九年级物理机械功和机械能例题与习题

第十二章机械工作和机械能例题和练习问题【例1】在平地上，用50N的水平推力按压重量为100N的箱子，前进了10m (图1 )，按压箱子的孩子们做了什么？ 把这个箱子等速抬高1.5米，他做了多少工作？【分析】水平推箱功W1等于水平推力f与水平前进的距离s的乘积Fs。 等速抬起箱子时使用的力f与箱子的重量g大小相同，方向相反。 提箱是f 克服重力(阻力) g而使箱向f 方向上升h的功w2=fh=GH，这种情况下，经常为了简单起见克服阻力g而成为功W2=Gh。【解答】F=50N，s=10m，G=100N，h=1.5m。 W1=Fs=50N10m=500J。W2=Gh=100N1.5m=150J。a :他推箱子工作500J，提箱子工作150J。【解释】问题有50，100的力和10m，1.5m的距离两个力。 请不要背诵废话公式，计算W1=100N10m=1000J、w2=50nm=75j这两个功能。对于公式，必须在理解的基础上进行记忆运用。 W=Fs下的f是使物体沿该方向通过距离s的力，s是物体沿f方向通过的距离。【例2】重量为100N的物体在光滑的水平面上等速移动80m后，重力对物体产生的作用是多少？【分析】重力的方向为垂直向下，物体没有在垂直方向上移动的物体在平滑的水平面上移动是因为物体有惯性，所以能够维持运动状态。 水平方向不受力。【解答】W=Gh=1000=0【说明】力对物体作用，必须强力作用于物体，物体在力的方向上通过距离。 有力的话，即使不向力的方向移动，不受力，物体静止，等速直线运动，物体也没有力。【例3】某人以100吨的水平张力，使500N吨的物体在水平地面上以8m等速移动，张力做了多少工作？ 如果他用100N的力量抬起这件重物，他做了什么？【分析】他以100N的水平张力作用于物体，向其力的方向移动8m时，他对物体的作用等于FS。 他用100N的力上下抬起重物时，物体还没有移动，物体没有向这个力的方向移动距离，他对物体没有成功。【解答】W1=F1F1=100N8m=8102Js2=0W2=0【说明】作业需要作用于物体的力和物体向该力的方向移动的距离这两个要素。【例4】比水面高30m的地方有容积50m3的水箱，所以只要能够用离心式泵向水箱汲水，用1h充满水箱即可。 这个泵的功率至少是几千瓦(假设g=10N/)【分析】这个问题所追求的力量。 可以根据功率P=W/t，其中t是1h，w是W=Gh求出，其中g是50m3，h是30m。 g的值由水的体积v和密度求出质量m。想法P=W/tW=GhG=mgm=V【解答】m=V=1103kg/m350m3=5104kgG=mg=5104kg10N/kg=5103Nw=gh=5103n30ma=1.5107jp=w/t=1. 5107 j/3600 s=4200 w=4.2kw答：泵的功率必须在4.2kW以上。【例5】重量为2540N的货物。 如图2所示，滑轮组将其提高了1.7m。 如果不考虑摩擦，皮带轮和绳索的重量(1)绳索端张力f是多少n？(2)绳索端移动的距离是多少米？(3)考虑到摩擦、滑轮和绳索的重量，绳索端必须加力800N，滑轮的机械效率是多少【分析】使用滑轮组时，重物g由n段绳索负担，抬起重物g的力f是重物g的n分之一的重物g由n段绳索负担，因此重物上升hm时，绳索的前端移动的距离s=nhm； 考虑到摩擦、滑轮、绳索的重量，滑轮的机械效率等于学习和总功之比。(1)绳索端张力为F=G/n=2540N/4=635N(2)绳索端的移动距离为s=nh=41.7m=6.8m。(3)滑动轮系的机械效率为=W有/W总和=GH/fs=GH/fnh=g/fn=2540 n/(4800 n )79 %【说明】如何判断学习、追加工作、总工作是解决与机械效率有关的问题的关键，在解决问题时能够以机械工作的目的进行分析。 使用机械提升物体，提升物体的功能学习w有=Gh，也就是说，学习等于提升物体的重力和提升高度的乘积。 所有动力所做的工作都是总工作w为合计=Fs，等于力和机器因动力而移动的距离的乘积。 克服摩擦和机械自身重力的工作是额外的工作。 w额=W总有-W。图2【例6】在以下物体中，只具有动能的是_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _动能和势能的是 。a .停在地上的汽车。b .在空中飞行的飞机。c .用起重机吊在空中静止的货物。d .弹簧。e .在水平线路上行驶的列车。【分析】因为停在地面上的车没有运动，没有动能的地面没有潜力。在空中飞行的飞机正在运动，它有动能。它离地面有一定的高度和重力势。在空中静止的货物没有动能，只有重力势。弹簧在没有发生弹性变形时，没有弹性势。在水平线路上行驶的列车，只有动能，没有位能。【解答】只有电势的是c动能是e。有动能和电势的是b。【说明】在确定物体具有什么样的能量时，按照动能、重力势、弹性势的定义，分析物体是否运动、是否被抬起、是否发生弹性变形、符合哪个能量的定义，分析物体符合哪个能量的定义【例7】下面的物体各自具有什么样的形状的机能呢？(一)高速发射的火箭；(2)拉伸的弹球橡胶条(3)停在水电站水库的上游水(4)垂直于最高点的上投球。【分析】对照动能、重力势、弹性势的定义，可以判断这些物体各自具有什么形状的能量。【解答】(1)高速发射的火箭，因为速度不是零，而是高度增加，所以有动能和潜力。(2)被拉伸的弓形橡胶带弹性变形，具有弹性势。(3)被水库拦住的上游水在流动，有机能的同时水位被水库提升，具有重力潜力。(4)球垂直投向顶点时，不运动，速度变为零，所以只有重力势。【例8】在下述情况下，判断物体的动能、势能是否发生变化，是增加还是减少？(1)货物因绳索牵引而上升，但速度减慢(2)电梯上升越来越快(3)汽车在直线道路上等速前进(4)弯曲的钢锯直。【分析】(1)货物上升过程中，距离地面的高度增加，运动速度减少。(2)电梯上升过程中，离地面的高度和运动速度增加。(3)汽车在直线道路上等速行驶时，离地面的高度和运动速度没有变化。(4)弯曲的链锯，在笔直的过程中，弹性变形变小。【解答】(1)货物的重力势增加，动能减少。(2)电梯重力势增加，动能增加；(3)汽车的重力势和动能都不变。(4)电锯的弹性势变小。【说明】说明动能的大小和变化时，要把握质量和速度来分析势能的大小和变化时，要把握质量和距离地面的高度，或者弹性变形的状况来分析。【例9】一个乒乓球从高处静止落下，撞到地板后上升，在这个过程中，乒乓球的机械能发生变化的原因是 a .势能动能势能。b .动能势能势能。c .动能势能动能势能动能。d .势能动能势能动能势能。【分析】乒乓球在很高的地方被举起来了所以有潜力。 坠落过程中，高度降低，速度增大，在与地面碰撞之前，球的所有势能都会变成动能。 撞到地板的瞬间，由于球变形了，球的动能变成了球的弹性势。 球在恢复变形过程中，弹性势变为动能，使球产生反向速度(如果不考虑能量损失，这个速度与球撞击地面前的速度大小相同)。 在上升过程中，动能逐渐转变为势能，直到动能变为零。 从下落到跳跃的全过程中经历的能量变化过程是重力势动能弹性势动能重力势。填空问题1 .人用水桶从井里汲水时，水的工作就是工作，水桶和绳子的工作就是工作2 .起重机使3000N的物体在1min以内等速上升20m，其间起重机的工作是6104 J，起重机的工作是w。3 .如图1所示，一个学生做俯卧撑、俯卧撑运动，他可以看作杠杆，他的重心是a点，重力是500N，他支撑身体，对双手地面的压力至少是n，他在1min以内做30个俯卧撑，肩膀上升的距离都是0.4m，他图14 .甲方和乙方同学分别把同样重量的树从一楼搬到三楼，甲方的时间比乙方的时间长，两树对工作的大小关系为w甲WB乙方。5 .可知，某起重机将1104N的重物向垂直方向抬起，重物从静止向上开始变速直线运动，然后进行等速直线运动，重物在最初的30s上升的高度为16m，在接下来的10s下又等速上升了8m。 如果空气阻力被忽略，则在等速运动的过程中起重机拉动重物的力为w，上述40s内的重物运动的平均速度为m/s。6 .重量为500N的物体以100N的水平拉伸力沿水平地面以0.5m/s的速度等速运动10s。 在这个过程中，引力的作用在j，拉力的工作力量是w7 .某百货公司的店员以20N的水平推力使质量65kg的货物沿水平方向以3m等速移动时，该店员对货物作业j，对货物的重力作业j，物体受到的摩擦阻力为n以8.10n的水平拉伸力拉伸木块，在水平工作台上进行等速直线运动，木块承受的摩擦力为n，木块移动0.5m时拉伸力起作用的功j9.(如图2所示，我们知道物体的重量等于g，请补充物理。 根据物体的g和补充的物理量求出活动滑轮的机械效率(忽略绳索的重量和摩擦)。 补充的物理量的名称和符号：机械效率=10 .用图3所示滑轮使重量g的物体等速地移动h .绳索的距离正在学习。如果将使用的张力设为f，则该滑轮系的机械效率为图2图311 .如图4所示，小穆在“测量滑轮组的机械效率”实验中，等速拉动6N的物体，使物体上升0.2m，将弹簧表的显示数设为n，则有学习的是j、机械效率没错12 .如图5所示的机械牵引重量为500N的物体在水平地面上等速运动，物体受到的摩擦力为120N，绳索末端的水平张力为50N，滑动轮系的机械效率为物体运动的速度为0.2m/s时，10s内的牵引力的功率为j图4图513 .由两个滑轮和两个固定滑轮组成的滑轮组件提起重物，以2m等速提起重量为1000N的重物，人站在地面上的张力为312.5N，不论绳子的重量和摩擦，该滑轮组件的学习是j，机械效率是。液压起重机10s，重量15000N的汽车提高2m，起重机制造了汽车焦点工作，力量是w。图6是某举重运动员在0.5s以内起立直到举起杠铃为止拍摄的两张照片，杠铃的质量为100kg，杠铃的重量为n。 照片中杠铃的实际直径为40cm，从照片中可以看出选手在杠铃上工作的平均功率约为w。 (g为10N/kg )图617 .如图7所示，用可动滑轮拉伸物体a速度为0.5m/s，在水平面上等速直线运动，物体a的重量为20N，受到的摩擦阻力为物体的重量的0.2倍，水平张力为2.5N，在2s内拉伸的力起作用的是带轮的机械效率(带轮的重力除外) .图7图8图918 .甲、乙两位工人分别采用图8所示的A.B两种方式，将相同重量的砂袋向高处提起，滑轮的重力小于砂的重力，无视无摩擦阻力的绳索的重力。 劳动力很小，两人使用的皮带轮的机械效率为A B。 (、=、 或 )如图9所示，借助50N的水平张力f，重量为800N的物体沿着水平地面进行等速直线运动，物体与地面之间的滑动摩擦力为120N。 滑轮系的机械效率如果物体的速度为0.2m/s，则1min以内的张力下的功率为j20 .滑轮组既省力又能改变力的方向。 亮度是用自制的滑轮组抬起500N的重物(如图10所示)，绳子的自由端的张力F=200N，重物以0.2 m/s的速度等速上升，不论摩擦和绳子的重量，滑轮组的重物n，张力功率是w，该滑轮组的机械效率是，抬起的重物变重时21 .建造大楼时，首先要打上地基。 相同高度的同一桩，在刚受到打击后的某一瞬间，三个桩所处的位置，如图11所示，在打桩时，发现三个锤中锤的功能最大。 A.B如果两锤的质量相同，开始下落时，锤的高度会变低。 B.c如果两个重物落下时的高度相同，则重物的质量会变大。图10图11悬挂在屋顶上的电灯b .