2015-2016学年高中物理（课件+试题+学案）（打包88套）鲁科版必修2.zip

1模块检测[时间：90 分钟 满分：100 分]一、单项选择题(本题共 7小题，每小题 3分，共 21分)1．关于曲线运动，以下说法正确的是( )A．曲线运动物体的速度可能不变B．曲线运动一定是变速运动C．做曲线运动的物体所受的合外力一定是变化的D．在恒力作用下物体不可能做曲线运动2．对平抛运动的物体，若 g已知，再给出下列哪组条件，可确定其初速度大小？( )A．物体的水平位移B．物体下落的高度C．物体落地时速度的大小D．物体运动位移的大小和方向3．一只小船在静水中的速度为 3 m/s，它要渡过一条宽为 30 m的河，河水流速为 5 m/s，则以下说法正确的 是( )A．该船可以沿垂直于河岸方向的航线过河B．水流的速度越大，船渡河的时间就越长C．船头正指对岸渡河，渡河时间最短D．船头方向斜向上游，船渡河的时间才会最短4．如图 1所示，小球 A质量为 m，固定在长为 L的轻细直杆一端，并随杆一起绕杆的另一端 O点在竖直平面内做圆周运动，如果小球经过最高位置时速度为 ，则此时杆对球的34gL2作用力为( )图 1A．支持力， mg B．支持力， mg14 34C．拉力， mg D．拉力， mg14 345．物体做自由落体运动， Ep表示重力势能， h表示下落的距离，以水平地面为零势能面，下列所示图象中，能正确反映 Ep和 h之间关系的是( )6．研究表明：地球自转在逐渐变慢，3 亿年前地球自转的周期约为 22小时，假设这种趋势会持续下去，地球的其他条件都不变，未来人类发射的地球同步卫星与现在相比( )A．距地面的高度不变B．距地面的高度变大C．线速度变大D．向心加速度变大7．如图 2所示，小球从静止开始沿光滑曲面轨道 AB滑下，从 B端水平飞出，撞击到一个与地面成 θ ＝37°的斜面上，撞击点为 C.已知斜面上端与曲面末端 B相连，若 AB的高度差为h， BC间的高度差为 H，则 h与 H的比值 等于(不计空气阻力，sin 37°＝0.6，cos 37°hH＝0.8)( )图 2A. B. C. D.34 94 43 493二、多项选择题(本 题共 5小题，每小题 5分，共 25分)8．如图 3所示，一质量为 M的光滑大圆环，用一细轻杆固定在竖直平面内；套在大环上质量为 m的小环，从大环的最高处由静止滑下，滑到大环的最低点的过程中(重力加速度大小为 g)( )图 3A．小环滑到大圆环的最低点时处于失重状态B．小环滑到大圆环的最低点时处于超重状态C．此过程中小环的机械能守恒D．小环滑到大圆环最低点时，大圆环对杆的拉力大于( m＋ M)g9．神舟十号飞船于 2013年 6月 11日顺利发射升空，它是中国“神舟”号系列飞船之一，是中国第五艘载人飞船．升空后和目标飞行器天宫一号对接．任务是对“神九”载人交会对接技术的“拾遗补缺” ．如图 4所示，已知神舟十号飞船的发射初始轨道为近地点距地表200 km、远地点距地表 330 km的椭圆轨道，对接轨道是距地表 343 km的圆轨道．下列关于神舟十号飞船的说法中正确的是( )图 4A．发射速度必须大于 7.9 km/sB．在对接轨道上运行速度小于 7.9 km/sC．在初始轨道上的近地点速度大于在远地点的速度D．在初始轨道上的周期大于在对接轨道上的周期10．如图 5所示为低空跳伞极限运动表演，假设质量为 m的跳伞运动员，由静止开始下落，在打开伞之前受恒定阻力作用，下落的加速度为 g，在运动员下落 h的过程中，下列说法45正确的是( )4图 5A．运动员的重力势能减小了 mgh45B．运动员克服阻力所做的功为 mgh45C．运动员的动能增加了 mgh45D．运动员的机械能减少了 mgh1511．两颗距离较近的天体，以天体中心连线上的某点为圆心，做匀速圆周运动，这两个天体称为双星系统．以下关于双星的说法正确的是( )A．它们做圆周运动的角速度与其质量成反比B．它们做圆周运动的线速度与其质量成反比C．它们所受向心力与其质量成反比D．它们做圆周运动的半径与其质量成反比12．如图 6，竖直平面内的轨道 1和 2都由两段细直杆连接而成，两轨道长度相等．一小球穿过细直杆，从 A点静止释放，分别沿轨道 1和 2下滑，假定球在经过轨道转折点前后速度大小不变，且球与 1、2 轨道间的动摩擦因数相等，滑至 B点的动能分别为 Ek1， Ek2；重力势能减小量分别为 Δ Ep1，Δ Ep2；到达 B点时重力的功率分别为 PG1， PG2，则( )图 6A． Ek1＝ Ek2，Δ Ep1＝Δ Ep2B． Ek1 Ek2，Δ Ep1＝Δ Ep2C． Ek1 Ek2， PG1 PG2D． Ek1＝ Ek2， PG1 PG2三、实验题(本题共 2小题，共 12分)13．(5 分)某同学把附有滑轮的长木板平放在实验桌面上，将细绳一端拴在小车上，另一端5绕过定滑轮，挂上适当的钩码使小车在钩码的牵引下运动，以此定量研究绳拉力做功与小车动能变化的关系．此外还准备了打点计时器及配套的电源、导线、复 写纸、纸带、小木块等．组装的实验装置如图 7所示．图 7(1)若要完成该实验，必须的实验器材还有___________________________________；(2)实验开始前，他先通过调节长木板的倾斜程度来平衡小车所受摩擦力，再调节木板一端定滑轮的高度，使牵引小车的细绳与木板平行．实验中将钩码重力做的功当做细绳拉力做的功．经多次实验发现拉力做的功总是要比小车动能增量大一些，这一情况可能是下列哪些原因造成的__________(填字母代号)．A．释放小车的位置离打点计时器太近B．小车的质量比钩码的质量大了许多C．摩擦阻力未完全被小车重力沿木板方向的分力平衡掉D．钩码做匀加速运动，钩码重力大于细绳拉力14．(7 分)如图 8所示，在“验证机械能守恒定律”的实验中，电火花计时器接在 200 V、50 Hz的交流电源上，自由下落的重锤质量为 1 kg，打下一条理想的纸带如图 9所示，取 g＝9.8 m/s 2， O为下落起始点， A、 B、 C为纸带上打出的连续点迹，则：图 8(1)打点计时器打 B点时，重锤下落的速度 vB＝________m/s；从起始点 O到打 B点的过程中，重锤的 重力势能减少量 Δ Ep＝________J，动能的增加量 Δ Ek＝________J．(结果均保留 3位有效数字)6(2)分析 Δ EkΔ Ep的原因是______________．图 9四、计算题(本题共 4小题，共 42分，解答时应写出必要的文字说明，方程式和演算步骤，有数值计算的要注明单位)．15．(8 分)宇航员站在某星球表面，从高 h处以初速度 v0水平抛出一个小球，小球落到星球表面时，与抛出点的水平距离是 x，已知该星球的半径为 R，引力常量为 G， 求：(1)该星球的质量 M.(2)该星球的第一宇宙速度．716．(10 分)如图 10所示，轨道 ABC被竖直地固定在水平桌面上， A距水平地面的高度H＝ 0.75 m， C距水平地面的高度 h＝0.45 m．一质量 m＝0.10 kg的小物块自 A点从静止开始下滑，从 C点以水平速度飞出后落在地面上的 D点．现测得 C、 D两点的水平距离为x＝0.60 m．不计空气阻力，取 g＝10 m/s 2.求：图 10(1)小物块从 C点飞出时速度的大小 vc；(2)小物块从 A点运动到 C点的过程中克服摩擦力做的功 Wf.17．(12 分)过山车是游乐场中常见的设施．图 11是一种过山车的简易模型，它由水平轨道和在竖直平面内的两个圆形轨道组成， B、 C分别是这两个圆形轨道的最低点，半径 R1＝2.0 m、 R2＝1.4 m．一个质量为 m＝1.0 kg的小球(视为质点)，从轨道的左侧 A点以 v0＝12.0 m/s的初速度沿轨道向右运动， A、 B间距 L1＝6.0 m． 小球与水平轨道间的动摩擦因数μ ＝0.2，圆形轨道是光滑的．假设水平轨道足够长，圆形轨道间不相互重叠．重力加速度取 g＝10 m/s 2(计算结果保留小数点后一位数字)．试求8图 11(1)小球在经过第一个圆形轨道的最高点时，轨道对小球作用力的大小；(2)如果小球恰能通过第二圆形轨道， B、 C间距 L应是多少．18．(12 分)如图 12所示， AB与 CD为两个对称斜面，其上部都足够长，下部分别与一个光滑的圆弧面的两端相切，圆弧圆心角为 106°，半径 R＝2.0 m．一个质量为 2 kg的物体从A点由静止释放后沿斜面向下运动， AB长度为 L＝5 m，物体与两斜面的动摩擦因数均为μ ＝0.2.( g＝10 m/s 2，sin 53°＝0.8，cos 53°＝0.6)求：图 12(1)物体第一次到达弧底时对 E点的作用力？(2)物体在整个运动过程中系统产生的热量？9(3)物体在整个运动过程中以对弧底 E点最小作用力大小为多少？10答案精析模块检测1．B 2.D 3.C 4.A 5.B 6.B7．D [由机械能守恒得，由 A到 B mgh＝ mv2，由 B到 C小球做平抛运动则 H＝ gt2，12 12＝ vt联立三式解得 ＝ ，选项 D正确．]Htan 37° hH 498．B CD9．ABC [第一宇宙速度是指发射地球卫星所需的最小发射速度，离地越高的卫星所需的发射速度越大，但在轨道上运行速度越小，即第一宇宙速度也是地球卫星最大绕行速度，其值为 7.9 km/s，故 A、B 正确；根据开普勒第二定律，则近地点速度大于在远地点的速度，故C正确；根据开普勒第三定律，在初始轨道上的周期小于在对接轨道上的周期，故 D错．]10．CD 11.BD 12.AD13．(1)刻度尺 天平 (2)CD14．(1)0.775 0.308 0.300(2)由于纸带和打点计时器之间有阻力(限位孔、振针)以及空气阻力15．(1) (2)2hv20R2Gx2 v0x 2hR解析 (1)设星球表面的重力加速度为 g，则由平抛运动规律：x＝ v0t， h＝ gt212再由 mg＝ GMmR2解得： M＝2hv20R2Gx2(2)设该星球的近地卫星质量为 m0，则 m0g＝ m0v2R解得 v＝v0x 2hR16．(1)2.0 m/s (2)0.10 J解析 (1 )从 C到 D，根据平抛运动规律得11竖直方向： h＝ gt212水平方向： x＝ vCt解得小物块从 C点飞出时速度的大小： vC＝2.0 m/s(2)小物块从 A到 C，根据动能定理得mg(H－ h)－ Wf＝ mv12 2C求得克服摩擦力做功 Wf＝0.10 J17．(1)10.0 N (2)12.5 m解析 (1)设小球在第一个圆轨道最高点时的速度为 v1，根据动能定理可得：－ μmgL 1－ mg2R1＝ mv － mv ①12 21 12 20解得 v1＝2 m/s10小球在最高点受到重力和轨道对它的作用力 F，根据牛顿第二定律得： F＋ mg＝ m ②v21R1代入数据解得： F＝10.0 N．③(2)设小球在第二个圆轨道最高点时的速度为 v2根据牛顿第二定律： mg＝ m ④v2R2从 A点运动到第二个圆轨道的最高点的过程中，由动能定理可得：－ μmg (L1＋ L)－2 mgR2＝mv － mv ⑤12 2 12 20④⑤联立，解得： L＝12.5 m18．(1)104 N (2)80 J (3)36 N解释 (1)物体从 A点第一次运动到 E点的过程中，由动能定理mgLsin 53°＋ mgR(1－cos 53°)－ μmgL cos 53°＝ mv2－012N－ mg＝ mv2R得 N＝104 N由牛顿第三定律知，物体第一次到达弧底时，对 E点为竖直向下的压力，大小为 104 N(2)物体最终将在 BC圆弧中做往复运动，从 A点开始运动至最终运动状态的 B点，由能量转化关系得mgLsin 53°＝ Q12解得 Q＝80 J(3)据题意可得，物体最终在 BC圆弧中做往复运动，由动能定理有mgR(1－cos 53°)＝ mv －012 2N′－ mg＝mv2R得： N′＝36 N由牛顿第三定律知物体在弧底对 E点的压力最小为 36 N.1第 1 讲 机械功 [目标定位] 1.理解功的概念，掌握功的公式 并能进行有关的计算.2.理解正功和负功的物理意义，能判断功的正负.3.理解总功，能计算多个外力对物体所做的总功．一、机械功的含义1．含义：作用于某物体的恒力大小为 F，该物体沿________运动，经过位移 s，则____________叫机械功，简称功．2．做功的两个不可缺少的因素是：____和物体在________上发生的位移．3．功的一般计算公式 W＝____________.4．单位：在国际单位制中，功的单位是______，符号是 J.1 J＝________.想一想 如图 1 所示，下列人或机械对物体的力做功吗？功的大小与哪些因素有关呢？图 1二、机械功的计算1．正功和负功(1)当 0°≤ α ＜______时， W＞0，力对物体做____功，力是物体运动的____(填“动”或2“阻”)力．(2)当 α ＝______时， W＝0，表示力对物体不做功，力对物体运动既不起动力 作用，也不起阻力作用．(3)当 90°＜ α ≤______时， W＜0，力对物体做____功，或者说物体________做了功，力是物体运动的____(填“动”或“阻”)力．一个力对物体做负功．往往说成____________(取绝对值)．2．外力做的总功的计算：一个物体同时受到几个力的作用发生位移时，这几个力做的总功等于________________，即 W 总 ＝ W1＋ W2＋ W3＋ W4＋….在计算几个力的总功时，也可先求合力，再应用功的公式求解，即 W 总 ＝____________.想 一想 当物体受变力作用做曲线运动时，怎样判断该力做功的正负呢？一、对功的理解1．力对物体是否做功，决定 于两个因素：①做功的力；②物体在力的方向上的位移．而与其他因素，诸如物体运动的快慢、运动的性质、接触面是否光滑、物体质量的大小等均无关系．2．功是一个过程量，描述的是力在物体沿力的方向上发生位移的过程中的积累效应．例 1 下列关于力做功的说法正确的是( )A．凡是受到力的作用的物体，一定有力对物体做功B．凡是发生了位移的物体，一定有力对物体做功C．只要物体受力的同时又有位移发生，则一定有力对物体做功D．只要物体受力，又在力的方向上发生了位移，则一定有力对物体做功二、功的计算1．对 W＝ Fscos α 的理解(1)W＝ Fscos α 仅适用于计算恒力的功，不能直接用于求变力做功．3(2)F 表示力的大小， s 表示力的作用点相对于地面的位移的大小( s 也常常说是物体相对于地面的位移大小)， α 表示力和位移方向间的夹角．(3)公式可以表达为 W＝ F·scos α ，意义是功等于沿力 F 方向的分位移与力的乘积；公式也 可以表达为 W＝ Fcos α ·s，意义是功等于位移与沿位移方向的分力的乘积．2．几个力的总功的求法(1)先由 W＝ Fscos α 计算各个力对物体所做的功 W1、 W2、 W3、…然后求所有力做功的代数和，即 W 合 ＝ W1＋ W2＋ W3＋….(2)先由力的合成或根据牛顿第二定律求出合力 F 合 ，然后由 W 合 ＝ F 合 scos α 计算总功，此时 α 为 F 合 的方向与 s 的方向间的夹角．例 2 如图 2 所示，质量为 m＝2 kg 的物体静止在水平地面上，受到与水平地面夹角为θ ＝37°、大小 F＝10 N 的拉力作用，物体移动了 s＝2 m，物体与地面间的动摩擦因数μ ＝0.3， g 取 10 m/s2.求：(sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8)图 2(1)拉力 F 所做的功 W1；(2)摩擦力 f 所做的功 W2；(3)重力 G 所做的功 W3；(4)弹力 N 所做的功 W4；(5)合力 F 合 所做的功 W.三、对功的正、负的理解及判定1．功是标量，功的正、负既不表示方向，也不表示功的大小，只表示是 动力做功还是阻4力做功．2．功的正、负判定图 3(1)根据力和位移的夹角判断．例如(如图 3 所示)，物体 a 由斜面顶端静止滑下， a 受到的重力 G 对物体做正功，因为重力 G与位移 L 之间的夹角小于 90°.(2)根 据运动物体的速度方向和受力方向的夹角判断．例如，人造地球卫星在椭圆轨道上运行，由如图 4 所示中的人造地球卫星由 a 点运动到 b 点的过程中，万有引力做负功．因为万有引力的方向和速度方向的夹角大于 90°.图 4例 3 一人乘电梯从 1 楼到 20 楼，在此过程中经历了先加速，后匀速，再减速的运动过程，则电梯对人的支持力的做功情况是( )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．加速和匀速时做正功，减速时做负功D．始终做正功例 4 如图 5 所示，物体在力的作用下在水平面上发生一段位移 s，试分别计算这四种情况下力 F 对物体所做的功．设在这四种情况下力 F 和位移 s 的大小都相同： F＝10 N， s＝1 m，角 θ 的大小如图所示，分别说明每种情况下力 F 做功的正负，并求出各力做的功．图 55对功的理解1．下列四幅图片所描述的情景中，人对物体做功的是( )正功、负功的判定2．质量为 m 的物体放在粗糙的水平面上，受到水平力 F 的作用，下列叙述中正确的是( )A．如果物体做匀加速直线运动，则力 F 一定做正功B．如果物体做匀加速直线运动，则力 F 可能做负功C．如果物体做匀减速直线运动，则力 F 可能做正功D．如果物体做匀减速直线运动，则力 F 可能做负功功的计算3．用水平恒力 F 作用于质量为 m 的物体，使之在光滑的水平面上沿力的方向移动距离 s，恒力 F 做功为 W1；再用该恒力作用在质量为 2m 的物体上，使之在粗糙的水平面上 移动同样的距离 s，恒力 F 做功为 W2，则两次恒力做功的关系是( )A． W1W2 B． W1W2C． W1＝ W2 D．无法判断4．如图 6 所示，利用斜面从货车上卸货，每包货物的质量 m＝20 kg，斜面倾角 α ＝37°，6斜面的长度 l＝0.5 m，货物与斜面间的动摩擦因数 μ ＝0.2，求货物从斜面顶端滑到底端的过程中受到的各个力所做的功以及合外力做的功．(取 g＝10 m/s 2)图 67答案精析第 1 章 功和 功率第 1 讲 机械功预习导学一、1.力的方向 F 和 s 的乘积2．力 力的方向3． Fscos α4．焦耳 1 N·m想一想 甲图、乙图中，人对物体有力的作用，但物体在力的方向上没有位移，故不做功．丙图中起重机的拉力对货物做功．物体受到的力和物体在力的方向上发生的位移是做功的两个必要因素．二、1.(1)90° 正 动 (2)90° (3)180° 负 克服力 阻 物体克服这个力做了功2．各个力分别对物体做功的代数和 F 合 scos α想一想 可根据力和速度的夹角大小，当 F、 v 夹角为锐角时， F 做正功； F、 v 夹角为钝角时， F 做负功； F、 v 夹角为直角时， F 不做功．课堂讲义例 1 D [力和在力的方向上的位移是做功的两个不可缺少的因素，故只有选项 D 正确．]例 2 (1)16 J (2)－8.4 J (3)0 (4)0 (5)7.6 J解析 (1)对物体进行受力分析，如图所示．W1＝ Fscos θ ＝10×2×0.8 J＝16 J(2)N＝ G－ Fsin θ ＝20 N－10×0.6 N＝14 Nf＝ μN ＝0.3×14 N＝4.2 NW2＝ f scos 180°＝－4.2×2 J＝－8.4 J(3)W3＝ Gscos 90°＝0(4)W4＝ Nscos 90°＝0(5)W＝ W1＋ W2＋ W3＋ W4＝7.6 J8也可由合力求总功F 合 ＝ Fcos θ － f＝10×0.8 N－4.2 N＝3.8 NF 合 与 s 方向相同，所以 W＝ F 合 s＝3.8×2 J＝7.6 J例 3 D [在加速、匀速、减速的过程中，电梯对人的支持力与人的位移方向始终相同，所以电梯对人的支持力始终对人做正功，故 D 正确．]例 4 见解析解析 甲图中力 F 做正功W＝ Fscos(180°－ θ )＝ Fscos 30°＝5 J.3乙图中力 F 做负功W＝ Fscos(180°－30°)＝ Fscos 150°＝－5 J.3丙图中力 F 做正功， W＝ Fscos 30°＝5 J.3丁图中力 F 做正功， W＝ Fs＝10 J对点练习1．AD 2.ACD 3.C4．重力做的功 60 J 支持力做的功 0 摩擦力做的功－16 J 合力做的功 44 J解析 斜面上的货物受到重力 G，斜面支持力 N 和摩擦力 f 共三个力的作用．货物位移的方向沿斜面向下，可以用正交分解法，将货物所受的重力分解到与斜面平行的方向和与斜面垂直的方向．可以看出，三个力中重力和摩擦力对货物做功，而斜面支持力对货物没有做功．其中重力 G 对货物做的功W1＝ mglsin 37°＝20×10×0.5×0.6 J＝60 J.支持力 N 对货物没有做功 W2＝0.摩擦力 f 对货物做负功W3＝ μmg cos 37°·lcos 180°＝－0.2×20×10×0.8×0.5 J＝－16 J.所以，外力做的总功为W＝ W1＋ W2＋ W3＝(60＋0－16)J＝44 J.若先计算合外力再求功，则合 外力做的功W＝ F 合 l＝( mgsin 37°－ μmg cos 37°)l＝(20×10×0.6－0.2×20×10×0.8)×0.5 J＝44 J.1第 1 讲 机械功[时间：60 分钟]题组一 功的概念及正、负功的判断1．下列说法正确的是( )A．－10 J 的功大于＋5 J 的功B．功是标量，正、负表示外力对物体做功还是物体克服外力做功 C．一个力对物体做了负功，则说明这个力一定阻碍物体的运动D．功是矢量，正、负表示方向2．一同学穿着旱冰鞋处于静止状态，推一下竖直墙壁后有了向后的速度．关于该同学推墙的过程中，下列说法正确的是( )A．墙壁对该同学做正功B．墙壁对该同学没有做功C．该同学对墙壁做正功D．该同学对墙壁没有做功3．质量为 m 的物体，静止在倾角为 θ 的斜面上，斜面沿水平方向向右匀速移动了距离L，如图 1 所示．物体相对斜面静止，则下列说法正确的是( )图 1A．重力对物体 m 做正功B．合力对物体 m 做功为零C．摩擦力对物体 m 做负功D．支持力对物体 m 做正功4.有一根轻绳拴了一个物体，如图 2 所示，若整体以加速度 a 向下做匀减速 运动时，作用在物体上的各力做功的情况是( )2图 2A．重力做正功，拉力做负功，合外力做负功B．重力做正功，拉力做负功，合外力做正功C．重力做正功，拉力做正功， 合外力做正功D．重力做负功，拉力做负功，合外力做正功题组二 功的计算5．如图 3 所示，坐在雪橇上的人与雪橇的总质量为 m，在与水平面成 θ 角的恒定拉力 F作用下，沿水平地面向右移动了一段距离 l.已知雪橇与地面间的动摩擦因数为 μ ，雪橇受到的( )图 3A．支持力做功为 mglB．重力做功为 mglC．拉力做功为 Flcos θD．滑动摩 擦力做功为－ μmgl6．如图 4 所示，一小孩和一大人都以水平的力匀速推动相同的木箱在相同的路面走同样的位移(推箱的速度大小如图中所注)，比较此过程中两人分别对木箱做功的多少( )图 4A．大人做的功多B．小孩做的功多C．大人和小孩做的功一样多D．条件不足，无法判断7．如图所示，力 F 大小相等，物体沿水平面运动的位移 l 也相同，下列哪种情况 F 做功最3少( )8．两个相互垂直 的力 F1和 F2作用在同一物体上，使物体运动， 如图 5 所示，物体通过一段位移时，力 F1对物体做功 4 J，力 F2对物体做功 3 J，则力 F1与 F2的合力对物体做的功为( )图 5A．7 J B．2 J C．5 J D．3.5 J9．如图 6 所示，用恒定的拉力 F 拉置于光滑水平面上的质量为 m 的物体，由静止开始运动时间 t，拉力 F 斜向上与水平面夹角为 θ ＝60°.如果要使拉力做的功变为原来的 4 倍，在其他条件不变的情况下，可以将( )图 6A．拉力变为 2FB．时间变为 2tC．物体质量变为m2D．拉力大小不变，但方向改为与水平面平行10．如图 7 所示，质量为 m 的物体 A 静止在倾角为 θ 的斜面体 B 上，斜面体 B 的质量为 M.现对该斜面体施加一个水平向左的推力 F，使物体随斜面体一起沿水平方向向左匀速运动，当移动的距离为 l 时，斜面体 B 对物体 A 所做的功为( )4图 7A． Fl B． mglsin θ cos θC． mglsin θ D．0题组三 综合应用11．如图 8 所示，一质量 m＝4 kg 的物体，由高 h＝2 m，倾角 θ ＝53°的固定斜面的顶端滑到底端．物体与斜面间的动摩擦因数 μ ＝0.2，求物体所受各个力所做的功及合外力所做的功？( g＝10 m/s 2，sin 53°＝0.8 ，cos 53°＝0.6)图 812．(1)用起重机把质量为 200 kg 的物体匀速提高了 5 m，钢绳的拉力做了多少功？重力做了多少功？克服重力做了多少功？这些力的总功是多少？( g＝10 m/s 2)5(2)若物体匀加速上升，加速度 a＝2 m/s2，绳的拉力做了多少功？物体所受各力的总功是多少？6答案精析第 1 章 功和功率第 1 讲 机械功1．ABC [功是标量，功的正负既不表示方向也不表示大小，而是表示力对物体起动力作用(即力对物体做功)还是力对物 体起阻力作用(即物体克服外 力做功)．选项 A、B、C 正确．]2．BD [(1)先分析墙壁的受力及做功情况：(2)再分析人的受力及做功情况：]3．BCD [物体的受力和位移如图所示．支持力 N 与位移 L 的夹角α 90°，故支持力做正功，D 选项正确；重力与位移垂直，故重力不做功，A 选项错误； 摩擦力 f 与位移 L 的夹角大于 90°，故摩擦力做 负功，C 选项正确；物体做匀速运动，所受合力为零，合力不做功，故 B 选项正确．]4．A [重力与位移同向，做正功，拉力与位移反向做负功，由于做匀减速运动，所以物体所受合力向上，与位移反向，做负功．]5．C [支持力和重力与位移垂直，不做功，A、B 错误；拉力和摩擦力分别做功为W＝ Flcos θ ， W＝－ μ (mg－ Fsin θ )l，C 正确，D 错误．]6．C [因为木箱匀速运动，小孩和大人所用的推力大小相等，又因为所走的位移相同，所以做功一样多，C 选项正确．]7．D [四种情况下， F、 l 都相同，由公式 W＝ Flcos α 可知，cos α 越小，力 F 做的功越少，D 中 cos α 最小，故选 D.]8．A [ W1＝3 J， W2＝4 J，故合力的功为： W＝ W1＋ W2＝3 J＋4 J＝7 J，故选 A.]9．ABD [本题要讨论的是恒力做功的问题，所以选择功的公式，要讨论影响做功大小的因素的变化，比较快捷的思路是先写出功的通式，再讨论变化关系．位移7s＝ at2＝ · t2， W＝ Fscos 60°＝ t2，12 12 Fcos 60°m F2cos260°2m当 F′＝2 F 时， W′＝4 W，当时间变为 2t 时， W′＝4 W；当 m′＝ m 时， W′＝2 W；12当 θ ＝0°时， W′＝4 W，由此可知，C 错，A、B、D 对．]10．D [对物体 A 进行受力分析，其受到重力 mg、支持力 N、静摩擦力 f，如图所示，由于物体 A 做匀速运动，所以支持力 N 与静摩擦力的合力即斜面体 B 对物体 A 的作用力竖直向上，而位移水平向左，所以斜面体 B 对物体 A 的作用力的方向与位移方向垂直，斜面体B 对物体 A 所做的功为 0，D 正确．]11．见解析解析 以物体为研究对象受力分析如图．物体受重力 mg、摩擦力 f、支持力 N，N＝ mgcos θ ，f＝ μmg cos θ .物体的位移 l＝ ，hsin θ根据功的公式可求得WG＝ mgh＝4×10×2 J＝80 J，WN＝0，Wf＝－ f·l＝－ μmg cos θ · ＝－0.2×4×10×2× J＝－12 J.hsin θ 34W 合 ＝ WG＋ WN＋ Wf＝80 J＋0－12 J＝68 J.求合外力做的功也可以先求合外力，再求合力的功．F 合 ＝ mgsin θ － f，W 合 ＝ F 合 ·s＝( mgsin θ － μmg cos θ )s＝(4×10×0.8－0.2×4×10×0.6)× J20.8＝68 J.812．(1)1.0× 104 J －1.0×10 4 J 1.0×10 4 J 0(2)1.2×104 J 2×10 3 J解析 (1)物体匀速提升，由平衡条件：F＝ G＝ 2.0×103 N钢绳的拉力做功：WF＝ Fh＝2.0×10 3×5 J＝1.0×10 4 J重力做功： WG＝－ mgh＝－2.0×10 3×5 J＝－1.0×10 4 J物体克服重力做功 1.0×104 J这些力所做的总功是： W 总 ＝ WF＋ WG＝0即：这些力所做的总功是 0.(2)根据牛顿第二定律 F－ mg＝ ma所以 F＝ mg＋ ma＝2 400 NWF＝ Fh＝2 400×5 J＝1.2×10 4 J各力做的总功也等于合外力做的功W 总 ＝ mah＝2.0×10 3 J.1第 2 讲 功和能[目标定位] 1.知道机械功的原理，理解使用任何机械都不能省功.2.理解功和能的含义，能举例说明功是能量转化的量度.3.知道机械做功的本质是能量转化的过程．一、机械功的原理1．内容：使用任何机械时，______对机械所做的功总是等于机械__________所做的功．2．表达式： W 动 ＝ W 阻 ＝______________或写成 W 输入 ＝ W 输出 ＋________.3．说明：机械功的原理说明，使用任何机械都________．想一想 使用任何机械都不省功，人们为何要使用简单机械呢？二、做功和能的转化1．能的概念：如果一个物体能够________________，我们就说这个物体具有能量．2．功和能之间的关系：做功的过程就是____________的过程．做了多少功，就表示有多少能从一种形式转化为另一种形式．因此，功是____________的量度．3．机械做功的本质：做功的机械是传递能量、实现________的装置．机械做功，只能将能量从一个物体______到另一个物体，或者将一种形式的能量______为另一种形式的能量.一、对机械功原理的理解1．功的原理的表达式：(1)不使用机械时： W 输入 ＝ W 输出 (或 W 动 ＝ W 阻 )．(2)使用机械时： W 动 ＝ W 阻 ＝ W 有用 ＋ W 额外 (或 W 输入 ＝ W 输出 ＋ W 损失 )．(3)功的意义：① W 动 ＝ W 总 表示动力对机械做的功；2② W 阻 表示机械克服所有阻力做的功；③ W 有用 ＝ W 输出 表示机械克服有用阻力做的功；④ W 额外 ＝ W 损失 表示机械克服额外阻力做的功．2．不能省功的含义：“不省功”是功的原理的核心． “不省功”有两层含义：(1)等于(即理想机械)，是指使用机械做的功与不使用机械而直接用手所做的功是相等的．(2)大于，即费功(即非理想机械)，是指使用机械做的功比不使用机械而直接用手所做的功多．使用非理想机械时必然存在无用阻力，它对完成工作没有意义，所以又把它叫做无用功或额外功．做功的目的是克服有用阻力而做功，所以这一部分功是有意义的，称为有用功．使用任何机械时，动力对机械所做的功等于机械克服阻力所做的功，包括有用阻力和无用阻力(或额外阻力)．3．由于克服额外阻力所做的额外功的存在，实际上使用任何机械总是费功的．4．机械在生活中的应用：(1)省力机械：千斤顶、螺丝刀、斜面、钳子等．(2)省位移的机械：自行车、筷子、鱼竿等．(3)不省力也不省位移，只改变工作方式的机械：定滑轮、等臂杠杆等．注意：使用机械可以省力或省位移，但不能省功．例 1 如图 1 所示，通过一个定滑轮和一个动滑轮组成的滑轮组，将一重物匀速提高 2 m，已知重物的质量为 100 kg，动滑轮自身的质量为 1 kg，绳的质量和摩擦均不计，( g 取10 m/s2)求：图 1(1)人的拉力大小及拉力做的功；(计算结果保留四位有效数字)(2)该机械的有用功和额外功．3针对训练 利用斜面把 100 N 的货物推到高处，如果货物所受的摩擦力为 8 N，且已知斜面高为 3 m， 倾角为 37°，其他阻力不计，求：(1)克服重力所做的功和克服摩擦阻力所做的功；(2)推力 F 的大小及 F 所做的功．二、功、能及能的转化之间的关系1．功与能的区别：(1)能量是表征物体具有做功本领的物理量，是状态量．(2)功描述了力的作用效果在空间上的累积，反映了物体受力并运动的效果，是过程量．2．对功能关系的理解：(1)能量有多种不同形式，且不同形式的能量可以相互转化．不同形式的能量之间的转化通过做功来实现，即做功的过程就是能量转化的过程．(2)做了多少功就有多少能量从一种形式转化为另一种形式，即能量转化的多少可用做功的多少来量度．(3)功是能量转化的量度．机械是传递能量、实现能量转化的装置，它需要人们对其输入能量，然后将能量传递或转移到另一个物体．例 2 关于能量转化的说法中正确的是( )A．举重运动员把杠铃举起来，体 内的一部分化学能转化为杠铃的重力势能B．电流通过电阻丝使电能转化为内能C．内燃机做功的过程是机械能转化为内能的过程4D．做功的过程是能量转化的过程，某过程做了 10 J 的功，一定有 10 J 的能量发生了转化三、摩擦力做功的特点1．不论是静摩擦力，还是滑动摩擦力都可以是动力也可以是阻力，也可能与位移方向垂直，所以不论是静摩擦力，还是滑动摩擦力既可以对物体做正功，也可以对物体做负功，还可能不对物体做功．2．一对相互作用的静摩擦力等大反向且物体之间相 对静止，即两个物体的对地位移相同，由 W＝ Fl cos α 可判断两个相互作用的静摩擦力做功的总和为零．3．一对相互作用的滑动摩擦力等大反向但物体之间相对滑动，即两个物体的对地位移不相同，由 W＝ Fl cos α 可判断两个相互作用的滑动摩擦力做功的总和不为零，且为负值．4．在有滑动摩擦力做功的系统内，机械能减少转化为内能．例 3 质量为 M 的木板放在光滑水平面上，如图 2 所示．一个质量为 m 的滑块以某一速度沿木板表面从 A 点滑至 B 点，在木板上前进了 l，同时木板前进了 x，若滑块与木板间的动摩擦因数为 μ ，求摩擦力对滑块、对木板所做的功各为多少？滑动摩擦力对滑块、木板做的总功是多少？图 2例 4 如图 3 所示，同一物体分别沿斜面 AB、 CB 从斜面顶端由静止下滑到底端．则：图 35(1)物体克服摩擦阻力做的功 WAB________WCB(填“＞” 、 “＝”或“＜”)．(2)在物体下滑的过程中能量是如何转化的？对机械功原理的理解1．对于机械做功，下列说法正确的是( )A．使用机械时，输入功可以大于、小于或等于机械克服阻力做的功B．使用机械时，输入功一定不能小于输出功C．使用机械时，动力对机械做的功一定不能小于输出功D．使用机械时，动力对机械做的功等于机械输出功和损失功之和2．如图 4 所示，把同一物体分别沿 BA、 CA、 DA 三个光滑斜面匀速推到 同一高度的 A 点，下列说法中正确的是( )图 4A．沿 BA 斜面最费力，做的功最多B．沿 DA 斜面最费力，做的功最少C．沿三个斜面做的功一样多，沿 DA 斜面最省力6D．沿三个斜面做的功一样多，沿 BA 斜面最省力对做功和能的转化的理解3．关于功和能，下列判断正确的是( )A．古代的钻木取火是通过摩擦力做功将其他能转化为内能B．举重运动员把杠铃举起来，体内的一部分化学能转化为杠铃的重力势能C．跳高运动员起跳时，通过体内肌肉做功，体内的 部分化学能转化为人的动能D． 人走路时，没有力做功所以没有能量转化摩擦力做功的特点4.如图 5 所示， B 物体在拉力 F 的作用下向左运动，在运动的过程中， A、 B 之间有相互作用的力，则对力做功的情况，下列说法正确的是( )图 5A． A、 B 都克服摩擦力做功B． A、 B 间弹力对 A、 B 都不做功C．摩擦力对 B 做负功，对 A 不做功D． A、 B 间弹力对 A 不做功，对 B 做正功7答案精析第 2 讲 功和能预习导学一、1.动力 克服阻力2． W 有用 ＋ W 额外 W 损失3．不省功想一想 使用任何机械虽然都不能省功，但可以省力或省位移，改变人的工作方式和劳动强度，提高工作的效率．二、1.对别的物体做功2．能量转化 能量转化3． 能量转化 转移 转化课堂讲义例 1 (1)336.7 N 2 020 J (2)2 000 J 20 J解析 (1)由题意知，动滑轮和重物的整体受力平衡，而整体向上的方向有三根绳子承担，即3F＝ G1＋ G2＝1 010 N所以人的拉力 F＝ N≈336.7 N1 0103要使重物升高 2 m，绳的作用点的位移 s＝3 h＝6 m.拉力做的功 WF＝ F·s＝2 020 J(2)该机械是为了将重物提升 2 m.所以有用功为 W 有用 ＝ G1h＝1 000×2 J＝2 000 J而提升过程中，克服动滑轮的重力做功是不可避免的，这是额外的，所以额外功 W 额外＝ G2h＝10×2 J＝20 J.针对训练 (1)300 J 40 J (2)68 N 340 J解析 对物体受力分析如图所示．8(1)克服重力所做的功 WG＝ Gsin 37°·l＝ Gh＝100×3 J＝300 J.克服摩擦阻力所做的功Wf＝ f·l＝ f· ＝8×5 Jhsin 37°＝40 J.(2)F＝ Gsin 37°＋ f＝100×0.6 N＋8 N＝68 N.根据机械功的原理，推力 F 所做的功应当等于 WG＋ Wf，所以推力 F 所做的功 WF＝300 J＋40 J＝340 J.例 2 ABD [举重运动员举起杠铃，使杠铃的重力势能变大，消耗了运 动员本身的化学能，A 正确；电流通过电阻丝，电流做功把电能转化为内能，B 正确；内燃机中的燃料燃烧，对外做功，把内能转化为机械能，C 错误；功是能量转化的量度，做功的过程就是能量转化的过程，D 正确．]例 3 － μmg (l＋ x) μmgx － μmgl解析 由题图可知，木板的位移为 sM＝ x 时，滑块的位移为 sm＝ l＋ x， m 与 M 之间的滑动摩擦力 f＝ μmg .由公式 W＝ Fscos α 可得，摩擦力对滑块所做的功为 Wm＝ μmgs mcos 180°＝－ μmg (l＋ x)，负号表示做负功．摩擦力对木板所做的功为 WM＝ μmgs M＝ μmgx .这对滑动摩擦力做的总功： W＝ Wm＋ WM＝－ μmg (l＋ x)＋ μmgx ＝－ μmgl .例 4 (1)＝ (2)见解析解析 (1)设物体与斜面间动摩擦因数为 μ ，斜面长为 L，斜面 倾角为 θ ，则滑动摩擦力f＝ μmg cos θ克服摩擦力做的功 Wf＝ fL＝ μmg cos θ ·L＝ μmgs BDsBD为斜面底端长，所以 WAB＝ WCB.(2)物体沿斜面下滑过程中，重力势能减少，转化为物体的动 能和物体和斜面间的内能．对点练习1．BCD 2.D 3.ABC4．BC [ A、 B 间的相互作用力 f1与 f2、 FAB与 FBA如图所示， A 没有发生位移， f2、 FBA对 A不做功， B 发生了位移， f1做负功， FAB与位移成 90°角，不做功，B、C 对，A、D 错．]