11.1功 同步课堂 (原卷版+ 解析版)2025-2026学年沪粤版(2024)九年级上册

文档属性

名称 11.1功 同步课堂 (原卷版+ 解析版)2025-2026学年沪粤版(2024)九年级上册
格式 zip
文件大小 3.4MB
资源类型 教案
版本资源 沪粤版
科目 物理
更新时间 2025-09-23 00:30:43

文档简介

11.1功
【知识点1】总功 1
【知识点2】功的概念 2
【知识点3】功由F和s共同决定 3
【知识点4】功的比较大小 4
【题型1】判断力对物体是否做功 5
【题型2】比较功的大小 7
【题型3】功的计算 9
【题型4】功的概念 10
【知识点1】总功
总功定义:有用功加额外功的和叫做总功。即动力所做的功。
公式:W总=W有用+W额
考查总功的概念及计算。
例:如图所示,斜面长s=2m,高h=0.8m.建筑工人将重G=500N的货物箱,用绳子从地面匀速拉到顶端时,沿斜面向上的拉力F=250N,不计绳重力。求:
(1)该过程拉力F做的总功是多少?
(2)该过程拉力F做的额外功是多少
(3)货物箱在斜面上受的摩擦力大小是多少?
分析:(1)已知斜面长和拉力F,根据W总=Fs计算拉力做的总功;
(2)已知货物箱重力和斜面的高,根据W有=Gh计算有用功,从而计算该过程拉力F做的额外功;
(3)根据W额=fs计算货物箱在斜面上受的摩擦力。
解析:解:(1)该过程拉力F做的总功:
W总=Fs=250N×2m=500J;
(2)克服货物箱做的有用功:
W有=Gh=500N×0.8m=400J;
由W总=W有+W额可得额外功:
W额=W总-W有=500J-400J=100J;
(3)克服货物箱在斜面上受的摩擦力做的功是额外功,
由W额=fs可得:
f===50N。
答:(1)该过程拉力F做的总功是500J;
(2)该过程拉力F做的额外功是100J;
(3)货物箱在斜面上受的摩擦力是50N。
点评:本题考查作用斜面时有用功、额外功和总功的计算,难度不大。
明确做功目的,再运用W总=W有用+W额来计算。
【知识点2】功的概念
功的定义:作用在物体上的力在力的方向上移动了一段距离,我们就说这个力对物体做了功。功等于作用在物体上的力与物体在力的方向上通过的距离的乘积。
从功的概念及其含义去对知识点命题。一般考试以选择题、填空题的形式出现。
例:关于功,下列说法正确的是(  )
A.力越大做功越多
B.做功所用的时间越长做功越多
C.物体在力的方向上移动的距离越大做功越多
D.功等于作用在物体上的力与物体在力的方向上通过的距离的乘积
分析:(1)功等于力与在力的方向上移动距离的乘积,可用公式W=Fs来计算功的大小;
(2)根据W=Pt可知,做功的多少与功率和做功时间两个因素有关,据此分析答题。解析:解:
A、根据W=Fs可知,虽然力大,但物体在力的方向上移动的距离未知,所以不能判断做功的多少,故A错误;
B、根据W=Pt可知,虽然做功所用的时间长,但是功率的大小未知,所以不能判断做功的多少,故B错误;
C、根据W=Fs可知,虽然物体在力的方向上移动的距离大,但是力的大小未知,所以不能判断做功的多少,故C错误;
D、根据功的定义可知,功等于作用在物体上的力与物体在力的方向上通过的距离的乘积,故D正确。
故选:D。
点评:理解功的概念和功的计算公式的意义,是解答此题的关键。
记忆性内容,牢记即可。
【知识点3】功由F和s共同决定
功由力(F)和物体在力的方向上移动的距离(s)共同决定。
功的定义是力学中的一个基本概念, 它表示力对物体作用的效果。 具体来说, 功是作用在物体上的力与物体在力的方向上移动的距离的乘积, 用数学公式表示即为W=Fs。 其中, W代表功, F是作用在物体上的力, s是物体在力的方向上移动的距离。 功的国际单位是焦耳( J) , 1焦耳等于1牛顿的力使物体在力的方向上移动1米的距离所做的功。
考查测量平均速度的实验,包括实验原理,实验器材,实验步骤,实验方法,数据分析,注意事项等内容。
例:下列关于功的说法中正确的是(  )
A.作用在物体上的力越大,做的功就越多
B.物体通过的距离越大,做的功就越多
C.作用在物体上的力越大,物体通过的距离越大,做的功就越多
D.作用在物体上的力越大,物体通过的距离越大,做的功不一定越多
分析:解答本题要抓住做功的两个必要因素:作用在物体上的力;物体在力的方向上通过的距离。二者缺一不可。
解析:解:A、由W=Fs可知,作用力越大,物体通过的距离不一定大,因此对物体做的功不一定多;故A错误;
B、由W=Fs可知,在力的方向上物体通过的距离越长,作用在物体上的力不一定大,因此对物体做的功不一定多;故B错误;
CD、由W=Fs可知,作用在物体上的力越大,物体在力的方向上通过的距离越大,则做的功越多;如果力的方向与距离的方向垂直时,则对物体做的功为零;故C错误,D正确;
故选:D。点评:本题考查了力是否做功的判断方法。有力有距离,力对物体不一定做功;物体只有在力的作用下通过了距离,力才对物体做功。
理解功的决定因素,功由力(F)和物体在力的方向上移动的距离(s)共同决定。
【知识点4】功的比较大小
功是一个标量,有大小没有方向,功有正负之分,正功大于负功,在动能定理中,要用正功和负功的代数和相加的.因此,比较两个功的大小,要考虑它们的正负.在初中不需要这样理解.功的计算:物体在力与力的方向上通过距离的乘积.W=FS
各量单位功W:J(焦耳),力F:N(牛顿);移动距离S:m(米),由功的原理可知使用任何机械都不省功.
注意:①分清哪个力对物体做功,计算时F就是这个力;
②公式中的S 一定是在力的方向上通过的距离,且与力对应.
③功的单位“焦”(1牛 米=1焦).
考查功的比较大小。
例:物体放在水平面上,受恒定的拉力F作用从A运动到B,水平面AC段光滑,CB段粗糙(C是AB的中点)。拉力在AC段做功为W1,在CB段做功为W2,那么W1与W2的大小关系是(  )
A.W1<W2
B.W1=W2
C.W1>W2
D.无法确定
分析:根据W=Fs判定功的大小;
解析:解:由题知,物体从A运动到B的过程中,受到的拉力F不变,AC等于CB,即通过的距离相同,根据W=Fs可知,所做的功是相同的,即W1=W2。
故选:B。
点评:此题考查功的大小比较,属于基础题目,难度不大。需要注意的是:功的大小与接触面的粗糙程度无关。
要根据公式W=Fs判断,结合功的原理使用任何机械都不省功.
【题型1】判断力对物体是否做功
【典型例题】如图所示,力对物体做功的是(  )
A.用力搬石头,搬而未动
B.货物在叉车的作用下水平移动
C.推着小车前进
D.手扶轮胎静止不动
【举一反三1】如图所示几种情形中,人对物体做功的是(  )

A.甲图:运动员举着杠铃原地不动
B.乙图:沿水平方向推动小车
C.丙图:投篮后篮球在空中飞行
D.丁图:提桶沿水平方向做匀速直线运动
【举一反三2】投掷实心球是我市体育中考项目之一。如图所示是扔实心球的四个过程,其中手对实心球做功的过程是(  )
①捡起球   ②停在空中  ③挥动球  ④球飞出去
A.①和③
B.②和③
C.①和④
D.②和④
【举一反三3】下列情景中,说明小孩对物体做功的是(  )
A.小孩用力推汽车,没能推动
B.小孩用力提起水桶
C.被小孩踢出去以后在地面上滚动的足球
D.小孩用手托着鸡蛋在水平路面行走
【举一反三4】如图,是小明和小王帮老奶奶推车前行的情景。该过程中,他们的推力对小车 ,小车所受重力对小车 (均选填“做功”或“不做功”)。
【举一反三5】小明喜爱踢足球,并加入了学校的足球队,如图所示的是他某次传球时的情景。足球离开脚后,继续向前滚动,小明对足球 (选填“做”或“不做”)功。在滚动过程中,若所有外力全部消失,足球将保持 (选填“静止”或“匀速直线运动”)状态。
【举一反三6】如图所示,在冰壶比赛中,运动员用力推冰壶,冰壶离开运动员后在冰面上仍能向前滑行一段距离,冰壶在滑行过程中,推力 (选填“没有”或“有”)对冰壶做功。
【题型2】比较功的大小
【典型例题】质量分别为m和2m的两个物体在大小为F的恒力作用下,在力的方向上前进了相同的距离,下列结论正确的是(  )
A.甲图中F做的功小于乙图中F做的功
B.甲图中F做的功等于乙图中F做的功
C.甲图中F做的功大于乙图中F做的功
D.条件不足,无法比较甲、乙两图中F做功多少的关系
【举一反三1】甲、乙两同学进行推箱子比赛,甲同学的箱子比乙同学的箱子质量轻,但甲把箱子放在粗糙的水平面上,乙同学把箱子放在比较光滑的水平面上,两位同学用同样大小的力沿水平方向分别推箱子移动了相同的距离,推力所做的功分别为W甲和W乙,则两者的关系为(  )
A.
B.
C.
D.无法判断
【举一反三2】如图所示,将一小球从A点竖直向上抛出(不计空气阻力), 经过B点到达最高点C 时速度为零。图中h1=h2,下列判断正确的是(  )
A.小球在AB段克服重力所做的功等于在BC段克服重力所做的功
B.小球从A运动到B的时间大于它从B 运动到C的时间
C.小球抛出后向上运动是由于一直受到向上的力
D.小球运动到最高点C 时所受的合力为零
【举一反三3】小明的体重大于小亮的体重。体育课上小明爬绳,小亮爬杆,两个人都爬到5m高的顶端。关于两人做功的多少,下列说法正确的是(  )
A.小明做的功多
B.小亮做的功多
C.两人做功一样多
D.无法比较两人做功的多少
【举一反三4】如图所示,在整修寺庙的过程中,甲和尚用较大的力将一捆木料匀速提到3米高的庙墙上,乙和尚用较小的力将一篮瓦片匀速提到了8米高的房檐上。根据以上情景,小明和小红就甲、乙两个和尚所做功的多少进行了讨论。
小明的观点是:“甲和尚做功多,因为他用的力大”。
小红的观点是:“乙和尚做的功多,因为他提起的距离大”。
你认为小明的观点 ,小红的观点 。(两空均选填“正确”或“错误”)
根据现有条件, (选填“能”或“不能”)准确比较两个和尚做功的多少。
【举一反三5】质量为5kg的甲物体放在光滑的水平面上,质量为2kg的乙物体放在粗糙的水平面上,它们分别在相等的水平力F作用下,沿力F的方向移动相等的距离。那么F对两物体所做的功 ;
A.甲较多
B.乙较多
C.相等
D.无法确定
选择理由: 。
【举一反三6】如图所示,在整修寺庙的过程中,甲和尚用较大的力将一捆木料匀速提到3米高的庙墙上,乙和尚用较小的力将一篮瓦片匀速提到了8米高的房檐上。根据以上情景,小明和小红就甲、乙两个和尚所做功的多少进行了讨论。
小明的观点是:“甲和尚做功多,因为他用的力大”。
小红的观点是:“乙和尚做的功多,因为他提起的距离大”。
你认为小明的观点 ,小红的观点 。(两空均选填“正确”或“错误”)
根据现有条件, (选填“能”或“不能”)准确比较两个和尚做功的多少。
【题型3】功的计算
【典型例题】全国中小学生安全教育日这天老师为同学们讲解了高空抛物的危害:一个鸡蛋从高空落下,可以使人头皮受损,甚至危及人的生命。如果一个鸡蛋从20m高处落下,则下列数值与鸡蛋重力所做的功最接近的是( )
A.1J
B.10J
C.100J
D.0.1J
【举一反三1】水平面上的物体受到水平拉力F的作用,拉力F的大小与时间t的关系如图甲所示,t=6s时,将拉力F撤掉,物体运动的速度v与时间t的关系如图乙所示,已知物体运动的v-t图像与时间轴围成的面积大小等于物体运动的路程,下列说法正确的是(  )
A.0~2s内物体受到的摩擦力为0
B.2~4s内物体受到的摩擦力为6N
C.2~6s内拉力F做的功为28J
D.2~7s内物体运动的路程为5m
【举一反三2】《天工开物》是我国古代的科学著作,其中这样写道:“凡河滨有制筒车者,堰陂障流绕于车下,激轮使转,挽水入筒,——顷于枧内,流入亩中,昼夜不息,百亩无忧。”该段文字描述了筒车这样一种以水流作动力,用来取水的机械,如图所示。若接水槽离取水处高5m ,水轮上有12个取水筒,一个取水筒每次可取水4kg,筒车转一圈对进入接水槽的水所做的功为 J(接水槽离倒水处的高度忽略不计,g=10 N/kg)。
【举一反三3】某老旧小区改造工地,工人用起重机将重的施工材料匀速吊上6m高工作台,用了10s。施工材料上升的速度是 m/s;起重机对施工材料做功 J。
【举一反三4】如下图所示的是某餐厅的送餐机器人,其自身质量为45kg。该送餐机器人托着质量为5kg的物体送餐时,在1min内匀速直线运动了72m,该送餐机器人受到的摩擦力为其总重力的0.08倍。求此次送餐过程中:(g取10N/kg)
(1)该送餐机器人运动的速度;
(2)该送餐机器人所受牵引力的大小;
(3)该送餐机器人克服摩擦力做功的多少。
【题型4】功的概念
【典型例题】为了纪念他对科学发展的贡献,将功和能量的单位以其名字命名的科学家是(  )
A.牛顿
B.焦耳
C.瓦特
D.伽利略
【举一反三1】如图所示,以科学家名字作为功和能量的单位的是(  )
A. 牛顿
B. 帕斯卡
C. 焦耳
D. 瓦特
【举一反三2】如图所示,以科学家名字作为功和能量的单位的是(  )
A. 牛顿
B. 帕斯卡
C. 焦耳
D. 瓦特
【举一反三3】下列关于功和能的说法正确的是(  )
A.具有能的物体一定正在做功
B.物体具有的能量越多,它做的功就越多
C.物体做的功越少,它具有的能量就越少
D.物体能够做的功越多,它具有的能就越多
【举一反三4】当一个力作用在物体上,并且物体沿 方向通过了一段距离,物理学上称这个力对物体做了功。在国际单位制中,功的单位是 。
【举一反三5】功的计算:功等于力与物体在力的方向上移动的距离的 ,即 ,力的单位是牛,距离的单位是米,则功的单位是 ,功的单位有一个专门的名称叫作 ,简称 ,符号是 。
【举一反三6】功:物理学中规定:如果力作用在物体上,并使物体沿 移动一段距离,我们就说力对物体做了功。
【举一反三7】物理学中规定:如果物体 且 ,就说力对物体做了功。11.1功
【知识点1】总功 1
【知识点2】功的概念 2
【知识点3】功由F和s共同决定 3
【知识点4】功的比较大小 4
【题型1】判断力对物体是否做功 5
【题型2】比较功的大小 8
【题型3】功的计算 11
【题型4】功的概念 14
【知识点1】总功
总功定义:有用功加额外功的和叫做总功。即动力所做的功。
公式:W总=W有用+W额
考查总功的概念及计算。
例:如图所示,斜面长s=2m,高h=0.8m.建筑工人将重G=500N的货物箱,用绳子从地面匀速拉到顶端时,沿斜面向上的拉力F=250N,不计绳重力。求:
(1)该过程拉力F做的总功是多少?
(2)该过程拉力F做的额外功是多少
(3)货物箱在斜面上受的摩擦力大小是多少?
分析:(1)已知斜面长和拉力F,根据W总=Fs计算拉力做的总功;
(2)已知货物箱重力和斜面的高,根据W有=Gh计算有用功,从而计算该过程拉力F做的额外功;
(3)根据W额=fs计算货物箱在斜面上受的摩擦力。
解析:解:(1)该过程拉力F做的总功:
W总=Fs=250N×2m=500J;
(2)克服货物箱做的有用功:
W有=Gh=500N×0.8m=400J;
由W总=W有+W额可得额外功:
W额=W总-W有=500J-400J=100J;
(3)克服货物箱在斜面上受的摩擦力做的功是额外功,
由W额=fs可得:
f===50N。
答:(1)该过程拉力F做的总功是500J;
(2)该过程拉力F做的额外功是100J;
(3)货物箱在斜面上受的摩擦力是50N。
点评:本题考查作用斜面时有用功、额外功和总功的计算,难度不大。
明确做功目的,再运用W总=W有用+W额来计算。
【知识点2】功的概念
功的定义:作用在物体上的力在力的方向上移动了一段距离,我们就说这个力对物体做了功。功等于作用在物体上的力与物体在力的方向上通过的距离的乘积。
从功的概念及其含义去对知识点命题。一般考试以选择题、填空题的形式出现。
例:关于功,下列说法正确的是(  )
A.力越大做功越多
B.做功所用的时间越长做功越多
C.物体在力的方向上移动的距离越大做功越多
D.功等于作用在物体上的力与物体在力的方向上通过的距离的乘积
分析:(1)功等于力与在力的方向上移动距离的乘积,可用公式W=Fs来计算功的大小;
(2)根据W=Pt可知,做功的多少与功率和做功时间两个因素有关,据此分析答题。解析:解:
A、根据W=Fs可知,虽然力大,但物体在力的方向上移动的距离未知,所以不能判断做功的多少,故A错误;
B、根据W=Pt可知,虽然做功所用的时间长,但是功率的大小未知,所以不能判断做功的多少,故B错误;
C、根据W=Fs可知,虽然物体在力的方向上移动的距离大,但是力的大小未知,所以不能判断做功的多少,故C错误;
D、根据功的定义可知,功等于作用在物体上的力与物体在力的方向上通过的距离的乘积,故D正确。
故选:D。
点评:理解功的概念和功的计算公式的意义,是解答此题的关键。
记忆性内容,牢记即可。
【知识点3】功由F和s共同决定
功由力(F)和物体在力的方向上移动的距离(s)共同决定。
功的定义是力学中的一个基本概念, 它表示力对物体作用的效果。 具体来说, 功是作用在物体上的力与物体在力的方向上移动的距离的乘积, 用数学公式表示即为W=Fs。 其中, W代表功, F是作用在物体上的力, s是物体在力的方向上移动的距离。 功的国际单位是焦耳( J) , 1焦耳等于1牛顿的力使物体在力的方向上移动1米的距离所做的功。
考查测量平均速度的实验,包括实验原理,实验器材,实验步骤,实验方法,数据分析,注意事项等内容。
例:下列关于功的说法中正确的是(  )
A.作用在物体上的力越大,做的功就越多
B.物体通过的距离越大,做的功就越多
C.作用在物体上的力越大,物体通过的距离越大,做的功就越多
D.作用在物体上的力越大,物体通过的距离越大,做的功不一定越多
分析:解答本题要抓住做功的两个必要因素:作用在物体上的力;物体在力的方向上通过的距离。二者缺一不可。
解析:解:A、由W=Fs可知,作用力越大,物体通过的距离不一定大,因此对物体做的功不一定多;故A错误;
B、由W=Fs可知,在力的方向上物体通过的距离越长,作用在物体上的力不一定大,因此对物体做的功不一定多;故B错误;
CD、由W=Fs可知,作用在物体上的力越大,物体在力的方向上通过的距离越大,则做的功越多;如果力的方向与距离的方向垂直时,则对物体做的功为零;故C错误,D正确;
故选:D。点评:本题考查了力是否做功的判断方法。有力有距离,力对物体不一定做功;物体只有在力的作用下通过了距离,力才对物体做功。
理解功的决定因素,功由力(F)和物体在力的方向上移动的距离(s)共同决定。
【知识点4】功的比较大小
功是一个标量,有大小没有方向,功有正负之分,正功大于负功,在动能定理中,要用正功和负功的代数和相加的.因此,比较两个功的大小,要考虑它们的正负.在初中不需要这样理解.功的计算:物体在力与力的方向上通过距离的乘积.W=FS
各量单位功W:J(焦耳),力F:N(牛顿);移动距离S:m(米),由功的原理可知使用任何机械都不省功.
注意:①分清哪个力对物体做功,计算时F就是这个力;
②公式中的S 一定是在力的方向上通过的距离,且与力对应.
③功的单位“焦”(1牛 米=1焦).
考查功的比较大小。
例:物体放在水平面上,受恒定的拉力F作用从A运动到B,水平面AC段光滑,CB段粗糙(C是AB的中点)。拉力在AC段做功为W1,在CB段做功为W2,那么W1与W2的大小关系是(  )
A.W1<W2
B.W1=W2
C.W1>W2
D.无法确定
分析:根据W=Fs判定功的大小;
解析:解:由题知,物体从A运动到B的过程中,受到的拉力F不变,AC等于CB,即通过的距离相同,根据W=Fs可知,所做的功是相同的,即W1=W2。
故选:B。
点评:此题考查功的大小比较,属于基础题目,难度不大。需要注意的是:功的大小与接触面的粗糙程度无关。
要根据公式W=Fs判断,结合功的原理使用任何机械都不省功.
【题型1】判断力对物体是否做功
【典型例题】如图所示,力对物体做功的是(  )
A.用力搬石头,搬而未动
B.货物在叉车的作用下水平移动
C.推着小车前进
D.手扶轮胎静止不动
【答案】C
【解析】用力搬石头但没有搬动,人给石头一个向上的力,石头没有向上移动距离,人对石头没有做功,故A不符合题意;
货物在叉车的作用下水平移动,叉车给货物一个向上的力,货物没有向上移动距离,叉车对货物没有做功,故B不符合题意;
推着小车向前运动了一段距离,施加了推力,并且小车在推力的方向上移动了距离,推力对小车做了功,故C符合题意;
手扶轮胎静止不动,手对轮胎有力的作用,但轮胎没有在力的方向上移动距离,所以手对轮胎没有做功,故D不符合题意。
【举一反三1】如图所示几种情形中,人对物体做功的是(  )

A.甲图:运动员举着杠铃原地不动
B.乙图:沿水平方向推动小车
C.丙图:投篮后篮球在空中飞行
D.丁图:提桶沿水平方向做匀速直线运动
【答案】B
【解析】甲图:运动员举着杠铃原地不动,有力作用在杠铃上,杠铃没有在力的方向上移动距离,所以人对杠铃不做功,故A不符合题意;
乙图:沿水平方向推动小车,有力作用在小车上,小车在力的方向上通过了距离,所以人对小车做了功,故B符合题意;
丙图:投篮后篮球由于惯性在空中飞行,不再受到人施加的力,所以人对篮球不做功,故C不符合题意;
丁图:提桶沿水平方向做匀速直线运动,人对桶施加了竖直向上的力,桶移动的距离在水平方向上,所以人对桶不做功,故D不符合题意。
【举一反三2】投掷实心球是我市体育中考项目之一。如图所示是扔实心球的四个过程,其中手对实心球做功的过程是(  )
①捡起球   ②停在空中  ③挥动球  ④球飞出去
A.①和③
B.②和③
C.①和④
D.②和④
【答案】A
【解析】捡起球的过程中,有力作用在球上,且在力的方向上移动了距离,故手对实心球做了功;
停在空中,有力作用在球上,但在力的方向上没有移动距离,手对实心球没有做功;
挥动球,有力作用在球上,且在力的方向上移动了距离,故手对实心球做了功;
球飞出去,手对球没有力的作用,故手对球不做功;综上所述,①和③手对球做了功,故A符合题意;BCD不符合题意。
【举一反三3】下列情景中,说明小孩对物体做功的是(  )
A.小孩用力推汽车,没能推动
B.小孩用力提起水桶
C.被小孩踢出去以后在地面上滚动的足球
D.小孩用手托着鸡蛋在水平路面行走
【答案】B
【解析】有力作用在物体上,物体静止,没有移动距离,小孩没有对物体做功,故A不符合题意;
小孩用力提起水桶,力作用在水桶上,水桶在力的方向上移动了一段距离,则说明小孩对物体做了功,故B符合题意;
没有力作用在足球上,虽然足球移动了距离,但小孩没有对足球做功,故C不符合题意;
鸡蛋受到了力的作用,也通过了一段距离,但二者方向垂直,小孩没有对物体做功,故D不符合题意。
【举一反三4】如图,是小明和小王帮老奶奶推车前行的情景。该过程中,他们的推力对小车 ,小车所受重力对小车 (均选填“做功”或“不做功”)。
【答案】做功     不做功
【解析】小明和小王帮老奶奶推车前行时,推力向前,小车在推力的方向上移动了距离,所以他们的推力对小车做了功。
小车没有在小车所受的重力的方向上移动距离,所以重力没有对小车做功。
【举一反三5】小明喜爱踢足球,并加入了学校的足球队,如图所示的是他某次传球时的情景。足球离开脚后,继续向前滚动,小明对足球 (选填“做”或“不做”)功。在滚动过程中,若所有外力全部消失,足球将保持 (选填“静止”或“匀速直线运动”)状态。
【答案】不做     匀速直线运动
【解析】足球离开脚后,继续向前滚动是因为足球具有惯性,此时小明没有力作用在足球上,因此小明对足球不做功。
由牛顿第一定律可知,足球向前滚动的过程中,若外力全部消失,足球将做匀速直线运动。
【举一反三6】如图所示,在冰壶比赛中,运动员用力推冰壶,冰壶离开运动员后在冰面上仍能向前滑行一段距离,冰壶在滑行过程中,推力 (选填“没有”或“有”)对冰壶做功。
【答案】没有
【解析】由于物体在力的作用下,在力的方向上移动一段距离,则此时力对物体做功;冰壶离开运动员后,在水平冰面上滑行,是由于冰壶具有惯性,冰壶没有受到水平推力作用,所以不满足做功的条件,故推力不对冰壶做功。
【题型2】比较功的大小
【典型例题】质量分别为m和2m的两个物体在大小为F的恒力作用下,在力的方向上前进了相同的距离,下列结论正确的是(  )
A.甲图中F做的功小于乙图中F做的功
B.甲图中F做的功等于乙图中F做的功
C.甲图中F做的功大于乙图中F做的功
D.条件不足,无法比较甲、乙两图中F做功多少的关系
【答案】B
【解析】根据题意,两个物体在大小为F的恒力作用下,在力的方向上前进了相同的距离s,根据W=Fs可知,甲图中F做的功等于乙图中F做的功。 故B正确,ACD错误。
【举一反三1】甲、乙两同学进行推箱子比赛,甲同学的箱子比乙同学的箱子质量轻,但甲把箱子放在粗糙的水平面上,乙同学把箱子放在比较光滑的水平面上,两位同学用同样大小的力沿水平方向分别推箱子移动了相同的距离,推力所做的功分别为W甲和W乙,则两者的关系为(  )
A.
B.
C.
D.无法判断
【答案】B
【解析】力的大小相等,在力的方向上移动的距离相等,由可知,两位同学做的功一样多。故选B。
【举一反三2】如图所示,将一小球从A点竖直向上抛出(不计空气阻力), 经过B点到达最高点C 时速度为零。图中h1=h2,下列判断正确的是(  )
A.小球在AB段克服重力所做的功等于在BC段克服重力所做的功
B.小球从A运动到B的时间大于它从B 运动到C的时间
C.小球抛出后向上运动是由于一直受到向上的力
D.小球运动到最高点C 时所受的合力为零
【答案】A
【解析】小球AB段和BC段重力相同,h1=h2,故克服重力做功相同,故A正确;
从A到C,速度越变越小,故AB段的平均速度大于BC段平均速度,h1=h2,故从A运动到B的时间小于它从B 运动到C的时间,故B错误;
小球抛出后只受重力,重力的方向是竖直向下的,继续向上运动是因为自身的惯性,故C错误;
小球运动到最高点C 时受重力,合力不为零,故D错误。
【举一反三3】小明的体重大于小亮的体重。体育课上小明爬绳,小亮爬杆,两个人都爬到5m高的顶端。关于两人做功的多少,下列说法正确的是(  )
A.小明做的功多
B.小亮做的功多
C.两人做功一样多
D.无法比较两人做功的多少
【答案】A
【解析】两个人都爬到5m高的顶端,由于小明的体重大于小亮的体重,则小明做的功比小亮多,故选A。
【举一反三4】如图所示,在整修寺庙的过程中,甲和尚用较大的力将一捆木料匀速提到3米高的庙墙上,乙和尚用较小的力将一篮瓦片匀速提到了8米高的房檐上。根据以上情景,小明和小红就甲、乙两个和尚所做功的多少进行了讨论。
小明的观点是:“甲和尚做功多,因为他用的力大”。
小红的观点是:“乙和尚做的功多,因为他提起的距离大”。
你认为小明的观点 ,小红的观点 。(两空均选填“正确”或“错误”)
根据现有条件, (选填“能”或“不能”)准确比较两个和尚做功的多少。
【答案】错误    错误    不能
【解析】小明和小红的观点都是错误的,根据W=Fs,只明确一个物理量,无法比较做功的大小。
仅知道物体移动的距离,不知道对物体施加力的大小,不能准确比较两个和尚做功的多少。
【举一反三5】质量为5kg的甲物体放在光滑的水平面上,质量为2kg的乙物体放在粗糙的水平面上,它们分别在相等的水平力F作用下,沿力F的方向移动相等的距离。那么F对两物体所做的功 ;
A.甲较多
B.乙较多
C.相等
D.无法确定
选择理由: 。
【答案】C   甲、乙两物体所受到的水平力F相等,在力的作用下移动的距离也相等
【解析】由题意知,甲、乙两物体所受到的水平力F相等,在力的作用下移动的距离也相等,根据W=Fs可知,力F对两物体所做的功相等,故C符合题意,A、B、C不符合题意。
【举一反三6】如图所示,在整修寺庙的过程中,甲和尚用较大的力将一捆木料匀速提到3米高的庙墙上,乙和尚用较小的力将一篮瓦片匀速提到了8米高的房檐上。根据以上情景,小明和小红就甲、乙两个和尚所做功的多少进行了讨论。
小明的观点是:“甲和尚做功多,因为他用的力大”。
小红的观点是:“乙和尚做的功多,因为他提起的距离大”。
你认为小明的观点 ,小红的观点 。(两空均选填“正确”或“错误”)
根据现有条件, (选填“能”或“不能”)准确比较两个和尚做功的多少。
【答案】错误    错误    不能
【解析】小明和小红的观点都是错误的,根据W=Fs,只明确一个物理量,无法比较做功的大小。
仅知道物体移动的距离,不知道对物体施加力的大小,不能准确比较两个和尚做功的多少。
【题型3】功的计算
【典型例题】全国中小学生安全教育日这天老师为同学们讲解了高空抛物的危害:一个鸡蛋从高空落下,可以使人头皮受损,甚至危及人的生命。如果一个鸡蛋从20m高处落下,则下列数值与鸡蛋重力所做的功最接近的是( )
A.1J
B.10J
C.100J
D.0.1J
【答案】B
【解析】一个鸡蛋的重力约为0.5N,则从20m高处落下,鸡蛋重力所做的功为
故B符合题意,A、C、D不符合题意。
【举一反三1】水平面上的物体受到水平拉力F的作用,拉力F的大小与时间t的关系如图甲所示,t=6s时,将拉力F撤掉,物体运动的速度v与时间t的关系如图乙所示,已知物体运动的v-t图像与时间轴围成的面积大小等于物体运动的路程,下列说法正确的是(  )
A.0~2s内物体受到的摩擦力为0
B.2~4s内物体受到的摩擦力为6N
C.2~6s内拉力F做的功为28J
D.2~7s内物体运动的路程为5m
【答案】C
【解析】由图乙可知,0~2s内物体静止,处于平衡状态,水平方向上受到的拉力与摩擦力是一对平衡力,大小相等,由图甲可知,0~2s内拉力为2N,则摩擦力为2N,故A错误;
由图乙可知,2~4s内物体做加速运动,受力不平衡,4~6s内物体做匀速直线运动,受力平衡,由图甲可知,4~6s内拉力为4N,则滑动摩擦力为4N,运动过程中接触面的粗糙程度和物体对水平面的压力大小都不变,所以2~4s内物体受到的滑动摩擦力也为4N,故B错误;
根据题意,2~4s内物体通过的路程为
4~6s内物体通过的路程为
则内拉力做的功为
故C正确;
根据题意,内物体运动的路程
故D错误。
【举一反三2】《天工开物》是我国古代的科学著作,其中这样写道:“凡河滨有制筒车者,堰陂障流绕于车下,激轮使转,挽水入筒,——顷于枧内,流入亩中,昼夜不息,百亩无忧。”该段文字描述了筒车这样一种以水流作动力,用来取水的机械,如图所示。若接水槽离取水处高5m ,水轮上有12个取水筒,一个取水筒每次可取水4kg,筒车转一圈对进入接水槽的水所做的功为 J(接水槽离倒水处的高度忽略不计,g=10 N/kg)。
【答案】2400
【解析】该筒车旋转一周提升的水的质量为
对水所做的功为
【举一反三3】某老旧小区改造工地,工人用起重机将重的施工材料匀速吊上6m高工作台,用了10s。施工材料上升的速度是 m/s;起重机对施工材料做功 J。
【答案】0.6    7.2×104
【解析】施工材料上升的速度
起重机对施工材料做的功
【举一反三4】如下图所示的是某餐厅的送餐机器人,其自身质量为45kg。该送餐机器人托着质量为5kg的物体送餐时,在1min内匀速直线运动了72m,该送餐机器人受到的摩擦力为其总重力的0.08倍。求此次送餐过程中:(g取10N/kg)
(1)该送餐机器人运动的速度;
(2)该送餐机器人所受牵引力的大小;
(3)该送餐机器人克服摩擦力做功的多少。
【答案】(1)1.2m/s   (2)40N   (3)2880J
【解析】(1)该送餐机器人运动的速度为
(2)该送餐机器人受到的总重力G总=m总g=(m人+m物)g=(45kg+5kg) ×10N/kg=500N
该送餐机器人送餐过程中在水平方向做匀速直线运动,所受牵引力F与所受摩擦力是一对平衡力,大小相等,即该送餐机器人所受牵引力F=f=0.08G总=0.08×500N=40N
(3)该送餐机器人克服摩擦力做功为W=Fs = 40N×72m=2880J
【题型4】功的概念
【典型例题】为了纪念他对科学发展的贡献,将功和能量的单位以其名字命名的科学家是(  )
A.牛顿
B.焦耳
C.瓦特
D.伽利略
【答案】B
【解析】在国际单位制中,牛顿被命名为力的单位,故A不符合题意;
在国际单位制中,焦耳被命名为功和能量的单位,故B符合题意;
在国际单位制中,瓦特被命名为功率的单位,故C不符合题意;
在国际单位制中,伽利略没有被命名为物理量的单位,故A不符合题意。
【举一反三1】如图所示,以科学家名字作为功和能量的单位的是(  )
A. 牛顿
B. 帕斯卡
C. 焦耳
D. 瓦特
【答案】C
【解析】在国际单位制中,牛顿是力的单位,故A不符合题意;
在国际单位制中,帕斯卡是压强的单位,故B不符合题意;
在国际单位制中,焦耳是功和各种能量的单位,故C符合题意;
在国际单位制中,瓦特是功率的单位,故D不符合题意。
【举一反三2】如图所示,以科学家名字作为功和能量的单位的是(  )
A. 牛顿
B. 帕斯卡
C. 焦耳
D. 瓦特
【答案】C
【解析】在国际单位制中,牛顿是力的单位,故A不符合题意;
在国际单位制中,帕斯卡是压强的单位,故B不符合题意;
在国际单位制中,焦耳是功和各种能量的单位,故C符合题意;
在国际单位制中,瓦特是功率的单位,故D不符合题意。
【举一反三3】下列关于功和能的说法正确的是(  )
A.具有能的物体一定正在做功
B.物体具有的能量越多,它做的功就越多
C.物体做的功越少,它具有的能量就越少
D.物体能够做的功越多,它具有的能就越多
【答案】D
【解析】能够做功的物体具有能,具有能的物体不一定正在做功,故A错误;
物体具有能量大,它可能没做功,例如,静止在高处的石块可以做功,但还未做功,故B错误;
物体做功越少,它具有的能量不一定越少,故C错误;
物体能够做的功越多,那么它具有的能量一定越大,故D正确。
【举一反三4】当一个力作用在物体上,并且物体沿 方向通过了一段距离,物理学上称这个力对物体做了功。在国际单位制中,功的单位是 。
【答案】力的    焦耳
【解析】当一个力作用在物体上,并且物体沿力的方向通过了一段距离,物理学上称这个力对物体做了功,功用符号W表示,在国际单位制中,功的单位是焦耳(焦)。
【举一反三5】功的计算:功等于力与物体在力的方向上移动的距离的 ,即 ,力的单位是牛,距离的单位是米,则功的单位是 ,功的单位有一个专门的名称叫作 ,简称 ,符号是 。
【答案】乘积      牛·米    焦耳    焦    J
【解析】力学中,功等于力与物体在力的方向上移动的距离的乘积,即,其中,W表示功,F表示力,s表示距离。
在国际单位制中,力的单位是牛(N),距离的单位是米(m),则功的单位是牛·米,它有一个专门的名称叫作焦耳,简称焦,符号是J。
【举一反三6】功:物理学中规定:如果力作用在物体上,并使物体沿 移动一段距离,我们就说力对物体做了功。
【答案】力的方向
【解析】作用在物体上的力在力的方向上移动了一段距离,我们就说这个力对物体做了功。功等于作用在物体上的力与物体在力的方向上通过的距离的乘积。
【举一反三7】物理学中规定:如果物体 且 ,就说力对物体做了功。
【答案】受力    沿受力方向移动一定的距离
【解析】做功的两个必要因素是:一是作用在物体上的力,二是物体在力的方向上移动了距离,根据做功的两个必要因素,物理学中规定:如果物体受到了力的作用且沿受力的方向移动了距离,就说力对物体做了功。
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