人教版八年級物理下冊 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）考點直擊教你一招教你一招1、計算功的大小時,不能盲目用“力”乘“路距離”,而應先運用功的兩個必要條件判斷力是否做功,再運用公式W=Fs進行計算。2、汽車勻速行駛時的相關計算:（1）利用二力平衡(F=f)可求動力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＋變式訓練典例分析＋變式訓練考點1功的計算類型一物體沿斜向運動水平力做功對于公式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?！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，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動到頂端的過程中，關于木箱所受的力對木箱做的功，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【變式訓練2】如圖所示，斜面長s＝10m，高h＝4m．用沿斜面方向的50N的推力F，將一個重為100N的物體由斜面底端A勻速推到頂端B．則運動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動重力做功對于公式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?！镜淅?】實心球能在空中飛行，是因為實心球。大山同學在中考體育考試中用60N的力投出的實心球在空中畫了一條優(yōu)美的弧線。若實心球重為20N，大山投出了9.6m的距離，球最高點距地面3m。則球在空中下落的過程中，實心球所受的力所做的功為J（不計空氣阻力）?！咀兪接柧?】擲實心球是我省中考體育考試的選項之一。小安同學在中考體育考試中用100N的力投出的實心球在空中劃出了一條優(yōu)美的弧線，有關數(shù)據(jù)如圖所示。若實心球重20N，不計空氣阻力，則球從最高點到落地的過程中，實心球所受的力做功為J?！咀兪接柧?】甲、乙兩人的質量分別為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動浮力做功對于公式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?！镜淅?】如圖所示的玻璃管中裝有水，一個體積為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，當木塊靜止時，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的作用下向上運動，鐵塊運動速度v與時間t的關系圖象如圖乙所示，則鐵塊受到的摩擦力為N．0～6s內拉力F做的功是J（取g＝10N/kg）【變式訓練2】將一個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，如圖甲所示，工件的下底面與油面的距離為h，力F與h的大小關系如圖乙所示。已知力F為負值時，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，重力對工件做的功為J?？键c2功率的探索類型一認識功率的圖像（圖析法）對于公式W=Fs：（1）已知力或者利用二力平衡的條件求出力F，在結合物體運動的s——t（路程——時間）圖像解決問題；（2）分析物體F——t（力——時間）圖像，解決問題?！镜淅?】小明同學兩次水平拉動同一物體在同一水平面上做勻速直線運動，兩次物體運動的路程（s）﹣時間（t）圖象如圖所示，根據(jù)圖象，則：兩次物體運動的速度：v1v2；兩次物體所受的拉力F1F2；0～6s兩次拉力對物體做功的功率：P1P2（均填“＞”“＝”“＜”）【變式訓練】兩次水平拉動同一物體在同一水平面上做勻速直線運動，兩次物體運動的路程（s）﹣時間（t）圖象如圖所示，根據(jù)圖象，下列判斷正確的是（）A．兩次物體運動的速度：v1＜v2 B．兩次物體所受的拉力：F1＞F2 C．0﹣6s兩次拉力對物體所做的功：W1＞W2 D．0﹣6s兩次拉力對物體做功的功率：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。對木箱施加一個方向不變的水平推力F（如圖甲）；F的大小與時間t的關系、木箱的運動速度v與時間t的關系圖象如圖乙所示。以下說法正確的是（）①在第一個2s內木箱所受摩擦力為1N②在第二個2s內木箱所受摩擦力為3N③在第一個2s內推力F對木箱所做的功為2J④在第三個2s內推力F對木箱做功的功率為8WA．①② B．①③ C．②④ D．①④【變式訓練】小文把長方體物體放在粗糙程度相同的水平地面上，對物體施加一個水平向右的推力F，如圖甲，F(xiàn)的大小與時間t的關系如圖乙，物體運動的速度v與時間t的關系如圖丙。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物體的機械能減小，內能不變 D．6s～8s，推力F對木箱做功的功率為4W類型二比較做功的快慢（1）在相同時間內，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，比較所用時間的長短，所用時間越短的物體，功率越大；（3）做功多少和所用時間都不同的情況下，通過公式計算，然后進行比較?！镜淅?】如圖所示的漫畫反映的是兩位同學從一樓搬運物體到三樓，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：【變式訓練】如圖所示，兩位搬運工人均從一樓搬運物體到三樓，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?】某班同學進行登樓比賽，看誰做功快。甲乙同學記錄自己兩次從一樓跑到確定的樓層所用的時間，并填入下面表格中，然后將有關的物理量也記錄在下面的表格中。學生實驗序號學生的質量（千克）樓梯的高度（米）登梯做的功（焦耳）所用的時間（秒）甲150314705250314708乙35463175.21245431587.65（1）分析比較以上實驗數(shù)據(jù)，可以得出登樓做功最快的學生是（選填“甲”或“乙”）。（2）分析比較實驗次數(shù)，可以得出的初步結論是：當做功所用時間相同時，做功越多，做功越快。（3）分析比較實驗次數(shù)1和2，可以得出的初步結論是。（4）分析比較實驗次數(shù)2與3，若要比較甲、乙兩為同學做功的快慢，則可以比較來確定哪位同學做功快。因此為了比較做功快慢，還應在表格中添加欄目是?！咀兪接柧殹繙y量兩位同學從一樓登上到三樓做功快慢的實驗，下表是兩位同學的實驗數(shù)據(jù)，其中實驗次數(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：同學實驗次數(shù)做功時間（秒）做功（焦）甲1306000甲26012000乙3304000乙4506000（1）比較實驗次數(shù)1和3可得到：當，做功越快；（2）比較實驗次數(shù)可知：當兩位同學做功多少相同時，所用時間越短，做功越快；（3）當做功多少和做功時間均不相同時，需要對表格中的數(shù)據(jù)進行綜合分析，當，做功越快。因此，為了比較兩位同學做功的快慢，應該在表格最后一列增加一欄項目，這個項目是（要寫上單位），為此物理學中引入了一個新的物理量叫。類型三功率的測量測量自己跳繩時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）；②測量每次跳起高度h（人重心上升距離）③測量n跳躍所用時間t。（2）結合公式，可以推出?！镜淅?】小波同學和大家一樣是一名要參加中考的初三學生，他了解到要中考體育跳繩需要達到一分鐘180個才能滿分，于是在某個陽光明媚的上午，小波在學校操場上進行了測試。同時，“好奇心”物理興趣小組的同學們也來測量小波同學跳繩的功率。（1）根據(jù)你所掌握的知識，要達到實驗目的，興趣小組需要選擇的實驗器材有：，和秒表。（2）興趣小組同學根據(jù)小波跳繩情況制作了一張圖，如圖，假設小波跳繩整個過程是勻速的。通過計算，可以判斷出這次跳繩小波（“能“或“不能“）獲得滿分。（3）稱的小波同學體重約為60kg，請你通過圖，大致估算出整個過程小波做的功為J；他跳繩的功率約為W．（g取10N/kg）（4）從實際角度分析，你認為小波同學此次跳繩的實際功率應該比計算出的功率（“偏大”“偏小”或“相等”）。寫出一條你認為的原因：。（合理即可）【變式訓練】小明想利用所學的物理知識估測自己跳繩時克服重力做功的平均功率（不計繩重）。（1）實驗原理：。（2）實驗需要測量的物理量：①用（填測量器材）測量自己的質量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次所用的時間（t）。（3）跳繩時平均功率表達式：P＝（用上述所測物理量的符號表示）。（4）小華要想提高跳繩測試的成績，請你從物理學角度為他提出一條合理的建議?！镜淅?】測功率：（1）學校買了一箱物理器材，小軍同學將它從一樓搬運到三樓，小麗同學想測量小軍同學搬運器材過程中對箱子做功的功率。①測量所需要的器材有：、、②小麗同學設計的測量步驟如下，其中多余的是A．測出箱子的質量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間tE．算出小云搬運箱子的功率P③用所測物理量計算功率的表達式是P＝。（2）在測量登樓梯功率時，某同學從底樓勻速登上三樓，共用了10s，該同學登樓時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動的功率，如右圖，他用尺量出握拳時手臂的長度，并測出自己連續(xù)拉上去的次數(shù)和時間填入下表，請在空格處補上相應的數(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時間t/s功率P/W60500512【變式訓練】學校買了一箱物理器材，小軍同學將它從一樓搬運到三樓（如圖所示），小麗同學想測量小軍同學搬運器材過程中對箱子做功的功率。（1）測量所需要的器材有：。（2）小麗同學設計的測量步驟如下，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間E、算出小軍搬運箱子的功率（3）請你幫小麗設計一個實驗記錄表格?！镜淅?】如圖所示，是利用風力做功的風車實驗裝置。小強想粗略測定風車在一定風速下做功的功率。（1）觀察實驗裝置，小強是通過測量細線對做功的功率來測定風車做功功率的。（2）除了圖中的實驗器材，還必需的測量工具有：計時器、。（3）實驗時，逐漸增加掛在細線下的回形針數(shù)量，直到細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、所用的時間t、回形針的總質量m，則風車做功的功率P＝（表達式中的物理量均用正確符號表示）。（4）如果選用較粗重的繩做實驗，則與選用較細輕的線相比，測得風車的功率值偏，請寫出你的判斷理由?！咀兪接柧殹啃∶骼脠D示裝置粗略測量小馬達的功率。（1）觀察實驗裝置，他是通過測量細線對做功的功率間接測量馬達功率的。（2）實驗時，逐漸往掛在細線下的小桶里倒入沙子，直到小桶恰好勻速上升。實驗需要測量的物理量有：小桶和沙子的總質量m、、。小馬達做功的功率P＝（用所測量的物理量表示）。（3）實驗測出的小馬達功率要比實際的小，理由是：。能力提升訓練能力提升訓練一、選擇題。1．如圖甲所示，在粗糙程度均勻的水平地面上的運動物體，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。下列有關拉力做功及其功率的分析正確的是（）A．9﹣12s內拉力做功為18J B．0﹣3s內拉力做功為9J C．3﹣6s內拉力的功率逐漸變小 D．第4s拉力的功率為36W2．小明同學兩次水平拉動同一物體在同一水平面上做勻速直線運動，兩次物體運動的s﹣t圖象如圖所示，下列判斷錯誤的是（）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時間內，兩次拉力對物體所做的功W1＞W2 D．0﹣t1時間內，兩次拉力對物體做功的功率P1＞P23．兩次水平拉動同一物體在同一水平面上做勻速直線運動，兩次物體運動的路程（s）—時間（t）圖象如圖所示，根據(jù)圖象，下列判斷正確的是（）A．兩次物體運動的速度：v1＜v2 B．0﹣6s，兩次拉力對物體做功的功率：P1＜P2 C．兩次物體所受的拉力：F1＜F2 D．0﹣6s，兩次拉力對物體所做的功：W1＞W24．如圖甲所示，水平放置的方形容器里有一個重為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注水，容器中水的深度h隨時間t的變化關系如圖乙所示（g＝10N/kg），水的密度是1.0×103kg/m3，則下面說法不正確的是（）A．當t＝140s時，物塊M在水中處于漂浮狀態(tài) B．當t＝140s時，水對容器底部的壓力大小是15N C．圖乙中a的值是8cm D．40～140s時段，浮力對物體做功是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）從區(qū)域①的最左端從靜止開始運動，在剛進入?yún)^(qū)域③時撤去拉力，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上運動的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上運動的時間可能為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。對木箱施加一個方向不變的水平推力F（如圖甲）；F的大小與時間t的關系、木箱的運動速度v與時間t的關系圖像如圖乙所示。則2﹣4s內，木箱所受摩擦力大小為N，4﹣6s內，推力F對木箱做功的功率為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了5m。在此過程中，購物車的重力做功J，水平推力對購物車做功J。三、實驗探究題。8．某班同學進行登樓比賽，看誰做功快。甲、乙同學記錄自己兩次從一樓跑到確定的樓層所用的時間，并填入下面表格中，然后將有關的物理量也記錄在下面的表格中（g＝10N/kg）。學生實驗序號學生的質量m/kg樓梯高度h/m登樓做的功w/J所用時間t/s甲150315005250315008乙354612454316205（1）第3次實驗乙同學做的功是J。（2）分析比較實驗序號1和2，可以得出的初步結論是做相同的功，用時（填“多“或“少“）的做功快。（3）通過實驗序號2與3比較甲、乙同學做功的快慢，則可以比較的比值。（4）分析比較實驗序號1和4，可以得出的初步結論是做功時間相同時，做功越（填“多“或“少“）的做功快。9．小明想利用所學的物理知識估測自己跳繩時克服重力做功的平均功率（不計繩重）。（1）實驗需要測量的物理量：①用（填測量器材）測量自己的質量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（填物理量與其對應符號）。（2）跳繩時平均功率表達式：P＝。（3）小明和小華兩人想比較跳繩的平均功率（假設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，跳的時間長