师：同学们好，欢迎走进物理课堂，和姜老师一起学习“11.1 怎样才叫做功”。首先，我们来看本节课的学习目标：一、通过观察思考相关情境，能够判断力对物体是否做功；二、理解功的概念，通过分析明确做功的两个必要因素；三、知道功的计算公式和单位，会简单的功的计算，了解机械功原理。
物理学中的做功和日常生活中所说的做功有着不同的含义。日常生活中的“做工”指工作、从事体力劳动。语文中的“功”有贡献、成效的含义，比如立功劳、大功告成。而物理学中的“功”吸收了“成效”的意思，并且有了更特殊的含义。像推车不动、搬石未起，人虽竭尽全力、大汗淋漓，但并没有成效，所以从物理学的角度看，人并没有做功。
那么，究竟怎样才能够更准确地描述做功呢？请观察下面两幅图中的两个活动，思考：一、两位同学的活动有哪些共同点？二、物体移动的距离和它受到的力的方向有何关系？带着这两个问题，我们通过动画更清晰地来描述一下两个活动过程。
甲图中人用竖直向上的力(F)把物体竖直向上提起了距离(s)；乙图中人用水平方向上的推力将小车水平推动了距离(s)。它们的共同点是什么呢？通过观察不难发现，共同点是：一、两物体都受到力的作用；二、两物体都移动了一段距离，并且这个距离是在力的方向上移动的。用一句话概括就是：物体在作用力的方向上移动了一段距离。
在物理学中规定：作用在物体上的力，使物体在力的方向上移动一段距离，就说这个力对物体做了机械功，简称做了功。
那么通过功的概念，同学们能总结出做功的两个必要因素吗？是的，做功必须具备两个必要因素：作用在物体上的力和物体在力的方向上通过的距离。这两个因素必须同时具备，缺一不可，缺少一个都不算做功。
为了更准确地理解何为做功，我们一起来分析一下生活中常见的几种不算做功的情况。联系生活实际，判断下列几种情况力对物体做功了吗？1. 抱着一摞书不动时，你累吗？对书做功了吗？2. 运动员踢出足球后，足球在地面上滚动时，人对足球做功了吗？3. 人提着箱子在水平路面上前进，提力做功了吗？
我们来一一分析：首先，人抱着书不动，书受到人给它竖直向上的力不为(0)，人确实很累，但是书并没有在力的方向上通过距离，距离为(0)。也就是说此时物体虽然受到力的作用，但并没有在力的方向上通过距离，不具备做功的两个必要因素，像这种有力无距离的情况不算做功，即劳而无功。推车不动、搬石未起也属于这种有力无距离的情况，人对它们并没有做功。
再看踢出后的足球在地面上滚动，足球在地面上滚动了一段距离不为(0)，但此时足球在地面上滚动的过程中，人对足球并没有力的作用，力为(0)，所以也不具备做功的两个必要因素。像这种有距离无力的情况，也不算做功，即不劳无功。掷出后的冰壶在冰面上滑行时，人对冰壶也是没有做功的。
最后看人提箱子在水平路面上行走，人对箱子施加一个竖直向上的提力不为(0)，箱子在水平方向上也移动了一段距离不为(0)，但是箱子受到力的方向与箱子移动的距离方向互相垂直，像这种有力有距离，但是力的方向和通过距离方向垂直也不算做功，即方向垂直无功。
我们可以总结出不算做功的几种情况：有力无距离，劳而无功；有距离无力，不劳无功；有力有距离，但是力的方向和通过距离方向垂直，无功。
学以致用，明白了何为做功和什么不算做功，判断下列几种情况力对物体做功了吗？同学们先思考一下。
a图中小鸟将虫子从地里叼起来，关键词“叼起来”，说明虫子受到小鸟给它向上的力，并且在力的方向上通过了距离，所以小鸟对虫子做功了。
b图中人将油桶推到仓库中，关键词“推到”，说明人对桶施加了力，通过图中可知这个力是沿着斜面向上的，而且在力的方向上也移动了一段距离，所以人对油桶也做功了。
c图中运动员举着杠铃不动，关键词“不动”，虽然杠铃受到运动员给它施加的力，运动员很累，但是杠铃并没有在力的方向上通过距离，也就是有力无距离的情况，运动员对杠铃并没有做功。
在实际生活和生产中，不仅要能够判断力对物体是否做功，往往还要能够测算功。如何测算功呢？如图，物块(G)在水平拉力作用下，在水平方向上通过一段距离，拉力对物块做功了吗？根据功的概念，此时物块受到水平拉力作用，而且在水平拉力方向上通过了一段距离，所以拉力对物块做功了。
假如在甲图中，物块受到的拉力(F1 = 1)牛，物块沿力的方向通过的距离为(s)时，拉力对物块所做的功为一份功。那么在乙图中，当物块受到的拉力(F2)为(2)牛，通过的距离也是(s)时，拉力对物块所做的功是多少呢？和甲种情况比较，发现乙种情况下拉力(F2)是(F1)的二倍，距离相同，所以拉力对物块所做的功就是甲种情况下拉力对物块所做功的二倍，也就是做了两份功。
再看丙图中，当物块受到的拉力(F2)还是(2)牛，但是物块沿力的方向通过的距离是乙图中距离的(2)倍，也就是(2s)时，拉力对物块所做的功是多少呢？和甲种情况比较，物块所受到的拉力(F2)是(F1)的两倍，物块沿力的方向通过的距离是甲图中距离的(2)倍，所以拉力对物块所做的功就应该是甲种情况下拉力做功的四倍，也就是做了四份功。
通过表格中的数据，同学们能发现拉力对物块所做的功与物块受到的拉力以及物块沿力的方向通过的距离之间有什么关系呢？是的，物块受到的拉力越大，物块沿力的方向通过的距离越长，拉力对物块所做的功就越多。也就是功的大小跟作用在物体上的力成正比，跟物体在力的方向上通过的距离成正比。
在物理学中规定，力对物体做的功等于力与物体在力的方向上移动的距离的乘积，用公式表示就是功(=)力(\times)距离。功是今天所学的一个新的物理量，用字母(W)来表示，力用(F)表示，距离用(s)表示，那么可以得出(W = F\times s)。在这个公式的基础上，还可以推出求力以及求距离的公式。利用公式进行计算时，同学们要注意这三个物理量（功、力和距离）一定要一一对应，不能张冠李戴。比如想求某个力对物体做的功，就一定等于这个力乘以物体在这个力方向上所通过的距离。除此之外，计算时单位也要统一。
功的单位是什么呢？因为功(=)力(\times)距离，在国际单位制中，力的基本单位是牛顿，距离的基本单位是米，所以功的单位就可以由力的单位和距离的单位复合而成，即牛·米。除此之外，功还有一个特定的单位叫做焦耳，简称“焦”。焦耳这个单位是为了纪念英国的物理学家焦耳而命名的。
詹姆斯·普雷斯科特·焦耳，1818年12月24日出生于曼彻斯特近郊的沙弗特，英国皇家学会会员，英国物理学家。1840年，他的第一篇重要的论文被送到英国皇家学会，指出了电导体所发出的热量与电流强度、导体电阻和通电时间的关系，即焦耳定律。焦耳在研究热的本质时，发现了热和功之间的转换关系，并由此得到了能量守恒定律，最终发展出热力学第一定律。他还和开尔文合作发展了温度的绝对尺度。无论是在实验方面还是在理论上，焦耳都是从分子动力学的立场出发深入研究的先驱者之一。可以说，焦耳是一位自学成才的物理学家，他在热和机械功的定量关系以及热力学方面都有着很大的贡献。我们要学习他坚持不懈、善于观察、精益求精的精神。