第十一章 功和機(jī)械能no:18 第一節(jié) 功【教學(xué)目標(biāo)】：1 知識(shí)與技能知道做功的兩個(gè)必要因素。解功的定義、計(jì)算公式和單位，并會(huì)用功的公式進(jìn)行簡(jiǎn)單計(jì)算。知道使用任何機(jī)械都不能省功?！绢A(yù)習(xí)生成】1 杠桿可以分為幾類？各有什么優(yōu)缺點(diǎn)？前面我們學(xué)習(xí)了簡(jiǎn)單機(jī)械，有的能省力，有的能省距離，仔細(xì)觀察你所見到的機(jī)械，看有沒(méi)有既能省力，又能少移動(dòng)距離，即能省功的？設(shè)計(jì)一個(gè)什么樣的實(shí)驗(yàn)就能驗(yàn)證使用機(jī)械不能省功？【新知探究】如上圖，用細(xì)繩拉著木塊在水平桌面前進(jìn)，木塊受到幾個(gè)力的作用？作出它的受力示意圖，哪個(gè)力對(duì)木塊的移動(dòng)作出了貢獻(xiàn)？ 在力學(xué)中，我們把對(duì)木塊的移動(dòng)作出貢獻(xiàn)的這個(gè)力，說(shuō)它對(duì)物體做了功，這節(jié)課我們就來(lái)學(xué)習(xí)有關(guān)功的一些知識(shí)。【自主學(xué)習(xí)】：功1讓學(xué)生自學(xué)課本第一、二自然段，完成以下問(wèn)題：力學(xué)主要是研究 的關(guān)系。如果一個(gè) 作用中物體上，物體在 ，力學(xué)里就說(shuō)這個(gè)力做了功。2請(qǐng)學(xué)生觀察教材圖151-1中力做功和151-2中力不做功的實(shí)例，分析、總結(jié)一下力學(xué)中的做功有哪些共同特點(diǎn)？小組內(nèi)討論總結(jié)。我們的結(jié)論是要想做功必須同時(shí)具備 和 ?！鞠胂胱h議】1接下來(lái)看老師這里的幾個(gè)例子是否有做功的情況存在？（1）你把書包舉高過(guò)程的中是否對(duì)書包做功？（2）舉在高處停留不動(dòng)的過(guò)程中是否做功？（3）張明同學(xué)提著書包在水平方向上勻速移動(dòng)一段距離，張明對(duì)書包做功了嗎？（4）李強(qiáng)同學(xué)用腳踢足球，足球在地面上滾動(dòng)了一段距離，腳對(duì)足球做功了嗎？（5）小球在光滑水平地面做勻速直線運(yùn)動(dòng)，小球在豎直方向上受什么力的作用？是否做功？在水平方向上是否受力？是否做功？通過(guò)以上幾個(gè)實(shí)例我知道有三種情況不做功：1 2 3 【自主學(xué)習(xí)】：功的計(jì)算1.做功必須有力和距離，那么我們猜想一下，力學(xué)中的功的大小可能與哪些因素有關(guān)呢？指導(dǎo)學(xué)生帶著問(wèn)題去閱讀教材。在力學(xué)中，把 叫做功。力學(xué)中的“功”的公式是 “功”的單位是 2.焦耳的物理意義是 。3.出示焦耳的照片，了解焦耳的事跡和成就。焦耳（18181889）是英國(guó)物理學(xué)家。1818年12月24日生于索爾福。他父親是釀酒廠的廠主。焦耳從小體弱不能上學(xué)，在家跟父親學(xué)釀酒，并利用空閑時(shí)間自學(xué)化學(xué)、物理。他很喜歡電學(xué)和磁學(xué)，對(duì)實(shí)驗(yàn)特別感興趣。后來(lái)成為英國(guó)曼徹斯特的一位釀酒師和業(yè)余科學(xué)家。焦耳可以說(shuō)是一位*自學(xué)成才的杰出的科學(xué)家。 焦耳最早的工作是電學(xué)和磁學(xué)方面的研究，后轉(zhuǎn)向?qū)徂D(zhuǎn)化的實(shí)驗(yàn)研究。 1866年由于他在熱學(xué)、電學(xué)和熱力學(xué)方面的貢獻(xiàn)，被授予英國(guó)皇家學(xué)會(huì)柯普萊金質(zhì)獎(jiǎng)?wù)??！緦W(xué)以致用】 1.質(zhì)量為50kg的雪橇上裝載了350kg的貨物，一匹馬拉著它將貨物勻速運(yùn)到了3000m外的貨場(chǎng)。如果雪橇行進(jìn)中受到的摩擦力是800n，求馬運(yùn)貨時(shí)做的功。（g=10n/kg）小貼士：在使用公式求功之前，要明確哪個(gè)力做功。要搞清力的大?。簩?duì)于本題來(lái)說(shuō)，要寫出拉力等于摩擦力等于多少。要注意單位的統(tǒng)一。2.一質(zhì)量為2000kg的小車在拉力作用下沿水平路面前進(jìn)了400m，做了3105j的功，求拉力的大小和重力所做的功?！菊n內(nèi)探究】功的原理通過(guò)前面的學(xué)習(xí)，我們知道使用簡(jiǎn)單機(jī)械有的能省力，有的能省距離，根據(jù)課前預(yù)習(xí)考慮一下，它們能不能在省力的同時(shí)也省距離，也就是能省功呢？【想想議議】為了探究使用機(jī)械是否省功，就需要比較什么？需要測(cè)量哪些物理量？需要計(jì)算哪些量？我們?cè)撛鯓觼?lái)探究？需要選擇哪些實(shí)驗(yàn)器材？（學(xué)生討論后，闡明自己小組的結(jié)論，教師選取兩個(gè)思路清晰的小組上臺(tái)演示。下面的同學(xué)幫他們做好記錄和計(jì)算。）圖1 圖2小貼士：使用機(jī)械對(duì)物體做的功等于不用機(jī)械時(shí)人直接對(duì)物體所做的功，使用機(jī)械時(shí)所做的功是指人對(duì)機(jī)械做的功。探究杠桿做功時(shí)，手的拉力方向要始終豎直向上。這樣雖然砝碼和手的運(yùn)動(dòng)軌跡都是圓弧，但是由于重力方向始終豎直向下，手的拉力方向始終豎直向上，所以它們做功的距離是沿力的方向的距離，即h和s，而不是弧長(zhǎng)或弦長(zhǎng)。注意：該實(shí)驗(yàn)可改為用彈簧測(cè)力計(jì)測(cè)出拉力大小，這樣計(jì)算出的使用機(jī)械時(shí)做的功比不用機(jī)械時(shí)做的功多，便于學(xué)生理解功的原理。 所測(cè)物機(jī)械 理量種類不使用機(jī)械時(shí)人做的功使用機(jī)械時(shí)人做的功鉤碼重g/n鉤碼升高高度h/m人直接做的功w1/j動(dòng)力f/n手移動(dòng)的距離s/m使用機(jī)械所做得功w2/j杠桿動(dòng)滑輪師生評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)過(guò)程與方法，教師點(diǎn)撥，師生共同討論、分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，得出結(jié)論。使用機(jī)械所做的功，都不會(huì)少于不用機(jī)械時(shí)所做的功，也就是使用任何機(jī)械都不省功，這個(gè)結(jié)論叫做功的原理。它是一切機(jī)械都遵循的普遍原理，是人們經(jīng)過(guò)很長(zhǎng)時(shí)間的研究，在大量實(shí)踐的基礎(chǔ)上得出的。所以不可能有既省力又省距離的機(jī)械?！具_(dá)標(biāo)檢測(cè)】1用10n豎直向上的拉力，使放在水平地面上重為8n的物體豎直向上移動(dòng)了2米，則拉力做功為_j。2林雨將掉在地上的物理課本拾回桌面，所做的功接近于_。3放學(xué)后，小明背著重40n的書包沿水平路面走了200m，又登上大約10m高的四樓才回到家，則他在回家的過(guò)程中的書包所做的功為_。4斜坡長(zhǎng)10m，頂端與底端的豎直高度為6m，當(dāng)小莉沿著斜坡用f=100n的力把一質(zhì)量為10kg的貨箱從斜坡底端緩慢地推到斜坡頂端的過(guò)程中，她對(duì)貨箱做的功為_j，貨箱克服斜坡的摩擦力做的功是_j。（g取10n/kg）。5舉重運(yùn)動(dòng)員在2s的時(shí)間內(nèi)，用1200n的力把杠鈴勻舉高2m，在這段時(shí)間內(nèi)他對(duì)杠鈴做的功是_j。若他舉起后在空中停留3s，在這3s內(nèi)對(duì)杠鈴做的功是_j。6小明體重是500牛，他提著重100牛的水桶在水平地面上前進(jìn)10米，水桶高度始終不變，小明對(duì)水桶做功（ ） a、100牛焦b、0焦c、5000焦d、功的大小無(wú)法計(jì)算7如圖所示，用水平力f拉著重為100n的物體，在水平地面上向左勻速移動(dòng)了5m，物體所受地面的摩擦力大小為20n，則（ ）a、重力做的功是500jb、拉力大小為100nc、拉力大小為120nd、拉力做的功為100j8某人用20n的力將重為15n的球推出去后，球在地面上滾動(dòng)了10m后停下來(lái)，球在地面上滾動(dòng)的過(guò)程中，手對(duì)球所做的功為（ ） a、0jb、200jc、150jd、350j9某人用同樣的力拉同一物體，分別在光滑面和粗糙面上移動(dòng)相同的距離，在光滑路面做的功為w1，在粗糙路面做的功為w2，則下列關(guān)系中正確的是（ ） a、w1w2b、w1w2c、w1=w2d、因路面不同，無(wú)法比較10在水平地面上有三塊密度為0.5103kg/m3、邊長(zhǎng)均為10cm的正方體木塊（如圖甲所示），某小孩把三塊木塊逐一豎直堆疊起來(lái)（如圖乙所示），問(wèn)：（1）一塊木塊的質(zhì)量是_kg。（2）三塊木塊堆疊起來(lái)后對(duì)地面的壓強(qiáng)是_pa。（3）小孩疊起這堆木塊至少做了_j的功?！眷柟烫嵘?1一臺(tái)起重機(jī)將重6000牛的建筑材料提起10米后又向前移動(dòng)了20米，整個(gè)過(guò)程中哪一段路程上做功了？做了多少功？哪一段路程上未做功？為什么？12在災(zāi)后重建中，村民住房重建所用磚的承壓是必須考慮的一個(gè)重要指標(biāo)，用磚砌墻修房時(shí)，考慮各種因素砌墻的最大實(shí)際高度只能是最大理論高度的30%。紅星村村民在住房重建中，使用的是一種本村生產(chǎn)的長(zhǎng)方體實(shí)心磚，這種磚長(zhǎng)為0.24m，寬為0.12m，高為0.05m，重為36n，所能承受的最大壓強(qiáng)是5105（pa）（g取10n/kg）求：（1）用這種磚來(lái)修房砌墻，墻實(shí)際最高可以多高？（2）如果將100塊這種磚從地面搬到5m高的平臺(tái)上，最少要做多少功？13“世界第一拱”盧浦大