九年级物理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=5×104kgG=mg=5×104kg×10N/kg=5×103NW=Gh=5×103N×30m=1.5×107JP=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