8.1 功与功率 学案 （有答案）
文档属性
| 名称 | 8.1 功与功率 学案 （有答案） |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 1.8MB | ||
| 资源类型 | 试卷 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2022-12-13 16:05:34 | ||
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文档简介
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8.1 功与功率
一学科核心素养
物理观念：能够清晰理解功的定义，并根据功的定义求解某个力做功。
科学思维：思维方法是解决问题的灵魂，是物理教学的根本；亲自实践参与知识的发现过程是培养学生能力的关键，离开了思维方法和实践活动，物理教学就成了无源之水、无本之木。学生素质的培养就成了镜中花，水中月。
科学探究：通过恒力做功，探究变力做功（尝试采用微积分或者图像求解）。
科学态度与责任：能从物理学的视角正确描述和解释自然现象，能综合应用物理知识解决实际问题，能指导工作和生活实践。
二学习重难点
1. 重点：在理解力对物体做功的两个要素的基础上掌握机械功的计算公式。
2.难点：
（1）．物体在力的方向上的位移与物体运动的位移容易混淆。
（2）．要使学生对负功的意义有所认识，也较困难。
三课前预习
1．
（1）第一宇宙速度是物体在地面附近做匀速圆周运动必须具有的速度，大小为___________km/s。
（2）两颗人造卫星都绕地球做匀速圆周运动，它们的轨道半径之比为r1：r2=4：1，两卫星的线速度之比v1：v2=___________；向心加速度之比a1：a2=__________。
（3）用起重机把质量为2.0×103kg的物体匀速地提高了5m，钢绳的拉力做的功为____________；重力做的功为____________；克服重力做的功为____________；这些力做的总功为____________（g=10m/s2）。
2．汽车以不变的额定功率起动，所受的阻力不变，某同学分析思路如下：
汽车速度汽车牵引力汽车加速度当时，汽车速度达到最大以匀速直线运动
试写出以上步骤的物理原理：
①________；
②________；
③________。
3．某汽车发动机的额定功率为50kW，汽车质量为5t，汽车在运动中所受阻力的大小恒为车重的0.1倍。（g取10m/s2）
（1）若汽车以额定功率启动，则汽车所能达到的最大速度是_________m/s；
（2）当汽车速度达到5m/s时，其加速度是_________m/s2；
（3）若汽车以恒定加速度1m/s2启动，则其匀加速过程能维持_________s。
4．身高1.62m的同学站立时从裤子口袋里拿起400g的手机接听电话，裤子口袋的高度近似为身高的一半，取，此过程中克服手机重力做功约为______J，若手机先做匀加速运动后做匀减速运动，且加速与减速的加速度大小均为，则此过程中克服手机重力做功的平均功率约为______W。
5．某汽车发动机的额定功率为50kW，汽车质量为4t，汽车在运动中所受阻力的大小恒为车重的0.1倍。（g取10m/s2）
（1）若汽车以额定功率启动，则汽车所能达到的最大速度是_________m/s；
（2）当汽车速度达到5m/s时，其加速度是_________m/s2；
（3）若汽车以恒定加速度1m/s2启动，则其匀加速过程能维持_________s。
6．功的单位用基本单位表示为___________；功率描述做功的___________。
7．电动机从很深的矿井中提升重物，重物由静止开始竖直向上做匀加速运动，加速度大小为2m/s2，当电动机输出功率达到其允许输出的最大值时，保持该功率不变。已知重物质量为50kg，电动机最大输出功率为6kW，则重物匀加速上升时，重物所受的拉力为___________，匀加速运动的时间为___________s。（取）
四自我检测
1．如图所示，某段滑雪雪道倾角为，总质量的滑雪运动员从距底端高为处的雪道上由静止开始匀加速下滑，所受阻力为，g取，运动员从上向下滑到底端的过程中，下滑过程各力对运动员做的总功为（ ）
A．1500 J B．3300 J C．2000 J D．2500 J
2．引体向上是中学生体育测试的项目之一，引体向上运动的吉尼斯世界纪录是54次/分钟。若一个普通高中生在30秒内完成20次引体向上，该学生此过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．如图中a、b所示，是一辆质量m=6×103kg的公共汽车在t=0和t=4s末两个时刻的两张照片。当t=0时，汽车刚启动（汽车的运动可看成匀加速直线运动）。图c是车内横杆上悬挂的拉手环经放大后的图像，测得，根据题中提供的信息，不可以估算出的物理量有（ ）
A．汽车的长度 B．4s末汽车的速度
C．4s末汽车合外力的功率 D．4s内汽车牵引力所做的功
4．如图，一顾客用一平行于斜坡的100N恒力F将购物车从斜坡的底端匀速推上顶端，斜坡长10m，高5m，在这个过程中，恒力F做的功为（ ）
A．0 B．500J C．750J D．1000J
5．我国发射的神舟十三号载人飞船，进入预定轨道后绕地球椭圆轨道运动，地球位于椭圆的一个焦点上，如图所示。飞船从A点运动到远地点B的过程中，下列表述正确的是（ ）
A．地球引力对飞船不做功
B．地球引力对飞船做负功
C．地球引力对飞船做正功
D．飞船受到的引力越来越大
6．动车组是由几节自带动力的车厢加几节不带动力的车厢组成的，带动力的车厢叫动车，不带动力的车厢叫拖车。每节动车与拖车质量都相等，每节动车的额定功率都相等。动车组运行过程中总阻力来自两部分：一部分是车轮与铁轨之间摩擦产生的机械阻力，阻力大小与动车组的质量成正比；另一部分来自于空气阻力，阻力大小与动车组速度的平方成正比。一列12节车厢的动车组，有3节动车时最大速度为160 km/h，此时空气阻力是总阻力的0.5倍。若要使12节车厢的动车组的速度达到240 km/h，则动车的节数至少为（ ）
A．7节 B．8节
C．9节 D．10节
7．质量为m的汽车，启动后沿平直路面行驶，如果发动机的功率恒为P，且行驶过程中受到的摩擦阻力大小一定，汽车速度能够达到的最大值为v，那么当汽车的车速为时．汽车的瞬时加速度的大小为（ ）
A． B． C． D．
8．用与斜面平行的恒力F将质量为m的物体沿倾角为θ的斜面运动一段距离，拉力做功W1；用同样大小的水平力将物体沿水平面拉动同样的距离，拉力做功W2，则（ ）
A．W1W2 C．W1=W2 D．无法判断
9．如图所示，“歼15”战机每次从“辽宁号”航母上起飞的过程中可视为匀加速直线运动，且滑行的距离和牵引力都相同，则（ ）
A．携带的弹药越多，加速度越大
B．携带的弹药越多，牵引力做功越多
C．携带的弹药越多，滑行的时间越长
D．携带的弹药越多，获得的起飞速度越大
10．一辆汽车由静止开始沿平直公路行驶，汽车所受牵引力F随时间t变化关系图线如图所示。若汽车的质量为1.2×103kg，阻力恒定，汽车的最大功率恒定，则以下说法正确的是（ ）
A．汽车的最大功率为5×104W
B．汽车匀加速运动阶段的加速度为（m/s2）
C．汽车先做匀加速运动，然后再做匀速直线运动
D．汽车从静止开始运动12s内位移是60m
三课前预习
1． 7.9 1：2 1：16 1.0×105J 1.0×105J 1.0×105J 0
2． 见解析
3． 10 1 5
4． 3.24 1.8
5． 12.5 1.5 6.25
6． 快慢
7．
四自我检测
参考答案：
1．C
【详解】对运动员受力分析可知，运动员受到的合力为
根据题意可知，运动员的位移为
则下滑过程各力对运动员做的总功为
故ABD错误C正确。
故选C。
2．C
【详解】普通高中学生的体重大约为60kg，引体向上时向上运动的位移大约为0.4m，引体向上一次克服重力做功为
W=mgh=240J
则克服重力做功的平均功率为
P==160W
最接近的是C选项，故选C。
3．D
【详解】A．由图知，4s内汽车的位移刚好等于汽车的长度，由
对拉手环进行受力分析如上图所示，得到
联立得到
故A错误；
B．由
故B错误；
C．由
所以4s末汽车的功率为
故C错误；
D．因不知汽车的摩擦力，所以无法求汽车的牵引力，即不能估算4s内汽车牵引力所做的功，故D正确。
故选D。
4．D
【详解】恒力F平行于斜坡，由题知坡长为10m，则购物车从斜坡的底端匀速运动至顶端的过程中，恒力F做的功为
故D正确，ABC错误。
故选D。
5．B
【详解】飞船运动远离地球，而地球引力指向地球，故引力对飞船做负功，故选B。
6．B
【详解】12节车厢的质量为m,动车组受到的机械阻力为，受到的空气阻力为，则有
设每节动车的功率为P，则3节动车，速度为160km/h时
由题意可知
则当有n节动车，速度达到240km/h时，
解得
故至少有8节动车，故B正确。
故选B。
7．C
【详解】当汽车达到最大速度时做匀速运动，牵引力F与摩擦力Ff相等，有
F＝Ff
P＝Fv
所以可得
Ff＝
当速度达到时，可得
F′＝
则
F′－Ff＝ma
所以加速度为
故选C。
8．C
【详解】根据功的计算公式
可得
故选C。
9．C
【详解】A．由题知，携带的弹药越多，即质量越大，然牵引力一定，根据牛顿第二定律
质量越大加速度a越小，A错误
B．牵引力和滑行距离相同，根据
得，牵引力做功相同，B错误
C．滑行距离L相同，加速度a越小，滑行时间由运动学公式
可知滑行时间越长，C正确
D．携带的弹药越多，获得的起飞速度由运动学公式
可知获得的起飞速度越小，D错误
故选C。
10．A
【详解】ABC．由图可知，汽车在前4s内的牵引力不变，汽车做匀加速直线运动，4~12s内汽车的牵引力逐渐减小，则车的加速度逐渐减小，汽车做加速度减小的加速运动，直到车的速度达到最大值，以后做匀速直线运动，可知在4s末汽车的功率达到最大值；汽车的速度达到最大值后牵引力等于阻力，所以阻力
前4s内汽车的牵引力为
由牛顿第二定律
可得
4s末汽车的速度
所以汽车的最大功率
A正确，BC错误；
D．汽车在前4s内的位移
汽车的最大速度为
汽车在4﹣12s内的位移设为x2，根据动能定理可得
代入数据可得
所以汽车的总位移
D错误；
故选A。
21世纪教育网 www.21cnjy.com 精品试卷·第 2 页 （共 2 页）
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8.1 功与功率
一学科核心素养
物理观念：能够清晰理解功的定义，并根据功的定义求解某个力做功。
科学思维：思维方法是解决问题的灵魂，是物理教学的根本；亲自实践参与知识的发现过程是培养学生能力的关键，离开了思维方法和实践活动，物理教学就成了无源之水、无本之木。学生素质的培养就成了镜中花，水中月。
科学探究：通过恒力做功，探究变力做功（尝试采用微积分或者图像求解）。
科学态度与责任：能从物理学的视角正确描述和解释自然现象，能综合应用物理知识解决实际问题，能指导工作和生活实践。
二学习重难点
1. 重点：在理解力对物体做功的两个要素的基础上掌握机械功的计算公式。
2.难点：
（1）．物体在力的方向上的位移与物体运动的位移容易混淆。
（2）．要使学生对负功的意义有所认识，也较困难。
三课前预习
1．
（1）第一宇宙速度是物体在地面附近做匀速圆周运动必须具有的速度，大小为___________km/s。
（2）两颗人造卫星都绕地球做匀速圆周运动，它们的轨道半径之比为r1：r2=4：1，两卫星的线速度之比v1：v2=___________；向心加速度之比a1：a2=__________。
（3）用起重机把质量为2.0×103kg的物体匀速地提高了5m，钢绳的拉力做的功为____________；重力做的功为____________；克服重力做的功为____________；这些力做的总功为____________（g=10m/s2）。
2．汽车以不变的额定功率起动，所受的阻力不变，某同学分析思路如下：
汽车速度汽车牵引力汽车加速度当时，汽车速度达到最大以匀速直线运动
试写出以上步骤的物理原理：
①________；
②________；
③________。
3．某汽车发动机的额定功率为50kW，汽车质量为5t，汽车在运动中所受阻力的大小恒为车重的0.1倍。（g取10m/s2）
（1）若汽车以额定功率启动，则汽车所能达到的最大速度是_________m/s；
（2）当汽车速度达到5m/s时，其加速度是_________m/s2；
（3）若汽车以恒定加速度1m/s2启动，则其匀加速过程能维持_________s。
4．身高1.62m的同学站立时从裤子口袋里拿起400g的手机接听电话，裤子口袋的高度近似为身高的一半，取，此过程中克服手机重力做功约为______J，若手机先做匀加速运动后做匀减速运动，且加速与减速的加速度大小均为，则此过程中克服手机重力做功的平均功率约为______W。
5．某汽车发动机的额定功率为50kW，汽车质量为4t，汽车在运动中所受阻力的大小恒为车重的0.1倍。（g取10m/s2）
（1）若汽车以额定功率启动，则汽车所能达到的最大速度是_________m/s；
（2）当汽车速度达到5m/s时，其加速度是_________m/s2；
（3）若汽车以恒定加速度1m/s2启动，则其匀加速过程能维持_________s。
6．功的单位用基本单位表示为___________；功率描述做功的___________。
7．电动机从很深的矿井中提升重物，重物由静止开始竖直向上做匀加速运动，加速度大小为2m/s2，当电动机输出功率达到其允许输出的最大值时，保持该功率不变。已知重物质量为50kg，电动机最大输出功率为6kW，则重物匀加速上升时，重物所受的拉力为___________，匀加速运动的时间为___________s。（取）
四自我检测
1．如图所示，某段滑雪雪道倾角为，总质量的滑雪运动员从距底端高为处的雪道上由静止开始匀加速下滑，所受阻力为，g取，运动员从上向下滑到底端的过程中，下滑过程各力对运动员做的总功为（ ）
A．1500 J B．3300 J C．2000 J D．2500 J
2．引体向上是中学生体育测试的项目之一，引体向上运动的吉尼斯世界纪录是54次/分钟。若一个普通高中生在30秒内完成20次引体向上，该学生此过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．如图中a、b所示，是一辆质量m=6×103kg的公共汽车在t=0和t=4s末两个时刻的两张照片。当t=0时，汽车刚启动（汽车的运动可看成匀加速直线运动）。图c是车内横杆上悬挂的拉手环经放大后的图像，测得，根据题中提供的信息，不可以估算出的物理量有（ ）
A．汽车的长度 B．4s末汽车的速度
C．4s末汽车合外力的功率 D．4s内汽车牵引力所做的功
4．如图，一顾客用一平行于斜坡的100N恒力F将购物车从斜坡的底端匀速推上顶端，斜坡长10m，高5m，在这个过程中，恒力F做的功为（ ）
A．0 B．500J C．750J D．1000J
5．我国发射的神舟十三号载人飞船，进入预定轨道后绕地球椭圆轨道运动，地球位于椭圆的一个焦点上，如图所示。飞船从A点运动到远地点B的过程中，下列表述正确的是（ ）
A．地球引力对飞船不做功
B．地球引力对飞船做负功
C．地球引力对飞船做正功
D．飞船受到的引力越来越大
6．动车组是由几节自带动力的车厢加几节不带动力的车厢组成的，带动力的车厢叫动车，不带动力的车厢叫拖车。每节动车与拖车质量都相等，每节动车的额定功率都相等。动车组运行过程中总阻力来自两部分：一部分是车轮与铁轨之间摩擦产生的机械阻力，阻力大小与动车组的质量成正比；另一部分来自于空气阻力，阻力大小与动车组速度的平方成正比。一列12节车厢的动车组，有3节动车时最大速度为160 km/h，此时空气阻力是总阻力的0.5倍。若要使12节车厢的动车组的速度达到240 km/h，则动车的节数至少为（ ）
A．7节 B．8节
C．9节 D．10节
7．质量为m的汽车，启动后沿平直路面行驶，如果发动机的功率恒为P，且行驶过程中受到的摩擦阻力大小一定，汽车速度能够达到的最大值为v，那么当汽车的车速为时．汽车的瞬时加速度的大小为（ ）
A． B． C． D．
8．用与斜面平行的恒力F将质量为m的物体沿倾角为θ的斜面运动一段距离，拉力做功W1；用同样大小的水平力将物体沿水平面拉动同样的距离，拉力做功W2，则（ ）
A．W1
9．如图所示，“歼15”战机每次从“辽宁号”航母上起飞的过程中可视为匀加速直线运动，且滑行的距离和牵引力都相同，则（ ）
A．携带的弹药越多，加速度越大
B．携带的弹药越多，牵引力做功越多
C．携带的弹药越多，滑行的时间越长
D．携带的弹药越多，获得的起飞速度越大
10．一辆汽车由静止开始沿平直公路行驶，汽车所受牵引力F随时间t变化关系图线如图所示。若汽车的质量为1.2×103kg，阻力恒定，汽车的最大功率恒定，则以下说法正确的是（ ）
A．汽车的最大功率为5×104W
B．汽车匀加速运动阶段的加速度为（m/s2）
C．汽车先做匀加速运动，然后再做匀速直线运动
D．汽车从静止开始运动12s内位移是60m
三课前预习
1． 7.9 1：2 1：16 1.0×105J 1.0×105J 1.0×105J 0
2． 见解析
3． 10 1 5
4． 3.24 1.8
5． 12.5 1.5 6.25
6． 快慢
7．
四自我检测
参考答案：
1．C
【详解】对运动员受力分析可知，运动员受到的合力为
根据题意可知，运动员的位移为
则下滑过程各力对运动员做的总功为
故ABD错误C正确。
故选C。
2．C
【详解】普通高中学生的体重大约为60kg，引体向上时向上运动的位移大约为0.4m，引体向上一次克服重力做功为
W=mgh=240J
则克服重力做功的平均功率为
P==160W
最接近的是C选项，故选C。
3．D
【详解】A．由图知，4s内汽车的位移刚好等于汽车的长度，由
对拉手环进行受力分析如上图所示，得到
联立得到
故A错误；
B．由
故B错误；
C．由
所以4s末汽车的功率为
故C错误；
D．因不知汽车的摩擦力，所以无法求汽车的牵引力，即不能估算4s内汽车牵引力所做的功，故D正确。
故选D。
4．D
【详解】恒力F平行于斜坡，由题知坡长为10m，则购物车从斜坡的底端匀速运动至顶端的过程中，恒力F做的功为
故D正确，ABC错误。
故选D。
5．B
【详解】飞船运动远离地球，而地球引力指向地球，故引力对飞船做负功，故选B。
6．B
【详解】12节车厢的质量为m,动车组受到的机械阻力为，受到的空气阻力为，则有
设每节动车的功率为P，则3节动车，速度为160km/h时
由题意可知
则当有n节动车，速度达到240km/h时，
解得
故至少有8节动车，故B正确。
故选B。
7．C
【详解】当汽车达到最大速度时做匀速运动，牵引力F与摩擦力Ff相等，有
F＝Ff
P＝Fv
所以可得
Ff＝
当速度达到时，可得
F′＝
则
F′－Ff＝ma
所以加速度为
故选C。
8．C
【详解】根据功的计算公式
可得
故选C。
9．C
【详解】A．由题知，携带的弹药越多，即质量越大，然牵引力一定，根据牛顿第二定律
质量越大加速度a越小，A错误
B．牵引力和滑行距离相同，根据
得，牵引力做功相同，B错误
C．滑行距离L相同，加速度a越小，滑行时间由运动学公式
可知滑行时间越长，C正确
D．携带的弹药越多，获得的起飞速度由运动学公式
可知获得的起飞速度越小，D错误
故选C。
10．A
【详解】ABC．由图可知，汽车在前4s内的牵引力不变，汽车做匀加速直线运动，4~12s内汽车的牵引力逐渐减小，则车的加速度逐渐减小，汽车做加速度减小的加速运动，直到车的速度达到最大值，以后做匀速直线运动，可知在4s末汽车的功率达到最大值；汽车的速度达到最大值后牵引力等于阻力，所以阻力
前4s内汽车的牵引力为
由牛顿第二定律
可得
4s末汽车的速度
所以汽车的最大功率
A正确，BC错误；
D．汽车在前4s内的位移
汽车的最大速度为
汽车在4﹣12s内的位移设为x2，根据动能定理可得
代入数据可得
所以汽车的总位移
D错误；
故选A。
21世纪教育网 www.21cnjy.com 精品试卷·第 2 页 （共 2 页）
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