第十一章 功和机械能
NO1：第一节 功 【教学目标】： 1． 知识与技能
◆知道做功的两个必要因素。
◆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。 ◆知道使用任何机械都不能省功。 【预习生成】
1． 杠杆可以分为几类？各有什么优缺点？
２．前面我们学习了简单机械，有的能省力，有的能省距离，仔细观察你所见到的机械，看有没有既能省力，又能少移动距离，即能省功的？ ３．设计一个什么样的实验就能验证使用机械不能省功？ 【新知探究】
如上图，用细绳拉着木块在水平桌面前进，木块受到几个力的作用？作出它的受力示意图，哪个力对木块的移动作出了贡献？
在力学中，我们把对木块的移动作出贡献的这个力，说它对物体做了功，这节课我们就来学习有关功的一些知识。 【自主学习】：功
1．让学生自学课本第一、二自然段，完成以下问题：
力学主要是研究 的关系。如果一个 作用中物体上，物体在 ，力学里就说这个力做了功。 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？小组内讨论总结。
我们的结论是要想做功必须同时具备 和 。 【想想议议】
1．接下来看老师这里的几个例子是否有做功的情况存在？ （1）你把书包举高过程的中是否对书包做功？ （2）举在高处停留不动的过程中是否做功？
（3）张明同学提着书包在水平方向上匀速移动一段距离，张明对书包做功了吗？
（4）李强同学用脚踢足球，足球在地面上滚动了一段距离，脚对足球做功了吗？
（5）小球在光滑水平地面做匀速直线运动，小球在竖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？
通过以上几个实例我知道有三种情况不做功： 1． 2． 3． 【自主学习】：功的计算
1.做功必须有力和距离，那么我们猜想一下，力学中的功的大小可能与哪些因素有关呢？指导学生带着问题去阅读教材。
在力学中，把 叫做功。 力学中的“功”的公式是 “功”的单位是
2.焦耳的物理意义是 。
3.出示焦耳的照片，了解焦耳的事迹和成就。
焦耳（1818～18）是英国物理学家。1818年12月24日生于索尔福。他父亲是酿酒厂的厂主。焦耳从小体弱不能上学，在
家跟父亲学酿酒，并利用空闲时间自学化学、物理。他很喜欢电学和磁学，对实验特别感兴趣。后来成为英国曼彻斯特的一位酿酒师和业余科学家。焦耳可以说是一位*自学成才的杰出的科学家。 焦耳最早的工作是电学和磁学方面的研究，后转向对功热转化的实验研究。 1866年由于他在热学、电学和热力学方面的贡献，被授予英国皇家学会柯普莱金质奖章。 【学以致用】
1.质量为50Kg的雪橇上装载了350Kg的货物，一匹马拉着它将货物匀速运到了3000m外的货场。如果雪橇行进中受到的摩擦力是800N，求马运货时做的功。（g=10N/Kg）
小贴士：①在使用公式求功之前，要明确哪个力做功。
②要搞清力的大小：对于本题来说，要写出拉力等于摩擦力等于多少。 ③要注意单位的统一。
2.一质量为2000Kg的小车在拉力作用下沿水平路面前进了400m，做了3×10J的功，求拉力的大小和重力所做的功。
【课内探究】功的原理
通过前面的学习，我们知道使用简单机械有的能省力，有的能省距离，根据课前预习考虑一下，它们能不能在省力的同时也省距离，也就是能省功呢？ 【想想议议】
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为了探究使用机械是否省功，就需要比较什么？需要测量哪些物理量？需要计算哪些量？我们该怎样来探究？需要选择哪些实验器材？（学生讨论后，阐明自己小组的结论，教师选取两个思路清晰的小组上台演示。下面的同学帮他们做好记录和计算。）
图1 图2
小贴士：◆使用机械对物体做的功等于不用机械时人直接对物体所做的功，
使用机械时所做的功是指人对机械做的功。
◆探究杠杆做功时，手的拉力方向要始终竖直向上。这样虽然砝码和手的运动轨迹都是圆弧，但是由于重力方向始终竖直向下，手的拉力方向始终竖直向上，所以它们做功的距离是沿力的方向的距离，即h和s，而不是弧长或弦长。
◆注意：该实验可改为用弹簧测力计测出拉力大小，这样计算出的使
用机械时做的功比不用机械时做的功多，便于学生理解功的原理。
所测物不使用机械时人做的功 使用机械时人做的功 机械 钩码钩码理量 重G/升高种类 N 人直接动力F手移动使用机做的功/N 的距离械所做S/m 得功W2/J 高度hW1/J /m 杠杆 动滑轮 师生评价实验过程与方法，教师点拨，师生共同讨论、分析实验数据，得出结论。
使用机械所做的功，都不会少于不用机械时所做的功，也就是使用任何机械都不省功，这个结论叫做功的原理。它是一切机械都遵循的普遍原理，是人们经过很长时间的研究，在大量实践的基础上得出的。所以不可能有既省力又省距离的机械。 【达标检测】
1．用10N竖直向上的拉力，使放在水平地面上重为8N的物体竖直向上移动
了2米，则拉力做功为__________J。
2．林雨将掉在地上的物理课本拾回桌面，所做的功接近于____________。 3．放学后，小明背着重40N的书包沿水平路面走了200m，又登上大约10m
高的四楼才回到家，则他在回家的过程中的书包所做的功为____________。
4．斜坡长10m，顶端与底端的竖直高度为6m，当小莉沿着斜坡用F=100N的
力把一质量为10kg的货箱从斜坡底端缓慢地推到斜坡顶端的过程中，她对货箱做的功为____________J，货箱克服斜坡的摩擦力做的功是____________J。（g取10N/kg）。
5．举重运动员在2s的时间内，用1200N的力把杠铃匀举高2m，在这段时
间内他对杠铃做的功是____________J。若他举起后在空中停留3s，在这3s内对杠铃做的功是____________J。
6．小明体重是500牛，他提着重100牛的水桶在水平地面上前进10米，水
桶高度始终不变，小明对水桶做功（ ）
A、100牛焦 B、0焦 C、5000焦 D、功的大小无法计算 7．如图所示，用水平力F拉着重为100N的物体，在水平地面上向左匀速移
动了5m，物体所受地面的摩擦力大小为20N，则（ ） A、重力做的功是500J B、拉力大小为100N C、拉力大小为120N D、拉力做的功为100J
8．某人用20N的力将重为15N的球推出去后，球在地面上滚动了10m后停
下来，球在地面上滚动的过程中，手对球所做的功为（ ） A、0J B、200J C、150J D、350J
9．某人用同样的力拉同一物体，分别在光滑面和粗糙面上移动相同的距离，
在光滑路面做的功为W1，在粗糙路面做的功为W2，则下列关系中正确的是（ ）
A、W1>W2 B、W13310．在水平地面上有三块密度为0.5×10kg/m、边长均为10cm的正方体木
块（如图甲所示），某小孩把三块木块逐一竖直堆叠起来（如图乙所示），问：
（1）一块木块的质量是____________kg。
（2）三块木块堆叠起来后对地面的压强是____________Pa。 （3）小孩叠起这堆木块至少做了____________J的功。 【巩固提升】
11．一台起重机将重6000牛的建筑材料提起10米后又向前移动了20米，整个过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？为什么？
12．在灾后重建中，村民住房重建所用砖的承压是必须考虑的一个重要指标，用砖砌墙修房时，考虑各种因素砌墙的最大实际高度只能是最大理论高度的30%。红星村村民在住房重建中，使用的是一种本村生产的长方体实心砖，这种砖长为0.24m，宽为0.12m，高为0.05m，重为36N，所能承受的最大压强
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是5×10（Pa）（g取10N/kg）求：
（1）用这种砖来修房砌墙，墙实际最高可以多高？
（2）如果将100块这种砖从地面搬到5m高的平台上，最少要做多少功？ 13．“世界第一拱”卢浦大桥共需要安装钢结构桥面板15块，每块桥面板的
质量为390t。2002年12月2日，卢浦大桥第一块桥面板被专家用桥面吊机提高46m后准确安装在指定位置。求： （1）每块桥面板的重力。
（2）每块桥面板所用的钢材的体积（钢7.8103kg/m3）。 （3）吊机将第一块桥面板匀速提高10m所做的功。 课堂总结：
课后反思 我的收获是： ______________________________________
我的问题是： _____________________________________
