2020中考人教版物理 专题复习 教案:功(1)
展开一、考点突破
1. 结合实例认识功的概念。
2. 能用机械功的公式进行简单计算。
3. 能用生活、生产中的实例解释机械功的含义。
中考涉及功的内容不多,难度也不大,常考查的内容有功的定义、功的公式及做功的两个必要因素,一般以选择和填空题的形式出现。
二、重难点提示
重点:功的计算
难点:做功的两个必要因素
一、知识脉络图
二、知识点拨
(一)力学中的功
力学中所说的功一定与某个力相对应,也就是说做功的主体是作用在物体上的力。如:人推车时人对车做的功,其实质是人作用于车上的力对车做的功。判断该力是否做功的两个必要因素:一看是否有力作用在物体上;二看该物体是否在力的方向上移动了一段距离。如果两个因素都具备,那么力一定做了功。[来源:学科网]
【说明】不做功的三种情形
情形
原因
实例
劳而无功(有力、无距离)
有力作用在物体上,物体静止不动,没有移动距离
不劳无功(有距离、无力)
物体靠惯性运动,虽然移动了距离,但没有力使物体运动
垂直无功(有力、有距离,但力与距离垂直)
虽然有力作用在物体上,物体也移动了一段距离,但物体没有在这个力的方向上移动距离
(二)功的计算
1. 定义:力与在力的方向上移动的距离的乘积叫做功。
2. 定义式:W=Fs
【说明】符号的意义及单位:W-功-焦耳,F-力-牛顿,s-距离-米
(三)功的原理
1. 使用任何机械都不省功,这个结论叫做功的原理。
2. 功的原理的另一种表述:使用机械时,人们所做的功,都不会少于不用机械时所做的功。
功的原理的表达式(对于理想机械):W机械=W手,即Fs=Gh(一般用机械提物体时的表达式)
【说明】对于功的原理的理解:
(1)“用机械做的功等于直接用手做的功”是对理想机械而言的(不考虑机械自重和摩擦等额外阻力),具有特殊性。而“使用任何机械都不能省功”是对所有实际机械而言,具有普遍性。
(2)人们使用机械有时为了省力,有时为了省距离,还可以改变做功的快慢,使用机械还能够比较方便地完成人们不便直接完成的工作,但既省力又省距离的机械并不存在。
(3)功的原理是一个普遍的结论,对于任何机械都适用,几种机械联合使用也遵守功的原理。
能力提升类
例1 下图所示的几种情况中,人对物体做了功的是( )
A. 静止的小车在拉力的作用下向前运动
B. 搬而未起
C. 提着小桶在水平路上匀速前进
D. 运动员将杠铃举起后停留了3秒
一点通:本题要抓住做功的两个必要因素:作用在物体上的力;物体在力的方向上通过的距离。二者缺一不可。A选项,人给小车一个向前的拉力作用,小车在拉力作用下向前移动了距离,人对小车做了功。符合题意。B选项搬石头时,人给石头一个力的作用,石头在力的作用下没有移动距离,人对石头没有做功。不符合题意。C选项人给水桶一个向上的力,水桶向上没有移动距离,人对水桶没有做功。不符合题意。D选项运动员将杠铃举起后停留了3秒,运动员给杠铃一个向上的力,杠铃向上没有移动距离,人对杠铃没有做功。不符合题意。
答案:A
点评:有力有距离,力对物体不一定做功,要使力对物体做功,物体移动的距离一定是在力的作用下通过的。[来源:Z|xx|k.Com]
例2 如图所示,在水平面ABC中,AB段光滑,BC段粗糙,且AB=BC=20m,用10N的水平恒力F推着100N的重物,由A点运动到C点,在AB段、BC段上推力做的功分别为W1、W2,则W1、W2的大小关系是( )
A. W1=W2 B. W1>W2 C. W1<W2 D. 无法确定
一点通:功等于作用在物体上的力跟物体在力的方向上通过的距离的乘积,与其他因素无关,即:W=Fs。物体M在不同路面上受到的推力F大小相等,物体在力的方向上通过的距离s相等,由公式W=Fs可得W1=W2,因此选项B、C、D不正确。
答案:A
点评:本题的解题关键是紧扣功的两要素,排除其他干扰因素的影响。
综合运用类
例3 已知力F所做的功是15焦,则力F与物体在力的方向上通过的距离s的图象大致是( )
A. B.
C. D.
一点通:因功一定,则F和s成反比关系,由函数图象可知结果。本题中,由W=Fs可知,F=W/s,即当W一定时,F与s成反比,则图象为反比例图象。
答案:B
点评:因功一定,则F大,s一定要小,才能保证功是不变的,其他三项均不适合题意。
例4 如图所示,某同学用力将铁块匀速拉起的过程中,下列说法正确的是( )
A. 用力拉铁块,人体内的化学能转化为机械能
B. 该装置不能省力,没有实用价值
C. 使用该装置可以省功
D. 该同学拉绳的方向不同,拉力大小也不同
一点通:该同学使用的是定滑轮,定滑轮的特点是不能够省力,但可以改变用力的方向,使用任何机械都不能省功,该做功过程使人体内的化学能转化为机械能。分析各选项:A. 用力拉铁块,人体内的化学能转化为机械能,说法正确,符合题意;B. 该装置不能省力,但可以改变用力的方向,有实用价值,说法错误,不符合题意;C. 使用该装置不可以省功,说法错误,不符合题意;D. 该同学拉绳的方向不同,拉力大小相同,说法错误,不符合题意。
答案:A
点评:解决此题的关键是根据定滑轮的特点结合功的原理进行分析。
思维拓展类
例5 用大小不同的甲、乙两个力拉同一物体,两个力所做的功W与在这两个力的方向上移动的距离s的关系图象如图所示,由图可知,甲、乙两个力的大小关系是( )
A. F甲>F乙 B. F甲<F乙 C. F甲=F乙 D. 条件不足,无法判断
一点通:分析图象,取相同的距离s,得出两个力做功的大小关系,再根据W=Fs分析两个力的大小关系。
如图,
当移动距离为s时,两个力做的功:
W甲>W乙,
∵W=Fs,
∴两个力:
F甲>F乙。
答案:A
点评:本题为很好的图象和控制变量法相结合的题目,类似图象:s-v图象、m-v图象、U-I图象等,属于中考常见题型。
例6 下图是一个两面光滑的斜面,∠β大于∠α,同一个物体分别在AC和BC斜面受拉力匀速运动到C点,所需拉力分别为FA、FB,所做功分别为WA、WB,则( )
A. FA=FB,WA=WB B. FA<FB,WA=WB
C. FA<FB,WA<WB D. FA>FB,WA>WB
一点通:斜面的倾斜角度越大,越费力。斜面AC的倾斜角度小于斜面BC,所以斜面AC更省力。斜面光滑说明摩擦力为0,即使用光滑的斜面没有额外功,根据W=Gh分析,有用功相同,又因为使用任何机械都不省功,所以拉力在两斜面上做的功相同。
答案:B
点评:本题考查斜面的省力情况、物体做功的大小,关键是知道接触面光滑,摩擦力为0,使用任何机械都不省功。
1. 利用公式W=Fs计算功时,必须注意以下几点:第一,要明确是哪个力对哪个物体做功,或者是哪个受力物体做功;第二,公式中的F是作用在物体上的力,公式中的s是物体在力F的方向上通过的距离;第三,物体沿着力F的方向移动距离s的过程中,力F始终作用在物体上,其大小和方向不变。[来源:学.科.网]
2. 力学中功的单位只能为焦耳(J),但电学中功的单位还可以是千瓦时(kW·h),即度。
同步测试
一、选择题
1. 如图所示,用10N的水平推力推着重为60N的物体沿水平方向做直线运动。若推力对物体做了60J的功,则在这一过程中( )
A. 物体一定受到了10N的摩擦力 B. 重力做的功一定为360J
C. 物体一定运动了1m D. 物体一定运动了6m
2. 以下说法正确的是( )
A. 做功的物体都受到力的作用 B. 在光滑水平面上做匀速直线运动的物体都做功
C. 作用力越大,力做功越多 D. 力对做变速直线运动的物体要做功
3. 体育课上两位同学进行爬杆比赛,假如他们先后从同一根杆的底端匀速爬到顶端。如果要粗略比较一下两人做功的大小,需要知道的物理量是( )
A. 爬杆的速度 B. 爬杆的时间
C. 两人的体重 D. 杆的具体高度
4. 足球运动员用150牛的作用力,将重4.5牛的足球踢出,足球沿水平场地向前运动的最大距离为20米,则运动员对足球所做的功为( )
A. 3000焦 B. 90焦[来源:学科网ZXXK]
C. 0焦 D. 无法确定
5. 下图所示的过程中,人对物体做功的是( )
A. B.
踢出去的足球在地面上滚动一段距离 运动员举起杠铃
C. D.
小孩用力推车,车未被推动 背着书包在水平路面上匀速前进
6. 如图所示,用大小相等的拉力F1、F2、F3使同一物体分别沿着水平面、斜面和竖直方向移动相同的距离s,拉力F1、F2、F3所做的功分别是W1、W2、W3。下列判断正确的是[来源:学*科*网]
( )
A. W1>W2>W3 B. W1<W2<W3
C. W1=W2<W3 D. W1=W2=W3
7. 文昌中学学生讲述了这样的生命奇迹:地震时有个男子,掉进突然裂开的地缝里,周围的人都以为他已经遇难,没想到,他又被巨大的气流从深约100m的地方安全冲上地面。估算上升过程中气流对他所做的功约为( )
A. 6×102J B. 6×103J
C. 6×104J D. 6×105J
8. (江西)斜面是一种简单机械,生活中经常用到它。工人师傅小波和小新分别用如图所示的甲、乙两种方法,将同样的物体搬上车,下列说法正确的是( )
A. 甲方法不可以省力,但能省功 B. 甲方法可以省力,也能省功
C. 乙方法可以省力,但不能省功 D. 乙方法可以省力,也能省功
9. 如图所示AB、AC、AD为三个光滑面。物体由A点分别沿着三个面滑下时,重力所做的功( )
A. 沿着AB面做的功最少 B. 沿着AC面做的功最多
C. 沿着AD面做的功最多 D. 重力做的功一样多
二、填空题
10. 在物理学中规定 _________ 叫做力对物体做了功。功等于 _________ ,它的计算公式是 _________ ,国际单位制单位是 _________ ,用符号 _________ 来表示。
11. 物理学里的功包括两个必要的条件:一是作用在物体上的 _________ ,二是物体在力的方向上通过的 _________ 。
12. 用20N的水平推力推着重200N的木箱沿水平地面运动5m,则在此过程中,推力对木箱做的功是 _________ J,重力对木箱做的功是 _________ J。
13. 下列哪种情况力对物体做了功?哪种情况力对物体没有做功?
(1)人搬石头,但没有搬动 _________ ;
(2)冰块在光滑的冰面上匀速滑动 _________ ;[来源:Zxxk.Com]
(3)起重机匀速吊起重物 _________ ;
(4)起重机吊着重物水平匀速移动了一段距离。拉力对物体 _________ ;
(5)用力将木块沿斜面匀速拉上一段距离 _________ ;
(6)一同学在讲台前提起一桶水,然后在水平方向上移动一段距离。在这一个过程中手对水桶做功了吗? _________
小结:通过以上实例,你能总结出做功为零的三种情况吗?
14. 功的原理告诉我们:使用任何机械都不能省功。如果把使用机械时我们总共做的功表示为W机械,把不用机械而直接用手做的功表示为W手,那么用数学语言来描述功的原理就是W机械 _________ W手。
15. 水平面上有A、B两个物体,用水平推力F1使物体A前进10m做功 W 焦耳,用水平拉力F2使物体B前进15m做功 2W 焦耳,则F1与F2的大小之比F1:F2= _________ 。
三、解答题
16. 阅读材料:
做功和能量
做功在物理学中具有特定的含义。人推车时对车施加一个向前的推力,车在力的作用下前进一段距离,只有在这种情况下,物理学才认为是人对车做了功。人用的力越大,移动的距离越长,力的作用效果就越显著,人做的功就越多。
力和在力的方向上移动的距离,是做功的两个因素,缺一不可。你从地面上提起水桶时,水桶在力的作用下,向上移动了一段距离,你对水桶做了功。如果手提着水桶站着不动,虽然你用了力,但是水桶没有移动距离,你只是费了力气,没有对水桶做功,这叫“劳而无功”。这里,手提着水桶站着不动和将水桶挂在钩子上没什么两样。
做功是生产和生活中常见的现象。不仅人能做功,运动的物体也能做功。从斜面上滚下的钢球撞在木块上,能将木块推动一段距离;飞行的子弹能打穿物体,都是由于钢球和子弹克服阻力做了功的结果。
举高的物体也能做功。气锤从高处落下,能把木桩打入地下;高空落下的冰雹,由于做功而砸坏了地上的农作物。
形状变化的弹簧也能做功,钟表里被旋紧的发条慢慢地放松,带动指针嘀嘀嗒嗒走个不停。
一个物体能够做功,就说明它具有能量。能量大的物体,做功的本领也大。风具有能量,人们就安装风车,利用风力做功。长江、黄河的水急流直下,蕴藏着很大的能量,人们筑起拦河坝,安上水轮机,让从高处落下的水推动水轮机旋转,带动发电机发电。
——摘自《中国少年儿童百科全书》(浙江教育出版社)
(1)材料中告诉我们做功须具备哪两个因素?
(2)请你用物理语言解释“劳而无功”的含义。
(3)物体对外做功后它自己的能量将怎样?别的物体对这个物体做功后,这个物体的能量又将怎样?
17. 如图是某晚报刊登的《“拾金”不昧》的漫画。
(1)此漫画中包含一些物理知识,请你说出其中的两点:
① _________ ;
② _________ 。
(2)从物理学角度说说这种不文明行为的危害?
18. 说出几个用了力但没有做功的例子。
19. 《西游记》中对孙悟空到龙宫借宝一段有这样的描述:“悟空撩衣上前,摸了一把,乃是一根铁柱子,两头是两个金箍,紧挨金箍有镌成的一行字:‘如意金箍棒一万三千五百斤’,约丈二长短,碗口粗细”。以国际单位制,金箍棒的质量为6750kg,体积约0.2m3,问:
(1)在海底将该棒抽出后,棒受到的重力和浮力多大?(g取10N/kg,ρ水=1.0×103kg/m3 )
(2)在海水中将该棒竖直上提1000m,孙悟空至少要做多大的功?
(3)为了方便用力,孙悟空将棒变得细短了许多(质量不变)。而思思同学认为孙悟空可以不做功就能让棒上升到海面。请你说说悟空要怎么做?
一、选择题
1.
解析:物体受到10N的水平推力,且推力做的功是60J,将W=Fs变形后,可以计算出物体移动的距离。
解答:物体受到的力F=10N,做功的大小W=60J,
s===6m,即物体水平向右移动了6m。
由于物体不一定是做匀速直线运动,故推力与摩擦力不一定相等,A错误;重力的方向是竖直向下的,没有做功,故B错误。
故选D。[来源:学|科|网]
点评:本题考查了对功的概念的理解和计算。做功的两个条件:物体受到力,并且在该力的方向上通过了距离。
2.
解析:根据做功的两个条件分析,即物体受到力,并且在该力的方向上通过了距离。
解答:A. 说法正确,做功的物体一定受到力的作用;
B. 说法错误,若在光滑水平面上做匀速直线运动的物体对外没有力的作用,则不做功;
C. 说法错误,若在力的方向上没有通过距离,则没有做功;
D. 说法错误,若物体在力的作用下做了变速运动,后又回到原处,则没有做功。
故选A。
点评:本题考查了对做功的概念的理解。做功的两个条件是缺一不可的。
3.
解析:做功的两个必要条件为:力和在力的方向上通过的距离,题中两人爬杆的高度相等,比较重力的大小就可解答此题。
解答:由W=Gh可知做功的多少与他们的体重和爬杆的高度有关。题中所给的条件是他们先后从同一根杆的底端匀速爬到顶端,即他们爬杆的高度相等,那么需要知道的物理量就是两人的体重。
故选C。
点评:本题考查了功的计算,弄清做功的两个条件是解题的关键,属于基础题。
4.
解析:力对物体做功的依据是:有力作用在物体上并且物体在力的方向上移动了距离。
解答:足球沿水平场地向前运动的距离已知,但这个距离是在力的作用下移动的距离还是滚动的距离不得而知,在力的作用下移动的距离是多少不知道,滚动时不做功,所以无法判断运动员对足球做了多少功。
故选D。
点评:本题考查力对物体做功的条件,解此题的关键是知道移动的距离,但在力的方向上移动的距离不知道,只知道向前移动的距离,这个距离还包括滚动的距离,滚动的距离不做功。
5.
解析:本题要抓住做功的两个必要因素:作用在物体上的力,物体在力的方向上通过的距离。二者缺一不可。
解答:A. 踢出去的足球,由于惯性在地面上滚动一段距离,没有受到向前的力,没有力对足球做功。不符合题意。
B. 运动员举起杠铃时,给杠铃一个向上的力,杠铃向上移动了距离,运动员对杠铃做了功。符合题意。
C. 小孩用力推车,小孩给车一个向前的力,车没有移动距离,小孩对车没有做功。不符合题意。
D. 背着书包在水平路面上匀速前进时,人对书包有一个向上的力,书包向上没有移动距离,人对书包没有做功。不符合题意。
故选B。
点评:有力没有距离,力对物体没有做功。
有距离没有力,没有力对物体做功。
有力有距离,力对物体也不一定做功。
有力作用在物体上,且物体在力的作用下移动了距离,力才对物体做功。
6.
解析:根据功的计算公式W=Fs可知:比较功的大小要比较拉力F和移动距离s的大小,从题目中找出F、s的大小就可比较做功的多少。
解答:∵F1=F2=F3、s1=s2=s3、W1=F1s1、W2=F2s2、W3=F3s3∴W1=W2=W3,故选D。
点评:比较做功多少的题目,要紧扣做功的两个必要条件,只要拉力和移动的距离相等,则做的功相等。
7.
解析:首先估测男子的质量,然后计算他受到的重力,最后根据功的公式计算即可。
解答:男子的质量约为60kg,
他受到的重力:
G=mg=60kg×10N/kg=600N,
上升过程中气流对他所做的功约
W=Gh=600N×100m=6×104J。
故选C。
点评:此题的突破口在于对男子质量的估测,这是易错的地方;这要求我们对于生活中的物体要多观察,多思考;选用公式W=Gh是关键。
8.
解析:根据功的原理:使用机械时,人们所做的功都不会少于不用机械而直接用手所做的功,也就是说使用任何机械都不省功。对各个选项逐一分析即可。
解答:由功的原理可知使用任何机械都不省功。
功的原理告诉人们,省力又省距离的机械是不存在的。
所以选项A、B、D错误,选项C正确。
故选C。
点评:此题主要考查学生对功的原理这一知识点的理解和掌握,解答此题的关键是牢记功的原理。
9.
解析:物体沿三个光滑斜面下滑,下降的高度h相同(在重力方向上移动的距离相同),利用W=Gh分析比较重力所做的功的大小关系。
解答:物体沿三个光滑斜面下滑,重力做功W=Gh,
∵物体在重力方向上移动的距离h相同,
∴重力所做的功相同。
故选D。
点评:本题考查了学生对功的计算公式的掌握和运用,确定在重力方向上移动的距离相同是解本题的关键。
二、填空题
10.
解答:答案为:力作用在物体上并且物体在力的方向上移动一定的距离;力与物体在力的方向上移动距离的乘积;W=F×s;焦;J
点评:牢记功的概念、计算公式和单位。
11.
解析:(1)功的两个必要因素:一是作用在物体上的力;二是物体在这个力的方向上通过的距离。
(2)判断物体是否做功必须同时具备上述两个条件。
解答:功的两个必要因素:一是作用在物体上的力;二是物体在这个力的方向上通过的距离。[来源:学&科&网Z&X&X&K]
故答案为:力;距离
点评:(1)掌握功的两个必要因素。(2)根据两个必要因素,会判断物体是否做功。(3)利用W=Fs计算功的大小。
12.
解析:(1)力对物体做功的两个必要条件:作用在物体上的力,物体在该力的作用下通过了距离。
(2)根据W=Fs进行计算。
解答:(1)木箱受到水平推力20N,竖直向下的重力200N,木箱沿水平地面移动了5m,推力对木箱做了功,重力对木箱没有做功。
(2)推力对木箱做的功:W=Fs=20N×5m=100J,
重力是竖直向下的,木箱向下没有通过距离,重力做的功是0J。
故答案为:100;0
点评:(1)根据做功的两个必要因素判断力对物体是否做功。
(2)根据W=Fs进行计算。
13.
解析:功等于作用在物体上的力与物体沿力的方向通过的距离的乘积,根据功的概念来判断题目中的各种情况有没有做功。
解答:(1)没有搬动,说明力没有做功;
(2)冰块在光滑冰面上匀速滑动,说明在冰块运动方向上没有力,故没有做功;
(3)起重机匀速吊起重物,力做了功;
(4)起重机吊着重物水平匀速移动,则移动的方向不是沿力的方向,故力没有做功;
(5)用力将木块沿斜面拉上一段距离,力做了功;
(6)一同学提起水在水平方向上移动,移动的方向不是沿力的方向,故力没有做功;
通过以上实例,可见做功为零的情况有三种:①没有力;②没有移动;③移动的方向不是沿着力的方向。
故本题答案为:(1)没有做功;(2)没有做功;(3)做了功;(4)没有做功;(5)做了功;
(6)没有做功;做功为零的情况有三种:①没有力;②没有移动;③移动的方向不是沿着力的方向。
点评:做功为零有三种情况,本题通过六个实例做了很好的检验,通过这六个实例,要切实掌握好做功为零的三种情况。
14.
解析:使用机械时,我们除了做有用功外,还需做一部分额外功,所以做的总功会大于有用功。
解答:功的原理告诉我们:使用任何机械都不能省功。
故答案为:≥
点评:使用机械时,人们所做的功都不会少于不用机械而直接用手所做的功,也就是使用任何机械都不省功。
15.
解析:已知两次做功的位移,本题将功的公式变形后即可分别求出两个力,则比值可求。
解答:由W=Fs得:F1=,F2=
则=
故答案为:3:4
点评:本题考查功的公式的变形,由于给出的两个功不是定值,所以在审题时要仔细,属简单题。
三、解答题
16.
解析:(1)物理学中的功指的是力的成效:所以做功不仅要有力,还要有效果,即在力的方向上移动的距离。
(2)劳而无功指的是有付出:力,而没有成效:在力的方向上移动的距离,即缺少两个必要因素中的一个。
(3)做功是改变物体能量的一个方法,它具有方向性。物体对外做功,将内能转化为机械能,物体的能量减少。外界对物体做功,将机械能转化为自身的内能,物体的能量增加。
解答:(1)做功的两个必要因素:力和在力的方向上移动的距离。
(2)“劳而无功”就是指对一个物体施了力,但物体没有移动距离,因而没有做功。
(3)物体对外做功,自己的能量减小。别的物体对这个物体做功后,这个物体的能量将增大。
点评:知道做功的两个必要因素,及理解不做功的情况是关键。
17.
解析:解决此题关键是要将图片上的信息与所学知识结合起来,要细微观察,从而迅速、准确地捕捉到有用的信息,再筛选所学的相关知识,用之解决问题。
解答:(1)①第一幅图,香蕉皮从高处下落,在下落过程中,重力势能转化为动能;
②第二幅图,人出汗了,汗液蒸发会吸收热量;
③第三幅图,楼上的主人开门,开门利用了杠杆原理。
(2)高空落下的香蕉皮落到地面附近时动能大,易造成较大的伤害事故;香蕉皮落在地面被人踩到时摩擦力变小,人易滑倒。
点评:本题所展现的是生活中的情景,与学生的生活比较贴近,学生有兴趣做这样的题。这道题主要考查学生捕捉信息、分析推理的能力,是一道好题。
18.
解析:做功的两个必要因素:作用在物体上的力;物体在力的方向上通过的距离;二者缺一不可。
解答:人静止地扛着重物,人对重物有竖直向上的力,但是没有向上移动距离;
起重机把吊起的重物沿水平方向匀速移动,起重机给重物一个竖直向上的力,移动的距离是水平方向的,移动的距离不是在力的作用下通过的。
故答案为:人静止地扛着重物;起重机把吊起的重物沿水平方向匀速移动。(答案不唯一)
点评:本题改变了以往的考查形式,让学生自己举例,只要把习题中遇到过的例子举出即可。
19.
解析:(1)已知棒的质量可用重力公式求棒的重,已知棒的体积(在水中,排开的水的体积),可利用阿基米德原理求棒受到的浮力;
(2)求出孙悟空在水中提棒的力,利用W=Fs求其对棒做的功;
(3)知道棒无论变细、变短、变长、变粗,其质量均不变,在水中的自重也不变,可以通过增大受到的浮力使棒自动上浮。
解答:(1)G=mg=6750kg×10N/kg=67500N,
F浮=ρ水V排g=ρ水Vg=1.0×103kg/m3×0.2m3×10N/kg=2000N
(2)在海水中将棒竖直上提用的力:
F=G-F浮=67500N-2000N=65500N,
W=Fs=65500N×1000m=6.55×107J
(3)将棒变长、变粗,体积变大,在水中排开的水的体积变大,根据阿基米德原理知道受到的水的浮力变大,而棒的质量不变、重力不变,当海水对棒的浮力大于重力时,棒就会自行浮到海面。
答:(1)在海底将该棒抽出后,棒受到的重力为67500N、浮力为2000N;
(2)在海水中将该棒竖直上提1000m,孙悟空至少要做6.55×107J的功;
(3)孙悟空将棒变长、变粗。
点评:本题考查了学生对重力公式、阿基米德原理、物体的浮沉条件的掌握和运用,利用好“棒变细、变短、变长、变粗,但质量不变”是解本题的关键。
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