蘇科版九年級物理學習方法上

說明

本書是依據(jù)國家教育部《全日制義務教育物理課程標準》和江蘇科技出版社《義務教

育課程標準實驗教科書?物理》九年級上冊而編寫的，供九年級第?學期使用。

本書旨在幫助同學們進一步理解和掌握課本內(nèi)容，全面把握課本的學習體系，提高思

維能力，掌握科學有效的學習方法。

“學習要求”結(jié)合課程標準對本節(jié)的學習提出具體的知識與技能、過程與方法、情感

態(tài)度與價值觀三個維度的學習要求。

“學習指導”對本節(jié)教材重點、難點的把握，學習方法方法的指導。

“典型范例”著重分析典型問題的解題思路、精析問題中的思考方法，幫助同學們理

解所學知識，學會科學地思考和解決問題的方法。并通過點評使同學們達到舉一反三的目

的。

“活動與探究”提供一些活動案例讓同學們在課余時間進行探究。既豐富同學們的課

外生活、鞏固了所學物理知識，又幫助同學們形成合作探究的良好學習習慣。

“思考與練習”編入了三個維度的基本試題，便于同學們達到課標的基本要求。同時

還有適量的拓展和提高，以利于同學們創(chuàng)新意識和開放思維的形成。

“相關鏈接”提供的是一些物理史科、趣味物理、思考性問題等閱讀性短文，力求淺

顯具體、生動有趣，旨在擴大知識面，激發(fā)同學們科學探索的欲望。

木書聘請有豐富教學實踐經(jīng)驗的一線優(yōu)秀教師和教研人員負責編寫和統(tǒng)稿，本書編委

會審稿、定稿。

由于時間倉促、水平有限，書中定有疏漏和不當之處，敬請廣大讀者在使用本書過程

中多提寶貴意見，以便進一步修正，使之日臻完善。

本書編寫組

第十一章、簡單機械和功

一、杠桿

學習要求

1.知道什么是杠桿，能從常見的工具中認出杠桿。

2.通過觀察和實驗了解杠桿的結(jié)構(gòu)，熟悉有關杠桿的名稱：支點、動力、阻力、動力臂、

阻力臂。

3.理解力臂的概念，會畫杠桿的動力臂和阻力臂。

4.經(jīng)歷探究杠桿平衡條件的過程，理解杠桿平衡的條件，并能用它分析解決簡單的有關杠

桿平衡的問題。

5.知道杠桿的種類以及各種杠桿的特點。

6.知道杠桿在實際生活中的應用。

7.通過了解杠桿的應用，進一步認識物理學是有用的，提高學習物理的興趣。

學習指導

1.力臂的概念。力臂是本節(jié)的難點。對力臂的理解，注意以下幾點：

(1)力臂是指支點到力(動力或阻力)作用線的距離，而不是從支點到力的作用點的距離。

(2)當作用在杠桿上的力的方向改變時，其力臂的大小一般也將發(fā)生改變。

(3)力臂不一定在杠桿上，如圖所示

(4)若力的作用線過支點，則它的力臂為零。

(5)畫力臂三步驟：找支點、畫出力的作用線、作支點到力的作用線的垂線(有時需要將

力的作用線進行正向或反向延長)。I,八

3O

L2

2.經(jīng)歷探究杠桿平衡條件的過程是本節(jié)學習的重點，探究的過程中要注意以卜幾點：

(1)設計實驗方案①選取實驗工具②寫出實驗步驟③設計記錄數(shù)據(jù)的表格等

(2)調(diào)節(jié)杠桿水平平衡時，依照“右高右旋，左高左旋”的方法，即杠桿右邊高則螺母向

右移，杠桿左邊高則向左移，直至杠桿水平平衡。注意杠桿水平平衡?旦調(diào)好，不得隨意

再旋轉(zhuǎn)平衡螺母，否則會影響實驗結(jié)果。

(3)實驗中，每次改變動力、阻力、動力臂、阻力臂后都要使杠桿保持水平平衡，這樣動

力臂和阻力臂都可以直接讀出。動力臂和阻力臂的長度單位不一定要用米，只要兩個力臂

的長度單位統(tǒng)一就可以了。

3.根據(jù)已學過的杠桿知識，注意觀察生活中各種形狀的杠桿，如指甲剪、釣魚竿、剪刀、

筷子、天平、獨輪車等。并能按照動力臂與阻力臂長短的關系分析和判斷是省力杠桿、費

力杠桿還是等臂杠桿。根據(jù)杠桿平衡條件，生活中使用時要注意兩點：（1）要省力就要多

移動距離；（2）要省距離就要費力，省力又省距離的杠桿是沒有的。

曲型范例

例1.關于力臂，下列說法k正確的是（）

A.從動力作用點到支點的距離叫做動力臂

B.力臂就是杠桿的長度

C.從支點到阻力作用線的距離叫做阻力臂

D.力臂一定在杠桿上

精析：力臂是從支點到力的作用線的距離，簡單地說，就是“點到線”的距離，而不

是“點”到“點”的距離。力臂不一定是杠桿的長度，也不一定在杠桿上.如圖所示。（圖

刪去）L

全解：應選（c）

點評：力臂是從支點到力的作用線的距離。如圖（a）、（b）所示，雖然力的作用點A

相同，但力的方向不同，畫出力臂也不同。

例2.張華和爸爸在公園玩蹺蹺板，張華重250N,爸爸重750N。當爸爸離蹺蹺板的轉(zhuǎn)

軸0.5m時，張華應該坐在哪里才能使蹺蹺板平衡？

精析：利用杠桿平衡條件解題，首先要弄清動力、動力臂、阻力、阻力臂。本題中阻

力為爸爸對杠桿的力Fz=750N,阻力臂為Lz=0.5m,動力為張華對杠桿的力Fl=250N,動力臂

即為張華離轉(zhuǎn)軸的距離。

全解：根據(jù)杠桿平衡條件FJ|=F2L2,得

F2,750N八「，「

L1---1，2=------X0.5n1=1.5m

Fl250N

答：張華應該坐在離轉(zhuǎn)軸1.5m處。

活動與探究

取一根粗細均勻的鐵絲，在它的中點用線懸掛起來，鐵絲恰好平衡。如把其右半段對

折起來，那么它是否還能保持原來的平衡狀態(tài)呢？為什么？動手做一做這個實驗。

思考與練習

一、填空題

1.我們在日常使用的工具中很多是利用杠桿知識制成的，我們分析杠桿時，首先要找到杠

桿繞著轉(zhuǎn)動的固定點叫，然后分析杠桿的受力情況，即使杠桿轉(zhuǎn)動的力

叫，阻礙杠桿轉(zhuǎn)動的力叫。

2.杠桿有三類，既省力杠桿、費力杠桿和等臂杠桿。在撬棒、天平、鋤刀、扳手、酒瓶起子、

理發(fā)剪刀、釣魚桿等常見杠桿中，屬于省力杠桿的有,

屬于費力杠桿的有,屬于等臂杠桿的行

3.一把桿秤自重不計，提紐到秤鉤的距離是4cm,

秤鴕重為4.9N,用這樣的桿秤來稱量質(zhì)量為2kg的物體,

秤坨離提紐cm時，秤桿平衡。

4.杠桿的應用非常廣泛，工具車上的起重臂就是一個

費力杠桿.使用它的具體好處是。

二、選擇題

5.下圖是一些日常生活中所使用的工具，其中屬于省力杠桿的是（）

6.一根桿秤，如果秤坨被磨損掉一部分，用它稱得的質(zhì)量將比被稱物體的實際質(zhì)量（）

A.偏大B.偏小C.相等D.無法判定

7.園藝師傅使用如圖所示的剪刀修剪樹枝時，常把樹枝盡量往剪刀軸O靠近，這樣做

的目的是為了（）

A.增大阻力臂，減小動力移動的距離

氏減小動力臂，減小動力移動的距離

C.增大動力臂，省力

第7題圖

D.減小阻力臂，省力

8.人體的運動系統(tǒng)相當復雜，但最基本的運動形式是，骨骼在肌肉提供的動力作用下繞關

節(jié)轉(zhuǎn)動.如圖所示是手端起茶杯的情景,其前臂骨骼相當于杠桿，肱二頭肌收縮提供動力.

由圖可以看出，這是一個（）

A.費力、省距離的杠桿

B.省力、費距離的杠桿

C.既費力，也費距離的杠桿

D.既省力，也省距離的杠桿

9.-均勻杠桿A處掛2個鉤碼，B處掛1個鉤碼，杠桿恰好平衡.若鉤碼的質(zhì)量均為50g,

在A、B兩處再各加一個鉤碼，那么：（）

A.杠桿仍平衡B.杠桿的左邊向下傾III區(qū)I11

C.杠桿的右邊向下傾D.無法確定杠桿是否平衡5^°

第9題圖

三、作圖、實驗題

10.如圖所示，使用羊角錘拔釘子，動力作用在錘柄上/點.請作出拔釘子時所用最小動力

F的示意圖.（注意：請在圖上保留為確保作圖準確所畫的輔助線.）

23456

第11題圖

第10題圖

11.在“研究杠桿平衡條件”的實驗中，在如圖所示的實驗裝置中：

（1）實驗前沒有掛鉤碼時、發(fā)現(xiàn)杠桿左端下傾，應將杠桿右端螺母向（選填“左”

或“右”）邊旋一些，使杠桿在水平位置平衡。

（2）實驗時只有8個相同的鉤碼，杠桿上每格等距，當在A點掛4個鉤碼時，則怎樣

掛鉤碼可以使杠桿在水平位置平衡？（請設計兩種方案）

①.;②_°

（3）在實驗中，王亮同學猜想：杠桿平衡的條件可能是：動力+動力臂=阻力+阻力

臂。馬欣同學猜想：杠桿平衡的條件可能是：動力X動力臂=阻力X阻力臂。他們共同通

過實驗，獲得了一組數(shù)據(jù)。如下表。

動力FI/N動力臂LJcm阻力F2/N阻力臂Lz/cm

3663

根據(jù)上表數(shù)據(jù)，他們都認為自己的猜想是對的、對方是錯誤的，那么你認為他們實驗

的驗證方法存在什么問題？

三、計算、論述題

12.如圖所示，一根輕質(zhì)木桿A端細線下所掛50N的重物靜止在水平地面匕當在B

點加豎直向下的力F=30N作用時，木桿恰能在水平位置處于平衡狀態(tài)，此時細線豎直。

已知OA=15cm,OB=5cm,則重物對水平地面的壓力為多少？

相關鏈接

能把地球舉起來嗎？

傳說，阿基米德發(fā)現(xiàn)了杠桿原理后，曾產(chǎn)生過撬動地球的假想。他在給敘拉古國國王

希羅的信中寫道：“只要給我一個支點和立足點，我就能移動地球。”國王看信之后立即召

見了阿基米德，并說：“當著眾神起誓，你真的能移動地球嗎？"阿基米德不慌不忙地用撬

石頭的例子作比喻，向國王講了杠桿的原理，然后坦率地回答說：“不，我只是根據(jù)原理作

了這樣的假想。事實上，我也站不到地球以外的什么地方去，也找不到這樣長和堅固的杠

桿，也找不到擱杠桿的支點。”國王弄懂了這個道理，很高興。

二、滑輪

學習要求

1.通過觀察和實驗，了解滑輪的結(jié)構(gòu)，能區(qū)別定滑輪和動滑輪

2.理解滑輪的工作原理，會用這一原理對有關問題進行簡單的計算

3.經(jīng)歷實驗探究過程，了解使用定滑輪和動滑輪的特點：定滑輪不省力，但能改變力的方

向；動滑輪省力，但不能改變力的方向

4.能識別生活和生產(chǎn)中常見的滑輪

5.了解滑輪組的特點：既可以省力又可以改變力的方向。學會組裝簡單的滑輪組，體驗設

計制作的樂趣。

6.了解輪軸的工作原理和斜面可以省力的原因

7.通過了解簡單機械的應用，初步認識科學技術對人類社會發(fā)展的作用

學習指導

1.通過對定滑輪和動滑輪的杠桿變形分析，理解定滑輪不省力而動滑輪省一半力的結(jié)論。

如圖(a)所示是一個定滑輪的杠桿變形示意圖。假定在某一瞬間滑輪靜止不動，定滑輪

的軸心為支點(支點不動)，動力、阻力作用點分別在繩子與輪相切的圓周邊緣。顯然，動

力臂、阻力臂都等于圓的半徑，根據(jù)杠桿平衡條件，故F=G,即不省力。

//////

//////

(a)(b)

如圖(b)所示是-一個動滑輪的杠桿變形示意圖。假定在某一瞬間滑輪也靜止不動。支點

在一邊繩子與輪相切的位置，支點上下移動，而動力作用點在繩子與輪相切的另一邊，阻

力的作用點在軸心。顯然動力臂為阻力臂的兩倍，故依據(jù)杠桿平衡條件F=1/2G,即省一半

力。

2.使用滑輪組要注意幾個問題

(1)區(qū)分“最方便”和“最省力”的含義。“方便”是指人站在地上用力向下拉繩子，既

省力又方便；而“最省力”是指盡量多地增加動滑輪上相連的繩子的股數(shù)。

(2)滑輪組一般是省力的，省力的多少是由吊起(或承擔)動滑輪的繩子股數(shù)決定的。

(3)設拉力移動距離為s,拉力移動的速度為v,重物上升的高度為h,重物上升的速度

為v物，則存在以下關系$=1111,v=nv軻，n為動滑輪上繩子的股數(shù)。

(4)滑輪組繩子的繞法是各種各樣的，其繞法也是本節(jié)的一個重點。由關系式尸=」0,當

n

n為奇數(shù)時，繩子在動滑輪上打結(jié)開始繞；當n為偶數(shù)時，繩子在定滑輪上打結(jié)開始繞,

也就是按“奇動偶定”的方法繞繩子。（如下圖所示）

通過動滑

輪有5根

曲型范例

例1圖中給出兩組滑輪組（a）、（b）,若它們分別提起同一重物，請畫出其中最省力

的一組滑輪組的繞繩方法.（不計滑輪重、繩重及摩擦）

（a）（b）（c）

精析：“省力”就是在動滑輪個數(shù)相同時，盡量采用繩子與動滑輪相連股數(shù)較多的方

法；或在動滑輪個數(shù)不同時選用動滑輪多的一組，因此，應選用（b）組滑輪組。

全解：如圖（c）所示

點評：本題考查了兩個知識點，一是滑輪組的省力多少是由繞過動滑輪的繩子的股數(shù)

決定的；二是裝配滑輪組。

例2.用如圖所示滑輪組勻速拉動重1000N的物體A,所用拉力F=100N。繩子自由端

移動速度為0.2m/s.求物體與地面之間的摩擦力f和2秒內(nèi)物體移動的距離。（不計滑輪重

和輪和軸之間的摩擦）

精析：繩子自由端移動的距離s與物體移動的距離s'的關系為s=ns',繩子自由

端移動的速度v也等于物體移動速度V，的n倍，即丫=皿'。

全解：設n是動滑輪上繩子的股數(shù)，f為物體與水平平面之間的摩擦阻力。

本題中，n=2,由F=Lf得

n

f=nF=2X100N=200N

v02/w/s

物體移動的速度Vz=-=--=0.lm/s

n2

2s內(nèi)物體移動的距離

S'=v't=0.lm/sX2s=0.2m.

點評：繩子自由端移動的距離、速度與物體移動的距離、速度是同學們?nèi)菀谆煜膯?/p>

題，應特別注意。

活動與探究

設計一個升降裝置

將重物從樓下搬到樓上是很辛苦的。有一個同學學習了滑輪的知識后，運用所學知識,

利用滑輪設計了一個升降裝置，在爸爸的幫助下把它安裝在家里的陽臺上，通過它把物體

吊上樓來。如果讓你來設計，你能畫出示意圖嗎？試試看。

思考與練習

一、填空題

1.滑輪在使用時，根據(jù)軸的位置是否移動，分為定滑輪和動滑輪兩種。定滑輪實際上就

是杠桿，所以使用定滑輪不能，但可以改變o動滑輪實際上

就是杠桿,所以使用動滑輪可以但不能改變。如果將定滑輪和

動滑輪組合起來使用，就可以既省力又方便。

二、選擇題

2.學校國旗的旗桿頂上有一個滑輪，升旗時往下拉動繩子，國旗就會上升。下列對這個滑

輪的說法中正確的是（）

A.這是一個動滑輪，可省力

B.這是?個定滑輪，可省力

C.這是一個動滑輪，可改變力的方向

D.這是一個定滑輪，可改變力的方向

3.用滑輪組勻速提升重物，當繩子的自由端被拉下2m時，物體升高了0.5m,被提

升的重物的質(zhì)量為20kg。若不計動滑輪重和摩擦阻力，則拉繩子的力應為（）

A.40NB.49N

C.98ND.5N

4.如圖所示的裝置中，物體B和動滑輪總重10N,且恰好勻速下降。則A物體受到的摩擦

力的方向和大小為（）

A.水平向右5NB.水平向右10N

C.水平向左IOND.水平向左5N

第4題圖

B

二、作圖題

5.如圖有一動滑輪提升重物，要求在圖中標明支點0,畫出吊作的力臂L

6..如圖5所示，每個滑輪（不分大小）重為5N,要提升的重物重為120N,用來串繞滑輪

組的繩子能承受的最大拉力是30N。請畫出能安全提升重物的滑輪組的繞法。

Fi

F2

第5題圖第6題圖

三、計算、論述題

7.如圖所示，物體A以lm/s的速度勻速運動，已知F=100N,不計滑輪與繩子之間的摩擦,

求：（1）物體A受到地面的阻力；（2）在5s內(nèi)，繩子的自由端移動的距離。

第7題圖

8.某人利用如圖所示的滑輪組，用200N的拉力在20s內(nèi)將重為GM80N的物體勻速提高h=2m,

若不計摩擦和繩重，求：（1）繩子的自由端移動的速度和動滑輪重；（2）若再增加150N

的重物，要使物體勻速上升，作用在繩子的自由端的拉力為多大。

相關鏈接

第8題圖

滑輪在生活和生產(chǎn)中有很多應用，例如，旗桿上的滑輪，起重機上的滑輪，以及利用

滑輪移動收音機的指針以指示電臺的頻率位置等。

工廠里有一種特殊結(jié)構(gòu)的滑輪，叫做差動滑輪（俗稱神仙葫蘆），它山兩個直徑相差

不多的定滑輪和一個動滑輪組成，其示意圖如圖所示。有了它，只需一個人就可以緩緩吊

起或移動很重的物體。你能分析一下其中的道理嗎？

三、功

學習要求

1.理解功的概念，經(jīng)歷實驗探究體驗做功的過程，理解做功的兩個必要條件，并能正確判

斷某個力是否做功。

2.知道功的公式，會對有關功的問題進行簡單的計算。

3.知道功的單位“焦耳（J）”，并能在計算中正確應用。

4.通過觀察、討論和實驗了解功的物理意義。

5.通過對實例的分析，體驗并能知道做功是能量轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移的過程。知道使用任何機械都

不能省功。

6.了解科學家進行科學探究的歷史，進一步增強物理學習的興趣，逐步形成獻身科學的意

識。

學習指導

1.做功的兩個必要因素。

物理學中的“做功”與日常生活中的“做工”是不同的，物理學中的做功必須要滿足兩個

必要條件：一是作用在物體上的力，二是物體在力的方向上通過一段距離。只有滿足這兩

個條件，我們才說力對物體做了功。因此有三種情況物理學中是不承認做功的：（1）物體

雖然受力，但未通過距離。例如人用力推墻壁，由于墻壁未移動，所以人未做功。（2）物

體雖然移動了一段距離，但無外力作用。例如冰塊在光滑的水平冰面上勻速滑動，雖然冰

塊在水平方向移動了一段距離，但水平方向上并無作用力，因此不做功。（3）力的方向與

物體運動的方向垂直。例如人提水桶在水平方向上移動一段距離，由于人對水桶的作用力

是豎直向上的，因而這個力也不做功。

2.功的大小。

功的大小等于力跟物體在該力方向上通過的距離的乘積。力對物體做功的多少只與這兩個

因素有關，與物體的運動狀態(tài)（如豎直方向還是水平方向，勻速運動還是加速運動等）、物

體的質(zhì)量、支持面是否光滑無關。

3.功的單位是焦耳（J）,1J表示1N的力使物體在這個力的方向上移動1m所做的功。焦

耳是一個比較小的單位，將兩個雞蛋勻速舉高1m做的功大約為1J

曲型范例

例L下列四種情境中，人對物體做功的是

A提著水桶在水平地面上勻速前進

B舉著杠鈴原地不動

C用力搬石頭但沒有搬動

D推著小車前進

精析：判斷一個力對物體是否做功，必須同時滿足兩個必要的因素，一是作用在物體

上的力；二是物體在力的方向上通過的距離。

全解：A選項中提水桶施力的方向是豎直向上，水桶的移動的方向為水平方向，雖然

水桶受力了，也移動了距離，但是沒有在力的方向上移動一段距離，所以沒有對水桶做功。

B選項對杠鈴施力了，但沒有移動距離，所以沒有對杠鈴做功。C選項中對石頭施力了，但

沒有移動距離，所以沒有對石頭做功。D選項推小車向前施力，且小車在向前的方向上移

動一段距離，所以對小車做了功。答案為D。

點評：通過對這個問題的解析，學生能進一步理解做功的兩個必要因素。

例2.一列火車以20m/s的速度在平直的軌道上勻速行駛，整列火車受的阻力是9X

10加，問這列火車行駛Imin火車做了多少功？

精析：解此題時，首先注意火車做勻速直線運動，因此火車的牽引力和阻力是一對平

衡力，則F=f,另外距離可以利用S=vt來求，最后可用公式W=Fs求出火車在這段距離中所

做的功。

全解：由丫=$八得，S=Vt=20m/sX60s=1200m

根據(jù)：W=FS得

W=FS=fs=9X10'NX1200m=l.08XI0sJ

點評：本題不僅訓練了功的計算，而且訓練了由物體的運動狀態(tài)來確定物體受力情況

的思維過程。

活動與探究

九年級（10）班位于教學樓的三樓，若一位中學生沿樓梯勻速爬上三樓，請你估測一

下該學生在該過程中做功大約為多少。

思考與練習

一、填空題

1.物理學中的做功包含兩個必要的因素：（1）,

（2）。功的計算公式是，國際單位制中

功的單位是。

2.九年級（5）班的同學學習了功的知識后，他們討論對物體做功的多少.李壯同學用10N

的水平拉力將重300N的箱子沿水平地面移動了5m,張強同學將這個箱子勻速舉高2m,

王明同學將這個箱子舉起后在空中停留5s。李壯同學做功是J,張強同學做功是

J,王明將箱子在空中停留5s過程中做功________Jo

3.如圖所示，在拉力F作用下，重為120N的物體豎節(jié)茅a

直向上做勻速直線運動，物體上升的速度為0.4m/s,4?

則拉力F的大小為________N,在5s內(nèi)拉力做功____Jo/F

（不計動滑輪的重、繩子的重及各處的摩擦）/

G

二、選擇題第3題圖

4.如圖所示，用水平力F拉著重為100N的物體在水平地面上向左勻速移動了5m,物體

所受地面的摩擦力大小為20N,則（）

A.重力做的功是500J

B.拉力大小為WONF-------

C.拉力大小為120N：|

D.拉力做的功為100J///，/；"http://

5.以下事例中，重力做功的是（）第4題

A.冰球在水平的冰面上滾動B.皮劃艇在平靜水面快速滑行

C.跳水運動員下落D.舉重運動員把杠鈴舉起停在空中靜止不動

三、計算、論述題

6.一輛重為20000N的汽車在水平的公路上勻速行駛，汽車所受阻力為車重的0.3倍，汽

車在1分鐘內(nèi)行駛1.5Km,問在1分鐘內(nèi)牽引力做功多少焦？汽車受的重力做功多少焦？

相關鏈接

功的原理及應用

使用動滑輪能省力，但不能省功，這個結(jié)論也適用于其他機械。大量的實驗和理論研

究表明：使用任何機械都不能省功，這個結(jié)論叫功的原理。

任何復雜的機械都是由簡單機械組合而成的，因此功的原理對一切機械都適用。這個

結(jié)論在歷史上曾被譽為“機械的黃金定律”，對機械的使用和研制都具有重要的指導意義。

下面我們利用功的原理來解釋一下使用斜面為什么省力？如圖所示，物體所受重力為G,

斜面長為L、高為h,F為沿斜面拉物體的力。根據(jù)功的原理，我們知道使用任何機械都不

能省功。如果不計物體與斜面之間的摩擦，用力F沿斜面把物體勻速推上去所做的功，應

該等于直接將物體舉高所做的功。據(jù)此請你推導出F的計算公式。

h

G

四、功率

學習要求

1.理解功率的概念。了解功率的物理意義。

2.知道功率的公式P=?=Fv,會對有關功率的問題進行簡單的計算。

3.知道功率的單位“瓦特（W）”，并能在計算中正確應用。

4.經(jīng)歷探究人體的輸出功率的過程，進一步熟悉科學探究的基本步驟。

5.進一步形成樂于探究自然現(xiàn)象和日常生活中的物理學道理的習慣，增強將科學技術應用

于日常生活、社會實踐的意識。

學習指導

1.功率是表示物體做功快慢的物理量。功率的定義為單位時間內(nèi)完成的功。單位時間內(nèi)完

成的功越多，做功就越快，完成相同的功所需的時間就越短。由功率公式可見功率大小是

由做功多少與所用的時間共同決定的，做功多，功率不一定大；時間長，功率也不一定小。

2.功率的單位W是一個導出單位，是從功率的定義中得出來的。1W=1J/S,表示在IS的時

間完成1J的功。由于“W”比較小，在實際應用中常用kW作為功率的單位：lKw=1000肌

在學習中應分清功的符號和功率的單位。

3.在使用P=進行計算時，P、W、t的單位分別為w、J和S,請注意單位的統(tǒng)一性。

印Fs0

4.根據(jù)gFS,得到功率P=—=—=F.J=Fv的另一種表達形式，它對解決車、船的速度、

ttt

功率、牽引力的問題較為方便。

曲型范例

例1.下列關于功率的說法正確的是（）

A.功率大的機械比功率小的機械做功一定多

B.功率大的機械比功率小的機械做功一定少

C.功率大的機械工作時所用的時間一定少

D.功率大的機械工作時做功一定快

精析：功率定義為單位時間內(nèi)完成的功，由所做功的多少和所用的時間決定，它反映

了物體做功的快慢。A、B、C中都缺少一個因素，判斷是錯誤的。

全解：物理學中用功率表示物體做功的快慢，所以功率大的機械做功一定快，故選D。

點評：類比是學習物理常用的方法，例1中我們可以將功率與速度作類比，物體運動

的路程長，運動的速度不一定大；物體運動的速度小，運動的路程不一定短.我們可以用

同樣的方法來理解功率。

例2.暑假中，明明和爸爸到花果山去游玩，同時他們進行了爬山比賽，已知明明和

爸爸的體重之比為2:3,從山底分別沿兩條不同的路線爬上同一山頂所用的時間之比是3:4,

則明明和爸爸爬山的功率之比為（）

A.2：3B.1：2C.9：8D.8：9

gy.片c印GhPlG1、/22、,48

精析：功率P=—=—>所以—=—X—=-X—=一

ttP2G2/I339

全解：選D。

點評：本題中明明和爸爸沿不同路線爬山，路徑不同，但他們在力的方向上（豎直方

向上）移動的距離是相同的。

例3.一輛“奧迪”A4轎車用3000N的牽引力以72Km/h的速度在高速公路上行駛，這

時轎車的功率是多少

W/7cC

精析：根據(jù)P=—=——=F.-=Fv,已知力F和速度v就可以求出功率P。不過要注意

ttt

各量的單位，72Km/h要化成用m/s作單位。

全解：v=72Km/h=20m/s

P=FV=3000NX20m/s=6X1Ow

點評：本題能訓練學生根據(jù)不同的己知條件確定解題思路。

活動與探究

每臺動力機械都有它的額定功率，也就是正常工作時的功率，常標在機械的銘牌上。

下表中列出了兒種動力機械，請你至少調(diào)查其中的兩種，把它的型號和額定功率填入表中。

機械名稱柴油機拖拉機汽車摩托車洗衣機

型號

額定功率

思考與練習

一、填空題

1.如圖為某舉重運動員在0.5s內(nèi)由支撐到起立將杠鈴舉起過程中拍攝0

的兩張照片，杠鈴的質(zhì)量為100kg,則杠鈴重為N.若這個過0g

程中運動員將杠鈴舉高約0.5m,則該運動員在上述過程中對杠鈴做

功的平均功率約于〃“〃如

為W.（g取1ON/kg）

2.某人在水平地面上用100N的水平推力推動重為500N的物體，使物體以0.2m/s的速度

勻速移動了3m,此人做的功是J,功率是W.

3.小剛要鋸開厚度均勻的木板，每拉一次，據(jù)條移動的距離為0.3m,所用的力為180N,連

續(xù)拉鋸50次用了Imin,這個過程中小剛做功為J,功率是W.

二、選擇題

4.李明同學快速地由一樓跑到三樓的過程中，他的功率與下列哪個值最相近（）

A.5WB.50WC.500WD.5000W

5.在中考體育測試的跳繩項目中，某同學取得了每分鐘跳150次的好成績。假設他每跳

一次所用時間相等，每次跳離地面的平均高度為6cm。則他跳繩時的功率最接近于：

A.7.5WB.75WC.4500WI).7500W

6.實驗中學舉行首屆跑樓梯比賽，共有20名選手進入決賽。若要測量參賽者的功率大小,

需測出的物理量是()

A.登樓所用的時間

B.參賽者的體重，所登樓層的高度

C.參賽者的體重，所登樓層的高度以及登樓所用的時間

D.參賽者的體重，所登樓層的高度，登樓所用的時間以及參賽者通過的路程

三、計算、論述題

7.起重機把一個質(zhì)量為0.5t的工件在15s內(nèi)提升了6m,取g=10N/kg。求：

(1)起重機對工件所做的功；

(2)起重機提升工件的功率。

8.一塊水田面積為2400m2,要灌平均o.加深的水。不計水滲透的損失，求：(1)所灌水

的體積。(2)所灌水的質(zhì)量。(3)若這些水是用水泵(抽水機)從距水田

2m深的水渠中抽上來的，水泵至少要做多少功？(4)若水泵的功率為2.4kw,抽這些水

要用多長時間？(P*=1.0xlO'kg/m'1,g=10N/kg)

相關鏈接

瓦特和蒸汽機

瓦特(1736—1819)是英國發(fā)明家。一個寒冷的冬天，瓦特和老奶奶圍著火爐取暖的

時候，發(fā)現(xiàn)燒開水的茶壺蓋“撲撲”地發(fā)出響聲，于是就留神地觀察起來，想弄清楚是誰

在推動壺蓋；一會兒打開看看，?會兒又蓋上看看。當他把茶壺嘴堵上時，蒸汽便頂開了

壺蓋。他想這一定是蒸汽的力量。瓦特長大后一直記著這件事。

17歲時瓦特當了修理機械的學徒。后來他到格拉斯哥大學負責修理教學儀器，正巧學

校里的一臺蒸汽機模型壞了。瓦特在修理過程中，發(fā)現(xiàn)蒸汽機的大部分熱量都浪費了，他

決心改進蒸汽機。經(jīng)過一年的努力，在多次失敗后，他終于造出了新型的蒸汽機，大大地

提高了蒸汽機的效率。后來蒸汽機被廣泛應用在冶金、采礦等行業(yè)。1807年美國的福爾頓

把蒸汽機裝在船上發(fā)明了輪船，1814年英國的斯蒂芬把蒸汽機裝在車上發(fā)明了火車。人們

為了紀念他，就用“瓦特”來命名功率的單位。

五、機械效率

學習要求

1經(jīng)歷使用動滑輪的實驗探究過程，了解什么是有用功、額外功和總功。理解三者之間的

數(shù)量關系。

2理解什么是機械效率。學會用機械效率的公式進行有關問題的簡單計算。

3了解常用機械的效率，通過討論、分析，了解影響機械效率的因素。

4通過對機械效率的了解，認識到做所有的事情都要講究效率。

5了解使用機械的歷史過程，認識機械的使用對社會發(fā)展的作用。

學習指導

1.有用功、額外功、總功。

正確認識機械效率，關鍵是弄清有用功、額外功和總功的含義。有用功是對人們有用的功,

無論采用什么機械，有用功的數(shù)量是不變的。若使用機械的目的是提升物體，那么克服物

體的重力所做的功就是有用功，B|JWwll=Gh；若目的是在水平面上平移重物，那么克服物體

與水平面間的摩擦力所做的功就是有用功，即W的產(chǎn)fs。額外功是指山于使用機械而額外多

做的功，機械的摩擦和機械的自重往往是產(chǎn)生額外功的原因。

2.機械效率總小于1。

使用不同的機械做功，需要做的額外功是各不相同的，額外功在總功中所占的比例越小越

好，或者說有用功在總功中所占的比例越大越好。機械效率是有用功跟總功的比例，即n=w

<rm/W.snjo由于W額外是不可避免的，因此W什功<W總，機械效率總小于1。

曲型范例

例L用一個動滑輪、一個定滑輪組成的滑輪組來勻速提升重物G,如圖所示。己知

物重G=600N,拉力F=250N,求重物升高0.5m時，拉力所做的有用功、額外功及機械效率。

若不計繩重和摩擦力，求動滑輪的重。

精析：豎直方向提升物體過程中，有用功歸Gh,在不計繩重利摩擦力的情況卜，克服

動滑輪重所做的功就等于額外功，既眼外=6沖

全解：(1)Wfflti=Gh=600NX0.5m=300J.

(2)S=3h=l.5m,W=Fs=250NX1.5m=375J.

(3)W?h=W..s-Wtt=375J-300J=75J,

300J

n=—―X100%=-----X100%=80%

%總、375J

,、W額外75J

(4)W領產(chǎn)G動h,Gw」=——=----=150N

h0.5/M

點評:對動滑輪重的求解還可用3F=G物+G動，故G動=3X250N-600N=150N.

例2.如圖所示，用一滑輪組將重為400N的物體A沿水平方向勻速拉動10m,物體A與地

面間的摩擦力是240N,水平拉力F為100N,求總功、有用功、額外功和滑輪組的機械

效率。

精析：水平方向拉動物體過程中，克服物體與地面間的摩擦力所做的功為有用功也"產(chǎn)f.s,

額外功是克服滑輪軸間摩擦力所做的功。

全解：繩子自由端移動距離S=3SA=3X10m=30m,

WOT=fAs=240NX10m=2400J,

W領外=W^T“=3000J-2400J=600J,

2400J

n=—―xioo%=------xioo%=80%

%總3000J

點評：以上兩題均為求滑輪組的機械效率，做題的關鍵在于分析有用功，第一題在提升物

體過程中是克服物體受的重力做功，所以胴制=Gh：第二題在勻速拉動物體前進過程中是克

服物體與地面間的摩擦做功，所以喝用=以$。同學們一定要注意區(qū)分。

思考與練習

一、填空題

1.如圖所示，用一個動滑輪把重200N的物體提高了1m,所用的拉力為125N,則動滑輪所

做的有用功/用=J,它的機械效率n=。若不計摩擦，被提升的物重增

加時，滑輪組的機械效率將（選填“變大”、“變小”或“不變”）.

2.如圖所示,在50N的水平拉力廠作用下，重:800N的物體沿水平地面做勻速直線運動，物

體與地面間的滑動摩擦力為120N,則滑輪組的機械效率為；若物體的速度為

0.2m/s,則Imin內(nèi)拉力做的功為J.

3.小紅同學在利用如圖所示的滑輪組做“測滑輪組的機械效率”的實驗中，用彈簧測力計

勻速豎直拉起重3N的物體，物體升高了0.2m,彈簧測力計的示數(shù)是—N,在實驗過程

中對物體所做的有用功是J,滑輪組的機械效率是.

第1題圖

二、選擇題第2題圖

4.用如圖所示的滑輪組勻速提升600N的重物時,

人手實際需提供的拉力應該是（）

A.小于200N

B.等于200N

第4題

C.大于200N

D.大于300N

5.利用如圖所示的滑輪組，工人師傅用500N的力，在100s內(nèi)把800N的重物勻速提升10m.

在此過程中（）/年

A.他做的有用功是8000WKA

B.他做的總功是1000JA\

C.他做功的功率是80W

D.滑輪組的機械效率是80%%

6.一個滑輪組經(jīng)改進后提高了機械效率,用它把同一物體勻速提標I樣的高度，改進后與改

進前相比（）

A.有用功減少，總功減少B.有用功增加，總功增加

C.有用功不變，總功不變D.有用功不變，總功減少

三、實驗題

7.在測定滑輪組機械效率的實驗中，小剛同學測得的數(shù)1居如下表所示：

彈簧測力計有用

鉤碼彈簧測力鉤碼移動總功機械

移動的距離功/J

重/N計讀數(shù)/N的距離/m/J效率

/m

31.20.10.3

（1）在表中空白處分別寫出有用功、總功和機械效率的值；

（2）在右邊方框中畫出滑輪組及繞法；r

（3）實驗時，應使彈簧測力計做運動。

小剛同學在用彈簧測力計靜止時進行讀數(shù)，則他這樣得出的

機械效率與實際值相比。

（選填“偏小”、“偏大”或“相等

四、計算、論述題

8.張明同學用如圖所示的滑輪組做“測滑輪組的機械效率”的實驗時，拉線的繞法如圖

所示。鉤碼重為2N,將鉤碼勻速向上提升20cm,彈簧測力計移動的距離為60cm,彈簧

測力計的示數(shù)為1N,問：

⑴在實驗過程中，對鉤碼做的有用功是多少？

⑵滑輪組的機械效率是多少？

⑶為什么總功總是大于有用功？

相關鏈接

你知道起重機的構(gòu)造嗎？

在建筑工地上我們經(jīng)?？吹?那巨大的起重機吊起上噸重物，你知道它們的結(jié)構(gòu)嗎？

鋼絲繩是起重機的重要零件之一，用于提升機構(gòu)、變幅機構(gòu)、牽引機構(gòu)，有時也用于旋

轉(zhuǎn)機構(gòu)。起重機系扎物品也采用鋼絲繩。此外，鋼絲繩還用作桅桿起重張緊繩，纜索起重

機與架空索道的支承繩。

在起重機的提升機構(gòu)中，滑輪起著省力和支承鋼絲繩并為其導向的作用?；喌牟牧?/p>

采用灰鑄鐵、鑄鋼等。

卷筒在提升機構(gòu)或牽引機構(gòu)中用來卷繞鋼絲繩。將旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)換為所需要的直線運行。

卷筒有單層卷繞與多層卷繞之分。一般起重機大多采用單層卷繞的卷筒。單層卷繞筒的表

面通常切出螺旋槽，以增加鋼絲繩的接觸面積，并防止相鄰鋼絲繩互相摩擦，從而提高鋼

絲繩的使用壽命。

本章檢測

一、選擇題

1.下列器具中，屬于省力杠桿的是（）

A.定滑輪B.食品夾C.鑲子D.鋤刀

2.放學后，某同學背著重40N的書包沿水平路面走了200m,又登上大約10m高的四樓才回

到家，則他在回家的過程中對書包所做的功約為（）

A.0JB.400JC.2000JD.2400J

3.登樓梯比賽時，某同學從底樓勻速登上五樓，共用了12s,該同學登樓時克服重力的功

率最接近于（）

A.500WB.100WC.50WD.I0W

4.如圖所示是一個指甲刀的示意圖，它由三個杠桿ABC、0BD和0ED組成，用指甲刀剪指甲

時，下列說法中正確的是（）J4

A.三個杠桿都是省力杠桿Di

B.三個杠桿都是費力杠桿'

c.ABC是省力杠桿，OBD、0ED是費力杠桿

D.ABC是費力杠桿，OBD、OED是省力杠桿

5.“五一”假期，小林和爸爸一起去登花果山，小林用了15min登上了山頂，爸爸用了20min

登上了山頂，爸爸的體重是小林的L5倍，則小林與爸爸的登山功率之比為（）

A.9：8B.8：9C.1：2D.2：1

6.如圖所示，用滑輪組將重為600N的重物勻速提升，如果拉力為350N,則下列結(jié)論中

正確的是（）

A.如果將物體提升2m,拉力做功1200J

B.物體升高1m,機械所做的有用功為350J

C.物體以0.5m/s速度勻速上升，拉力的功率為350W

D.此滑輪組的機械效率為80%第6題圖

7.如圖所示利用動滑輪提升貨物，動滑輪重為20牛頓，繩與動滑輪間的摩擦及繩子重不計。

第一次把重為100牛頓的貨物勻速提升，這個過程動滑輪的

機械效率為山；第二次把重為200牛頓的貨物勻速提升，這個過一

程動滑輪的機械效率為n2。則（）

A.n><n2

B.nI>n2FJir

c.nt=n2

D.ni和n2的關系無法確定第7題圖

8.如圖所示，在水平拉力F作用下，使重40N的物體A勻速移動5m,物'''的摩

擦力為5N,不計滑輪、繩子的重力及滑輪與繩子間的摩擦，拉力F做的功為（）

A.50JB.25J尸卜

C.100JD.200J*-6）卬―\

F_\\k\

二、填空題第8題圖

9.起重機將1000N的重物豎直向上勻速提升15m后，又將重物勻速水平移動了5m,整個

過程中，豎直向上的拉力對重物做功J.

10.阻力臂為動力臂4倍的杠桿是（選填“省力”或“費力”）杠桿。若該杠桿受

到的阻力為20牛，則當動力為牛時，杠桿處于平衡狀態(tài)。

11.一架我國自行研制的殲-8II戰(zhàn)斗機的質(zhì)量為1.5X103kg,發(fā)動機用8X103的推力使飛

機在10s內(nèi)前進5000m,則飛機受到的重力為N,這段時間內(nèi)飛機的平均速度

為m/s,推力的功率為W?（g=10N/Kg）

12.如圖所示，物體G的幣:為16N,手拉繩的力為10N。當物體被勻速拉動提高力時，動滑

輪的機械效率為（不考慮摩擦）。若想增大動滑輪的機械效率，可采用的方法

是。（答一種即可）

13.如圖所示，質(zhì)量為50千克的物體A置于粗糙的水平地面上，用兩個滑輪按圖連接，當

水平拉力F為120牛時，物體A恰能勻速前進。若物體A前進0.5米所用的時間為10秒

（繩和滑輪的質(zhì)量及它們之間的摩擦都不計），則物體A受到的重力為牛頓，拉

力F做功的功率為瓦。（g取10牛/千克）

4////

第12題圖第13題圖

三、作圖、實驗題

14.畫出圖中F的力臂L.

15.用滑輪組提升重1000N的物體A.如果每個滑輪重50N,繩子能承受的最大拉力為500N.

請在圖中畫出繞繩方法.

16.如圖所示，0為杠桿AC的支點，在B處掛一小球，AO=OB=BC,為使杠桿在水平位置

平衡，畫出施加在杠桿上最小動力FI的力臂L|,并標出Fi的方向.

第14題圖第15題圖第16題圖

17.在做“測滑輪組機械效率”的實驗中，小強和同學們組裝了如圖所示的甲、乙兩個滑輪

組（每只滑輪重都相同，不計摩擦和繩重）。

（1）對于甲圖所示的滑輪組，如果沒有刻度尺，只要測出鉤碼重G,然后豎直向上勻

速拉動彈簧測力計使鉤碼升高，從彈簧測力計上讀出拉力值尸，即可算出該滑輪組的機

械效率n=?

（2）比較甲、乙兩滑輪組的機械效率，

可知n...n4（選填或"="）。