2012初中物理同步训练第12章《机械功和机械能》（沪粤版九年级上）.doc

第12章　机械功和机械能例题与习题【例1】在平地上，用50N的水平推力推动重100N的箱子，前进了10m（图1），推箱子的小朋友做了多少功？如果把这个箱子匀速举高1.5m，他做了多少功？【分析】水平推箱子做的功W１，等于水平推力F和水平前进的距离s的乘积Fs匀速举箱子时用的力F′与箱子重G大小相等、方向相反举箱子是F′克服重力（阻力）G使箱子在F′方向上升高h，所做的功W2＝F′h＝Gh，这种情况下，常常为了简便而说：克服阻力G做的功W2＝Gh解答】　　F＝50N，s＝10m，G＝100N，h＝1.5m　　　W１＝Fs＝50N×10m＝500J　　W2＝Gh＝100N×1.5m＝150J　　答：他推箱子做功500J，举箱子做功150J说明】题中给了两个力：50N、100N，也给了两个距离：10m、1.5m千万不要死记乱套公式，算出两个功：W１＝100N×10m＝1000J，W2＝50N×1.5m＝75J　　对于公式，务必要在理解的基础上记忆、运用W＝Fs中的F是使物体在它的方向上通过距离s的力，s是物体在F方向上通过的距离 【例2】 重为100N的物体在光滑水平面上匀速移动80m，则重力对物体做的功是多少？【分析】重力的方向竖直向下，在竖直方向上物体没有发生移动；物体在光滑水平面上移动，是由于物体有惯性，可以保持运动状态不变。

水平方向上没有受到作用力解答】W＝Gh＝100×0＝0【说明】力对物体做功，必须有力作用在物体上，且物体在力的方向上通过距离如果有作用力，但在力的方向上没发生移动，或者不受作用力，物体静止或匀速直线运动，都没有力对物体做功例3】 某人用100N顿的水平拉力，将500N顿的物体在水平地面上匀速移动8m，拉力做了多少功？若他用100N顿的力竖直向上提此重物，他对物体做多少功？【分析】当他用100N的水平拉力作用于物体，物体且在这个力的方向上移动8m，他对物体做的功应等于FS而他用100N顿的力竖直向上提重物时，物体仍静止不动，物体没有在这个力的方向上移动距离，所以他对物体没做功解答】　 　W１＝F１F１＝100N×8m＝8×10２J　　∵s2＝0　　∴W2＝0【说明】做功有两个必要的因素，即作用在物体上的力和物体在该力方向上移动的距离，两者缺一不可例4】 高出水面30m处有一个容积是50m3的水箱，要用一台离心式水泵抽水给水箱，1h能把水箱充满即可这台水泵的功率至少是多少千W？（取g＝10N/千克）【分析】这道题要求的功率功率P=W/t，其中t是1h,而W可以根据W＝Gh求出，其中G是50m3水重，h是30m。

G的值，从水的体积V和密度ρ求出质量m以后就知道了思路P=W/t→W=Gh→G=mg→m=ρV　【解答】 　　m=ρV=1×103kg/m3×50m3=5×10４kg　　G=mg=5×10４kg×10N/kg=5×103N　　W=Gh=5×103N×30m=1.5×107J　　P=W/t=1.5×107J/3600s=4200W=4.2kW答：水泵的功率应不小于4.2kW例5】 重2540N的货物如图2所示，滑轮组把它提升1.7m若不考虑摩擦，也不考虑滑轮和绳子的物重，则：　　（1）绳端拉力F是多少N？　　（2）绳端移动的距离是多少m？　　（3）若考虑摩擦、滑轮和绳子的物重，须在绳端施力800N，滑轮组的机械效率是多少？【分析】使用滑轮组时，重物G由n段绳子承担，提起重物G所用的力F就是重物G的n分之一；由于重物G是由n段绳子承担，当重物升高hm时，绳末端移动的距离s＝nhm；若考虑摩擦、滑轮和绳子的物重，滑轮组的机械效率等于有用功和总功的比值解答】（1）绳端拉力为F=G/n=2540N/4=635N 　　（2）绳端移动的距离为s＝nh＝4×1.7m＝6.8m　　（3）滑轮组的机械效率为　　　　η=W有/W总=Gh/Fs=Gh/Fnh=G/Fn=2540N/(4×800N)≈79% 【说明】如何判断有用功、额外功、总功，是解机械效率有关问题的关键，解题时可以用机械做功的目的来分析。

凡是用机械来升高物体的，使物体升高所做的功为有用功；且有W有＝Gh，即有用功等于被升高的物体的重力与其提升高度的乘积凡是动力做的功就是总功；且有W总＝Fs，它等于力与机械在动力作用下移动的距离的乘积而用来克服摩擦和机械自身重力所做的功为额外功W额＝W总－W有图2【例6】下面的物体中，只具有动能的是______；只有势能的是______；既具有动能、又具有势能的是 [ ]A．停在地面上的汽车　　B．在空中飞行的飞机　　C．被起重机吊在空中静止的货物　　D．弹簧　　E．在水平铁轨上正行驶的火车分析】停在地面上的汽车没有运动，它不具有动能；因在地面上，它也没有势能　　正在空中飞行的飞机，它在运动着，具有动能；它离地面有一定的高度，又具有重力势能　　在空中静止的货物，它没有动能，只有重力势能　　弹簧在没有发生弹性形变时，它不具有弹性势能　　水平铁轨上行驶的火车，只有动能没有势能解答】只有势能的是C；只有动能的是E；既有动能又有势能的是B说明】在确定物体具有何种能量时，应按照动能、重力势能、弹性势能的定义，分析物体是否在运动，是否被举高，是否发生了弹性形变，符合哪一种能量的定义，就确定物体具有哪一种能量。

例7】下列物体各具有什么形式的机械能？　　(1)高速升空的火箭；　　(2)被拉长的弹弓橡皮条；　　(3)被水电站拦河坝拦住的上游水；　　(4)竖直到达最高点的上抛小球分析】对照动能、重力势能、弹性势能的定义，即能判断出上述物体各具有什么形式的能解答】(1)高速升空的火箭，速度不为零，且高度在增加，因此具有动能和势能　　(2)被拉长的弹弓橡皮条发生弹性形变，具有弹性势能　　(3)被拦河坝拦住的上游水是流动的，具有功能；同时水位又被拦河坝提得较高，因此又具有重力势能　　(4)小球被竖直抛到最高点时，不再运动，速度为零，因此只具有重力势能 【例8】判断下列几种情况下，物体的动能、势能是否变化？是增加还是减少？　　(1)货物在钢丝绳的牵引下上升，但速度在减小；　　(2)电梯上升得越来越快；　　(3)汽车在平直公路上匀速前进；　　(4)弯曲的钢锯条在逐渐变直分析】(1)货物在上升过程中，离地面的高度增加，运动速度减小　　(2)电梯在上升过程中，离地面的高度及运动速度都增加　　(3)汽车在平直公路上匀速行驶时，其离地面的高度和运动速度都没有发生变化　　(4)弯曲的钢锯条在逐渐变直的过程中，弹性形变逐渐变小。

解答】(1)货物的重力势能增加，动能减少　　(2)电梯的重力势能增加，动能增加　　(3)汽车的重力势能、动能都不变　　(4)钢锯条的弹性势能减小说明】在说明动能的大小和变化时，应抓住质量和速度进行分析；说明势能的大小和变化时，应抓住质量和离地面的高度或抓住弹性形变的情况进行分析例9】一只乒乓球由高处静止下落撞击地板后又上升，在整个过程中，乒乓球机械能转化的情况是 [ ]　　 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】乒乓球在高处，由于被举高具有势能在下落过程中，高度降低，速度增大，在撞击地面前，球的全部势能转化为动能在撞击地板的一瞬间，由于球发生形变，球的动能转化为球的弹性势能球在恢复形变的过程中，弹性势能又转化成动能，使球产生一个反方向的速度（如不考虑能的损失，则此速度与球撞击地板前的速度大小相同），向上跳起在上升的过程中，动能又逐渐转化成势能，直至动能为零从下落到反跳的全过程中，经历的能量变化过程是：重力势能→动能→弹性势能→动能→重力势能 填空题1.人用水桶从井中提水的时候，对水所做的功是　　　功，对桶和绳所做的功是　　　功．2.起重机将3000N的物体在1min内匀速升高20m，在这段时间内起重机做的功为 6×104 J，起重机的功率为　　　W。

3.如图1所示，某同学在做俯、卧撑运动，可将他视为一个杠杆，他的重心在A点，重力为500N，那么他将身体撑起，双手对地面的压力至少　　　N，若他在1min内做了30个俯卧撑，每次肩部上升的距离均为0.4m，则他的功率至少为　　　W图14．甲、乙两位同学分别把同样重的木头从一楼搬到三楼，甲用的时间比乙用的时间长，两个对木头做功的大小关系是W甲　　　W乙（选填“＞”、“＝”或“＜”＝，对木头做功快的是　　　同学5．某起重机将1×104N的重物沿竖直方向提起，重物由静止开始向上做变速直线运动，然后做匀速直线运动，已知重物在开始的30s内上升的高度为16m，在接着的10s内又匀速上升了8m若空气阻力忽略不计，则在匀速运动过程中，起重机对重物的拉力的功率是　　　 W；在上述的40s内重物运动的平均速度是　　　 m/s6．重500N的物体，在100N的水平拉力作用下，沿水平地面以0.5m／s的速度匀速运动10s．在这个过程中，重力所做的功是　　　J，拉力做功的功率是　　　w．7．某商场售货员用20N的水平推力使质量为65kg的货物沿水平方向匀速移动了3m，则该售货员对货物做功　　　J，货物的重力做功　　　J，物体受到的摩擦阻力是　　　N．8．用10N的水平拉力，拉着木块在水平桌面上做匀速直线运动，木块受到的摩擦力是　　　N,若木块移动了0.5m，则拉力做的功　　　J. 9．(如图2所示 ，已知物重等于G，请你补充一个物理理，用物得G和补充的物理量求出动滑轮的机械效率（绳重和摩擦忽略不计）补充的物理量名称和符号:　　　机机械效率=　　　.10．用图3所示的滑轮组将重为G的物体匀速提升h . 绳子移动的距离为　　　；所做的有用功为　　　；假设所用的拉力为F，则该滑轮组的机械效率为　　　. 图2 图311．如图4所示，小穆同学在“测滑轮组机械效率”的实验中，匀速拉起重为6N的物体，使物体升高了0.2m，弹簧测力计示数为　　　N，则有用功是　　　J，机械效率为　　　.12．用如图5所示的机械拉着重500N的物体在水平地面上匀速运动，物体受到的摩擦力为120N，绳子末端的水平拉力为50N，则滑轮组的机械效率为　　　;若物体运动的速度为0.2m/s，则10s内拉力做的功是　　　J. 图4 图513．用两个动滑轮和两个定滑轮组成的滑轮组提升重物，当将一个重为1000N的重物匀速提升2m时，人站在地面上所用的拉力为312.5N，若不计绳重和摩擦，则该滑轮组所做的有用功是　　　J，机械效率是　　　. 14．一台液压起重机在10s内把一辆重为15000N的汽车举高了2m，起重机对汽车做了　　　焦的功，功率是　　　W。

15．图6为某举重运动员在0.5s内由支撑到起立将杠铃举起过程中拍摄的两张照片，杠铃的质量为100kg，则杠铃重为　　　N已知照片中杠铃的实际直径是40cm，根据照片可算出该运动员在上述过程中对杠铃做功的平均功率约为　　　Wg取10N/kg）图617．如图7所示，用一动滑轮拉一物体A以0.5m/s的速度在水平面上作匀速直线运动，物体A重为20N，受到的摩擦阻力是物重的0.2倍，水平拉力为2.5N，则在2s内拉力做的功是　　　，滑轮的机械效率是　　　(不计滑轮重力).　　　　　　　　　　　　　　 　　 。