2.1.1 功和机械能——科学中的功与功的计算(举一反三·讲义)科学新教材浙教版九年级上册
2026-07-24
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2份
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精品
资源信息
| 学段 | 初中 |
| 学科 | 科学 |
| 教材版本 | 初中科学浙教版九年级上册 |
| 年级 | 九年级 |
| 章节 | 第1节 功和机械能 |
| 类型 | 教案-讲义 |
| 知识点 | 机械能,功 |
| 使用场景 | 同步教学-新授课 |
| 学年 | 2026-2027 |
| 地区(省份) | 浙江省 |
| 地区(市) | - |
| 地区(区县) | - |
| 文件格式 | ZIP |
| 文件大小 | 2.08 MB |
| 发布时间 | 2026-07-24 |
| 更新时间 | 2026-07-24 |
| 作者 | 鼎优理化 |
| 品牌系列 | 学科专项·举一反三 |
| 审核时间 | 2026-07-24 |
| 下载链接 | https://m.zxxk.com/soft/58952089.html |
| 价格 | 3.00储值(1储值=1元) |
| 来源 | 学科网 |
|---|
摘要:
本讲义聚焦“功和机械能”中“功”的核心知识点,系统梳理功的含义(力与力方向上距离的共同作用)、必要因素及不做功的三种情况,进而衔接功的计算公式(W=Fs)、单位(焦耳)及应用要点(力与距离的同时性、同体性、同向性),构建从概念理解到计算应用的完整学习支架。
资料亮点在于结合生活情境设计例题(如台球击球、运水方式)与变式题,通过实例分析培养科学思维(推理论证判断力是否做功)和科学观念(用公式解决实际问题)。课后分基础与强化作业,助力学生自主学习,课中辅助教师教学,课后帮助查漏补缺。
内容正文:
2.1.1 功和机械能——科学中的功与功的计算
【新教材浙教版】
【知识框架+知识精讲(2个知识归纳)+课后作业(10基础7强化题)】
模块二 知识精讲
知识归纳
【知识点1 功】
1.功的含义
在科学中,如果一个力作用在物体上,并且物体在这个力的方向移动了一段距离,就说这个力对物体做了功。
如图所示,用力拉水平面上的小车前进一段距离,则拉力对物体做了功,或人对物体做了功。
没有在重力方向移动,重力对小车没有做功。
【注意】有时为了叙述方便,某个力做功往往也说成施力的物体做功,如人推小车,推力做了功,也常说人做了功。
【拓展】克服某力做功
当物体运动方向与受力方向相反时,我们常说克服该力做功。例如,当物体竖直向上运动时,重力的方向与运动方向相反,此时我们常说“克服重力做功”。
2.做功的两个必要因素(判断力是否做功的方法之一)
(1)作用在物体上的力;
(2)物体在这个力的方向上移动的距离。
以上两个因素必须同时具备,力才对物体做功。
【说明】
(1)力对物体不做功的三种情况
①有距离无力:物体没有受到力的作用,但由于惯性通过一段距离;
②有力无距离:有力作用在物体上,但物体没动,即物体没有通过一段距离;
③力与距离垂直:物体受到了力的作用,也通过了一段距离,但通过的距离与力的方向垂直。
(2)物体在力的方向上通过一段距离是指力与距离具有同向性、同体性和同时性。
【例1】台球比赛中,选手推动球杆前进,击打白球,使白球水平向前撞击红球,对这一过程的分析正确的是( )
A.击打白球时,手对白球做了功
B.手推动球杆前进时,手对球杆做了功
C.白球撞击红球后,红球滚动时,白球对红球做了功
D.击球后,白球离开球杆向前滚动时,球杆对白球做了功
【答案】B
【解析】击打白球时,没有来自手的力作用在白球上,则手对白球没有做功,A错误;手推动球杆前进时,手对球杆施加了力的作用,且球杆在这个力的方向上通过了一段距离,因此手对球杆做了功,B正确;白球撞击A球后,A球滚动时,白球并没有力作用在A球上,则此时白球对A球没有做功,C错误;击球后,白球离开球杆向前滚动时,球杆没有力作用在白球上,即球杆对白球没有做功,D错误。
【变式1-1】关于力对物体做功,下列说法正确的是( )
A.守门员踢足球的过程中没有对足球做功
B.汽车在水平路面行驶时,汽车受到的支持力做了功
C.从树上下落的苹果,重力对苹果做了功
D.抛出的排球在空中飞行过程中,人对排球做了功
【答案】C
【解析】守门员将足球踢出的过程中,对足球有力的作用,且足球在力的方向上通过了距离,所以守门员对足球做了功,故A错误;汽车在水平路面行驶时,汽车没有在支持力的方向上通过距离,所以汽车受到的支持力不做功,故B错误;从树上下落的苹果,受到竖直向下的重力,苹果竖直向下移动了距离,重力对苹果做了功,故C正确;抛出的排球在空中飞行是依靠惯性向前运动的,不再受手的推力,所以人对排球不做功,故D错误。故选C。
【变式1-2】下列有关力做功的说法中正确的是( )
A.举重运动员举着杠铃不动,举力做了功
B.用水平力推着购物车前进,推车的力做了功
C.在光滑的水平冰面上滑动的冰块,有力对物体做了功
D.被脚踢出的足球在草地上滚动的过程中,脚对足球做了功
【答案】B
【解析】A.举重运动员举着杠铃不动,没有移动距离,所以举力没有做功,故A错误;B.用水平力推着购物车前进,购物车在推力方向上移动了一段距离,所以推力做了功,故B正确;C.在光滑的水平冰面上滑动的冰块,受到重力和支持力,这两个力都是竖直方向的,但冰块在竖直方向上没有移动距离,所以没有力做功,故C错误;D.被脚踢出的足球在草地上滚动的过程中,脚对足球没有施加力的作用,所以脚对足球不做功,故D错误。
【知识点2 功的计算】
1.计算公式
功等于力跟物体在力的方向上通过的距离的乘积,即:。
如果用表示力,表示物体在力的方向上通过的距离,表示功,则功的计算公式为。
2.功的单位
在国际单位制中,功的单位是焦耳,简称焦,符号是J。
由于力的单位是牛(N),距离的单位是米(m),功的单位还可表示为牛・米(),。
含义:的力使物体在力的方向上通过的距离时所做的功为。如把1个鸡蛋举高,做的功大约是。
3.应用公式计算时应注意的问题
(1)明确是哪个力对哪个物体做功。
(2)与的同时性:物体受力的同时移动了距离;在移动距离的同时受了力。
(3)与的同体性:与对应同一个研究对象。
(4)与的同向性:当作用在物体上时,是物体在力的方向上通过的距离。
【例2】(2025・绍兴元培中学检测)如图所示,用的水平推力,推重的桌子沿水平方向匀速前进,则( )
A.地面支持力做功 B.推力所做的功是
C.地面摩擦力做功 D.重力所做的功是
【答案】B
【解析】地面的支持力方向竖直向上,桌子没有在支持力的方向上移动距离,支持力没有对桌子做功,A错误;
推力水平向左,桌子沿推力的方向移动的距离,推力做的功,B正确;
地面摩擦力与推力是一对平衡力,大小相等,方向相反,摩擦力对桌子做功,即,C错误;
重力方向竖直向下,桌子没有在重力的方向上移动距离,重力没有对桌子做功,D错误。
【注意】移动的距离必须是物体在力的方向上移动的距离,这个距离可能与物体运动的路程不相等。例如,人提物体匀速上楼时,人对物体做功,此时应是物体被提升的高度,所以,如图所示。
为了简便,常常将举高(或提起)物体时所做的功说成克服重力做的功,可直接用公式计算。如人爬山、上楼等。
【变式2-1】(2025・嘉兴南湖区一模)我国西部地区夏天经常出现干旱,旱季时常用中间有转轴的塑料桶运水。如图所示,小红分别用背背、手抱、平拉、滚拉的方式运满桶水,在粗糙程度相同的水平地面上匀速行走相同路程,她对满桶水做功最多的是( )
【答案】C
【解析】由图可知,AB中小华是用背背、用手抱,即力的方向向上,桶是在水平方向上移动的距离,即沿向上的方向没有移动距离,因此不做功;C中滑动摩擦力大于D中的滚动摩擦力,所以C中拉力大于D中拉力,由于所移动的距离s相同,由W=Fs可知C做功最多,故ABD不合题意,C符合题意。
【变式2-2】(2025・杭州萧山区期中)在排球运动中,跳发球(如图所示)是最具威力的发球方式。现用100N的力击打重为8N的排球,排球离手后飞行落到20m远的地面上。排球飞行过程中,运动员对排球做功为( )
A.1500J B.75J C.500J D.0
【答案】D
【解析】排球飞行过程中,虽然运动了一段距离,但运动员对排球没有力的作用,所以运动员对排球没做功,即做功为0,故D正确。故选D。
【归纳总结】做功的两个必要因素:一是作用在物体上的力,二是物体在这个力的方向上移动的距离。三种不做功情况:一是有力无距离(例如:推而未动),二是有距离无力(靠惯性运动),三是力的方向与运动方向垂直。
【变式2-3】小盼、小汉两同学沿同一竹竿进行爬竿比赛,小盼从地面匀速爬到竿顶用了16s,小汉从地面匀速爬到竿顶用了12s,已知小盼、小汉两人的重力之比为3:4,则小盼、小汉两人爬竿克服重力做功之比是( )
A.3:4 B.4:3 C.9:16 D.16:9
【答案】A
【解析】小盼和小汉从地面爬到同一竿顶,上升的高度h相同,小盼、小汉的重力之比为,由W=Gh可得小盼、小汉两同学爬竿克服重力做功之比:=3:4。故选A。
模块三 课后作业
基础巩固
1.下图是排球扣球的几个过程,其中运动员对排球做功的是( )
A.助跑起跳 B.手往后伸 C.空中击球 D.双脚落地
【答案】B
【解析】助跑起跳、手往后伸、双脚落地三个过程运动员对排球都没有施加力,运动员对排球都没有做功,A、B、D错误;在空中击球的过程中,运动员对排球施加了力,并且排球在力的方向上通过了距离,运动员对排球做了功,C正确。
2.如图为举重运动员做挺举连续动作时的几个状态图,下列说法正确的是( )
A.从发力到上拉的过程中,运动员对杠铃不做功
B.从上拉到翻站的过程中,运动员对杠铃做功
C.从翻站到站立的过程中,运动员对杠铃不做功
D.举着杠铃站立的过程中,运动员对杠铃做功
【答案】B
【解析】做功的两个必要因素:力和在力的方向上移动了距离,从发力到上拉、上拉到翻站、翻站到站立的过程中,杠铃受到运动员对其向上的力,并在力的方向上移动了距离,运动员对杠铃做了功,A、C错误,B正确;举着杠铃站立的过程中,未在力的方向上移动距离,运动员对杠铃不做功,D错误。故选B。
3.(2025・杭州富阳区月考)一个中学生从教学楼一楼爬到三楼,克服重力所做的功最接近于( )
A.30J B.300J C.3000J D.30000J
【答案】C
【解析】该同学的重力约为,三楼的高度,该同学登楼做的功。故选C。
4.如图所示,两个滑梯高度相等,如果小玲分别从①号直梯和②号旋转滑梯上端滑到地面,小玲所受重力做功分别为W1和W2则下列说法正确的是( )
A.W1>W2 B.W1<W2 C.W1=W2 D.无法比较
【答案】C
【解析】同一个人分别从等高的直梯和旋转滑梯上滑下,在重力的方向上通过的距离相等,根据W=Fs=Gh可知,重力做功相等。故选C。
5.世界读书日在2024年4月23日如期到来,主题为“阅读推动未来”。如图是读者从书架上取下图书的情景,若读者所取的书重力与8枚鸡蛋相当,读者从书架上取下书的过程中,对书做的功最接近的是( )
A.40J B.4J C.80J D.8J
【答案】B
【解析】一枚鸡蛋的重力约为0.5N,书重力与8枚鸡蛋相当约为4N,书从书架上取下大约移动了1m,读者从书架上取下书的过程对书做的功即克服书的重力做功约为W=Fs=Gh=4N×1m=4J。故选B。
6.一块磁性黑板擦吸在磁性板墙上,若用拉力F1使它匀速直线向下移动距离S然后又用F2使它匀速直线向上运动相同距离。则两次拉力做功( )
A.F1做功多 B.F2做功多 C.一样多 D.速度未知,无法确定
【答案】B
【解析】当磁性黑板擦向下运动时,受到竖直向下的重力G、拉力F1和竖直向上的摩擦力f1三个力的关系是F1+G=f1当磁性黑板擦向上运动时,受到竖直向下的重力G、摩擦力f2和竖直向上的拉力F2,三个力的关系是F2=G+f2两种情况下,压力不变、接触面的粗糙程度不变,所以摩擦力的大小不变,所以F2大于F1因为移动距离相同,由W=Fs可知,F2做功多。故选B。
7.如图所示是一辆吊车吊装重物的过程,分为上升、平移、下降三个阶段。下列能表示上升和平移两个阶段中吊车拉力对重物做功量(阴影表示有做功)的是( )
【答案】A
【解析】根据做功包括两个必要因素,吊装上升阶段中吊车拉力对重物施加向上的拉力,且在拉力方向移动距离,故做功,在平移阶段中,物体在拉力方向没有移动距离,吊车拉力不做功,故A符合题意,BCD不符合题意。
8.(2025・杭州滨江区期中)某商场中有两种电梯,图1为阶梯式电梯,图2为履带式电梯。如图所示,小明乘两种电梯匀速从一楼到二楼,该过程他与电梯保持相对静止。下列说法正确的是( )
A.两种上楼方式,人克服重力做功不相等
B.乘图1所示电梯过程中,电梯对人有摩擦力
C.乘图1所示电梯过程中,电梯对人的支持力做功为零
D.乘图2所示电梯过程中,电梯对人的支持力做功为零
【答案】D
【解析】A、两种上楼方式,小明的重力G不变、上升的高度h相同,由W有=Gh可知,两种情况下人克服重力做功相等,故A错误;B、乘甲电梯过程中,人与电梯一起匀速运动,人与电梯台阶之间没有发生相对运动,也没有相对运动的趋势,所以人不受摩擦力的作用,故B错误;C、乘甲电梯过程中,电梯对人的支持力竖直向上,且人在支持力的方向上移动了距离,所以电梯对人的支持力做了功,即电梯对人的支持力做功不为零,故C错误;D、乘乙电梯过程中,人受到的支持力垂直于电梯向上,而人在支持力的方向上没有移动距离,所以电梯对人的支持力不做功,即电梯对人的支持力做功为零,故D正确。
9.如图所示,小明和小强分别用沿水平方向的力、推、两个木箱,使它们沿着推力的方向移动的距离分别为、,对它们所做的功分别为、,且,则下列说法正确的是( )
A.如果,则 B.如果,则
C.如果,则 D.如果,则
【答案】D
【解析】由题知,,即。如果,则,故A错误;如果,则,故B错误;如果,则,故C错误,D正确。故选D。
10.坐动车、飞机时“大包小包”均需过安检,如图所示为质量为10kg的行李箱放在安检机的传送带上进行传送。(g取10N/kg)
(1)小实将行李箱刚放到水平向右匀速运动的传送带上时,行李箱受到的摩擦力方向为________________。
(2)若该行李箱底部与传送带接触面积为500cm²,则传送带受到的压强是_________Pa。
(3)若行李箱和传送带一起以0.5m/s的速度向右匀速直线运动了10s,则传送带对行李箱做功的大小为_________J。
【答案】(1)水平向右 (2) (3)
【解析】(1)行李箱刚放到水平向右匀速运动的传送带上时,因为行李箱具有惯性,以传送带为参照物,行李箱具有水平向左的运动趋势,因此受到水平向右的摩擦力。
(2)传送带受到的压强。
(3)当行李箱随传送带一起水平向右做匀速直线运动时,两物体间无摩擦力,因此传送带对行李箱未做功。
强化提升
11.(2025・杭州淳安县期中)用弹簧测力计沿水平方向两次拉着同一物体在同一水平面上运动,两次运动的-图像如图所示。其对应的弹簧测力计示数分别为、,相同时间内所做的功分别为、,则它们的关系正确的是( )
A. B.
C. D.
【答案】B
【解析】根据图像可知,物体两次都做匀速直线运动,拉力等于滑动摩擦力,由于压力和接触面的粗糙程度相同,因此滑动摩擦力相等,拉力也相等,即。从图像中可以判断出相同时间内第②次通过的距离小,根据公式,当拉力相等时,通过的距离越大,拉力做的功就越大,即。故选B。
12.如图所示,用铁锤把小铁钉钉入木板,设木板对钉子的阻力与钉子进木板的深度成正比,已知铁锤第一次将钉子钉进,如果铁锤第二次敲打钉子时对钉子做的功与第一次相同,那么,第二次钉子进入木板的深度是( )
A. B. C. D.
【答案】B
【解析】由题意可知,阻力与深度成正比,则,图像如图所示,图像与坐标轴所围成图形的面积等于力所做的功,两次做功相同,则有,联立上式解得,第二次钉子进入木板的深度。故选B。
13.如图所示,在粗糙程度相同的水平面上,先用拉力F1将物体从A拉到O,再改用拉力F2将物体从O拉到C,其中sAO=sOB,用频闪相机每隔相同的时间拍下物体的位置(用虚线框表示),若拉力F1在AO段所做的功为W1,拉力F2在OB段所做的功为W2,物体在AO段受到的摩擦力为f1,在OC段受到的摩擦力为f2。下列判断正确的是( )
A.W1>W2 B.W1<W2 C.f1>f2 D.f1<f2
【答案】B
【解析】由于物体对水平面的压力大小不变(压力大小等于物体的重力大小),水平面各段的粗糙程度相同,所以物体运动时受到摩擦力的大小相同,即f1=f2故C、D错误;由图可知,在AO段物体在相同时间内运动的距离相同,说明物体做匀速直线运动,根据二力平衡条件可知,拉力F1=f1:在OC段物体在相同时间内运动的距离增大,说明物体做加速直线运动,则拉力F2>f2=f1=F1,因F2>F1,sAO=sOB,根据W=Fs可知拉力做的功W1<W2,故A错误,B正确。故选B。
14.如图甲所示,重为8N的铁块吸附在竖直放置的足够长的磁性平板上,在竖直方向上的拉力F作用下铁块沿直线竖直向上运动,铁块运动过程中速度v的大小随时间t变化的图像如图乙所示,若铁块受到的摩擦力为2N。下列说法中正确的是( )
A.磁性平板对铁块的吸引力等于8N
B.0~2s内拉力F等于10N
C.2~6s内拉力F等于8N
D.2~6s内拉力F做功120J
【答案】D
【解析】题中没有磁性平板对铁块的吸引力的任何提示,故A错误;铁块在竖直方向上受到竖直向下的重力G、竖直向下的摩擦力f和竖直向上的拉力F,在0~2s内铁块处于加速运动状态,即此时的拉力F大于重力与摩擦力的和,即大于10N,故B错误;由乙图可知,在2~6s铁块做匀速直线运动,铁块受力平衡,此时F=G+f=8N+2N=10N,故C错误;2~6s内F=10N,拉力F做功W=Fs=Fvt=10N×3m/s×4s=120J,故D正确。故选D.
15.某科研小组研发了一款能跨越障碍的玩具车,其中三个轮子的大小、材料等皆相同。当它遇到障碍物时,会将车轮依次抬起并从障碍上方绕过(如图所示),在抬轮的不同阶段各个车轮受到的压力大小如表所示。
压力/N
抬前轮
抬中轮
抬后轮
前轮
0
448
20
中轮
854
0
754
后轮
65
431
0
(1)小组同学控制玩具车刹车后,玩具车不会马上停下而会继续向前运动一段距离,这是因为玩具车具有____________。
(2)在玩具车遇到障碍物,车轮依次抬起绕过障碍物的过程中,形变程度最大的车轮是____________。
(3)玩具车在匀速直线前进时受到2N的摩擦力,当其前进5m时,牵引力所做的功为__________J。
【答案】(1)惯性 (2)中轮 (3)
【解析】(1)物体具有保持原来运动状态的性质,即惯性,当玩具车刹车后,会继续向前运动一段距离,就是因为玩具车具有惯性。(2)根据表格数据,当车轮依次抬起时,中轮承受的压力最大为,形变程度与压力有关,故在大小、材料相同时,形变最大的车轮是中轮。(3)玩具车匀速运动时,牵引力等于摩擦力,即,牵引力做功。
16.电动汽车以其环保的优势逐渐进入大众生活,已知某品牌电动汽车的部分参数如下:(g取10N/kg)
空车质量
2000千克
最大承载
400千克
车轮与地面接触总面积
0.04平方米
(1)空车停在水平路面上对路面的压强是多少帕?
(2)在最大载重时,该电动汽车在平直公路上以90千米/时的速度匀速行驶1小时,其阻力为车总重力的0.1倍,求牵引力所做的功。
【解】(1)空车的重力G=mg=2×103kg×10N/kg=2×104N,空车对路面的压力F压=G=2×104N电动汽车与地面的接触面积S=0.04m2空车对路面的压强p=F压/S=2×104N/0.04m2=5×105Pa;
(2)在最大载重时,电动汽车的总重力G'=(2×103kg+400kg)×10N/kg=2.4×104N,电动汽车行驶时受到的阻力f=0.1G'=0.1×2.4×104N=2400N,该电动汽车在平直公路上匀速行驶,处于平衡状态,牵引力F牵=f=2400N,该电动汽车在平直公路上匀速行驶的路程s=vt=90km/h×1h=90km=90000m,牵引力所做的功
W=F牵S=2400N×90000m=2.16×108J。
17.一辆在水平路面上沿直线匀速行驶的货车,行驶时所受阻力为车总重的0.1,货车(含驾驶员)空载时重为。求:
(1)货车空载行驶时所受的阻力;
(2)货车空载行驶时重力对货车所做的功;
(3)货车以的速度,载着的货物匀速行驶,货车牵引力做的功。
【答案】(1) (2) (3)
【解析】(1)行驶时所受阻力为车总重的,则货车空载行驶时所受的阻力。
(2)货车空载在水平路面行驶,受到的重力是竖直向下的,货车在竖直方向上没有移动距离,因此重力对货车不做功,做功为。
(3)根据可得货车匀速行驶的距离,货车此时受到的总重力,根据受力平衡可知货车受到的牵引力,货车牵引力做的功。
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2.1.1 功和机械能——科学中的功与功的计算
【新教材浙教版】
【知识框架+知识精讲(2个知识归纳)+课后作业(10基础7强化题)】
模块二 知识精讲
知识归纳
【知识点1 功】
1.功的含义
在科学中,如果一个力作用在物体上,并且物体在这个力的方向移动了一段距离,就说这个力对物体做了功。
如图所示,用力拉水平面上的小车前进一段距离,则拉力对物体做了功,或人对物体做了功。
没有在重力方向移动,重力对小车没有做功。
【注意】有时为了叙述方便,某个力做功往往也说成施力的物体做功,如人推小车,推力做了功,也常说人做了功。
【拓展】克服某力做功
当物体运动方向与受力方向相反时,我们常说克服该力做功。例如,当物体竖直向上运动时,重力的方向与运动方向相反,此时我们常说“克服重力做功”。
2.做功的两个必要因素(判断力是否做功的方法之一)
(1)作用在物体上的力;
(2)物体在这个力的方向上移动的距离。
以上两个因素必须同时具备,力才对物体做功。
【说明】
(1)力对物体不做功的三种情况
①有距离无力:物体没有受到力的作用,但由于惯性通过一段距离;
②有力无距离:有力作用在物体上,但物体没动,即物体没有通过一段距离;
③力与距离垂直:物体受到了力的作用,也通过了一段距离,但通过的距离与力的方向垂直。
(2)物体在力的方向上通过一段距离是指力与距离具有同向性、同体性和同时性。
【例1】台球比赛中,选手推动球杆前进,击打白球,使白球水平向前撞击红球,对这一过程的分析正确的是( )
A.击打白球时,手对白球做了功
B.手推动球杆前进时,手对球杆做了功
C.白球撞击红球后,红球滚动时,白球对红球做了功
D.击球后,白球离开球杆向前滚动时,球杆对白球做了功
【变式1-1】关于力对物体做功,下列说法正确的是( )
A.守门员踢足球的过程中没有对足球做功
B.汽车在水平路面行驶时,汽车受到的支持力做了功
C.从树上下落的苹果,重力对苹果做了功
D.抛出的排球在空中飞行过程中,人对排球做了功
【变式1-2】下列有关力做功的说法中正确的是( )
A.举重运动员举着杠铃不动,举力做了功
B.用水平力推着购物车前进,推车的力做了功
C.在光滑的水平冰面上滑动的冰块,有力对物体做了功
D.被脚踢出的足球在草地上滚动的过程中,脚对足球做了功
【知识点2 功的计算】
1.计算公式
功等于力跟物体在力的方向上通过的距离的乘积,即:。
如果用表示力,表示物体在力的方向上通过的距离,表示功,则功的计算公式为。
2.功的单位
在国际单位制中,功的单位是焦耳,简称焦,符号是J。
由于力的单位是牛(N),距离的单位是米(m),功的单位还可表示为牛・米(),。
含义:的力使物体在力的方向上通过的距离时所做的功为。如把1个鸡蛋举高,做的功大约是。
3.应用公式计算时应注意的问题
(1)明确是哪个力对哪个物体做功。
(2)与的同时性:物体受力的同时移动了距离;在移动距离的同时受了力。
(3)与的同体性:与对应同一个研究对象。
(4)与的同向性:当作用在物体上时,是物体在力的方向上通过的距离。
【例2】(2025・绍兴元培中学检测)如图所示,用的水平推力,推重的桌子沿水平方向匀速前进,则( )
A.地面支持力做功 B.推力所做的功是
C.地面摩擦力做功 D.重力所做的功是
【注意】移动的距离必须是物体在力的方向上移动的距离,这个距离可能与物体运动的路程不相等。例如,人提物体匀速上楼时,人对物体做功,此时应是物体被提升的高度,所以,如图所示。
为了简便,常常将举高(或提起)物体时所做的功说成克服重力做的功,可直接用公式计算。如人爬山、上楼等。
【变式2-1】(2025・嘉兴南湖区一模)我国西部地区夏天经常出现干旱,旱季时常用中间有转轴的塑料桶运水。如图所示,小红分别用背背、手抱、平拉、滚拉的方式运满桶水,在粗糙程度相同的水平地面上匀速行走相同路程,她对满桶水做功最多的是( )
【变式2-2】(2025・杭州萧山区期中)在排球运动中,跳发球(如图所示)是最具威力的发球方式。现用100N的力击打重为8N的排球,排球离手后飞行落到20m远的地面上。排球飞行过程中,运动员对排球做功为( )
A.1500J B.75J C.500J D.0
【变式2-3】小盼、小汉两同学沿同一竹竿进行爬竿比赛,小盼从地面匀速爬到竿顶用了16s,小汉从地面匀速爬到竿顶用了12s,已知小盼、小汉两人的重力之比为3:4,则小盼、小汉两人爬竿克服重力做功之比是( )
A.3:4 B.4:3 C.9:16 D.16:9
模块三 课后作业
基础巩固
1.下图是排球扣球的几个过程,其中运动员对排球做功的是( )
A.助跑起跳 B.手往后伸 C.空中击球 D.双脚落地
2.如图为举重运动员做挺举连续动作时的几个状态图,下列说法正确的是( )
A.从发力到上拉的过程中,运动员对杠铃不做功
B.从上拉到翻站的过程中,运动员对杠铃做功
C.从翻站到站立的过程中,运动员对杠铃不做功
D.举着杠铃站立的过程中,运动员对杠铃做功
3.(2025・杭州富阳区月考)一个中学生从教学楼一楼爬到三楼,克服重力所做的功最接近于( )
A.30J B.300J C.3000J D.30000J
4.如图所示,两个滑梯高度相等,如果小玲分别从①号直梯和②号旋转滑梯上端滑到地面,小玲所受重力做功分别为W1和W2则下列说法正确的是( )
A.W1>W2 B.W1<W2 C.W1=W2 D.无法比较
5.世界读书日在2024年4月23日如期到来,主题为“阅读推动未来”。如图是读者从书架上取下图书的情景,若读者所取的书重力与8枚鸡蛋相当,读者从书架上取下书的过程中,对书做的功最接近的是( )
A.40J B.4J C.80J D.8J
6.一块磁性黑板擦吸在磁性板墙上,若用拉力F1使它匀速直线向下移动距离S然后又用F2使它匀速直线向上运动相同距离。则两次拉力做功( )
A.F1做功多 B.F2做功多 C.一样多 D.速度未知,无法确定
7.如图所示是一辆吊车吊装重物的过程,分为上升、平移、下降三个阶段。下列能表示上升和平移两个阶段中吊车拉力对重物做功量(阴影表示有做功)的是( )
8.(2025・杭州滨江区期中)某商场中有两种电梯,图1为阶梯式电梯,图2为履带式电梯。如图所示,小明乘两种电梯匀速从一楼到二楼,该过程他与电梯保持相对静止。下列说法正确的是( )
A.两种上楼方式,人克服重力做功不相等
B.乘图1所示电梯过程中,电梯对人有摩擦力
C.乘图1所示电梯过程中,电梯对人的支持力做功为零
D.乘图2所示电梯过程中,电梯对人的支持力做功为零
9.如图所示,小明和小强分别用沿水平方向的力、推、两个木箱,使它们沿着推力的方向移动的距离分别为、,对它们所做的功分别为、,且,则下列说法正确的是( )
A.如果,则 B.如果,则
C.如果,则 D.如果,则
10.坐动车、飞机时“大包小包”均需过安检,如图所示为质量为10kg的行李箱放在安检机的传送带上进行传送。(g取10N/kg)
(1)小实将行李箱刚放到水平向右匀速运动的传送带上时,行李箱受到的摩擦力方向为________________。
(2)若该行李箱底部与传送带接触面积为500cm²,则传送带受到的压强是_________Pa。
(3)若行李箱和传送带一起以0.5m/s的速度向右匀速直线运动了10s,则传送带对行李箱做功的大小为_________J。
强化提升
11.(2025・杭州淳安县期中)用弹簧测力计沿水平方向两次拉着同一物体在同一水平面上运动,两次运动的-图像如图所示。其对应的弹簧测力计示数分别为、,相同时间内所做的功分别为、,则它们的关系正确的是( )
A. B.
C. D.
12.如图所示,用铁锤把小铁钉钉入木板,设木板对钉子的阻力与钉子进木板的深度成正比,已知铁锤第一次将钉子钉进,如果铁锤第二次敲打钉子时对钉子做的功与第一次相同,那么,第二次钉子进入木板的深度是( )
A. B. C. D.
13.如图所示,在粗糙程度相同的水平面上,先用拉力F1将物体从A拉到O,再改用拉力F2将物体从O拉到C,其中sAO=sOB,用频闪相机每隔相同的时间拍下物体的位置(用虚线框表示),若拉力F1在AO段所做的功为W1,拉力F2在OB段所做的功为W2,物体在AO段受到的摩擦力为f1,在OC段受到的摩擦力为f2。下列判断正确的是( )
A.W1>W2 B.W1<W2 C.f1>f2 D.f1<f2
14.如图甲所示,重为8N的铁块吸附在竖直放置的足够长的磁性平板上,在竖直方向上的拉力F作用下铁块沿直线竖直向上运动,铁块运动过程中速度v的大小随时间t变化的图像如图乙所示,若铁块受到的摩擦力为2N。下列说法中正确的是( )
A.磁性平板对铁块的吸引力等于8N
B.0~2s内拉力F等于10N
C.2~6s内拉力F等于8N
D.2~6s内拉力F做功120J
15.某科研小组研发了一款能跨越障碍的玩具车,其中三个轮子的大小、材料等皆相同。当它遇到障碍物时,会将车轮依次抬起并从障碍上方绕过(如图所示),在抬轮的不同阶段各个车轮受到的压力大小如表所示。
压力/N
抬前轮
抬中轮
抬后轮
前轮
0
448
20
中轮
854
0
754
后轮
65
431
0
(1)小组同学控制玩具车刹车后,玩具车不会马上停下而会继续向前运动一段距离,这是因为玩具车具有____________。
(2)在玩具车遇到障碍物,车轮依次抬起绕过障碍物的过程中,形变程度最大的车轮是____________。
(3)玩具车在匀速直线前进时受到2N的摩擦力,当其前进5m时,牵引力所做的功为__________J。
16.电动汽车以其环保的优势逐渐进入大众生活,已知某品牌电动汽车的部分参数如下:(g取10N/kg)
空车质量
2000千克
最大承载
400千克
车轮与地面接触总面积
0.04平方米
(1)空车停在水平路面上对路面的压强是多少帕?
(2)在最大载重时,该电动汽车在平直公路上以90千米/时的速度匀速行驶1小时,其阻力为车总重力的0.1倍,求牵引力所做的功。
17.一辆在水平路面上沿直线匀速行驶的货车,行驶时所受阻力为车总重的0.1,货车(含驾驶员)空载时重为。求:
(1)货车空载行驶时所受的阻力;
(2)货车空载行驶时重力对货车所做的功;
(3)货车以的速度,载着的货物匀速行驶,货车牵引力做的功。
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