11.1 功 知识解读-2025-2026学年人教版物理八年级下学期
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摘要:
本初中物理讲义聚焦“功”的核心知识,系统梳理功的概念(定义、单位焦耳及物理意义、标量性质)、力是否做功的判断(两个必要因素及不做功的三种情况)、功的计算(公式W=FS及应用要点),形成从基础概念到实际判断再到定量计算的递进式学习支架。
资料通过典例与变式题结合(如判断力是否做功的生活情境题、功的计算实际应用题),强化物理观念中的能量观念和运动与相互作用观念,培养科学思维中的模型建构与科学推理能力。课中辅助教师突破重难点,课后通过随堂检测帮助学生巩固知识,查漏补缺,提升解决实际问题的能力。
内容正文:
11.1 (知识解读)(解析版)
•知识点1 功的概念
•知识点2 力是否做功的判断
•知识点3 功的计算
•作业 随堂检测
知识点1 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,距离的单位是米,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。
3、1J=1N•m,其物理意义是:作用在物体上的力是 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。
4、功是一个标量,有大小没有方向。
【典例1】关于对功的理解,下列说法正确的是( )
A.作用在物体上的力越大,力做的功就越多
B.把重1N的物体举起1m,克服重力所做的功为1J
C.物体通过的路程越长,作用力做功越多
D.力作用的时间越长,做的功就越多
【答案】B
【详解】A.根据可知,作用在物体上力越大,但是不知道物体在力的作用下通过的距离,所以不能确定力做功多少,故A错误;
B.由题可知,把重1N的物体举起1m,克服重力所做的功为
故B正确;
C.根据可知,只知道物体在力的作用下移动的距离,但不知道力的大小也不能确定做功多少,故C错误;
D.物体做功的多少与物体受力的大小和在力的方向上移动的距离有关,与时间无关,故D错误。
故选B。
【变式1-1】在国际单位制中,功的单位是( )
A.伏特(V) B.焦耳(J) C.牛顿(N) D.安培(A)
【答案】B
【详解】A.伏特(V)是电压的单位,故A不符合题意;
B.焦耳(J)是功的单位,故B符合题意;
C.牛顿(N)是力单位,故C不符合题意;
D.安培(A)是电流的单位,故D不符合题意。
故选B。
【变式1-2】学习了物理之后,我们学到很多物理量及其单位,如质量的符号为m,其基本单位为kg。本学期你还学习了物理量是______,其基本单位是______。(均填符号)
【答案】 W J
【详解】本题要求填写本学期学过的物理量及其基本单位的符号,八年级下学期我们学习了物理量功(W),其单位为焦耳(J);物理量力(F),其单位为牛顿(N);物理量功率(P),其单位为瓦特(W)等。
【变式1-3】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
【详解】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。
知识点2 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、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。
3、我们要注意不做功的三种情况:
(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(如物体因惯性而运动),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”。
注意:(1)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。
(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)。
【典例2】下列情况中人对物体做了功的是( )
A.费力但汽车不动 B.把一箱报刊搬起来
C.背着书包站在水平自动人行道上匀速前进D.足球被踢之后在草地滚动
【答案】B
【详解】A.费力但汽车不动,人对汽车有力的作用,但汽车没有在该力的方向上通过距离,人对汽车不做功,故A不符合题意;
B.把一箱报刊搬起来,人对报刊有力的作用,报刊在该力的方向上通过了距离,人对报刊做功,故B符合题意;
C.背着书包站在水平自动人行道上匀速前进,人对书包的力竖直向上,书包运动的方向与力的方向垂直,人对书包不做功,故C不符合题意;
D.足球被踢之后在草地靠惯性滚动,不再受到人的踢力,人对足球不做功,故D不符合题意。
故选B。
【变式2-1】上学过程中,小梦同学对书包做了功的情况是( )
A.背着书包站立不动 B.背着书包沿着水平路面匀速前进
C.背着书包匀速上楼梯 D.背着书包坐在沿水平方向行驶的公交车上
【答案】C
【详解】物体受到力的作用,并且在这个力的方向上通过了一段距离,我们就说这个力对物体做了功。
A.背着书包站立不动,人对书包有一个力的作用,而书包没有在力的方向上通过距离,不做功,故A不符合题意;
B.背着书包沿着水平路面匀速前进,人对书包的力方向向上,而书包移动的距离在水平方向上,不做功,故B不符合题意;
C.背着书包上楼梯,人对书包的力竖直向上,书包在力的方向上通过了距离,人对书包做了功。故C符合题意;
D.背着书包坐在沿水平方向行驶的公交车上,人对书包的力方向向上,而书包移动的距离在水平方向上,不做功,故D不符合题意。
故选C。
【变式2-2】如图所示,举重运动员将杠铃举起的过程中,举重运动员对杠铃__________;当举重运动员将杠铃高高举起后保持静止且停留3秒时,举重运动员对杠铃__________。
【答案】 做功 不做功
【详解】[1]将杠铃举起的过程中,运动员对杠铃施加了向上的力,且杠铃在力的方向上移动了距离,故运动员对杠铃做功。
[2]杠铃被高高举起后保持静止时,运动员对杠铃施加了力,但杠铃在力的方向上没有移动距离,故运动员对杠铃不做功
【变式2-3】如图所示,2025年12月13日,渭南市第二届青少年围棋锦标赛在市青少年体育运动学校开赛。选手从棋盒中将棋子拿起的过程中,选手对棋子___________;选手持棋子静止在空中,思考落子位置时,选手对棋子___________。(均选填“做功”或“不做功”)
【答案】 做功 不做功
【详解】[1]选手从棋盒中将棋子拿起的过程中,选手给棋子一个向上的力,棋子在力的方向上移动了距离,因此选手对棋子做功。
[2]选手持棋子静止在空中,思考落子位置时,选手给棋子一个向上的力,但棋子没有在力的方向上移动了距离,因此选手对棋子不做功。
知识点3 功的计算
1、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)。
(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)。
2、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:功跟完成这些功所需时间的比值,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=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=FS W=GH,W=Pt。
注意:(1)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。
(2)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。
【典例3】如图所示是某款用于临床治疗的微量注射泵,通过其智能微推进系统,可以给病人实施高精度、小流量的药液注射。某次注射时使用的薄壁注射器横截面积为,推注长约5cm的药液。若在匀速推注药液时,活塞对药液的压强为,通过计算回答:
(1)在匀速推注药液时,活塞对药液的压力是多少?
(2)若在推注药液时,注射泵对活塞的推力为26N,则完成此次注射,推力做了多少功?
【详解】(1)注射器横截面积为
活塞对药液的压力是
(2)活塞移动距离
则完成此次注射,推力做功
【变式3-1】女子10米跳台跳水比赛中,某运动员从起跳到入水的过程中,她所受的重力做功大约为(g取10N/kg)( )
A.350J B.3500J C.15000J D.35000J
【答案】B
【详解】运动员的质量大约为,其重力,运动员从起跳到入水的过程中,她所受的重力做功,故B符合题意,ACD不符合题意。
故选B。
【变式3-2】如图所示,人拉着重2000N的车子沿着水平方向匀速前进,人对车做的功为1000J,车受到的摩擦力为,那么车运动的距离为______m。人又拉着车子沿着斜坡下降了2m的高度,这个过程重力对车子做了______J的功。
【答案】 20 4000
【详解】车子沿水平方向匀速前进,拉力
根据功的公式,变形得水平方向车运动的距离
重力做的功
【变式3-3】如图所示为一款能自动清扫地面的扫地机器人,某次清扫以0.2m/s的速度水平匀速直线运动0.5min,与地面接触面积为,该过程中牵引力恒为9N,g取10N/kg。求:
(1)行驶过程中牵引力做的功;
(2)清扫完成后,扫地机对地面的压强为,求扫地机的总质量。
【详解】(1)运动时间,根据速度公式得,机器人运动路程
牵引力做功为
(2)根据压强公式得,扫地机对地面的压力为
扫地机总重力等于它对地面的压力,扫地机总重力为,再根据 得,总质量为
1.下列数据中最接近实际的是( )
A.一个苹果的质量约为2kg
B.一本人教版八年级物理课本的重力约为10N
C.一标准大气压约为
D.一个中学生从1楼走到3楼克服自身重力做的功约为3000J
【答案】D
【详解】A.一个苹果的质量约为0.2kg,故A不符合题意;
B.一本人教版八年级物理课本的重力约为2N,故B不符合题意;
C.一标准大气压约为,故C不符合题意;
D.一个中学生重力约为500N,一层楼的高度约为3m,则一个中学生从1楼走到3楼克服自身重力做的功约为,故D符合题意。
故选D。
2.如图所示的四种情景中,人做功的是( )
A.把一箱报刊搬起来
B.背书包站在水平运行的自动人行道上匀速前进
C.费了很大的力气汽车还是不动
D.足球被踢后,在草地上滚了一段距离
【答案】A
【详解】A.人对报刊施加了一个向上的力,报刊在力的方向(竖直向上)上移动了一段距离,则人对报刊做了功,故A符合题意;
B.人对书包施加了一个竖直向上的力,书包的运动是水平方向的,力和物体运动方向垂直,则人对书包不做功,故B不符合题意;
C.人对汽车施加了力,但汽车没有移动,则人对汽车不做功,故C不符合题意;
D.足球被踢出后,人已经不再对足球施加力的作用,则人对足球不做功,故D不符合题意。
故选A。
3.小明每天上学出门时,都会帮妈妈将垃圾带下楼,扔到小区内的垃圾桶里。下列情境内小明对垃圾做功的是( )
A.从地上提起垃圾袋
B.提着垃圾袋原地等待电梯
C.提着垃圾袋沿水平路面匀速走向垃圾桶
D.垃圾袋离开手后掉落进垃圾桶中
【答案】A
【详解】A.从地上提起垃圾袋,小明对垃圾袋施加了向上的力,且垃圾袋在力的方向上移动了一段距离,小明对垃圾做了功,故A符合题意;
B.提着垃圾袋原地等待电梯,小明虽然对垃圾袋施加了力,但垃圾袋在力的方向上没有移动一段距离,小明没有对垃圾做功,故B不符合题意;
C.提着垃圾袋沿水平路面匀速走向垃圾桶,小明对垃圾袋的力是竖直向上的,而垃圾袋在水平方向上移动,力的方向与运动方向垂直,垃圾袋在力的方向上没有移动一段距离,小明没有对垃圾做功,故C不符合题意;
D.垃圾袋离开手后掉落进垃圾桶中,虽然垃圾袋在重力的作用下运动了一段距离,但是此时小明不再对垃圾袋施加力,小明没有对垃圾做功,故D不符合题意。
故选A。
4.电动扶梯在公共场所的广泛应用,为人们的生活带来了极大的便利。图示两种情境中,电梯对小明的支持力做功的是( )
A.仅在图甲中做了功 B.仅在图乙中做了功
C.在两图中都做了功 D.在两图中都没做功
【答案】B
【详解】做功的两个必要因素是力和物体在力的方向上移动的距离。图甲中小明随自动扶梯水平匀速前进,支持力竖直向上,力的方向与运动方向垂直,支持力不做功;图乙中小明随自动扶梯匀速上升,支持力竖直向上,小明在支持力的作用下移动了距离,支持力做功。故B符合题意,ACD不符合题意。
故选B。
5.如图甲所示,水平地面上的一个物体,受到方向不变的水平推力F的作用,F的大小与时间t的关系和物体的速度v与时间t的关系如图乙所示。以下说法正确的是( )
A.,没有推动物体,是因为推力小于摩擦力
B.,物体水平方向上合力为0N
C.,物体受到的摩擦力是3N
D.,推力对物体做功16J
【答案】D
【详解】A.由图乙图像可知,内,物体的速度为0,处于静止状态,此时物体受平衡力作用,所以推力等于摩擦力,故A错误;
BC.由图乙图像可知,内物体保持的速度不变,做匀速直线运动,处于平衡状态,此时物体受平衡力作用,所以推力等于摩擦力,由图乙图像可知,在内的水平推力F的大小为2N,所以内,物体所受的滑动摩擦力为
由图乙图像可知,内,物体做加速直线运动,在的整个运动过程中,接触面所受的压力大小以及接触面的粗糙程度都不变,则物体受到的滑动摩擦力大小不变,所以物体受到的滑动摩擦力与物体受到的滑动摩擦力大小相等,即
内,水平推力F的大小为3N,所以合力为
故BC错误;
D. 由图乙图像可知,在内的水平推力F的大小为2N,由图乙图像可知,物体保持的速度做匀速直线运动,所以物体运动的距离为
推力对物体做的功为
故D正确。
故选D。
6.如图所示,乒乓球被称为中国的“国球”,深受同学们喜欢。关于乒乓球运动蕴含的力学知识,下列说法正确的是( )
A.乒乓球在空中下落时,重力对乒乓球不做功
B.乒乓球速度越大,惯性越大,飞得就越远
C.空中飞行的乒乓球,一直受到重力和推力的作用
D.球拍击球时,乒乓球的运动状态发生了改变
【答案】D
【详解】A.乒乓球在空中下落时,受到重力作用,且在重力的方向上通过了一定距离,重力对乒乓球做功,故A错误。
B.惯性大小只跟物体的质量大小有关,跟物体的运动速度大小没有关系,故B错误。
C.推力属于弹力,空中飞行的乒乓球,一直受到重力的作用,不再受到推力作用,故C错误。
D.球拍击球时,乒乓球的速度大小和运动方向都会发生变化,则乒乓球运动状态发生了改变,故D正确。
故选D。
7.小红同学用一个距离手3m高的定滑轮拉住重100N的物体,从滑轮正下方沿水平方向移动4m,如图所示,若不计绳重和摩擦,他至少做了多少功( )
A.200J B.300J C.400J D.500J
【答案】A
【详解】滑轮右端的绳子原长为3m,小红从定滑轮正下方沿水平方向移动4m,由数学知识,则移动后绳长为
所以绳子自由端移动的距离
s=5m﹣3m=2m则物体被提高的高度为
h=s=2m滑轮为定滑轮,不省力,若不计绳重和摩擦,他至少做的功
W总=W有用=Gh=100N×2m=200J故A符合题意,BCD不符合题意。
故选A。
【点睛】本题考查功的公式的运用,求出绳端移动的距离是解答此题的关键。
8.为了达到更好的消毒效果,武汉市利用雾炮车水平匀速行驶过程中向大街上喷洒消毒液,如图所示,在消毒过程中,重力对雾炮车________(选填“做了功”或“没有做功”)。
【答案】没有做功
【详解】雾炮车是水平匀速行驶,重力的方向是竖直向下的,雾炮车在竖直方向上没有移动距离,因此,重力对雾炮车没有做功。
9.某兴趣小组使用无人机航拍采石矶公园,如图所示,当无人机水平飞行时,升力对无人机_______。(选填“做功”或“不做功”)
【答案】不做功
【详解】升力的方向是竖直向上,当无人机水平飞行时,没有在升力的方向上通过距离,所以升力对无人机不做功。
10.如图所示,冰壶在水平冰面上滑行的过程中,其所受的重力___________(选填“做功”或“不做功”);当冰壶静止在水平冰面上时,冰壶所受的重力和冰面对冰壶的支持力是一对___________(选填“平衡力”或“相互作用力”)。
【答案】 不做功 平衡力
【详解】[1]做功的两个必要条件是“有力作用”且“在力的方向上移动距离”。重力方向竖直向下,而冰壶沿水平方向滑行,在重力方向上没有移动距离,因此重力不做功。
[2]冰壶静止时,重力与支持力大小相等、方向相反、作用在同一物体(冰壶)上、作用在同一直线上,符合平衡力的条件;相互作用力是作用在两个不同物体上的力,因此这两个力是一对平衡力。
11.中国北京市和张家口市获得2022年冬奥会的举办权,如图是我国运动员在往届冬奥会上参加冰壶比赛时的拼搏英姿,冰壶被推出后,在水平冰面上减速滑行过程中,冰壶所受摩擦力______(填“不变”、“逐渐变大”、“逐渐变小”);冰壶在水平冰面上滑行过程中,重力______(填“做功”、“不做功”)。
【答案】 不变 不做功
【详解】[1]冰壶在水平冰面上滑行。冰壶与冰面间产生的是滑动摩擦力,滑动摩擦力的大小与压力和接触面粗糙程度有关。在冰壶滑行过程中,压力和接触面粗糙程度不变,所以滑动摩擦力不变。
[2]冰壶在水平冰面上滑行过程中,重力的方向竖直向下,而它运动的方向是水平方向,力的方向与运动的距离方向垂直。所以在冰壶滑行过程中,重力不做功。
12.如图所示,冰壶运动员穿的两只鞋的鞋底材质不同。蹬冰脚的鞋底为橡胶制成,在向后蹬地的过程中,脚受到摩擦力的方向______(选填“向前”或“向后”),而滑行时的鞋底由塑料制成,目的是为了______(选填“增大”或“减小”)摩擦力。冰壶沿水平面前进过程中,所受重力______(选填“有”或者“没有”)对冰壶做功。
【答案】 向前 减小 没有
【详解】[1]蹬冰脚向后蹬地时,脚相对于地面有向后的运动趋势,根据摩擦力的方向与相对运动趋势方向相反,所以脚受到摩擦力的方向向前。
[2]滑行时的鞋底由塑料制成,塑料表面较光滑,在压力一定时,通过减小接触面的粗糙程度来减小摩擦力。
[3]冰壶沿水平面前进,重力方向是竖直向下的,冰壶在重力方向上没有移动距离,根据做功的两个必要因素(力和在力的方向上移动的距离),所以重力没有对冰壶做功。
13.一辆汽车的质量为,车轮与地面的总接触面积为。当汽车在水平地面以的速度匀速直线行驶时,受到的阻力是车重的0.05倍。在某次测试过程中,汽车以的速度匀速直线行驶。(取)求:
(1)汽车所受重力;
(2)汽车停在水平地面时,对地面的压强;
(3)汽车在测试过程中,牵引力所做的功。
【详解】(1)汽车所受重力
(2)汽车停在水平地面时,对地面的压力
汽车停在水平地面时,对地面的压强
(3)汽车在测试过程中匀速直线行驶,根据二力平衡条件可知,受到的牵引力与阻力相等,即
汽车在测试过程中,行驶的路程为
汽车在测试过程中,牵引力所做的功为
14.人工智能时代的到来,无人驾驶技术更加成熟。如图所示,一辆电动汽车,空车质量为,车轮与路面接触的总面积为。该车利用网络实现远程驾驶,以的速度在水平路面上匀速直线行驶,这一过程中汽车发动机的牵引力为3000N。(取)求:
(1)以的速度在水平路面上匀速直线行驶通过的路程;
(2)求该车空车静止在水平路面上对路面的压强;
(3)这一过程中汽车发动机的牵引力所做的功。
【详解】(1)根据速度公式可得,汽车行驶的路程
(2)已知汽车的空车质量 ,车轮与路面接触的总面积
汽车空车静止在水平路面上,对路面的压力等于其重力
该车对路面的压强
(3)已知汽车的牵引力,牵引力所做的功
15.老师在上浮力这节课时,将排球放在装有水的水缸中,让同学们用手将排球压入水中,观察和体验浮力。如图所示将底面积为0.2m2,装有深度为0.5m的水的圆柱形玻璃水缸放在水平地面上。同学们测得排球质量为260g,直径为20cm,体积为5.6×10-3m3。把排球放入水中静止后,排球漂浮在水面上。。求:
(1)放入排球前,水对水缸底的压强;
(2)排球漂浮在水面上,排开水的体积;
(3)同学用手把排球从漂浮状态缓慢压入水中时,能感受到施加的压力在逐渐增大,但当排球浸没在水中后再继续把排球匀速压到水缸底的过程中感受到施加的压力没有再继续增大了。求排球恰好浸没在水中后继续压到水缸底的过程中施加的压力对排球做的功。(排球体积不变)
【详解】(1)放入排球前,水对水缸底的压强
(2)排球漂浮在水面上,受到的浮力为
则排开水的体积
(3)排球浸没时受到的浮力为
根据力的平衡条件,排球恰好浸没在水中后继续压到水缸底的过程中施加的压力为
排球浸没,水面上升
排球浸没时水缸中水深为
则排球恰好浸没在水中后继续压到水缸底的过程中,施加的压力对排球做的功
16.如图甲是我国冰壶队参加冬奥会时的比赛情景。
(1)运动员将静止的冰壶用力推出,这说明力可以改变物体的___________,松开手后冰壶由于具有___________继续向前运动。
(2)运动员在冰壶前方用力刷冰,使冰面形成一层水膜,其目的是为了___________冰壶与冰面间的摩擦力。
(3)如图乙,比赛时运动员用10N的力从A点推动冰壶前进,到B点时松手,冰壶滑行到O点静止。冰壶从A点到B运动过程中,运动员对冰壶做功的是___________J,从B点到O点的运动过程中,运动员对冰壶做功的是___________J。
【答案】(1) 运动状态 惯性
(2)减小
(3) 60 0
【详解】(1)[1]运动员将静止的冰壶用力推出,冰壶由静止到运动,这说明了力可以改变物体的运动状态。
[2]一切物体任何时候都具有惯性,松开手后,冰壶由于惯性,继续保持原来的运动状态向前运动。
(2)运动员在冰壶前方用力刷冰,使冰面形成一层水膜,这是通过使接触面分离的方法减小冰壶与冰面间的摩擦力,使冰壶运动得更远。
(3)[1]冰壶从A点到B运动过程中,冰壶受到推力的作用,并且在推力的方向上通过了距离,所以推力对冰壶做了功,所以运动员对冰壶做功为
[2]从B点到O点的运动过程中,冰壶虽然通过了一定距离,但不再受到推力的作用,运动员对冰壶不做功,即从B点到O点的运动过程中,运动员对冰壶做的功为0J。
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11.1 (知识解读)(解析版)
•知识点1 功的概念
•知识点2 力是否做功的判断
•知识点3 功的计算
•作业 随堂检测
知识点1 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,距离的单位是米,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。
3、1J=1N•m,其物理意义是:作用在物体上的力是 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。
4、功是一个标量,有大小没有方向。
【典例1】关于对功的理解,下列说法正确的是( )
A.作用在物体上的力越大,力做的功就越多 B.把重1N的物体举起1m,克服重力所做的功为1J
C.物体通过的路程越长,作用力做功越多 D.力作用的时间越长,做的功就越多
【变式1-1】在国际单位制中,功的单位是( )
A.伏特(V) B.焦耳(J) C.牛顿(N) D.安培(A)
【变式1-2】学习了物理之后,我们学到很多物理量及其单位,如质量的符号为m,其基本单位为kg。本学期你还学习了物理量是______,其基本单位是______。(均填符号)
【变式1-3】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。
知识点2 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、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。
3、我们要注意不做功的三种情况:
(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(如物体因惯性而运动),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”。
注意:(1)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。
(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)。
【典例2】下列情况中人对物体做了功的是( )
A.费力但汽车不动 B.把一箱报刊搬起来
C.背着书包站在水平自动人行道上匀速前进D.足球被踢之后在草地滚动
【变式2-1】上学过程中,小梦同学对书包做了功的情况是( )
A.背着书包站立不动 B.背着书包沿着水平路面匀速前进
C.背着书包匀速上楼梯 D.背着书包坐在沿水平方向行驶的公交车上
【变式2-2】如图所示,举重运动员将杠铃举起的过程中,举重运动员对杠铃__________;当举重运动员将杠铃高高举起后保持静止且停留3秒时,举重运动员对杠铃__________。
【变式2-3】如图所示,2025年12月13日,渭南市第二届青少年围棋锦标赛在市青少年体育运动学校开赛。选手从棋盒中将棋子拿起的过程中,选手对棋子___________;选手持棋子静止在空中,思考落子位置时,选手对棋子___________。(均选填“做功”或“不做功”)
知识点3 功的计算
1、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)。
(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)。
2、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:功跟完成这些功所需时间的比值,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=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=FS W=GH,W=Pt。
注意:(1)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。
(2)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。
【典例3】如图所示是某款用于临床治疗的微量注射泵,通过其智能微推进系统,可以给病人实施高精度、小流量的药液注射。某次注射时使用的薄壁注射器横截面积为,推注长约5cm的药液。若在匀速推注药液时,活塞对药液的压强为,通过计算回答:
(1)在匀速推注药液时,活塞对药液的压力是多少?
(2)若在推注药液时,注射泵对活塞的推力为26N,则完成此次注射,推力做了多少功?
【变式3-1】女子10米跳台跳水比赛中,某运动员从起跳到入水的过程中,她所受的重力做功大约为(g取10N/kg)( )
A.350J B.3500J C.15000J D.35000J
【变式3-2】如图所示,人拉着重2000N的车子沿着水平方向匀速前进,人对车做的功为1000J,车受到的摩擦力为,那么车运动的距离为______m。人又拉着车子沿着斜坡下降了2m的高度,这个过程重力对车子做了______J的功。
【变式3-3】如图所示为一款能自动清扫地面的扫地机器人,某次清扫以0.2m/s的速度水平匀速直线运动0.5min,与地面接触面积为,该过程中牵引力恒为9N,g取10N/kg。求:
(1)行驶过程中牵引力做的功;
(2)清扫完成后,扫地机对地面的压强为,求扫地机的总质量。
1.下列数据中最接近实际的是( )
A.一个苹果的质量约为2kg
B.一本人教版八年级物理课本的重力约为10N
C.一标准大气压约为
D.一个中学生从1楼走到3楼克服自身重力做的功约为3000J
2.如图所示的四种情景中,人做功的是( )
A.把一箱报刊搬起来
B.背书包站在水平运行的自动人行道上匀速前进
C.费了很大的力气汽车还是不动
D.足球被踢后,在草地上滚了一段距离
3.小明每天上学出门时,都会帮妈妈将垃圾带下楼,扔到小区内的垃圾桶里。下列情境内小明对垃圾做功的是( )
A.从地上提起垃圾袋 B.提着垃圾袋原地等待电梯
C.提着垃圾袋沿水平路面匀速走向垃圾桶 D.垃圾袋离开手后掉落进垃圾桶中
4.电动扶梯在公共场所的广泛应用,为人们的生活带来了极大的便利。图示两种情境中,电梯对小明的支持力做功的是( )
A.仅在图甲中做了功 B.仅在图乙中做了功
C.在两图中都做了功 D.在两图中都没做功
5.如图甲所示,水平地面上的一个物体,受到方向不变的水平推力F的作用,F的大小与时间t的关系和物体的速度v与时间t的关系如图乙所示。以下说法正确的是( )
A.,没有推动物体,是因为推力小于摩擦力
B.,物体水平方向上合力为0N
C.,物体受到的摩擦力是3N
D.,推力对物体做功16J
6.如图所示,乒乓球被称为中国的“国球”,深受同学们喜欢。关于乒乓球运动蕴含的力学知识,下列说法正确的是( )
A.乒乓球在空中下落时,重力对乒乓球不做功
B.乒乓球速度越大,惯性越大,飞得就越远
C.空中飞行的乒乓球,一直受到重力和推力的作用
D.球拍击球时,乒乓球的运动状态发生了改变
7.小红同学用一个距离手3m高的定滑轮拉住重100N的物体,从滑轮正下方沿水平方向移动4m,如图所示,若不计绳重和摩擦,他至少做了多少功( )
A.200J B.300J C.400J D.500J
8.为了达到更好的消毒效果,武汉市利用雾炮车水平匀速行驶过程中向大街上喷洒消毒液,如图所示,在消毒过程中,重力对雾炮车________(选填“做了功”或“没有做功”)。
9.某兴趣小组使用无人机航拍采石矶公园,如图所示,当无人机水平飞行时,升力对无人机_______。(选填“做功”或“不做功”)
10.如图所示,冰壶在水平冰面上滑行的过程中,其所受的重力___________(选填“做功”或“不做功”);当冰壶静止在水平冰面上时,冰壶所受的重力和冰面对冰壶的支持力是一对___________(选填“平衡力”或“相互作用力”)。
11.中国北京市和张家口市获得2022年冬奥会的举办权,如图是我国运动员在往届冬奥会上参加冰壶比赛时的拼搏英姿,冰壶被推出后,在水平冰面上减速滑行过程中,冰壶所受摩擦力______(填“不变”、“逐渐变大”、“逐渐变小”);冰壶在水平冰面上滑行过程中,重力______(填“做功”、“不做功”)。
12.如图所示,冰壶运动员穿的两只鞋的鞋底材质不同。蹬冰脚的鞋底为橡胶制成,在向后蹬地的过程中,脚受到摩擦力的方向______(选填“向前”或“向后”),而滑行时的鞋底由塑料制成,目的是为了______(选填“增大”或“减小”)摩擦力。冰壶沿水平面前进过程中,所受重力______(选填“有”或者“没有”)对冰壶做功。
13.一辆汽车的质量为,车轮与地面的总接触面积为。当汽车在水平地面以的速度匀速直线行驶时,受到的阻力是车重的0.05倍。在某次测试过程中,汽车以的速度匀速直线行驶。(取)求:
(1)汽车所受重力;
(2)汽车停在水平地面时,对地面的压强;
(3)汽车在测试过程中,牵引力所做的功。
14.人工智能时代的到来,无人驾驶技术更加成熟。如图所示,一辆电动汽车,空车质量为,车轮与路面接触的总面积为。该车利用网络实现远程驾驶,以的速度在水平路面上匀速直线行驶,这一过程中汽车发动机的牵引力为3000N。(取)求:
(1)以的速度在水平路面上匀速直线行驶通过的路程;
(2)求该车空车静止在水平路面上对路面的压强;
(3)这一过程中汽车发动机的牵引力所做的功。
15.老师在上浮力这节课时,将排球放在装有水的水缸中,让同学们用手将排球压入水中,观察和体验浮力。如图所示将底面积为0.2m2,装有深度为0.5m的水的圆柱形玻璃水缸放在水平地面上。同学们测得排球质量为260g,直径为20cm,体积为5.6×10-3m3。把排球放入水中静止后,排球漂浮在水面上。。求:
(1)放入排球前,水对水缸底的压强;
(2)排球漂浮在水面上,排开水的体积;
(3)同学用手把排球从漂浮状态缓慢压入水中时,能感受到施加的压力在逐渐增大,但当排球浸没在水中后再继续把排球匀速压到水缸底的过程中感受到施加的压力没有再继续增大了。求排球恰好浸没在水中后继续压到水缸底的过程中施加的压力对排球做的功。(排球体积不变)
16.如图甲是我国冰壶队参加冬奥会时的比赛情景。
(1)运动员将静止的冰壶用力推出,这说明力可以改变物体的___________,松开手后冰壶由于具有___________继续向前运动。
(2)运动员在冰壶前方用力刷冰,使冰面形成一层水膜,其目的是为了___________冰壶与冰面间的摩擦力。
(3)如图乙,比赛时运动员用10N的力从A点推动冰壶前进,到B点时松手,冰壶滑行到O点静止。冰壶从A点到B运动过程中,运动员对冰壶做功的是___________J,从B点到O点的运动过程中,运动员对冰壶做功的是___________J。
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