2020八年級物理下冊 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

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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(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)?，用符號____ J____，1J=1N·m。 知識點(diǎn)解讀與例題突破 知識點(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

2、情況：①物體受到了力，但靜止。②物體由于慣性運(yùn)動(dòng)通過了距離，但不受力。③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)，重力對足球做了功 D．舉重運(yùn)動(dòng)員從地面將杠鈴舉起的過程中，舉重運(yùn)動(dòng)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(dòng)時(shí)，推力對汽車做了功，錯(cuò)誤，有力的作用，沒有沿力的方向移動(dòng)距離，沒有做功； B．吊車吊著重物沿水平勻速運(yùn)動(dòng)一段距離時(shí)，

3、吊車的拉力對重物做了功，錯(cuò)誤，有力的作用，沒有沿力的方向移動(dòng)距離，沒有做功； C．足球在水平地面上滾動(dòng)一段距離時(shí)，重力對足球做了功，錯(cuò)誤，錯(cuò)誤，有力的作用，沒有沿力的方向移動(dòng)距離，沒有做功； D．舉重運(yùn)動(dòng)員從地面將杠鈴舉起的過程中，舉重運(yùn)動(dòng)員對杠鈴做了功，正確。 知識點(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)：①分清是哪個(gè)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(dòng)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(dòng)的距離，利用W=Fs計(jì)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(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。無人機(jī)的參數(shù)如下表，求：（g取10N/kg

5、） （1）無人機(jī)從地面飛到離地20m高處，至少要多長時(shí)間？ （2）無人機(jī)從20m高處降落到地面，重力做功是多少？ （3）無人機(jī)停放在水平地面上時(shí)對地面的壓強(qiáng)是多少？ （4）無人機(jī)的突出問題是飛行時(shí)間短，請?zhí)岢鲆粋€(gè)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(shí)間為 （2）重力做功為 （3）無人機(jī)對地面的壓強(qiáng)為 （4）無人機(jī)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(shí)間，可以減小無人機(jī)的質(zhì)量?；蛘咴黾与姵貎Υ娴碾娔芤部梢匝娱L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

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(cuò)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(cuò)誤； D．歐姆是電阻的國際單位；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. 9J B. 30J C. 90J D. 300J 【答案】C 【解析】由題知，托起兩個(gè)雞蛋的力大約是1N

7、，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，力對物體沒有做功的是 （ ） 【答案】D 【解析】力對物體做功有兩個(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(dòng) 【答案】C 【解析】A．搬而未起，有力但沒有移動(dòng)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(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，?？梢姡蕬?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

9、物體 A 沿水平方向移動(dòng)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(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_

10、_____N；水面下5m處的艦體受到海水的壓強(qiáng)為______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的過程中動(dòng)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(qiáng)： p=ρ海水gh=1.03×103kg/m3×10N/kg×5m=5.15×104Pa； （3）因?yàn)榇瑒蛩傩旭偅?/p>

11、所以其受到的動(dòng)力：F=f=1.0×106N， 則航行2km的過程中動(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的書箱在水平地面上前進(jìn)了2m，松開手后，書箱仍向前滑行了lm，整個(gè)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(dòng)的距離，可利用功W=Fs計(jì)算推力做的功；書箱受到重力但在重力的方向上沒移動(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的書箱在水平地面上前進(jìn)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(gè)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(yùn)動(dòng)，雖然受重力，也有距離，但在重力的方向上沒有移動(dòng)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(shí)，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(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

13、象中分析0﹣3s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9﹣12s得出物體勻速直線運(yùn)動(dòng)．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(shí)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(shí)，物體勻速運(yùn)動(dòng)， 由乙圖知，9﹣12s時(shí)，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(yùn)動(dòng)，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(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 ，該汽車對地面的壓強(qiáng)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(qiáng)公式P=F/S可求汽車對地面的壓強(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；

15、 （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，打開緊急出口，狹長的氣裝會自動(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，g＝10N/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。 【解析】（1）由v＝可得，他從出口滑到

16、地面需要的時(shí)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(dòng)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(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】見解析。 【解

17、析】（1）v＝s/t＝4800m/（600s）＝8m/s 因?yàn)樵撥囋谒矫嫔献鰟蛩僦本€運(yùn)動(dòng)，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）物體所受重力大小； （2）物體底面積為0.1m2，物體對桌面的壓強(qiáng)大??； （3）用20N的水平推力，使物體在桌面上移動(dòng)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(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(shí)容器對

19、地面的壓強(qiáng)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(shí)容器對地面的壓強(qiáng)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?。溅阉甮V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?。?0N； （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(shí)，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(gè)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(shí)容器對地面的壓強(qiáng)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(shí)，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(shí)，力F向下運(yùn)動(dòng)的距離： h＝h露﹣△h＝5cm﹣1cm＝4cm， 則力F做的功：W＝Fh＝20N×0.04m＝0.8J。 10