11.1　怎样才叫做功(要点讲解+当堂检测+答案)

沪粤版物理九年级上册同步学案
第十一章　机械功与机械能
11.1　怎样才叫做功
要 点 讲 解
要点一　怎样才叫做功
1. 功的概念：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。
2. 做功的两个必要因素：作用在物体上的力和物体在力的方向上通过的距离。
(1)判断一个力是否做了功，就要分析它是否具有做功的两个必要因素，两者缺一不可，否则就没有做功。例如：举重运动员举着杠铃不动时，虽然有力但是没有在这个力的方向上移动距离，所以不做功。
(2)物理学中的“做功”，跟日常生活中的“做工”不同，“做功”主要偏重于“成效、效果”，有着严格且明确的含义；而“做功”是指消耗了一定量的体力和脑力的人类活动。
(3)研究力做功问题时，要明确谁受力、谁施力，即谁对谁做功。如果是阻力对物体做功，通常说成是“物体克服阻力做功”。比如，提着包上楼，可以说成是“克服了包的重力做功”。
(4)三种不做功的情况：①有力无距离(劳而无功)：如小孩费了很大力气推石头，推不动；②有距离无力(不劳无功)：如足球由于惯性在草地上向前滚动；③力与距离垂直(垂直无功)：如人提着水桶，沿水平路面行走一段距离。
经典例题1　在2018年举重世锦赛中，我国选手张旺丽第一阶段把一百多千克的杠铃很快地举过头顶，第二阶段使杠铃在空中稳稳地停留了3秒钟，三名裁判都亮出了白灯，这次举重成功。关于她举重时对杠铃做功的情况，下列说法中正确的是(　　　)
A．她在第一阶段内没有做功
B．她在第二阶段内没有做功
C．她在两个阶段内一直都在做功
D．她在两个阶段内一直都没有做功
解析：题中所说的两个阶段中，选手都对杠铃有力的作用，力的方向竖直向上；在第一阶段，杠铃从地上被举过头顶，在竖直方向上移动了一段距离，第二阶段杠铃在空中停着，没有移动距离。所以，她在第一阶段对杠铃做了功，在第二阶段对杠铃没有做功。
答案：B
要点二　功的计算
1. 功的计算公式：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，即功＝力×距离，一般用W表示功，用F表示力，用s表示距离，那么功的计算公式是：W＝Fs。
2. 功的单位：在国际单位制中，功的单位是焦耳，简称焦，用符号J表示，1J＝1N·m。物体在1 N的力的作用下沿力的方向通过1 m的距离，则此力做的功是1J。
3. 应用公式计算时注意的三个问题：
(1)要明确是哪个力对哪个物体做功，或者是哪个施力物体对哪个受力物体做功。
(2)公式中的F是作用在物体上的力，公式中的s是物体在力的作用下“在力的方向上移动的距离”，即注意“F”和“s”的同体性和同向性，否则在计算功时容易出错。
(3)W＝Fs中的力F是使物体沿着力的方向移动距离s过程中，始终作用在物体上的力(同时性)，大小和方向是不变的。
经典例题2　如图所示，冰壶从出发点A被运动员推着运动6m后，在B点被推出，沿冰道运动30m到O点停下来。被推出去的冰壶停下来，是由于________；从A点到O点运动过程中，若运动员对冰壶的推力是10N，运动员对冰壶做的功是________J。
解析：力是改变物体运动状态的原因，被推出去的冰壶停下来，是由于冰面对冰壶有摩擦阻力；冰壶从出发点A被运动员推着运动6m到达投掷线，运动员对冰壶做的功W＝Fs＝10N×6m＝60J；冰壶从B点到O点的过程中是由于惯性而向前运动，所以运动员对冰壶没有做功。
答案：冰面对冰壶有摩擦阻力　60
要点三　机械功原理
1. 机械功原理内容：研究表明，省力的机械必然费距离；省距离的机械则一定费力；既省力又省距离的机械是不存在的，也就是说，使用任何机械都不能省功，这就是机械功原理。
2. 使用机械的目的：任何机械都不省功，但我们有时需要省力，有时需要省距离，因此经常使用各种机械是为了省力或省距离。
经典例题3　如图所示，光滑斜面AB>AC，沿斜面AB和AC分别将同一重物从它们的底部拉到顶部，所需拉力分别为F1和F2，所做的功分别为W1和W2。则(　　　)
A．F1C．F1>F2，W1>W2 D．F1>F2，W1＝W2
解析：斜面是一个省力机械，省力但费距离。由于斜面光滑，不受摩擦力，根据机械功原理可知，拉力所做的功等于克服重物重力所做的功。同一重物上升的高度相同，故克服重力做的功相同，所以拉力所做的功相同，W1＝W2，即F1LAB＝F2LAC，又因为LAB>LAC，所以F1答案：A
易错易混警示1　对做功的两个必要因素理解不清
经典例题4　下列有关力做功的说法中正确的是(　　　)
A．用水平力推着购物车前进，推车的力做了功
B．把水桶从地面上提起来，提水桶的力没有做功
C．书静止在水平桌面上，书受到的支持力做了功
D．挂钩上的书包静止时，书包受到的拉力做了功
解析：推着购物车前进，购物车在推力的方向上移动了距离，因此推车的力做了功，A选项正确；把水桶从地面上提起来，水桶在被提起的力的方向上移动了距离，故提水桶的力做了功，B选项错误；C、D选项中，虽然有力作用在物体上，但没有在力的方向上移动距离，支持力与拉力都不做功，C、D选项错误。
答案：A
易错易混警示2　运用公式W＝Fs时F与s要一一对应
利用公式W＝Fs计算时，应注意以下几个问题：①力与距离的同向性：公式中的s是物体在力F的方向上移动的距离；②力与距离的同时性：F和s对应同一段时间或同一运动过程；③力与距离的同体性：F和s对应同一个研究对象，所以解题时要首先分清施力物体与受力物体以及在这个力的作用下物体移动的距离。
经典例题5　一支步枪的枪膛长80cm，火药燃烧时产生的高压气体对子弹的平均推力是2×103N；子弹离开枪口后能在空中飞行400m才落地，则高压气体对子弹做的功是(　　　)
A．1.6×103J B．8×104J
C．8.16×104J D．1.6×105J
解析：由题意和做功的必要因素知，子弹在高压气体的推力下移动的距离为枪膛的长，故高压气体对子弹做的功是W＝Fs＝2×103N×0.8m＝1.6×103J。
答案：A
当 堂 检 测
1. 如图所示的四种情景中，人对物体做功的是(　　)
A. 踢出去的足球 B. 司机推汽车，纹丝不动
C. 女孩把一箱报刊搬起来 D. 学生背着书包在平路上行走
2. 如图所示，用10N的水平推力推着重为60N的物体沿水平方向做直线运动。若推力对物体做了60J的功，则在这一过程中(　　)
A. 物体一定受到10N的摩擦力 B. 重力做的功一定为360J
C. 物体一定运动了1m D. 物体一定运动了6m
3. 物理学中“做功”与日常生活中的“做工”或“工作”的含意 (选填“相同”或“不同”)，物理学中做功的两个必要因素是 和 ，这两个因素缺一不可。
4. 一个木块，在水平地面上受到20N的水平推力，木块沿水平地面移动了2m，那么推力对木块做的功为 J，此时重力对木块做的功为 J。
5. 有人提着质量为10kg的一袋米沿着8m长的楼梯，匀速登上4m的楼。在上楼的过程中，人对米的作用力做的功是 J。(g=10N/kg)
6. 一位重700N的乘客，背着重为80N的包站在匀速水平行驶的公共汽车上，当汽车驶过300m的一段距离时，乘客对背包所做的功为 J，汽车底板的支持力对乘客所做的功为 J。
7. 如图所示是两小儿之辩，你支持 的说法，原因是 。
当堂检测参考答案
1. C 2. D
3. 不同 作用在物体上的力 物体在力的方向上通过的距离
4. 40 0