2018_2019学年高中物理第07章机械能守恒定律专题7.2功情景分组训练新人教版.docx

专题7.2 功【本节知识清单】一、功1一个物体受到力的作用，并在 发生了一段位移，这个力就对物体做了功2做功的两个因素：一是物体 的作用；二是物体在力的方向上发生了 3功的公式：W ，其中三个量分别为 、 和 方向的夹角4功的单位：在国际单位制中，功的单位是 ，简称 ，符号是 .1 J等于1 N的力使物体在力的方向上发生1 m的位移时所做的功，即1 J1 Nm.5功是标量，只有大小，没有 功同时是一过程量，是描述力对空间的积累效应。二、功的正负1功的正负不表示 ，只表示做功的力是阻力还是动力.比较两个力做功的多少时，只需看 。2.力对物体做功的正负取决于 ，当力对物体做负功时，习惯上说成是 （取绝对值）【答案】一、1.力的方向上 2.受力；位移 3.Flcos；力的大小；位移的大小；力与位移 4.焦耳；焦；J 5.方向 二、1.大小；做功的绝对值 2.力与位移的正向夹角；物体克服某力做功【问题与练习变式】1.（问题与练习1变式）如图所示，一个物体放在水平面上，在跟竖直方向成角的斜向下的推力F的作用下沿平面移动了距离l。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f lB力F做的功为FlcosC力F做的功为FlsinD重力做的功为mgl 【答案】C 【解析】摩擦力方向与物体发生的位移方向相反，故摩擦力所需的功为-fl，A错误。力F与位移l之间的正向夹角为，故力F所做的功为，B错误C正确。重力与位移间正向夹角为，故重力所做功为，D错误2.（问题与练习2变式）质量为1kg的物体被人用手由静止向上提高1m，这时物体的速度是2m/s，下列说法中正确的是：（g=10m/s2） ( )A手对物体做功12J B.合外力对物体做功12JC合外力对物体做功2J D.物体克服重力做功10J【答案】ACD 3.（问题与练习3变式）一位质量m=50kg的滑雪运动员从高度h=30m的斜坡由静止下滑,斜坡的倾角=37，滑雪板与雪面滑动摩擦因数=0.1。则运动员滑至坡底的过程中,（不计空气阻力，g=10 ms2 sin37=0.6,cos37=0.8) （1）滑雪运动员所受的重力对他做了多少功？（2）合力做了多少功？（装备质量不计）【答案】（1）15000J （2）13000J 【解析】（1）运动员在重力方向上发生的位移即为运动员下降的高度h，则由功的定义有：WG=mgh=15000J （2）解法一：运动员所受到的合力F为：方向沿斜坡面向下。到达斜坡底端时发生的位移l为：方向也沿斜坡面向下。则由功的定义可得合力所做功W合为：解法二：运动员下滑过程中受到三个力的作用，其中重力做功WG=mgh=15000J 斜坡面对运动员的支持力方向与位移方向垂直，即运动员在支持力方向发生的位移为0，故支持力对运动员做功WN0运动员所受摩擦力方向沿斜坡面向上，故摩擦力所做功Wf为 合力对运动员所做功W合 为 W合 =WG +WN +Wf 13000J 4.（问题与练习4变式）如图所示, 用同样的恒力F拉同一物体, 在甲(光滑水平面)、乙(粗糙水平面)、丙(光滑斜面)、丁(粗糙斜面)上沿力的方向通过同样的距离，则拉力F的做功情况是（ ） A甲中做功最少 B丁中做功最多 C做功一样多 D无法比较【答案】C 【本节考点题组】【题组一】功的公式之理解1.在2016年亚冠联赛的一场比赛中，足球运动员飞起一脚用60 N的力将足球踢出，足球沿草地运动了40 m后停止运动，关于足球运动员对足球做功的情况，下列说法正确的是( )A运动员对足球做的功是2 400 JB运动员对足球没有做功C运动员对足球做了功，但不能确定其大小D以上说法都不对【答案】C 【解析】运动员踢球的力是60 N，但在此力作用时间内的位移不知道，40 m是球离开运动员后运动的位移，故由公式求不了运动员对物体所做的功，故A错误；在运动员的作用下，小球离开运动员后运动了一段，可见，运动员对足球是做了功的，但由题目所给的数据，我们没法确定运动员对足球所做的功，故C正确2.一木块前端有一滑轮，绳的一端系在右方固定处，另一端穿过滑轮用恒力F拉住保持两股绳之间的夹角不变，如图所示，当用力拉绳使木块前进s时，力F对木块做的功（不计绳重和摩擦）是（ ）AFscosBFs（1cos） C2FscosD2Fs【答案】B【解析】方法一：如图所示，力F作用在绳子的端点O上，力F所做功等于力F、O点位移l及O点位移与力F间夹角的余弦值之积。由图可知，绳端点O的位移为，故力F做功，B正确。解法二：力F通过绳对木块做功，木块受到两段绳的拉力，大小均为F，方向一与位移s方向同向，一与位移s成角，故力F对木块所做功即两段绳对物块所做功为，故B正确。3.体重40kg的小孩背负着一袋10kg的面粉，可认为是匀速的从1楼爬到了4楼。已知每层楼的高度为3m，取g=10m/s2,则此过程中楼梯对小孩的支持力所做功为A. 6000J B. 4500J C. 3600J D. 0【答案】D 4将一质量为m的小球竖直向上抛出，小球上升h后又落回地面，在整个过程中受到空气阻力大小始终为f，则关于这个过程中重力与空气阻力所做的功，下列说法正确的是( )A重力做的功为2mgh，空气阻力做的功为2fhB重力做的功为0，空气阻力做的功也为0C重力做的功为0，空气阻力做的功为2fhD重力做的功为0，空气阻力做的功为0【答案】C 5.两个互相垂直的力F1和F2作用在同一物体上，使物体运动，如下图所示物体通过一段位移，力F1对物体做功4 J，力F2对物体做功3 J，则F1、F2的合力对物体做功为( )A7 J B1 J C5 J D3.5 J【答案】A 【解析】由于功是标量，功的运算遵从代数运算法则，即作用在物体上的几个力的总功等于各个力对物体做功的代数和，故A正确。 6.质量为M的长木板放在光滑的水平面上，一个质量为m的滑块以某一速度沿木块表面从A点滑至B点，在木板上前进了l，同时木板前进了x，如图所示. 若滑块与木板间的动摩擦因数为，则摩擦力对滑块做功为 ，摩擦力对木块做功为 。【答案】mg(lx)mgx【解析】滑块受摩擦力的方向与运动方向相反，大小为mg，滑块与地面的相对位移为lx，所以摩擦力对滑块做的功为W1mg(lx)木板受到滑块的摩擦力向前，摩擦力对木板做的功为W2mgx.【题组二】功的正负判定与计算1.如图所示，站在平板卡车上的人用水平力推车，脚对车的摩擦力向后为f，则下列说法中正确的是 图当车匀速前进时，和f对车做的代数和为零当车加速前进时，和f对车做的代数和为正值当车减速前进时，和f对车做的代数和为正值不管车如何运动，和f对车做的代数和均为零【答案】AD 2.物体在合外力作用下做直线运动的vt图象如图所示下列表述正确的是()A在01 s内，合外力做正功B在02 s内，合外力总是做负功C在12 s内，合外力不做功D在03 s内，合外力总是做正功【答案】A【解析】根据物体的速度图象可知，物体在01 s内做匀加速直线运动，合外力方向与速度方向相同，合外力做正功；在13 s内做匀减速直线运动，合外力方向与速度方向相反，合外力做负功故选项A正确3.质量为m的小球在竖直向上的拉力作用下从静止开始运动，其v-t图像如图所示（竖直向上为正方向，DE段为直线）已知策略加速度为g，下列说法正确的是A.t3t4时间内，小球竖直向下做匀减速直线运动B.t0t2时间内，合力对小球先做正功后做负功C.0t3时间内，小球的平均速度一定为D.t3t4时间内，拉力做的功为【答案】D 4.一物体静止在粗糙水平地面上，现用一大小为F1的水平拉力拉动物体，经过一段时间后其速度变为v，若将水平拉力的大小改为F2，物体从静止开始经过同样的时间后速度变为2v，对于上述两个过程，用、分别表示拉力F1、F2所做的功，、分别表示前后两次克服摩擦力所做的功，则（ ）A. ， B. ，C. ， D. ，【答案】C【解析】两物体均做匀加速运动，由于时间相等，两次的末速度之比为：，则由v=at可知两次的加速度之比为：，故两次的平均速度分别为v/2、v、位移之比为1:2。再由F合=ma知两次合力之比为F合：合：，由于两次摩擦力相等，由l可知f=2W1f、合：合(F1合l1)(F合l2）：，由于W合f，故2合f合fW2 B.W1=W2 C.W1L，则物块在整个过程中克服摩擦力所做的功为A B C D 【答案】C 【解析】分两个阶段计算物块克服摩擦力所做功：物块在完全滑上台面前，摩擦力随滑上的距离从0均匀增大，最大值为mg；物块滑上平台后摩擦力恒定，则有，故C正确。3.如图所示，摆球质量为m，悬线的长为L，把悬线拉到水平位置后放手. 设在摆球运动过程中空气阻力F阻的大小不变，求摆球从A运动到竖直位置B时，重力mg、绳的拉力FT、空气阻力F阻各做了多少功？【答案】WGmgLWFT0 WF 阻F阻L4.如图所示，定滑轮至滑块的高度为h，已知细绳的拉力为F(恒定)，滑块沿水平面由A点前进s至B点，滑块在初、末位置时细绳与水平方向夹角分别为和.求滑块由A点运动到B点过程中，绳的拉力对滑块所做的功为 【答案】Fh()【解析】设绳对物体的拉力为T，显然人对绳的拉力F等于T.T在对物体做功的过程中大小虽然不变，但其方向时刻在改变，因此该问题是变力做功的问题但是在滑轮的质量以及滑轮与绳间的摩擦不计的情况下，人对绳做的功就等于绳的拉力对物体做的功故可行将转换为求解人对绳做的功。而拉力F的大小和方向都不变，所以F做的功可以用公式WFscos直接计算由题图可知，在绳与水平面的夹角由变到的过程中，拉力F的作用点的位移大小为：ss1s2，WTWFFsFh().如图所示，倾角为37的光滑斜面上粘贴有一厚度不计、宽度为d=0.2m的橡胶带，橡胶带的上表面与斜面位于同一平面内，其上、下边缘与斜面的上、下边缘平行，橡胶带的上边缘到斜面的顶端距离为L=0.4m，现将质量