人教版高中物理必修2作业第八章功与功率
- 格式:doc
- 大小:207.00 KB
- 文档页数:9
8.1 功与功率1.下面列举的情况中所做的功不为零的是()A.举重运动员,举着杠铃在头上方停留3 s,运动员对杠铃做的功B.木块在粗糙水平面上滑动,支持力对木块做的功C.一个人用力推一个笨重的物体,但没推动,人的推力对物体做的功D.自由落体运动中,重力对物体做的功2.用水平恒力F作用于质量为M的物体上,使之在光滑的水平面上沿力的方向移动距离l,恒力做功为W1;再用该恒力作用于质量为m(m<M)的物体上,使之在粗糙的水平面上移动同样的距离l,恒力做功为W2,则两次恒力做功的关系是()A.W1>W2B.W1<W2C.W1=W2D.无法判断3.大小相等的力F分别按图示的四种方式作用在同一物体上,使物体沿着水平面移动相同的距离,力F做功最多的是()4.(多选)关于功的正、负,下列叙述正确的是()A.正功表示功的方向与物体运动方向相同,负功为相反B.正功表示功大于0,负功表示功小于0C.正功表示力和位移之间的夹角小于90°,负功表示力和位移之间的夹角大于90°D.正功表示做功的力为动力,负功表示做功的力为阻力5.如图,物块A、B在外力F的作用下一起沿水平地面做匀速直线运动的过程中,下列关于A对地面的滑动摩擦力做功和B对A的静摩擦力做功的说法,正确的是()A.静摩擦力做正功,滑动摩擦力做负功B.静摩擦力不做功,滑动摩擦力做负功C.静摩擦力做正功,滑动摩擦力不做功D.静摩擦力做负功,滑动摩擦力做正功6.一起重机的钢绳由静止开始匀加速提起质量为m的重物,当重物的速度为v1时,起重机达到额定功率P。
以后起重机保持该功率不变,继续提升重物,直到达到最大速度v2为止,则整个过程中,下列说法正确的是(重力加速度为g)()A.钢绳的最大拉力为mgB .钢绳的最大拉力为P v 2C .重物的平均速度大小为v 22D .重物匀加速运动的加速度P m v 1-g 7.关于功率,下列说法正确的是( )A .功率是描述力做功多少的物理量B .功率描述力做功快慢C .做功时间长,功率一定小D .力做功多,功率一定大8.如图所示,物体A 、B 质量相同,A 放在光滑的水平面上,B 放在粗糙的水平面上,在相同的力F 作用下,由静止开始都通过了相同的位移x ,那么( )A .力F 对A 做功较多,做功的平均功率也较大B .力F 对B 做功较多,做功的平均功率也较大C .力F 对A 、B 做的功和做功的平均功率都相同D .力F 对A 、B 做功相等,但对A 做功的平均功率较大9. (多选)一辆汽车在水平路面上由静止启动,在前5 s 内做匀加速直线运动,5 s 末达到额定功率,之后保持额定功率运动,其v -t 图像如图所示。
教学设计:2024秋季人教版高中物理必修第二册第八章机械能守恒定律《功与功率》教学目标(核心素养)1.物理观念:理解功的概念及其计算公式,掌握功率的定义及其物理意义,能够区分功的正负与力对物体做功的效果。
2.科学思维:通过实例分析,培养学生运用功和功率的概念解决实际问题的能力,提升逻辑推理和抽象思维能力。
3.科学探究:经历功和功率概念的建构过程,体验科学探究的基本方法,培养观察、测量、计算和分析数据的能力。
4.科学态度与责任:激发学生对物理现象的好奇心和探索欲,培养严谨的科学态度和实事求是的科学精神,认识功和功率在日常生活和工程技术中的应用价值。
教学重点•功的概念、计算公式及正负判断。
•功率的定义、物理意义及计算公式。
教学难点•理解功是能量转化的量度,掌握功的正负与力对物体做功效果的关系。
•区分瞬时功率与平均功率的概念,理解其在实际问题中的应用。
教学资源•多媒体课件(含功和功率的概念示意图、实例分析动画等)。
•实验器材(如弹簧秤、刻度尺、秒表等,用于测量力和位移,计算功和功率)。
•教材、教辅资料及网络资源。
教学方法•讲授法:系统讲解功和功率的概念及其计算公式。
•演示法:利用实验或多媒体演示,直观展示功和功率的计算过程。
•讨论法:组织学生讨论功和功率的应用实例,促进思维碰撞。
•练习法:通过例题和练习题,巩固学生对功和功率概念的理解和应用能力。
教学过程导入新课•生活实例导入:展示一段工人用锤子钉钉子的视频,提问:“工人为什么需要用力敲击锤子?这个过程中能量是如何转化的?我们如何量化这种能量转化的多少?”引导学生思考功的概念,引出新课。
新课教学1.功的概念•讲解功的定义:功是力与在力的方向上发生位移的乘积,即W=Fs cosθ,解释各符号的含义(F为力,s为位移,θ为力与位移之间的夹角)。
•强调功是标量,但有正负之分,正负表示力对物体做功的效果(使物体动能增加为正功,减少为负功)。
•通过实例分析(如推车上坡、拉动物体等),引导学生理解功的正负判断方法。
第八章机械能守恒定律1 功与功率第2课时功率基础过关练题组一功率的理解和计算1.关于功率,下列说法正确的是( )A.功率是描述力对物体做功多少的物理量B.力做功时间越长,力的功率一定越小C.力对物体做功越快,力的功率一定越大D.力对物体做功越多,力的功率一定越大2.汽车上坡时,保持汽车发动机输出功率一定,降低速度,这样做的目的是( )A.增大牵引力B.减小牵引力C.增大阻力D.减小惯性3.假设列车从静止开始做匀加速直线运动,经过500 m后,速度达到最大,为360 km/h。
整列列车的质量为1×105 kg,如果不计阻力,在匀加速阶段,牵引力的最大功率是( )A.4.67×106 kWB.1×105 kWC.1×108 kWD.4.67×109 kW题组二平均功率与瞬时功率4.(多选)质量为3 kg的物体,从高45 m处自由落下(g取10 m/s2),那么在下落的过程中( )A.前2 s内重力做功的功率为300 WB.前2 s内重力做功的功率为675 WC.第2 s末重力做功的功率为600 WD.第2 s末重力做功的功率为900 W5.飞行员进行素质训练时,抓住秋千杆由水平状态开始下摆,如图所示,到达竖直状态的过程中,飞行员所受重力的瞬时功率变化情况是( )A.一直增大B.一直减小C.先增大后减小D.先减小后增大6.(多选)如图甲所示,物体受到水平推力F的作用在粗糙水平面上做直线运动,推力F、物体速度v随时间t变化的规律如图乙、丙所示。
取g=10 m/s2,则( )A.第1 s内推力做功为1 JB.第2 s内物体克服摩擦力做的功为2 JC.t=1.5 s时推力F的功率为2 WD.第2 s内推力F做功的平均功率为3 W7.在F=6 N的水平力作用下,质量m=3 kg的物体在光滑水平面上由静止开始运动,运动时间t=3 s。
求:(1)力F在前3 s内对物体做的功;(2)力F在前3 s内对物体做功的平均功率;(3)在3 s末力F对物体做功的瞬时功率。
第八章机械能守恒定律功与功率课后篇巩固提升合格考达标练1.(2021山东日照一中检测)如图所示,小朋友在弹性较好的蹦床上跳跃翻腾,尽情玩耍。
在小朋友接触床面向下运动的过程中,床面对小朋友的弹力做功情况是( )A.先做负功,再做正功B.先做正功,再做负功C.一直做正功D.一直做负功,小朋友的位移向下,所以弹力做负功,D 正确。
2.(2021山东潍坊期中)某快递公司分拣邮件的水平传输装置示意图如图所示,皮带在电动机的带动下保持v=2 m/s 的恒定速度向右运动,现将一质量为m=1 kg 的邮件轻放在皮带上,邮件和皮带间的动摩擦因数μ=0.1,皮带两端水平距离l=10 m,则邮件从皮带左端运动到右端的过程中克服摩擦力做功的平均功率为( ) A.1 W B.13WC.23WD.2 Wa=μg=1 m/s 2,加速时间t 1=va =21 s =2 s,加速位移x 1=12a t 12=12×1×22 m =2 m,余下8 m,匀速时间t 2=82 s =4 s,匀速运动时摩擦力为零不做功,加速过程中W f =μmg ·x 1=0.1×1×10×2 J =2 J,平均功率P=Wt =22+4 W =13 W,选项B 正确。
3.某一高中男同学(质量m=60 kg)在做引体向上运动,从双臂伸直到肩部与单杠同高度算1次,若他在1 min 内完成了10次,每次肩部上升的距离均为0.4 m,g 取10 m/s 2,则他在1 min 内克服重力所做的功及相应的功率为( )A.240 J,4 WB.2 400 J,2 400 WC.2 400 J,40 WD.4 800 J,80 Wm=60 kg,每次肩部上升的距离均为0.4 m,则他每一次克服重力做的功W=mgh=60×10×0.4 J =240 J,1 min 内克服重力所做的功W 总=10W=10×240 J =2 400 J,相应的功率为P=W总t=2 40060W =40 W,选项A 、B 、D 错误,C 正确。
(新教材)统编人教版高中物理必修二第八章第1节《功与功率》优质说课稿今天我说课的内容是新人教版高中物理必修二第八章第1节《功与功率》。
第八章是机械能,讲述机械能守恒定律。
任何人类活动都离不开能量。
在长期的科学实践中,人们发现不同形式的能量可以互相转化,并且能量的转化与功的概念紧密相连。
这是因为,如果在一个过程中存在做功的现象,就必然存在能量变化的现象,功的计算能够为能量的定量表达及能量的变化提供分析的基础。
《功与功率》一节主要讲解功与功率的概念及计算方法知识。
本课教学承担着实现本单元教学目标的任务,为了更好地教学,下面我将从课程标准、教材分析、教学目标和学科核心素养、教学重难点、学情分析、教学方法、教学准备、教学过程等方面进行说课。
一、说课程标准普通高中物理课程标准(2017版2020年修订)【内容要求】:“2.1.1 理解功和功率。
了解生产生活中常见机械的功率大小及其意义。
例 1 分析物体移动的方向与所受力的方向不在一条直线上时,该力所做的功。
例 2 分析汽车发动机的功率一定时,牵引力与速度的关系。
”二、说教材分析本课教材主要内容有三个方面:功、正功和负功、功率。
教材一开始以马拉雪橇时拉力方向和雪橇运动方向间有一个角度情景引入,让学生思考当物体运动的方向与力的方向不一致时应当怎样计算功;紧接着分析了力对物体所做的功的表达方法;在此基础上,教材讲述了力做功的几种情况——不做功、正功和负功;最后教材讲解了做功快慢的表示方法——功率。
教材安排有思考与讨论,以提高学生理解、探究分析解决问题的能力。
三、说教学目标1.能理解功、功率概念的含义,知道功的正负的物理意义。
2.能正确计算功和功率。
四、说核心素养:1.物理观念:通过学习功和功率知识,从物理学视角形成能量观念;能从物理学视角解释自然现象和解决实际问题的基础。
2.科学思维:能从物理学视角认识功和功率;能基于经验事实建构物理模型抽象概括;能运用分析综合、推理论证等方法;基于事实证据和科学推理对不同观点和结论提出质疑和批判,进行检验和修正,进而提出创造性见解的能力与品格。
功与功率练习一、单选题1.关于功的概念,下列说法中正确的是()A. 因为功有正负,所以功是矢量B. 力对物体不做功,说明物体一定无位移C. 滑动摩擦力可能做负功,也可能做正功D. 若作用力对物体做正功,则反作用力一定做负功2.我国自主研制的绞吸挖泥船“天鲲号”达到世界先进水平。
若某段工作时间内,“天鲲号”的泥泵输出功率恒为1×104kW,排泥量为1.4m3/s,排泥管的横截面积为0.7m2.则泥泵对排泥管内泥浆的推力为()A. 5×106NB. 2×107NC. 2×109ND. 5×109N3.在一个平直公路上,一辆质量为m的汽车在大小为F的恒定牵引力作用下从静止开始加速,当运动的位移为x时,牵引力的功率为P(P小于额定功率),则汽车受到的恒定阻力大小为()A. F−mP22xF2B. mP22xF2C. F−mP2xF2D. mP2xF24.如图所示,在倾角为θ的某下坡公路上,质量为m的汽车以恒定功率P从静止开始加速运动,经时间t速度达到最大值v m,此过程中汽车所受的摩擦阻力恒为f,以下判断正确的是()A. 汽车一直做匀加速直线运动B. 汽车达到最大速度时P=fv mC. 汽车车克服阻力做功为为Pt−12mv m2D. 汽车前进的距离s=Pt−12mv m2f−mgsinθ5.物理公式在确定物理量数量关系的同时,也确定了物理量间的单位关系,例如由公式F=ma我们可以得到力的单位为kg⋅ms2,其中kg是质量单位“千克“,m是长度单位“米,s是时间单位“秒”。
求力F对物体做功的功率时可用物理公式P= Fv,其中v为物体的瞬时速度,P是要求的功率。
在国际单位制中,功率P的单位为“瓦特”,结合公式,判断下列哪个单位与单位“瓦特”相同()A. kg⋅m2s3B. kg⋅ms3C. kg⋅m2s2D. kg⋅m3s36.一人乘电梯从1楼到10楼,在此过程中经历了先加速、后匀速,再减速的运动过程,则地面上的观察者考察电梯支持力对人做功情况是()A. 加速时做正功,匀速时不做功,减速时做负功B. 加速时做正功,匀速和减速时做负功C. 始终做正功D. 加速和匀速时做正功,减速时做负功7.物体在两个相互垂直的力作用下通过一段位移,该过程中两个力对物体做功分别8.如图所示,一个物体由静止开始,从A点出发分别经三个粗糙斜面下滑到同一水平面上的C1、C2、C3,处。
第八章1功与功率A组:合格性水平训练1.(负功的理解)(多选)一个力对物体做了负功,则说明()A.这个力一定阻碍物体的运动B.这个力不一定阻碍物体的运动C.这个力与物体运动方向的夹角α>90°D.这个力与物体运动方向的夹角α<90°答案AC解析由功的表达式W=Fl cosα知,只有当α>90°时,cosα<0,力对物体做负功,此力一定阻碍物体的运动,故A、C正确,B、D错误。
2.(功的正负、总功)(多选)一物体在两个力F1、F2的共同作用下发生了一段位移,做功分别为W1=6 J、W2=-6 J,下列说法正确的是()A.这两个力一定大小相等、方向相反B.F1是动力,F2是阻力C.这两个力做的总功为0D.F1比F2做的功多答案BC解析由力F1、F2做功的正负可以确定力F1、F2与位移的夹角分别小于90°、大于90°,但这两个力不一定大小相等、方向相反,A错误;F1做正功一定是动力,F2做负功一定是阻力,其做功一样多,两个力的总功等于这两个力所做功的代数和,故总功为0,B、C正确,D错误。
3. (功的计算)如图所示,一个物体放在水平面上,在跟竖直方向成θ角的斜向下的推力F的作用下沿水平面移动了距离s。
若物体的质量为m,物体与地面之间的摩擦力大小为f,则在此过程中()A.摩擦力做的功为fs B.力F做的功为Fs cosθC.力F做的功为Fs sinθD.重力做的功为mgs答案 C解析 物体与地面之间的摩擦力大小为f ,物体的位移的大小为s ,由功的公式可得摩擦力做的功为-fs ,所以A 错误。
力F 与竖直方向成θ角,在水平方向的分力为F sin θ,F 做的功为Fs sin θ,所以B 错误、C 正确。
重力在竖直方向上,物体在竖直方向的位移是零,所以重力做的功为零,D 错误。
4.(功率公式)关于功率,下列说法中正确的是 ( )A .根据P =Wt 可知,机械做功越多,其功率就越大B .根据P =F v 可知,汽车的牵引力一定与其速度成反比C .根据P =Wt 可知,只要知道时间t 内所做的功,就可知任意时刻的功率D .根据P =F v 可知,发动机的功率一定时,交通工具的牵引力与运动速度成反比答案 D解析 由P =Wt 可知,在时间t 一定的情况下,机械做功越多,其功率就越大,A 错误;根据P =F v 可知,在发动机的输出功率P 一定的情况下,汽车的牵引力与其速度成反比,B 错误、D 正确;功W 与一段运动过程相对应,故利用P =Wt 计算出的是时间t 内力对物体做功的平均功率,C 错误。
5. (瞬时功率)宇航员在地面进行素质训练时,抓住秋千杆由水平状态开始下摆,如图所示,在到达竖直状态的过程中,宇航员所受重力的瞬时功率的变化情况是( )A .一直增大B .一直减小C .先增大后减小D .先减小后增大答案 C解析 开始运动时,宇航员的速度为零,重力的瞬时功率为零。
运动到最低点,宇航员的速度沿水平方向,与重力垂直,重力的瞬时功率也为零,摆动过程中重力的瞬时功率不为零,即重力的瞬时功率先增大后减小,C 正确。
6.(机车启动图像问题)(多选)在检测某款电动汽车性能的某次试验中,电动汽车由静止开始沿平直公路匀加速启动,当功率达到额定功率时保持功率不变,最终做匀速运动。
设整个运动过程受到的阻力f不变,图中v、a、F、f和P分别表示电动汽车的速度大小、加速度大小、牵引力大小、阻力大小和功率大小,其中正确的是()答案ABC解析开始时电动汽车功率逐渐增加,P=F v=ma v,故P-v图线为过原点的直线,后来功率恒定,A正确;电动汽车牵引力开始大小不变,然后逐渐减小,最后牵引力等于阻力,B正确;在v-t图像中斜率表示加速度,电动汽车开始时加速度不变,后来逐渐减小至零,C正确、D错误。
7.(功的计算)一物体放在水平地面上,如图甲所示,已知物体所受水平拉力F 随时间t的变化关系如图乙所示,物体相应的速度v随时间t的变化关系如图丙所示。
求:(1)0~6 s时间内物体的位移大小;(2)0~10 s时间内物体克服摩擦力所做的功。
答案(1)6 m(2)30 J解析(1)由题图丙可知0~6 s时间内物体的位移为:s=6-22×3 m=6 m。
(2)由题图丙可知,在6~8 s时间内,物体做匀速运动,受力平衡,于是有摩擦力f=F3=2 N,其中F3为6~8 s时的拉力,0~10 s时间内物体的总位移为:s ′=(8-6)+(10-2)2×3 m =15 m物体克服摩擦力所做的功:W =fs ′=2×15 J =30 J 。
8.(平均功率、瞬时功率)如图所示,在光滑的水平面上有一质量为m =10 kg 的物体。
在水平推力F 1=20 N 的作用下,从静止开始做匀加速直线运动。
运动3 s 后推力F 的大小变为F 2=10 N ,方向不变。
求:(1)推力F 在3 s 内对物体所做的功; (2)推力F 在3 s 内对物体做功的平均功率; (3)推力F 在4 s 时做功的瞬时功率。
答案 (1)180 J (2)60 W (3)70 W解析 (1)设运动物体在前3 s 内的加速度为a 1,运动位移为x 1,第3 s 末的速度大小为v t ,则有a 1=F 1m =2010 m/s 2=2 m/s 2x 1=12a 1t 2=12×2×32 m =9 m ,v t =a 1t =2×3 m/s =6 m/s所以推力F 在3 s 内对物体做的功 W 1=F 1x 1=20×9 J =180 J 。
(2)推力F 在3 s 内对物体做功的平均功率P =W 1t =1803 W =60 W 。
(3)3 s 后物体的加速度a 2=F 2m =1 m/s 2 4 s 时物体的运动速度为v t ′=v t +a 2t 2=6 m/s +1×1 m/s =7 m/s 所以推力F 在4 s 时做功的瞬时功率 P =F 2v t ′=10×7 W =70 W 。
9.(机车启动问题)汽车发动机的额定功率为30 kW ,质量为2000 kg ,当汽车在水平路面上行驶时受到的阻力为车重的0.1倍。
求(g 取10 m/s 2):(1)汽车在路面上能达到的最大速度?(2)若汽车以额定功率启动,则速度为10 m/s 时的加速度?(3)若汽车从静止开始保持1 m/s 2的加速度做匀加速直线运动,则这一过程能持续多长时间?答案 (1)15 m/s (2)0.5 m/s 2 (3)7.5 s解析 (1)汽车达到最大速度时,牵引力与阻力平衡,由此可得:P 额=F ·v m =f ·v m所以v m =P 额f =30×1030.1×2000×10 m/s =15 m/s 。
(2)当速度v =10 m/s 时,则F 1=P 额v =30×10310N =3×103 N所以a 1=F 1-f m =3000-20002000m/s 2=0.5 m/s 2。
(3)若汽车从静止做匀加速直线运动,则当P =P 额时,匀加速运动结束 所以P 额=F 2·v t 又因为F 2-f =ma 2 所以v t =P 额F 2=P 额f +ma 2所以t =v ta 2=P 额(f +ma 2)a 2=30×103(2000+2000×1)×1s =7.5 s 。
B 组:等级性水平训练10.(功的正负)如图所示,质量为m 的物体置于倾角为θ的斜面体上,物体与斜面体间的动摩擦因数为μ,在外力作用下,斜面体以加速度a 沿水平方向向左做匀加速运动,运动中物体m 与斜面体相对静止。
则关于斜面体对m 的支持力和摩擦力的做功情况,下列说法中错误的是( )A .支持力一定做正功B .摩擦力一定做正功C .摩擦力可能不做功D .摩擦力可能做负功 答案 B解析支持力方向垂直斜面向上,故支持力一定做正功,而摩擦力是否存在需要讨论。
若摩擦力恰好为零,物体只受重力和支持力,如图所示,此时加速度a =g tanθ,当a>g tanθ时,摩擦力沿斜面向下,摩擦力与位移夹角小于90°,则做正功;当a<g tanθ时,摩擦力沿斜面向上,摩擦力与位移夹角大于90°,则做负功。
综上所述,B错误,A、C、D正确。
11.(机车启动图像问题)一辆汽车在平直的公路上以某一初速度运动,运动过程中保持恒定的牵引功率,其加速度a和速度的倒数1v图像如图所示。
若已知汽车的质量,则根据图像所给的信息,不能求出的物理量是()A.汽车的功率B.汽车行驶的最大速度C.汽车所受到的阻力D.汽车运动到最大速度所需的时间答案 D解析由F-F f=ma,P=F v可得:a=Pm·1v-F fm,对应图线可知,Pm=k=40,可求出汽车的功率P,由a=0时,1v m=0.05,可得:v m=20 m/s,再由v m=PF f,可求出汽车受到的阻力F f,但无法求出汽车运动到最大速度的时间,故选D。
12.(功的计算)如图所示,水平的传送带以速度v=6 m/s顺时针运转,两传动轮M、N之间的距离为L1=10 m,若在M轮的正上方,将一质量为m=3 kg的物体轻放在传送带上(取g=10 m/s2)。
(1)已知物体与传送带之间的动摩擦因数μ=0.3,在物体由M处传送到N处的过程中,传送带对物体的摩擦力做了多少功?(2)问题(1)的条件不变,若将传送带速度调至v′=9 m/s,求传送带对物体的摩擦力做了多少功?(3)若物体与传送带间的动摩擦因数μ′=0.1,求传送带对物体的摩擦力做了多少功?答案(1)54 J(2)90 J(3)30 J解析(1)刚放上时,物体与传送带之间有相对滑动,物体运动的加速度为a=Fm=μmgm=μg=3 m/s2,当物体的速度增大到与传送带的速度相同时,摩擦力消失,滑动摩擦力的作用时间为t=va=63s=2 s,在此时间内物体运动的位移L=12at2=6 m<10 m,所以摩擦力对物体做的功W=FL=μmgL=54 J。
(2)传送带速度调至v′=9 m/s,加速度不会变,还是3 m/s2,物体的速度增大到与传送带的速度相同作用时间变为:t′=v′a=93s=3 s,在此时间内物体运动的位移:L′=12at′2=272m>10 m,由实际情况知道,真实作用距离为10 m。
所以滑动摩擦力对物体做的功W′=FL1=μmgL1=90 J。
(3)若μ′=0.1,则物体在传送带上的加速度a′=F′m=μ′mgm=μ′g=0.1×10 m/s2=1 m/s2,假如物体速度能增大到v=6 m/s,则位移L″=v22a′=622×1m=18 m>L1,故物体从M到N一直加速,滑动摩擦力对物体做的功W″=F′L1=μ′mgL1=0.1×3×10×10 J=30 J。