人教版八年級(jí)物理下冊(cè) 專題11 功和功率的綜合培優(yōu)（原卷版）

專題11功和功率的綜合培優(yōu)（原卷版）考點(diǎn)直擊教你一招教你一招1、計(jì)算功的大小時(shí),不能盲目用“力”乘“路距離”,而應(yīng)先運(yùn)用功的兩個(gè)必要條件判斷力是否做功,再運(yùn)用公式W=Fs進(jìn)行計(jì)算。2、汽車勻速行駛時(shí)的相關(guān)計(jì)算:（1）利用二力平衡(F=f)可求動(dòng)力F或阻力f；（2）利用公式s=vt可求汽車行駛的距離；（3）利用公式W=Fs可求牽引力做的功；（4）利用公式P=Fv可求牽引力做功的功率；（5）利用公式F=P可求牽引力的大小。典例分析＋變式訓(xùn)練典例分析＋變式訓(xùn)練考點(diǎn)1功的計(jì)算類型一物體沿斜向運(yùn)動(dòng)水平力做功對(duì)于公式W=Fs：（1）距離s只考慮水平方向上通過的距離；（2）力F只考慮水平方向上的力，如果力時(shí)沿斜面方向，需要算出其水平分力，與豎直方向上的力（一般指重力）無關(guān)?！镜淅?】如圖，一顧客用一水平恒力F將購物車從粗糙斜坡的底端勻速推上頂端，斜坡長s，高h(yuǎn)，購物車（含車上物品）重G，在這過程中，水平推力做的功為（）A．0 B．Fs C．Gh D．F【變式訓(xùn)練1】如圖所示，已知固定斜面長5m，傾角為30°，木箱重150N。某同學(xué)用大小為100N的推力沿斜面向上推木箱，使木箱沿斜面勻速從底端運(yùn)動(dòng)到頂端的過程中，關(guān)于木箱所受的力對(duì)木箱做的功，下列判斷正確的是（）A．木箱克服重力做功的大小為500J B．斜面支持力做功的大小為375J C．推力做功的大小為750J D．木箱克服斜面摩擦力大小為25N【變式訓(xùn)練2】如圖所示，斜面長s＝10m，高h(yuǎn)＝4m．用沿斜面方向的50N的推力F，將一個(gè)重為100N的物體由斜面底端A勻速推到頂端B．則運(yùn)動(dòng)過程中克服物體的重力做的功是J；推力做的總功為J。類型二物體沿斜向運(yùn)動(dòng)重力做功對(duì)于公式W=Fs，一般可以變形為W=Gh：（1）高度h只考慮豎直方向上上升或者下降的距離；（2）力F只考慮豎直方向上的力，如果力時(shí)沿斜面方向，需要算出其豎直分力（一般都是指物體的重力），與水平方向上的力無關(guān)。【典例1】實(shí)心球能在空中飛行，是因?yàn)閷?shí)心球。大山同學(xué)在中考體育考試中用60N的力投出的實(shí)心球在空中畫了一條優(yōu)美的弧線。若實(shí)心球重為20N，大山投出了9.6m的距離，球最高點(diǎn)距地面3m。則球在空中下落的過程中，實(shí)心球所受的力所做的功為J（不計(jì)空氣阻力）?！咀兪接?xùn)練1】擲實(shí)心球是我省中考體育考試的選項(xiàng)之一。小安同學(xué)在中考體育考試中用100N的力投出的實(shí)心球在空中劃出了一條優(yōu)美的弧線，有關(guān)數(shù)據(jù)如圖所示。若實(shí)心球重20N，不計(jì)空氣阻力，則球從最高點(diǎn)到落地的過程中，實(shí)心球所受的力做功為J?！咀兪接?xùn)練2】甲、乙兩人的質(zhì)量分別為50kg和60kg，在登上同一座高樓的過程中，甲用了8分鐘，乙用了10分鐘，甲、乙所做的功分別是W甲、W乙、甲、乙做功的功率分別是P甲、P乙，則：W甲：W乙＝，P甲：P乙＝。類型三物體沿斜向運(yùn)動(dòng)浮力做功對(duì)于公式W=Fs：（1）距離s只考慮豎直方向上上升或者下降的距離；（2）力F只考慮豎直方向上的力，如果力時(shí)沿斜面方向，需要算出其豎直分力（一般都是指物體的浮力），與水平方向上的力無關(guān)?！镜淅?】如圖所示的玻璃管中裝有水，一個(gè)體積為1×10﹣4m3的方木塊下端被輕繩系住，固定在容器下部，木塊的重力為0.6N，ρ水＝1.0×103kg/m3，當(dāng)木塊靜止時(shí)，繩子的拉力為N，剪斷輕繩后，木塊從開始上浮到剛要露出水面的過程中，浮力所做的功為J．（各部分長度如圖）【變式訓(xùn)練1】如圖甲所示，一塊重2N的鐵塊被吸附在豎直放置且足夠長的磁性平板上，在豎直方向上拉力F＝3N的作用下向上運(yùn)動(dòng)，鐵塊運(yùn)動(dòng)速度v與時(shí)間t的關(guān)系圖象如圖乙所示，則鐵塊受到的摩擦力為N．0～6s內(nèi)拉力F做的功是J（取g＝10N/kg）【變式訓(xùn)練2】將一個(gè)漂浮在油面上的立方體工件用豎直向下的力F緩緩地壓入油內(nèi)，如圖甲所示，工件的下底面與油面的距離為h，力F與h的大小關(guān)系如圖乙所示。已知力F為負(fù)值時(shí)，表明它的方向與原來的方向相反，油的密度為kg/m3，已知容器底面積為5000cm2，從漂浮到F＝400N的過程中，重力對(duì)工件做的功為J?？键c(diǎn)2功率的探索類型一認(rèn)識(shí)功率的圖像（圖析法）對(duì)于公式W=Fs：（1）已知力或者利用二力平衡的條件求出力F，在結(jié)合物體運(yùn)動(dòng)的s——t（路程——時(shí)間）圖像解決問題；（2）分析物體F——t（力——時(shí)間）圖像，解決問題?！镜淅?】小明同學(xué)兩次水平拉動(dòng)同一物體在同一水平面上做勻速直線運(yùn)動(dòng)，兩次物體運(yùn)動(dòng)的路程（s）﹣時(shí)間（t）圖象如圖所示，根據(jù)圖象，則：兩次物體運(yùn)動(dòng)的速度：v1v2；兩次物體所受的拉力F1F2；0～6s兩次拉力對(duì)物體做功的功率：P1P2（均填“＞”“＝”“＜”）【變式訓(xùn)練】兩次水平拉動(dòng)同一物體在同一水平面上做勻速直線運(yùn)動(dòng)，兩次物體運(yùn)動(dòng)的路程（s）﹣時(shí)間（t）圖象如圖所示，根據(jù)圖象，下列判斷正確的是（）A．兩次物體運(yùn)動(dòng)的速度：v1＜v2 B．兩次物體所受的拉力：F1＞F2 C．0﹣6s兩次拉力對(duì)物體所做的功：W1＞W(wǎng)2 D．0﹣6s兩次拉力對(duì)物體做功的功率：P1＜P2【典例2】一只木箱放在水平地面上，地面上各處粗糙程度相同。對(duì)木箱施加一個(gè)方向不變的水平推力F（如圖甲）；F的大小與時(shí)間t的關(guān)系、木箱的運(yùn)動(dòng)速度v與時(shí)間t的關(guān)系圖象如圖乙所示。以下說法正確的是（）①在第一個(gè)2s內(nèi)木箱所受摩擦力為1N②在第二個(gè)2s內(nèi)木箱所受摩擦力為3N③在第一個(gè)2s內(nèi)推力F對(duì)木箱所做的功為2J④在第三個(gè)2s內(nèi)推力F對(duì)木箱做功的功率為8WA．①② B．①③ C．②④ D．①④【變式訓(xùn)練】小文把長方體物體放在粗糙程度相同的水平地面上，對(duì)物體施加一個(gè)水平向右的推力F，如圖甲，F(xiàn)的大小與時(shí)間t的關(guān)系如圖乙，物體運(yùn)動(dòng)的速度v與時(shí)間t的關(guān)系如圖丙。則下列說法不正確的是（）A．0s～2s，物體所受摩擦力為1N，方向水平向左 B．2s～4s，物體在水平方向上所受力的合力大小是1N C．4s～6s物體的機(jī)械能減小，內(nèi)能不變 D．6s～8s，推力F對(duì)木箱做功的功率為4W類型二比較做功的快慢（1）在相同時(shí)間內(nèi)，比較做功的多少，做功越多的物體，功率越大；（2）在完成相同功的條件下，比較所用時(shí)間的長短，所用時(shí)間越短的物體，功率越大；（3）做功多少和所用時(shí)間都不同的情況下，通過公式計(jì)算，然后進(jìn)行比較?！镜淅?】如圖所示的漫畫反映的是兩位同學(xué)從一樓搬運(yùn)物體到三樓，由圖中的信息，你可以歸納出比較做功快慢的兩種方法．①比較圖甲，得到的方法是：②比較圖乙，得到的方法是：【變式訓(xùn)練】如圖所示，兩位搬運(yùn)工人均從一樓搬運(yùn)物體到三樓，樓層高度相同。（1）圖甲ab是采用方法比較做功快慢的。（2）圖乙ab是采用方法比較做功做功快慢的?！镜淅?】某班同學(xué)進(jìn)行登樓比賽，看誰做功快。甲乙同學(xué)記錄自己兩次從一樓跑到確定的樓層所用的時(shí)間，并填入下面表格中，然后將有關(guān)的物理量也記錄在下面的表格中。學(xué)生實(shí)驗(yàn)序號(hào)學(xué)生的質(zhì)量（千克）樓梯的高度（米）登梯做的功（焦耳）所用的時(shí)間（秒）甲150314705250314708乙35463175.21245431587.65（1）分析比較以上實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，可以得出登樓做功最快的學(xué)生是（選填“甲”或“乙”）。（2）分析比較實(shí)驗(yàn)次數(shù)，可以得出的初步結(jié)論是：當(dāng)做功所用時(shí)間相同時(shí)，做功越多，做功越快。（3）分析比較實(shí)驗(yàn)次數(shù)1和2，可以得出的初步結(jié)論是。（4）分析比較實(shí)驗(yàn)次數(shù)2與3，若要比較甲、乙兩為同學(xué)做功的快慢，則可以比較來確定哪位同學(xué)做功快。因此為了比較做功快慢，還應(yīng)在表格中添加欄目是。【變式訓(xùn)練】測量兩位同學(xué)從一樓登上到三樓做功快慢的實(shí)驗(yàn)，下表是兩位同學(xué)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，其中實(shí)驗(yàn)次數(shù)1、2做功快慢相同并且最快，次數(shù)3做功快慢其次，次數(shù)4做功最慢：同學(xué)實(shí)驗(yàn)次數(shù)做功時(shí)間（秒）做功（焦）甲1306000甲26012000乙3304000乙4506000（1）比較實(shí)驗(yàn)次數(shù)1和3可得到：當(dāng)，做功越快；（2）比較實(shí)驗(yàn)次數(shù)可知：當(dāng)兩位同學(xué)做功多少相同時(shí)，所用時(shí)間越短，做功越快；（3）當(dāng)做功多少和做功時(shí)間均不相同時(shí)，需要對(duì)表格中的數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合分析，當(dāng)，做功越快。因此，為了比較兩位同學(xué)做功的快慢，應(yīng)該在表格最后一列增加一欄項(xiàng)目，這個(gè)項(xiàng)目是（要寫上單位），為此物理學(xué)中引入了一個(gè)新的物理量叫。類型三功率的測量測量自己跳繩時(shí)克服重力做功的平均功率：（1）需要測量的物理量：①測量自己重力G（一般用磅秤或者體重計(jì)）；②測量每次跳起高度h（人重心上升距離）③測量n跳躍所用時(shí)間t。（2）結(jié)合公式，可以推出。【典例1】小波同學(xué)和大家一樣是一名要參加中考的初三學(xué)生，他了解到要中考體育跳繩需要達(dá)到一分鐘180個(gè)才能滿分，于是在某個(gè)陽光明媚的上午，小波在學(xué)校操場上進(jìn)行了測試。同時(shí)，“好奇心”物理興趣小組的同學(xué)們也來測量小波同學(xué)跳繩的功率。（1）根據(jù)你所掌握的知識(shí)，要達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康?，興趣小組需要選擇的實(shí)驗(yàn)器材有：，和秒表。（2）興趣小組同學(xué)根據(jù)小波跳繩情況制作了一張圖，如圖，假設(shè)小波跳繩整個(gè)過程是勻速的。通過計(jì)算，可以判斷出這次跳繩小波（“能“或“不能“）獲得滿分。（3）稱的小波同學(xué)體重約為60kg，請(qǐng)你通過圖，大致估算出整個(gè)過程小波做的功為J；他跳繩的功率約為W．（g取10N/kg）（4）從實(shí)際角度分析，你認(rèn)為小波同學(xué)此次跳繩的實(shí)際功率應(yīng)該比計(jì)算出的功率（“偏大”“偏小”或“相等”）。寫出一條你認(rèn)為的原因：。（合理即可）【變式訓(xùn)練】小明想利用所學(xué)的物理知識(shí)估測自己跳繩時(shí)克服重力做功的平均功率（不計(jì)繩重）。（1）實(shí)驗(yàn)原理：。（2）實(shí)驗(yàn)需要測量的物理量：①用（填測量器材）測量自己的質(zhì)量m；②用刻度尺測自己平均每次跳起的高度h（人的重心上升的高度）；③用秒表記錄跳n次所用的時(shí)間（t）。（3）跳繩時(shí)平均功率表達(dá)式：P＝（用上述所測物理量的符號(hào)表示）。（4）小華要想提高跳繩測試的成績，請(qǐng)你從物理學(xué)角度為他提出一條合理的建議?！镜淅?】測功率：（1）學(xué)校買了一箱物理器材，小軍同學(xué)將它從一樓搬運(yùn)到三樓，小麗同學(xué)想測量小軍同學(xué)搬運(yùn)器材過程中對(duì)箱子做功的功率。①測量所需要的器材有：、、②小麗同學(xué)設(shè)計(jì)的測量步驟如下，其中多余的是A．測出箱子的質(zhì)量mB．測出樓梯的總長度LC．測出一樓到三樓的豎直高度hD．測出小云上樓所用的時(shí)間tE．算出小云搬運(yùn)箱子的功率P③用所測物理量計(jì)算功率的表達(dá)式是P＝。（2）在測量登樓梯功率時(shí)，某同學(xué)從底樓勻速登上三樓，共用了10s，該同學(xué)登樓時(shí)克服重力做功的功率最接近于A．3000WB．300WC．30WD．3W（3）小云想粗略地測算自己在單杠上做引體向上運(yùn)動(dòng)的功率，如右圖，他用尺量出握拳時(shí)手臂的長度，并測出自己連續(xù)拉上去的次數(shù)和時(shí)間填入下表，請(qǐng)?jiān)诳崭裉幯a(bǔ)上相應(yīng)的數(shù)據(jù)。臂長l/cm體重G/N拉上去的次數(shù)克服重力所做的總功W/J時(shí)間t/s功率P/W60500512【變式訓(xùn)練】學(xué)校買了一箱物理器材，小軍同學(xué)將它從一樓搬運(yùn)到三樓（如圖所示），小麗同學(xué)想測量小軍同學(xué)搬運(yùn)器材過程中對(duì)箱子做功的功率。（1）測量所需要的器材有：。（2）小麗同學(xué)設(shè)計(jì)的測量步驟如下，其中多余的是A、測出箱子所受的重力B、測出樓梯的總長度C、測出一樓到三樓的豎直高度D、測出小軍上樓梯所用的時(shí)間E、算出小軍搬運(yùn)箱子的功率（3）請(qǐng)你幫小麗設(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)驗(yàn)記錄表格?！镜淅?】如圖所示，是利用風(fēng)力做功的風(fēng)車實(shí)驗(yàn)裝置。小強(qiáng)想粗略測定風(fēng)車在一定風(fēng)速下做功的功率。（1）觀察實(shí)驗(yàn)裝置，小強(qiáng)是通過測量細(xì)線對(duì)做功的功率來測定風(fēng)車做功功率的。（2）除了圖中的實(shí)驗(yàn)器材，還必需的測量工具有：計(jì)時(shí)器、。（3）實(shí)驗(yàn)時(shí)，逐漸增加掛在細(xì)線下的回形針數(shù)量，直到細(xì)線恰好緩慢勻速提升回形針為止。若測得回形針勻速上升的高度h、所用的時(shí)間t、回形針的總質(zhì)量m，則風(fēng)車做功的功率P＝（表達(dá)式中的物理量均用正確符號(hào)表示）。（4）如果選用較粗重的繩做實(shí)驗(yàn)，則與選用較細(xì)輕的線相比，測得風(fēng)車的功率值偏，請(qǐng)寫出你的判斷理由?！咀兪接?xùn)練】小明利用圖示裝置粗略測量小馬達(dá)的功率。（1）觀察實(shí)驗(yàn)裝置，他是通過測量細(xì)線對(duì)做功的功率間接測量馬達(dá)功率的。（2）實(shí)驗(yàn)時(shí)，逐漸往掛在細(xì)線下的小桶里倒入沙子，直到小桶恰好勻速上升。實(shí)驗(yàn)需要測量的物理量有：小桶和沙子的總質(zhì)量m、、。小馬達(dá)做功的功率P＝（用所測量的物理量表示）。（3）實(shí)驗(yàn)測出的小馬達(dá)功率要比實(shí)際的小，理由是：。能力提升訓(xùn)練能力提升訓(xùn)練一、選擇題。1．如圖甲所示，在粗糙程度均勻的水平地面上的運(yùn)動(dòng)物體，受到方向不變的水平拉力F的作用，其F﹣t和v﹣t圖像分別如圖甲和圖乙所示。下列有關(guān)拉力做功及其功率的分析正確的是（）A．9﹣12s內(nèi)拉力做功為18J B．0﹣3s內(nèi)拉力做功為9J C．3﹣6s內(nèi)拉力的功率逐漸變小 D．第4s拉力的功率為36W2．小明同學(xué)兩次水平拉動(dòng)同一物體在同一水平面上做勻速直線運(yùn)動(dòng)，兩次物體運(yùn)動(dòng)的s﹣t圖象如圖所示，下列判斷錯(cuò)誤的是（）A．兩次物體所受到的摩擦力f1＝f2 B．兩次物體所受的拉力F1＞F2 C．0﹣t1時(shí)間內(nèi)，兩次拉力對(duì)物體所做的功W1＞W(wǎng)2 D．0﹣t1時(shí)間內(nèi)，兩次拉力對(duì)物體做功的功率P1＞P23．兩次水平拉動(dòng)同一物體在同一水平面上做勻速直線運(yùn)動(dòng)，兩次物體運(yùn)動(dòng)的路程（s）—時(shí)間（t）圖象如圖所示，根據(jù)圖象，下列判斷正確的是（）A．兩次物體運(yùn)動(dòng)的速度：v1＜v2 B．0﹣6s，兩次拉力對(duì)物體做功的功率：P1＜P2 C．兩次物體所受的拉力：F1＜F2 D．0﹣6s，兩次拉力對(duì)物體所做的功：W1＞W(wǎng)24．如圖甲所示，水平放置的方形容器里有一個(gè)重為8N、棱長為10cm的正方體物塊M，M與容器底部不密合。以5mL/s的恒定水流向容器內(nèi)注水，容器中水的深度h隨時(shí)間t的變化關(guān)系如圖乙所示（g＝10N/kg），水的密度是1.0×103kg/m3，則下面說法不正確的是（）A．當(dāng)t＝140s時(shí)，物塊M在水中處于漂浮狀態(tài) B．當(dāng)t＝140s時(shí)，水對(duì)容器底部的壓力大小是15N C．圖乙中a的值是8cm D．40～140s時(shí)段，浮力對(duì)物體做功是0.96J5．如圖1所示，水平路面由三段長度相等的粗糙區(qū)域組成。在2N水平拉力F的作用下，物塊（體積忽略不計(jì)）從區(qū)域①的最左端從靜止開始運(yùn)動(dòng)，在剛進(jìn)入?yún)^(qū)域③時(shí)撤去拉力，物塊最終停在區(qū)域③的最右端。圖2為物塊在區(qū)域①和②上運(yùn)動(dòng)的v﹣t圖象。則（）A．拉力在區(qū)域①中做功的功率比②的小 B．物塊在區(qū)域①上所受的摩擦力等于2NC．物塊在區(qū)域③上運(yùn)動(dòng)的時(shí)間可能為1s D．區(qū)域①路面的粗糙程度比②的大二、填空題。6．一只木箱放在水平地面上，地面上各處粗糙程度相同。對(duì)木箱施加一個(gè)方向不變的水平推力F（如圖甲）；F的大小與時(shí)間t的關(guān)系、木箱的運(yùn)動(dòng)速度v與時(shí)間t的關(guān)系圖像如圖乙所示。則2﹣4s內(nèi)，木箱所受摩擦力大小為N，4﹣6s內(nèi)，推力F對(duì)木箱做功的功率為W。7．用20N的水平推力，將重為280N的購物車沿水平地面向前推動(dòng)了5m。在此過程中，購物車的重力做功J，水平推力對(duì)購物車做功J。三、實(shí)驗(yàn)探究題。8．某班同學(xué)進(jìn)行登樓比賽，看誰做功快。甲、乙同學(xué)記錄自己兩次從一樓跑到確定的樓層所用的時(shí)間，并填入下面表格中，然后將有關(guān)的物理量也記錄在下面的表格中（g＝10N/kg）。學(xué)生實(shí)驗(yàn)序號(hào)學(xué)生的質(zhì)量m/kg樓梯高度h/m登樓做的功w/J所用時(shí)間t/s甲150315005250315008乙354612454316205（1）第3次實(shí)驗(yàn)乙同學(xué)做的功是J。（2）分析比較實(shí)驗(yàn)序號(hào)1和2，可以得出的初步結(jié)論是做相同的功，用時(shí)（填“多“或“少“）的做功快。（3）通過實(shí)驗(yàn)序號(hào)2與3比較甲、乙同學(xué)做功的快慢，則可以比較的比值。（4）分析比較實(shí)驗(yàn)序號(hào)1和4，可以得出的初步結(jié)論是做功時(shí)間相同時(shí)，做功越（填“多“或“少“）的做功快。9．小明想利用所學(xué)的物理知識(shí)估測自己跳繩時(shí)克服重力做功的平均功率（不計(jì)繩重）。（1）實(shí)驗(yàn)需要測量的物理量：①用（填測量器材）測量自己的質(zhì)量m；②估測自己平均每次跳起的高度h（人的重心上升的高度）；③用（填測量器材）測量跳n次所用的（填物理量與其對(duì)應(yīng)符號(hào)）。（2）跳繩時(shí)平均功率表達(dá)式：P＝。（3）小明和小華兩人想比較跳繩的平均功率（假設(shè)兩人跳起的平均高度相同），則。A．頻率相同，體重大的功率大B．頻率相同，跳的時(shí)間長