第11章 第4节 功的原理及应用 八年级物理下(科教版)

功和功率漫画释义知识互联模块一功的初步认识知识导航69 / 2070 / 20做功一个力作用在物体上,使这个物体在力的方向上移动了一段距离,就说这个力对物体做了功.功的定义在物理学里中,把力(F 或G )与物体在力的方向上通过的距离(s 或h )的乘积称为机械功,简称功.做功的两个必要因素 1.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通过的距离. ☆做功的两个因素必须都有,缺一不可,否那么就没有做功.2.力对物体不做功的情况,可分为以下三种做没【例1】省功71 / 2072 / 20关于功的概念,以下说法正确的选项是() A.只要有力作用在物体上,力就对物体做功 B.物体只要移动了距离,就有力对它做了功 C.只要有力作用在物体上,物体在力的方向上又移动了距离,那么这个力对物体做了功D.有力作用在物体上,物体又移动了距离,这个力就一定对物体做了功 C如下图的四种情景中,物体所受重力对物体做功的是()D【例2】甲物体在光滑的水平面上运动,乙物体在夯实根底汽车在人用力粗糙的水平面上运动,现用相同的水平推力,分别使甲、乙两个物体沿力的方向移动相同的距离,两推力所做的功分别是W甲和W乙,那么()【答案】A.W甲＞W乙 B.W甲＜W乙 C.W甲＝W乙C计算功的大小一定要清楚求的是哪个力做的功,由于两次作用力和物体在力的方向上移动的距离都相同,由功的计算公式W F s知道,C选项正确.【例3】如下图,两个滑梯高度相等,如果小玲分别从①号直梯和②号旋转滑梯上端滑到地面,小玲所受重力做功分别为W1和W2,那么以下说法正确的选项是()1＞W2 1＜W2【答案】1=W2C无论小玲分别从①号直梯和②号旋转滑梯上端滑到地面,小玲的重力不变,滑梯的高度不变,由W=Gh可知,小玲两次重力做的功相等,故W1=W2.应选C.【例4】某商场扶梯的高度是5m,扶梯长7m,小明73 / 20体重为600N.扶梯把小明从三楼送上四楼的过程中对小明做功J.【答案】3000,此题考查了对功的计算公式GhWJ⨯===6N53m的理解.☆趣味拓展:1.请你估算一名中学生从一楼爬到六楼需要克服重力做多少功呢?分析:先要估算中学生体重;再估算每层楼高大约3m.从一楼爬到六楼实际上只爬了5层.【例5】2.一名中学生原来躺在地上,后来站起来,他克服自己重力做功约为多少?能力提升用大小不同的甲、乙两个力拉同一物体,两力所做的功W与在这两个力的方向上移动的距离s的关系图像如下图,由图可知,甲、乙两个力的大小关系是()74 / 2075 / 20C.F 甲=F 乙D.条件缺乏,无法判断A【例6】一个重200N 的物体在水平拉力作用下匀速前进了25m,拉力撤销后,物体由于惯性又前进了10m.假设拉力做的功为500J,那么拉力的大小为N.20【例7】 重为1000N 的小车,在拉力的作用下沿水平地面匀速前进10m ,小车所受阻力为车重的0.3倍,那么拉力对小车做的功为_________J;小车的重力做的功为______J .【答案】3000; 0【解析】 0.30.31000N =300N FG ==⨯,300N 10m 3000J W F s ==⨯=.由于小车在重力的方向上没有通过距离,因此重力没有做功.【例8】一辆在水平路面上沿直线匀速行驶的货车,行驶时所受的阻力为车总重的0.1倍,货车(含驾驶员)空载时重为2.5×104N.【例9】(2)求货车以36km/h的速度空载匀速行驶时,10s内货车牵引力做的功.(1)2.5×103N(2)2.5×105NF a h如下图,长为a=40cm,高为h=20cm,重为G=80N的长方体放在水平桌面上,开始时长方体的右端与桌面的边缘相齐.现从侧面中心加水平力推长方体,使之匀速运动,假设长方体与桌面间的滑动摩擦力是物重的0.2倍,那么从开始至长方体下翻,水平力做功为()C.3.20JD.6.40JC模块三功率的初步认识知识导航76 / 20比拟做功快慢的两种方法做相同的功,所用的时间不同用相同的时间,所做的功不同功率物理意义:表示物体做功快慢的物理量定义:功跟完成这些功所用时间的比值定义式:WPt=功率的单位:功率的国际单位是瓦特,1W1J s＝/.其他单位还有千瓦和兆瓦.换算关系:31k W10W=,61MV10W＝【例10】(多项选择)关于功和功率的说法正确的选项是()夯实根底77 / 20机器,它的功率一定大机器,它的功率一定大C.做功多并且用的时间长的机器,它的功率一定大D.做功相同,所用时间短的机器功率一定大AD建筑工地常用来搬动砖块的机械有滑轮组和起重机两种.观察图可以得出:在相等的内,滑轮组比起重机做的少.时间功【例11】小明和爸爸一起登山,登到山顶时,小明用了20m i n,爸爸用了25m i n,爸爸体重是小明的1.5倍,那么小明和爸爸登山的功率之比为()A.5:6B.6:5C.15:8D.8:15A78 / 2079 / 201112121122212112255:1.5206W t W t G h t G P P W W t G h t G t ⨯=====⨯【例12】 20N ,那么通常情况下,杨飞骑车时消耗的功率最接近()【答案】A.1WB.10WC.100WD.1000WC【解析】自行车车速约为5m /s ,因为是匀速行驶,所以20N F f ==20N 5m /s =100WP F v ==⨯.☆估算:中学生爬楼的功率大约为多少呢?500N 3m 75W20sWm g h P t t ⋅====建筑工地上,水泥板质量为0.6t,起重机在15s 内把它匀速提升到4m 的高度,起重机提升重物的功率是多少?31.610W ⨯30.61000k g 10N /k g 4m 1.610W15sW F sm g s P t t t ⨯⨯⨯=====⨯【例13】 平直公路上的甲、乙两辆汽车,在相同牵引力作用下匀速行驶,如果在相同时间内通过的路程之比为3:2,那么甲与乙()能力提升80 / 202:33:21:13:2【答案】B 【解析】做功之比为111222:3:2F s s W W F s s ===功率之比为121212:::3:2WW P P WW t t===汽车匀速直线运动,故牵引力等于阻力,那么阻力之比为1:1.【例14】甲、乙两功率相同的汽车匀速行驶在平直的公路上,在相等的时间内通过的路程之比为:3:1s s =甲乙.那么()F 甲:F 乙=1:3 F 甲:F 乙=3:1 W 甲:W 乙=3:1【答案】W甲:W乙=1:3A(1)甲、乙两车功率相同,根据W=Pt那么在相等的时间内做的功相等即W甲:W乙=1:1(2)做功之比W甲:W乙=1:1,通过的路程之比为s 甲:s乙=3:1根据WFS那么两车所受的牵引力之比为F甲:F乙=1:3.应选A.【例15】电动自行车轻便、平安、无污染,很受人们喜爱.某同学在双休日骑电动自行车到连岛海滨观光,途经全长7000m18k m/h的速度匀速行驶,其牵引力的功率为150W.求:(1)该同学通过大堤全程所需的时间;(2)电动自行车通过大堤全程牵引力所做的功;【答案】(3)电动自行车的牵引力.81 / 2082 / 20(1)自行车的速度18k m /h 5m /s v =＝由s v t=得,通过大堤所需的时间37000m 1.410s 5m /ss t v ===⨯.(2)牵引力所做的功35150W 1.410s 2.110J W P t ==⨯⨯⨯＝.(3)自行车的牵引力52.110J 30N7000mW F s ⨯===.如下图,用一动滑轮用把100N 的砂子匀速提高到3m高处,作用在绳子末端的拉力为60N,用时0.5min,那么绳子移动距离为m,拉力做功为J,拉力做功的功率为.9;540;18W模块三滑轮组做功问题夯实根底【例16】如下图,体重为550N的人站在水平地面上拉绳子,使重物以0.5m/s的速度匀速上升5m.动滑轮重力为50N,被提升重物的重力为750N.(不计绳重及滑轮与轴之间的摩擦)那么:(1)此时自由端人的拉力大小为N,人对地的压力大小为N,人拉绳子的速度为m/s.(2)此人做的功为J,功率为W.(1)400;150;1(2)4000;400【例17】如下图,建筑工人用滑轮组提升重为220N的泥桶,动滑轮重为20N5s内将绳子匀速向上拉6m.【答案】求:(1)泥桶上升的高度;(2)拉力做的功.(1)泥桶上升的高度6m2m3shn===.(2)拉力做功:1()80N3F G G=+=动物,8N6m48JWFs==⨯=.83 / 20能力提升【例18】如下图,在水平拉力F的作用下,使物体沿水平面作匀速直线运动,假设滑轮和绳子的质量及其摩擦均不计,物体与地面间的摩擦力为5N,物体运动的速度为2m/s,那么拉力做功的功率大小为()A.5WB.10WC.15WB【例19】如下图,重为80N的物体A,在大小为10N 方向向左的水平拉力F的作用下做匀速直线运动,经过2秒,物体A在水平面上向左移动了60cm的距离,滑轮与绳子质量不计,滑轮与绳子之间摩擦不计.那么以下结论正确的选项是()84 / 2085 / 20F 的功率为3W F 做的功是300JB小淏站在地面F 的功率大小为多少?2s 内拉力F 做功为多少?此时,天花板对定滑轮向上的拉力大小为多少?(不计绳重及轮与轴之间的摩擦) 600W1200J850N1(24m /s 600W 4A P F v G G ==+⨯=轮）W =Pt =600W×2s=1200J525150N 100N 850N F F G =+=⨯+=天花板轮【练1】 以下情景中,关于做功的表达正确的选项是()A.人没有推动汽车,人的推力对汽车做了功B.马拉车前进,马的拉力对车做了功C.起重机吊着重物静止在空中,起重机对重物做实战演练了功D.踢出去的足球在地面上滚动,滚动过程中脚对足球做了功B【练2】小刚在家搞卫生时,用20N的水平推力把重100N的沙发匀速推动了2m,那么在此过程中重力所做的功是()A.40JB.200JC.0JD.240J`C【练3】在甲、乙两图中,甲图地面粗糙、乙图地面光滑.质量分别为m,2m的两个物体在大小为F的恒力作用下,在力的方向上前进了相同的距离,那么以下结论正确的选项是()F做的功小于乙图中F做的功F做的功等于乙图中F做的功F做的功大于乙图中F做的功86 / 20【练4】D.条件缺乏,无法确定甲、乙图中F做的功谁大B以下说法正确的选项是()A.机械效率越高的机械做功越快C.功率越大的机械做功越快C【练5】s的速度匀速推动重500N的物体,使它沿水平方向移动10m,该过程中工人所做的功是J,水平推力的功率是W.50005087 / 2088 / 20。

第十一章功和机械能单元总结一、功1.功的定义：一个力作用在物体上，使物体在力的方向上通过一段距离，这个力就对物体做了功。

2.功的两个必要条件：①有力作用在物体上；②物体在力的方向上通过了距离。

3.功的公式：功等于力跟物体在力的方向上通过的距离的乘积。

公式：FS W =。

4.功的单位：国际单位制中，功的单位是：焦耳，符号是J，1J=1N·m 。

5.功的公式的应用：①分清哪个力对物体做功，计算时F 就是这个力；②公式中S 一定是在力的方向上通过的距离，强调对应；③功的单位“焦”（牛·米=焦），不是力和力臂的乘积（牛·米，力臂单位不能写成“焦”）。

二、功率1.功率定义：单位时间里完成的功；或说成：单位时间内力作做的功。

2.功率的物理意义：功率是表示力做功快慢的物理量；即单位时间内完成的功。

3.公式：Fv tW P ==。

4.功率单位：在国际单位制中，功率单位是瓦特，符号是W。

常用单位还有千瓦（kW）、马力。

换算关系：W W kW 73511013==马力，。

5.功率公式的解释：（1）物体在拉力F 的作用下，以速度v 沿拉力的方向做匀速直线运动，则拉力做功的功率等于力与物体速度的乘积，即Fv P =。

（2）利用该公式时要注意：拉力F 必须是恒力，且物体运动的速度应不变；v 的单位必须用m/s，这样算出的功率单位才是W；速度v 跟拉力F 必须对应，即v 必须是受到拉力的物体在拉力的方向上移动的速度。

三、动能和势能1.什么是动能：物体由于运动而具有的能。

2.影响动能的因素物体动能的大小与两个因素有关：一是物体的质量，二是物体运动的速度大小。

当物体的质量一定时，物体运动的速度越大其动能越大，物体的速度越小其动能越小；具有相同运动速度的物体，质量越大动能越大，质量越小动能越小。

3.动能是“由于运动”而产生的，一定不要把它理解成“运动的物体具有的能量叫动能”，不运动的物体也具有能量，但不具有动能。

一、功
1、功
(1)力学中的功：如果一个力作用在物体上，物体在这个力的方向移动了一段距离，这
个力的作用就显示出成效，力学里就说这个力做了功。

(2)功的两个因素：一个是作用在物体上的力，另一个是物体在这个力的方向上通过的
距离。

两因素缺一不可。

(3)不做功的三种情况：①有力无距离；②有距离无力；③有力有距离，但是力垂直距离。

2、功的计算
(1)计算公式：物理学中，功等于力与力的方向上移动的距离的乘积。

即：W=Fs。

(2)符号的意义及单位：W表示功，单位是焦耳(J)，1J=1N·m；F表示力，单位是牛顿(N)；s表示
距离，单位是米(m)。

(3)计算时应注意的事项：
①分清是哪个力对物体做功，即明确公式中的F。

②公式中的“s”是在力F的方向上通过的距离，必须与“F”对应。

③F、s的单位分别是N、m，得出的功的单位才是J。

1。

功与能的关系及其应用在物理学中，功和能被认为是两个重要的概念，它们在解释物体运动和能量转化过程中扮演着至关重要的角色。

功和能之间存在着密切的关联，而且它们在日常生活和科学研究中都得到了广泛的应用。

一、功的定义和性质功是描述力对物体做功的量度，表示为W。

当一个力F作用于物体上时，沿着物体的位移方向产生了位移s，那么力对物体所做的功可以表示为：W = F × s × cosθ其中，θ表示力F与位移s之间的夹角。

功的单位是焦耳（J），表示的是力和位移的乘积。

从功的定义可以看出，当力和位移方向一致时，功为正值；当力和位移方向相互垂直时，功为零；当力和位移方向相互逆向时，功为负值。

二、能的定义和性质能是物体具有产生物理变化和进行功的能力，表示为E。

能分为两种形式：动能和势能。

1. 动能（Kinetic Energy）：物体由于运动而具有的能量。

动能的大小取决于物体的质量m和速度v，可以用公式表示为：E_k = (1/2) × m × v^2其中，E_k表示动能。

动能的单位也是焦耳（J）。

2. 势能（Potential Energy）：物体由于其位置或状态而具有的能量。

势能可以分为重力势能、弹性势能、化学势能等多种形式。

以重力势能为例，当物体被抬高h高度时，它具有的重力势能可以表示为：E_p = m × g × h其中，E_p表示重力势能，m表示物体的质量，g表示重力加速度，h表示抬高的高度。

三、功与能的关系功和能之间存在着紧密的联系。

按照物理定律，做功的力和做功的物体之间的功永远等于物体所具有的能量变化。

换言之，功就是能的转移和转化。

当一个力对物体作功时，它将一定数量的能量从外界传递给物体，使其增加能量；反之，物体对外做功时，它将一部分能量转移给外界，使其减少能量。

例如，我们抬起一个重物，对物体施加的力所做的功将使重物具有更多的重力势能。

类似地，当我们用手杆推动自行车时，施加的力所做的功将使自行车增加动能。

《11.1 功》
授课地点：教室
授课时间：１课时
【仪器材料】小铁球、长木板、砝码、线等
【教学目标】
1．知识与技能：
（１）明确做功的两个必要因素，能根据做功的两个必要因素初步判断物体是否做功；
（２）初步理解功的计算公式，知道功的单位是焦耳，并会进行有关计算；
（３）知道作用在物体上的力与物体通过的距离垂直时，该力不做功；
（４）知道功率的概念，会进行简单计算。

2．过程与方法：
经过举例，理解功及功的必要因素，培养从生活现象中分析物理本质的方法。

3．情感、态度与价值观：
通过用力未做功的实例，引起学生适当焦虑，激起其学习功的知识内容的好奇心，使之积极参与判断是否做功的讨论。

【教学过程】
【实践活动】
课外小实验：测出自己上楼时所做的功及所用的时间。

要求：
1．测出：
（ 1 ）体重 G；
（ 2 ）楼层高 h；
（ 3 ）上楼所用的时间，按正常速度走上去所需时间 t1，快速跑上去所需时间 t 2 。

2 ．计算：
（ 1 ）上楼所做的功；
（ 2 ）两次登楼过程的功率。

【板书】
第一节功
1 ．功的定义：
如果物体受力且沿受力方向移动了一定的距离，就说力对物体做了功。

2 ．功的计算：
功＝力×距离
公式： W＝ Fｓ
单位：焦耳符号： J
3 ．功率：单位时间里完成的功，用 P表示。

公式： P＝ W /t 单位： W
1W ＝ 1J/s。

第十一章功与机械能通过这一章的学习，使学生进一步了解能量可以从一个物体转移到另一个物体，不同形式的能量可以互相转化，知道做功的过程就是能量转化或转移的过程。

本章教材围绕“机械能”的概念展开，重视学生生活经验的作用，而把“功”的概念放在相对次要的位置。

因此，要认真分析其特点，注意培养学生的概括归纳能力和分析解决实际问题的能力。

第一节功（一）学习目标1、知识与技能目标（1）知道做功的两个必要因素。

（2）理解功的定义、计算公式和单位，并会用功的公式进行简单计算。

（3）知道功的原理。

2、过程与方法目标（1）通过思考和讨论，判断在什么情况下力对物体做了功，在什么情况下没有做功？（2）通过观察和实验，了解功的含义，学会用科学探究的方法研究物理问题。

（3）学会从物理现象中归纳简单的物理规律。

3、情感、态度价值观目标（1）乐于探索自然现象和物理规律，乐于参与观察、实验、探索活动。

（2）有将科学技术应用于日常生活、社会实践的意识。

（3）培养学生的综合学习能力，激发学生的求知欲。

(二)教学重难点1、重点：理解功的概念。

2、难点：判断力对物体是否做功，以及做功的计算。

(三)教学准备木块、木板、细绳、弹簧测力计、小车，杠杆和支架、钩码、滑轮、细线、刻度尺（两个）。

提问学生回答日常生活中“功”的含义。

思考力学里所说的“功”含义。

演示实验：在水平长木板用相同大小的力分别拉一木块和小车。

在实验基础上引入本课内容。

(四)教学过程一、进行新课1．由课前的演示实验引导学生总结出力学中关于“功”的确切含义：如果一个力作用在物体上，并且使物体在力的方向上通过一段距离，这个力的作用就有了成效，力学里面就说这个力做了功。

2．请学生观察教材图15．1-1中力做功和15．1-2中力不做功的实例，分析、总结一下力学中的做功有哪些共同特点？分组讨论总结。

板书：力学中做功的两个必要因素：一是作用在物体上的力二是物体在这个力的方向上移动的距离3．实例分析（突破难点）举例说明在你的周围你发现有哪些做功的例子？比一比，看谁对生活观察得最仔细？学生可能举很多的例子？如起重机吊起重物、火箭升空、马拉车前进等等。

机械效率（第一课时）执教人：唐佼佼【教材分析】《机械效率》是教科版八年级物理下册第十一章第四节的内容，同学们在了解了杠杆、滑轮等简单机械后，在学习了功和功率的基础上的进一步延伸，也可以说是对这些内容的综合分析和实际应用，体现了物理知识最终要服务于生产和生活的理念。

【学情分析】（教学重点,难点的确定）从学生方面来看，机械效率涉及“有用功”、“额外功”、“总功”等概念，而功的概念本身又比较抽象，因而要区分并理解这些概念对初中生来说，有一定难度。

要轻松自如地解决有关机械效率的问题，关键是真正弄清楚有关概念，并能正确加以区分，所以本节教学设计以及在实际教学中在有用功、额外功、总功的概念理解上花的时间较多。

【教学目标】1、知识与技能：①“有用功”、“额外功”、“总功”的概念。

②机械效率的概念及计算公式。

③机械效率的在实际生活生产中的意义。

2、过程与方法：①通过对四种不同做功方式的分析，提高学生观察和思考的能力。

②通过计算,认识机械效率与机械性能的关系。

培养学生猜想与假设的能力和分析解决实际问题的能力。

3、情感态度与价值观：培养学生对任何事情都要注意“效率”的科学态度【教学重点】对机械效率概念的理解。

【教学难点】学会区分“有用功”、“额外功”、“总功”，会分析影响各种做功过程中机械效率大小的因素，指出提高机械效率的方法【教学方法】教法：情景激学----互动探究---归纳----启发讲授，本节课中教师将采用演示法、启发引导等教学方法引导学生。

而学生作为本堂课的主体将采用观察思考、计算总结规律、自主获取知识等方式进行学习。

学法：认真观察---提出猜想---数据处理---交流总结【设计意图】1、对"有用功"、“额外功”、“总功”这个知识点的处理,主要充分调动学生的学习积极性,运用"讨论·探究·创造·反思"五位一体的教学模式,从提出问题——进行类比——交流讨论——总结归纳让学生自己得出结论,利于培养学生逻辑思维能力和归纳总结的能力.2、为了让学生的学习得到进一步的升华,在最后的创造活动中,让学生总结体会起重机在生活实际中的应用以及优化使用方法。

功和机械能知识点一：功1、概念：一个力作用在物体上，并且物体在这个力的方向上移动一段距离，这个力就显示出成效，说这个力做了功。

2、做功的两个必要因素：（1）作用在物体上的力（2）物体在力的方向移动的距离。

3、公式：W=Fs【例题1】如图1所示的四种情景中，人们对物体做了功的是( )【解析】物理学中做功的两个必要因素是：一是有力作用在物体上；二是物体在力的方向上通过一段距离。

本题A选项中有力作用在物体上，但物体没有在力的方向(竖直向上)上通过距离，注意：物体通过的距离不一定就是物体在力的方向上通过的距离；B选项中虽然有力作用在物体上，但物体在力的方向上没有通过距离，属于劳而无功，D选项中虽然通过的距离，但没有力的作用，当然没有做功了。

【答案】C【点评】做功有两个必要因素，首先是有力的作用（没有力的作用肯定没有做功）；再是在力的方向上通过了距离，二者缺一都没有做功，其次是通过的距离与力的方向相同。

知识点二：功的原理1、内容：使用任何机械都不省功。

2、演示：先测不用机械，直接用手所做的功W1，再测使用机械达到相同目所的功W2，比较W1、W2的大小，最后得出结论W1≤W2【例题2】如图2所示的光滑斜面，用F1=200N的力将一重300N物体在1min内沿斜面匀速推到高1m，或者直接用F2=300N的力把该物体提高1m。

求：(1) 用甲图的方法，推力对物体做的功为_____J。

(2) 用乙图的方法F2对所做的功为_______J。

(3)通过上述计算，你发现使用斜面这类简单机械做功时，遵循的规律是_____________。

【解析】（1）甲图利用斜面把物体推上去所做的功W甲=F1×S=200N×1.5m=300J（2）乙图直接把物体提高所做的功W乙=F2×h=300N×1m=300J（3）由此看出，利用斜面可以省力，但不省功。

【答案】（1）300J （2）300J （3）利用斜面可以省力，但不省功，使用简单机械不省功—功的原理图1图2【点评】使用任何简单机械都不省功，但可以省力或者省距离或者改变力的方向。