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

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(dòng)的_距離_的乘積叫做功。2.做功的兩個(gè)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(dòng)一段距離。3.功計(jì)算公式：_W=Fs_.4.功單位是焦?fàn)?，用符?hào)_ J_，1J=1N·m。知識(shí)點(diǎn)解讀與例題突破知識(shí)點(diǎn)1：力學(xué)中的功1.如果一個(gè)力作用在物體上，物體在力的方向上移動(dòng)了一段距離，這個(gè)力的作用就顯示出成效，力學(xué)里就說(shuō)這個(gè)力做了功。2.功的兩個(gè)因素：一個(gè)是作用在物體上的力 ，另一個(gè)是在力的方向上移動(dòng)的距離。3.不做功的三種情況：物體受到了力，但靜止。物體由于慣性運(yùn)動(dòng)通過(guò)了距離，但不受力。物體受力的方向與運(yùn)動(dòng)的方向相互垂直，這個(gè)力也不做功。【例題1】關(guān)于功的說(shuō)法正確的是（ ）A小明用力推發(fā)生故障的汽車而未推動(dòng)時(shí)，推力對(duì)汽車做了功B吊車吊著重物沿水平勻速運(yùn)動(dòng)一段距離時(shí)，吊車的拉力對(duì)重物做了功C足球在水平地面上滾動(dòng)一段距離時(shí)，重力對(duì)足球做了功D舉重運(yùn)動(dòng)員從地面將杠鈴舉起的過(guò)程中，舉重運(yùn)動(dòng)員對(duì)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(dòng)時(shí)，推力對(duì)汽車做了功，錯(cuò)誤，有力的作用，沒(méi)有沿力的方向移動(dòng)距離，沒(méi)有做功；B吊車吊著重物沿水平勻速運(yùn)動(dòng)一段距離時(shí)，吊車的拉力對(duì)重物做了功，錯(cuò)誤，有力的作用，沒(méi)有沿力的方向移動(dòng)距離，沒(méi)有做功；C足球在水平地面上滾動(dòng)一段距離時(shí)，重力對(duì)足球做了功，錯(cuò)誤，錯(cuò)誤，有力的作用，沒(méi)有沿力的方向移動(dòng)距離，沒(méi)有做功；D舉重運(yùn)動(dòng)員從地面將杠鈴舉起的過(guò)程中，舉重運(yùn)動(dòng)員對(duì)杠鈴做了功，正確。知識(shí)點(diǎn)2：功的計(jì)算（1） 計(jì)算公式：物理學(xué)中，功等于力與力的方向上移動(dòng)的距離的乘積。即：W=Fs。（2）符號(hào)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(jì)算時(shí)應(yīng)注意的事項(xiàng)：分清是哪個(gè)力對(duì)物體做功，即明確公式中的F。公式中的“S”是在力F的方向上通過(guò)的距離，必須與“F”對(duì)應(yīng)。F、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(dòng)了10m，則小張對(duì)物體所做的功是（）A400J B600J C1000J D1400J【答案】A【解析】已知推力大小和物體在水平方向上移動(dòng)的距離，利用W=Fs計(jì)算該過(guò)程中小張對(duì)物體所做的功小張對(duì)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(wú)人機(jī)。起飛前，放在地面上要確保四腳著地；啟動(dòng)后，利用遙控器可控制它運(yùn)動(dòng)和工作。無(wú)人機(jī)的參數(shù)如下表，求：（g取10N/kg）（1）無(wú)人機(jī)從地面飛到離地20m高處，至少要多長(zhǎng)時(shí)間？（2）無(wú)人機(jī)從20m高處降落到地面，重力做功是多少？（3）無(wú)人機(jī)停放在水平地面上時(shí)對(duì)地面的壓強(qiáng)是多少？（4）無(wú)人機(jī)的突出問(wèn)題是飛行時(shí)間短，請(qǐng)?zhí)岢鲆粋€(gè)解決問(wèn)題的合理建議。【答案】見(jiàn)解析?！窘馕觥浚?）由得至少要用的時(shí)間為 （2）重力做功為 （3）無(wú)人機(jī)對(duì)地面的壓強(qiáng)為（4）無(wú)人機(jī)飛行過(guò)程需要消耗電能來(lái)克服重力做功，所以為了減少電能的消耗，延長(zhǎng)飛行時(shí)間，可以減小無(wú)人機(jī)的質(zhì)量。或者增加電池儲(chǔ)存的電能也可以延長(zhǎng)飛行時(shí)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)守恒思想的重大貢獻(xiàn)，用他的名字來(lái)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(guó)際單位是焦耳，簡(jiǎn)稱焦，符號(hào)為JA牛頓是力的單位；故A錯(cuò)誤；B功和能的國(guó)際單位是焦耳，簡(jiǎn)稱焦，符號(hào)為J；故B正確；C安培是電流的國(guó)際單位；故C錯(cuò)誤；D歐姆是電阻的國(guó)際單位；故D錯(cuò)誤。2.（2019天津）小華把裝有30個(gè)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. 9JB. 30JC. 90JD. 300J【答案】C【解析】由題知，托起兩個(gè)雞蛋的力大約是1N，則提30個(gè)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(shí)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(shí)例中，力對(duì)物體沒(méi)有做功的是 （ ）【答案】D【解析】力對(duì)物體做功有兩個(gè)必要條件，缺一不可。有力和力的方向上通過(guò)的距離。4.（2019湖南懷化）下列所示現(xiàn)象中，對(duì)物體做功的是（ ）A.搬面未起B(yǎng).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(dòng)【答案】C【解析】A搬而未起，有力但沒(méi)有移動(dòng)距離，不做功。故A不合題意；B提著涓板在水平路面上前行，有力但在力的方向上沒(méi)有移動(dòng)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(dòng)了距離，對(duì)木箱做了功。故C符合題意；D舉著杠鈴靜止不動(dòng)，有力但沒(méi)有移動(dòng)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(dòng)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(jì)算公式，得，。可見(jiàn)，故應(yīng)選B。6.如圖所示，用不變的拉力 F 勻速拉動(dòng)重為 G 的物體A，使物體 A 沿水平方向移動(dòng)了一段距離s，在此過(guò)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(dòng)2s，已知拉力為F，由功的公式可以計(jì)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(guó)在青島附近?？沼蚺e行海軍建軍70周年海上閱兵。護(hù)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(shí)所受浮力為_(kāi)N；水面下5m處的艦體受到海水的壓強(qiáng)為_(kāi)Pa；它以40km/h的速度向前勻速航行時(shí)受到的阻力為1.0×106N，則航行2km的過(guò)程中動(dòng)力做功_J（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(qiáng)： p=海水gh=1.03×103kg/m3×10N/kg×5m=5.15×104Pa； （3）因?yàn)榇瑒蛩傩旭?，所以其受到的?dòng)力：F=f=1.0×106N， 則航行2km的過(guò)程中動(dòng)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(shū)箱在水平地面上前進(jìn)了2m，松開(kāi)手后，書(shū)箱仍向前滑行了lm，整個(gè)過(guò)程中小明做功J，書(shū)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(dòng)的距離，可利用功W=Fs計(jì)算推力做的功；書(shū)箱受到重力但在重力的方向上沒(méi)移動(dòng)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(shū)箱在水平地面上前進(jìn)了2m，推力對(duì)箱子做的功：W1=Fs1=40N×2m=80J；松開(kāi)手后，書(shū)箱仍向前滑行了lm，書(shū)箱由于慣性滑行，則小剛沒(méi)有做功，即W2=0J；整個(gè)過(guò)程中小明對(duì)書(shū)箱一共做的功：W=W1+W2=80J+0J=80J；（2）書(shū)箱在水平面上運(yùn)動(dòng)，雖然受重力，也有距離，但在重力的方向上沒(méi)有移動(dòng)距離，所以重力沒(méi)做功，為0J9.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Ft和vt的圖象分別如圖乙、丙所示由圖象可知，03s內(nèi)，推力對(duì)物體做功J；t=5s時(shí)，物體受到的摩擦力是N【答案】0；6【解析】vt圖象、Ft圖象相結(jié)合，判斷出物體各段運(yùn)動(dòng)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)鍵所在從速度圖象中分析03s時(shí)物體的速度大小可得出物體此時(shí)所處的狀態(tài)，然后根據(jù)做功的兩個(gè)必要條件分析解答；首先從速度圖象中912s得出物體勻速直線運(yùn)動(dòng)然后對(duì)應(yīng)的從Ft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(shí)物體受到的摩擦力大小（1）由丙圖知：03s內(nèi)物體速度大小為零，物體處于靜止?fàn)顟B(tài)，有力無(wú)距離，所以，推力對(duì)物體做功0J（2）由丙圖知，912s時(shí)，物體勻速運(yùn)動(dòng)，由乙圖知，912s時(shí)，F(xiàn)=6N，所以摩擦力與推力F平衡，大小為6N36s之間，物體加速運(yùn)動(dòng)，受力不平衡，推力大于摩擦力；但由于物體對(duì)地面的壓力和接觸面的粗糙程度沒(méi)有改變，所以摩擦力大小不變；即仍為6N10.某一型號(hào)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(shí)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(duì)地面的壓強(qiáng)為Pa，該汽車牽引力所做的功為J?！敬鸢浮?08，5×105，2.7×108?！窘馕觥浚?）根據(jù)速度公式v=s/t可求汽車的行駛速度；（2）汽車對(duì)地面壓力F=G=mg，地面受力面積已知，根據(jù)壓強(qiáng)公式P=F/S可求汽車對(duì)地面的壓強(qiáng)；（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；（4）汽車勻速行駛，車受到的阻力等于牽引力。三、計(jì)算題11（2019四川內(nèi)江）發(fā)生意外的民航客機(jī)緊急著陸后，打開(kāi)緊急出口，狹長(zhǎng)的氣裝會(huì)自動(dòng)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(jī)艙口下沿距地面高度為3m，氣囊長(zhǎng)為6m。一個(gè)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，g10N/kg求：（1）他從出口滑到地面，需要的時(shí)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(shí)間是1.5s；（2）他從出口滑到地面，重力做功是1500J?！窘馕觥浚?）由v可得，他從出口滑到地面需要的時(shí)間：t1.5s；（2）人的重力：Gmg50kg×10N/kg500N，他從出口滑到地面，重力做功：WGh500N×3m1500J。12.電動(dòng)自行車以其環(huán)保、快捷、輕便的優(yōu)勢(shì)，成為家庭常用的交通工具。如圖所示的這輛電動(dòng)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(shí)受到的阻力是40N。（1）求該車在這段時(shí)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(gè)車輪與地面的接觸面積為0.01m2，車胎能承受的最大壓強(qiáng)為2×10 5Pa，求該車的最大載重量是多少N？【答案】見(jiàn)解析?！窘馕觥浚?）vs/t4800m/（600s）8m/s因?yàn)樵撥囋谒矫嫔献鰟蛩僦本€運(yùn)動(dòng)，所以Ff40NWFs40N×4800m1.92×10 5J（2）由pF/S得FpS=2×10 5Pa×2×0.01m24000N在水平面上，GF4000N G載4000N600N3400N13.如圖，質(zhì)量為10kg的物體放在水平桌面上。（g10N/kg）求：（1）物體所受重力大小；（2）物體底面積為0.1m2，物體對(duì)桌面的壓強(qiáng)大小；（3）用20N的水平推力，使物體在桌面上移動(dòng)0.5m，推力對(duì)物體做的功?！敬鸢浮恳?jiàn)解析?！窘馕觥浚?）Gmg10kg×10N/kg100N（2）FG100N，p1×10 3Pa（3）WFs20N×0.5m10J14（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(jì)），容器的底面積為0.2m2，內(nèi)盛30cm深的水?，F(xiàn)將一個(gè)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(gè)豎直向下大小不變的力F以后，物體最終恰好浸沒(méi)于水中靜止，如圖乙所示。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(méi)水中靜止時(shí)容器對(duì)地面的壓強(qiáng)是多少？（3）從物體漂浮水面到浸沒(méi)水中靜止的過(guò)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(méi)水中靜止時(shí)容器對(duì)地面的壓強(qiáng)是3200Pa；（3）從物體漂浮水面到浸沒(méi)水中靜止的過(guò)程中壓力F做了0.8J的功?！窘馕觥浚?）物體排開(kāi)水的體積：V排Sh浸400×104m2×5×102m2×103m3，則物體所受的浮力：F浮水gV排1.0×103kg/m3×10N/kg×2×103m320N，由題可知，物體漂浮在水面上，則物體重力：GF浮20N；（2）容器內(nèi)水的體積：V水h水×S容0.3m×0.2m20.06m3，水的重力：G水水V水g1.0×103kg/m3×0.06m3×10N/kg600N，根據(jù)阿基米德原理，圓柱體全部浸入時(shí)，受到的浮力：F浮全水gV排全1.0×103kg/m3×10N/kg×4×103m340N，當(dāng)再給物體施加一個(gè)豎直向下大小不變的力F以后，物體最終恰好浸沒(méi)于水中靜止，根據(jù)力的平衡條件可得，施加的向下壓力：FF浮全G40N20N20N；則容器對(duì)支持面的壓力為：F總G水+G+F600N+20N+20N640N；物體浸沒(méi)水中靜止時(shí)容器對(duì)地面的壓強(qiáng)是：p3200Pa；（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10cm5cm5cm，從圓柱體漂浮于水面到恰好浸沒(méi)于水中靜止時(shí)，設(shè)水面上升的高度為h，則有：V排S容h，即：4000cm3×4000cm3h×2000cm3，解得h1cm，則從圓柱體漂浮于水面到恰好浸沒(méi)于水中靜止時(shí)，力F向下運(yùn)動(dòng)的距離：hh露h5cm1cm4cm，則力F做的功：WFh20N×0.04m0.8J。10