第十一章簡(jiǎn)單機(jī)械和功第三節(jié)功江蘇鳳凰科學(xué)技術(shù)出版社九年級(jí)物理上冊(cè)

義務(wù)教育教科書(shū)從吃飯用的筷子到中國(guó)空間站使用的機(jī)械臂，機(jī)械已進(jìn)入人類(lèi)生活的方方面面。機(jī)械無(wú)論多復(fù)雜，都是由簡(jiǎn)單機(jī)械組成的。人們?cè)趪@服于機(jī)械的神奇和人類(lèi)智慧的偉大之余，不禁會(huì)問(wèn)：這些機(jī)械是依據(jù)什么原理工作的呢？1.說(shuō)明:ppt使用高質(zhì)量視頻，資源比較大，本ppt約90MB.………………………2.視頻資源：本ppt共有58張、4段視頻，可根據(jù)需要選擇點(diǎn)播.①視頻講解——《物理學(xué)中的功》②視頻講解——《功的計(jì)算》③視頻講解——《不做功的三種情況》④課堂總結(jié)——《功》………………………3.免責(zé)聲明：視頻版權(quán)歸原作者，如涉及版權(quán)問(wèn)題，請(qǐng)聯(lián)系刪除。4.追責(zé)聲明：課件版權(quán)歸本工作室，侵權(quán)必究。致老師、同學(xué)導(dǎo)入新課事例一：甲、乙兩和尚現(xiàn)在要把建筑材料提到屋頂上去，結(jié)果甲提上去了；乙雖然也用了力，但是沒(méi)有提上去。他們的工作成效一樣嗎？甲乙想一想導(dǎo)入新課事例二：他們的工作成效一樣嗎？乙把重為200N的瓦片提到高6m的屋檐上

甲把重為500N的石料提到高2m的墻頂上學(xué)習(xí)目標(biāo)1.知道機(jī)械功的概念，能用生活中的實(shí)例解釋機(jī)械功的含義。2.理解機(jī)械功的計(jì)算公式、單位，會(huì)用功的公式解題。3.知道做機(jī)械功的兩個(gè)必要條件。4.了解利用斜面可以省力；了解功的原理。1.什么是功2.做功了嗎3.課堂總結(jié)

4.實(shí)踐與練習(xí)

5.綜合提升訓(xùn)練

學(xué)習(xí)內(nèi)容一、什么是功第3節(jié)功一、什么是功1.功的概念（1）問(wèn)題探究探究一：

吊車(chē)要把貨物從地面搬到車(chē)上。在這個(gè)過(guò)程中，吊車(chē)除了要對(duì)貨物施加力，還需要怎樣做才能完成這個(gè)任務(wù)?很明顯，吊車(chē)要完成這個(gè)任務(wù)，除了用力提起貨物，還需要使貨物在這個(gè)力的方向上移動(dòng)一段距離。也就是說(shuō)，在吊車(chē)提高貨物的過(guò)程中，貨物受到一個(gè)向上的力F的作用，并且在這個(gè)力的作用下，向上移動(dòng)了一段距離s，力F作用的成效體現(xiàn)在貨物被舉高了。一、什么是功探究二：觀察圖所示的情況，汽車(chē)通過(guò)牽引力的作用移動(dòng)了一段距離。該事例中的特點(diǎn)：汽車(chē)受到了力的作用，并且在力的方向上移動(dòng)了一段距離，力的作用有了成效。一、什么是功F支GFF支Gf用力F拉水平面上的小車(chē)前進(jìn)，則小車(chē)受到幾個(gè)力的作用？探究三：靜止在水平面上的小車(chē)，小車(chē)受到幾個(gè)力的作用？重力G和地面的支持力F支重力G、地面的支持力F支、拉力F、摩擦力f哪個(gè)力對(duì)小車(chē)的運(yùn)動(dòng)有貢獻(xiàn)？拉力F對(duì)小車(chē)的運(yùn)動(dòng)有貢獻(xiàn)。一、什么是功（2）功的概念如果一個(gè)力作用在物體上，物體在這個(gè)力的方向上移動(dòng)了一段距離，在物理學(xué)中就說(shuō)這個(gè)力對(duì)物體做了功。物理學(xué)中的功包含一種“貢獻(xiàn)”和“成效”的含義，如果某個(gè)力對(duì)物體的移動(dòng)做出了貢獻(xiàn)，就說(shuō)這個(gè)力對(duì)物體做了功。一、什么是功2.功的大?。?）觀察思考

甲把重為500N的石料提到高2m的墻頂上乙把重為200N的瓦片提到高6m的屋檐上①甲與乙都在做功，怎樣比較他們做功的大小呢？甲乙丙②如圖所示，是起重機(jī)把每一個(gè)重力都相同的貨物提高的情景，請(qǐng)你仔細(xì)觀察，思考下面的問(wèn)題。甲與乙兩次，哪一次做功多？你判斷的理由是什么？甲與丙兩次，哪一次做功多？你判斷的理由是什么？一、什么是功甲乙丙分析：甲與乙兩次，乙做功多。因?yàn)榱ο嗟龋彝ㄟ^(guò)的距離大。甲與丙兩次，丙做功多。因?yàn)橥ㄟ^(guò)的距離相等，丙用的力大。結(jié)論：作用在物體上的力越大，物體在力的方向上移動(dòng)的距離越大，力所做的功越多。一、什么是功（2）功的大小物理學(xué)中，把力與物體在力的方向上通過(guò)的距離的乘積稱(chēng)為機(jī)械功，簡(jiǎn)稱(chēng)功。（3）計(jì)算公式功＝力×距離W=FsF表示力，s表示沿力的方向移動(dòng)的距離，W表示功。FFs一、什么是功（4）功的單位在國(guó)際單位制中：力F的單位是牛（N），距離s的單位是米（m），則功W的單位是牛?米（N?m）；它有一個(gè)專(zhuān)門(mén)的名稱(chēng)叫做焦耳，簡(jiǎn)稱(chēng)焦，符號(hào)是J。1J=1N?m從地上拿起一個(gè)約50g的雞蛋，并把它緩緩舉過(guò)頭頂，在此過(guò)程中你對(duì)雞蛋做的功大約為1J。一、什么是功甲做功W甲

=F甲s甲=500N×2m=1000J乙做功W乙=F乙s乙=200N×6m=1200J想一想：你現(xiàn)在可以比較他們做功的大小了吧？乙做功多

甲把重為500N的石料提到高2m的墻頂上乙把重為200N的瓦片提到高6m的屋檐上一、什么是功

2.公式的應(yīng)用一、什么是功（3）F與s具有同向性公式W=Fs中的F是使物體沿力F的方向通過(guò)距離s的過(guò)程中，始終作用在物體上的力，它的大小和方向都是不變的；s是物體在力F的方向上通過(guò)的距離。例如：運(yùn)動(dòng)員用500N的力將足球踢出20m，若用公式W=Fs=500N×20m=10000J計(jì)算，結(jié)果是錯(cuò)誤的，因?yàn)樘咔虻牧Φ淖饔镁嚯x不是20m，要計(jì)算運(yùn)動(dòng)員對(duì)球做的功，關(guān)鍵看腳推動(dòng)球前進(jìn)的距離是多少。（4）F與s具有同體性：即F與s對(duì)應(yīng)同一個(gè)研究對(duì)象。一、什么是功3.關(guān)于克服阻力做功如果物體在力的作用下移動(dòng)的方向與一個(gè)力（阻力）的方向相反，我們就說(shuō)物體克服這個(gè)力做功。例如，在水平面上推動(dòng)物體前進(jìn)時(shí)，要克服摩擦力做功；提高物體時(shí)要克服重力做功。F拉力G人在爬樓梯時(shí)，要克服自己的重力做功，計(jì)算做功的大小時(shí)，應(yīng)該用人的重力G乘以樓梯的豎直高度h:W=GhGhF支持力F推力f摩擦一、什么是功4.物理學(xué)家——焦耳介紹經(jīng)歷主要成就詹姆斯·普雷斯科特·焦耳（1818年12月24日—1889年10月11日），出生于曼徹斯特近郊的沙弗特，英國(guó)物理學(xué)家，英國(guó)皇家學(xué)會(huì)會(huì)員。焦耳自幼跟隨父親參加釀酒勞動(dòng)，沒(méi)有受過(guò)正規(guī)教育。青年時(shí)期，認(rèn)識(shí)了化學(xué)家道爾頓。道爾頓教給他數(shù)學(xué)、哲學(xué)和化學(xué)方面的知識(shí)，為焦耳后來(lái)的研究奠定了理論基礎(chǔ)。熱功當(dāng)量：焦耳測(cè)出了熱功當(dāng)量，1卡=4.15焦耳。焦耳定律：電流通過(guò)導(dǎo)體所產(chǎn)生的熱量與電流的平方成正比，與導(dǎo)體的電阻成正比，與通電時(shí)間成正比。焦耳熱：毛細(xì)管電泳需要電場(chǎng)做功，有電場(chǎng)做功就會(huì)產(chǎn)生熱量。【例題1】小明將質(zhì)量為10kg的水桶從距井口3m深處勻速提到井口，如圖所示。在這一過(guò)程中，小明對(duì)水桶做了多少功?二、做功了嗎二、做功了嗎分析：求小明對(duì)水桶所做的功，需要知道小明對(duì)水桶拉力的大小和水桶被提升的高度。由于水桶勻速上升，根據(jù)二力平衡條件可知，小明對(duì)水桶的拉力與水桶的重力大小相等。解答：小明對(duì)水桶的拉力F=G=mg=10kg×9.8N/kg=98N水桶在拉力方向上移動(dòng)的距離s=3m根據(jù)功的公式，小明對(duì)水桶做的功W=Fs=98N×3m=294J反思：以不同的速度勻速提起水桶，小明對(duì)水桶所做的功是否相同?小明對(duì)水桶所做的功相同。這是因?yàn)樽龉Φ拇笮∪Q于兩個(gè)因素：作用在物體上的力和物體在力的方向上通過(guò)的距離。在勻速提起水桶的情況下，小明對(duì)水桶施加的力是恒定的（等于水桶的重力），且水桶在力的方向上通過(guò)的距離也相同（無(wú)論速度如何，只要保持勻速，提升的高度都是一樣的）。因此，根據(jù)功的計(jì)算公式W=Fs可知，小明對(duì)水桶所做的功是相同的?。【例題4】2022年，我國(guó)快遞業(yè)務(wù)量首破950億件，如圖是一物流機(jī)器智能配送時(shí)情景，在某平直道路上100s勻速行駛了400m，已知機(jī)器所受阻力為120N。求：（1）該物流機(jī)器勻速行駛時(shí)的速度；（2）勻速行駛的100s內(nèi)牽引力做的功。二、做功了嗎【解析】（1）根據(jù)速度公式可得（2）已知機(jī)器所受阻力為120N，勻速直線行駛，所受牽引力與阻力是一對(duì)大小相等的平衡力，故牽引力F=f=120N故勻速行駛的100s內(nèi)牽引力做的功為

W=Fs=120N×400m=4.8×104J

二、做功了嗎

二、做功了嗎第3節(jié)功二、做功了嗎1.做功的兩個(gè)必要因素（1）現(xiàn)象分析如圖所示是力對(duì)物體做功的兩個(gè)實(shí)例。這些做功的實(shí)例有什么共同點(diǎn)？物體受到了力；在力的方向上移動(dòng)了距離。重物通過(guò)鋼索拉力的作用上升一段距離如圖所示是力對(duì)物體沒(méi)有做功的兩個(gè)實(shí)例。力對(duì)物體為什么沒(méi)有做功？搬而未起F這些力不做功的原因：物體受到了力；但是沒(méi)有移動(dòng)距離。用力推車(chē)，但車(chē)未動(dòng)二、做功了嗎如圖所示是力對(duì)物體沒(méi)有做功的實(shí)例。力對(duì)物體為什么沒(méi)有做功？提著水桶在水平路面上前行F分析：水桶沿水平方向運(yùn)動(dòng)，而力的方向與運(yùn)動(dòng)方向垂直，沿豎直方向。力不做功的原因：物體受到了力；但是在力的方向上沒(méi)有移動(dòng)距離。二、做功了嗎（2）力學(xué)中的功包括兩個(gè)必要因素

二、做功了嗎一是對(duì)物體有力的作用，二是物體在力的方向上通過(guò)一定的距離。2.力對(duì)物體不做功的三種情況（1）有力無(wú)距離（勞而無(wú)功）有力作用在物體上，但物體沒(méi)動(dòng)，即物體沒(méi)有通過(guò)距離，力對(duì)物體沒(méi)有做功（力的作用沒(méi)有成效）。人用力推車(chē)沒(méi)有推動(dòng)F搬而未起F二、做功了嗎（2）有距離無(wú)力（不勞無(wú)功）物體因?yàn)閼T性通過(guò)一段距離，在運(yùn)動(dòng)方向上沒(méi)有力對(duì)物體做功（離開(kāi)力說(shuō)功是無(wú)意義的）。冰壺在平滑的冰面上滑行、球在空中飛行時(shí)，是由于慣性，在運(yùn)動(dòng)方向上沒(méi)有力做功。二、做功了嗎（3）力與運(yùn)動(dòng)距離的方向垂直（垂直無(wú)功）物體受到了力的作用，也通過(guò)了一段距離，但通過(guò)的距離與力的方向垂直，物體在力的方向上沒(méi)有通過(guò)距離，這個(gè)力對(duì)物體沒(méi)有做功（力的作用沒(méi)有成效）。服務(wù)員托著食品盤(pán)送菜托力F距離s背著重物沿水平路面勻速行走物體通過(guò)的距離與力的方向垂直，力不做功。F二、做功了嗎用力但沒(méi)有搬起石頭冰球在地面上滾動(dòng)總結(jié)：力不做功的三種情況①有力無(wú)距離有力作用在物體上，但物體沒(méi)動(dòng)，即物體沒(méi)有通過(guò)距離，也叫“勞而無(wú)功”。②有距離無(wú)力物體在運(yùn)動(dòng)方向上沒(méi)有受到力的作用，也就是沒(méi)有力做功，也稱(chēng)“不勞無(wú)功”。③力與距離垂直物體受到力的作用，也通過(guò)了距離，但通過(guò)的距離與受力的方向垂直，即“垂直無(wú)功”。足球在地面上滾動(dòng)，重力與支持力對(duì)足球沒(méi)有做功二、做功了嗎【例題1】下列關(guān)于功的各種說(shuō)法中，正確的是（）A.只要有力作用在物體上，就一定做了功B.只要物體移動(dòng)了距離，就一定做了功C.只要有力作用在物體上，物體又移動(dòng)了距離，就一定做了功D.只要有力作用在物體上，物體又在該力的方向上移動(dòng)了距離，就一定做了功D二、做功了嗎【解析】如果一個(gè)物體在力的作用下，并且在這個(gè)力的方向上移動(dòng)了距離，力對(duì)物體才能做功。A、B、C選項(xiàng)中都不符合做功的兩個(gè)必要因素，所以是錯(cuò)誤的。D選項(xiàng)中，有力作用在物體上，物體又在該力的方向上移動(dòng)了距離，所以該力就一定做功。所以選D.【例題2】如圖甲所示，人用力推車(chē)，車(chē)未動(dòng)，則人的推力對(duì)車(chē)______功；如圖乙所示，汽車(chē)的牽引力使汽車(chē)沿水平方向移動(dòng)一段距離，則汽車(chē)的牽引力對(duì)汽車(chē)_____功，汽車(chē)的重力對(duì)汽車(chē)_______功。（以上均選填“做了”或“沒(méi)做”）。沒(méi)做沒(méi)做做了二、做功了嗎【解析】人用力推車(chē)，車(chē)未動(dòng)，人對(duì)車(chē)施加了作用力，車(chē)沒(méi)有在力的方向上移動(dòng)一段距離，則人的推力對(duì)車(chē)沒(méi)做功。發(fā)動(dòng)機(jī)對(duì)車(chē)施加了牽引力，車(chē)在牽引力方向上移動(dòng)了一段距離，牽引力對(duì)汽車(chē)做了功。汽車(chē)移動(dòng)的距離和重力方向垂直，車(chē)的重力對(duì)汽車(chē)沒(méi)做功。二、做功了嗎

三、課堂總結(jié)第3節(jié)功課堂總結(jié)（1）

①功：功等于力與物體在力的方向上移動(dòng)的距離的乘積。②公式：功＝力×距離W=Fs③單位：焦，符號(hào)是J④公式變形：求作用在物體上的力：F=W/s求在力的方向上移動(dòng)的距離：s=W/F①功包括兩個(gè)必要因素：一是作用在物體上的力；

二是物體在這個(gè)力的方向上移動(dòng)了距離。②力對(duì)物體不做功的三種情況：有力無(wú)距離；有距離無(wú)力；力與運(yùn)動(dòng)距離的方向垂直。功的概念做功的條件功四、實(shí)踐與練習(xí)第3節(jié)功實(shí)踐與練習(xí)已知:m=80g=0.08kg，s=5m求:W.解:

F=G=mg=0.08kgx10N/kg=0.8N重力對(duì)它做功為

W=Fs=0.8Nx5m=4J.1.一個(gè)質(zhì)量為80g的皮球從高處下落了5m，重力對(duì)它做了多少功（g取10N/kg）?實(shí)踐與練習(xí)【解析】人的體重取G=500N，F(xiàn)=G=500N樓房高度s=3m×4=12m從一樓走到三樓要做功W=Fs=500N×12m=6000J2.假設(shè)你的教室在五樓，試估算你從一樓走到五樓要做多少功。實(shí)踐與練習(xí)【解析】抓舉杠鈴的質(zhì)量m=156kg運(yùn)動(dòng)員用力F=G=mg=156kg×10N/kg=1560N抓舉的高度大約s=1.8m在抓舉過(guò)程中對(duì)杠鈴所做的功

W=Fs=1560N×1.8m=2808J3.某一運(yùn)動(dòng)員在一次舉重比賽中取得了364kg的總成績(jī)（抓舉156kg、挺舉198kg）。試根據(jù)以上信息，估算出該運(yùn)動(dòng)員在抓舉過(guò)程中對(duì)杠鈴所做的功。五、綜合提升訓(xùn)練第3節(jié)功綜合提升訓(xùn)練1．下列情況下，小明對(duì)物理課本做了功的是（）A.閱讀靜止在桌面上的物理課本B.水平推物理課本，但未推動(dòng)C.物理課本自由下落的過(guò)程D.將物理課本從地面撿起的過(guò)程D

【解析】

A.閱讀桌面上的課本，人沒(méi)有施加力，課本也沒(méi)有移動(dòng)距離，所以小明對(duì)課本沒(méi)有做功，故A不符合題意；B.水平推課本，課本沒(méi)有移動(dòng)距離，對(duì)課本沒(méi)有做功，故B不符題意；C.物理課本自由下落的過(guò)程中，受到重力的作用，課本在重力的方向上通過(guò)了距離，重力對(duì)課本做了功，但小明對(duì)課本沒(méi)有做功，故C不符合題意；D.將物理課本從地面撿起的過(guò)程中，人對(duì)課本有力的作用，課本在力的方向上移動(dòng)了距離，所以小明對(duì)課本做了功。故D符合題意。故選D。2.如圖所示，冬奧會(huì)冰壺比賽上，冰壺從出發(fā)點(diǎn)A被運(yùn)動(dòng)員推著運(yùn)動(dòng)6m后，在B點(diǎn)被推出，沿冰道運(yùn)動(dòng)30m到O點(diǎn)停下來(lái)。冰壺離開(kāi)手后還能夠繼續(xù)向前運(yùn)動(dòng)，是因?yàn)楸鶋鼐哂衉______。若運(yùn)動(dòng)員對(duì)冰壺的推力是10N，冰壺滑行時(shí)受到的摩擦力為2N，從A點(diǎn)到O點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，運(yùn)動(dòng)員對(duì)冰壺做功_______J，冰壺克服摩擦做功_______J。72

慣性

60綜合提升訓(xùn)練【解析】冰壺被推出后仍向前滑行是因?yàn)楸鶋鼐哂袘T性，要保持原來(lái)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，所以向前繼續(xù)滑行。由圖知道，從出發(fā)點(diǎn)A被運(yùn)動(dòng)員推著運(yùn)動(dòng)6m，到達(dá)投擲線，冰壺受到推力的作用，并且在推力的方向上通過(guò)了距離，所以推力對(duì)冰壺做了功；而在BO階段冰壺雖然通過(guò)了一定距離，但不再受到推力的作用，運(yùn)動(dòng)員對(duì)冰壺不做功，所以，運(yùn)動(dòng)員對(duì)冰壺做功W＝Fs＝10N×6m＝60J冰壺克服摩擦力運(yùn)動(dòng)的距離為s′＝6m+30m＝36m冰壺克服摩擦力所做的功為W′＝fs′＝2N×36m＝72J綜合提升訓(xùn)練綜合提升訓(xùn)練3.一人用同樣大小的力F將質(zhì)量為m的物體分別在光滑水平面、粗糙水平面和粗糙斜面上沿力的方向移動(dòng)相同的距離s，該力在這三個(gè)過(guò)程中所做的功分別為W1、W2、W3，則它們之間的關(guān)系正確的是（）A.W1＜W2＜W3B.W1＜W2=W3C.W1=W2=W3D.W1=W2＜W3C【解析】在這三個(gè)過(guò)程中，人先后用的力F大小相等，沿力的方向移動(dòng)相同的距離也相等，根據(jù)W=FS可知：在這三個(gè)過(guò)程中力所做的功相等。這三個(gè)過(guò)程中外力所做的功與物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)、受力情況都無(wú)關(guān)。故選C.綜合提升訓(xùn)練綜合提升訓(xùn)練

4．為了在中考的體育測(cè)試中取得好成績(jī)，小雨同學(xué)每天都進(jìn)行體育鍛煉。（1）先開(kāi)始跳繩。如果小雨的質(zhì)量是60kg，他每次起跳高度約是5cm，那么他每跳一次需克服重力做功大約多少焦？（2）在中考的“1分鐘跳繩”測(cè)試中，小雨同學(xué)跳了160次，而小明同學(xué)跳了100次。試問(wèn)：測(cè)試中，成績(jī)好的同學(xué)做功一定多嗎？說(shuō)出你的理由?！窘馕觥?/p>

（1）小雨的重力G=mg=60kg×10N/kg=600N他每跳一次需克服重力做的功