11.3 功--2025-2026学年初中物理九年级上册同步课堂教案与分层练习（苏科版2024新教材）

第十一章 简单机械和功 课时11.3 功 1. 知道功的概念，理解做功的两个必要因素； 2. 能够判断力在什么情况下做功及不做功； 3. 掌握功的定义、单位；能够用功的定义式进行计算。 题型汇总：功的概念、力做功的必要因素、力是否做功的判断、功的大小比较、功的计算、功的原理、探究斜面的功的原理实验。 · 什么是功 (1) 定义：物理学中，把力与物体在力的方向上通过的距离的乘积称为机械功。 (2) 理解：功是能量转化的量度。能量转化的过程必定是做功的过程。做了多少功，就会有多少能量发生转化。 (3) 计算公式：用F表示力，s表示在力的方向上通过的距离，功； (4) 单位：焦耳，简称焦（J），1 J = 1 N•m； (5) 常量：把一本物理书从地上捡起放到课桌上做的功约为2 J。 · 做功了吗 (1) 力对物体做功的两个必要因素：一是对物体要有力的作用，二是物体要在力的方向上通过一定的距离。 (2) 力对物体不做功的三种情况： · 功的原理 （1）内容：使用任何机械时，人对机械所做的功，都不会少于不用机械而直接用手所做的功。省力但要费距离，或者可以省距离但要费力。也就是说，使用任何机械都不省功。这个结论叫“功的原理”。 （2）理解：在不考虑机械本身的重力和摩擦的情况下，使用机械所做的功至少等于不用机械而直接用手对物体所做的功；在考虑机械本身的重力和摩擦的情况下，使用机械总比不用机械而直接用手对物体所做的功多些。 · 斜面 (1) 定义：与水平面成一定倾角的倾斜平面叫做斜面。 (2) 特点：斜面是一种省力的简单机械，使用斜面时省力但费距离，故没有省功。 (3) 若忽略摩擦，根据功的原理，可知：，得到：；若斜面长是斜面高h的n倍，则拉力F就是物体所受重力G的，即，得到：当斜面高度一定时，斜面越长，越省力，即：斜面的坡度角越小越省力。 (4) 斜面应用：盘山公路。 1. 功的概念和做功的必要因素 例 关于功，下列说法正确的是 （ D ） A．力越大做功越多 B．物体在力的方向上移动的距离越大做功越多 C．做功所用的时间越长做功越多 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 变式1 1J的功就是 （　D　） A．把质量为1kg的物体移动1m所做的功 B．把重1N的物体移动1m所做的功 C．在1N力的作用下，物体移动1m所做的功 D．在1N力的作用下，物体在力的方向上移动1m时，此力对物体做的功 变式2 下列情况中做功一定为1焦的是 （　D　） A．将重为1牛的物体移动1米 B．将重为1牛的物体竖直向上移动1米 C．用1牛的力使物体移动1米 D．用竖直向上的1牛的力使受力物体竖直向上移动1米 1. 力是否做功的判断 例 下列有关功的说法正确的是 (　A　) A.足球在水平地面上滚动时重力对足球没有做功 B.吊车吊着重物使其沿水平方向匀速移动过程中，吊车对重物做了功 C.运动员举着杠铃在空中停留的时间内对杠铃要做很大的功 D.用相同的力将质量不同的两个物体沿力的方向移动相同的距离所做的功不同 变式1 根据如图所示的几个情景，下列说法正确的是 (　A　)   A.女孩搬起一个箱子，女孩对箱子做了功 B.司机费了很大的力也未能推动汽车，但司机对汽车做了功 C.吊车吊着货物水平移动一段距离，吊车对货物做了功 D.足球被踢出后在草地上滚动的过程中，运动员对足球做了功 变式2 小张用40 N的推力将重力为100 N的物体沿水平方向匀速推动了10 m，则小张对物体所做的功是 (　A　) A.400 J B.600 J C.1 000 J D.1 400 J 变式3 在水平地面上，用60N的水平拉力拉重100N的木箱，使木箱沿拉力方向前进5m，拉力和重力所做的功分别是 （　B　） A．300J 500J B．300J 0J C．500J 300J D．无法确定 变式4 在举重时，一运动员在第一阶段把150kg的杠铃很快举过头顶，第二阶段使杠铃在空中停留3s。关于运动员对杠铃做功的说法，正确的是 （　B　） A．他在第一阶段内没做功 B．他在第二阶段内没做功 C．他在两个阶段内都没做功 D．他在两个阶段内都做了功 变式5 小明用100N的力踢一个重5N的足球，球离脚后在水平草地上向前滚动了20m，在球滚动的过程中（　D　） A．小明对足球做功2000J B．重力对足球做功100J C．小明对足球做功2100J D．小明和重力对足球做功都是0J 1. 功的计算及公式的应用 例 将掉在地面上的一本物理书捡起来放在课桌上，人对物理书做的功最接近于 (　C　) A.0.02 J　　 B.0.2 J　　 C.2 J　　 D.20 J 变式1 中国选手张湘祥在奥运会上获得男子举重62 kg级冠军，挺举成绩是176 kg，图为他比赛时的照片。他在挺举过程中对杠铃做的功最接近 (　D　)  A.600 J　　 B.1200 J　　 C.1800 J　　 D.3400 J 变式2 京沪高铁列车以300 km/h的速度在平直轨道上匀速飞驰30 km，若列车的牵引力为105 N，通过这段路程牵引力所做的功为　　　    J。当列车减速进站时，列车的惯性　　　    (选填“变大”、“不变”或“变小”)。 答　3×109　不变 变式3 在水平地面上，用50 N的力沿水平方向拉着重为100 N的小车前进4 m， 拉力做功为　　　    J，重力做功为　　　    J。 答　200　0 变式4 用如图所示的滑轮组匀速提升200 N的重物G，竖直向上的拉力F为100 N，重物被提升1 m，不计绳重和滑轮的摩擦，下列说法正确的是 (　A　)   A.拉力做的功是300 J B.动滑轮的重力为50 N C.拉力做的总功是200 J D.绳子末端移动的距离是2 m 变式5 如图甲所示，放在水平地面上的物体，受到方向不变的水平拉力F的作用，其F-t和v-t图象分别如图乙、丙所示。下列说法正确的是 (　C　) A.当t=1s时，物体处于静止状态，摩擦力是0 B.当t=3s时，物体受到的摩擦力是7 N C.4~6s内，拉力F做的功是20 J D.2~4s内物体受到的摩擦力变大 变式6 如图甲所示，张华用水平推力F推置于水平地面上的木箱，在此过程中，推力F的大小随时间t变化的情况如图乙所示，木箱运动速度v的大小随时间t变化的情况如图丙所示，则1~3 s木箱做　　　　(选填“匀速”或“变速”)运动；3~5 s推力对木箱做的功是　　　　J。  答：变速、400J 变式7 如图所示，一工人用滑轮组提升重500N的物体，所用的拉力F为200N，物体以0.2m/s的速度匀速上升了10s（不计绳重、绳与滑轮间的摩擦） （1）求物体上升的高度。 （2）求拉力所做的功。 （3）若物重为800N时，拉力所做的功又是多少？ 答：（1）2m； （2）1200J； （3）1800J。 变式8 物理实验复习时，小美和小丽再探有关杠杆平衡的问题 (1)小美先将杠杆调节至水平位置平衡，在左右两侧各挂如图甲所示的钩码后，杠杆的　　　    端下降。要使杠杆重新在水平位置平衡，如果不改变钩码总数和悬挂点位置，只需将　　　    　　　　　　　　    即可。 (2)小丽还想探究当动力和阻力在杠杆同侧时杠杆的平衡情况，于是她将杠杆左侧的所有钩码拿掉，结果杠杆转至竖直位置，如图乙所示。小丽在A点施加一个始终水平向右的拉力F，却发现无论用多大的力都不能将杠杆拉至水平位置平衡。你认为原因是　　　　　　　　　    　　　　　    。 (3)他们认为(2)问中拉力是做功的。如果水平向右的拉力F大小不变，OA长L，将杠杆从竖直位置拉着转过30°的过程中，拉力F做功为　　　    。 答　(1)左　取下左侧2个钩码挂到右侧钩码下方(2)水平位置时动力臂为零，杠杆无法平衡 (3)FL/2 1. 功的分析与大小比较 例 如图所示，已知m1＞m2＞m3，在同样大小的力F的作用下，三个物体都沿力的方向移动S，则力F所做的功最多的是 （ D ） A．甲 B．乙 C．丙 D．一样多 变式1 在某高处将两块质量相等的石块A、B分别以两种方式落向地面：石块A自由落下到地面；石块B被用水平作用力水平抛出后，呈抛物线下落到地面。在石块落地的过程中，石块重力分别做功为WA和WB，则比较两者大小关系正确的是（ B ） A．WA＞WB B．WA=WB C．WA＜WB D．不好判断 变式2 如下图的三种场景中，拉力F1、F2、F3大小相等，在拉力的作用下物体移动的距离相等。若拉力所做的功分别记为W1、W2、W3，下列关于它们大小关系的判断中正确的是 （ A ） A.W1=W2＜W3 B.W1=W2=W3 C.W2＜W1=W3 D.W1＜W2＜W3 变式3 如图所示，用大小相等的拉力F1、F2、F3使同一物体分别沿着水平面、斜面和竖直方向移动相同的距离S，拉力F1、F2、F3所做的功分别是W1、W2、W3．请你判断三个物理量的关系是 。 答：W1=W2=W3 变式4 用大小不同的甲、乙两个力拉同一物体，两力所做的功W与在这两个力的方向上移动的距离S的关系图象如图，由图可知，甲、乙两个力的大小关系是 （　A　） A．F甲＞F乙 B．F甲＜F乙 C．F甲=F乙 D．条件不足，无法判断 变式5 如图是某实验小组绘制的金属球由静止自由下落的高度h与时间t的关系图象；则如图中描述重力对该球做功W与时间t关系的四种图象中，正确的图象是 （　C　） 1. 功的原理 例 生活中我们会见到或使用许多机械，好像用它们无所不能，事实上用它们永远做不到 （ D ） A．省力 B．省距离 C．省时 D．省功 变式1 在图中，s=60cm，与之对应的h=30cm。现用弹簧测力计进行两次操作：（1）沿竖直方向匀速提升小车（2）沿斜面方向匀速拉动小车记录数据如下表： 操作、数据 测力计示数/N 移动距离/cm 竖直提升 10 30 沿斜面拉升 5.2 60 （1）分析表中的数据可知，斜面是一种 （省力/费力）的简单机械。 （2）沿竖直方向匀速提升小车拉力所做的功是 J，沿斜面方向匀速拉动小车拉力所做的功是 J，由此实验可推断，利用斜面提升物体时， （能/不能）省功。 （3）生活中常见的斜面有 。（写出一个） 答：（1）省力；（2）3；3.12；不能；（3）盘山公路 1. 斜面 例 有一个箱子需要从地面搬到汽车上。小冰想用如图甲所示的方法搬运，小雪想用如图乙所示的方法搬运。两种方法克服箱子的重力做的功是　　 　    ， 但小雪的方法会　 　    。 相同的(或相等的，或一样的，或同样多)　省力 变式1 图中是一个两面光滑的固定斜面，∠β大于∠α，同一个物体分别在AC和BC斜面受拉力匀速运动到C点，所需拉力分别为FA、FB，所做功分别为WA、WB，则（　B　） A．FA=FB，WA=WB B．FA＜FB，WA=WB C．FA＜FB，WA＜WB D．FA＞FB，WA＞WB 变式1 如图所示，物重为G的物体在不同简单机械中均处于平衡状态(不计机械自重和摩擦)，拉力F1、F2、F3、F4的大小关系是 (　B　) A.F2<F3=F4<F1　     B.F2<F4<F1<F3 C.F4=F2<F1<F3　     D.F4<F2<F3<F1 变式2 如图所示是使用简单机械匀速提升同一物体的四种方式(不计机械自重和摩擦)，其中所需动力最小的是 (　D　) 第 1 页 共 11 页 学科网（北京）股份有限公司 $$