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文档简介
第十一章功和机械能
课时11.1功
学习目标
2025年课程标准物理素养
1、正确判断力是否对物体物理观念:理解功的定义,掌握计算公式,识别做功的条件。
做功,并解释原因。科学思维:知道力做功的必要条件,知道不做功的三种情况。
2、熟练应用公式计算功,科学探究:通过实验探究和实例分析(如叉车搬运货物、推土机推土等)
规范使用单位。理解抽象概念。
3、举例说明功的实际意义,科学态度与责任:认识物理学与生活的联系,激发学习兴趣,培养合作意
体现物理知识的应用价值。识与科学探究精神。
知识梳理
知识点一、功的概念
1.功的定义;一个力作用在物体上,使物体在力的方向上通过一段距离,这个力就对物体做
了功。
2.功的单位:在国际单位制中,力的单位是牛,距离的坐位是米,功的单位是牛•米,它有
一个专门的名称叫焦耳,简称焦,符号是J。U=IN-m,其物理意义是:作用在物体I:的力
是1N,物体在力的方向上通过的距离是1m,则这个力做的功是1J,把1个鸡蛋举高2m
所做的功大约是1J。
特别提醒
功是一个标量,有大小没有方向。
五正:物理学中把________与的乘积叫做功,在国际单位制中,功的单位
是_________;公式W=。
知识点二、力是否做功的判断
L判断力是否做功包括两个必要因素:一是力作用在物体上;二是物体在力的方向上通过
的距离。
2.不做功的三种情况:
(1)物体受力,但物体没有在力的方向上通过距离,此情况叫“劳而无功”。
(2)物体移动了一段距离,但在此运动方向上没有受到力的作用(如物体因惯性而运引),
此情况叫“不劳无功”。
(3)物体既受到力,又通过一段距离,但两者方向互相垂直(如起重机吊起货物在空中沿
水平方向移动),此情况叫“垂直无功”。
特别提醒
做功的两个必要因素:必须存在力作用尸物体,否则无功;若位移方向与力方向垂直,则力
不做功。
〉典例二如图所示,在冰壶比赛中,运动员将冰壶掷出后,冰壶向前滑动过程中,冰壶
的运动状态(选填“改变”或“不变”),水平冰面对冰壶的支持力,冰壶滑行
时克服摩擦力(都选填“做功”或“不做功。
IB
知识点三、功的计算
1.力学里规定:功等于力跟物体在力的方向上通过的距离的乘积。
2.功的计算公式:W=FS,其中各展单位功W:J(焦耳),力F:N(牛顿);移动距离S:
m(米)。
(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)。
3.功的公式应用
(1)公式法:对于恒力的功,通常利用功的定义式W=FS进行计算。
(2)功率法:功跟完成这此功所需时间的比值,叫做功率;对于一段时间内力做的功,如
果知道功率和时间,可以直接利用W二Pt求出功。
(3)做功包括两个必要因素:一是作用在物体上的力,二是物体在力的方向上通过的距离;
计算功的公式包括:W=FSW=GH,W=Pto
特别提醒
理解计算功的方法,尤其要把握好知识点,熟悉公式的变形求功,然后才能正确运用这些规
律和原理进行分析或计算,并通过练习和运用达到对物理知识的进一步理解和掌握,初中物
理关于功的计算公式有多个,它们之间有什么区别,如何正确运用是解题关键。
五五水平地面上一静止木箱重800N,某人用60N的水平推力在5s内推动木箱前进
10m,撤去推力后木箱又继续前进了2m,整个过程中水平推力做功J,重力做功—
Jo撤去推力后木箱仍继续前进,此时对木箱(选填“有”或“没有”)做功。
问题探究
问题一:功的概念
【角度1】功的概念和单位
【典例1]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
方法国接
1、判断是否做功必须同时满足两个条件:
(1)作用在物体上的力。
(2)物体在力的方向上有位移,缺不可。若力与位移方向垂直(如手提水桶水平行走),
则此力不做功。
2、常见误区:认为“物体移动就做功”,忽略方向关系(如惯性滑动的物体不受推力时,无
功产生)。
【变式下列情境中,人对物体做功的是()
A,人用力搬大石头没有搬动B.人推一块大石头没推动
C.人提着箱子上三楼D.人提着箱子在水平路面上匀速前进
【变式1・2】物理学中常用物理学家的名字作为物理量的单位,以纪念他们的突出贡献,比
如用,,牛顿,,作为的单位,用“帕斯卡”作为的单位,用“焦耳”作为—
的单位。
问题二:力是否做功的判断
【角度1】力做功的必要因素
【典例1】早晨,同学们背着书包去上学。下列情形中,人对书包做了功的是()
A.背着书包下楼梯B.背着书包水平行走
C.背着书包站立不动D.背着书包上楼梯
方法在U
1、做功的必要条件:作用在物体上的力;物体在力的方向上发生位移,缺一不可。
2、不做功的三种情况:
(1)有力无位移(如推墙未动)。
(2)有位移无力(如抛出的球在空中飞行)。
(3)力与位移方向垂直[如手提水桶水平行走,重力不做功)。
【变式卜1】下图所描述的力,对物体做功的是()
【变式1-2】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。
问题三:功的计算
【角度1】功的计算
【典例1】一物体在水平拉力产的作用下,沿力的方向匀速运动了2m,撤去拉力后又向前
滑行了0.5m,拉力尸大小为10N,拉力尸做的功为()
A.5JB.15JC.20JD.25J
方法或接
理解计算功的方法,尤其要把握好知识点,熟悉公式的变形求功,然后才能正确运用这些规
律和原理进行分析或计算,并通过练习和运用达到对物理知识的进一步理解和掌握.初中物
理关于功的计算公式有多个,它们之间有什么区别,如何正确运用是解题关键。
【变式卜1]如图所示,放在水平桌面上的匀质长直木板长度L为40厘米,质量为2千克,
它的右端与桌面相齐,与桌面间的动摩擦因数为0.2。若在木板左端用一水平推力F将
其匀速推下桌子,水平推力至少要做功()
FV—-
A.L6焦B.0・8焦C.0,6焦D.0・4焦
【变式『2】一把手枪的枪膛长30cm,压缩空气在枪膛内对子弹的平均推力是100N,子弹
离开枪膛后前进了10m。在枪膛内压缩空气的推力对子弹做功J,出膛后压缩空
气的推力对子弹做功Jo
【角度2】功的估算
【典例2】下列估测的数据中,最接近实际的是()
A.八年级物理课本的重力约为2.5NB.成年人站立时对地面的压强约为500Pa
C.中学生登上一层楼做功约为150JD.将两个鸡蛋举高1m做功10J
方法直提
首先估测力的大小,然后再估测距离,最后根据功的公式计算即可。
【变式2-1】学校开展组织“学雷锋实践活动”。小梦将如图所示的一袋5kg的大米送到二楼
王奶奶家,则克服这袋大米重力做的功大约是()
A.50JC.1000JD.500J
【变式2-2】下列对物体做功接近1J的是()
A.中学生将1只鸡蛋匀速举过头顶B.中学生从I楼跑到3楼
C.运动员将杠铃举在空中不动D.中学生跳绳1次
【角度3]比较功的大小
【典例3]如图所示,a、b、c三种情况下,用大小相同的力尸使同一物体沿不同的轨迹移
动了相同的距离$,对于三种情况下拉力厂所做的功分析正确的是()
F
▲尸▲尸□
✓
abc
A.叱=1K=叱B.叱=叫〈叱
C.叱=%>叱D.叱V比VV%
方法在u
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。
【变式3-1】两次水平拉动同一物体在同一水平面上做匀速直线运动,两次物体运动的路程
・时间(s“)图像如图所示,下列判断正确的是()
A.两次物体所受的摩擦力人</2
B.两次物体所受的拉力G>5
C.两次物体运动的速度叱>v2
D.0~8s两次拉力对物体所做的功叱=吗
【变式3-2]工人用图中甲、乙两种方法将圆柱形铁块推倒成丙图情况,工人用甲、乙两种
方法时至少要做的功分别为W,和WS则用W2。(选填"V”、"=”或">”)
强化训练
【基础强化】
1.一位中学生提着一个重20N的手提包乘坐电梯从一楼匀速到达三楼,该过程中她对手提
包做的功最接近于()
A.0JB.60JC.120JD.180J
2.下事例中,不做功的是()
甲乙丙丁
A.图甲中,工人师傅推着小车在水平面上运动一段距离
B.图乙中,学生背着书包在水平路面上行走一段距离
C.图丙中,工人师傅用滑轮把箱子提升到二楼阳台
D.图丁中,运动员把杠铃举起的过程中
3.功的概念最早是从人类使用机械时产生的。下面四个实例中,人对物体做了功的是()
C.
D.石头搬而未起
4.下列事例中,人对物体做功的是()
A.用力搬石头,没有搬动B.踢出去的球在空中飞行
C.用力将木箱推到斜面的顶端D.用力举着杠铃在空中不动
5.小明正在做“引体向上”。他先用两手握住单杠,两脚离地,两臂及身体自然下垂,然后
缓缓曲肘,将身体向上拉起,直到他的下巴超过单杠(如图所示)。在这个过程中,小
明做功的大小最接近()
A.100JB.250JC.400JD.550J
6.某试验汽车上安装了一个单缸四冲程汽油机,该汽油机汽缸活塞面积为40cm2,一个冲
程活塞在汽缸中移动的距离是60mm,满负荷工作时做功冲程燃气的平均压强为
1.0xl06Pa,当汽油机满负荷工作时(不计摩擦),做功冲程中燃气对活塞的平均压力_
N;一个做功冲程中燃气对活塞做的功Jo
7.如图所示是无人机用绳子吊起物体匀速上升时的情景,此时绳子对物体的拉力(选
填"v”或物体的重力。某次无人机将重为200N的物体从水平地面匀速提升
至30m高的楼顶,此过程中无人机对物体做功_____Jo
8.如图所示的AI送餐机器人以其优质的服务、良好的互动、幽默的语言得到了大家的喜
爱。送餐机器人水平前进时对托盘______(选填“有”或“没有”)做功。
【能力培优】
9.如图所示,2022北京冬奥会上,韩聪用力拉着隋文静正在匀速旋转,此时若将韩聪视作
杠杆,其支点为O,Oi是韩聪的重心,G是韩聪所受的重力,隋文静对韩聪的拉力为F,
在匀速旋转过程中,下列说法中正确的是()
A.韩聪的重力G做功,隋文静对韩聪的拉力为尸做功
B.韩聪的重力G不做功,隋文静对韩聪的拉力为F不做功
C.韩聪的重力G做功,隋文静对韩聪的拉力为尸不做功
D.韩聪的重力G不做功,隋文静对韩聪的拉力为尸做功
10.如图所示,质量分别为m和的两个物体在大小为尸的恒力作用下,在力的方向上
前进了相同的距离。下列结论正确的是()
m一£2m一£
//////////////////////////////////////////////
甲乙
A.图甲中尸做的功小于图乙中尸做的功
B.图甲中尸做的功等于图乙中产做的功
C.图甲中尸做的功大于图乙中尸做的功
D.条件不足,无法确定图甲、乙中户做的功哪个多
11.如图所示的几个情景,下列说法不正确的是()
A.甲中,橡皮绕手做匀速圆周运动的过程中,绳子的弹力对橡皮没有做功
B.乙中,小朋友用20N力提着重20N滑板在水平地面上行走1m时,提力和重力做功
都是0J
C.丙中,小明拉着小车匀速向前运动时,小明对小车的拉力和地面对小车的摩擦力不
是一对平衡力
D.丁中,小红穿着旱冰鞋推墙,在小红离开墙壁后退的过程中,墙壁对小红做了功
12.如图甲所示,一磁性板擦静止吸附在黑板上,对其施加竖直向上的拉力尸(尸从零变化),
板擦最终向上运动。整个过程中板擦所受摩擦力/和板擦移动距离s分别与时间,的关
系图像如图乙、丙所示。则板擦的重力为N;板擦所受滑动摩擦力的大小
甲乙丙
13.如图甲所示,人用力推车,车未动,则人的推力对车功;如图乙所示,汽车的牵
引力使汽车沿水平方向移动一段距离,则汽车的牵引力对汽车功,汽车的重力对
汽车功。(以上均选填“做了”或“没做。
14.小明用100N始终水平向右的推力,将总重为120N的小车从斜面底端匀速推到斜面顶
端。已知斜面高5m,长13m。在此过程中,小明对小车的推力做的功为J。(不
考虑小车的尺寸)
15.救援队用吊绳打捞沉到水池底部的实心长方体沉箱,如图20甲所示,提升过程中始终
以0.15m/s的速度竖直向上匀速提起,图乙是吊绳的拉力方随时间,变化的图像,整个
提起过程用时80s,g取10N/kg,水的密度为1x1伊kg/nP,不计水的阻力及水面高度的
变化。求:
F/(xlO4N)
⑴打捞过程中,沉箱没有露出水面之前时所受浮力的大小;
(2)0~40s拉力所做的功;
⑶沉箱的密度为多大;
(4)开始提起(/=0)时,沉箱下表面受到水的压强(不计大气压)。
16.阅读短文,回答问题;
2023年5月13日,“恩平21钻采平台”的安装,创造了我国海上油气平台浮托安装
重量的新纪录。浮托安装类似于运动员挺举过程,巧妙地利用海上潮汐的自然力进行
安装。如图所示,涨潮时,工程船托运平台组块驶入已经固定在海中的导管架的槽口,
落潮时把平台组块插尖顺势从高位下降安装到导管架接口上。工程船满载时的排水量
为5.35xl07kg,所安装的平台组块质量为1.55xl07kgo(g取10N/kg)
平台组件
插尖
(1)平台组块所受重力大小为N;
(2)若涨潮前,插尖低于接口0.8m,涨潮时,工程船和平台组块缓慢向上浮起,使得插
尖比接口高L2m。则在此过程中,工程船对平台组块竖直向上做功为Jo
17.2022年,受强季风降雨影响,巴基斯坦多地发生严重洪涝灾害,强降雨在巴基斯坦引
发的各类灾害,造成重大人员伤亡和财产损失。2022年8月30早上,我国空军航空兵
某师出动运・20运输机(如图),向巴基斯坦紧急运送3000顶帐篷等人道主义救覆物
资,按计划于北京时间下午4点抵达巴基斯坦卡拉奇机场。若运・20早上9:30从成都
双流机场出发,下午4:00到达,运送的救援物资约60吨。求:(g取10N/kg)
⑴若飞机飞行路程约为3900km,则飞行的平均速度约为多少?
⑵若飞机的飞行高度为8000m,则飞机升空克服货物重力做的功约是多少?
第十一章功和机械能
课时11.1功
学习目标
2025年课程标准物理素养
1、正确判断力是否对物体物理观念:理解功的定义,掌握计算公式,识别做功的条件。
做功,并解释原因。科学思维:知道力做功的必要条件,知道不做功的三种情况。
2、熟练应用公式计算功,科学探究:通过实验探究和实例分析(如义车搬运货物、推士.机推上等)
规范使用单位。理解抽象概念。
3、举例说明功的实际意义,科学态度与责任:认识物理学与生活的联系,激发学习兴趣,培养合作意
体现物理知以的应用价值3识与科学探究精神。
知识梳理
知识点一、功的概念
1.功的定义:一个力作用在物体上,使物体在力的方向上通过一段距离,这个力就对物体做
了功。
2.功的单位:在国际单位制中,力的单位是牛,距离的堂位是米,功的单位是牛•米,它有
•个专门的名称叫焦耳,简称焦,符号是J。1J=lN-in,其物理意义是:作用在物体I二的力
是1N,物体在力的方向上通过的距离是Im,则这个力做的功是IJ,把1个鸡蛋举高2m
所做的功大约是IJ.
特别提醒
功是一个标量,有大小没有方向。
〉典例一〉物理学中把________与的乘积叫做功,在国际单位制中,功的单位
是;公式卯=。
【答案】力物体沿力的方向移动距离焦耳Fs
【详解】口][2北3][4]力对物体做功的两个必要因素:有力作用在物体上;物体在该力的
方向上通过了一段距离。所以物理学中把力与物体在力的方向上移动距离的乘积叫做功,
即
功=力、距离
用公式表示
W=Fs
其中W表示功,单位是焦耳,符号J。
知识点二、力是否做功的判断
1.判断力是否做功包括两个必要因素:一是力作用在物体上;二是物体在力的方向上通过
的距离。
2.不做功的三种情况:
(1)物体受力,但物体没有在力的方向上通过距离,此情况叫“劳而无功”。
(2)物体移动了一段距离,但在此运动方向上没有受到力的作用(如物体因惯性而运匆),
此情况叫“不劳无功”。
(3)物体既受到力,又通过•段距离,但两者方向互相垂直(如起重机吊起货物在空中沿
水平方向移动),此情况叫“垂直无功”。
特别提醒
做功的两个必要:因素:必须存在力作用于物体,否则无功;若位移方向与力方向垂直,则力
不做功。
典例二J如图所示,在冰壶比赛中,运动员将冰壶掷出后,冰壶向前滑动过程中,冰壶
的运动状态(选填“改变”或“不变”),水平冰面对冰壶的支持力,冰壶滑行
时克服摩擦力(都选填“做功”或“不做功。
【答案】改变不做功做功
【详解】[1]在冰壶比赛中,运动员将冰壶掷出后,冰壶向前滑动过程中会受到阻力,冰
壶的方向和速度会改变,则运动状态改变。
[2]⑶冰壶在水平冰面上滑行过程中,冰壶受到水平冰面的支持力的方向竖直向上,冰壶
在力的方向上没有移动距离,不满足做功的条件,支持力不做功。冰壶在摩擦力反方向
上移动了距离,所以冰壶滑行时克服摩擦力做功。
知识点三、功的计算
1.力学里规定:功等于力跟物体在力的方向上通过的距离的乘积。
2.功的计算公式:W=FS,其中各量单位功W:J(焦耳),力F:N(牛顿);移动距离S:
m(米)v
(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•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)。
3.功的公式应用
(1)公式法:对于恒力的功,通常利用功的定义式W二FS进行计算。
(2)功率法:功跟完成这些功所需时间的比值,叫做功率;对丁段时间内力做的功,如
果知道功率和时间,可以直接利用W二Pt求出功。
(3)做功包括两个必要因索:一是作用在物体上的力,二是物体在力的方向上通过的距离;
计算功的公式包括:W=FSW=GH,W=Pto
特别提醒
理解计算功的方法,尤其要把握好知识点,熟悉公式的变形求功,然后才能正确运用这些规
律和原理进行分析或计算,并通过练习和运用达到对物理知识的进一步理解和掌握,初中物
埋关于功的计算公式有多个,它们之间有什么区别,如何正确运用是解题关键。
懑三/,水平地面上一静止木箱重800N,某人用60N的水平推力在5s内推动木箱前进
10m,撤去推力后木箱又继续前进了2m,整个过程中水平推力做功J,重力做功.
J。撤去推力后木箱仍继续前进,此时对木箱(选填“有”或“没有”)做功。
【答案】6000没有
【详解】[1]根据题意可知,水平推力做功为
>y=Fs=60NxlOni=600J
12]木箱受重力的方向竖直向下,木箱水平移动,木箱在重力的方向上移动距离为0,所
以重力对木箱做功为0。
⑶撤去推力后,木箱由于惯性会继续前进,木箱此肘不受推力的作用,所以此时推力对
木箱没有做功。
问题探究
问题一:功的概念
【角度1】功的概念和单位
【典例1】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
【详解】A.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;
B.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;
C.物体做功越少,它具有的能量不一定越少,故C错误;
D.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。
故选D。
1、判断是否做功必须同时满足两个条件:
(1)作用在物体上的力。
(2)物体在力的方向上有位移,缺•不可。若力与位移方向垂直(如手提水桶水平行走),
则此力不做功。
2、常见误区:认为“物体移动就做功”,忽略方向关系(如惯性滑动的物体不受推力时,无
功产生)。
【变式卜1】下列情境中,人对物体做功的是()
A.人用力搬大石头没有搬动B.人推一块大石头没推动
C.人提着箱子上三楼D.人提着箱子在水平路面上匀速前进
【答案】C
【详解】A.人用力搬大石头没有搬动,有力作用在物体上,但没使物体移动距离,所
以人没有对物体做功,故A不符合题意;
B.用力推一块大石头没有推动,这样虽然有力但无距离,所以人没有对物体做功,故
B不符合题意;
C.人提着箱子上三楼,有力作用在物体上,又使物体在力的方向上移动一段距离,所
以人对物体做功了,故C符合题意;
D.人提着箱子在水平路面上前行,虽然有力也有距离,但此距离不是在力的方向上,
力与距离垂直,没有做功,.故D不符合题意。
故选C。
【变式1・2】物理学中常用物理学家的名字作为物理量的单位,以纪念他们的突出贡献,比
如用,,牛顿,,作为的单位,用“帕斯卡,,作为的单位,用“焦耳”作为—
的单位。
【答案】力压强功和能量
【解析】【小题1】山⑵网根据常见物理量及其单位可知,用科学家牛顿的名字作为
力的单位;用物理学家帕斯卡的名字作为压强的单位。焦耳是功和各种能量的基本单
位,所以能量、热量及功的基本单位都是焦耳。
问题二:力是否做功的判断
【角度1】力做功的必要因素
【典例1】早晨,同学们背着书包去上学。下列情形中,人对书包做了功的是()
A.背着书包下楼梯B.背着书包水平行走
C.背着书包站立不动D.背着书包上楼梯
【答案】D
【详解】A.背着书包下楼梯,对书包的力竖直向上,书包在竖直向下的方向上移动了
距离,没有在力的方向上移动距离,故A不符合题意;
B.背着书包水平走动,对书包的力竖直向上,但书包没有在竖直向上的方向上移动距
离,所以对书包没有做功,,故B不符合题意;
C.背着书包站立不动,给书包施加了力的作用,但书包没有在该力的方向上移动距离,
所以对书包没有做功,故C不符合题意题意;
D.背着书包上楼梯,对书包的力竖直向上,书包在竖直向上的方向上移动了距离,所
以对书包做功,故D符合题意。
故选D。
方认直接
1、做功的必要条件:作用在物体上的力;物体在力的方向上发生位移,缺一不可。
2、不做功的三种情况:
(1)有力无位移(如推墙未动)。
(2)有位移无力(如抛出的球在空中飞行)。
(3)力与位移方向垂直(如手提水桶水平行走,重力不做功)。
【变式卜1】下图所描述的力,对物体做功的是()
\x\w\w
熊猫用力举着杠铃不动用力拉绳匀速提升重物
'用力提着水桶沿水平方向移动
用手搬石头没搬动D.
y
【答案】B
【详解】A.熊猫给杠铃一个向上的力,杠铃向上没有移动距离,熊猫对杠铃没有做功,
故A不符合题意。
B.人通过滑轮组给重物一个向上的力,重物向上移动了距离,人对重物做功,故B符
合题意。
C.人给石头一个向上的力,石头向上没有移动距离,人对石头没有做功,故C不符合
题意。
D.人给水桶一个向上的力,水桶向上没有移动距离,人对水桶没有做功,故D不符合
题意。
故选B。
【变式卜2】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
【详解】11]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。
[2]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。
问题三:功的计算
【角度1】功的计算
【典例1】一物体在水平拉力厂的作用下,沿力的方向匀速运动了2m,撤去拉力后又向前
滑行了0.5m,拉力F大小为10N,拉力尸做的功为()
A.5JB.15JC.20JD.25J
【答案】C
【详解】由题意知,在拉力的方向上移动的距离为2m,则拉力尸做的功
U/=^=10Nx2m=20J
故ABD不符合题意,C符合题意。
ZiVjOifi
理解计算功的方法,尤其要把握好知识点,熟悉公式的变形求功,然后才能正确运用这些规
律和原理进行分析或计算,并通过练习和运用达到对物理知识的进•步理解和掌握.初中物
理关于功的计算公式有多个,它们之间有什么区别,如何正确运用是解题关键。
【变式1-1】如图所示,放在水平桌面上的匀质长直木板长度人为4。厘米,质量为2千克,
它的右端与桌面相齐,与桌面间的动摩擦因数为0.2。若在木板左端用一水平推力户将
其匀速推下桌子,水平推力至少要做功()
FV—-一
A.1.6焦B.0.8焦C.0.6焦D.0.4焦
【答案】B
【详解】木块的重力
G=mg=2kgxION/口=20N木块受到的摩擦力
/=02G=0.2x20N=4N因为匀速推动,推力与摩擦力是平衡力大小相等为
/=4N水平方向上移动的距离为
5=20。〃=0.2m推力做功为
W=f\=4Nx0.2m=0.8J故B符合题意,ACD不符合题意。
故选B。
【变式卜2】一把手枪的枪膛长30cm,压缩空气在枪膛内对子弹的平均推力是100N,子弹
离开枪膛后前进了10m。在枪膛内压缩空气的推力对子弹做功J,出膛后压缩空
气的推力对子弹做功Jo
【答案】3001
【详解】[1]手枪的枪膛长s=30cm=0.3m
在枪膛内压缩空气的推力对子弹做功叱=F$=100Nx().3m=30J
[2]做功的两个必要因素:一是有作用在物体上的力,二是物体在力的方向上移动一段
距离。子弹出膛后,不再受到空气的推力,能继续前进是因为子弹具有惯性,因此出
膛后压缩空气的推力对子弹做功为0。
【角度2】功的估算
【典例2】下列估测的数据中,最接近实际的是()
A.八年级物理课本的重力约为2.5NB.成年人站立时对地面的压强约为500Pa
C.中学生登上一层楼做功约为150JD.将两个鸡蛋举高1m做功10J
【答案】A
【详解】A.八年级物理课本的质量约为250g=0.25kg,其重力约为
G=mg=0.25kgx10N/kg=2.5N
故A符合题意;
B.成年人站立在地面上对地面的压力约600N,两脚与地面的接触面积约为0.04n?,
因此对地面的压强约为
F600N
~S=0.04m2=150(X)Pa
故B不符合题意;
C.中学生的重力约为SOON,一层楼的高度约为3m,登上一层楼做功约为
W=G/?=500Nx3m=1500J
故C不符合题意;
D.用手举起两个鸡蛋的力约为IN,则将两个鸡蛋举高1m做功约为
W=G/7=INxlm=I.I
故D不符合题意。
故选Ao
方法AU
苜先估测力的大小,然后再估测距离,最后根据功的公式计算即可。
【变式2-1】学校开展组织“学雷锋实践活动”。小梦将如图所示的一袋5kg的大米送到二楼
王奶奶家,则克服这袋大米重力做的功大约是()
A.50JB.150JC.1000JD.500J
【答案】B
【详解】一层楼的高度约3m,克服这袋大米重力做的功
W=Gh=mgh=5k^10N/kgx3m=150J
故选B。
【变式2-2】下列对物体做功接近1J的是()
A.中学生将1只鸡蛋匀速举过头顶B.中学生从1楼跑到3楼
C.运动员将杠铃举在空中不动D.中学生跳绳1次
【答案】A
【详解】A.一只鸡蛋的质量约50g,受到的重力为@=〃取=0.05依X10N/依=O.5N
从地上拿起鸡蛋,并把它匀速举过头顶,通过的距离大约2m,所以对鸡蛋做的功
叫=GJq=0.5Nx2m=1J,故A符合题意;
B.从1楼到3楼,楼层高约3m,中学生体重约500N,克服自身重力做的功为
VV,=GA=500Nx6m=3000J,故B不符合题意;
C.运动员将杠铃举在空中不动,对杠铃不做功,故C不符合题意;
D.中学生跳绳1次,克服自身重力做的功约为吗=G/h=5OONxO.O5m=25J,故D不
符合题意。
故选A。
【角度3]比较功的大小
【典例3】如图所示,a、b、c三种情况下,用大小相同的力,'使同一物体沿不同的轨迹移
动了相同的距离s,对于三种情况下拉力厂所做的功分析正确的是()
F
▲尸▲尸□
✓
abc
A.叱=网=叱B.叱=叫<叱
C.叱=唯>叱D.叱(比VI%
【答案】D
【详解】由图可知,a、b、c三种情况下拉力的大小相同,a中力与物体运动方向垂直,
即物体在力的方向上通过的距离为0,则此时拉力不做功;b中物体在力的方向上通过
的距离为s,c中物体斜向上运动,则物体在力的方向上通过的距离要小于$,根据W=八
可知,在白中做的功大于在c,则有故ABC错误,D正确。
故选D。
方法点接
功是•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二FS。
【变式3-1】两次水平拉动同一物体在同一水平面上做匀速直线运动,两次物体运动的路程
・时间(s・£)图像如图所示,下列判断正确的是()
0.8
0.6
A.两次物体所受的摩擦力人无
B.两次物体所受的拉力
C.两次物体运动的速度为>v2
D.0~8s两次拉力对物体所做的功叱=吗
【答案】C
【详解】A.同一物体,则重力相等,对水平面的压力相等;同一水平面上,则接触面
的粗糙程度相同,故两次拉动物体时,物体受到的摩擦力相等,即人可2,故A错误;
B.由于物体做匀速直线运动,说明物体受到的拉力和摩擦力是一对平衡力,大小相等,
所以两次物体所受的拉力相等,即£=居,故B错误;
C.由图像可知,在相同时间内,物体第一次通过的路程大于第二次通过的路程,根据
v=-»可知叱》玲,故C正确;
t
D.由图像可知,0~8s物体第一次通过的路程大于第二次通过的路程,又知两次拉力相
等,根据亚=尸§可知,o~8s两次拉力对物体所做的功叱>吗,故D错误。
故选C。
【变式3-2】工人用图中甲、乙两种方法将圆柱形铁块推倒成丙图情况,工人用甲、乙两种
方法时至少要做的功分别为W/和肌,则用电。(选填“<”、"=”或“>”)
【详解】两种方法将铁块推倒,所做的功至少等于克服铁块重力所做的功,且两种方
法使重力移动的距离相等,由卬=国可知,两种方法克服铁块重力所做的功相等,故
用甲、乙两种方法时至少要做的功相等,即印尸
强化训练
【基础强化】
1.一位中学生提着一个重20N的手提包乘坐电梯从一楼匀速到达三楼,该过程中她对手提
包做的功最接近于()
A.0JB.60JD.180J
【答案】C
【详解】从一楼匀速到达三楼,大约升高6m,所以该过程中她对手提包做的功约为
W=F5=G/i=20Nx6m=l20J
故C符合题意,ABD不符合题意。
故选3
2.下事例中,不做功的是()
A.图甲中,工人师傅推着小车在水平面上运动一段距离
B.图乙中,学生背着书包在水平路面上行走一段距离
C.图丙中,工人师傅用滑轮把箱子提升到二楼阳台
D.图丁中,运动员把杠铃举起的过程中
【答案】B
【详解】A.工人师傅推着小车在水平面上运动一段距离,即工人师傅对车在水平方向
上有力,又有一段距离,力对物体做功,故A不符合题意;
B.学生背着书包在水平路面上行走,虽然物体移动了距离,学生对书包施加了一个竖
直向上的力,但在竖直方向没有移动距离,故学生对书包不做功,故B符合题意;
C.工人师傅用滑轮把箱子提升到二楼阳台,滑轮对箱子有向上的拉力,又有向上的距
离,力对物体做功,故C不符合题意;
D.运动员举起杠铃的过程,对杠铃施加了一个竖直向上的力,杠铃向上移动了距离,
所以运动员对杠铃做了功,故D不符合题意。
故选B。
3.功的概念最早是从人类使用机械时产生的。下面四个实例中,人对物体做了功的是()
石头搬而未起
【答案】B
【详解】A.汽车未被推动,人给汽车有向前的力,但汽车没有在力的方向上通过距离,
则人对汽车没有做功,故A不符合题意;
B.提着沙袋上升,人对沙袋有一个向上的力,沙袋向上移动了距离,则人对沙袋做功,
故B符合题意;
C.运动员踢出去的足球在草坪上滚动,人对足球没有力的作用,足球由于具有惯性继
续向前运动,人对足球没有做功,故C不符合题意;
D.石头搬而未起,人给石头有向上的力,但石头没有向上移动距离,则人对石头没有
做功,故D不符合题意。
故选B。
4.下列事例中,人对物体做功的是()
A.用力搬石头,没有搬动B.踢出去的球在空中飞行
C.用力将木箱推到斜面的顶端D.用力举着杠铃在空中不动
【答案】C
【详解】A.用力搬石头,没有搬动,此时人对石头施加力,但在力的方向上无距离,
因此不做功,故A不符合题意;
B.踢出去的球在空中飞行,此时球不受到脚施加的力,因此人对球没有做功,故B不
符合题意:
C.用力将木箱推到斜面的顶端,人对木箱施加力,且沿力的方向移动一段距离,因此
人对木箱做功,故C符合题意;
D.用力举着杠铃在空中不动,人对杠铃施加力,但未移动距离,因此人对杠铃没有做
功,故D不符合题意。
故选C。
5.小明正在做“引体向上,他先用两手握住单杠,两脚离地,两臂及身体自然下垂,然后
缓缓曲肘,将身体向上拉起,直到他的下巴超过单杠(如图所示)。在这个过程中,小
明做功的大小最接近()
A.100JC.400JD.550J
【答案】B
【详解】中学生的体重大约为500N,由图知引体向上上升的高度大约是胳膊的长度0.5m,
所以在这个过程中,小明做功约为
IV=Gh=5(K)Nx().5m=250J
故B符合题意,ACD不符合题意。
故选B。
6.某试验汽车上安装了一个单缸四冲程汽油机,该汽油机汽缸活塞面积为40cm2,一个冲
程活塞在汽缸中移动的距离是60mm,满负荷工作时做功冲程燃气的平均压强为
1.0xl06Pa,当汽油机满负荷工作时(不计摩擦),做功冲程中燃气对活塞的平均压力_
N;一个做功冲程中燃气对活塞做的功Jo
【答案】4000240
【详解】[1]由〃=上可得,燃气对活塞的平均压力为
62
F=/?lS=1.0xl0Pax40xl0^m=4000N
[2|一个做功冲程中燃气对活塞做的功为
W=Fs=4000Nx60xl0-3m=240J
7.如图所示是无人机用绳子吊起物体匀速上升时的情景,此时绳子对物体的拉力(选
填"v”或“=")物体的重力.某次无人机将重为200N的物休从水平地面匀速提升
至30m高的楼顶,此过程中无人机对物体做功Jo
【答案】6x103
【详解】[1]当物体匀速上升时,物体处于平衡状态,在竖直方向上受到绳子的拉力和
重力,这两个力是一对平衡力,平衡力大小相等,所以此时绳子对物体的拉力等于物
体的重力。
[2]已知物体重力G=200N,提升高度A=30m,根据功的计算公式W=4=G”,则无
人机对物体做功为n=Fs=Gh=200Nx30m=6000J
8.如图所示的AI送餐机器人以其优质的服务、良好的互动、幽默的语言得到了大家的喜
爱。送餐机器人水平前进时对托盘__(选填“有”或“没有”)做功。
【答案】没有
【详解】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。
送餐机器人水平前进时对托盘有向上支持力,但是没有向上的运动距离,故没有做功。
【能力培优】
9.如图所示,2022北京冬奥会上,韩聪用力拉着隋文静正在匀速旋转,此时若将韩聪视作
杠杆,其支点为O,O1是韩聪的重心,G是韩聪所受的重力,隋文静对韩聪的拉力为F,
在匀速旋转过程中,下列说法中正确的是()
A.韩聪的重力G做功,隋文静对韩聪的拉力为〃做功
B.韩聪的重力G不做功,隋文静对韩聪的拉力为,.不做功
C.韩聪的重力G做功,隋文静对韩聪的拉力为厂不做功
D.韩聪的重力G不做功,隋文静对韩聪的拉力为尸做功
【答案】B
【详解】在匀速旋转过程中,韩聪的重力是竖直方向的,该过程中竖直方向上无距离,
因此韩聪的重力没有做功;该过程中,隋文静相对韩聪的位置不发生改变,隋文静对韩
聪的拉力同样是有力,但是没有距离,因此不做功,故B正确,ACD错误。
故选B。
10.如图所示,质量分别为勿和的两个物体在大小为尸的恒力作用下,在力的方向上
前进了相同的距离。下列结论正确的是()
m——£2m——£
//////////////////////////////////////////////
甲乙
A.图甲中尸做的功小于图乙中尸做的功
B.图甲中产做的功等于图乙中尸做的功
C.图甲中尸做的功大于图乙中尸做的功
D.条件不足,无法确定图甲、乙中F做的功哪个多
【答案】B
【详解】根据题意可知,两个物体在大小为产的恒力作用下,在力的方向上前进了相同
的距离s,根据H=Fs可知,甲图中/做的功等于乙图中F做的功,故B符合题意,AC
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