第三节 做功了吗
教学目标：
1、知道力学中的功的含义。
2、理解力学中做功的两个必要的因素。
3、理解功的计算式和单位，会用公式进行简单计算。
教学重点：
知道力学中的功的含义；理解力学中做功的两个必要的因素。
教学难点：
理解功的计算式和单位，会用公式进行简单计算。
引入：为了评价机器的功效，评价劳动的结果，人们引入了“功”的说法。比如生活中经常说到的，做了无用功，这里的功，就是表示这个人行动产生的结果。“功”是个多义词，有“贡献”的意思，如功劳、立功；有“成效”的意思，如大功告成、事半功倍……大家还可以举出别的意思。力学里所说的“功”，吸收了“成效”的意思，但是还有它的特殊含义。力学主要研究力和运动的关系。当一个力作用在物体上，物体在这个力作用下通过了一段距离，这个力的作用就有了成效，力学里就说这个力做了功。今天我们就来学习一个新的概念——功。
提问：首先我们先来回忆几个概念。力的三要素是什么？水平推箱子，推力方向怎样？向上提箱子，拉力方向如何？重力的方向如何？
教学内容：
1、请同学们阅读课本第二段话。
功的概念：物理学中把力和物体在力的方向移动距离的乘积叫做机械功，简称功。
2、怎样才算是做功呢？——做功的必要因素
（1）请同学们观察图9-22，得出结论。
力学里所说的功包括两个必要的因素：
a 作用在物体上的力。               (F)
b 物体在力的方向上通过的距离。     (S)
（2）举例几个不做功的例子：
a物体没有受到力的作用，但因为惯性通过一段路程，也就是没有力做功。如在光滑的水平冰面上，一物体由于惯性做匀速直线运动。没受力。
b物体受到力，但没有移动距离，即通过的路程为零。如一人用很大的力推一辆汽车，汽车没移动，推力对物体没有做功。
c物体受到力的作用，也移动了距离，但移动的距离不是在力的方向上移动的。如手提一桶水在水平地面上行走，提桶的力没有对桶做力。
3、怎样计算功——功的理解
功等于力跟物体在力的方向上通过的距离的乘积。
（1）功的计算式：W=FS
（2）功的单位：焦耳，1焦=1牛?米。  J
（3）功的大小与作用在物体上的力成正比，跟物体通过的距离成正比。
（4）1焦耳的物理含义：在1牛顿力的作用下，物体在这个力的方向上通过的距离是1米。
4、功的计算。
例：在平地上，用50N的水平推力推动重100N的箱子，前进了10m，推箱子的小朋友做了多少功？如果把这个箱子举高1．5m，他做了多少功？
析：水平做功等于水平推力F和水平前进的距离s的乘积FS.匀速举箱子时用的力F与箱子G大小相等、方向相反。举箱子是F克服重力（阻力）G使箱子在F方向上升高h,故所做的功W2=Fh=Gh。这种情况下，常常为了简便而说，克服阻力G做的功W2 =Gh。
5、一个重要的原理（补充）
在第一个问题，“功”的引入中，对于任何一个机械都是要省力就要费距离，而且越省力的机械越费距离；要省距离就要费力，而且越省距离的机械越费力，那么人们使用机械能不能省功呢？我们通过刚才的实验并将数据填写在表格中，通过数据的分析我们发现了一个重要的规律：使用机械时，人们所做的功，都不会少于直接用手所做的功，也就是使用任何机械都不省功。这个结论叫做功的原理。
第四节 做功的快慢
教学目标
1.	知道功率的概念，能用比较的方法得出功率的概念。
2.	知道功率单位的含义并能形成具体的观念。
3.	会计算简单的功率问题。
重点：功率（意义，定义，公式）
难点：功率的单位，功率的物理意义
引入：前面我们研究了做功多少的问题，做功还有一个快慢的问题。接下来我们就来研究做功的快慢。我们知道要比较物体做功的快慢，必须考虑两个因素：其一是物体做了多少功W；其二是物体做功所用去的时间t。同学们还记得我们是如何比较物体运动的快慢的吗？我们用了三种方法，其一是在时间相同的情况下我们比较物体运动的路程；其二是在路程相同的情况下我们去比较物体运动的时间；如果运动的路程和时间均不相同，那我们就比较物体在单位时间内通过不定期的路程，也就是比较速度。同理，比较做功的快慢，方法一是在做功多少相同的情况下，比较做功的时间，当然是用时较短的做功较快了；方法二是在做功时间相同时，比较做功的多少，当然是做功多的做功快。以上两种方法均有局限性，一方面是在做功多少和做功时间中必定要有一个量相同，另一方面，只能是定性的比较一下谁做功快，但究竟快多少却无从得知。方法三是在做功时间和做功多少均不相同时，那我们就来比较物体在单位时间内做功的多少。
教学内容：
1、功率：在物理学中我们就把物体在单位时间内完成的功叫做功率，用字母P表示。
2、公式：从功率概念的含义出发，计算功率大小的公式可写作：功率＝功/时间
如果用W表示功，t表示时间，P表示功率，上式可以写成
3、单位：在国际单位制中，功的单位是焦，时间的单位是秒，功率的单位是焦/秒，它有一个专门名称叫做瓦特，简称瓦，符号是W。1W＝1J/s。
    工程技术上还常用千瓦（kW）、兆瓦（mW）作为功率的单位。
    1kW＝103W        1mW＝106W
4、通过上面的学习我们发现：
  1. 功率是用来描述物体做功快慢的物理量。
  2. 由功率的定义式可知，只有功的单位用焦耳，时间的单位用秒，功率的单位才是瓦特，且1瓦特=1焦／秒。
  3. 当功一定时，功率与做功时间成反比；当做功时间一定时，功率与功成正比；当功率一定时，功与做功时间成正比。
  4. 由W＝F·S还可求出另一个计算功率的公式，P=F·v。在这个公式中，若v为平均速度，P就是机械的平均功率；若v为某一时刻的速度，P就是机械这一时刻的功率。这个公式在有关运动学的计算中常常用到。
【典型例题】
  例1. 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（图1），推箱子的小朋友做了多少功？如果把这个箱子匀速举高1.5米，他做了多少功？
分析：水平推箱子做的功W1，等于水平推力F和水平前进的距离S的乘积FS。匀速举箱子时用的力F’与箱子重G大小相等、方向相反。举箱子是F’克服重力（阻力）G使箱子在F’方向上升高h，所做的功W2＝F’h＝Gh，这种情况下，常常为了简便而说：克服阻力G做的功W2＝Gh。
解答：F＝50牛，S＝10米，G＝100牛，h＝1.5米。
    W1＝FS＝50牛×10米＝500焦。
    W2＝Gh＝100牛×1.5米＝150焦。
    答：他推箱子做功500焦，举箱子做功150焦。
说明：题中给了两个力：50牛、100牛，也给了两个距离：10米、1.5米。千万不要死记乱套公式，算出两个功：W1＝100牛×10米＝1000焦，W2＝50牛×1.5米＝75焦。
对于公式，务必要在理解的基础上记忆、运用。W＝FS中的F是使物体在它的方向上通过距离S的力，S是物体在F方向上通过的距离。
例2. 重为100牛的物体在光滑水平面上匀速移动80米，则重力对物体做的功是多少？
分析：重力的方向竖直向下，在竖直方向上物体没有发生移动；物体在光滑水平面上移动，是由于物体有惯性，可以保持运动状态不变。水平方向上没有受到作用力。
解答：W＝Gh＝100×0＝0
说明：力对物体做功，必须有力作用在物体上，且物体在力的方向上通过距离。如果有作用力，但在力的方向上没发生移动，或者不受作用力，物体静止或匀速直线运动，都没有力对物体做功。
例3. 某人用100牛顿的水平拉力，将500牛顿的物体在水平地面上匀速移动8米，拉力做了多少功？若他用100牛顿的力竖直向上提此重物，他对物体做多少功？
分析：当他用100牛顿的水平拉力作用于物体，且物体在这个力的方向上移动8米，他对物体做的功应等于F·S。而他用100牛顿的力竖直向上提重物时，物体仍静止不动，物体没有在这个力的方向上移动距离，所以他对物体没做功。
解答：W1＝F1·S1＝100牛×8米＝8×102焦
    ∵S2＝0
    ∴W2＝0
说明：做功有两个必要的因素，即作用在物体上的力和物体在该力的方向上移动的距离，两者缺一不可。
例4. 高出水面30米处有一个容积是50米3的水箱，要用一台离心式水泵抽水给水箱，1小时能把水箱充满即可。这台水泵的功率至少是多少千瓦？（取g＝10牛/千克）
分析：这道题要求的是功率。功率，其中t是1小时
而W可以根据W＝Gh求出，其中G是50米3水重，h是30米。G的值，从水的体积V和密度ρ求出质量m以后就知道了。
解答：
    答：水泵的功率应不小于4.2千瓦。
说明：要区分功、功率和效率。
    功率是反映做功快慢的物理量，它与功和完成这个功所用的时间都有关系，即用表示，计算时各量都用国际单位，功率的国际单位是“瓦”。
例5. 一个瀑布每分钟有490米3的水从50米高处落下，利用这个瀑布对水轮机做功，功率多少？
    分析：用490米3的水可计算出水的重力，落下来时，重力做功。功率等于每秒钟所做的功。
    解答：
    答：功率是4×106瓦特。
例6. 一台拖拉机耕地时，在25分钟内匀速前进3000米，如果拖拉机发动机的功率是2.94×104千瓦，这台拖拉机耕地时的速度多大？牵引力多大？受到的阻力多大？
    分析：因为拖拉机耕地时匀速前进，所以它受到的阻力就等于牵引力。
    解答：拖拉机耕地时的速度为：
    拖拉机的功率为：
    拖拉机的牵引力为：
    拖拉机受到的阻力为：
    f＝F＝14700牛
    

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