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2020八年級物理下冊 第十一章 功和機械能 11.1 功精講精練(含解析)(新版)新人教版

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1、專題11.1 功 課前預(yù)習(xí) 1.在物理學(xué)中,把力和在力的方向上移動的____距離____的乘積叫做功。 2.做功的兩個必要因素:一是有___力___作用在物體上,二是物體在力的方向上移動一段距離。 3.功計算公式:___W=Fs____. 4.功單位是焦?fàn)?,用符號____ J____,1J=1N·m。 知識點解讀與例題突破 知識點1:力學(xué)中的功 1.如果一個力作用在物體上,物體在力的方向上移動了一段距離,這個力的作用就顯示出成效,力學(xué)里就說這個力做了功。 2.功的兩個因素:一個是作用在物體上的力 ,另一個是在力的方向上移動的距離。 3.不做功的三種

2、情況:①物體受到了力,但靜止。②物體由于慣性運動通過了距離,但不受力。③物體受力的方向與運動的方向相互垂直,這個力也不做功。 【例題1】關(guān)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.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,錯誤,有力的作用,沒有沿力的方向移動距離,沒有做功; B.吊車吊著重物沿水平勻速運動一段距離時,

3、吊車的拉力對重物做了功,錯誤,有力的作用,沒有沿力的方向移動距離,沒有做功; C.足球在水平地面上滾動一段距離時,重力對足球做了功,錯誤,錯誤,有力的作用,沒有沿力的方向移動距離,沒有做功; 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,正確。 知識點2:功的計算 (1) 計算公式:物理學(xué)中,功等于力與力的方向上移動的距離的乘積。即:W=Fs。 (2)符號的意義及單位:W表示功,單位是J,1J=1N·m;F表示力,單位是N;S表示距離,單位是m。 (3)計算時應(yīng)注意的事項:①分清是哪個力對物體做功,即明確公式中的F。②公式中的“S”是在力F的方向上通過的距離,必須

4、與“F”對應(yīng)。③F、S的單位分別是N、m,得出的功的單位才是J。 【例題2】小張用40N的推力將重力為100N的物體沿水平方向勻速推動了10m,則小張對物體所做的功 是( ?。? A.400J B.600J C.1000J D.1400J 【答案】A. 【解析】已知推力大小和物體在水平方向上移動的距離,利用W=Fs計算該過程中小張對物體所做的功.小張對物體所做的功:W=Fs=40N×10m=400J. 【例題3】(2019海南)如圖所示是正在航拍的無人機。起飛前,放在地面上要確保四腳著地;啟動后,利用遙控器可控制它運動和工作。無人機的參數(shù)如下表,求:(g取10N/kg

5、) (1)無人機從地面飛到離地20m高處,至少要多長時間? (2)無人機從20m高處降落到地面,重力做功是多少? (3)無人機停放在水平地面上時對地面的壓強是多少? (4)無人機的突出問題是飛行時間短,請?zhí)岢鲆粋€解決問題的合理建議。 【答案】見解析。 【解析】(1)由得至少要用的時間為 (2)重力做功為 (3)無人機對地面的壓強為 (4)無人機飛行過程需要消耗電能來克服重力做功,所以為了減少電能的消耗,延長飛行時間,可以減小無人機的質(zhì)量?;蛘咴黾与姵貎Υ娴碾娔芤部梢匝娱L飛行時間。 習(xí)題精練 一、選擇題 1.為了紀(jì)念其在能量轉(zhuǎn)化中發(fā)現(xiàn)守

6、恒思想的重大貢獻(xiàn),用他的名字來命名功和能單位的物理學(xué)家 是 ( ?。? A.牛頓 B.焦耳 C.安培 D.歐姆 【答案】B. 【解析】功和能的國際單位是焦耳,簡稱焦,符號為J. A.牛頓是力的單位;故A錯誤; B.功和能的國際單位是焦耳,簡稱焦,符號為J;故B正確; C.安培是電流的國際單位;故C錯誤; D.歐姆是電阻的國際單位;故D錯誤。 2.(2019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. 30J C. 90J D. 300J 【答案】C 【解析】由題知,托起兩個雞蛋的力大約是1N

7、,則提30個雞蛋的力大約為F=N=15N; 每層樓的高度大約為3米,家住3樓,則小華實際爬樓的高度h=3m×2=6m; 小華提雞蛋的力做功約為:W=Fs=15N×6m=90J。 3.如圖實例中,力對物體沒有做功的是 ( ) 【答案】D 【解析】力對物體做功有兩個必要條件,缺一不可。有力和力的方向上通過的距離。 4.(2019湖南懷化)下列所示現(xiàn)象中,對物體做功的是( ) A.搬面未起 B.提著滑板在水平路面上前行 C.人將木箱推到斜面的頂端 D.舉著杠鈴在空中不動 【答案】C 【解析】A.搬而未起,有力但沒有移動距離,不做功。故A不合題意; B

8、.提著涓板在水平路面上前行,有力但在力的方向上沒有移動距離,不做功。故B不合題意; C.將木箱推到斜面頂端,施加了力,并且在力的方向上移動了距離,對木箱做了功。故C符合題意; D.舉著杠鈴靜止不動,有力但沒有移動距離,不做功。故D不合題意。 5.(2019海南?。┯么笮∠嗤牧,作用在質(zhì)量不同的物體上,使它們分別在同一水平面上沿力的方向移動相同的距離s(如圖所示),F(xiàn)所做的功分別為W1和W2,則( ) A. B. C. D. 【答案】B 【解析】根據(jù)功的計算公式,得,??梢姡蕬?yīng)選B。 6.如圖所示,用不變的拉力 F 勻速拉動重為 G 的物體A,使

9、物體 A 沿水平方向移動了一段距離s,在此過程中拉力F 做的功為 ( ) A. Fs B. Gs C. 2Fs D. (G+F)s 【答案】C 【解析】由圖可以看出,該滑輪組繩子的有效股數(shù)n=2,繩子自由端移動2s,已知拉力為F,由功的公式可以計算拉力所做的功.由功的公式得:W=2Fs.故選C. 二、填空題 7.(2019山東臨沂)2019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_

10、_____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) 【答案】4×107 ;5.15×104; 2×109 【解析】(1)“臨沂”艦漂浮在水面上,則該艦受到的浮力: F浮=G=mg=4.0×103×103kg×10N/kg=4×107N, (2)水面下5m處的艦體受到海水的壓強: p=ρ海水gh=1.03×103kg/m3×10N/kg×5m=5.15×104Pa; (3)因為船勻速行駛,

11、所以其受到的動力:F=f=1.0×106N, 則航行2km的過程中動力做功: W=Fs=1.0×106N×2×103m=2×109J。 8.小明同學(xué)用40N的水平推力推著重100N的書箱在水平地面上前進了2m,松開手后,書箱仍向前滑行了lm,整個過程中小明做功  J,書箱的重力做功  J. 【答案】80;0. 【解析】知道水平推力和水平方向上移動的距離,可利用功W=Fs計算推力做的功;書箱受到重力但在重力的方向上沒移動距離,重力不做功. (1)小明同學(xué)用40N的水平推力推著重100N的書箱在水平地面上前進了2m, 推力對箱子做的功:W1=Fs1=40N×2m=80J; 松

12、開手后,書箱仍向前滑行了lm,書箱由于慣性滑行,則小剛沒有做功,即W2=0J; 整個過程中小明對書箱一共做的功:W=W1+W2=80J+0J=80J; (2)書箱在水平面上運動,雖然受重力,也有距離,但在重力的方向上沒有移動距離,所以重力沒做功,為0J. 9.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. 【答案】0;6. 【解析】v﹣t圖象、F﹣t圖象相結(jié)合,判斷出物體各段運動狀態(tài),根據(jù)平衡狀態(tài)中二力平衡找出力的大小是本題的關(guān)鍵所在.從速度圖

13、象中分析0﹣3s時物體的速度大小可得出物體此時所處的狀態(tài),然后根據(jù)做功的兩個必要條件分析解答;首先從速度圖象中9﹣12s得出物體勻速直線運動.然后對應(yīng)的從F﹣t圖象中得出物體所受的摩擦力;最后根據(jù)摩擦力的影響因素判斷出t=5s時物體受到的摩擦力大?。? (1)由丙圖知:0~3s內(nèi)物體速度大小為零,物體處于靜止?fàn)顟B(tài),有力無距離,所以,推力對物體做功0J. (2)由丙圖知,9﹣12s時,物體勻速運動, 由乙圖知,9﹣12s時,F(xiàn)=6N, 所以摩擦力與推力F平衡,大小為6N. 3﹣6s之間,物體加速運動,受力不平衡,推力大于摩擦力;但由于物體對地面的壓力和接觸面的粗糙程度沒有改變,所以摩擦力

14、大小不變;即仍為6N. 10.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。 【答案】108,5×105,2.7×108。 【解析】(1)根據(jù)速度公式v=s/t可求汽車的行駛速度; (2)汽車對地面壓力F=G=mg,地面受力面積已知,根據(jù)壓強公式P=F/S可求汽車對地面的壓強; (3)牽引力F=0.1G,行駛的路程已知,根據(jù)公式W=Fs可求汽車牽引力所做的功;

15、 (4)汽車勻速行駛,車受到的阻力等于牽引力。 三、計算題 11.(2019四川內(nèi)江)發(fā)生意外的民航客機緊急著陸后,打開緊急出口,狹長的氣裝會自動充氣,生成一條連接出口與地面的斜面,如圖所示,人員可沿著斜面滑行到地上。機艙口下沿距地面高度為3m,氣囊長為6m。一個質(zhì)量為50kg的人沿氣囊從出口處下滑到地面的平均速度為4m/s,g=10N/kg求: (1)他從出口滑到地面,需要的時間是多少? (2)他從出口滑到地面,重力做功是多少? 【答案】(1)他從出口滑到地面,需要的時間是1.5s; (2)他從出口滑到地面,重力做功是1500J。 【解析】(1)由v=可得,他從出口滑到

16、地面需要的時間: t===1.5s; (2)人的重力: G=mg=50kg×10N/kg=500N, 他從出口滑到地面,重力做功: W=Gh=500N×3m=1500J。 12.電動自行車以其環(huán)保、快捷、輕便的優(yōu)勢,成為家庭常用的交通工具。如圖所示的這輛電動自行車自身重力為600N,在水平公路上勻速直線行駛了4.8km用了10min,行駛時受到的阻力是40N。 (1)求該車在這段時間內(nèi)行駛的速度是多少m/s?牽引力做功是多少? (2)若該車每個車輪與地面的接觸面積為0.01m2,車胎能承受的最大壓強為2×10 5Pa,求該車的最大載重量是多少N? 【答案】見解析。 【解

17、析】(1)v=s/t=4800m/(600s)=8m/s 因為該車在水平面上做勻速直線運動,所以F=f=40N W=Fs=40N×4800m=1.92×10 5J (2)由p=F/S得F=pS=2×10 5Pa×2×0.01m2=4000N 在水平面上,G=F=4000N G載=4000N-600N=3400N 13.如圖,質(zhì)量為10kg的物體放在水平桌面上。(g=10N/kg)求: (1)物體所受重力大?。? (2)物體底面積為0.1m2,物體對桌面的壓強大小; (3)用20N的水平推力,使物體在桌面上移動0.5m,推力對物體做的功。 【答案】見解析。 【解析】(

18、1)G=mg=10kg×10N/kg=100N (2)F=G=100N,p==1×10 3Pa (3)W=Fs=20N×0.5m=10J 14.(2019內(nèi)蒙古巴彥淖爾市)圓柱形容器置于水平地面(容器重忽略不計),容器的底面積為0.2m2,內(nèi)盛30cm深的水?,F(xiàn)將一個底面積400cm2、體積4000cm3均勻?qū)嵭膱A柱體放入其中。如圖甲所示,物體漂浮在水面,其浸入水中的深度為5cm;當(dāng)再給物體施加一個豎直向下大小不變的力F以后,物體最終恰好浸沒于水中靜止,如圖乙所示。ρ水=1.0×103kg/m3,g取10N/kg)則: (1)物體受到的重力是多少? (2)物體浸沒水中靜止時容器對

19、地面的壓強是多少? (3)從物體漂浮水面到浸沒水中靜止的過程中壓力F做了多少功? 【答案】(1)物體受到的重力是20N; (2)物體浸沒水中靜止時容器對地面的壓強是3200Pa; (3)從物體漂浮水面到浸沒水中靜止的過程中壓力F做了0.8J的功。 【解析】(1)物體排開水的體積:V排=Sh浸=400×10﹣4m2×5×10﹣2m=2×10﹣3m3, 則物體所受的浮力:F浮=ρ水gV排=1.0×103kg/m3×10N/kg×2×10﹣3m3=20N, 由題可知,物體漂浮在水面上,則物體重力: G=F浮=20N; (2)容器內(nèi)水的體積:V水=h水×S容=0.3m×0.2m2=0

20、.06m3, 水的重力:G水=ρ水V水g=1.0×103kg/m3×0.06m3×10N/kg=600N, 根據(jù)阿基米德原理,圓柱體全部浸入時,受到的浮力: F浮全=ρ水gV排全=1.0×103kg/m3×10N/kg×4×10﹣3m3=40N, 當(dāng)再給物體施加一個豎直向下大小不變的力F以后,物體最終恰好浸沒于水中靜止, 根據(jù)力的平衡條件可得,施加的向下壓力: F=F浮全﹣G=40N﹣20N=20N; 則容器對支持面的壓力為: F總=G水+G+F=600N+20N+20N=640N; 物體浸沒水中靜止時容器對地面的壓強是: p===3200Pa; (3)物體的底面積400cm2、體積4000cm3,則均勻?qū)嵭膱A柱體的高度: h物==10cm; 故圓柱體露出水面的高度為:h露=10cm﹣5cm=5cm, 從圓柱體漂浮于水面到恰好浸沒于水中靜止時,設(shè)水面上升的高度為△h, 則有:△V排=S容△h, 即:4000cm3﹣×4000cm3=△h×2000cm3, 解得△h=1cm, 則從圓柱體漂浮于水面到恰好浸沒于水中靜止時,力F向下運動的距離: h=h露﹣△h=5cm﹣1cm=4cm, 則力F做的功:W=Fh=20N×0.04m=0.8J。 10

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