11.3《功》学科素养同步分层练习设计（培优版）-2026-2027学年苏科版物理九年级上册

**基本信息** 以“功的概念理解-计算应用-综合探究”为主线，分层设计基础巩固与培优提升题组，融合真实情境与跨学科案例，强化物理观念与科学思维的同步发展。 **分层设计** |层次|知识覆盖|设计特色| |----|----------|----------| |基础层|功的两个必要因素、W=Fs直接计算、力与运动关系|选择题1-6以搬运水桶、自动人行道等生活情境，辨析是否做功及功的大小比较，夯实物理观念| |提升层|摩擦力与功的综合、滑轮组机械功、图像分析|多选题7结合F-t/v-t图像分析做功，填空题9-12融入滑轮组训练、谷粒运动等场景，提升科学推理能力| |培优层|实验探究（阻力影响）、复杂计算（飞行汽车/机器人）、综合应用（秋千摆动）|实验题13关联深中大桥工程案例，计算题15结合机器人半马科技情境，综合题16探究秋千摆动与功的关系，培养科学探究与问题解决能力|

11.3《功》学科素养同步分层练习设计（培优版） 初中物理九年级上册（苏科版新教材） 一、选择题 1．（2026八下·中山期末）小滨分别用背、抱、滚拉、平拉等四种方式搬运一个装满水的桶，在粗糙程度相同的水平地面上匀速行走相同路程的过程中，他做功最多的方式是（　　） A． B． C． D． 2．（2026·武威）为方便旅客通行，兰州中川机场T3航站楼安装有水平自动人行道(一种水平自动扶梯)。如图所示，乘客站立在水平自动人行道上，随人行道一起做匀速直线运动。对此过程，下列说法正确的是 A．以自动人行道为参照物，乘客是运动的 B．乘客受到与运动方向同向的摩擦力 C．水平自动人行道对乘客的支持力做功 D．相比双脚站立，乘客单脚站立对自动人行道的压强大 3．如图为正在运输重物的无人机，将重物先竖直向上匀速提升20m，再悬停6s，无人机对重物做功情况分析正确的是（　　） A．提升过程和悬停过程都做了功 B．提升过程和悬停过程都不做功 C．提升过程不做功，悬停过程做了功 D．提升过程做了功，悬停过程不做功 4．（2022九上·灌阳期中）现有甲、乙、丙三个质量不同的物体（m甲＞m乙＞m丙），在相等的恒力F作用下，分别在水平方向、沿斜面向上、竖直方向通过了相等的距离s。如图所示。F在三种情况下做的功分别为W甲、W乙、W丙，三者大小判断正确的是（　　） A．W甲＞W乙＞W丙 B．W甲＜W乙＜W丙 C．W甲＝W乙＝W丙 D．W甲＝W乙＜W丙 5．下列关于功和能的关系的说法中，正确的是（　　） A．一个物体没有做功，它一定不具有能量 B．一个物体能够做的功越多，其动能一定越大 C．一个物体具有能量，说明它正在做功 D．一个物体能够做功，说明它具有能量 6．（2024九上·马鞍山期中）如图所示，，三个物体在同样大小的力F的作用下，都沿着力F的方向移动距离s，比较F对三个物体所做的功，结论是（　　） A．三次做功一样多 B．对A做的功多 C．对B做的功多 D．对C做的功多 二、多选题 7．（2024九上·南昌月考）如图甲，工人用水平推力F沿直线向前推动水平地面上的木箱，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的变化如图丙，则下列说法正确的是（　　） A．0~1s 内，木箱受到的合力为零 B．0~1s和5~6s内，木箱所受摩擦力大小相等 C．1~3s内，木箱做匀速直线运动 D．3~5s内，木箱所受摩擦力所做功的大小为400J 三、填空题 8．（2026·青海）某同学住在16楼，他从1楼乘电梯回家，电梯运行30s直接到达16楼。假设电梯匀速运行，每层楼高3m，则电梯的运行速度是　 　 m/s。该同学重500N，在搭乘电梯的过程中，电梯对他做功　 　 。 9．（2026·泸州）强身健体，培根铸魂。如图所示，热爱运动的小张正利用滑轮组进行腿部力量训练(绳索拴在左脚上)。已知配重重力为100N，动滑轮重力为10N，则他的左脚对绳索的拉力至少为　 　N；他的左脚向后摆动，在2s内将绳子向右拉动了0.6m，则配重在这段时间内运动的平均速度为　 　m/s；他这样摆动一次，至少消耗了　 　J的能量。 10．（2026·柳州模拟）如图，在我市某些小块农田里，人们用手抛撒谷粒播种水稻，虚线为一颗谷粒在空中的运动轨迹。请判断谷粒在空中运动过程中，下列力是否对它做功？它受到的重力　 　，手的抛掷力　 　。 11．（2026·高州模拟）用图中两个相同滑轮A、B匀速提起同一物体C，物体重力大于滑轮重力，不计摩擦和绳重，绳端拉力分别为F1和F2.，则F1　 　F2，(选填“<”、“>”或“=”)；滑轮可以看作等臂杠杆；在将物体C匀速提升相同高度的过程中，拉力所做的有用功分别为W1和W2，则W1　 　W2，（选填“<”、“>”或“=”）。 12．（2024·珠海模拟）如图甲所示，水平地面上的物体，受到方向不变的推力F的作用，其F﹣t和v﹣t的图象分别如图乙、丙所示，由图象可知，0～3s内物体处于　 　状态，推力对物体做功　 　J，t＝5s时，物体受到的摩擦力是　 　N。 四、实验探究题 13．（2026八下·盐田期末）深中大桥地处台风区，雨季长，桥面铺装既要抗高温(钢箱梁吸热狠)又要雨天抗滑。建设方在试验段做了多组"不同糙度铺装+洒水"的刹车滑行对比：同车速、同车型，糙度高的环氧沥青段刹车痕短，光滑段刹车痕长。小盐在实验室用"斜面+小车+三种接触面"重做伽利略式的"阻力对物体运动的影响"实验，类比深中铺装试验。 （1）实验时，要让同一小车从斜面同一高度由　 　释放，目的是　 　。 （2）三次实验中，小车在接触面为　 　(选填“木板”、“棉布”或“砂纸”)的表面滑行最远，说明这种表面阻力最　 　(填“大或小”)。 （3）进一步推理：如果接触面绝对光滑，小车将做　 　运动，说明物体的运动　 　(填“需要”或“不需要”)力来维持。 （4）运维规定：台风黄色及以上预警时，禁止货车通行、小车限速60km/h(平时分道100/90)。台风天深中大桥"禁货车"的主要物理依据是____ A．货车惯性小，容易侧滑 B．货车质量大，惯性大，紧急避险时刹车距离更长 C．货车质量大，对桥面压强反而小 D．货车高度高，受风面积小 （5）深中大桥装了多功能静力限位-动力阻尼组合装置，日常运营提供恒定阻尼力 1500kN，把加劲梁梁端“日累积位移”从 100m减到 6m——意思是：没装阻尼时，梁端一天往复蹭来蹭去累计移动100m；装了以后被“拖住”，一天只累计移动6m，其余94m的位移被阻尼器“耗”掉了(耗能=力×距离)，从“功”的角度，阻尼器每天耗散的功大约是　 　J，这些功相当于用电梯将　 　个成年人(体重为60Kg)从深圳的平安大厦的办公层(11层)运送到观光层(已知办公层到观光层的高度差约为500m，g取10 N/kg)过程中重力所做的功。 五、计算题 14．（2026·江海模拟）如图所示，一款飞行汽车停在水平地面上，起落架与地面的总接触面积为，其满载时的总质量为800kg，最大飞行速度为，g取。 （1）该飞行汽车以最大速度飞行0.1h通过的路程； （2）该飞行汽车满载时停在水平地面，对地面的压强； （3）该飞行汽车满载时升空100m，克服重力做的功。 15．（2026·深圳模拟）4月19日，2026北京亦庄人形机器人半程马拉松赛场上，齐天大圣队的“闪电”机器人凭借50分26秒(净用时)的成绩，获得2026人形机器人半马冠军。该机器人整机体重为45kg，其搭载的电池能量密度惊人，仅需在过程中更换一次电池，即可支撑其完成半马比赛，远高于常见的磷酸铁锂电池(140-180W·h/kg，比亚迪刀片电池)及主流三元锂电池(200-260W·h/ kg，特斯拉电池)。 （1）该机器人的重力是多少? （2）若该过程中机器人所受平均牵引力为200N，则全程牵引力做功为多少?(半马全程按20km计算) （3）若定义电池储存的能量与质量之比为电池的能量密度，假设该机器人的电池质量为25kg，体积为 储存有10kW·h的能量，请尝试写出能量密度ε的公式，并计算该电池的能量密度。(单位与题干中电池能量密度单位统一) 六、综合题 16．（2025·铜仁模拟）如图所示是公园里两个绳长不同的秋千。小贵同学荡秋千时发现这两个秋千往返一次的时间不同。小贵同学猜想：秋千往返一次的时间是否与绳长有关？该同学选用细线、小球、刻度尺来进行实验，细线系上一个小球模拟秋千，如图乙所示，且保持释放时悬线和竖直方向的夹角不变（摆角不变），改变摆长进行探究。（g＝10N/kg） （1）为达到该探究目的，还需要的测量工具是　 　 ； （2）若小贵所用小球的质量为200g，求小球的重力是多少N　 　； （3）在探究过程中小球从某高度处由静止释放，摆动到最低点时小球的高度下降了10cm，求该过程小球重力做了多少功　 　； （4）小贵同学探究发现：同一小球由静止释放，摆角不变时，摆长越长，没有足够的时间去完成相应的动作从而导致表演失败，请你根据所学知识给杂技演员提出一条合理的建议，并说明相应的理由　 　。 答案解析部分 1．【答案】D 【知识点】功的计算及应用 【解析】【解答】A、背桶，人施加竖直向上的力，桶水平移动，力与运动方向垂直，人对桶做功为0； B、抱桶，人施加竖直向上的力，桶水平移动，力与运动方向垂直，人对桶做功为0； C、滚拉，桶发生滚动，受到滚动摩擦力，滚动摩擦力较小，匀速时拉力小，由，路程相同，做功较少； D、平拉，桶发生滑动，受到滑动摩擦力，滑动摩擦力大于滚动摩擦力，匀速时拉力更大，路程相同，该方式做功最多； 故答案为：D。 【分析】A、B 考查做功的两个必要因素，力和物体移动距离方向垂直时不做功； C、D 考查滚动摩擦与滑动摩擦大小对比，结合功的公式，路程不变，拉力越大，做功越多。 2．【答案】D 【知识点】摩擦力的方向；压强大小比较；参照物及其选择；是否做功的判断 【解析】【解答】A、乘客和自动人行道之间没有发生位置变化，以自动人行道为参照物，乘客是静止的，故 A 错误； B、乘客随水平人行道匀速直线运动，水平方向不受摩擦力，不存在与运动方向同向的摩擦力，故 B 错误； C、人行道对乘客的支持力竖直向上，乘客运动方向水平，力与移动距离垂直，支持力不做功，故 C 错误； D、乘客单脚、双脚站立时对人行道的压力都等于自身重力，压力不变，单脚站立受力面积更小，根据压强公式，受力面积越小压强越大，因此单脚站立压强更大，故 D 正确； 故答案为：D。 【分析】A、考查参照物判断物体运动状态。需依据物体与参照物是否发生位置改变，判断运动或静止。 B、考查匀速直线运动的受力分析。匀速运动物体合力为零，水平无相对运动趋势则不受摩擦力。 C、考查做功的两个必要条件。需满足有力、物体在力的方向移动距离，二者缺一不可。 D、考查固体压强大小比较。压力不变时，压强与受力面积成反比，对比单双脚受力面积判断压强变化。 3．【答案】D 【知识点】是否做功的判断 【解析】【解答】根据题意可知，将重物提升过程中，重物受到向上的拉力，且在拉力的方向上通过距离，因此无人机对重物做功。 当无人机在空中悬停时，重物受到向上的拉力，但是没有在力的方向上通过距离，因此对重物不做功。 故D正确，而ABC错误。 故选D。 【分析】做功的要素：①作用在物体上的力；②物体在力的方向上通过的距离。 4．【答案】C 【知识点】功的计算及应用 【解析】【解答】由题意得，在相等的恒力F作用下，分别在水平方向、沿斜面向上、竖直方向通过了相等的距离s。根据 得，F在三种情况下做的功为 ，C符合题意；ABD不符合题意。 故答案为：C。 【分析】根据物体受到的力和力的方向上移动距离的乘积，计算做功多少。 5．【答案】D 【知识点】功的概念 【解析】【解答】解：A、一个物体没有做功，可能具有能量．例如：静止在高处的苹果具有重力势能．此选项错误； B、物体能够做功，表示这个物体具有能量，能够做功越多，说明该物体具有的能量就越大，并不一定是动能越大，也有可能是重力势能，或其他形式的能．此选项错误； C、一个物体具有能量，说明它具有做功本领，但物体不一定做功．此选项错误； D、一个物体能够做功，具有做功的本领，说明它一定具有能．此选项正确．故选D． 【分析】①一个物体能够对另一个物体做功，这个物体就具有能量，能量反映了物体做功的本领，不同的物体做功的本领也不同，一个物体能够做的功越多，表示这个物体的能量越大；②机械能包括动能和势能． 6．【答案】A 【知识点】功的计算及应用 【解析】【解答】由于三个物体受到的作用力F大小相同，且在力F方向上移动的距离s也相同，根据功的公式可以得出，力F对三个物体做的功相等。故A正确，BCD错误。 故选A。 【分析】功的计算：公式为W=Fs，力相同，距离相同，则做功相同。 7．【答案】A,D 【知识点】二力平衡的条件及其应用；增大或减小摩擦的方法；功的计算及应用 【解析】【解答】A.根据丙图可知，0~1s 内，木箱的速度为零，即处于静止状态，即处于平衡状态，则受到的合力为零，故A正确； B.根据丙图可知，0~1s木箱处于静止状态，则受到推力和摩擦力相互平衡，即摩擦力等于推力，也就是摩擦力为100N。3~5s内，处于匀速直线运动，也处于平衡状态，即受到推力和摩擦力相等，则摩擦力为200N。而木箱在1~6s与地面的压力和接触面粗糙程度相同，即摩擦力大小不变均为200N，所以木箱所受摩擦力与0~1s大小不相等，故B错误； C．根据题意可知，在1~3s内，木箱运动速度越来越快，做加速直线运动，故C错误； D.根据丙图可知，3~5s内，木箱运动的速度为1m/s， 则木箱运动的距离为； 木箱所受摩擦力为200N，所做功的大小为， 故D正确。 故选AD。 【分析】 A.由v-t图象可知，0～1s内物体做静止，处于平衡状态，合力为零； B.由v-t图象可知，各段内物体运动的速度变化即可判断所处的状态；滑动摩擦力只与压力的大小和接触面的粗糙程度有关，与物体运动的速度无关； C.由图丙知，木箱在1～3s内运动为匀加速运动； D.由图丙知，木箱在3～5s内做匀速直线运动，由图乙可知此时推力，此时木箱受到的摩擦力和推力是一对平衡力，大小相等； 利用s=vt求木箱在3～5s内运动的路程，故W=fs算出3～5s内木箱所受摩擦力所做功。 8．【答案】1.5；22500J 【知识点】速度公式及其应用；功的计算及应用 【解析】【解答】从1楼到16楼，电梯实际上升的楼层数为15层，每层楼高3m，所以上升的总高度为： s＝15×3m＝45m；电梯运行时间为t＝30s，电梯运行速度为：；同学体重为G＝500N，电梯对他的支持力等于重力（匀速运行，受力平衡），即F＝G＝500N，电梯对同学做的功为：W＝Fs＝500N×45m＝22500J。 【分析】根据题意求出上升的总高度，根据速度公式求出电梯运行速度；电梯对他的支持力等于重力（匀速运行，受力平衡），根据功的公式求出电梯对同学做的功。 9．【答案】；； 【知识点】速度公式及其应用；滑轮组及其工作特点；滑轮组绳子拉力的计算；功的计算及应用 【解析】【解答】图中动滑轮上承担物重的绳子段数，不计摩擦，拉力； 绳子自由端拉动距离，配重上升距离，配重平均速度； 人消耗的能量至少等于提升配重与动滑轮做的总功，。 故答案为：；； 【分析】(1) 本题考查动滑轮拉力计算，常规动滑轮拉力等于物重加动滑轮重的一半。 (2) 本题考查滑轮组距离与速度关系，绳子移动距离是物体移动距离的倍，再利用速度公式求解平均速度。 (3) 本题考查功的计算，人消耗的最小能量等于拉力做的总功，利用计算。 10．【答案】做功；不做功 【知识点】是否做功的判断 【解析】【解答】当谷粒在空中竖直向下运动时，重力的方向竖直向下，且谷粒在重力方向移动距离，因此重力对谷粒做功。 谷粒被抛出去后，已经和谷粒脱离，即谷粒不再受到抛掷力，因此手的抛掷力不做功。 【分析】做功的要素：①作用在物体上的力；②物体在力的方向上通过的距离。 11．【答案】>；= 【知识点】定滑轮及其工作特点；动滑轮及其工作特点；动滑轮拉力的计算；功的计算及应用 【解析】【解答】左图为定滑轮，使用定滑轮不能改变力的大小（即不能省力），不计绳重和摩擦，因此F1=G； 右图为动滑轮，使用动滑轮可以省一半力，因此 ， 因为物体重力大于滑轮重力，不计绳重和摩擦，所以拉力F1＞F2； 定滑轮A可以看做等臂杠杆； 甲、乙两个装置做的有用功均为重力做的功，均为W有=Gh，故W1=W2。 故答案为：＞； A； =。 【分析】由图示滑轮确定滑轮的类型，求出拉力大小，然后比较拉力的大小； 定滑轮实质是动力臂等于阻力臂的等臂杠杆； 根据W有=Gh可知两者所做有用功相同。 12．【答案】静止；0；60 【知识点】探究影响摩擦力大小因素的实验；是否做功的判断；时间速度路程的图像分析 【解析】【解答】丙图中：0~3s内，物体的速度为零，处于静止状态；根据W=Fs，有推力但物体没有移动距离，推力对物体做功0J。 丙图中，在9~12s内，物体做匀速直线运动，受到平衡力，乙图中，推力F=60N，根据二力平衡条件，摩擦力的大小为f=F=60N；第5s时，物体加速运动，受力不平衡，由于物体对地面的压力和接触面的粗糙程度不变，摩擦力不变，仍为60N。 【分析】物体相对于地面没有位置变化，是静止的；物体受力，但没有移动距离，力不做功；匀速直线运动时，物体受到平衡力；二力平衡时，力的大小相等；当压力和粗糙程度不变时，摩擦力不变。 13．【答案】（1）静止；使小车运动到斜面底端时的速度相等 （2）木板；小 （3）匀速直线；不需要 （4）B （5）1.41×108；470 【知识点】牛顿第一定律；惯性及其现象；阻力对物体运动影响的探究实验；减小压强的方法及其应用；功的计算及应用 【解析】【解答】（1）每次都从斜面上同一位置由静止释放，使小车运动到斜面底端时的速度相等； （2）在做“斜面小车实验”时，给水平桌面铺上粗糙程度不同的物体，木板最光滑，运动的距离最长，表面阻力最小，速度减小最慢； （3）假如小车受到的阻力为零，即小车水平方向不受力，小车的运动状态将不会改变，做匀速直线运动；说明物体的运动不需要力来维持； （4）A、货车质量大，惯性大，故A错误； B、货车质量大，惯性大，紧急避险时刹车距离更长，故B正确； C、压力等于重力，货车质量大压力大，受力面积不变，压强更大，故C错误； D、货车高度高，受风面积更大，更容易被大风推动，故D错误。 故选：B。 （5）做功W＝Fs＝1500×103N×94m＝1.41×108J；根据提升时，W＝Gh＝mgh有：1.41×108J＝n×60kg×10N/kg×500m；解得n＝470。 【分析】（1）该实验应使小车运动到斜面底端时的速度相等，比较小车运动的距离才有意义，所以要控制小车每次都从斜面上同一位置释放； （2）改变接触面的粗糙程度，可以改变摩擦力阻力的大小；小车停下来的原因是小车受到了摩擦阻力，实验中通过改变接触面的粗糙程度来改变阻力的大小，阻力越小小车运动的距离越远； （3）由第（2）问中所观察到的现象以及结论推理出阻力为零时的运动情况； （4） 物体质量越大，惯性越大，运动状态越难改变，刹车滑行距离更长； （5）根据做功公式W=Fs和W=Gh=mgh解答。 14．【答案】（1）解：飞行汽车以最大速度飞行0.1h通过的路程为 （2）解：飞行汽车的重力为 飞行汽车满载静止在水平地面，对地面的压力等于自身总重力，因此对地面的压力，所以对地面的压强为 （3）解：克服重力做功的公式为 【知识点】速度公式及其应用；压强的大小及其计算；功的计算及应用 【解析】【分析】（1）结合s=vt计算飞行汽车以最大速度飞行0.1h通过的路程； （2）飞行汽车的重力为，飞行汽车满载静止在水平地面，对地面的压力等于自身总重力，因此对地面的压力，结合计算对地面的压强； （3）结合W=Gh计算克服重力做功。 （1）飞行汽车以最大速度飞行0.1h通过的路程为 （2）飞行汽车的重力为 飞行汽车满载静止在水平地面，对地面的压力等于自身总重力，因此对地面的压力，所以对地面的压强为 （3）克服重力做功的公式为 15．【答案】解： 机器人的重力2.若该过程中机器人所受平均牵引力为200N，则全程牵引力做功为多少?(半马全程按20km计算)解：全程牵引力做功3.若定义电池储存的能量与质量之比为电池的能量密度，假设该机器人的电池质量为25kg，体积为 储存有10kW·h的能量，请尝试写出能量密度ε的公式，并计算该电池的能量密度。(单位与题干中电池能量密度单位统一)解：能量密度 （1）解： 机器人的重力 （2）解：全程牵引力做功 （3）解：能量密度 【知识点】重力及其大小的计算；功的计算及应用 【解析】【分析】（1）重力等于质量乘以10N/kg； （2）已知牵引力和路程，根据做功公式W=FS计算； （3）已知能量和质量，二者相除即可，单位可以化为国际单位。 16．【答案】（1）量角器、秒表 （2）2N （3）0.2J （4）增大摆长的长度 【知识点】测量物体运动的平均速度；重力及其大小的计算；功的计算及应用 【解析】【解答】 （1）要测量悬线与竖直方向的夹角，需要量角器，测量时间还需要秒表； （2）根据公式G=mg可知，小球的重力G=mg=200×10-3kg×10N/kg=2N； （3）根据重力做功公式W=Gh可知，小球重力所在的功W=Gh=2N×10×10-2m=0.2J （4）同一小球由静止释放，摆角不变时，摆长越长，往返摆动一次所用的时间越长；杂技演员站在摆动的秋千上进行表演时，如果因没有足够的时间去完成相应的动作从而导致表演失败，可延长来回摆动一次所需的时间，故可以增大摆长的长度。 答：（1）量角器；秒表；（2）小球的重力是2N；（3）小球重力所做的功是0.2J；（4）增大摆长的长度。【分析】 （1）要测量悬线与竖直方向的夹角，需要量角器； （2）小球的重力G=mg； （3）小球重力所在的功等于小球小球的重力与小球重力方向上移动的距离的乘积； （4）由来回拍动一次所需时间与摆长的关系说明改进措施。 （1）要测量秋千往返一次的时间是否与绳长有关，需要测量摆长、摆角、和时间；刻度尺外，还需要测量悬线与竖直方向的夹角和时间，需要的测量仪器为量角器和秒表。 （2）小球的重力 （3）小球重力所在的功 （4）同一小球由静止释放，摆角不变时，往返摆动一次所用的时间越长，如果因没有足够的时间去完成相应的动作从而导致表演失败，可以增大摆长的长度，从而增大小球摆动一次所用的时间，是相应的动作时间增长。 学科网（北京）股份有限公司 $