鲁科五四制版物理八年级下册 功的原理课时检测

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9.5 功的原理
一.选择题(共7小题)
1.如图所示,小明正在用钓鱼竿钓一条大鱼,下列说法正确的是()
A.钓鱼竿是个省力、费距离的杠杆
B.钓鱼竿是个费力、省距离、也能省功的杠杆
C.鱼的重力是杠杆受到的阻力
D.通常以小明的右手所握处为支点,则动力的方向向上
2.如图所示,用笤帚扫地,虽费力,但手运动较小的距离,笤帚便能扫过一大片。

此事实说明使用()
A.笤帚能省力B.笤帚能省功
C.简单机械省功D.笤帚不能省功
3.如图所示,AB、AD、AC是三个高度相同,长度不同的光滑斜面,现有物体G先后从三个斜面的顶端由静止开始沿斜面滑下。

它滑到底端B、D、C时的速度分别是υ1、υ2、υ3,(空气阻力不计)则下列说法中正确的是()
A.υ1最大B.υ2最大
C.υ3最大D.υ1、υ2、υ3一样大
4.如图所示,AB=3AE,AC=2AE,AD=1.5AE.若把物体沿AB、AC、AD三个斜面匀速地拉到顶端A时(不计摩擦)则下列结论中正确的是()
A.沿着AB用的拉力小,做功多
B.沿着AC用的拉力小,做功多
C.沿着AD用的拉力大,做功少
D.沿着三个斜面用的拉力不相等,做功一样多
5.斜面是一种简单机械,生活中经常用到它。

工人师傅小波和小新分别用如图所示的甲、乙两种方法,将同样的物体搬上车,下列说法正确的是()
A.甲方法不可以省力,但能省功
B.甲方法可以省力,也能省功
C.乙方法可以省力,但不能省功
D.乙方法可以省力,也能省功
6.在生产和生活中经常使用各种机械,在使用机械时,下列说法中正确的是()A.可以省力或省距离,但不能省功
B.可以省力,同时也可以省功
C.可以省距离,同时也可以省功
D.只有在费力情况时才能省功
7.下列机械中,能省功的机械是()
A.扳手B.天平
C.剪刀D.以上三个均不省功
二.填空题(共5小题)
8.大量实验表明,使用机械时人们所做的功都,也就是说使用任何机械都不
能,这个结论叫做。

9.如图,高山上的公路修得弯弯曲曲,宛如盘龙,这样做的目的是为了(省力/省功/省距离)。

10.学习了功的知识后,小明和小华同学就“人们为什么要使用简单机械”进行了讨论。

她们想:使用机械有时可以省力,有时能够省距离,那么使用机械可不可以省功呢?带着这个问题,她们去问老师。

老师却给她们提供了一根细线、一把刻度尺及动滑轮、铁块、铁架台各一只,要她们自己去验证。

以下是她们的探究过程,请帮助她们完成下面的填空。

(1)老师少给了她们一样必要的器材,这件器材是。

(2)她们用细线系住铁块,并用向老师要来的器材测出铁块的。

(3)用手直接将铁块竖直向上匀速提升20cm,求出这次对铁块所做的功是W1。

(4)再利用动滑轮将这个铁块也竖直向上匀速提升20cm,测出这时绳子自由端的拉力是1.5N.那么这次拉力所做的功W2=J。

(5)经过比较,她们发现W2>W1,请你和她们一起分析造成W2>W1的一种可能的原因是。

(6)她们将所得到结论告诉老师向老师求证,老师告诉她们,只要方法正确,无论用哪种机械进行实验,都有这样的规律:把同一物体匀速提升相同高度的条件下,使用机械时做的功大于直接用手对物体做的功。

即“使用任何机械都省功”(填“能”或“不能”)。

11.人们使用机械工作时,省力必然,省距离则一定,也就是说明任何机械都省功。

12.探究斜面,每次在小车上放不同数量的砝码,沿斜面方向匀速拉动小车,分别测出拉力的大小F、小车通过的距离s、小车及车上砝码所受重力G、上升的高度h并记录下来。

分析、比较实验数据,从中能得到的结论是与近似相等。

三.实验探究题(共2小题)
13.在许多公共场所的楼梯旁建有供残疾人车辆上下的坡道,在物理中我们把它叫做斜面。

某学习小组的同学在学习了杠杆和滑轮的知识后,想研究使用斜面的特点。

他们用弹簧
测力计将重为G的物体匀速提升h高度,测力计示数为F.然后他们利用光滑的木板(摩擦阻力忽略不计)做成高度为h的斜面,把物体先后放在斜面上,用弹簧测力计拉着物体沿斜面向上,记下弹簧测力计的示数。

在保持斜面高度不变的情况下,多次改变斜面的长度进行实验(如图)。

他们将实验数据记录在表中,并计算出拉力做的功,如下表所示。

(G=8牛,h=0.12米)
实验序号竖直提升(米)拉力(牛)拉力做功(焦)
10.1280.96
实验序号斜面长度(米)拉力(牛)拉力做功(焦)
20.1660.96
30.20 4.80.96
40.2440.96
52
(1)分析比较表中拉力和物体重力的大小关系,可得:使用斜面,;
(2)分析比较表中拉力与斜面长度的变化关系及相关条件,可得:;
(3)分析比较表中最后一列拉力做功,可发现:;
(4)根据(3)中得出的结论,请填写第5次实验数据。

14.为了研究拉力做功的多少与哪些因素有关,某同学把不同质量的物体匀速提升到不同的高度,记录的实验数据如下表所示,已知表一所示实验拉力做功最多,表二,其次,表三所示实验拉力做功最少。

每一表格所示实验拉力做功多少相同。

表一
实验序号拉力(牛)提升高速(米)
1500.8
2800.5
32000.2表二
实验序号拉力(牛)提升高速(米)
4500.4
5800.25
61000.2表三
实验序号拉力(牛)提升高速(米)
7200.5
8400.25
91000.1(1)分析比较实验序号,可以得出的初步结论是:在拉力相同的情况下,拉力方向上通过的距离越多,拉力做的功越多;
(2)分析比较实验序号2与7(或3与6或5与8),可以得出的初步结论是:;
(3)请进一步综合分析表一、表二、表三中的数据及相关条件,并归纳得出结论:(a)分析表一、表二或表三中的数据可得;
(b)分析表一、表二和表三中的数据可得。

四.计算题(共1小题)
15.斜面是一种常见的简单机械,在生产和生活中利用斜面提升物体可以省力。

(1)图1示为倾角θ=30°的固定斜面,用平行于斜面的拉力F=4N,将一物体从斜面底端匀速拉到斜面顶端,已知物体上升的高度h=1m,求拉力F做的功;
(2)若斜面的高度H一定(图2),倾角θ可以改变,在不考虑摩擦时,用水平推力F 将重为G的物体匀速推上斜面顶端,试推导:θ越小,F越小。

9.5 功的原理
参考答案与试题解析
一.选择题(共7小题)
1.如图所示,小明正在用钓鱼竿钓一条大鱼,下列说法正确的是()
A.钓鱼竿是个省力、费距离的杠杆
B.钓鱼竿是个费力、省距离、也能省功的杠杆
C.鱼的重力是杠杆受到的阻力
D.通常以小明的右手所握处为支点,则动力的方向向上
【分析】利用下列知识分析判断:
(1)在力的作用下,能绕固定点转动的硬棒叫杠杆,该固定点叫杠杆的支点,使杠杆转动的力叫动力,阻碍杠杆转动的力叫阻力,动力和阻力使杠杆转动的效果相反;
(2)判断是哪种类型的杠杆,主要看动力臂、阻力臂的大小关系,动力臂大于阻力臂是省力杠杆,动力臂小于阻力臂是费力杠杆,动力臂等于阻力臂既不省力也不费力;
(3)使用任何机械都不省功。

【解答】解:
A、钓鱼竿在使用时,动力臂小于阻力臂,属于费力杠杆,但省距离,故A错;
B、钓鱼竿在使用时,动力臂小于阻力臂,属于费力杠杆,但省距离,不能省功,故B
错;
C、杠杆受到的阻力是鱼对杠杆的拉力,不是鱼的重力,故C错;
D、钓鱼时,要将鱼提起,要以小明的右手所握处为支点,动力的方向向上,故D正确。

故选:D。

【点评】本题考查了杠杆的五要素、杠杆分类、功的原理,确定杠杆的五要素是关键。

2.如图所示,用笤帚扫地,虽费力,但手运动较小的距离,笤帚便能扫过一大片。

此事实说明使用()
A.笤帚能省力B.笤帚能省功
C.简单机械省功D.笤帚不能省功
【分析】省力杠杆虽然可以省力,但费距离;费力杠杆虽然费力,但省距离;任何机械都不能省功。

【解答】解:扫帚扫地时,扫帚是一个费力杠杆,因此使用的过程中费力,但是一定省距离,故手移动很小距离就可以扫过一大片;
任何机械都不能省功,故笤帚也不能省功。

故选:D。

【点评】解决此类题型的关键是知道使用机械不能省功以及使用机械的目的,使用机械是为了方便、省力或省距离。

3.如图所示,AB、AD、AC是三个高度相同,长度不同的光滑斜面,现有物体G先后从三个斜面的顶端由静止开始沿斜面滑下。

它滑到底端B、D、C时的速度分别是υ1、υ2、υ3,(空气阻力不计)则下列说法中正确的是()
A.υ1最大B.υ2最大
C.υ3最大D.υ1、υ2、υ3一样大
【分析】物体在下滑的过程中,是重力势能转化成动能的过程。

斜面都是光滑的,说明物体在下滑的过程中,没有能量的损失,那么,在顶端,物体具有的重力势能一定,尽管路径不同,但是,在下滑过程中,没有能量损失,到最底端,重力势能完全转化成动能,机械能的总量保持不变。

【解答】解:在三个不同的光滑的表面上从相同高度滑下,是物体重力势能转化成动能的过程,没有能量损失,所以当滑到最底端时,速度相同。

故选:D。

【点评】考查能量的转化题目,一定要看清是不是光滑的表面,这点关系到有没有能量
的损失。

4.如图所示,AB=3AE,AC=2AE,AD=1.5AE.若把物体沿AB、AC、AD三个斜面匀速地拉到顶端A时(不计摩擦)则下列结论中正确的是()
A.沿着AB用的拉力小,做功多
B.沿着AC用的拉力小,做功多
C.沿着AD用的拉力大,做功少
D.沿着三个斜面用的拉力不相等,做功一样多
【分析】斜面倾斜角度越大,越费力:斜面AB的倾斜角度最小,斜面AD的倾斜角度最大,所以斜面AB最省力、斜面AD最费力;
不考虑摩擦,使用斜面,没有额外功,根据W=Fs=Gh分析比较做功大小关系。

【解答】解:由图可知,斜面AB倾斜角度最小,所以沿着AB用的拉力最小;斜面AD 斜角度最大,沿着AD的拉力最大;
不考虑摩擦,额外功为0,利用斜面做的功都等于提升物体做的功,所以拉力在三斜面上做功相同;
由以上分析可知,沿着三个斜面用的拉力不相等,做功一样多。

故选:D。

【点评】本题考查斜面的省力情况、物体做功的大小比较,关键是知道不考虑摩擦,额外功为0,W=Fs=Gh。

5.斜面是一种简单机械,生活中经常用到它。

工人师傅小波和小新分别用如图所示的甲、乙两种方法,将同样的物体搬上车,下列说法正确的是()
A.甲方法不可以省力,但能省功
B.甲方法可以省力,也能省功
C.乙方法可以省力,但不能省功
D.乙方法可以省力,也能省功
【分析】根据功的原理:使用机械时,人们所做功,都等于不用机械而直接用手所做的功,也就是使用任何机械都不省功。

对各个选项逐一分析即可。

【解答】解;由功的原理可知使用任何机械都不省功。

功的原理告诉人们,省力又省距离的机械是不存在的。

所以选项A、B、D错误,选项C正确。

故选:C。

【点评】此题主要考查学生对功的原理这一知识点的理解和掌握,解答此题的关键是学生牢记功的原理。

6.在生产和生活中经常使用各种机械,在使用机械时,下列说法中正确的是()A.可以省力或省距离,但不能省功
B.可以省力,同时也可以省功
C.可以省距离,同时也可以省功
D.只有在费力情况时才能省功
【分析】使用机械的主要目的是省力、省距离或改变力的方向,但任何机械都不能省功。

【解答】解:使用机械可以省力、省距离或改变力的方向,但都不能省功,故A选项正确;
使用任何机械都不能省功,故B、C、D选项错误;
故选:A。

【点评】解决此类题型的关键是知道使用机械不能省功以及使用机械的目的。

7.下列机械中,能省功的机械是()
A.扳手B.天平
C.剪刀D.以上三个均不省功
【分析】使用机械可以改变动力的方向、省力或者省距离,但不能省功。

【解答】解:功的原理告诉我们:使用任何机械都不省功,即使用机械时,人们所做的功,都不少于直接用手所做的功。

故选:D。

【点评】解决此类问题要结合功的原理进行分析,知道使用任何机械都不省功。

二.填空题(共5小题)
8.大量实验表明,使用机械时人们所做的功都不少于不用机械而直接用手所做的功,也就是说使用任何机械都不能省功,这个结论叫做功的原理。

【分析】使用机械时,人们所做功,都不少于不用机械而直接用手所做的功,也就是使用任何机械都不省功,这个结论叫做功的原理。

【解答】解:根据功的原理的内容可知:使用机械时人们所做的功都不少于不用机械而直接用手所做的功,也就是说使用任何机械都不能省功,这个结论叫做功的原理。

故答案为:不少于不用机械而直接用手所做的功;省功;机械原理。

【点评】本题考查学生对功的原理这一知识点的理解和掌握,知道使用任何机械都不能省功;知道使用机械的目的。

9.如图,高山上的公路修得弯弯曲曲,宛如盘龙,这样做的目的是为了省力(省力/省功/省距离)。

【分析】根据功的原理可以知道,在做功一定的情况下,如果费距离就一定能够省力,所以高山上的公路修得弯弯曲曲,这样车就可以费距离但可以省力。

【解答】解:高山上的公路修得弯弯曲曲,宛如盘龙,可以增大距离,根据功的原理可以知道,这样可以省力;
故答案为:省力。

【点评】解决此类问题要结合功的原理进行分析求解。

10.学习了功的知识后,小明和小华同学就“人们为什么要使用简单机械”进行了讨论。

她们想:使用机械有时可以省力,有时能够省距离,那么使用机械可不可以省功呢?带着这个问题,她们去问老师。

老师却给她们提供了一根细线、一把刻度尺及动滑轮、铁块、铁架台各一只,要她们自己去验证。

以下是她们的探究过程,请帮助她们完成下面的填空。

(1)老师少给了她们一样必要的器材,这件器材是弹簧测力计。

(2)她们用细线系住铁块,并用向老师要来的器材测出铁块的重力。

(3)用手直接将铁块竖直向上匀速提升20cm,求出这次对铁块所做的功是W1。

(4)再利用动滑轮将这个铁块也竖直向上匀速提升20cm,测出这时绳子自由端的拉力是1.5N.那么这次拉力所做的功W2=0.6J。

(5)经过比较,她们发现W2>W1,请你和她们一起分析造成W2>W1的一种可能的原因是必须克服动滑轮重及摩擦力做一些额外功。

(6)她们将所得到结论告诉老师向老师求证,老师告诉她们,只要方法正确,无论用哪种机械进行实验,都有这样的规律:把同一物体匀速提升相同高度的条件下,使用机械时做的功大于直接用手对物体做的功。

即“使用任何机械都不能省功”(填“能”或“不能”)。

【分析】功等于力与物体在力的方向上移动的距离,所以求功一定用到测力的工具;而且若用动滑轮提升重物进行实验,必须测出物体的重力和自由端的拉力;计算的一个功W1为物体重力G乘以物体升高的高度h,另一个功W2为绳子自由端的拉力F乘以自由端移动的距离s;因为有摩擦、滑轮重等原因,W2的数值一般大于W1的数值。

【解答】解:(1)在探究使用机械可不可以省功问题时,若用动滑轮提升重物进行实验,必须用弹簧测力计测出物体的重力和自由端的拉力;
(2)需要测出铁块的重力;
(4)绳子自由端移动的距离为s=20cm×2=40cm=0.4m,拉力做的功W2=Fs=1.5N×
0.4m=0.6J;
(5)用动滑轮提升铁块时,动滑轮也跟着铁块升高,所以要克服动滑轮重力做功,而且还要克服摩擦力做额外功,所以一定有W2>W1;
(6)把同一物体匀速提升相同高度的条件下,使用机械时做的功大于直接用手对物体做的功,所以使用任何机械都不能省功;
故答案为:(1)弹簧测力计;(2)重力;(4)0.6;(5)必须克服动滑轮重及摩擦力做一些额外功;(6)不能。

【点评】使用任何机械都不省功是指使用任何机械时对机械所做的功W2不会少于机械对物体所做的功w1,若忽略机械自重和摩擦,则有W2=W1,否则W2一定大于W1。

11.人们使用机械工作时,省力必然费距离,省距离则一定费力,也就是说明任何机械都不省功。

【分析】解答此题的关键是学生明确使用机械可以在省力、改变动力的方向或移动的距离上得到好处,给人们带来方便,做到方便快捷等;使用机械有这么多的好处,这正是人们使用机械的目的,但使用任何机械都不能省功。

【解答】解:由功的原理可知,使用任何机械都不能省功,但使用机械有许多好处;
有的机械可以省力;有的机械可以省距离;还有的机械还可以改变力的方向;
但省力的机械必然费距离;省距离的机械一定费力,也就是说明任何机械都不省功;
故答案为:费距离;费力;不。

【点评】此题主要考查学生对功的原理这一知识点的理解和掌握,解答此题的关键是学生明确使用机械都不能省功。

12.探究斜面,每次在小车上放不同数量的砝码,沿斜面方向匀速拉动小车,分别测出拉力的大小F、小车通过的距离s、小车及车上砝码所受重力G、上升的高度h并记录下来。

分析、比较实验数据,从中能得到的结论是Fs与Gh近似相等。

【分析】比较使用斜面时和不使用斜面直接提升物体时所做的功的近似相同,进而分析可得省力又省距离的机械是没有的。

【解答】解:比较Fs与Gh的数据可得:Fs近似等于Gh,所以使用斜面不能省功;实验表明使用斜面提升物体时不可能既省力又省距离。

故答案为:Fs;Gh
【点评】本题考查学生对功的定义和公式理解和应用,知道使用任何机械都不省功。

三.实验探究题(共2小题)
13.在许多公共场所的楼梯旁建有供残疾人车辆上下的坡道,在物理中我们把它叫做斜面。

某学习小组的同学在学习了杠杆和滑轮的知识后,想研究使用斜面的特点。

他们用弹簧测力计将重为G的物体匀速提升h高度,测力计示数为F.然后他们利用光滑的木板(摩擦阻力忽略不计)做成高度为h的斜面,把物体先后放在斜面上,用弹簧测力计拉着物体沿斜面向上,记下弹簧测力计的示数。

在保持斜面高度不变的情况下,多次改变斜面的长度进行实验(如图)。

他们将实验数据记录在表中,并计算出拉力做的功,如下表所示。

(G=8牛,h=0.12米)
实验序号竖直提升(米)拉力(牛)拉力做功(焦)
10.1280.96
实验序号斜面长度(米)拉力(牛)拉力做功(焦)
20.1660.96
30.20 4.80.96
40.2440.96
50.4820.96
(1)分析比较表中拉力和物体重力的大小关系,可得:使用斜面,可以省力;(2)分析比较表中拉力与斜面长度的变化关系及相关条件,可得:在斜面高度和提升物体重力相同的条件下,斜面越长,拉力越小;
(3)分析比较表中最后一列拉力做功,可发现:使用斜面不能省功;
(4)根据(3)中得出的结论,请填写第5次实验数据。

【分析】(1)由二力平衡知识,由表中数据得出G的大小;分析比较表中序号2、3、4数据得出结论;
(2)纵向分析表中数据,找出相同量和不同量,分析得出结论;
(3)分析比较表中最后一列拉力做功大小得出结论;
(4)根据(3)中得出的结论回答;
根据W=Fs求第5次实验斜面的长度。

【解答】解:(1)他们用弹簧测力计将重为G的物体匀速提升h高度,测力计示数为F,由二力平衡知识,物体受到的拉力与物体的重力为一对平衡力,拉力与物体的重力大小相等,由表中数据知F=8N,故G=8N;
分析比较表中序号2、3、4数据,利用斜面的拉力都小于物体的重力,故可得:使用斜面可以省力;
(2)分析比较表中拉力与斜面长度的变化关系及相关条件知:在斜面高度和提升物体重力相同的条件下,斜面越长,拉力越小;
(3)分析比较表中序号2、3、4最后一列拉力做功,可发现做的功都为0.96J,与序号1中直接提升物体做的功相等,得出的结论是:使用斜面不能省功;
(4)根据(3)中得出的结论:使用斜面不能省功,故第5次实验拉力做的功为0.96J;根据W=Fs,
故第5次实验斜面的长度:
s===0.48m。

表中分别填0.48;0.96。

故答案为:
(1)可以省力;
(2)在斜面高度和提升物体重力相同的条件下,斜面越长,拉力越小;
(3)使用斜面不能省功;(4)0.48;0.96。

【点评】本题考查二力平衡知识、控制变量法和功的计算及数据分析归纳结论的能力。

14.为了研究拉力做功的多少与哪些因素有关,某同学把不同质量的物体匀速提升到不同的高度,记录的实验数据如下表所示,已知表一所示实验拉力做功最多,表二,其次,表三所示实验拉力做功最少。

每一表格所示实验拉力做功多少相同。

表一
实验序号拉力(牛)提升高速(米)
1500.8
2800.5
32000.2表二
实验序号拉力(牛)提升高速(米)
4500.4
5800.25
61000.2表三
实验序号拉力(牛)提升高速(米)
7200.5
8400.25
91000.1(1)分析比较实验序号1与4(2与5),可以得出的初步结论是:在拉力相同的情况下,拉力方向上通过的距离越多,拉力做的功越多;
(2)分析比较实验序号2与7(或3与6或5与8),可以得出的初步结论是:当拉力方向上通过的距离相等时,拉力越大,拉力做功越多;
(3)请进一步综合分析表一、表二、表三中的数据及相关条件,并归纳得出结论:(a)分析表一、表二或表三中的数据可得当拉力与拉力方向上通过的距离的乘积相等时,拉力做功相同;
(b)分析表一、表二和表三中的数据可得当拉力与拉力方向上通过的距离的乘积越大时,拉力做功越多。

【分析】(1)探究拉力做功与距离的关系时,需要控制拉力不变,改变拉力方向上的距离的大小;
(2)根据实验序号2与7(或3与6或5与8)中的相同点和不同点,利用控制变量法得出结论;
(3)根据表格中的拉力和在拉力的方向上移动的距离的乘积的大小分析。

【解答】解:
(1)探究拉力做功与距离的关系时,根据控制变量法可知,需要控制拉力不变,改变拉力方向上的距离的大小,故需要对比1与4(2与5);表一中做功多,则结论为:在拉力相同的情况下,拉力方向上通过的距离越多,拉力做的功越多;
(2)实验序号2与7(或3与6或5与8)可知,物体上升的高度相同,拉力的大小不同,拉力越大,做功越多;故结论为:当拉力方向上通过的距离相等时,拉力越大,拉力做功越多;
(3)①根据表一或表二或表三中的数据可知,当拉力与拉力方向上通过的距离的乘积相等时,拉力做功相同;
②三个表对比可知,当拉力与拉力方向上通过的距离的乘积越大时,拉力做功越多。

故答案为:(1)1与4(2与5);(2)当拉力方向上通过的距离相等时,拉力越大,拉力做功越多;(3)①当拉力与拉力方向上通过的距离的乘积相等时,拉力做功相同;②当拉力与拉力方向上通过的距离的乘积越大时,拉力做功越多。

【点评】本题主要考查了对功概念的理解、控制变量法的应用以及对表中数据的分析归纳能力,有一定难度。

四.计算题(共1小题)
15.斜面是一种常见的简单机械,在生产和生活中利用斜面提升物体可以省力。

(1)图1示为倾角θ=30°的固定斜面,用平行于斜面的拉力F=4N,将一物体从斜面底端匀速拉到斜面顶端,已知物体上升的高度h=1m,求拉力F做的功;
(2)若斜面的高度H一定(图2),倾角θ可以改变,在不考虑摩擦时,用水平推力F。

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