苏科版物理九年级课时11.3 功（学生版）

第十一章简单机械和功（原卷版）课时11.3功2022年课程标准物理素养3.2.2知道机械功。用生活中的实例说明机械功的含义。物理观念：从生活实例认识功的概念，知道做功的两个要素。科学思维：知道功的计算公式W=FS、单位，1J功的物理意义。科学探究：了解斜面也是一种简单机械。科学态度与责任：能用功的公式进行简单计算。知识点一、功1.功的概念实例研究对象示意图工作（或作用力）的成效人用了推小车小车人推小车的力小车在推力F的作用下向前移动了距离s人用力提起一桶水水桶人提水桶的力水桶在拉力F的作用下向上移动了距离h苹果从树上落下来苹果苹果受到的重力苹果在重力G的作用下向下移动了距离h【探究发现】通过对表中实例进行分析，可以发现三个实例的共同点是对物体施加了力的作用，并且物体都在力的作用下沿力的方向移动了一段距离。【归纳总结】如果有力作用在物体上，物体在这个力的方向上移动了一段距离，就说这个力对物体做了功。2.做功的两个必要因素；力学中所说的做功，包含两个必要因素：一个是作用在物体上的力，另一个是物体在这个力的方向上移动的距离。这两者缺一不可。3.三种不做功的情况不做功的情况图示实例分析有距离无力（不劳无功）某同学踢足球，足球离开脚后在地面上滚动的过程中，该同学对足球没有力的作用，不做功足球由于惯性移动一段距离，球滚动时踢足球的力不再对足球做功有力无距离（劳而无功）同学搬石头，但没有搬动，她对石头没有做功有力作用在物体上，但物体没有移动，即物体没有在力的方向上移动距离，力对物体没有做功力与移动方向垂直（垂直无功）滑板在水平方向上移动了一段距离，但在人的拉力方向上没有移动距离，拉力没有做功物体受到了力的作图，也移动了一段距离，但移动的方向与力的方向垂直，即物体在力的方向上没有移动距离，则这个力对物体没有做功▲拓展培优：对“物体在力的方向上移动距离”的理解力对物体做功时，物体的移动方向并非一定要与力的方向完全一致，移动的方向和力的方向有夹角（夹角不等于90°）时力也对物体做功。如图中，拉力F对物体做功。【典例1】（2024·江苏无锡·三模）下列情境中，人对物体做功的是（）。A．女孩把一箱报刊搬起来B．司机用力推汽车，汽车还是纹丝不动C．足球被踢后，在草地上滚动了一段距离D．学生背着书包在水平路面上匀速前进知识点二、功的计算1.功的计算公式：功等于力与物体在力的方向上移动的距离的乘积，即功=力×物体在力的方向上移动的距离。若用W表示功，F表示力，s表示物体在力的方向上移动的距离，则功的计算公式为：W=Fs。2.功的单位：在国际单位制中，力的单位是牛顿（N），距离单位是米（m），则功的单位是牛·米（N·m），它用专门的名称“焦耳”来表示，简称为焦，符号是J，1J=1N·m。1J的物理意义是1N的力的作用在物体上使其沿力的方向移动1m距离所做的功。3.对公式W=Fs的理解同向性公式中的s是物体在力F的方向上移动的距离。例如，某人用50N的水平推力，推动重100N的箱子，箱子在水平地面上前进10m，求重力对箱子做的功。如果按W=Gs=100N×10m=1000J计算，则计算结果是错误的，因为这个10m不是在重力方向上移动的距离，实际是重力没有做功。同体性F、s必须对应同一物体同时性W=Fs中的力在使物体沿着力的方向移动距离s的过程中，应始终作用在物体上，该力撤销后物体移动的距离不能计算在内。4.应用公式W=Fs计算功时的注意事项分过程计算应用公式W=Fs计算时，力的大小和方向应是不变的，若力的大小和方向是变化的，应分过程计算单位统一利用公式进行计算时，必须同时使用国际单位制中的单位，F的单位用N，s使用m，W使用J相关因素力对物体做功的多少，只与作用在物体上的力F，以及物体在力的方向上移动的距离s有关，与物体的质量m、速度v、运动状态（加速、减速或匀速）无关5.功的公式的变形公式及其应用已知力做的功和物体在力的方向上移动的距离，可求出力已知力所做的功和施加在物体上的力，可求出物体在该力的方向上移动的距离6.对做功的两种表述（1）力的方向与物体移动方向一致，称为力对物体做功。（2）力的方向与物体运动方向相反，可以称为克服某个力做功。如克服重力做功：向上抛出某个物体时，重力方向向下，物体运动方向向上，对于该物体，我们一般说物体克服重力做功。【典例2】（2024·江苏南京·一模）下列有关中学生的估测符合实际的是（）。A．百米赛跑的平均成绩为8sB．双脚站立时，对地面的压强约为104PaC．正常步行的速度约为1.4km/hD．完成一次引体向上做的功约为2×103J问题一：做功的两个必需的因素判断力是否做功的方法：（1）判断了是否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移动的距离）是否同时存在；（2）看是否符合三种不做功的情况，即有距离无力、有力无距离、有力有距离但力的方向与物体移动的方向垂直。【典例1】（23-24九年级下·江苏泰州·阶段练习）下图所示的几个场景，说法不正确的是（）。A．图甲中搬起一个箱子，人对箱子做了功B．图乙中吊车吊着货物水平匀速移动一段距离，吊车对货物做了功C．图丙中司机费了很大的力未能推动汽车，司机对汽车没有做功D．图丁中足球被踢出后在草地上滚动的过程中，运动员对足球没有做功问题二：做功的计算1.比较功的大小（易错）：根据公式W=Fs，做功的多少取决于力和物体在力的方向上移动的距离的乘积。2.功的估算：解决了力和距离的估算，结合公式W=Fs即可进行功的估算。3.对公式W=Fs同体性的理解：公式中的三个物理量必须是同一物体上的物理量。根据题目设定的内容需要认真判断。4.对公式W=Fs同时性的理解（1）公式中F是使物体沿着力的方向移动距离s过程中（同时），作用在物体上的力；（2）若物体在运动过程中力是变化的，应分过程计算力的功。5.对公式W=Fs同向性的理解：公式中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，有时不能看作物体实际移动的距离。【典例2】（2024·江苏无锡·二模）赛龙舟自古以来在我国广为流传，现已成为亚运会比赛项目，图甲是训练装置的结构示意图，绳子系在“船桨”的A端，运动员坐在位置上用力将“船桨”从位置“1”划到位置“2”，重物的位置也发生了相应的变化。若重物的质量为，“划桨”一次拉过绳子的距离为。（船桨重、绳重与摩擦均不计）。“划桨”一次，人至少做功J。图乙是某种耐力练习示意图，保持“船桨”与绳子垂直并静止。若OA为，OB为，当一只手握在O端，另一只手握在B点并施加垂直“船桨”的力F。求此时力F的大小为N。【变式2-1】（2024·江苏盐城·二模）科技照亮生活，利用无人机喷洒农药，助农稳增收，已知某无人机空机质量为6kg，装农药的容器容积为0.02m3，停放时与地面的总接触面积为60cm2，农药的密度为0.9×103kg/m3，该无人机满载时，匀速上升3m，然后水平飞行2000m到达作业区域，g取10N/kg。求：（1）该无人机可装农药的最大质量；（2）该无人机满载状态停放时，对水平地面的压强；（3）上升过程中，无人机的升力所做功。【变式2-2】（2011·江苏泰州·中考模拟）如图所示的四种情景中，人对物体没做功的是（）。A．小军拉着重物静止不动 B．小刚用力推汽车，汽车没动C．小丽用力搬起箱子 D．小红背着书包在等车问题三：功与图像结合（1）分清图像坐标轴所代表的物理量；（2）根据题意判断物理量的变化带来的待求量的变化情况；（3）对照给出的图像，判断正确的选项。【典例3】（23-24九年级下·江苏扬州·阶段练习）如图1所示，小明用水平推力F把木块沿水平地面向前推动。此过程中，推力F和木块前进的速度v的大小随时间t的变化情况分别如图2甲、乙所示。下列说法错误的是（）。A．第1s内木块受到的摩擦力是100NB．第2s时木块受到的摩擦力是300NC．第3-5s内，推力对木块所做的功400JD．第5-6s内，木块受到的摩擦力是200N问题四：斜面与轮轴(1)轮轴的实质是一个可以连续转动的杠杆，轮半径是轴半径的几倍，作用在轮上的力就是作用在轴上的力的几分之一，即轮越大、轴越小，轮轴越省力；(2)斜面是一种简单机械，省力情况取决于斜面的长度与高度的比值，比值越大越省力。【典例4】盘山公路的物理模型是______（选填“轮轴”或“斜面”），利用该装置可以______（填“省力”或“省距离”）【基础强化】1.小明用40N的水平拉力拉着重200N的物体在水平面上前进了5m，则拉力做的功为（）。A．1000JB．0JC．8000JD．200J2.某同学把装有20个鸡蛋的塑料袋从1楼提到3楼，他提鸡蛋的力做的功最接近于（）。A．6JB．30JC．60JD．90J3.（2023·连云港）下列有关功的说法正确的是（）。A.用力推车没有推动，人对车也做了功B.足球在水平地面上滚动时重力对足球没有做功C.运动员举起杠铃在空中静止不动时对杠铃做了功D.学生背着书包在水平路面匀速前进时对书包做了功4.（2023·无锡）如图所示，是一款“挪车神器”，交警可以通过手机操控该设备进入违停车辆底部，托举起车辆进行移除，关于该“挪车神器”，下列说法中正确的是（）。A.托起车辆上升一段距离，对车辆做功B.托着车辆水平匀速移动，对车辆做功C.采用履带式车轮是通过增大与地面的接触面积减小摩擦D.通过手机操控是利用超声波传递信息5.快递在现代物流中发挥重要作用，下列哪项工作中快递小哥对货物做了功（）。A．抱着货物乘电梯上楼B．提着货物在水平路上匀速前进C．用力搬货物但未搬动D．抱着货物在原地等待签收6.如图所示，明明同学用20牛的水平推力推动重为200牛的超市购物车，购物车在20秒内沿水平方向前进了10米，松手后购物车继续滑行1米，在整个过程中推力做功为______焦，重力做功为_____焦。【素养提升】7.如图甲，小林用水平推力F推动水平地面上的木箱。此过程中，推力F随时间t的变化情况如图乙，木箱前进的速度v的大小随时间t的变化情况如图丙，则（）。A．0~1s，推力做的功为100JB．3s~5s，推力克服摩擦做功200JC．3s~5s，推力做功的功率为200WD．1s~3s，木箱受到的摩擦力小于5s~6s木箱受到的摩擦力8.机器人送餐以往只能在科幻电影中看到的场面，现在已成为现实。如图所示，一个机器人用手托着盘子，在水平地面上匀速行走，并使盘子一直保持同一高度不变。甲同学说机器人对盘子做了功，而乙同学却说它对盘子没有做功。请问你支持谁的观点？为什么？【能力培优】9.蹦极运动简化后与下列情景相似：如图甲所示，弹性细绳的一端固定在O点，另一端系着个小球，小球从O点释放后上下往复运动。假设空气阻力忽略不计。如图乙所示是小球下落速度v与下落距离h的关系图像，如图丙所示是弹性细绳弹力F与小球下落距离h的部分关系图像。则小球从O点释放到下落至最低点过程中，重力做功为_____J。如果考虑空气阻力，