第一节 功

教学设计示例（一）

第一节　功

 一、教具准备

演示实验器材

　　1．小车一辆  2．斜面一个  3．木块一块  4．米尺一把  5．砝码（10克）1个  6．钩码1个  7．起重机模型一台  8．小桶一只

学生实验器材

　　1．物理小车一辆  2．米尺一把

其它器材

　　1．大倍头投影幻灯一台  2．演示做功的活动软片  3．投影软片

二、教学步骤

（一）、复习提问

　　1．什么叫力？在国际单位制中力的单位是什么？

　　2．什么叫重力？重力的方向怎样？

（二）新课引入

　　有一只箱子，让一位同学把它从一楼匀速地提到二楼；若让另一位同学把这只箱子从一楼匀速地提到四楼．他们两个人用的力一样大吗？

　　一样大．

　　他们的成效一样吗？

　　不一样．

　　他们用的力一样大，为什么说他们的成效不一样呢？

　　他们提升的距离不一样大．

　　看来有些问题只考虑用“力”来描述就不够了，还必须同时考虑“距离”这个因素，在物理学中，用“功”这个物理量来描述上面的问题．

第十四章  功（板书）

第一节  功

　　什么是功呢？请看下面的实验．

　　【实验1】用手沿水平方向匀速推小车，小车在力的方向上移动一段距离．力学里就说手对小车做了功．

　　【实验2】起重机匀速吊起钩码，钩码在拉力作用下升高一段距离．

　　起重机的拉力对钩码做了功．

　　【实验3】用力将木块沿斜面匀速拉上一段距离．

　　拉力对木块做了功．

　　【演示4】把上面三个实验做成的电脑动画用大倍头投影打出．

　　让学生仔细观察分析，物理学中所说的做功有什么共同特点．

　　学生分组讨论，发表各自见解．

　　两个特点，一是物体必须受力，二是物体在力的方向上移动一段距离．

　　1．做功的两个必要因素（板书）

　　1）作用在物体上的力．

　　2）物体在力的方向上通过的距离．

　　看书P216四幅图是做功的实例，请同学分析为什么说力做了功．

　　做功是指两个因素同时存在的物理过程，缺少其中任何一个因素都不能称其为做功．请同学们用做功的两个必要因素判断下面几种情况中，力是否对物体做了功？

　　【实验4】起重机吊着钩码在空中静止不动．

　　起重机的拉力对钩码是否做了功？为什么？

　　没做功．因为只有拉力而钩码没有在拉力的方向上通过距离．

　　【实验5】起重机吊着钩码水平匀速移动一段距离．

　　拉力对钩码做功了吗？为什么？

　　没做功，因为拉力的方向竖直向上，而钩码在水平方向上移动，没有在拉力的方向上移动距离，所以拉力没做功．

　　【实验6】一位同学在讲台前从地面提起一桶水，然后在水平方向上提一段距离．

　　在这一过程中手对水桶做功了吗？为什么？

　　手从地面把水桶提起时做了功．因为手给桶一个向上的提力，水桶又在力的方向上升高了一段距离．而在水平提桶时，力对水桶没有做功，因为水桶没有在提力的方向上移动距离．

　　【练习题】用投影幻灯打出，由学生判断，并回答为什么？

　　1．举重运动员举着杠铃不动，举力做了功．（学生回答略）（×）

　　2．人提着一重物沿水平方向匀速移动一段距离，提力对重物做了功．（×）

　　3．苹果从树上落下，重力对苹果做了功．（√）

　　4．小球在光滑平面上移动一段距离，桌子的支持力对小球做了功．（×）

　　请同学们举几个生活中做功和没有做功的实例，并回答为什么．

　　【学生实验1】两人一组，利用桌上的物理小车，设计几个实验，说明什么情况下力对小车做功，什么情况下力对小车不做功．

　　请同学们概括一下什么情况下力不做功

　　三种情况下不做功

　　用投影片打出

　　1．有力没有距离不做功．

　　2．有距离没有力不做功．

　　3．通过的距离与力的方向垂直不做功．

　　功的大小如何计算呢？

　　【实验7】用起重机按下图所示的三种方式分三次将物体匀速吊起．

　　起重机第二次对物体做功与第一次比较什么量改变了，什么量没有变？（拉力没有变，提升的距离变为原来的三倍．）

　　第二次做功与第一次做功的关系？（第二次做功是第一次做功的3倍．）

　　在力一样大时，功的大小跟物体沿力的方向移动的距离成正比．

　　第三次与第一次相比什么量变了，什么量没有改变？（拉力变为原来的三倍，而提升的距离没有改变．）

　　第三次做功是第一次做功的几倍？（3倍）

　　在距离相同时，功的大小跟作用在物体上的力成正比，力学里规定——功等于力跟物体在力的方向上通过的距离的乘积．

　　2．功的计算公式（板书）

　　功=力×距离

　　

　　功的单位是什么呢？从公式可看出功的单位由力和距离的单位复合而成，在国际单位制中，力的单位是牛，距离的单位是米，那么功的单位是牛·米，为了纪念英国的物理学家焦耳，把功的单位牛·米称做焦耳，简称焦．

　　3．功的单位焦（1）（板书）

　　1J＝1N·m

　　l焦的功等于1牛的力使物体在力的方向上通过1米距离时，这个力对物体所做的功．

　　【实验8】100克钩码约重1牛，把米尺竖直立在讲台上，用手提钩码匀速提升五米，手对钩码做的功约为1焦．

　　【学生实验2】物理课本重约为1牛，课桌上有一把米尺，让学生手托物理本匀速举高三米感觉1焦的功有多大．

　　【例题】用投影片打出．

　　一个人用50N的力治水平方向匀速推一辆重200N的车前进2m，求这个人对车做功多少？重力对车做功多少？

　　此题由学生做在笔记本上，然后教师归纳几种典型错误，指出问题，并找一本正确、规范的做示例．

　　已知：

　　求：  

　　解：

　　　　

　　答  人对车做功100J，重力对车没有做功．

　　注意让学生先判断出哪个力做功，哪个力不做功．哪个力对哪个物体做功，千万不能乱套公式．

　　【例题】 起重机把8000N的重物竖直向上匀速提升5m后又沿水平方向匀速移动了2m，在这一过过程中钢丝绳向上的拉力对物体做功多少焦？

　　学生分组讨论后发言．

　　起重机向上提重物时对重物做了功．而又水平移动2m时没有对重物做功，因为重物没有在拉力的方向上移动距离．

　　由学生做在笔记本上，用实物投影仪打出．

　　学生看书P217例题．

　　（四）总结

　　从本节学习可知，物理学里说的“做功”跟日常生活中的“做功”“工作”是不同的．生活中的“做功”“工作”含义很广，一切消耗体力或脑力的劳动都可以说成是“做功”或“工作”．但物理学里说的“做功”含义要窄得多，有人虽然累得筋  疲力尽但却“劳而无功”也就是说在物理学里没有做功．看书 P₂₁₇14－2两个图，推而不动，搬而未起，用的力没有成效，因此力做功为零．

　　现在你们能用本节所学的知识解释一下引入本节课时，举的那个例子是什么不同吗？

　　他们做的功不同

　　四、布置作业

　　1．看书P216－P218

　　2．课本中第218再练习1－3

　　五、板书设计

第十四章  功

第一节  功

　　1．做功的两个必要因素

　　1）作用在物体上的力

　　2）物体在力的方向上通过的距离

　　2．功的计算公式  功=力×距离

　　　　　　　　　　　W＝F·s

　　3．功的单位  焦（J）

　　　　1J＝1N·m

教学设计示例（二）

第一节 功

教学用具 滑轮、砝码、细绳、小车、木块、图钉、弹簧秤、木槽、铁球．

教学演示：1．用定滑轮提拉砝码做功．

　　　　　2．人用手推小车做功．

　　　　　3．人的压力将图钉压入木块中做功．

　　　　　4．铁球在木槽中由于惯性而做匀速直线运动．

　　　　　5．手提砝码在水平方向上移动．

　　　　　6．用弹簧秤拉小车，演示做功的多少．

教学过程：

　　引言：回忆这本书的力学部分，主要是研究力和运动的规律性知识，本章主要讨论力和运动的一个重要概念．

　　大家对功这个词并不陌生，如功课，功劳、立功、大功告成、事半功倍、用功学习等等．这些词中有的功具有“成效”（板书在黑板右侧）的意思，力学里所说的“功”就吸收了“成效”的意思，当然在力学中还有它严格的含义．

　　以下我们要通过几个物理小实验，借此来理解物理学中的“功”，为此我们演示实验并归纳得出功的两个必要因素．（板书1．功的两个必要因素：）

　　【演示1】 图1，教师用不同颜色的粉笔在黑板上标出箭头及F、S．

　　指出：F这个力作用在物体上，而且在这个F力的作用下，有了通过一段距离S的成效，那么，力和运动具有这种关系的，物理学里就说这个拉力做了功．

　　【演示2】 人用手推小车做功，如图2（所用的色笔在图中前后要统一，这样容易突出两个因素，也易比较．）

　　指出：人的推力F对小车做了功．或简单地说人做了功．

　　【演示3】人的压力将图钉压入木块，人做了功．如图3．（板图的要求同前所述）

　　指出：人的推力对图钉做了功．也可以简化为推力做了功．

　　请同学们讨论，做功的两个因素究竟是什么？

　　可以分组讨论，教师要注意学生们讨论中的知识缺陷或错误．

　　小结：做功的一个因素是运动物体必须受力或者说作用在物体上的力．另一个因素是物体运动的方向必须跟物体受力的方向是一致的，或者说物体在力的方向上通过一段距离．

　　然后，让同学们看书并用笔画出重点，教师同时板书出做功的两个因素：

　　（1）作用在物体上的力．

　　（2）物体在力的方向上通过的距离

　　教师强调指出：这两个因素是严格的，缺一不可．

　　请同学注意以下的物理小实验．看这些物体或者力是否对物体做功了？看谁能准确无误地掌握了功的两个因素．

　　【演示4】推出去的小铁球在木槽中滚动了一段距离．如图4．

　　问：小铁球开始阶段的受力Ｆ作用，至A点处撤去外力作用，由于惯性，它仍可经B运动至C，小球在水平方向上移动了S的距离，推力是否对铁球做功了？

　　教师要注意同学们的回答中所出现的问题，并弥补关于惯性的知识．

　　正确的回答明确哪个阶段，在Ａ点之前，推力Ｆ是对物体做了功，而在Ａ点之后，推力Ｆ已经不存在，当然不会做功．

　　在此强调指出：做功的两个因素是严谨的，用两个因素去鉴别就不会出现结论的错误．譬如，小球从A至C虽有一段距离，它在水平方向上没有受推力的作用而是靠它的惯性，所以推力并没有对小球做功．

　　记住，两个因素缺一不可．此外如果F跟S方向互相垂直，力Ｆ也不做功．

　　请同学们再注意下面的演示实验，用功的两个必要的因素来判断外力是否做功了．

　　【演示5】 手提砝码在水平方向上匀速地移动了一段距离．如图5．

　　问：人对砝码的拉力是否做功了？

　　教师根据学生的回答再次强调做功的两个因素．

　　小结：虽然力是作用在砝码上，但砝码所移动距离的方向跟砝码受力的方向垂直，故拉力并没有对砝码做功，或者说拉力所做的功等于零．

　　以上我们已经解决了，力做功的两个必要因素．如果我们已经确定了物体做了功，那么需要解决物体做功的多少，也就是我们怎样把物体做功的多少计算出来．

　　板书：2、功的计算：

　　如果我们用Ｗ表示功，用F表示力，S表示物体在力的方向上通过的距离．

　　请注意演示实验，你是否能通过演示实验得出功的计算规律．

　　【演示6】 用弹簧秤拉小车，拉力做功．比较做功的多少．（教师注意要让小车作匀速直线运动）．①拉力大小不同，但通过的距离相同．板书．

　　F₁ S₁ Ｗ₁

　　F₂ S₂ Ｗ₂

　　F₁＞F₂ S₁＝S₂

　　请同学思考两次所做的功Ｗ₁、Ｗ₂，填出“＞”“＜”“＝”的符号，（即Ｗ₁＞Ｗ₂）．

　　②然后再做第二次演示实验：使拉力相同，距离不相同．

板书：

　　F₁ S₁ Ｗ₁

　　F₂ S₂ Ｗ₂

　　使F₁＝F₂，S₁＞S₂，则Ｗ₁＞Ｗ₂．

　　（让学生比较Ｗ₁，Ｗ₂的大小，并填入比较大小的符号）．

　　通过以上两次实验，你是否能得出功的计算公式．我们定义：

板书：Ｗ＝FS

　　指出：利用此公式可以计算出功的多少来，但必须注意它们的单位．

　　在国际单位制中，板书在公式的旁边．

　　【例题】 请阅读书上的习题．讨论如何计算出水平推力对箱子所做的功．

　　讨论中教师应着重指出为什么在计算中跟G箱重无关

　　注意板书的规范要求．

　　已知：F＝50N、S＝10m、G＝100N．

　　求：Ｗ

　　解：根据Ｗ＝FS＝50N×10m＝500J．

　　答：水平推力对箱子所做的功为500J．

　　讨论：根据上题如何改变条件，利用功的计算公式可以与物重G有关，而与水平推力F无关．

　　纠正同学们在讨论中出现的问题，再次突出做功的两个因素．

布置作业：

　　阅读课文进一步理解做功的两个因素及功的计算公式．

　　自编两道“劳而无功”“不劳无功”的物理习题．