2023-2024學(xué)年九年級物理上冊單元精講練（蘇科版）第十一章 簡單機械和功(原卷版)

第十一單元簡單機械和功杠桿杠桿的平衡條件：×動力臂=阻力×，或F1l1=F2l2。三種杠桿及應(yīng)用舉例：省力杠桿：當>時，F(xiàn)1<F2。例：扳手，撬棍，指甲刀。費力杠桿：當<時，F(xiàn)1>F2。例：釣魚桿，船槳。等臂杠桿：當=時，F(xiàn)1=F2。例：天平滑輪組滑輪組：滑輪組是和的組合；特點：既能改變，也能，但。使用滑輪組時，有幾段繩子吊著物體，提起物體所用的力就是物重的，即(條件：不計動滑輪、繩重和摩擦)。注意：如果不忽略動滑輪的重量則：。注：有幾股繩子與動滑輪相連，承擔物重的繩子股數(shù)n就是幾。如左圖n=2，右圖n=3；忽略繩重、摩擦及動滑輪重：F=G/n； 如只考慮滑輪重：F=(G物+G輪)/n；繩自由端移動速度和距離：s=nh，v繩=n?v物功功和力對物體做功的兩個必要因素：把與的乘積稱為機械功。公式：； 1J=1N?m 力對物體不做功的三種情況：。如足球離開腳后在水平面上滾動了一段距離，人對足球沒有做功；。如兩名同學(xué)沒有搬起石頭，所以對石頭沒有做功；。如搬著水桶水平移動一段距離，此情況叫“”。功率定義：功率是表示的物理量，物理學(xué)中，功與做功所用時間之比叫功率，它在數(shù)值上等于單位時間內(nèi)所做的功；單位：單位，簡稱瓦，用字母W表示。公式：P=，1W=1J/s，推導(dǎo)式：P=。機械效率有用功：為了的功。如提沙子上樓時對沙子做的功就是有用功。利用機械工作時對工作目的物做的功叫有用功。公式：W有用＝(提升重物)==；斜面：W有用=。額外功：對人們完成某件事情來說，但的功，如提沙子上樓時對桶、滑輪等做的功就是額外功。公式：W額==(忽略輪軸摩擦的動滑輪、滑輪組)；斜面：W額=?？偣Γ菏褂脵C械時，做的功，例如：用桶從井中打水。由于工作目的是水，所以對水做的功是有用功，對桶做的功是額外功，人在過程中做的功是總功。公式：W總===。機械效率：物理學(xué)中，將與的比值稱為機械效率。公式：η=×100％η是一個沒有單位的量，常用百分數(shù)表示。杠桿動態(tài)平衡及計算杠桿的平衡條件是：動力×動力臂=阻力×阻力臂，或?qū)憺椋篎1L1=F2L2注意：這個平衡條件就是阿基米德發(fā)現(xiàn)的杠桿原理。杠桿的平衡不是單獨由力或力臂決定的，而是由它們的乘積來決定的。（2022·江蘇無錫·一模）如圖甲所示，AB為輕質(zhì)杠桿，AC為輕質(zhì)硬棒且與力傳感器相連，圖乙是物體M從A點開始向右勻速運動過程中力傳感器讀數(shù)大小與時間的關(guān)系圖像，則物體M的質(zhì)量大小為___________g；已知OA的長度為30cm，OB足夠長，AC能承受的最大彈力大小為15N，若要桿不斷，物體從A點開始運動時間最長為___________s（g=10N/kg）。如圖所示，在一個輕質(zhì)杠桿的中點掛一重物，在桿的另一端施加一個動力F，使杠桿保持靜止，然后向右緩慢轉(zhuǎn)動F至水平方向，這一過程中F變化情況是()A．一直增大 B．一直減小 C．先變大后變小 D．先變小后變大杠桿與密度結(jié)合注意杠桿平衡式的應(yīng)用，以及方程組思想的應(yīng)用（2022·江蘇無錫·一模）小明用如圖裝置探究杠桿的平衡條件。（1）杠桿安裝后靜止在圖甲所示位置，為使杠桿在水平位置平衡，應(yīng)把杠桿兩端的平衡螺母向右調(diào)節(jié)，這樣做的目的是為了消除杠桿自身重力對實驗的影響和便于______；（2）在位置A掛上兩個鉤碼，位置B用彈簧測力計拉，如圖乙所示，沿兩個方向拉彈簧測力計，使杠桿保持水平平衡，則兩次施加的拉力F1______F2（選填“＞”、“＝”或“＜”），你的依據(jù)是______；（3）為了繼續(xù)探究杠桿的平衡條件，小明直接將右側(cè)的彈簧測力計移到左側(cè)C點，豎直向上拉杠桿，使之在水平位置再次平衡，如圖丙所示，讀取彈簧測示數(shù)，請指出小明實驗過程中的不足：______；（4）回到家后，小明想用探究所得的“杠桿的平衡條件”解決問題：①為估算金屬塊的質(zhì)量m和密度ρ1，小明利用家中物品設(shè)計了如圖丁所示裝置。一把刻度均勻的均質(zhì)刻度尺，用細線系于30cm刻度線處，恰能在水平位置平衡．在左側(cè)20cm刻度線處掛上金屬塊，右側(cè)掛一只質(zhì)量可忽略不計的保鮮袋，袋內(nèi)裝有250g的礦泉水，移動保鮮袋到38cm刻度線處，刻度尺再次水平平衡。則金屬塊質(zhì)量m＝______g。將金屬塊浸沒在裝有水的杯中且不觸底，移動保鮮袋位置至34.8cm刻度線處，刻度尺在水平位置平衡，則金屬塊密度金ρ1=______g/cm3；②媽媽想讓小明估測一下消毒水的密度ρ2。小明思考后，繼續(xù)操作如下：將杯中的水換成消毒水，將金屬塊浸沒在消毒水中且不觸底，移動保鮮袋位置至35.2cm刻度線處，刻度尺在水平位置平衡，則消毒水的密度ρ2=______g/cm3。（2022·江蘇·蘇州市平江中學(xué)校一模）喜愛實驗探究的小明用家中常見物品與刻度尺巧妙地測量出了一石塊的密度，實驗如圖所示：A．用細線將一直桿懸掛，調(diào)節(jié)至水平平衡，將一重物懸于支點O左側(cè)的P點；B．如圖甲，保持重物的懸點P不變，將裝水的輕質(zhì)塑料袋掛在支點O的右側(cè)并移動至直桿水平平衡，用刻度尺測得該點到O的距離L1；C．如圖乙，在溢水杯中裝滿水，將石塊緩慢浸沒水中，溢出的水全部裝入輕質(zhì)塑料袋中；D．如圖丙，保持重物的懸點P不變，將石塊掛在支點O的右側(cè)并移動至直桿水平平衡，用刻度尺測得該點到O的距離L2；（1）上述實驗步驟最佳順序是_____（填寫字母）；（2）已知水的密度為水，則石塊密度ρ石＝_____（用字母ρ水、L1、L2表示）；（3）實驗中，因為塑料袋本身重量，會導(dǎo)致測量結(jié)果偏_____．滑輪與滑輪組特點：可以省力，也可以改變力的方向。使用滑輪組時，有幾段繩子吊著物體，提起物體所用的力就是物重的幾分之一，即（條件：不計動滑輪、繩重和摩擦）。注意：如果不忽略動滑輪的重量則：。如圖，在豎直向上的力F的作用下，重為10N物體A沿豎直方向勻速上升。已知重物上升速度為0.4m/s，不計繩與滑輪摩擦以及滑輪重和繩重，則拉力F的大小和滑輪上升的速度分別為()A．20N0.2m/s B．20N0.8m/s C．5N0.2m/s D．5N0.8m/s小衡同學(xué)的最大拉力是400N，他想站在地上將重900N的物體提起2m，請你在圖中選擇可能的裝置，幫他繞上繩子組成滑輪組解決問題(動滑輪重不計)()A．只能選丁B．只能選丙和丁C．只能選乙、丙、丁D．甲、乙、丙、丁都能選簡單機械與功的計算注意杠桿阻力作用點移動距離、動力移動距離對功計算的影響用滑輪組豎直提升物體有用功、額外功和總功以及機械效率的求法：有用功W有用=Gh；總功W總=Fs；額外功W額外=W總—W有用s=nh其中h是重物G被提升的高度，s是動力F移動的距離，n是動滑輪上的繩子段數(shù)。滑輪組機械效率的求解。用滑輪組提升物體時，有用功和總功的比值.稱為滑輪組機械效率。滑輪組機械效率公式：η＝(W有用/W總)×100％；η＝(W有用/W總)×100％=(G/nF)×100％從斜面上滑下的物體，重力G對物體做功，物體在力的方向上移動的距離是斜面高h，而不是物體實際移動的距離即斜面的長，所以重力做的功是：W=Gh(省力的機械多移動距離，費力的機械省距離，總之任何機械都不省功，但使用機械可以給人們帶來方便)（2022·湖北十堰）如圖所示，斜面與水平地面夾角為30°，某快遞員用500N的力，將重800N的貨物沿斜面勻速推上車廂，不考慮斜面形變，貨物所受摩擦力方向沿斜面向_____；斜面的機械效率為_____。不改變斜面與地面夾角和貨物質(zhì)量，采用_____的方法可以提高斜面的機械效率。（2022·四川涼山）工人師傅用如圖所示的滑輪組將重為400N的貨物勻速提升了1m，動滑輪重為100N，不考慮繩重和摩擦，工人師傅做的額外功為____________J，該滑輪組的機械效率為____________。簡單機械與功率的計算注意杠桿動力作用點移動距離在功率中的計算注意拉力功率與物體上升功率的區(qū)別，計算時注意下標的運用注意斜面拉力做功功率的計算注意汽車恒定功率的理解（2023·河南新鄉(xiāng)·河南師大附中?？既＃┤鐖D所示，在水平桌面上，一個質(zhì)量m=0.5kg的物體P，通過一個定滑輪和一個動滑輪與三個總質(zhì)量M=0.6kg的鉤碼相連，動滑輪重2N，繩子的質(zhì)量以及繩與滑輪間的摩擦均可忽略不計，并且物體P以0.2m/s的速度向右做勻速直線運動，要使物塊P以0.1m/s的速度向左做勻速直線運動，應(yīng)給物塊P施加一個水平向左的_____N的拉力，此時拉力做功的功率____W，2s內(nèi)克服鉤碼重力所做的功_____J。（g=10N/kg）

(2021·黑龍江大慶·中考真題)小明同學(xué)設(shè)計了如圖甲所示的滑輪組裝置，當施加圖乙所示隨時間變化的水平拉力F時，重物的速度v隨時間t變化的關(guān)系如圖丙所示。不計繩與滑輪的重量及滑輪轉(zhuǎn)動時的摩擦，繩對滑輪的拉力方向近似看成水平方向。在0-1s內(nèi)，重物受到地面的摩擦力為______N，在2s-3s內(nèi)，拉力F做功的功率為______W。

機械效率計算總功也可以認為是人們使用機械時實際做的功。，式中是作用在機械上的動力，是動力通過的距離。注意杠桿阻力作用點移動距離、動力移動距離對功計算的影響W有用=Gh；W總=Fs；W額=W總－W有用；滑輪組的機械效率(不計滑輪重以及摩擦?xí)r)滑輪組(豎直方向提升物體)：(G為物重，h為物體提升高度，F(xiàn)為拉力，S為繩子自由端走的距離)

滑輪組(水平方向拉動物體)：(f為摩擦力，l為物體移動距離，F(xiàn)為拉力，S為繩子自由端走的距離)

斜面的機械效率：(h為斜面高，S為斜面長，G為物重，F(xiàn)為沿斜面對物體的拉力)（2023·天津和平·統(tǒng)考三模）一個工人用如圖所示的滑輪組在4s內(nèi)把重350N的貨物勻速提起1m，所用的拉力是100N，則拉力做功的功率是______W，此滑輪組的機械效率是______。(2021·黑龍江中考真題)如圖所示，重為800N的物體在100N水平拉力F的作用下，以0.2m/s的速度沿水平地面向左勻速直線運動了10s，滑輪組的機械效率為60%。在此過程中，下列說法正確的是()A．拉力F做的功為400J B．物體與地面間的摩擦力為180NC．額外功為240J D．拉力做功的功率為40W如圖所示，一輕質(zhì)杠桿支在支架上，OA=20cm，G1為邊長是5cm的正方體，G2重為20N，當OC=10cm時，此時G1對地面的壓強為2×104Pa，現(xiàn)用一水平拉力，使G2以2cm/s的速度向右勻速速運動，當G1對地面的壓力恰好為0時，經(jīng)過的時間是()A．25s B．30s C．35s D．40s一根粗細均勻的木棒，斜靠在豎直墻壁上。墻壁光滑，地面粗糙，木棒受到的重力為G，墻壁對木棒的彈力為F，如圖所示，現(xiàn)讓木棒的傾斜度變小一些至虛線所示位置，木棒仍能靜止斜靠在墻上，則與原來相比，G和F變化情況為()。A．G不變，F(xiàn)變小 B．G不變，F(xiàn)變大 C．G變化，F(xiàn)變小 D．G變化，F(xiàn)變大如圖所示，用F＝10N的水平推力推著重為20N的物體沿水平方向做直線運動，若推力F對物體做了40J的功，則在這一過程中()A．重力做的功為40JB．物體向前運動了2mC．物體向前運動了4mD．物體受到的摩擦力為10N如圖所示是使用簡單機械勻速提升同一物體的四種方式(不計機械自重和摩擦)，其中所需動力最小的是()A．；B．；C．；D．如圖所示，置于水平桌面上的物體A重1000N,物體B重600N，此時物體B恰好能勻速下降；當用一水平向左的力F拉動物體A在5s內(nèi)勻速向左移動1m，若不計動滑輪、繩重、以及滑輪軸間的摩擦，則下列說法正確的是A．拉力F為300N，拉力F的功率為60WB．拉力F為600N，拉力F的功率為120WC．物體A與桌面間的滑動摩擦力為600ND．繩子拉力對物體B所做的功為600J如圖所示，王瑞同學(xué)通過斜面用平行于斜面F＝200N的推力，將質(zhì)量為30kg的物體在5s時間內(nèi)勻速推到1m高的平臺上，斜面長s＝2m。(g取10N/kg)下列說法中()①推力的功率為40W②斜面的機械效率為75%③斜面對物體的摩擦力100N④推力做的額外功100JA．只有①正確 B．只有②④正確 C．只有③④正確 D．①②③④都正確如圖所示，用相同的滑輪安裝成甲。乙兩種裝置，分別將A、B兩物體勻速向上提升，若所用拉力大小相等，繩端在相同時間內(nèi)移動了相同的距離。不計繩重和摩擦，下列說法正確的是()A.兩物體上升的速度相同B.兩種裝置的機械效率相等C.兩次提升物體所做的有用功相等D.兩種裝置中拉力做功的功率相等如圖是過去農(nóng)村用的舂米工具的結(jié)構(gòu)示意圖。O為固定轉(zhuǎn)軸，A處連接著石球，腳踏桿的B處可使石球升高，抬起腳，石球會落下去擊打稻谷。石球重50N，不計摩擦和桿重。(1)腳沿與桿垂直方向至少用力F1才能將石球抬起。F1的力臂為______m，此時舂米工具是一個______(選填“省力”或“費力”)杠桿；(2)腳豎直向下至少用力F2為______N，才能將石球抬起，F(xiàn)2和F1的大小關(guān)系為F2______F1。(2021·黑龍江齊齊哈爾市·中考真題)在水平地面上工人師傅沿水平方向推重的木箱做直線運動，木箱速度隨時間變化的圖像如圖所示。已知在內(nèi)木箱受到的推力恒為，則在這段時間()內(nèi)，木箱受到的推力的功率是___________，內(nèi)木箱受到的摩擦力是___________(忽略空氣阻力)。在日常生活和工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，提高機械效率有著重要的意義。提高機械效率，要從研究影響機械效率的因素