九年級(jí)科學(xué)功和簡(jiǎn)單機(jī)械練習(xí)題

1、第三章 功和簡(jiǎn)單機(jī)械【概念與規(guī)律】圖3.1一、斜面一種簡(jiǎn)單機(jī)械，沿著斜面向上推拉物體比直接將它豎直向上提起要少用力即省力，如圖3.1所示。如果斜面長(zhǎng)，斜面高h(yuǎn)，物體重G，不計(jì)斜面摩擦阻力，沿著斜面推或拉著它勻速上升，需要的力只要：F= h G / 。盤山公路、大橋的引橋就是利用斜面省力而修筑的。斜面有許多不同形狀，劈、螺栓和螺絲是斜面的變形。 二、功和功率1、功：力學(xué)中的“功”包括兩個(gè)必要因素：作用在物體上的力和物體在力的方向上通過(guò)的距離。（1）功的大?。毫臀矬w在力的方向上移動(dòng)距離的乘積。（2）功的計(jì)算公式：W=FS（3）功的單位：焦耳（J），1牛·米=1焦耳（4）下列情況下力對(duì)物

2、體沒(méi)有作功： 物體沒(méi)有受到力的作用,但因?yàn)閼T性而通過(guò)一段距離； 物體受到力作用，但沒(méi)有移動(dòng)一段距離； 物體受到力的作用，同時(shí)物體也移動(dòng)距離，但力的方向始終與運(yùn)動(dòng)方向垂直。2、功率：表示做功快慢的物理量（1）功率：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)所做的功。（2）功率的公式：P=W/t =F（3）功率的單位：瓦特（W），1瓦特1焦秒（4）功率大就是做功快，但做功多不一定做功快，做功時(shí)間長(zhǎng)也不一定做功慢。圖3.2（5）功率是機(jī)器的主要技術(shù)性能之一，選用機(jī)器要根據(jù)需要選擇功率合適的型號(hào)。三、滑輪1、滑輪：也是一種簡(jiǎn)單機(jī)械。2、定滑輪和動(dòng)滑輪 （1）工作時(shí)軸的位置固定不動(dòng)的滑輪是定滑輪。它的實(shí)質(zhì)是一個(gè)等臂杠桿。如圖3.2所示

3、，支點(diǎn)O，動(dòng)力臂OA和阻力臂OB等長(zhǎng)。使用定滑輪不省力，但可以改變力的方向。 （2）使用動(dòng)滑輪時(shí)，滑輪、軸與重物一起移動(dòng)。如圖3.3所示，它的實(shí)質(zhì)是動(dòng)力臂OA是阻力臂OB的2 倍的杠桿。在不計(jì)滑輪摩擦與重力時(shí)，應(yīng)用動(dòng)滑輪能省一半力，是一個(gè)省力杠桿。3、滑輪組：使用滑輪組既可省力又可改變力的方向。4、機(jī)械效率（1）指的是有用功與總功的比值，總功是指動(dòng)力對(duì)機(jī)械作的功，它也就是機(jī)械克服有用阻力做的有用功和克服摩擦阻力（或叫額外阻力）做的額外功之和。（2）計(jì)算公式=（W有/W總）×100%圖3.4（3）機(jī)械效率總小于1，功率與機(jī)械效率是完全不同的概念。四、杠桿1、杠桿：一根硬棒在力的作用下，

4、如果能繞著固定點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)，這根硬棒就叫杠桿。（1）杠桿的形狀不一定是直的，也可以是彎的，可以是圓的、方的。例如，撬石頭的撬棒屬于直臂杠桿，抽水機(jī)手柄屬曲臂杠桿。（2）杠桿的五要素：支點(diǎn)O，動(dòng)力F1、阻力F2、動(dòng)力臂L1、阻力臂L2。動(dòng)力臂是指支點(diǎn)到動(dòng)力作用線的垂直距離。阻力臂是指支點(diǎn)到阻力作用線的垂直距離。如圖3.4為撬石頭圖示。2、各種杠桿 （1）在復(fù)雜的機(jī)械中找出杠桿，例如，自行車中剎車把手，腳踏板連桿、車把手等。（2）聯(lián)系生活實(shí)際認(rèn)識(shí)各種杠桿：筷子、剪刀、釣魚竿、鑷子、老虎鉗等。（3）人體上的杠桿：手臂提物、抬起腳跟、移動(dòng)手指、移動(dòng)胳膊、移動(dòng)腳趾等時(shí)，我們實(shí)際上已經(jīng)在使用人體骨骼杠桿。3、研

5、究杠桿的平衡（1）杠桿平衡是指杠桿在動(dòng)力和阻力作用下處于靜止或勻速轉(zhuǎn)動(dòng)的狀態(tài)。（2）杠桿平衡條件是指杠桿平衡時(shí)它受到的力應(yīng)該符合的條件，反之如果杠桿受到的力符合這樣的條件，那杠桿也應(yīng)該處于平衡狀態(tài)。實(shí)驗(yàn)表明該條件是：F1×L1=F2×L2 或F1F2=L2L1（3）要注意：動(dòng)力使杠桿的轉(zhuǎn)動(dòng)方向與阻力使杠桿的轉(zhuǎn)動(dòng)方向相反。（4）杠桿的轉(zhuǎn)動(dòng)取決于力和力臂乘積的大小。4、杠桿的類型（1）省力杠桿：動(dòng)力比阻力小，動(dòng)力臂大于阻力臂，但動(dòng)力移動(dòng)距離比阻力移動(dòng)的距離大，則費(fèi)距離。例：老虎鉗、剪鐵皮剪刀、活塞式抽水機(jī)手柄。（2）費(fèi)力杠桿：動(dòng)力比阻力大，動(dòng)力臂小于阻力臂，但動(dòng)力移動(dòng)的距離比阻

6、力移動(dòng)的距離小，則省距離。例：釣魚竿、鑷子、理發(fā)剪刀。（3）等臂杠桿：動(dòng)力臂等于阻力臂，不省力也不費(fèi)力，主要能改變力的方向。例：天平、定滑輪。（4）合理選用各種杠桿：必須同時(shí)考慮力的作用點(diǎn)和方向。五、機(jī)械能一個(gè)物體能夠做功，我們就說(shuō)它具有能量，物體能夠做的功越多，它具有的能量就越大。能量反映了物體具有做功的本領(lǐng)。1、動(dòng)能（1）物體由于運(yùn)動(dòng)而具有的能量叫做動(dòng)能。例如攔河大壩放出的水流使水輪機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電。（2）動(dòng)能大小跟運(yùn)動(dòng)物體的質(zhì)量大小和速度有關(guān)，物體的速度越快，質(zhì)量越大，動(dòng)能就越大。2、勢(shì)能（1）被舉高的物體具有的能量叫重力勢(shì)能。（2）重力勢(shì)能的大小與物體的質(zhì)量大小和高度大小有關(guān)，處于

7、某一位置物體相對(duì)于不同的參考平面，具有不同的高度值，在初中階段討論重力勢(shì)能時(shí)，我們一般默認(rèn)地平面為參考平面。（3）彈性勢(shì)能：物體由于發(fā)生彈性形變具有的能量，物體的彈性勢(shì)能還與物體自身的材料、結(jié)構(gòu)、形狀等因素有關(guān)。對(duì)不同物體，由于發(fā)生形變的難易程度不同，即使發(fā)生相同的彈性形變，其彈性勢(shì)能也可能不同。3、機(jī)械能（1）動(dòng)能和勢(shì)能統(tǒng)稱機(jī)械能，動(dòng)能和勢(shì)能之間可以相互轉(zhuǎn)化。期間如果沒(méi)有其它形式的能量參與轉(zhuǎn)化，則動(dòng)能和勢(shì)能的總量（或總的機(jī)械能）守恒。（2）能量的單位跟功的單位一樣，是焦耳；機(jī)械能是能量的一種，它的單位也是焦耳?！締⒌吓c拓展】例1 在水平地面上用500N的水平推力使重為1000N的木箱移動(dòng)了8

8、0cm，那么推力對(duì)木箱做的功和重力對(duì)木箱做的功分別為多大？分析：本題要明確是哪幾個(gè)力做功：推力和重力，其次找出推力的方向及重力方向上分別移動(dòng)的距離。推力方向上移動(dòng)距離S1=0.8m，在重力方向上沒(méi)有移動(dòng)距離S2=0解：推力對(duì)木箱做的功為：W1=FS1=500N×0.8m=400J重力對(duì)木箱做的功：W2=GS2=1000N×0=0J答：推力對(duì)木箱做的功為400J，重力對(duì)木箱做的功為0J，要注意用W=FS計(jì)算時(shí)要明確F、S意義，并注意單位統(tǒng)一。圖3.5例2 某人用一動(dòng)滑輪將1000N的重物勻速舉高2m，如圖3.5繩子自由端所需拉力為600N，求：該人在此過(guò)程中做了多少功？分析：

9、本題所求是人做的功，也就是拉力F所做的功，所以代入功的公式時(shí)力的大小應(yīng)為600N，移動(dòng)距離應(yīng)是繩子自由端移動(dòng)的距離，繩子自由端移動(dòng)的距離和重物移動(dòng)距離不是同一個(gè)距離，前一個(gè)距離是后一個(gè)距離的2倍（你能分析一下其中的理由嗎？）即 S=2h=2×2m =4m。解：W=FS=600N×4m=2400J圖3.6答：該人在此過(guò)程中做了2400J。對(duì)于以上計(jì)算必須明確求誰(shuí)做的功，區(qū)分重物移動(dòng)的距離和繩子自由端移動(dòng)的距離。例3 如圖3.6所示的裝置來(lái)勻速拉動(dòng)重為150N的物體A，使之通過(guò)10m路程，拉力F為10N，滑輪、繩子的自重和滑輪軸間的摩擦力均不計(jì)，則拉力F做了多少功？重物與水平地

10、面間的摩擦力FA為多大？分析：由于動(dòng)滑輪上向左拉的有三段繩子，所以繩子自由端移動(dòng)的距離S是物體A移動(dòng)距離S的3倍，S=3S，又由于不計(jì)滑輪、繩子的自重和滑輪軸間的摩擦力，滑輪組機(jī)械效率等于1，它是一個(gè)理想機(jī)械。解：拉力所做的功：W=FS=10N×30m=300J滑輪組（機(jī)械）克服有用阻力（即右邊拉動(dòng)滑輪的力）所做的功：W=FS因?yàn)閃=W，所以F=FSS=300J10m=30N因?yàn)槲顰做勻速直線運(yùn)動(dòng)，所以FA=F=30N答：拉力F做了300J的功，摩擦力FA為30N。注意：這兒重力不做功，有用阻力是指A受到的摩擦力或者說(shuō)是右邊拉動(dòng)滑輪的力。例4 作出下圖中各杠桿的動(dòng)力臂和阻力臂，并指出

11、哪些是省力杠桿，哪些是費(fèi)力杠桿。 （1） （2） （3） （4）圖3.7分析：要作出杠桿圖，先找杠桿的支點(diǎn)，羊角錘起釘子的A為支點(diǎn)，縫紉機(jī)踏板與鍘刀支點(diǎn)為點(diǎn),滾輪上臺(tái)階中支點(diǎn)是E，根據(jù)杠桿示意圖抽象出杠桿圖形,分別作出動(dòng)力臂和阻力臂，量出力邊臂的長(zhǎng)度即知是省力杠桿還是費(fèi)力杠桿，如圖3.8。 (1) (2) (3) (4) 圖3.8圖3.9解得：羊角錘的動(dòng)力臂大于阻力臂是省力杠桿，鍘刀也是省力杠桿，滾輪上臺(tái)階也是省力杠桿，縫紉機(jī)踏腳板是費(fèi)力杠桿。例5 如圖3.9中是汽車過(guò)拉索橋示意圖，圖中橋AO為20m，拉索與橋夾角30º汽車重2×104N，速度2m/s，當(dāng)車運(yùn)動(dòng)8秒時(shí)鋼絲拉

12、索上拉力多大？ 圖3.10分析：橋AO是杠桿，為支點(diǎn)，當(dāng)車行駛8s時(shí)，車離橋頭點(diǎn)的距離是S=vt=2m/s×8s=16m，此時(shí)應(yīng)用杠桿平衡條件,可求得拉力F的大小。解：汽車在橋上運(yùn)動(dòng)8s時(shí)到達(dá)B點(diǎn)，如圖3.10所示，此時(shí)OB=16m，根據(jù)杠桿平衡條件可得：G·OB=F·LL= AO /2=1/2×20m=10m F=OB·G/L=16m×2×104N/10m =3.2×104N答：汽車運(yùn)動(dòng)8秒時(shí)，鋼拉索繩子上受拉力2.4×104N，在實(shí)際中輪渡上斜拉跳板也類似上題。例6 滾擺運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，每次上升的高度逐漸

13、降低，對(duì)此以下說(shuō)法中錯(cuò)誤的是：A、滾擺運(yùn)動(dòng)到最高處時(shí)，動(dòng)能為零B、滾擺下落過(guò)程中重力勢(shì)能轉(zhuǎn)變成動(dòng)能C、滾擺運(yùn)動(dòng)過(guò)程中克服摩擦阻力做功，機(jī)械能不斷減少D、滾擺運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，它的重力勢(shì)能不變解：滾擺上升過(guò)程高度增加，速度減慢，動(dòng)能轉(zhuǎn)化為重力勢(shì)能，在滾擺上升到最高點(diǎn)，速度為零，動(dòng)能為零，選項(xiàng)A正確。同理，下落過(guò)程中，滾擺重力勢(shì)能減少，速度增大，重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能，選項(xiàng)B也正確。滾擺運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，若沒(méi)有能量損失，機(jī)械能總量守恒，題目的條件是“每次上升的高度逐漸降低“說(shuō)明機(jī)械能不守恒，滾擺克服阻力做功，必定要損失一部分機(jī)械能，選項(xiàng)C也正確。滾擺運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，高度不斷變化，重力勢(shì)能不斷變化，選項(xiàng)D是錯(cuò)誤的，答案

14、為D?！舅伎寂c練習(xí)】1、功包括兩個(gè)必要的因素，一是_，二是_。2、功率是表示_的物理量。_完成的功，叫功率。3、在下列哪種情況中，力對(duì)物體做了功（ ）A、踢出去的足球在草地上滾動(dòng)了一段距離B、舉重運(yùn)動(dòng)員舉著杠鈴不動(dòng)C、旅客提著箱子在水平路面上行走了一段路程D、沿斜木板把貨物推上卡車車箱4、若用98牛的水平拉力，使質(zhì)量為100千克的物體沿水平方向勻速前進(jìn)10米，則拉力做的功是_，重力做的功是_，物體受到的阻力是_。5、一顆質(zhì)量為20克的子彈從槍膛中水平射出，子彈在槍膛中受火藥爆炸后產(chǎn)生氣體的平均作用力是600牛，槍膛長(zhǎng)60厘米，子彈從槍膛射擊后飛行1200米，氣體對(duì)子彈做的功為（ ）A、018

15、B、120焦 C、360焦 D、7.2×105焦6、解放牌載重汽車的功率是85千瓦，它每分鐘做功_焦，400毫米臺(tái)扇的功率是60瓦，它每分鐘做功_焦。7、下列關(guān)于功率的敘述正確的是（ ）A、做功越多功率越大 B、做功時(shí)間越長(zhǎng)，功率越小C、功率越大，做功用的時(shí)間越多 D、在相同時(shí)間內(nèi)，功率越大做功越多8、使杠桿轉(zhuǎn)動(dòng)的力叫_，阻礙杠桿轉(zhuǎn)動(dòng)的力叫_，杠桿繞著轉(zhuǎn)動(dòng)的點(diǎn)叫_。9、為了_，我們應(yīng)該用動(dòng)力臂比阻力臂的杠桿，為了_，我們應(yīng)該用動(dòng)力臂比阻力臂短的杠桿，既_又_的杠桿是沒(méi)有的。10、杠桿的平衡條件（ ）A、動(dòng)力等于阻力 B、動(dòng)力臂等于阻力臂C、動(dòng)力與動(dòng)力臂之比等于動(dòng)力臂與阻力臂之比D、動(dòng)

16、力與動(dòng)力臂的乘積等于阻力與阻力臂的乘積圖3.1111、定滑輪的實(shí)質(zhì)是一個(gè)_杠桿，動(dòng)滑輪的實(shí)質(zhì)是_的杠桿。12、用滑輪組提起重物所用力的大小取決于（ ）A、穿繞滑輪組的繩子長(zhǎng)短 B、所用力的方向C、定滑輪和動(dòng)滑輪的個(gè)數(shù) D、重物和動(dòng)滑輪的總重由幾段繩子承擔(dān)13、如圖3.11，用滑輪組提升450牛的物體，若不計(jì)滑輪重 和摩擦，則：（1）在繩子自由端所用的力F=_。（2）若物體升高2米，繩子自由端移動(dòng)的距離S=_。圖3.12（3）直接提升物體所做的功為=_。（4）利用滑輪組對(duì)物體所做的功為=_。 14、作出圖3.12中動(dòng)力臂、阻力臂（O是杠桿的支點(diǎn)，A為動(dòng)力作用點(diǎn)，B為阻力作用點(diǎn)，杠桿處于平衡）15

17、、關(guān)于機(jī)械效率，下面說(shuō)法中，正確的是（ ）A、機(jī)械效率高的機(jī)器功率大B、使用機(jī)械可以省力，省力越多，機(jī)械效率高，C、沒(méi)有摩擦?xí)r，機(jī)械效率一定等于100%D、做同樣的功，額外功越小，機(jī)械效率越高。16、判斷下列情況下物體的機(jī)械能、動(dòng)能、勢(shì)能有無(wú)變化，增加還是減少？（1）汽車沿斜坡勻速向上行駛，動(dòng)能_，勢(shì)能_，機(jī)械能_；（2）列車在平直軌道上勻速行駛，動(dòng)能_，勢(shì)能_，機(jī)械能_。（3）氣球上升，越來(lái)越快，動(dòng)能_，勢(shì)能_，機(jī)械能_。17、沿光滑斜面把重1000牛的物體勻速地推到頂端，已知這斜面每前進(jìn)4米，升高1米，由題設(shè)條件可得（ ）A、把重物推到頂端所做的功 B、推力的大小C、物體沿斜面移動(dòng)的距離

18、D、物體升高的高度圖3.1318、一均勻木板長(zhǎng)15米，重400牛，對(duì)稱地?cái)R在相距為8米的A、B兩個(gè)支架上，一體重為500牛的人從A點(diǎn)出發(fā)向右走去，如圖3.13，在板剛翹起之前，她走了_米。 19、一輛拖拉機(jī)功率是5.3×104瓦，若拖拉機(jī)在耕地時(shí)以3.6千米時(shí)的速度前進(jìn)，問(wèn)這輛拖拉機(jī)在耕地過(guò)程中，每小時(shí)做多少功？耕地時(shí)的牽引力多大？圖3.1420、如圖右一重G=2000牛的豎直桿MN，接觸端連一只滑輪，三角形木塊AB=5米，BC=3米，在BC邊加一水平推力下時(shí)，因三角形木塊沿水平方向滑動(dòng)，使直桿的滑輪從斜面的A端移動(dòng)到B端，若整個(gè)裝置摩擦不計(jì)，推力F應(yīng)多大？ 圖3.1521、如圖所示

19、，由兩上定滑輪和動(dòng)滑輪組成的滑輪組的機(jī)械效率=70%，用此滑輪組勻速地提起重物，當(dāng)拉力F=250牛時(shí)，最高可以提起多重的物體？【探索與實(shí)驗(yàn)】 示例 做“測(cè)滑輪組的機(jī)械效率”的實(shí)驗(yàn)（1）實(shí)驗(yàn)所用的器材除鐵架臺(tái)、滑輪組、細(xì)繩和鉤碼外，還需要_和_。（2）實(shí)驗(yàn)時(shí)，除已知鉤碼重外，還需要測(cè)量的物理量是_、_和_。需要計(jì)算的物理量是_、_和_。（3）請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)記錄表格。解答：（1）目的：測(cè)量滑輪組機(jī)械效率。工具：重物、刻度尺。（2）根據(jù)=W有/W總=Gh/FS，要測(cè)出s、h、G，并計(jì)算出總功、有用功、機(jī)械效率。實(shí)驗(yàn)記錄表格物重G(牛頓)重物上升距離s(米)拉力F(牛)繩子自由端移動(dòng)距離S(米)有用功W有

20、(焦)總功W(焦)機(jī)械效率課外實(shí)踐 一個(gè)質(zhì)量為m人的木工師傅，要粗測(cè)一根粗細(xì)均勻的長(zhǎng)木材料的質(zhì)量m木，找來(lái)一塊有棱角的石頭和一把刻度尺，利用自己的身體便可測(cè)出木料的質(zhì)量。請(qǐng)你說(shuō)出他測(cè)量的方法以及依據(jù)的原理。（提示，長(zhǎng)木料可以看成一個(gè)杠桿，利用杠桿的平衡條件）解答：將小石塊放在靠近長(zhǎng)木材的一端的下方，作為支點(diǎn)來(lái)使用，將整個(gè)長(zhǎng)木料看承一根杠桿，人站在長(zhǎng)木材的一端，將長(zhǎng)木料翹起至水平位置平衡，再利用刻度尺測(cè)出動(dòng)力臂和阻力臂，根據(jù)杠桿的平衡條件就可以求得木料的重，再求得質(zhì)量?！究茖W(xué)擷萃】秦代的秤天平圖3.161964年6月，在古城西安郊區(qū)發(fā)掘出一只秦代的生鐵秤砣，質(zhì)量為30.75千克，名為秦石權(quán)（石：

21、音擔(dān)，是過(guò)去稱糧食的單位）。經(jīng)過(guò)考證，秦代每石糧規(guī)定為120市斤，當(dāng)時(shí)的每市斤折合成現(xiàn)在的國(guó)際單位制為256.26克。這個(gè)秤砣的發(fā)現(xiàn)，說(shuō)明我國(guó)遠(yuǎn)在兩千多年前，已經(jīng)有了稱量物體的統(tǒng)一標(biāo)度。神仙葫蘆倒鏈（又稱神仙葫蘆），也是工廠或建筑工地上經(jīng)常使用的差動(dòng)滑輪，它是由兩個(gè)同軸的半徑各為R和r的帶齒定滑輪和動(dòng)滑輪組成，用鏈條按圖示的方法把定滑輪和動(dòng)滑輪聯(lián)系起來(lái)。當(dāng)用力F拉一側(cè)鐵鏈?zhǔn)苟ɑ喣鏁r(shí)鐘方向轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，半徑為R的定滑輪轉(zhuǎn)動(dòng)使重物上升，而半徑為r的定滑輪轉(zhuǎn)動(dòng)使重物下降。兩定滑輪由于一特殊機(jī)械裝置只能作逆時(shí)鐘方向轉(zhuǎn)動(dòng)，所以F拉的繩子的后半段是松掉的。若勻速提升的重物重G，不計(jì)摩擦，拉動(dòng)鏈條的力F=（Rr）G/2R，這是一種比較省力的又簡(jiǎn)單的起重工具。 杠桿的平衡墨經(jīng)中有關(guān)杠桿平衡的記載。墨家是我國(guó)古代的一個(gè)學(xué)派。這個(gè)學(xué)派的成員多來(lái)自生產(chǎn)第一線，有豐富的技術(shù)知識(shí)和刻苦的鉆研精神，研究科學(xué)技術(shù)的風(fēng)氣特別盛，有不少創(chuàng)造發(fā)明，對(duì)后世的科學(xué)發(fā)展起著積極作用。墨翟是戰(zhàn)國(guó)初期魯國(guó)人，是墨家創(chuàng)始人。墨經(jīng)是墨家學(xué)者的集體創(chuàng)作。墨經(jīng)一書中有兩條專門記載杠桿的平衡條件。一條說(shuō)：“衡木，加重焉而不撓，極勝重也；右校交繩，無(wú)加焉而撓，極不勝重也。”意思是說(shuō)：在橫桿的一端加上重物而不致發(fā)生偏轉(zhuǎn)（“撓”），那一定