111功（講義）教師版

人教版八年級(jí)物理下冊(cè)第11章《功和機(jī)械能》第1節(jié)功講義（知識(shí)點(diǎn)總結(jié)+例題講解）序號(hào)知識(shí)點(diǎn)難易程度例題數(shù)變式題數(shù)合計(jì)一功的概念★1116二做功和不做功的條件★★22三功的大小比較、計(jì)算及應(yīng)用★★55一、功的概念：1.功的定義（力學(xué)）：在物理學(xué)中，把力和在力的方向上移動(dòng)距離的乘積叫做功。作用在物體上的力，使物體在力的方向上通過了一段距離，我們就說這個(gè)力對(duì)這個(gè)物體做了功。2.公式：W＝FS3.單位：焦耳（J），1J=1N·m【例題1】關(guān)于功，下列說法正確的是（）A.力越大做功越多B.物體在力的方向上移動(dòng)的距離越大做功越多C.做功所用的時(shí)間越長做功越多D.功等于作用在物體上的力與物體在力的方向上通過的距離的乘積【答案】D【解析】功等于力與在力的方向上移動(dòng)距離的乘積，可用公式W＝Fs來計(jì)算功的大??；根據(jù)W＝Pt可知，做功的多少與功率和做功時(shí)間兩個(gè)因素有關(guān)；據(jù)此分析答題。解：A、力越大，物體在力的方向上移動(dòng)的距離未知，由W＝Fs可知，不能判斷做功的多少，故A錯(cuò)誤；B、物體在力的方向上移動(dòng)的距離越大，力的大小未知，由W＝Fs可知，不能判斷做功的多少，故B錯(cuò)誤；C、做功所用的時(shí)間越長，功率的大小未知，由W＝Pt可知，不能判斷做功的多少，故C錯(cuò)誤；D、根據(jù)功的定義可知，功等于作用在物體上的力與物體在力的方向上通過的距離的乘積，故D正確。故選：D?！咀兪骄毩?xí)1】下列情況中做功一定為1焦的是（）A.將重為1牛的物體移動(dòng)1米B.將重為1牛的物體豎直向上移動(dòng)1米C.用1牛的力使物體移動(dòng)1米D.用豎直向上的1牛的力使受力物體豎直向上移動(dòng)1米【答案】D【解析】功等于運(yùn)動(dòng)物體受到的力和在力的方向上通過的距離的乘積。解：A不清楚物體沿什么方向運(yùn)動(dòng)，所以做功多少無法判斷。此選項(xiàng)不符合題意；B向上施加的力沒有說明是多大，所以做功多少無法判斷。此選項(xiàng)不符合題意；C不清楚物體沿什么方向運(yùn)動(dòng)，所以做功多少無法判斷。此選項(xiàng)不符合題意；D用豎直向上的1N的力使受力物體豎直向上移動(dòng)1m，做的功為W＝FS＝1N×1m＝1J．此選項(xiàng)符合題意。故選：D。二、做功和不做功的條件：1.做功的兩個(gè)必要因素：①有力：有作用在物體上的力；②有距離：物體在力的方向上通過的距離。2.不做功的三種情況：①有力而無距離：物體受力，但物體沒有在力的方向上通過距離，此情況叫“勞而無功”；②有距離而無力：物體移動(dòng)了一段距離，但在此運(yùn)動(dòng)方向上沒有受到力的作用(如物體因慣性而運(yùn)動(dòng))，此情況叫“不勞無功”；③有力也有距離、但力與距離垂直：物體既受到力，又通過一段距離，但兩者方向互相垂直(如起重機(jī)吊起貨物在空中沿水平方向移動(dòng))，此情況叫“垂直無功”。3.注意事項(xiàng)：①有力才有可能做功，沒有力就不做功；②F與S的方向應(yīng)在同一直線上；（F與S方向不垂直）③做功的多少，由W＝FS決定，而與物體的運(yùn)動(dòng)形式無關(guān)。4.常見的功：①克服重力做功：W=Gh；②克服阻力（摩擦力）做功：W=fs【例題2】下列有關(guān)力做功的說法中正確的是（）A.籃球由高處下落重力沒有做功B.把水桶從地面上提起來，提水桶的力做了功C.小車在水平路面前進(jìn)，重力對(duì)小車做了功D.汽車靜止在水平路面上，汽車受到的支持力做了功【答案】B【解析】做功的兩個(gè)必要因素：①作用在物體上的力；②物體在力的方向上通過的距離。解：A、籃球由高處下落，在重力的方向上通過了距離，重力做了功，故A錯(cuò)誤；B、把水桶從地面上提起來，有力施加在水桶上，水桶在力的方向上通過了距離，所以提水桶的力做了功，故B正確；C、小車在水平路面前進(jìn)，重力的方向是豎直向下的，移動(dòng)的方向是水平的，所以重力沒有對(duì)小車做功，故C錯(cuò)誤；D、靜止在水平桌面上的汽車，沒有在支持力的方向上通過距離，所以受到的支持力不做功，故D錯(cuò)誤。故選：B?！咀兪骄毩?xí)2】小明提著一袋水果沿水平路面行走，從力學(xué)角度講人向上的提力并沒有對(duì)物體做功，因?yàn)椤Ｆ鹬貦C(jī)掛鉤把500N的物體提高6m，再水平移動(dòng)4m，則掛鉤向上的提力對(duì)物體所做的功是J?！敬鸢浮课矬w沒有沿提力方向移動(dòng)距離；3000J?！窘馕觥孔龉Φ谋貍湟蛩兀?、力；2、物體在力的方向上通過的距離。根據(jù)做功的兩個(gè)必備因素進(jìn)行分析力是否對(duì)物體做功；先根據(jù)二力平衡確定提力的大小，然后根據(jù)W＝FS求出提力對(duì)物體所作的功。解：因?yàn)樾∶魈嶂淮厮铰访嫘凶邥r(shí)，提力豎直向上，而物體在豎直方向沒有移動(dòng)距離，因此提力沒有對(duì)物體做功；根據(jù)二力平衡可得，提力等于物重500N，物體在提力作用下升高6m，因此提力對(duì)物體所做的功為W＝FS＝500N×6m＝3000J。故答案為：物體沒有沿提力方向移動(dòng)距離；3000J?！纠}3】冰壺運(yùn)動(dòng)是在室內(nèi)水平冰面上開展的一項(xiàng)冬奧項(xiàng)目，其中包含著許多物理知識(shí)。下面圖中的場景均與冰壺運(yùn)動(dòng)有關(guān)，其中理解錯(cuò)誤的是（）A.圖中，擲球運(yùn)動(dòng)員蹬冰腳（通過蹬冰調(diào)整人的運(yùn)動(dòng)姿態(tài)）和滑行腳（用來滑行）的鞋底材料不同，是為了獲得不同大小的摩擦力B.圖中，擲球運(yùn)動(dòng)員推著冰壺一起向前運(yùn)動(dòng)時(shí)，推力對(duì)冰壺做了功C.圖中，離手后的冰壺在冰面上滑動(dòng)時(shí)，冰壺的機(jī)械能減小D.圖中，領(lǐng)球隊(duì)員通過快速刷冰，減小了冰壺所受摩擦力，使冰壺的速度增大【答案】D【解析】（1）增大摩擦的方法：在壓力一定時(shí)，增大接觸面的粗糙程度。在接觸面的粗糙程度一定時(shí)，增大壓力；（2）首先根據(jù)做功的兩個(gè)必要因素分析圖中各段運(yùn)動(dòng)員對(duì)冰壺是否做功；（3）不計(jì)空氣阻力和摩擦阻力時(shí)，機(jī)械能沒有轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，機(jī)械能守恒。據(jù)此分析判斷冰壺的機(jī)械能變化；（4）減小摩擦的方法：減小壓力、減小接觸面的粗糙程度、以滾動(dòng)代替滑動(dòng)、使接觸面彼此離開。解：A、擲球運(yùn)動(dòng)員蹬冰腳（通過蹬冰調(diào)整人的運(yùn)動(dòng)姿態(tài)）和滑行腳（用來滑行）的鞋底材料不同，接觸面粗糙程度不同，是為了獲得不同大小的摩擦力，故A正確；B、冰壺受到推力的作用，并且在推力的方向上通過了距離，所以做了功，故B正確；C、冰壺被推出后仍向前滑行的過程中需要不斷克服空氣阻力和摩擦阻力做功，一部分機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，所以此時(shí)其機(jī)械能不斷減小，故C正確；D、領(lǐng)球隊(duì)員通過快速刷冰，減小了冰壺所受摩擦力，使冰壺的速度減小的較慢，故D錯(cuò)誤。故選：D?！咀兪骄毩?xí)3】下列實(shí)例中，人對(duì)物體做功的是（）A.學(xué)生背著書包在水平路面上勻速行走B.人用力推地面上的車，車未動(dòng)C.被踢出去的足球在草地上滾動(dòng)的過程D.舉重運(yùn)動(dòng)員將杠鈴從地面上舉起【答案】D【解析】做功的兩個(gè)必要因素：一是作用在物體上的力，二是在力的方向上移動(dòng)的距離，二者缺一不可，據(jù)此分析判斷。解：A、學(xué)生背著書包在水平路面上勻速前進(jìn)，雖然有力也有距離，但不是在力的方向上，力與距離垂直，沒有做功，故A不符合題意；B、人用力推地面上的車，車未動(dòng)，有力而無距離，沒有做功，故B不符合題意；C、被踢出去的足球在草地上滾動(dòng)的過程，人不再對(duì)足球施加力的作用，所以人對(duì)足球沒有做功，故C不符合題意；D、舉重運(yùn)動(dòng)員將杠鈴從地面上舉起，人對(duì)杠鈴施加了力的作用，杠鈴在該力的方向上通過距離，所以人對(duì)杠鈴做了功，故D符合題意；故選：D。三、功的大小比較、計(jì)算及應(yīng)用：【例題4】如圖所示，在粗糙程度相同的水平面上，先用拉力F1將物體從A拉到O，再改用拉力F2將物體從O拉到C，其中LAO＝LOB，用頻閃相機(jī)每隔相同的時(shí)間拍下物體的位置（用虛線框表示），若拉力F1在AO段所做的功為W1，拉力F2在OB段所做的功為W2，物體在AO段受到的摩擦力為f1，在OC段受到的摩擦力為f2。下列判斷正確的是（）A．W1＞W(wǎng)2 B．W1＜W2 C．f1＞f2 D．f1＜f2【答案】B【解析】根據(jù)題意分析物體對(duì)水平面的壓力大小、接觸面粗糙程度，從而判斷物體受到摩擦力的大小關(guān)系；由題意和圖示分析物體在AO段和OC段的運(yùn)動(dòng)情況，得出拉力和摩擦力的大小關(guān)系，已知AO段和OB段的路程相同，利用公式W＝Fs得出做功的大小關(guān)系。解：CD、由于物體對(duì)水平面的壓力大小不變（等于物體的重力），各段的粗糙程度相同，所以物體運(yùn)動(dòng)時(shí)受到摩擦力的大小相同，即f1＝f2，故CD錯(cuò)誤；AB、由圖可知，在AO段物體在相同時(shí)間內(nèi)運(yùn)動(dòng)的距離相同，說明物體做勻速直線運(yùn)動(dòng)，根據(jù)二力平衡條件可知拉力F1＝f；在OC段物體在相同時(shí)間內(nèi)運(yùn)動(dòng)的距離增大，說明物體做加速直線運(yùn)動(dòng)，則拉力F2＞f＝F1，因F2＞F1，sAO＝sOB，根據(jù)W＝Fs可知拉力做的功：W1＜W2，故A錯(cuò)誤，B正確。故選：B?！咀兪骄毩?xí)4】如圖所示，a、b、c三種情況下，用大小相同的力F使同一物體沿不同的軌跡移動(dòng)了相同的距離S，對(duì)于三種情況下拉力F所做的功分析正確的是（）A．Wa＝Wb＝Wc B．Wa＜Wb＝Wc C．Wa＜Wb＜Wc D．Wa＝Wb＞W(wǎng)c【答案】C【解析】功的大小是物體所受的力與在力的方向上通過距離的乘積；在a、b、c三種情況下受力相同，根據(jù)物體在力的方向上通過的距離，利用公式W＝Fs分析拉力做功的大小。解：根據(jù)題意可知，a、b、c三種情況下拉力的大小相同；A.中力與物體運(yùn)動(dòng)方向垂直，即物體在力的方向上通過的距離為0；B.中物體斜向上運(yùn)動(dòng)，則物體在力的方向上通過的距離要小于s；C.中物體在力的方向上通過的距離為s；由W＝Fs可得，Wa＜Wb＜Wc。故選：C?！纠}5】馬拉車沿平直路面從A地勻速運(yùn)動(dòng)到B地，用一匹馬勻速拉一輛車時(shí)用時(shí)為t，用兩匹馬同時(shí)勻速拉同一輛車時(shí)用時(shí)為0.5t。下列說法錯(cuò)誤的是（）A.兩匹馬拉車時(shí)馬車運(yùn)動(dòng)速度是一匹馬拉車時(shí)的2倍B.兩匹馬拉車時(shí)馬對(duì)車的拉力是一匹馬拉車時(shí)的2倍C.兩匹馬拉車時(shí)馬對(duì)車做的功與一匹馬拉車時(shí)做功相等D.兩匹馬拉車時(shí)馬對(duì)車做功的功率是一匹馬拉車時(shí)的2倍【答案】B【解析】（1）已知路程和時(shí)間關(guān)系，利用速度公式分析解答；（2）根據(jù)滑動(dòng)摩擦力的大小與壓力和接觸面的粗糙程度有關(guān)判斷摩擦力大小，然后利用二力平衡得出拉力關(guān)系；（3）根據(jù)W＝Fs分析，得出做功的關(guān)系；（4）根據(jù)P=W解：A、用一匹馬勻速拉一輛車時(shí)用時(shí)為t，用兩匹馬同時(shí)勻速拉同一輛車時(shí)用時(shí)為0.5t。則用一匹馬用時(shí)為用兩匹馬用時(shí)的2倍，兩匹馬拉車和一匹馬拉車通過的路程相等，根據(jù)v=sB、用一匹馬和兩匹馬拉同一輛車，則車對(duì)路面的壓力相等，都是從A地到B地，則接觸面的粗糙程度相同，所以兩次的摩擦力相等，兩次都做勻速直線運(yùn)動(dòng)，拉力都等于摩擦力，所以兩匹馬拉車時(shí)馬對(duì)車的拉力與一匹馬拉車時(shí)馬對(duì)車的拉力相等，故B錯(cuò)誤；C、兩匹馬拉車時(shí)馬對(duì)車的拉力與一匹馬拉車時(shí)馬對(duì)車的拉力相等，兩次通過的路程相等，根據(jù)W＝Fs知，兩匹馬拉車時(shí)馬對(duì)車做的功與一匹馬拉車時(shí)做功相等，故C正確；D、兩匹馬拉車時(shí)馬對(duì)車做的功與一匹馬拉車時(shí)做功相等，用一匹馬用時(shí)為用兩匹馬用時(shí)的2倍，根據(jù)P=W故選：B。【變式練習(xí)5】一個(gè)人先后兩次用同樣大小的力拉同一物體沿水平面運(yùn)動(dòng)，兩次運(yùn)動(dòng)距離都是s，但第一次比第二次快，關(guān)于拉力所作的功，下列說法正確的是（）A.兩次做功同樣多 B.第一次做的功較多C.第二次做的功較多 D.條件不夠，無法比較【答案】A【解析】知道用力大小相同，物體在力的方向上移動(dòng)的距離相同，利用功的公式W＝Fs分析判斷。解：由題知，兩次拉同一物體沿水平面運(yùn)動(dòng)，用的力大小相等，兩次運(yùn)動(dòng)距離相等，根據(jù)W＝Fs可知，兩次做功同樣多。故選：A?！纠}6】小明從地上撿起一個(gè)普通雞蛋，緩慢地放在1米高的桌子上，此過程中他對(duì)雞蛋做的功約為（）A．0.05J B．0.5J C．5J D．50J【答案】B【解析】一個(gè)雞蛋所受重力為0.5N，將雞蛋放在1米高的桌子上，對(duì)雞蛋所做的功根據(jù)W＝Gh即可求解。解：因?yàn)橐粋€(gè)雞蛋所受的重力約為0.5N，將雞蛋放在1米高的桌子上，對(duì)雞蛋所做的功W＝Gh＝0.5N×1m＝0.5J，故A、C、D不符合題意。故選：B?！咀兪骄毩?xí)6】放學(xué)后，某同學(xué)背著重50N的書包沿水平路面走了200m，又登上大約10m高的四樓才回到家，則他在回家的過程中對(duì)書包所做的功約為（）A．0J B．500J C．2000J D．2400J【答案】B【解析】（1）力對(duì)物體做功的兩個(gè)必要因素：作用在物體上的力，物體在該力的方向上通過的距離。（2）根據(jù)W＝Fs進(jìn)行計(jì)算。解：某同學(xué)背著書包給書包一個(gè)向上的力，只有向上移動(dòng)距離，該同學(xué)對(duì)書包才做功。某同學(xué)背著重50N的書包沿水平路面走了200m，給書包的力是向上的，移動(dòng)的距離是水平方向的，此過程沒有做功。又登上大約10m高的四樓才回到家此過程做功。W＝Fs＝50N×10m＝500J。故選：B?！纠}7】成都地鐵18號(hào)線全長約66.8km，起于火車南站，經(jīng)環(huán)球中心、世紀(jì)城、麓山至天府新區(qū)博覽城，穿過龍泉山至新機(jī)場。若以設(shè)計(jì)速度140km/h勻速運(yùn)行，成都人乘坐地鐵18號(hào)線，從火車南站到新機(jī)場最快僅需33min。（1）若地鐵以設(shè)計(jì)速度140km/h勻速運(yùn)行3min，則通過的路程為多少km？（2）若地鐵載人后總質(zhì)量為320t，運(yùn)行時(shí)受到的阻力為它重力的0.03倍，地鐵勻速水平運(yùn)行2km牽引力做的功是多少？（g取10N/kg）【答案】（1）7km；（2）1.92×108J?！窘馕觥浚?）已知速度和行駛時(shí)間，根據(jù)v=s（2）已知地鐵載人后的總重，根據(jù)G＝mg計(jì)算出重力，再計(jì)算出阻力；地鐵勻速行駛，所以地鐵受的阻力和牽引力是一對(duì)平衡力，大小相等；根據(jù)W＝Fs求出牽引力做的功。解：（1）由v=st得，地鐵通過的路程：s＝vt＝140km/h（2）地鐵載人后總重：G＝mg＝320×103kg×10N/kg＝3.2×106N；地鐵受到的阻力：f＝0.03G＝0.03×3.2×106N＝9.6×104N；地鐵勻速水平行駛，受的阻力和牽引力是一對(duì)平衡力，大小相等，所以地鐵的牽引力F＝f＝9.4×104N，牽引力做的功：W＝Fs＝9.6×104N×2000m＝1.92×108J。答：（1）通過的路程為7km？（2）地鐵勻速水平運(yùn)行2km牽引力做的功是1.92×108J?！咀兪骄毩?xí)7】2020年11月24日4時(shí)30分，我國在文昌航天發(fā)射場，利用長征五號(hào)運(yùn)載火箭發(fā)射探月器“嫦娥五號(hào)”，本次任務(wù)之一是實(shí)現(xiàn)地外天體的自動(dòng)采樣返回，把2kg的月壤樣品“打包”帶回地球。如圖所示，到達(dá)月球的著陸器和上升器總質(zhì)量為720kg。已知月球的引力為地球引力的16（1）月壤樣品在月球上的重力是多少？（2）上升器帶著月壤祥品離開月球表面勻速上升300m的過程中，上升器對(duì)月壤樣品做了多少功？【答案】（1）3.3N。（2）990J?！窘馕觥浚?）根據(jù)G＝mg計(jì)算月壤樣品在地球上的重力，再計(jì)算出月壤樣品在月球上的重力。（2）上升器勻速上升，受力平衡，上升器對(duì)月壤祥品施加的力等于月球?qū)悠返囊Γ鶕?jù)W＝Fs計(jì)算出上升器對(duì)月壤樣品做的功。解：（1）月壤樣品在地球上的重力為：G＝mg＝2kg×10N/kg＝20N；月壤樣品在月球上的重力：G′=16G（2）上升器勻速上升，受力平衡，上升器對(duì)月壤祥品施加的力和月壤樣品在月球上的重力是一對(duì)平衡力，大小相等，上升器對(duì)月壤樣品的力為：F＝G′＝3.3N，上升器對(duì)月壤樣品做的功：W＝Fs＝3.3N×300m＝