11.1怎样才叫做功
【知识点1】做功的条件
①物理学中规定,作用在物体上的力,使物体在
上移动一段
,就说这个力对物体做了机械功。
②做功的两个必要因素:一个是
;另一个是
③不做功的三种情况:
a.有力没距离
b.有距离没力
C.力垂直距离
④实例分析:
小车从左运动到右边的位置,各个力对小车的做功情况(选填:“做功”或“不做功”):
a.重力G
b.支持力F支
c.
拉力F
【知识点2
】功的计算
①功的符号:
,功的单位是
,单位符号是
;1J=
N.m
②功的计算:功=
×
。字母公式:W=
用W表示功,F表示力,s表示物体在力的方向上移动的距离;重力做功的表达式:
③机械功的原理:使用任何机械都不能省
。
【典例分析】
例题1.在排球运动中,跳发球(如图所示)是最具威力的发球方式。现用100N的力击打重为5N的排球,排球离手后飞行落到15m远的地面上。排球飞行过程中,运动员对排球做功( )
A.
1500J
B.75
C
.
0J
D.无法计算
变式1-1:同上题,在整个过程中,运动员对排球做的功(
)
A.
1500J
B.75
C
.
0J
D.无法计算
例题2.(2018秋?东莞市校级期末)如图,斜面长度为0.2m,高度为0.1m,重为10N的小球A从斜面滚下,重力做功为
J,斜面对小球的支持力为6N,支持力对小球做功为
J.小球在水平面上运动了0.5m,重力做功为
J
变式2-1:运动员将200kg的杠铃从地上举高2m,在这个过程中,运动员做了多少功?(g=10N/kg)
变式2-2:小明从1楼爬到3楼,根据生活实践经验估算,小明克服自身重力约做了多少功?(
)
A.
0J
B
3000J
C.300J
D.30J
例题3(2017?宜昌)小明同学用40N的水平推力推着重100N的书箱在水平地面上前进了2m,松开手后,书箱仍向前滑行了1m,整个过程中小明做功
J,书箱的重力做功
J
变式3-1:小明用水平推力推着木箱沿水平方向匀速前进了50m,做了1250J的功,则小王用的水平推力是多大?木箱受到的摩擦力多大?
例题4.如图,用平行于斜面的200N的拉力,把重为900N的物体沿着长为5m,高为1m的斜面匀速拉到斜面顶端,在此过程中,求(1)拉力F做的功;(2)重力做的功
【基础过关】
1.关于做功,以下说法正确的是(
)
A.小孩用力推大石头,虽没推动,但小孩做了功
B.某同学提着一桶水,在水平地面上走了1m,手对桶向上的拉力做了功
C.列车在水平轨道上前进,重力做了功
D.水往低处流,重力对水做了功
2.如图所示为运动员投掷铅球的过程示意图,下列有关说法错误的是( )
A.在a到b的过程中,运动员对铅球做了功
B.在b到c的过程中,运动员对铅球没有做功
C.在c到d的过程中,铅球的运动状态在不断改变
D.在a到d的过程中,没有力对铅球做功
3.如图所示AB、AC、AD为三个光滑面,其中AD为曲面。物体由A点分别沿着三个面滑下时,重力所做的功( )
A.沿着AB面做功最少
B.沿着AC面做功最多
C.沿着AD面做功最多
D.重力做功一样多
4.小李同学先后用同样大小的力F使同一木箱分别在如图所示甲、乙、丙三个表面上沿力的方向移动相同的距离s,力F在这三个过程中所做的功分别为W甲、W乙、W丙,则( )
A.W甲<W乙<W丙
B.W甲>W乙>W丙
C.W甲=W乙=W丙
D.W甲=W乙<W丙
5.起重机匀速提升重为2×104N的工件,竖直提升了100m,又沿水平方向移动了5m,在这个过程中,钢丝绳的拉力所做的功是(
)
A.3×105J
B.105J
C.2×106J
D.0J
6.用拖拉机耕田,如果牵引力是3×104N,拖拉机水平行驶了3km,那么它共做了多少功?
7.有一个装着矿石的矿斗,总质量是3×103kg,把它从井底匀速提到地面上做了6×105J的功,问该矿井有多深?(g=10N/kg)
【能力提升】
1.两个斜均光滑,用力F1、F2别沿两个面将同一物体匀速拉到斜面的顶部,做的功分别为W1、W2,则下列关系中正确的是( )
A.F1=F2? W1=W2
B.F1>F2? W1=W2
C.F1<F2? W1=W2
D.F1>F2? W1>W2
2.如图所示,用F=50N的水平拉力,通过一个动滑轮,使重为200N的物体A水平向右匀速移动了3m,在这个过程中( )
A.拉力F做了150J的功
B.拉力F做了300J的功
C.重力做了600J的功
D.重力做了1200J的功
3.如图甲所示,一块质量为0.2kg的铁块被吸附在竖直放置且足够长的磁性平板上,在竖直方向上拉力F=3N的作用下向上运动,铁块运动速度v与时间t的关系图象如图乙所示。则铁块受到的摩擦力为
N,0~3s内拉力F做的功是
J。
4.某工人用图示装置将重500N的石块在10s内竖直向上匀速提升4m,此装置是
(定/动)滑轮,该工人拉力做的功为
J,绳端移动的速度为
m/s(滑轮和绳的重力、摩擦均不计)。
5.如图表示一个楼梯,楼梯上面有一个平台。楼梯的斜坡长L=5m,平台高h=4m,平台长s=3m.某人手提质量为25kg的水桶沿楼梯上楼,然后走到平台右端。这一过程中人做了多少功?
6.若质量是60kg的人骑重40kg电动自行车10min在水平路面上匀速行驶了3.6km,受到的阻力是人与车总重的0.02倍,取g=10N/kg,求:
(1)电动自行车的受到的牵引力;
(2)电动自行车的速度;
(3)行驶10min,电动机对自行车做的功。
11.1怎样才叫做功参考答案
【知识点1】做功的条件
①力的方向
距离
②作用在物体上的力
在力的方向上移动一段距离
④
不做功;不做功;做功
【知识点2】功的计算
①W
焦耳
J
1
②力
距离
FS
W=Gh
③功
【典例分析】
例1:C
【解析】在排球飞行的过程中,有距离,但是运动员对排球没有力,所以没有做功。
变式1-1:D
【解析】注意题目强调的是整个过程,运动员对排球有做功,但是发力的那一瞬间,力和排球运动距离不知道,所以是无法计算。
例2:
1
0
0
【解析】重力做功W=Gh,
h代表高度差;由此可知,水平面上重力不做功。支持力始终与接触面垂直,所以支持力也不做功。
变式2-1:
4000J
【解析】G=mg=200kg×10N/kg=2000N;运动员克服重力做功:W=Gh=2000N×2m=4000J.
变式2-2:
B
【解析】估算题需要有些生活积累:一层楼高3m,中学生体重约500N。1楼到3楼,高度h=3m×2=6m。所以小明克服自身重力做功:W=Gh=500N×6m=3000J。
例3:
80
0
【解析】
(1)小明同学用40N的水平推力推着重100N的书箱在水平地面上前进了2m,推力对箱子做的功:W1=Fs1=40N×2m=80J;
松开手后,书箱仍向前滑行了1m,书箱由于惯性滑行,则小明没有做功,即W2=0J;
整个过程中小明对书箱一共做的功:W=W1+W2=80J+0J=80J;
(2)书箱在水平面上运动,虽然受重力,也有距离,但在重力的方向上没有移动距离,所以重力没做功,为0J。
变式3-1:
250N
250N
【解析】(1)根据W=FS可知,
(2)木箱沿水平面匀速运动,根据二力平衡,f=F=250N
例4:1000J;900J
【解析】(1)拉力F所做的功:W=Fs=200N×5m=1000J
(2)克服重力所做的功:W=Gh=900N×1m=900J
【基础过关】
1.
D
2.D
【解析】A、在a到b的过程中,运动员对铅球有一个推力的作用且铅球在推力作用下移动了一段距离,所以在这个阶段,运动员对铅球做了功,故A正确;
B、在b到c的过程中,铅球已经离开人手,铅球不再受到手的推力,铅球是靠惯性向前运动一段距离,所以在这个阶段,运动员对铅球没有做功,故B正确;
C、在c到d的过程中,铅球始终受到重力作用,且铅球在重力作用下向下运动,所以在这个阶段,铅球运动的速度和方向都在改变,运动状态改变,故C正确;
D、在a到d的过程中,当手与铅球接触时做功,同时重力也会对铅球做功,故D错误。
3.D
【解析】物体沿三个光滑斜面下滑,重力做功W=Gh,
∵物体在重力方向上移动的距离h相同,
∴重力所做的功相同。
4.C
5.
C
6.
9×107J
【解析】已知F=3×104N,s=3km=3000m.拉力所做的功:W=Fs=3×104×3000m=9×107J
7.
200m
【解析】已知W=6×105J,m=3×103kg.矿斗的总重力:G=mg=3×103kg×10N/kg=3×104N;根据重力做功公式W=Gh可得,
【能力提升】
1.B【解析】①∵斜面光滑说明摩擦力为0,即使用光滑的斜面没有额外功,
∴把同一物体沿斜面分别拉到顶端,G和h相同,由W=Gh可知两次做的功相同,即W1=W2。
②从图可知,F1的斜面长度s1小于F2的斜面长度s2,根据公式W=Fs可知,
∵W1=W2,s1<s2,∴F1>F2。
2.B
【解析】AB、拉力F=50N,绳子自由端运动的距离s=2×3m=6m,拉力做功W=Fs=50N×6m=300J.故A错误、B正确;CD、在重力的方向上没有移动距离,重力做功为0,故C、D错误。
3.
1;1.8【解析】(1)由乙图可知,铁块在竖直方向上运动时,速度保持不变,因此铁块做匀速直线运动,铁块受到平衡力的作用,在竖直方向上受到竖直向下的重力G、竖直向下的摩擦力f和竖直向上的拉力F,根据平衡力的特点,故铁块受到摩擦力大小f=F-G=3N-0.2kg×10N/kg=1N;
(2)铁块在0~3s内升高的距离s=vt=0.2m/s×3s=0.6m,因此拉力F做的功W=Fs=3N×0.6m=1.8J。
4.
动;2000;0.8。【解析】(1)图中的滑轮随物体一起运动,此装置是动滑轮;
(2)滑轮和绳的重力、摩擦均不计,工人拉力做的功:
W=Gh=500N×4m=2000J,
(3)根据公式v=s/t
得,V物=4m/10s=0.4m/s
;
v绳端=2v物=2×0.4m/s=0.8m/s
5.
980J
[【解析】上楼对水桶做的功:W1=Gh=mgh=25kg×9.8N/kg×4m=980J;
手提水桶从平台左端走到右端,在拉力的方向上移动距离为0,做功:W2=0;
这一过程中人做功:W=W1+W2=980J+0=980J。
6.
20N
10m/s(或3.6Km/h)
72000J
【解析】(1)人与车总重:
G=mg=(40kg+60kg)×10N/kg=1000N,
电动自行车在水平路面上匀速行驶时,受力平衡,
所以电动自行车的受到的牵引力:
F=f=0.02G=0.02×1000N=20N;
(2)已知时间t=10min=600s
路程s=3.6Km=3600m,自习车的速度:
(3)行驶10min,电动机对自行车做的功:
W
=FS=20N×3600m=72000J