資源簡介

中小學教育資源及組卷應用平臺
8.1 功與功率
一學科核心素養
物理觀念：能夠清晰理解功的定義，并根據功的定義求解某個力做功。
科學思維：思維方法是解決問題的靈魂，是物理教學的根本；親自實踐參與知識的發現過程是培養學生能力的關鍵，離開了思維方法和實踐活動，物理教學就成了無源之水、無本之木。學生素質的培養就成了鏡中花，水中月。
科學探究：通過恒力做功，探究變力做功（嘗試采用微積分或者圖像求解）。
科學態度與責任：能從物理學的視角正確描述和解釋自然現象，能綜合應用物理知識解決實際問題，能指導工作和生活實踐。
二學習重難點
1. 重點：在理解力對物體做功的兩個要素的基礎上掌握機械功的計算公式。
2.難點：
（1）．物體在力的方向上的位移與物體運動的位移容易混淆。
（2）．要使學生對負功的意義有所認識，也較困難。
三課前預習
1．
（1）第一宇宙速度是物體在地面附近做勻速圓周運動必須具有的速度，大小為___________km/s。
（2）兩顆人造衛星都繞地球做勻速圓周運動，它們的軌道半徑之比為r1：r2=4：1，兩衛星的線速度之比v1：v2=___________；向心加速度之比a1：a2=__________。
（3）用起重機把質量為2.0×103kg的物體勻速地提高了5m，鋼繩的拉力做的功為____________；重力做的功為____________；克服重力做的功為____________；這些力做的總功為____________（g=10m/s2）。
2．汽車以不變的額定功率起動，所受的阻力不變，某同學分析思路如下：
汽車速度汽車牽引力汽車加速度當時，汽車速度達到最大以勻速直線運動
試寫出以上步驟的物理原理：
①________；
②________；
③________。
3．某汽車發動機的額定功率為50kW，汽車質量為5t，汽車在運動中所受阻力的大小恒為車重的0.1倍。（g取10m/s2）
（1）若汽車以額定功率啟動，則汽車所能達到的最大速度是_________m/s；
（2）當汽車速度達到5m/s時，其加速度是_________m/s2；
（3）若汽車以恒定加速度1m/s2啟動，則其勻加速過程能維持_________s。
4．身高1.62m的同學站立時從褲子口袋里拿起400g的手機接聽電話，褲子口袋的高度近似為身高的一半，取，此過程中克服手機重力做功約為______J，若手機先做勻加速運動后做勻減速運動，且加速與減速的加速度大小均為，則此過程中克服手機重力做功的平均功率約為______W。
5．某汽車發動機的額定功率為50kW，汽車質量為4t，汽車在運動中所受阻力的大小恒為車重的0.1倍。（g取10m/s2）
（1）若汽車以額定功率啟動，則汽車所能達到的最大速度是_________m/s；
（2）當汽車速度達到5m/s時，其加速度是_________m/s2；
（3）若汽車以恒定加速度1m/s2啟動，則其勻加速過程能維持_________s。
6．功的單位用基本單位表示為___________；功率描述做功的___________。
7．電動機從很深的礦井中提升重物，重物由靜止開始豎直向上做勻加速運動，加速度大小為2m/s2，當電動機輸出功率達到其允許輸出的最大值時，保持該功率不變。已知重物質量為50kg，電動機最大輸出功率為6kW，則重物勻加速上升時，重物所受的拉力為___________，勻加速運動的時間為___________s。（取）
四自我檢測
1．如圖所示，某段滑雪雪道傾角為，總質量的滑雪運動員從距底端高為處的雪道上由靜止開始勻加速下滑，所受阻力為，g取，運動員從上向下滑到底端的過程中，下滑過程各力對運動員做的總功為（　　）
A．1500 J B．3300 J C．2000 J D．2500 J
2．引體向上是中學生體育測試的項目之一，引體向上運動的吉尼斯世界紀錄是54次/分鐘。若一個普通高中生在30秒內完成20次引體向上，該學生此過程中克服重力做功的平均功率最接近于（　　）
A．2W B．20W
C．200W D．2000W
3．如圖中a、b所示，是一輛質量m=6×103kg的公共汽車在t=0和t=4s末兩個時刻的兩張照片。當t=0時，汽車剛啟動（汽車的運動可看成勻加速直線運動）。圖c是車內橫桿上懸掛的拉手環經放大后的圖像，測得，根據題中提供的信息，不可以估算出的物理量有（　　）
A．汽車的長度 B．4s末汽車的速度
C．4s末汽車合外力的功率 D．4s內汽車牽引力所做的功
4．如圖，一顧客用一平行于斜坡的100N恒力F將購物車從斜坡的底端勻速推上頂端，斜坡長10m，高5m，在這個過程中，恒力F做的功為（　　）
A．0 B．500J C．750J D．1000J
5．我國發射的神舟十三號載人飛船，進入預定軌道后繞地球橢圓軌道運動，地球位于橢圓的一個焦點上，如圖所示。飛船從A點運動到遠地點B的過程中，下列表述正確的是（　　）
A．地球引力對飛船不做功
B．地球引力對飛船做負功
C．地球引力對飛船做正功
D．飛船受到的引力越來越大
6．動車組是由幾節自帶動力的車廂加幾節不帶動力的車廂組成的，帶動力的車廂叫動車，不帶動力的車廂叫拖車。每節動車與拖車質量都相等，每節動車的額定功率都相等。動車組運行過程中總阻力來自兩部分：一部分是車輪與鐵軌之間摩擦產生的機械阻力，阻力大小與動車組的質量成正比；另一部分來自于空氣阻力，阻力大小與動車組速度的平方成正比。一列12節車廂的動車組，有3節動車時最大速度為160 km/h，此時空氣阻力是總阻力的0.5倍。若要使12節車廂的動車組的速度達到240 km/h，則動車的節數至少為（　　）
A．7節 B．8節
C．9節 D．10節
7．質量為m的汽車，啟動后沿平直路面行駛，如果發動機的功率恒為P，且行駛過程中受到的摩擦阻力大小一定，汽車速度能夠達到的最大值為v，那么當汽車的車速為時．汽車的瞬時加速度的大小為（　　）
A． B． C． D．
8．用與斜面平行的恒力F將質量為m的物體沿傾角為θ的斜面運動一段距離，拉力做功W1；用同樣大小的水平力將物體沿水平面拉動同樣的距離，拉力做功W2，則（　　）
A．W1W2 C．W1=W2 D．無法判斷
9．如圖所示，“殲15”戰機每次從“遼寧號”航母上起飛的過程中可視為勻加速直線運動，且滑行的距離和牽引力都相同，則（ ）
A．攜帶的彈藥越多，加速度越大
B．攜帶的彈藥越多，牽引力做功越多
C．攜帶的彈藥越多，滑行的時間越長
D．攜帶的彈藥越多，獲得的起飛速度越大
10．一輛汽車由靜止開始沿平直公路行駛，汽車所受牽引力F隨時間t變化關系圖線如圖所示。若汽車的質量為1.2×103kg，阻力恒定，汽車的最大功率恒定，則以下說法正確的是（　　）
A．汽車的最大功率為5×104W
B．汽車勻加速運動階段的加速度為（m/s2）
C．汽車先做勻加速運動，然后再做勻速直線運動
D．汽車從靜止開始運動12s內位移是60m
三課前預習
1． 7.9 1：2 1：16 1.0×105J 1.0×105J 1.0×105J 0
2． 見解析
3． 10 1 5
4． 3.24 1.8
5． 12.5 1.5 6.25
6． 快慢
7．
四自我檢測
參考答案：
1．C
【詳解】對運動員受力分析可知，運動員受到的合力為
根據題意可知，運動員的位移為
則下滑過程各力對運動員做的總功為
故ABD錯誤C正確。
故選C。
2．C
【詳解】普通高中學生的體重大約為60kg，引體向上時向上運動的位移大約為0.4m，引體向上一次克服重力做功為
W=mgh=240J
則克服重力做功的平均功率為
P==160W
最接近的是C選項，故選C。
3．D
【詳解】A．由圖知，4s內汽車的位移剛好等于汽車的長度，由
對拉手環進行受力分析如上圖所示，得到
聯立得到
故A錯誤；
B．由
故B錯誤；
C．由
所以4s末汽車的功率為
故C錯誤；
D．因不知汽車的摩擦力，所以無法求汽車的牽引力，即不能估算4s內汽車牽引力所做的功，故D正確。
故選D。
4．D
【詳解】恒力F平行于斜坡，由題知坡長為10m，則購物車從斜坡的底端勻速運動至頂端的過程中，恒力F做的功為
故D正確，ABC錯誤。
故選D。
5．B
【詳解】飛船運動遠離地球，而地球引力指向地球，故引力對飛船做負功，故選B。
6．B
【詳解】12節車廂的質量為m,動車組受到的機械阻力為，受到的空氣阻力為，則有
設每節動車的功率為P，則3節動車，速度為160km/h時
由題意可知
則當有n節動車，速度達到240km/h時，
解得
故至少有8節動車，故B正確。
故選B。
7．C
【詳解】當汽車達到最大速度時做勻速運動，牽引力F與摩擦力Ff相等，有
F＝Ff
P＝Fv
所以可得
Ff＝
當速度達到時，可得
F′＝
則
F′－Ff＝ma
所以加速度為
故選C。
8．C
【詳解】根據功的計算公式
可得
故選C。
9．C
【詳解】A．由題知，攜帶的彈藥越多，即質量越大，然牽引力一定，根據牛頓第二定律
質量越大加速度a越小，A錯誤
B．牽引力和滑行距離相同，根據
得，牽引力做功相同，B錯誤
C．滑行距離L相同，加速度a越小，滑行時間由運動學公式
可知滑行時間越長，C正確
D．攜帶的彈藥越多，獲得的起飛速度由運動學公式
可知獲得的起飛速度越小，D錯誤
故選C。
10．A
【詳解】ABC．由圖可知，汽車在前4s內的牽引力不變，汽車做勻加速直線運動，4~12s內汽車的牽引力逐漸減小，則車的加速度逐漸減小，汽車做加速度減小的加速運動，直到車的速度達到最大值，以后做勻速直線運動，可知在4s末汽車的功率達到最大值；汽車的速度達到最大值后牽引力等于阻力，所以阻力
前4s內汽車的牽引力為
由牛頓第二定律
可得
4s末汽車的速度
所以汽車的最大功率
A正確，BC錯誤；
D．汽車在前4s內的位移
汽車的最大速度為
汽車在4﹣12s內的位移設為x2，根據動能定理可得
代入數據可得
所以汽車的總位移
D錯誤；
故選A。
21世紀教育網 www.21cnjy.com 精品試卷·第 2 頁 （共 2 頁）
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