2024-2025學年九年級物理全冊11.3功精講精練含解析新版蘇科版

Page611.3功書目 1 2 3 7 11一、功是什么（1）定義：物理學中，把力與物體在力的方向上通過的距離的乘積稱為機械功，簡稱功。（2）計算公式：W=FS；F表示力，S表示在力的方向上通過的距離，W表示功。（3）單位：國際單位，力的單位是牛，距離的單位是米，功的單位是焦耳，簡稱焦，1J=1N×1m=1N·m（4）應用：計算功的時候，首先推斷是否滿意做功的兩要素，力與物體移動的距離方向必需一樣，對應同一物體，同一段時間?！局攸c提示】（1）物體在力的方向上通過了一段距離是指距離與力具有同向性和同時性。（2）1焦耳大約是人從地上撿起一枚50g的雞蛋，并將其舉過頭頂在此過程中做的功。【教材剖析】[議一議]教材P14分析比較試驗數(shù)據(jù)，能得出什么結論？答：FS與Gh近似相等。二、做功了嗎（1）力對物體做功的兩個必要條件：①對物體要有力的作用，②物體在力的方向上通過肯定的距離。（2）力不做功的三種狀況①有距離無力②有力無距離③力與距離垂直【重點提示】不做功的三種狀況：（1）物體受力，但物體沒有在力的方向上通過距離，此狀況叫“勞而無功”。（2）物體移動了一段距離，但在此運動方向上沒有受到力的作用(如物體因慣性而運動)，此狀況叫“不勞無功”。（3）物體既受到力，又通過一段距離，但兩者方向相互垂直(如起重機吊起貨物在空中沿水平方向移動)，此狀況叫“垂直無功”。【教材剖析】[正文]教材P15圖11-30；人做功了嗎？為什么？（a）女孩把一箱報刊搬起來，此過程中人做了功，因為人施加給報刊的力是向上的，克服了豎直方向的重力，并向上移動了一段距離。（b）學生背著書包在水平路面勻速行駛，此過程中人沒有做功，人施加給書包的力是豎直向上的，而豎直方向上沒有發(fā)生一段距離。三、功的原理（1）運用任何機械時，人對機械所做的功，都不會少于不用機械而干脆用手所做的功。即：運用任何機械都不省功，這是功的原理。（2）對功的原理詮釋：不考慮機械自重與摩擦的狀況下，運用機械所做的功至少等于不用機械而干脆用手所做的功；在考慮機械自重和摩擦的狀況下，總比不用機械而干脆用手對物體所做的功要多些。1、做功的兩要素（1）有力才有可能做功，沒有力根本不做功。（2）F與S的方向應在同始終線上。（3）做功的多少，由W＝Fs確定，而與物體的運動形式無關?！局攸c提示】力對物體做功的兩個必要條件：缺一不行。①對物體要有力的作用，②物體在力的方向上通過肯定的距離?！纠?】在舉重時，一運動員在第一階段把150kg的杠鈴很快舉過頭頂，其次階段使杠鈴在空中停留3s。關于運動員對杠鈴做功的說法，正確的是（）A.他在第一階段內沒做功B.他在其次階段內沒做功C.他在兩個階段內都沒做功D.他在兩個階段內都做了功【答案】B【解析】A、在此過程中，運動員給杠鈴一個向上的力，并且使杠鈴通過了肯定的距離，所以，他對杠鈴做了功，故A錯誤；B、在此過程中，運動員給杠鈴一個力，但杠鈴沒有通過距離，所以，他對杠鈴沒有做功，故B正確；C、由于運動員在第一個過程中做了功，所以說他兩個階段都沒做功是錯誤的，故C錯誤；D、運動員在其次個過程中沒有做功，所以說他在這兩個階段都做了功是錯誤的，故D錯誤。【總結升華】分析運動員舉起杠鈴的過程與做功的兩個因素相聯(lián)系是解析此題的關鍵?！纠?】（2024·南京模擬二）用水平拉力先后兩次拉著重為100N的同一物體，沿同一水平面做直線運動，第一次拉力為30N，物體恰好做勻速直線運動，拉力對物體做了45J的功；其次次拉力增大為50N，拉力對物體做了60J的功，分析兩次做功過程，以下推斷正確的是（）。A．第一次物體受到的摩擦力是100N，物體運動了1.5m；B．第一次物體受到的摩擦力是30N，物體運動了0.45m；C．其次次物體受到的摩擦力是30N，物體運動了1.2m；D．其次次物體受到的摩擦力是50N，物體運動了0.6m【答案】C?！窘馕觥緼B、第一次物體在水平面上做勻速直線運動時，在水平方向受拉力和摩擦力作用，并且二力是一對平衡力，故物體受到的摩擦力：f＝F＝30N；拉力對物體做了45J的功，則物體通過的距離s1＝W1F1＝45J30N＝1.5m；故CD、若拉力增大為50N，而壓力大小和接觸面的粗糙程度都沒有變更，因此，物體受到的摩擦力不變，仍為30N；其次次拉力對物體做了60J的功，則物體通過的距離s2＝W2F2＝60J50N＝1.2m；故C正確，【常考1】做功的兩要素【例1】下列關于功的說法正確的是（）A．小明用力推發(fā)生故障的汽車而未推動時，推力對汽車做了功B．吊車吊著重物沿水平方向勻速運動一段距離時，吊車的拉力對重物做了功C．足球在水平地面上滾動一段距離時，重力對足球做了功D．舉重運動員從地面將杠鈴舉起的過程中，舉重運動員對杠鈴做了功【答案】D【解析】A、用力推發(fā)生故障的汽車而未推動時，只有力沒有距離；故推力對汽車沒有做功；故A錯誤；B、吊車吊著重物沿水平方向勻速運動一段距離時，拉力方向豎直向上，移動距離的方向水平向前；兩個方向相互垂直，故吊車的拉力對重物沒有做功；故B錯誤；C、足球在水平地面上滾動一段距離時，移動距離的方向水平向前，重力的方向豎直向下；兩個方向相互垂直，故重力對足球沒有做功；故C錯誤；D、運動員從地面將杠鈴舉起的過程中，力的方向豎直向上，移動距離的方向也豎直向上，兩個方向一樣；故舉重運動員對杠鈴做功；故D正確；【重要提示】做功的兩個必要因素：一是作用在物體上的力，二是在力的方向上移動的距離，二者缺一不行；據(jù)此分析推斷?！境？?】功的簡潔計算【例2】（2024·常州模擬）一個人先后用同樣大小的力沿水平方向拉木箱，使木箱分別在光滑和粗糙兩種不同的水平地面上前進相同的距離。關于拉力所做的功，下列說法中正確的是（）A．在粗糙地面上做功較多B．在光滑地面上做功較多C．兩次做功一樣多D．條件不夠，無法比較兩次做功的多少【答案】C?！窘馕觥坑蒞＝Fs可知，在光滑和粗糙兩種不同的水平地面上F相同、s相同，所以兩次做功一樣多。故選C?！纠?】（2024·丹陽模擬）如圖，一顧客用一水平恒力F將購物車從粗糙斜坡的底端勻速推上頂端，斜坡長s，高h，購物車（含車上物品）重G，在這過程中，水平推力做的功為（）A．0 B．Fs C．Gh D．Fs【答案】D【解析】推力對購物車所做的功：W＝Fs′＝Fs2-h2，故D正確，【例4】（2024·儀征市一模）小明同學用20N的水平推力，將重為280N的購物車沿水平地面對前推動了10m，在此過程中，推力對購物車做功J，購物車的重力做功J?！敬鸢浮?00；0?！窘馕觥浚?）推力對購物車做功W＝Fs＝20N×10m＝200J，（2）購物車在水平地面上移動4m，沒有在重力的方向上移動距離，所以重力不做功，即重力做功為0J；故答案為：200；0；削減?！纠?】（2024·句容華陽一模）木塊在兩端開口且足夠長的豎直筒中自由釋放可向下作勻速直線運動；若木塊在其右側質量為5千克的物體牽引下則可向上作勻速直線運動（繩子質量及滑輪與轉軸、繩子間的摩擦均忽視不計），如圖所示，問：（g取10牛/千克）。（1）當右側物體剛落地時木塊所受到的摩擦力的方向為。（2）木塊的質量為千克。（3）若右側物體下落20厘米時其重力做的功為焦?！敬鸢浮浚?）豎直向下；（2）2.5；（3）10?！窘馕觥浚?）木塊在其右側質量為5千克的物體牽引下向上作勻速直線運動，當右側物體剛落地時，木塊由于慣性還會接著豎直向上運動，所以此時木塊受到容器壁豎直向下的摩擦力作用。（2）木塊單獨向下作勻速直線運動時，由二力平衡條件可得木塊受到的摩擦力：f＝G木＝m木g；木塊受到右側物體的拉力而豎直向上勻速運動時，木塊受到豎直向下的重力和豎直向下的摩擦力，還有豎直向上的拉力，木塊受到的拉力：F拉＝G右＝m右g＝5kg×10N/kg＝50N，因木塊與容器側壁間的壓力不變、接觸面的粗糙程度不變，所以木塊受到的摩擦力不變，仍舊為f＝G木＝m木g；因木塊向上做勻速直線運動，所以，F(xiàn)拉＝G木+f＝2m木g，即：50N＝2×m木×10N/kg，解得m木＝2.5kg。（3）右側物體下落20厘米時其重力做的功為：W＝G右h＝50N×0.2m＝10J。故答案為：（1）豎直向下；（2）2.5；（3）10?！境？?】綜合應用【例6】（2024·常州模擬）湖南運動員龍清泉在里約奧運會上，以抓舉137kg、挺舉170kg，總成果307kg奪得男子56公斤級舉重金牌。如圖是龍清泉在抓舉競賽時的英姿。已知：龍清泉的質量是56kg，腳與地面接觸的總面積是400cm2。（g取10N/kg）求：（1）龍清泉受到的重力。（2）在抓舉競賽中，龍清泉將134kg的杠鈴勝利舉起，這時他對地面的壓強。（3）龍清泉將134kg的杠鈴勝利舉起2m的高度，他在挺舉過程中對杠鈴所做的功?！敬鸢浮浚?）560N（2）47500Pa（3）2680J【解析】（1）龍清泉的重力：G1＝m1g＝56kg×10N/kg＝560N；（2）抓舉杠鈴的重力：G2＝m2g＝134kg×10N/kg＝1340N；抓舉時把杠鈴舉在頭上靜止時，龍清泉對地面的壓力：F＝G總＝G1+G2＝560N+1340N＝1900N，受力面積S＝400cm2＝0.04m2，龍清泉對地面的壓強：p＝FS＝1900N0.04m（3）抓舉過程中對杠鈴所做的功：W＝G2h＝1340N×2m＝2680J。答：（1）龍清泉的重力為560N；（2）挺舉時把杠鈴舉在頭上靜止時，龍清泉對地面的壓強為47500Pa；（3）若在挺舉時，龍清泉把杠鈴舉高2m，他對杠鈴所做的功為2680J?！纠?】如圖甲所示，一塊質量為0.2kg的鐵塊被吸附在豎直放置且足夠長的磁性平板上，在豎直方向上拉力F=3N的作用下向上運動，鐵塊運動速度v與時間t的關系圖象如圖乙所示。則鐵塊受到的摩擦力為N，0～6s內拉力F做的功是J（取g=10N/kg）?！敬鸢浮?；3.6；【解析】（1）由乙圖可見，鐵塊在豎直方向上運動時，速度保持不變，因此鐵塊做勻速直線運動，鐵塊受到平衡力的作用。在豎直方向上受到豎直向下的重力G、豎直向下的摩擦力f和豎直向上的拉力F，依據(jù)平衡力的特點，故鐵塊受到摩擦力大小f=F-G=3N-0.2kg×10N/kg=1N。（2）鐵塊在0～6s內上升的距離S=vt=0.2ms×6s=1.2m，因此拉力F【點評】此題主要考查學生對二力平衡條件的駕馭和功的計算，我們可以推斷物體是否受力平衡，然后依據(jù)所求力的方向、以及平衡力的大小和方向精確求出力的大小和方向；最終依據(jù)功的計算公式求出力對物體所做的功。1.（2024·南京模擬一）一名一般中學生從地上拿起一個雞蛋，并把它緩緩舉過頭頂，此過程中他對雞蛋做的功約為（）。A．0．lJ B．1J C．10J D．100J【答案】B。【解析】一只雞蛋的質量約50g，受到的重力為G＝mg＝0.05kg×10N/kg＝0.5N從地上拿起雞蛋，并把它緩緩舉過頭頂，通過的距離大約2m，所以對雞蛋做的功大約為W＝Gh＝0.5N×2m＝1J。故選B。2.（2024·天津）小華把裝有30個雞蛋的塑料袋從1樓提到3樓的家里，他提雞蛋的力做功最接近（）A．9J B．0J C．90J D．300J【答案】C【解析】托起兩個雞蛋的力大約是1牛頓，每層樓的高度大約為3米，估算出提起30個雞蛋的力F=302N=15N和爬樓的高度，家住3樓，則小華實際爬樓的高度h=3m×2=6m由題知，小華提雞蛋的力做功約為：W=Fs=15N×6m=90J3.下列關于物體做功多少的探討，正確的是()A．對物體施加的力越大，做功越多。B．物體移動的距離越長，做功越多。C．對物體施加肯定的力，物體移動的距離越長，做功肯定越多。D．對物體施加肯定的力，物體在力的方向上移動的距離越長，做功肯定越多?！敬鸢浮緿【解析】力對物體做功必需同時滿意功的兩個要素，且力越大，在力的方向上移動的距離越長，做功越多。4.小明將掉在地面上的物理書撿起來放在課桌上，他對課本所做功最接近于（）A．0.02J B．0.2J C．2J D．20J【答案】C【解析】一本物理課本的質量m=200g=0.2kg，G=mg=0.2kg×10N/kg=2N，課桌高度約為1m，人對課本做的功：W=Gh=2N×1m=2J。5.大偉同學用一個距離手3m高的定滑輪拉住重100N的物體，從滑輪正下方沿水平方向移動4m,如圖所示，若不計繩重和摩擦，他至少做了多少功（）A.200JB.300JC.400JD.500J【答案】A【解析】滑輪為定滑輪，不省力，若不計繩重和摩擦，則拉力F=G=100N；利用勾股定理計算繩子現(xiàn)在的長度：L=32+42m=5m，則繩子被拉力拉長了2m6.如圖所示，甲、乙兩人將一木箱從一樓抬上三樓，甲對木箱做的功________乙對木箱做的功。(填“大于”“等于”或“小于”)【答案】大于【解析】因為依據(jù)甲、乙兩人上樓的狀況來看，甲擔當?shù)牧Ω笠恍?，而兩人上升的高度是相同的，依?jù)公式W＝Fs可以推斷，甲對木箱做的功大于乙對木箱做的功。7.用彈簧測力計水平拉著重力為8N的木塊,在水平長木板沿直線勻速移動0.5m，如圖所示,木塊受到的摩擦力是N,木塊所受的重力做功為。

【答案】2.4；0；【解析】彈簧測力計的分度值為0.2N,由指針所在的位置得出拉力大小,由于木塊做勻速直線運動,拉力等于摩擦力;木塊水平移動,在重力的方向上沒有移動距離,重力不做功。故答案：2.4；0；9.如圖所示是一個兩面光滑的斜面，θ＜α。同一個物體分別沿AC和BC斜面受拉力勻速運動到C點時，所需拉力分別為FA、FB，所做的功分別為WA、WB。則FAFB，WAWB?！敬鸢浮縁A＜FB，WA＝WB；【解析】本題較為敏捷，光滑的斜面不考慮摩擦。應用功的原理，可知使同一物體，上升相同的高度，所做的功相等。斜面長，省力、費距離、不省功。由于斜面光滑且等高，因此物體沿兩側勻速運動到頂端時，克服重力做功應當相等。因AC＞BC利用斜面公式可得FA＜FB。10.（2024·梧州）送餐機器人的出現(xiàn)，不僅使顧客感到簇新好玩，而且可以降低服務人員工作強度。如圖為飯店里送餐機器人端著托盤送餐的情景，若托盤和食物總質量為2kg,機器人在行進中受地面的摩擦阻力大小恒為10N,且在10s內沿直線勻速移動了5m.在送餐機器人送餐的過程中（g=10N/kg),求：（1)托盤和食物總重力；（2)機器人移動的速度；（3)機器人牽引力做的功?！敬鸢浮浚?）20N；（2）0.5m/s；（3）50J。【解析】（1）托盤和食物總重力：G=mg=2kg×10N/kg=20N.（2）機器人移動的速度：v=s/t=5m/10s=0.5m/s。（3）機器人做勻速直線運動，受力平衡，所受牽引力：F=f=10N,牽引力做功：W=FS=10N×5m=50J。11.如圖所示，一質量為50g的小球，在水平恒力F=2N作用下，沿水平桌面對右運動了30cm后滑落到水平地面上，接著由于慣性在水平地面上又向右滾動了20cm。設桌高h=80cm，問小球在整個運動過程中，推力F及小球重力做了多少功？【答案】0.6J0.392J【解析】小球運動經(jīng)驗了三個過程。第一個過程，小球受F=2N的水平推力，在桌面上移動了30cm，推力所做的功W動1=F·s1=2N×0.3m=0.6J。小球在桌面上滾動時，重力方向與運動方向垂直，小球在重力方向上沒有移動距離，故重力做功為零，即W重1=G×0。其次個過程，小球在落向地面的過程中，推力已不再對小球發(fā)生作用，故推力做功為零，即W動2=0×s2=0，在此過程中，小球在重力方向上移動了與桌子等高的距離（留意：小球在豎直向下的方向），重力做功W重2=Gh=mgh=50×10-3kg×9.8N/kg×0.8m=0.392J。第三個過程，小球在水平地面上滾動20cm，推力F對小球不發(fā)生作用，故推力做功為零，即W動3=0×s3=0，此時，小球與桌面上運動的情形類似，重力不做功，即有W重3=0。小球在整個運動過程中，推力對小球所做的總功：W動=W動1+W動2+W動3=0.6J+0+0=0.6J，重力對小球所做的總功W重=W重1+W重2+W重3=0+0.392J+0=0.392J。1.（2024·龍東）如圖所示力對物體做功的是()A.用力搬石頭未搬動B.提著桶水平路面前進C.用力將雞蛋舉高D.手舉杠鈴靜止不動【答案】C【解析】A.用力搬石頭，搬而末動，有力作用在石頭上，石頭在力的作用下沒有通過距離，所以力對物體沒有做功，故A不符合題意B.提著桶在水平路面上前進，人給桶的力向上，桶向上沒有通過距離，所以力對物體沒有做功，故B不符合題意C.用力將雞蛋舉高，人給雞蛋的力向上，雞蛋向上移動了距離，所以力對物體做功，故C符合題意D.手舉杠鈴靜止不動，手給杠鈴的力向上，杠鈴沒有移動距離，所以力對物體沒有做功，故D不符合題意故選：C2.中國選手張湘祥在奧運會上獲得男子舉重62kg級冠軍，挺舉成果是176kg，圖為他競賽時的照片。他在挺舉過程中對杠鈴做的功最接近（）A．600J B．1200J C．1800J D．3400J【答案】D【解析】杠鈴的重力：G=mg=176kg×10N/kg=1760N，張湘祥的身高約為1.60m；在挺舉過程中把杠鈴舉高的高度為張湘祥的身高加上0.4m，即：h=1.60m+0.4=2.0m，在挺舉過程中對杠鈴做的功：W=Gh=1760N×2.0m=3520J。3.一支步槍的槍膛長80cm，火藥燃燒時產(chǎn)生高壓氣體對子彈的平均推力是2×103N，子彈離開槍口后能在空中飛行400m才落地，則高壓氣體對子彈做的功是（）A．1.6×103JB．8×104JC．8.16×104JD．1.6×105J【答案】A【解析】從題意中可以獲悉，子彈的運動分為兩個階段，一個是在高壓氣體的推力作用下運動了80cm，另一個階段時子彈離開槍膛后，靠慣性前進一段距離后在重力的作用下下落。這一階段中重力做了功。但我們求的是高壓氣體對子彈做功，也就是第一個階段。S=80cm=0.8m；W=FS=2×103N×0.8m=1.6×103J。4.用大小不同的甲、乙兩個力拉同一物體，兩力所做的功W與在這兩個力的方向上移動的距離S的關系圖象如圖，由圖可知，甲、乙兩個力的大小關系是（）A．F甲＞F乙B．F甲＜F乙C．F甲=F乙D．條件不足，無法推斷【答案】A【解析】當移動相同距離為s時，兩個力做的功：W甲＞W(wǎng)乙，∵W=Fs，∴兩個力F甲＞F乙。5.如圖所示，已知物體A和B質量相等，A在粗糙的水平地面，B在光滑的斜面?，F(xiàn)它們分別在同樣大小的力F作用下沿F的方向分別移動了距離S，則F對物體做的功（）A．對A做的功多B．對A和B做功一樣多C．對B做的功多D．條件不足，無法確定【答案】B【解析】由題意可知，在同樣大小的力F作用下沿F的方向分別移動了s，即F、s都相同，依據(jù)W=Fs所以A對B做功一樣多，所以B選項是正確的。6.（2024·北京）如圖為一名舉重運動員做挺舉連續(xù)動作時的幾個狀態(tài)圖，下列說法中正確的是()A.從發(fā)力到上拉的過程中，運動員對杠鈴不做功B.從上拉到翻站的過程中，運動員對杠鈴不做功C.從翻站到上挺的過程中，運動員對杠鈴不做功D.舉著杠鈴穩(wěn)定站立的過程中，運動員對杠鈴不做功【答案】D【解析】A.如圖所示，從發(fā)力到上拉的過程中，運動員對杠鈴施加向上的力，杠鈴向上移動了距離，則運動員對杠鈴做功，故A錯誤；B.如圖所示，從上拉到翻站的過程中，運動員對杠鈴施加向上的力，杠鈴向上移動了距離，則運動員對杠鈴做功，故B錯誤；C.如圖所示，從翻站到上挺的過程中，運動員對杠鈴施加向上的力，杠鈴向上移動了距離，則運動員對杠鈴做功，故C錯誤；D.如圖所示，舉著杠鈴穩(wěn)定站立的過程中，運動員對杠鈴施加向上的力，但杠鈴沒有向上移動距離，則運動員對杠鈴不做功，故D正確。7.水平面上有A、B兩個物體，用水平推力F1使物體A前進10m做功W焦耳，用水平拉力F2使物體B前進15m做功2W焦耳，則F1與F2的大小之比F1：F2=?！敬鸢浮?:4【解析】由W=FS可得F=W/s；所以：；則：8.如圖所示，長為40cm、重為10N的勻質杠桿可圍著O點轉動，作用在杠桿一端且始終與杠桿垂直的力F，將杠桿緩慢地由與水平方向夾角為30°的位置拉至水平位置（忽視摩擦阻力），在這個過程中，力F的大小將（選填“增大”、“不變”或“減小”），力F所做的功為J?！敬鸢浮吭龃螅?。【解析】（1）在杠桿緩慢地由與水平方向夾角為30°的位置拉至水平位置的過程中，動力臂L的長度沒有變更，阻力G的大小沒有變更，而阻力臂L卻漸漸增大；由杠桿的平衡條件知：F?L=G?L′，當L、G不變時，L′越大，那么F越大，因此拉力F在這個過程中漸漸增大；（2）物體重心上升的高度h=1/2Lsin30°=1/2×40cm×1/2=10cm=0.1m，拉力做的功W=Gh=10N×0.1m=1J。9.如圖甲所示,用彈簧測力計豎直向上緩慢提升靜止在水平桌面上的鉤碼,彈簧測力計的示數(shù)F與彈簧測力計的零刻度線A點上上升度hA之間的關系如圖乙所示。則鉤碼的重力大小為N;當彈簧測力計的示數(shù)是1.5N時,鉤碼受到的合力大小是