第3課 功（原卷版）

功學(xué)習(xí)目標(biāo)學(xué)習(xí)目標(biāo)知道功的概念，理解做功的兩個必要因素；能夠判斷力在什么情況下做功及不做功；掌握功的定義、單位；能夠用功的定義式進行計算做功的兩個必要因素；功的原理；002預(yù)習(xí)導(dǎo)學(xué)一、功功和力對物體做功的兩個必要因素：把與的乘積稱為機械功。公式：； 1J=1N?m 力對物體不做功的三種情況：有距離無力。如足球離開腳后在水平面上滾動了一段距離，人對足球沒有做功；有力無距離。如兩名同學(xué)沒有搬起石頭，所以對石頭沒有做功；力與距離垂直。如搬著水桶水平移動一段距離，此情況叫“垂直無功”。 功的原理：研究表明，使用簡單機械可以省力但要費距離，或者可以省距離但要費力，即使用。*功是一個過程量，做功的過程是能量轉(zhuǎn)化的過程。功是能量轉(zhuǎn)化的量度。二、斜面斜面：當(dāng)斜面高度一定時，斜面越長，越。斜面是一種可以省力的簡單機械，但卻費。6.當(dāng)斜面高度h一定時，斜面L越長，越(即F越小)；當(dāng)斜面長L相同時，斜面高h(yuǎn)越小，越省力(即F越小)；當(dāng)斜面L越長，斜面高h(yuǎn)越小時，越省力(即F越小)。斜面應(yīng)用：、等。003探究提升知識點一：功的特點一是作用在物體上的力；二是物體在力的方向上通過了距離，二者缺一不可。理解判斷的依據(jù)：依據(jù)：做功的兩個必要因素。重點：抓住力作用在物體上是否有“成效”。常見的幾種看似做功而實際沒有做功的情況：(不勞無功，勞而無功)物體依靠慣性通過了一段距離，如推出去的鉛球，投擲出去的標(biāo)槍。有力作用在物體上，物體沒有移動距離，如推而不動，搬而未起。有力作用在物體上，物體也移動了一段距離，但力的方向與移動方向垂直或指向反方向。如：用手提著水桶水平運動，關(guān)閉發(fā)動機的汽車慢慢停下來?！咎骄恐攸c】一是作用在物體上的力，二是物體在力的方向上通過的距離。判斷一個力是否做了功，必須同時滿足功的兩個必要的條件，缺一不可，否則就沒有做功。不做功的三種情況：有力無距離（如圖（1）靜止在桌面上的茶杯，受到重力和桌面對它的支持力的作用）；有距離無力（如圖（2），小球在光滑的桌面上運動，小球不受力的作用力）、力和距離垂直（如圖（3）小球在光滑桌面上勻速運動，重力和支持力與運動方向垂直）?！纠}精講】（2023·北京朝陽二模）如圖所示的實例中，力對物體做功的是（）A．人推小車在地面上勻速前進B．舉重運動員舉著杠鈴靜止不動C．人搬石頭沒有搬動D．叉車托著貨物在水平面上勻速移動【鞏固訓(xùn)練】（2022·江蘇無錫河埒中學(xué)二模）為了記錄運動會中精彩的瞬間，學(xué)校邀請攝影師攜帶無人機來進行航拍。如圖所示，當(dāng)無人機懸停在空中時，升力______（選填“大于”“等于”或“小于”）無人機的重力；當(dāng)無人機水平飛行時，升力對無人機______。（選填“做功”或“不做功”）知識點二：功的計算【探究重點】應(yīng)用功的計算公式W=Fs進行計算時，必須注意以下幾點：要明確是哪個力對哪個物體做功，或者是哪個施力物體對哪個受力物體做功。公式中的F是作用在物體上的力，公式中的s是物體在力的作用下“在力的方向上通過的距離”，即注意“F”和“s”的同體性和同向性，否則在計算功時容易出現(xiàn)錯誤。W=Fs中的F是使物體沿著F方向移動s距離過程中始終作用在物體上的力，其大小和方向是不變的。什么叫物體克服阻力做功：若物體在運動方向上受到一個與此方向相反的力F的作用，我們通常說物體克服阻力F做了功。比如：在豎直向上，物體克服重力做功，功的大小為W＝Gh；在水平方向上，物體克服摩擦力做功，功的大小為W＝fs?！纠}精講】（2023·天津紅橋二模）如圖所示，水平地面上有一重為20N的物塊，在水平拉力F=5N作用下向右運動了10m，在這個過程中拉力F對物體做的功為___________J，重力做的功為___________J?！眷柟逃?xùn)練】（2022·陜西西安二模）長安社火扎根生活，深受群眾歡迎，如圖為長安馮村的社火表演，若以路邊的游客為參照物，車上的表演者是___________的，若車上表演者重力為300N，汽車載著表演者沿水平路面前進10m，重力對人做功___________J。知識點三：杠桿與功【探究重點】注意杠桿阻力作用點移動距離、動力移動距離對功計算的影響【例題精講】（2022·福建福州·模擬預(yù)測）如圖所示，質(zhì)量分布均勻的相同的兩塊磚平放在水平地面上?，F(xiàn)用始終豎直向上的力F1和F2分別作用在ab和cd的中點，使它們緩慢的豎直起來，且磚不在地面上滑動。當(dāng)磚的邊ab、cd剛離開地面時F1___________F2；當(dāng)兩塊磚抬高至豎直位置時，F(xiàn)1、F2做功分別為W1、W2，則W1___________W2?！眷柟逃?xùn)練】(2020·江蘇蘇州市·九年級其他模擬)如圖，用一長1m的輕質(zhì)杠桿OB提起一箱貨物。已知貨物質(zhì)量為5kg，懸掛點A距離O點20cm，拉力作用在B點，當(dāng)拉力F與豎直方向成60°角時，杠桿在水平位置平衡。(杠桿質(zhì)量忽略不計，g取10N/kg)求：(1)拉力F的大小；(2)緩緩提起杠桿，使B點上升30cm，此過程F做的功。知識點四：滑輪組與功公式：W=FsF是做功的力的大小，s是物體在動力F的方向上通過的距離，它不一定等于物體實際移動的距離。使用機械提升重物時，動力做功可以使用公式W=Fs來計算，克服物體重力做功W=Gh。【探究重點】注意繩端拉力做功與對物體做功的區(qū)別【例題精講】用如圖所示的滑輪組將重為G的物體勻速提升了h，作用在繩上的拉力大小為F，則總功為________，額外功為_________，（用題中給出的物理量表示）【鞏固訓(xùn)練】(2021·廣東中考真題)用圖甲的滑輪組提升重200N的物體，已知拉力F為80N，不計繩重和摩擦，物體和繩子自由端的運動情況如圖乙所示，反映繩子自由端運動的圖線是______(選填“A”或“B”)，動滑輪重為______N，3s內(nèi)對物體做的有用功為______J。知識點五：斜面與功從斜面上滑下的物體，重力G對物體做功，物體在力的方向上移動的距離是斜面高h(yuǎn)，而不是物體實際移動的距離即斜面的長，所以重力做的功是：W=Gh(省力的機械多移動距離，費力的機械省距離，總之任何機械都不省功，但使用機械可以給人們帶來方便)【探究重點】注意克服物體重力做功與拉力做功的區(qū)別【例題精講】（2021·甘肅蘭州·一模）如圖所示，一輛卡車車廂底板距地面1.5m高，工人把塊3m長的鋼板AB搭在車廂底板上，構(gòu)成一個斜面。通過這個斜面，用F＝500N的力，把一個大木箱由B處勻速推到A處，總用時20s，已知木箱重為800N，工人推木箱過程中的功率為______W。木箱在斜面上運動時受到的摩擦力是______N?！眷柟逃?xùn)練】在日常生活和工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，提高機械效率有著重要的意義。小亮利用如圖裝置測斜面的機械效率：斜面的機械效率與斜面的傾斜程度和摩擦有關(guān)，與物重?zé)o關(guān)。(1)保持斜面傾斜程度不變，可以采用________的方法減小摩擦，從而提高斜面的機械效率。(2)實驗表明：額外功越小，總功越接近有用功；進一步推理得出：假設(shè)沒有額外功，總功等于有用功；可見使用任何機械都________。00601強化訓(xùn)練以下吉祥物運動項目中涉及到的做功情況，下列敘述正確的是()排球比賽中，運動員擊排球的過程中，運動員對排球做了功B．舉重比賽中，運動員舉起杠鈴不動的時候，運動員對杠鈴做了功C．射擊比賽中，子彈離開槍口以后，還在對子彈做功D．賽艇比賽中，運動員劃著賽艇在水平湖面上做勻速直線運動，賽艇的重力對賽艇做了功（2022·廣西桂林·一模）如圖所示，在水平方向的推力作用下，書桌沿水平方向移動一段距離，下列說法正確的是（）A．書桌所受重力做了功 B．書桌所受推力做了功C．書桌所受支持力做了功 D．沒有力對課桌做功（2022·湖南永州·統(tǒng)考二模）湘桂高速鐵路全長約為720km，如果高速列車按200km/h的速度勻速行駛，則通過全程所需時間約___________h；若運行中列車所受阻力為2×106N保持不變，則全程克服阻力做功為___________J。如圖甲所示，水平地面上的物體，受到方向不變的推力F的作用，其F﹣t和v﹣t的圖象分別如圖乙、丙所示．由圖象可知，0～3s內(nèi)，推力對物體做功J；t=5s時，物體受到的摩擦力是N．(2021·內(nèi)蒙古通遼·中考真題)抗擊新冠肺炎疫情期間，某市救護車轉(zhuǎn)運患者集中隔離治療，該車配置了負(fù)壓裝置，負(fù)壓倉內(nèi)氣壓小于外界氣壓，將內(nèi)部空氣“吸入”排風(fēng)凈化裝置進行處理，有效避免了病毒的傳播。某次轉(zhuǎn)運病人時，救護車以的恒定功率在平直公路上勻速行駛，用時。請解答下列問題：(1)救護車勻速行駛牽引力做的功；(2)救護車所受的阻力；(3)按照衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)，負(fù)壓倉內(nèi)外氣壓差應(yīng)為之間。經(jīng)測量發(fā)現(xiàn)，該負(fù)壓倉的面積上內(nèi)外氣體壓力差為18N，通過計算判斷負(fù)壓倉內(nèi)外氣壓差是否符合標(biāo)準(zhǔn)。（2023·廣東深圳二模）“引體向上”是一項克服人體重力做功的健身運動。如圖所示，該運動的規(guī)范動作是：兩手正握單杠，由懸垂開始，上提時，下顎須超過杠面。已知小強同學(xué)的質(zhì)量為60kg，每次引體上升的高度為0.5m，雙手與杠之間的受力面積為0.01m2。ρ水=1×103kg/m3，g=10N/kg。求：（1）人體的密度跟水的密度差不多，根據(jù)小強的質(zhì)量估算一下他身體的體積；（2）兩手正握單杠，懸垂時手對單杠的壓強為多少？（3）某次體育課上，小強同學(xué)連續(xù)做了16個規(guī)范的引體向上動作，在向上的過程中克服重力做了多少功？(2021·河南中考真題)電動清掃車以其環(huán)保高效等優(yōu)點，在創(chuàng)建衛(wèi)生城市中大顯身手。圖為一電動清掃車正在工作時的情景。(1)電動清掃車的主要部件是電動機，其工作原理是______；清掃過程中，駕駛員相對于清掃車是______(選填“靜止”或“運動”)的；(2)清掃車停在水平路面上，總質(zhì)量為800kg，清掃刷與路面不接觸，輪胎與路面總接觸面積為0.04m2，車對路面的壓強為多少？g取10N/kg；(______)(3)清掃車完成任務(wù)后，在平直道路上以5m/s的速度勻速直線行駛，經(jīng)10min到達垃圾處理站，行駛過程中車所受阻力大小恒為400N，則牽引力做的功為多少？(______)一物體在水平拉力F的作用下，沿力的方向以0.2m/s的速度勻速運動了4s，拉力F大小為5N，4s內(nèi)拉力F做的功為（）。A．1JB．3JC．2JD．4J如圖，小明沿水平地面推箱子，但箱子沒有移動，此過程（）。A．小明對箱子沒有做功；B．重力對箱子做了功；C．小明對箱子的推力大于地面對箱子的阻力；D.箱子所受的重力與箱子對地面的壓力是一對平衡力(2021·四川瀘州市·中考真題)如圖，一個箱子靜止在水平地面，小聰用150N的水平拉力將箱子移動了0.4m，小聰?shù)睦ψ龉開______J。待箱子靜止后，小明用80N的水平推力推這個箱子沒有推動，小明的推力做功_______J，此時箱子受到地面的摩擦力為_______N。(2021·江蘇連云港市·中考真題)小明用20N的水平推力，將重為150N的購物車沿水平地面向前推動了10m，在此過程中，推力對購物車做功___________J，支持力對購物車做功___________J。某一型號的汽車質(zhì)量為5×103kg，輪胎與地面接觸面積為4×250cm2，在一段平直公路上用0.5小時勻速行駛了54km，車受到的阻力為車重的0.1倍．g取10N/kg.則該汽車的行駛速度為km/h，該汽車對地面的壓強為Pa，該汽車牽引力所做的功為J。小明利用“3D”打印機，打印出和自己大小一樣的“自己”模型，但質(zhì)量只有自己的1/10，這個模型的密度是小明密度的。小明把模型從一樓搬到二樓教室克服模型重力做功J。（2023·四川成都二模）如圖甲所示，在2022年北京冬奧會冰壺項目中，若比賽用的冰壺質(zhì)量為18kg，底面積為240cm2，某次投擲時運動員用20N的水平力將冰壺從水平冰道的A點推至B點后放手，離手后冰壺繼續(xù)滑行至C點停止，如圖乙所示，（g＝10N/kg）求：（1）投擲過程中運動員對冰壺做的功；（2）靜止在C點的冰壺對水平冰道的壓強。（2022·江蘇南京二模）如圖所示，斜面與地面成30°，小明從斜面頂端A點靜止開始加速下滑至斜面底端B點，已知小明的重力為500N，在A點時小明對斜面的壓力為300N，斜面AB間的長為10m，下滑時間為5s。求：（1）小明從斜面A點滑到B點的平均速度？（2）小明從斜面A點滑到B點的過程中重力所做的功？（3）小明在A點時的受力面積為20cm2，他對斜面的壓強多大？下列過程中人對物體做功的是()A．冰壺離開手后在平滑的冰面上滑行B．愛心志愿者齊心協(xié)力推著受困車輛前行C．學(xué)生用力抱著一摞書不動D．學(xué)生背著書包在水平路面勻速行走一物體受到5N豎直向上的拉力F作用，沿水平方向以0.2m/s的速度勻速運動了10s，拉力F對物體做的功為()A．0J B．1J C．10J D．50J2019年4月23日，我國在青島附近?？沼蚺e行海軍建軍70周年海上閱兵。護衛(wèi)艦群首先接受檢閱的是質(zhì)量為4.0×103t的“臨沂”艦。如圖所示，該艦靜止在海面上時所受浮力為______N；水面下5m處的艦體受到海水的壓強為______Pa；它以40km/h的速度向前勻速航行時受到的阻力為1.0×106N，則航行2km的過程中動力做功______J．(ρ海水=1.03×103kg/m3，g=10N/kg)(2020·江西省)（多選）如圖所示，將重6N的物體勻速拉高20cm，在此過程中，不計滑輪裝置自重、繩重和摩擦，以下說法正確的是()A.繩子自由端被拉下1.2m B.繩子對地面的拉力為1NC.對物體所做的功為1.2J D.橫梁受到的拉力為9N某跳傘運動員從飛機上跳下，沿豎直方向降落，一段時間后打開降落傘，最后安全著地。已知運動員和跳傘設(shè)備的總重力為700牛，跳傘過程中下降的速度與時間的關(guān)系如圖甲所示。(1)圖甲中曲線OA段速度越來越大的原因是______；(2)圖乙是跳傘過程中部分階段的情景及受力示意圖，其中與圖甲曲線中CD階段對應(yīng)的是______；(3)計算運動員和跳傘設(shè)備的總重力在AB段所做的功______。(2020年襄陽市)如圖所示，斜面長5m，高3m。小強用繩子沿斜面將質(zhì)量為20kg的木塊由斜面底端勻速拉到頂端，拉力大小為1