离,但是力和距离是垂直的。
(垂直无功)
背着书包在水平路面上 叉车举着货物在水平方向上移动.
行走有力对书包做功吗?
在下列三种情况下,力对物体没有做功:
不做功的情况
分析
事例
有距离无力
物体在运动方向上没有受到力的作用,由于惯性通过一段距离,也就是没有力做功,也称为“不劳无功”
足球离开脚后在水平面上滚动了一段距离,人对足球没有做功
有力无距离
有力作用在物体上,但物体没动,即物体没有通过距离,也叫“劳而无功”
小朋友用力但没有搬起石头,对石头没有做功
力与距离的方向垂直
物体受到了力的作用,也通过了一段距离,但通过的距离与受力的方向垂直
提水桶,水桶水平移动了一段距离,竖直提桶的力不做功
二、功的计算
问题 做功的多少和什么因素有关系呢?
做功多少的比较
a.比较甲、乙,升高相同高度,_乙_图拉力做的功多, 比较甲、丙,相同的拉力,丙_图拉力做的功多。
b.根据以上分析说明做功多少与作用在物体上的力和物体在力的方向移动的距离有关。
1.物理学中规定:功等于力与物体沿力的方向移动距离的乘积。
2.公式: W =Fs
3.单位:W (J); F (N); s(m)。
单位: W──功──焦耳(J)
F──力──牛顿(N)
S──距离──米(m)
1焦=1牛·米(1J=1N·m)
1 N的力使物体在力的方向上通过1m的距离时所做的功为1 J。
把1个鸡蛋举高2m,做的功大约是1J
4.运用功的公式时必须注意的几个问题:
(1) 使用W=Fs 时,统一使用国际单位制中的单位。
(2)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。
(3)利用公式进行计算时,力的大小和方向是不变的,若力的大小和方向是变化的,应分过程计算。
(4)公式W=Fs 的运用:
①同体性:力和物体移动的距离必须对应同一物体。
②同时性:力和物体移动距离必须对应同段时间。
③同向性:公式中的F与s必须在同一直线上;
例题:质量为50Kg雪橇上装载了350Kg的货物,一匹马拉着它匀速运到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。
解:雪橇在平直公路上做匀速直线运动,马的水平拉力与摩擦力大小相等:F=f=800N
雪橇沿水平拉力的方向移动的距离:s=3000m
所以马做的功是: W=Fs=800N×3000m=2.4×106J
课堂小结
课堂练习
1.(2020北京)如图所示的情境中,人对物体做功的是( )
A.用力搬石头没有搬动
B.人将重物从地面拉到高处
C.人推一块大石头没推动
D.人使箱子沿水平方向做匀速直线运动
【答案】B
【解析】A.人用力搬石头但没有搬动,有力,但物体没有在力的方向上通过距离,没有做功,不符合题意;
B.人将重物从地面拉到高处,对物体有向上的拉力,物体在拉力的方向上通过了距离,所以拉力对物体做了功,符合题意;
C.人推一块大石头没推动,有力,但物体没有在力的方向上通过距离,没有做功,不符合题意;
D.人使箱子沿水平方向做匀速直线运动,人给箱子一个向上的力,箱子向上没有移动距离,人对箱子没有做功,不符合题意。故选B。
2.(2020江西)如图所示,小华从课桌上拿起一个常见的医用外科口罩,对其相关数据进行了估测,其中最符合实际的是( )
A. 口罩的质量约为30g
B. 口罩的厚度约为0.5cm
C. 对口罩所做的功约为10J
D. 口罩正面受到的大气压力约为1700N
【答案】D
【解析】A.口罩的质量约为3g,故A不符合题意;
B.口罩的厚度约为0.5mm,故B不符合题意;
C.口罩的重力:G=mg=3×10-3kg×10N/kg=0.03N。拿起口罩的高度约为50cm,对口罩所做的功约为:
W=Gh=0.03N×0.5m=0.015J。故C不符合题意;
D.口罩正面的面积约为:S=15cm×12cm=180cm2。口罩正面受到的大气压力约为:
F=pS=1×105Pa×180×10-4m2=1800N故D符合题意。故选D。
3.(2020昭阳)物体受到5N竖直向上的拉力F作用,沿水平方向以0.2m/s的速度匀速运动了l0s,拉力F对物体做的功为()
A.0J B.1J C.10J D.50J
【答案】A
【解析】物体受到的拉力F沿着竖直向上,而物体通过的距离实在水平方向上。但是在F的作用方向上没有通过距离,所以,拉力F没用做功,做功为0.故选A。
4.(2020 鄂尔多斯)公交车给人们的出行带来了便利。下列对公交车的有关分析,正确的是( )
A. 在牵引力的作用下行驶,说明力是使物体运动的原因
B. 水平运动过程中,重力不做功
C. 使用宽大的轮胎是为了减小对地面的压力
D. 公交车内的乘客相对车是运动的
【答案】B
【解析】A.在牵引力的作用下行驶,说明力是使物体运动状态发生改变的原因,故A错误;
B.水平运动过程中,在重力方向上没有移动距离,故不做功,故B正确;
C.使用宽大的轮胎是通过增加受力面积以减小对地面的压强,故C错误;
D.公交车内的乘客相对车没有相对移动,故是静止的,故D错误。故选B。
5.(2020遂宁)我国的99A主战坦克在最近的一场军事演习中纵横驰骋,在高速运动中对假想目标进行了精准炮击,展现了我国99A坦克的卓越性能.,下列相关分析正确的是 ( )
A.炮弹在空中飞行过程中坦克对炮弹继续做功
B.99A坦克在水平路面做匀速直线运动时所受合力为零
C.99A坦克宽大的履带是为了增大对地面的压强
D.如果空中飞行的炮弹受到的外力全部消失,炮弹将保持静止
【答案】B
【解析】A.坦克射出去的炮弹由于惯性在空中飞行过程中,推力已经消失,故坦克没有对炮弹继续做功,故A错误;
B.99A坦克在水平路面做匀速直线运动时,处于平衡状态,所受到的合力为零,故B正确;
C.99A坦克宽大的履带是通过增大受力面积减小对地面的压强,故C错误;
D.物不受力时,将保持原来的运动状态不变,如果空中飞行的炮弹受到的外力全部消失,炮弹将保持匀速直线运动,故D错误。故选B。
6.(2020荆门)如图所示,置于水平地面上的容器中盛有密度为0.8×103kg/m3的液体,质量为0.3kg、边长为5cm的正方体用细绳悬挂在容器上方的位置A,已知正方体底部距液面的高度为0.4m,剪断细绳后该正方体沿竖直方向下落,最终停在容器底部B点,此时液体的深度为0.8m。根据以上信息,下列说法正确的是( )
A. 正方体静止在位置A时拉力的大小为0.3N
B. 正方体在液体中受到的浮力为3N
C. 正方体从开始下落至其底部刚与液面接触的过程中重力做功为2.4J
D. 正方体静止在容器底部B时,水对正方体底面的压力为16N
【答案】D
【解析】A.正方体静止在位置A时,正方体处于平衡态,受平衡力,正方体受到的拉力,根据平衡力条件可得:
。故A错误;
B.由题意,当正方体处于容器底部B点时,此时正方体浸没于液体中,则正方体排开液体的体积:
则正方体受到的浮力:。故B错误;
C.正方体的重力: 正方体底部距液面的高度为0.4m,则正方体重力做功通过的距离是:
由题意,则正方体在该过程中重力做功:。故C错误;
D.正方体的横截面积:
正方体在底部B点时,此时液体的深度为0.8m,根据液体压强特点,液体内部某点向各个方向都有压强,同种液体、深度相同,液体压强大小相等,所以正方体底面在B点受到的压强为
根据可得,正方体底面在B点受到水压力为:
故D正确。故选D。
7.(2020黄冈)成语“水滴石穿”,比喻力量虽小,但只要坚持,功到自然成。从物理的角度分析∶①力改变了石头的形状;②水滴冲击石头时,石头对水滴没有作用力;③水滴加速下落过程,重力对水滴做了功;④水滴加速下落过程,受到了平衡力的作用。完全正确的一组是
A. ①③B. ①②C. ①④D. ②④
【答案】A
【解析】①水滴石穿,水由于重力而下降作用在石头上,石头的形状逐渐改变,故①正确;
②力的作用是相互的,水滴冲击石头时,石头对水滴也有相互作用的力,故②错误;
③水滴加速下落过程,重力的方向竖直向下,水滴下降的方向竖直向下,所以,重力对水滴做了功,故③正确;
④水滴下降的过程中,重力大于空气的阻力,做加速下落运动,受到的是非平衡力的影响,故④错误。故选A。
8.(2020湘潭)用20N的水平推力,将重为280N的购物车沿水平地面向前推动了5m。在此过程中,购物车的重力做功________J,水平推力对购物车做功________J。
【答案】(1)0 ; (2)100
【解析】(1)购物车在水平地面上移动5m,没有在重力的方向上移动距离,所以重力不做功,即重力做功为0J;
(2)推力对购物车做功:W=Fs=20N×5m=100J。
9.(2020云南)我国自主创新研发成功的全磁悬浮人工心脏为心衰患者带来重获新生的希望,被医学界亲切地称为“中国心”。若人工心脏推动血液流动的功率为1.6W,则每分钟心脏对血液做功____ J。 医生利用听诊器检查心脏的工作情况,说明声音可以传递______。
【答案】 (1). 96 ; (2). 信息。
【解析】[1]由 知道,心脏对血液做的功:W=Pt=1.6W×60s=96J
[2]声音可以传递信息,声音也能够传递能量,医生利用听诊器检查心脏的工作情况,即说明声音可以传递信息。
10.(2020内江)子弹离开枪口后已经失去了向前的推力,仍然能够继续飞行,是因为子弹具有___,子弹在空中下落过程中,重力对它___(选填“做了功”或“没有做功”)。
【答案】 (1). 惯性 (2). 做了功
【解析】[1]子弹离开枪膛后,由于子弹具有惯性,会继续向前飞行。
[2]子弹在空中下落过程中,重力的方向竖直向下,子弹在重力的方向上通过一定距离,重力对它做了功。
11.(2020广东省)某轿车在平直公路上行驶的45s内,其速度v与时间t、动力F与时间t的关系图像分别如图甲、乙所示。已知前10s轿车运动的路程为100m。求:
(1)前10s轿车运动的平均速度;
(2)轿车在匀速直线运动阶段通过的路程;
(3)动力F做的总功。
【答案】(1)10m/s (2)700m (3)1.1×106J
【解析(1)前10s轿车运动的平均速度:
(2)根据可知,轿车在匀速直线运动阶段通过的路程:
(3)动力F做的总功:
板
书
设
计
第1节 功
一、物理学中功的含义
如果一个力作用在物体上,物体在力的方向上移动了一段距离,这个力对物体做了功。功=力×距离
二、做功的两个必要因素
1、作用在物体上的力;2、物体在这个力的方向上移动
三、没有做功的三种情况
1. 有距离无力;2. 有力无距离;3. 力与距离的方向垂直
四、功的计算
1.功=力×距离 表达式:W=Fs
2. 单位:W (J); F (N); s(m)。
布
置
作
业
【必做题】
教材第64动手动脑学物理的1、2、3题.
【选做题】
教材第64页动手动脑学物理的4题.
课
后
反
思
通过情景联系生活实际,使学生知道力学中的功,明确计算功的大小;通过拓展延伸学生探究的实验,感知做功的过程以及做功的大小, 学生小组合作,在交流的基础上进行学习小结。促进知识的巩固掌握,提升学生的交流表达能力。
本节课对功的概念的认识水平影响学生对能概念的形成以及功能关系的建立,所以本节重点放在学生对功的两个必要因素的理解,判断是否做功,加入拓展实验,时间显仓促。个别学生理解还有欠缺。
通过分析三幅图片得出力学中不做功三种情况,紧跟人踢足球实例,分析两种情况下是否有利做功,进一步通过实例分析比较得出物体移动的距离与力的方向不垂直时,力对物体做功,巩固学生对做功的两个必要因素,加深对力学中不做功的三种情况的理解,力的方向跟物体运动方向相同时,功的计算式W=F.S(特殊情况—恒力、力的方向与物体运动方向一致),通过对教材例题的分析讲解巩固对公式理解运用,进一步提出雪橇克服摩擦力做的功与马的拉力做功相等,为学生理解提升货物时,克服货物重力做功与拉力做功相等做好铺垫,为学生顺利完成课后作业做好准备。
功这节课对学生抽象思维能力要求高,针对学生思维活跃而思维深度不够这一特点,我将抽象的物理规律赋予形象直观的物理实验中,学生通过观看视频,小组比赛,小组讨论等多种形式,培养了学生观察,分析,归纳,总结物理规律的能力,为学生的思维开拓了空间,激发了学生学习兴趣。
初中物理人教版八年级下册11.1 功教案: 这是一份初中物理人教版八年级下册11.1 功教案,共13页。教案主要包含了提出问题,播放图片,播放图片提出问题,师生分析,播放视频,提出问题,分析归纳等内容,欢迎下载使用。
人教版八年级下册11.1 功教学设计: 这是一份人教版八年级下册11.1 功教学设计,共3页。教案主要包含了学习目标,学习重点和难点,教法与学法,教学过程,板书设计,布置作业等内容,欢迎下载使用。
物理人教版11.1 功教案: 这是一份物理人教版11.1 功教案,共3页。