师:各位同学,大家好。今天我们来学习八年级物理第十一章第一节第一课时。

  这节课有三个学习目标:第一,知道力学中做功的含义,能说出做功包含的两个必要因素,并能判断出力是否对物体做功,能例举出生活中关于功的实例;第二,明确计算功的大小的表达式,以及表达式中每个物理量的物理意义和单位;第三,能应用公式(W = FS)进行简单的计算。

  同学们,首先请大家来看一场大力士比赛。小胖和大胖一起参加大力士比赛,小胖用力推箱子,没有推动,大胖轻轻松松将箱子推到终点。视频中小胖和大胖都在推箱子,我们来分析一下小胖和大胖对箱子的推力的效果。小胖对箱子的推力为(F1),使劲推,箱子没有推动,那么(F1)不能使箱子在(F1)的方向上移动距离。大胖对箱子的推力为(F2),轻轻松松将箱子推到终点,且箱子移动了距离(s),所以(F2)使箱子在(F2)的方向上移动了距离。物理学中我们就说(F2)对箱子做了功,这是我们这节课要学习的新的物理量。

  我们是这样定义功的: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,这个力就对物体做了功。注意两个条件: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。就像刚才小胖虽然对箱子用了力,但箱子并没有动,所以小胖的推力(F1)对箱子没有做功;而箱子在大胖的推力(F2)的作用下移动了一段距离(s),我们就说大胖的推力(F2)对箱子做了功。

  现在我们根据功的定义来判断以下情境中力是否对物体做了功。

  第一种情境,物体被竖直向上的力匀速拉高一定的高度,拉力对物体做功了吗?我们来看这是否符合做功的两个条件。先做出拉力的示意图(F_{拉}),我们发现(F_{拉})作用在物体上,拉力的方向是竖直向上的,物体的运动方向也是竖直向上的,所以符合第二个条件,物体在拉力的方向上有移动距离(h),所以(F_{拉})对物体做了功。

  第二种情境,吊车拉着物体水平匀速直线运动一段距离,拉力对物体做功了吗?同样,我们先看拉力是否作用在物体上,先做出拉力的示意图。明显(F_{拉})作用在物体上,但拉力的方向是竖直方向,而物体的运动方向是水平方向。物体在水平方向上运动,并不在拉力的方向上运动,也就是说物体在拉力的方向上没有移动距离,(F_{拉})对物体不做功。

  第三种情境,吊车拉着物体斜向上匀速运动一段距离,拉力对物体做功了吗?注意,物体是斜向上匀速运动一段距离,同样我们先做出拉力的示意图。我们发现(F_{拉})作用在物体上,方向是竖直向上的,物体虽然是斜向上匀速直线运动,但物体在竖直方向上也移动了距离(h),所以(F_{拉})对物体做功。

  在这里我们再次强调一下力对物体做功的必要条件:第一,有力(F),要有作用在物体上的力;第二,有距离(s),要求物体在力的方向上移动距离,注意是在力的方向上。那么力对物体是否做功,这两个条件缺一不可。

  生活中我们会给物体施加各种各样的力,那这些力都对物体做功了吗?我们以投篮为例,分析在投篮的过程中,各种力对物体是否做功。投球时出手前,推力对球做功了吗?首先我们做出推力,(F_{推})作用在球上,而且我们发现球在推力的方向上移动了距离(s),所以投球时出手前推力对球做了功。接下来球投出去了,那么推力对球做功了吗?同样我们先来分析力,球投出去后,手离开了球,球不再受到推力的作用,即(F_{推}=0)牛,不符合作用在物体上的力这个条件,所以推力没有做功。这里有同学可能会有疑惑,可是球运动了距离。就算球在空中运动了距离,但此时没有推力,所以推力不做功。球向前运动是因为惯性。球投出去后又经过了最高点(A)点,最后投进篮筐(B)点,问球从(A)点投入篮筐(B)点的过程中,重力对球做功了吗?同样我们先做出重力的示意图,符合作用在物体上的力这个条件,即(G)作用在球上,然后我们发现重力的方向是竖直向下的,球的运动轨迹是斜向下的,但通过作图我们知道球在竖直方向上移动了距离(h),所以球从(A)点投入篮筐(B)点的过程中,重力对球做了功。

  好,刚才我们通过分析各种力对篮球是否做功,现在大家应该会判断力是否对物体做功了吧。那你会计算力对物体做了多少功吗?功的计算我们是这样定义的:功等于力和物体在力的方向上通过的距离的乘积,用公式表示就是(W = F\times S)。功我们用大写字母(W)表示,力用大写字母(F)表示,距离用小写字母(s)表示,所以(W = FS)。在这个公式中,力(F)的单位是牛顿(牛),距离(s)的单位是米((m))。我们知道物理上不仅数字可以乘除,单位也可以乘除,所以功(W)的单位就是牛乘以米,即焦耳。物理上为了纪念英国物理学家焦耳对物理学的突出贡献,我们通常用焦耳作为功的单位,用大写字母(J)表示,所以就有(1)焦耳( = 1)牛(\times1)米( = 1)牛·米。那么焦耳的物理意义是什么呢?就是(1)牛的力,使物体在力的方向上通过(1)米的距离时所做的功为(1)焦耳。

  好,大家知道怎么计算功了,那么我们来做两个题练练手。请看第一题,在平地上用(50)牛的水平推力推动重(100)牛的箱子前进了(10)米,求:一、推力对箱子做了多少功?二、水平推动箱子时,重力对箱子做了多少功?三、如果把这个箱子匀速举高(1.5)米,对箱子做了多少功?

  我们先来看第一个问题,推力对箱子做了多少功?根据功的公式(W = FS),由于推力推动箱子前进了(10)米,我们先做出推力的受力示意图,所以(F = 50)牛。由图可知箱子在推力(F)的作用下移动了(10)米,所以(s = 10)米。那么我们的解题过程就出来了:

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《8年级下册物理 第11章 第1节 功 第1课时 逐字稿-4,501字 第5版》.docx
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