第三节功。
一、教材分析。
重点、难点剖析。
1．“功”的概念是怎样建立的。
机械使我们能够做到我们原本做不到的事情。例如：有的机械可以增大我们工作上所用的力（即省力），有的机械可使我们工作得更快（即省距离）。
那么，能不能设计出一种更好的简单机械，它既省力，又能省移动距离，这是科学技术史上一个很重要的问题。
经过长期的实践和研究，人们发现既省力又省距离的机械是没有的，下面就讨论这一问题。
现在要把重力为g的物体提升一个高度h。如果我们直接用手把它匀速提升，手用力为g，手移动的距离为h，则力和距离的乘积为gh。
如果我们用轻质动滑轮匀速提升重物，由于动滑轮能省一半力，手用的力变为，而绳子是对折使用的，手移动的距离为2h，则力和距离的乘积为。
如果我们用阻力臂为动力臂2倍的杠杆来匀速提升重物，则手移动的距离是物体升高高度的二分之一，即，根据杠杆平衡条件，手用力是物重的2倍，即f=2g。则力和距离的乘积为。
综合以上情况，无论是用省力的机械，还是用省距离的机械，由于两种情况的力和距离的乘积不变，因此，省力的机械必定费距离，省距离的机械必定费力，既省力又省距离的机械是没有的。
由此可见，力与物体在力的方向上通过的距离的乘积，是一个物理意义的量。为了反映这一特性，物理学中引入了功的概念，把力与物体在力的方向上通过的距离的乘积叫做机械功，简称功。
2．如何理解做功。
物理学中的做功描述的是力的作用效果，即物体在力的作用下通过一段距离。力有了这种效果，就说力对物体做了功。例如起重机吊起重物，机车牵引列车前进。
在这些现象中，起重机的拉力对重物做功，机车牵引力对列车做功。
由此可见，把物体受力发生移动的过程叫做做功过程，功包括两个必要条件：一是物体要受力的作用，二是物体要在力的方向上通过一定的距离。这两个条件，缺一不可。
如果你推一辆陷在泥中的汽车，尽管你已使出了全身的力气，车子还是纹丝不动，几分钟后，你已筋疲力尽，而车子还是陷在泥中。在这一过程中，虽然你用力推车，但车子没有移动距离，所以你没有对汽车做功。要对一个物体做功，该物体必须在所施加的力的方向上移动距离。
当你从家门口把一箱苹果搬到房间里时，也许你认为做了功，但事实上并非如此。要对一个物体做功，施加的力必须与物体运动的方向一致。当你搬运苹果时，你施加一个向上的力来抬起箱子，这样箱子才不会掉到地面。
但箱子运动的方向是水平向前的，当你搬运这箱苹果时，由于施加的力是竖直的，在竖直方向上这箱苹果的高度、速度都没有变化，所以你在搬运这箱苹果时没有做功。
3．功的计算和单位。
功的决定因素。
提醒学生讨论、体会得出结论：常识会告诉我们：把不同物体从地面抬到同一高度，抬较重的物体需要花费更大的力，因而需要做更多的功；把同一物体抬到不同高度，移动距离远的比移动近的需要做更多的功。
功的计算公式。
物理学中，把力与物体在力的方向上通过的距离的乘积叫做功，也就是功=力×力的方向上通过的距离，用公式表示就是w=fs，式中的w表示功，f表示力，s表示物体在力的方向上通过的距离。提醒同学们注意：不能仅从字面上记住功的计算公式，必须跟进一步的文字语言说明和实际做功图景结合在一起，才能真正理解公式。
具体到功的计算公式，要注意f与s之间的关系（同体、同时、同向），即f和s必须对应同一个物体、对应同一段时间、对应同一个方向，而不是随意的一个力和一个距离相乘都是功。例如，给甲物体一个作用力，甲乙物体向某个方向移动了一段距离，两者不相干，算它们的乘积没有意义。
功的国际单位。
根据功的计算公式w=fs，功的单位是力的单位和距离的单位的组合。在国际单位单位制中，力的单位是牛（n），距离的单位是米（m），功的单位就是这两个单位相乘，也就是牛·米（n·m），为了纪念英国物理学家焦耳做出的巨大成就，用他的名字命名为功的单位，简称焦（j），1j=1n·m。1焦的物理意义是：
物体在1n的力的作用下，沿力的方向通过1m的距离，则此力做功是1j。同学们在前面已经了解1n的作用力大约是托着两只鸡蛋的力。那么1j的功就大约是手托着两只鸡蛋向上移动1m所做的功。
功的计算原则。
应用公式w=fs解题时要遵循以下原则：
首先对物体进行受力分析，画出物体的受力示意图。
当有几个力同时作用在一个物体上时，要根据题意的要求确定哪几个力做功和对谁做功。
根据做功的两个必要因素，找出做功的力和物体在力的方向上通过的距离。
功是只有大小，没有方向的物理量。
做功多少跟物体的运动形式无关，不论物体是做匀速运动还是变速运动，不管物体是在光滑平面上还是粗糙平面上，做功的多少只能由w=fs决定。
二、教学目标。
1．知识与技能。
知道机械功的概念，明确做功有两个必要条件，会用功的公式进行简单计算。
2．过程与方法。
通过生活、生产中的实例解释功的物理意义，认识做功是一个过程。
3．情感、态度与价值观。
学习从物理现象中归纳简单的规律，树立将科学技术应用于日常生活、社会实践的意义。
三、活动帮助。
1．课前准备。
**小组准备以下器材：滑轮、杠杆、玻璃板、重物、砝码、小车、弹簧测力计、刻度尺、三合板、白纸、铁架台、细绳等。
2．实验目的。
**有没有既省力又省距离的机械。
3．方法点拨。
活动一：在三合板上贴一张白纸，在纸面上每隔10cm画一条横线，画蓐平行线。
用弹簧测力计测出重物、砝码、小车受到的重力。
在铁架台上装上动滑轮，通过弹簧测力计匀速向上拉动绕过滑轮的细绳，以三合板为背景，当重物提升一格时，记下细绳头抬高的距离（几格），并测出抬高细绳头的拉力。
活动二：在铁架台上装上杠杆，支点在离杠杆一端三分之一处，长端挂上重物，弹簧测力计在短端用力向下拉。以三合板为背景，当重物提升二格时，记下测力计的拉钩移动的距离（几格），并测出向下的拉力（要在测力计的测量范围内）。
活动三：玻璃板由铁架台支成一个斜面，用弹簧测力计将小车从斜面底端平行斜面匀速拉到上端，测出拉力，用刻度尺测出底端到上端的距离以及上端的高度，本活动共做三次，每次在小车上放不同数量的砝码。
实验时应注意：（1）杠杆、滑轮要尽量轻一些；（2）摩擦要尽量小一些；（3）重物质量要适当大一些。
归纳上述活动，比较以下两个乘积：
动力（f）和动力作用点移动的距离（s）的乘积fs。
阻力（g）和阻力作用点移动的距离（h）的乘积gh。
在测量误差范围内，这两个乘积fs和gh存在什么关系？由此关系你能得出什么结论？
四、教学过程。
在讲授“做功了吗？”这段内容时，建议让学生看图，讨论，指出哪种情况下做功了，哪种情况没有做功，并进一步放后让学生讨论，举出日常生活人的活动中做功和不做功的例子各一个，并作简单的分析，以强化学生对“做工和做功”有本质区别的印象。
第四节功率。
一、教材分析。
重点、难点剖析。
1．为什么要引入功率概念。
人类创造了无数种机械，然而这些机械的做功本领彼此差别很大。例如：建筑工地上要把几百块砖送到楼顶，如果用起重机，几分钟就行了。
显然，运送相同数量的砖到相同的高度，起重机和定滑轮做的功相同，用定滑轮做这些功用几小时，起重机用几分钟，那它们做功有什么不同呢？机械做功不但有做功多少问题，还有做功快慢问题。如图11-14所示，如果挖土机半小时挖土10吨，一个工人4小时挖土1吨，（假设把土提高的高度相同），那么，挖土机和工人做的功不同，所用时间也不同，怎样比较他们做功的快慢呢？
我们可以回顾如何比较两个人运动的快慢。一般用两种方法：一种是相同路程比时间，一般赛跑都是用这种方法（裁判员的方法）；还可用另一种方法，是相同时间比路程（观众的方法）。
物理学上采取后种方法，引入了速度的知识迁移到比较做功快慢上来，引入功率概念来表示做功的快慢。单位时间（譬如1秒钟）内做的功叫功率。凡是功率大的物体，每秒钟做功多，就说明它做功快。
例如我们爬楼梯，无论是走上去还是跑上去，所做的功是一样的，但经验告诉我们，跑上去要比慢慢走上去累得多，这就是因为跑上去时做功的功率比走上去时的功率大的缘故。同样，两部等质量的汽车向山上开，功率大的车会先到达山顶。
2．功率的计算。
物理学中，做功的快慢用功率来表示。单位时间内完成的功叫功率，即功率=。如果用w表示功，t表示时间，p表示功率，则功率的定义公式为。
在国际单位制中，功的单位是焦，时间的单位是秒，功率的单位就焦/秒，专门称之为瓦特，简称瓦，这是为了纪念英国发明家瓦特改进蒸汽机所做的巨大贡献。1秒时间内完成1焦的功，功率就是1瓦，换句话说1瓦=1焦/秒。比方说，你在1秒内把一杯水送到嘴里，你做功的功率大约是1瓦。
工程技术上，还有千瓦、兆瓦等功率单位，1千瓦=103瓦，1兆瓦=106瓦。
功率大小是描述机器性能的一个重要指标，选购机器时，功率是一个首要因素。只有合适的功率，才能在实际生活中发挥机器应该体现的功能。
功率也可以用另一种形式表示。我们可通过以下例子来分析：一辆汽车做匀速直线运动。
牵引力f、速率v和功率p之间有什么关系？由于汽车做匀速直线运动，因此速度是单位时间内所通过的路程；将速度乘以力，就表示单位时间内做的功，这正是功率，所以f、v、p之间满足p=fv。显然p=fv，是从公式p=、w=fs、v=推导出来。
以后解题时可作为公式直接应用。从p=fv来看，若功率保持一定，那么加大速度必定要相应减少力，否则就不能保持它们的乘积即功率不变。平时我们说机器的功率多大，是指机器正常工作时的功率。
在解一些有关运动的物体（包括机器）的功率时，应用p=fv比较简捷。例如，拖拉机深耕土壤时，为了获得较大的牵引力就必须降低速度。又如汽车以高速度行驶时，它的牵引力较小，适用于阻力较小的情况。
当汽车上坡或负载加重时，它需要克服较大的阻力，就应换用低速度行驶，以获得较大的牵引力。汽车、拖拉机上装置的变速箱就是出于这个道理。想一想，车床在切削硬的工件时，是让车床打快转还是打慢转？
3．如何比较功率的大小。
一般采用下列三种方法比较：
1）在相同的时间内，比较做功的多少，做功越多的物体，功率越大。
2）在做功相同的条件下，比较做功的时间的长短，所用的时间越短，功率越大。
3）在做功时间和做功多少都不相同的条件下，应用p=计算后进行比较。
二、教学目标。
1．知识与技能。
知道功率的定义、单位，并对人和一些事物的功率数值有具体的概念，会计算简单的功率问题。
2．过程与方法。
从身边生产和生活实际中，认识做功不但有多少之分，而且有快慢之别，学会把速度的知识迁移到比较做功快慢上来，理解功率的定义及其公式。
3．情感、态度与价值观。
通过实验**，培养发散思维能力、实事求是的科学态度，体会研究物理问题的方法。
三、活动帮助。
第十一章,简单机械和功
星甸中学2011 2012学年第一学期月检测试卷。九年级物理2011.10 姓名班级得分。一 选择题 每题2分，共24分，每题只有一个正确答案，将你认为的正确答案写在 内 1.下列工具中属于费力杠杆的是 a 剪铁皮的剪刀b 镊子c 独轮车 d 道钉撬。2.如图2所示，人的前臂可视为杠杆，当将茶杯沿箭...
第十一章简单机械和功
知识梳理 1 杠杆的定义。2 杠杆的五要素 支点。动力。阻力。动力臂。阻力臂。平衡条件。3 杠杆的分类 4 下列各图中，o点为杠杆的支点，画出各力的力臂 标出l1 l2 5 滑轮 组 定滑轮 作用。实质。动滑轮 作用。实质。滑轮组 实验表明，使用滑轮组吊重物时，若不计滑轮重和摩擦，动滑轮被几股绳子吊...
第十一章简单机械和功
一 考点分析 一 杠杆与滑轮。1 杠杆 1 定义叫杠杆。2 五要素 画力臂方法 找支点o 画力的作用线 虚线 画力臂 实线，过支点垂直力的作用线作垂线 标力臂。2 研究杠杆的平衡条件 a 杠杆平衡是指。b 实验前 应调节使杠杆在水平位置平衡。这样做的目的是实验过程中调节杠杆再次平衡的目点是。c 结论...