第11章《简单机械和功》-2024-2025学年九年级上册物理单元知识讲义（苏科版）

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2024-2025学年九年级上册物理单元知识速记清单第十一章《简单机械和功》一、杠杆杠杆的平衡条件：______×动力臂=阻力×______，或F1l1=F2l2。三种杠杆及应用举例：省力杠杆：当>时，F1F2。例：钓鱼杆，船桨。等臂杠杆：当=时，F1=F2。例：天平二、滑轮组滑轮组：滑轮组是______和______的组合；特点：既能改变____________，也能___________，但___________。使用滑轮组时，有几段绳子吊着物体，提起物体所用的力就是物重的___________，即(条件：不计动滑轮、绳重和摩擦)。注意：如果不忽略动滑轮的重量则：。注：有几股绳子与动滑轮相连，承担物重的绳子股数n就是几。如左图n=2，右图n=3；忽略绳重、摩擦及动滑轮重：F=G/n； 如只考虑滑轮重：F=(G物+G轮)/n；绳自由端移动速度和距离：s=nh，v绳=n∙v物三、功功和力对物体做功的两个必要因素：把___________与___________的乘积称为机械功。公式：___________； 1 J = 1 N•m 力对物体不做功的三种情况：___________。如足球离开脚后在水平面上滚动了一段距离，人对足球没有做功；___________。如两名同学没有搬起石头，所以对石头没有做功；___________。如搬着水桶水平移动一段距离，此情况叫“___________”。四、功率定义：功率是表示___________的物理量，物理学中，功与做功所用时间之比叫功率，它在数值上等于单位时间内所做的功；单位：单位___________，简称瓦，用字母W表示。公式：P=___________，1W = 1J/s，推导式：P=___________。五、机械效率1.有用功：为了的功。如提沙子上楼时对沙子做的功就是有用功。利用机械工作时对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=。2.额外功：对人们完成某件事情来说，但的功，如提沙子上楼时对桶、滑轮等做的功就是额外功。公式：W额= =(忽略轮轴摩擦的动滑轮、滑轮组)；斜面： W额=。3.总功：使用机械时，做的功，例如：用桶从井中打水。由于工作目的是水，所以对水做的功是有用功，对桶做的功是额外功，人在过程中做的功是总功。公式：W总===。4.机械效率：物理学中，将与的比值称为机械效率。公式：η= ×100％η是一个没有单位的量，常用百分数表示。杠杆动态平衡及计算1.杠杆的平衡条件是：动力×动力臂=阻力×阻力臂，或写为：F1L1= F2L22.注意：这个平衡条件就是阿基米德发现的杠杆原理。杠杆的平衡不是单独由力或力臂决定的，而是由它们的乘积来决定的。1.如图甲所示，AB为轻质杠杆，AC为轻质硬棒且与力传感器相连，图乙是物体M从A点开始向右匀速运动过程中力传感器读数大小与时间的关系图像，则物体M的质量大小为___________g；已知OA的长度为30cm，OB足够长，AC能承受的最大弹力大小为15N，若要杆不断，物体从A点开始运动时间最长为___________s（g=10N/kg）。2.如图所示，在一个轻质杠杆的中点挂一重物，在杆的另一端施加一个动力F，使杠杆保持静止，然后向右缓慢转动F至水平方向，这一过程中F变化情况是(　　)A．一直增大 B．一直减小 C．先变大后变小 D．先变小后变大杠杆与密度结合注意杠杆平衡式的应用，以及方程组思想的应用3.小明用如图装置探究杠杆的平衡条件。（1）杠杆安装后静止在图甲所示位置，为使杠杆在水平位置平衡，应把杠杆两端的平衡螺母向右调节，这样做的目的是为了消除杠杆自身重力对实验的影响和便于______；（2）在位置A挂上两个钩码，位置B用弹簧测力计拉，如图乙所示，沿两个方向拉弹簧测力计，使杠杆保持水平平衡，则两次施加的拉力F1______F2（选填“＞”、“＝”或“＜”），你的依据是______；（3）为了继续探究杠杆的平衡条件，小明直接将右侧的弹簧测力计移到左侧C点，竖直向上拉杠杆，使之在水平位置再次平衡，如图丙所示，读取弹簧测示数，请指出小明实验过程中的不足：______；（4）回到家后，小明想用探究所得的“杠杆的平衡条件”解决问题：①为估算金属块的质量m和密度ρ1，小明利用家中物品设计了如图丁所示装置。一把刻度均匀的均质刻度尺，用细线系于30cm刻度线处，恰能在水平位置平衡．在左侧20cm刻度线处挂上金属块，右侧挂一只质量可忽略不计的保鲜袋，袋内装有250g的矿泉水，移动保鲜袋到38cm刻度线处，刻度尺再次水平平衡。则金属块质量m＝______g。将金属块浸没在装有水的杯中且不触底，移动保鲜袋位置至34.8cm刻度线处，刻度尺在水平位置平衡，则金属块密度金ρ1=______g/cm3；②妈妈想让小明估测一下消毒水的密度ρ2。小明思考后，继续操作如下：将杯中的水换成消毒水，将金属块浸没在消毒水中且不触底，移动保鲜袋位置至35.2cm刻度线处，刻度尺在水平位置平衡，则消毒水的密度ρ2=______g/cm3。4.喜爱实验探究的小明用家中常见物品与刻度尺巧妙地测量出了一石块的密度，实验如图所示：A．用细线将一直杆悬挂，调节至水平平衡，将一重物悬于支点O左侧的P点；B．如图甲，保持重物的悬点P不变，将装水的轻质塑料袋挂在支点O的右侧并移动至直杆水平平衡，用刻度尺测得该点到O的距离L1；C．如图乙，在溢水杯中装满水，将石块缓慢浸没水中，溢出的水全部装入轻质塑料袋中；D．如图丙，保持重物的悬点P不变，将石块挂在支点O的右侧并移动至直杆水平平衡，用刻度尺测得该点到O的距离L2；（1）上述实验步骤最佳顺序是_____（填写字母）；（2）已知水的密度为水，则石块密度ρ石＝_____（用字母ρ水、L1、L2表示）；（3）实验中，因为塑料袋本身重量，会导致测量结果偏_____．滑轮与滑轮组特点：可以省力，也可以改变力的方向。使用滑轮组时，有几段绳子吊着物体，提起物体所用的力就是物重的几分之一，即（条件：不计动滑轮、绳重和摩擦）。注意：如果不忽略动滑轮的重量则：。5.如图，在竖直向上的力F的作用下，重为10N物体A沿竖直方向匀速上升。已知重物上升速度为0.4m/s，不计绳与滑轮摩擦以及滑轮重和绳重，则拉力F的大小和滑轮上升的速度分别为(　　)A．20N 0.2m/s B．20N 0.8m/s C．5N 0.2m/s D．5N 0.8m/s6.小衡同学的最大拉力是400N，他想站在地上将重900N的物体提起2m，请你在图中选择可能的装置，帮他绕上绳子组成滑轮组解决问题(动滑轮重不计)(　　)A．只能选丁B．只能选丙和丁C．只能选乙、丙、丁D．甲、乙、丙、丁都能选简单机械与功的计算1.注意杠杆阻力作用点移动距离、动力移动距离对功计算的影响2.用滑轮组竖直提升物体有用功、额外功和总功以及机械效率的求法：有用功W有用=Gh；总功W总=Fs；额外功W额外=W总—W有用s=nh其中h是重物G被提升的高度，s是动力F 移动的距离， n是动滑轮上的绳子段数。滑轮组机械效率的求解。用滑轮组提升物体时，有用功和总功的比值.称为滑轮组机械效率。滑轮组机械效率公式：η＝(W有用/W总)×100％　；η＝(W有用/W总)×100％= (G / nF ) ×100％3.从斜面上滑下的物体，重力G对物体做功，物体在力的方向上移动的距离是斜面高h，而不是物体实际移动的距离即斜面的长，所以重力做的功是：W=Gh(省力的机械多移动距离，费力的机械省距离，总之任何机械都不省功，但使用机械可以给人们带来方便)7.如图所示，斜面与水平地面夹角为30°，某快递员用500N的力，将重800N的货物沿斜面匀速推上车厢，不考虑斜面形变，货物所受摩擦力方向沿斜面向 _____；斜面的机械效率为 _____。不改变斜面与地面夹角和货物质量，采用 _____的方法可以提高斜面的机械效率。8. 工人师傅用如图所示的滑轮组将重为400N的货物匀速提升了1m，动滑轮重为100N，不考虑绳重和摩擦，工人师傅做的额外功为____________J，该滑轮组的机械效率为____________。简单机械与功率的计算注意杠杆动力作用点移动距离在功率中的计算注意拉力功率与物体上升功率的区别，计算时注意下标的运用注意斜面拉力做功功率的计算注意汽车恒定功率的理解9.（2023·河南新乡·河南师大附中校考三模）如图所示，在水平桌面上，一个质量m=0.5kg的物体P，通过一个定滑轮和一个动滑轮与三个总质量M=0.6kg的钩码相连，动滑轮重2N，绳子的质量以及绳与滑轮间的摩擦均可忽略不计，并且物体P以0.2m/s的速度向右做匀速直线运动，要使物块P以0.1m/s的速度向左做匀速直线运动，应给物块P施加一个水平向左的_____N的拉力，此时拉力做功的功率____W，2s内克服钩码重力所做的功_____J。（g=10N/kg）  10.(2021·黑龙江大庆·中考真题)小明同学设计了如图甲所示的滑轮组装置，当施加图乙所示随时间变化的水平拉力F时，重物的速度v随时间t变化的关系如图丙所示。不计绳与滑轮的重量及滑轮转动时的摩擦，绳对滑轮的拉力方向近似看成水平方向。在0-1s内，重物受到地面的摩擦力为______N，在2s-3s内，拉力F做功的功率为______W。机械效率计算1.总功也可以认为是人们使用机械时实际做的功。，式中是作用在机械上的动力，是动力通过的距离。2.注意杠杆阻力作用点移动距离、动力移动距离对功计算的影响W有用=Gh；W总=Fs；W额=W总－W有用；3.滑轮组的机械效率(不计滑轮重以及摩擦时)滑轮组(竖直方向提升物体)：(G为物重，h为物体提升高度，F为拉力，S为绳子自由端走的距离) 滑轮组(水平方向拉动物体)：(f为摩擦力，l为物体移动距离，F为拉力，S为绳子自由端走的距离) 4.斜面的机械效率：(h为斜面高，S为斜面长，G为物重，F为沿斜面对物体的拉力)11.一个工人用如图所示的滑轮组在4s内把重350N的货物匀速提起1m，所用的拉力是100N，则拉力做功的功率是______W，此滑轮组的机械效率是______。12.如图所示，重为800N的物体在100N水平拉力F的作用下，以0.2m/s的速度沿水平地面向左匀速直线运动了10s，滑轮组的机械效率为60%。在此过程中，下列说法正确的是(　　)A．拉力F做的功为400J B．物体与地面间的摩擦力为180NC．额外功为240J D．拉力做功的功率为40W1.如图所示，一轻质杠杆支在支架上，OA=20cm，G1为边长是5cm的正方体，G2重为20N，当OC=10cm时，此时G1对地面的压强为2×104Pa，现用一水平拉力，使G2以2cm/s的速度向右匀速速运动，当G1对地面的压力恰好为0时，经过的时间是( )A．25s B．30s C．35s D．40s2.一根粗细均匀的木棒，斜靠在竖直墙壁上。墙壁光滑，地面粗糙，木棒受到的重力为G，墙壁对木棒的弹力为F，如图所示，现让木棒的倾斜度变小一些至虚线所示位置，木棒仍能静止斜靠在墙上，则与原来相比，G和F变化情况为( )。A．G不变，F变小 B．G不变，F变大 C．G变化，F变小 D．G变化，F变大3.如图所示，用F＝10N的水平推力推着重为20N的物体沿水平方向做直线运动，若推力F对物体做了40J的功，则在这一过程中(　　)A．重力做的功为40JB．物体向前运动了2mC．物体向前运动了4mD．物体受到的摩擦力为10N4.如图所示是使用简单机械匀速提升同一物体的四种方式(不计机械自重和摩擦)，其中所需动力最小的是(　　)A．；B．；C．；D．5.如图所示，置于水平桌面上的物体A重1000N,物体B重600N，此时物体B恰好能匀速下降；当用一水平向左的力F拉动物体A在5s内匀速向左移动1m，若不计动滑轮、绳重、以及滑轮轴间的摩擦，则下列说法正确的是A．拉力F为300N ，拉力F的功率为60W B．拉力F为600N，拉力F的功率为120WC．物体A与桌面间的滑动摩擦力为600N D．绳子拉力对物体B所做的功为600J6.如图所示，王瑞同学通过斜面用平行于斜面F＝200N的推力，将质量为30kg的物体在5s时间内匀速推到1m高的平台上，斜面长s＝2m。(g取10N/kg)下列说法中(　　)①推力的功率为40W②斜面的机械效率为75%③斜面对物体的摩擦力100N④推力做的额外功100JA．只有①正确 B．只有②④正确 C．只有③④正确 D．①②③④都正确7.如图所示，用相同的滑轮安装成甲。乙两种装置，分别将A、B两物体匀速向上提升，若所用拉力大小相等，绳端在相同时间内移动了相同的距离。不计绳重和摩擦，下列说法正确的是(　　)A. 两物体上升的速度相同B. 两种装置的机械效率相等C. 两次提升物体所做的有用功相等D. 两种装置中拉力做功的功率相等8.如图是过去农村用的舂米工具的结构示意图。O为固定转轴，A处连接着石球，脚踏杆的B处可使石球升高，抬起脚，石球会落下去击打稻谷。石球重50N，不计摩擦和杆重。(1)脚沿与杆垂直方向至少用力F1才能将石球抬起。F1的力臂为______m，此时舂米工具是一个______(选填“省力”或“费力”)杠杆；(2)脚竖直向下至少用力F2为______N，才能将石球抬起，F2和F1的大小关系为F2______F1。9.在水平地面上工人师傅沿水平方向推重的木箱做直线运动，木箱速度随时间变化的图像如图所示。已知在内木箱受到的推力恒为，则在这段时间()内，木箱受到的推力的功率是___________，内木箱受到的摩擦力是___________(忽略空气阻力)。10.在日常生活和工农业生产中，提高机械效率有着重要的意义。提高机械效率，要从研究影响机械效率的因素出发，寻求办法。(1)为了探究影响机械效率的因素，小明选取了大小相同的滑轮，利用图甲和图乙装置进行实验，并把数据整理记录在下表中。①比较1和2两次实验发现：在所用滑轮组一定时，提升的钩码　　，机械效率越高。②比较3和4两次实验发现：滑轮组的机械效率还与　　有关。③比较　　两次实验发现：在所用滑轮组一定时，机械效率与提升钩码的高度无关。④第5次实验室利用了图　　的装置完成的，判断依据是　　。⑤利用图甲的装置，把重4N的物体用2.5N的拉力迅速拉起，滑轮组的机械效率为　　。可见如果没有刻度尺，只有测力计，也可以测量出滑轮组的机械效率。(2)小明利用图丙装置实验发现：斜面的机械效率与斜面的倾斜程度和摩擦有关，与物重无关。保持斜面倾斜程度不变，可以采用　　的方法减小摩擦，从而提高斜面的机械效率。(3)实验表明：额外功越小，总功越接近有用功：进一步推理得出：假设没有额外功，总功等于有用功；可见使用任何机械都　　。下列物理规律的得出运用了这种研究方法的是　　。A、焦耳定律B、牛顿第一定律C、阿基米德原理D、欧姆定律参考答案一、杠杆杠杆的平衡条件：动力×动力臂=阻力×阻力臂，或F1l1=F2l2。二、滑轮组滑轮组：滑轮组是动滑轮和定滑轮的组合；特点：既能改变力的方向 ，也能 省力，但 不省功 。使用滑轮组时，有几段绳子吊着物体，提起物体所用的力就是物重的几分之一，即(条件：不计动滑轮、绳重和摩擦)。注意：如果不忽略动滑轮的重量则：。三、功功和力对物体做功的两个必要因素：把力与沿力的方向移动的距离的乘积称为机械功。公式：W=Fs； 1 J = 1 N•m 力对物体不做功的三种情况：有距离无力。如足球离开脚后在水平面上滚动了一段距离，人对足球没有做功；有力无距离。如两名同学没有搬起石头，所以对石头没有做功；力与距离垂直。如搬着水桶水平移动一段距离，此情况叫“垂直无功”。三、功率定义：功率是表示做功快慢的物理量，物理学中，功与做功所用时间之比叫功率，它在数值上等于单位时间内所做的功；单位：单位瓦特，简称瓦，用字母W表示。公式：P=W/t，1W = 1J/s，推导式：P=Fv。四、机械效率有用功：为了达到某一目的而必须做的功。如提沙子上楼时对沙子做的功就是有用功。利用机械工作时对工作目的物做的功叫有用功。公式：W有用＝Gh(提升重物)=W总－W额=ηW总；斜面：W有用= Gh。额外功：对人们完成某件事情来说没有用，但又不得不做的功，如提沙子上楼时对桶、滑轮等做的功就是额外功。公式：W额= W总－W有用=G动h(忽略轮轴摩擦的动滑轮、滑轮组)；斜面： W额=fL。总功：使用机械时，动力做的功，例如：用桶从井中打水。由于工作目的是水，所以对水做的功是有用功，对桶做的功是额外功，人在整个提水过程中做的功是总功。公式：W总=W有用＋W额=Fs=W有用／η。机械效率：物理学中，将有用功与总功的比值称为机械效率。公式：η= ×100％η是一个没有单位的量，常用百分数表示。1.如图甲所示，AB为轻质杠杆，AC为轻质硬棒且与力传感器相连，图乙是物体M从A点开始向右匀速运动过程中力传感器读数大小与时间的关系图像，则物体M的质量大小为___________g；已知OA的长度为30cm，OB足够长，AC能承受的最大弹力大小为15N，若要杆不断，物体从A点开始运动时间最长为___________s（g=10N/kg）。【答案】  1000     12.5【解析】[1]从图乙可以看到，一开始时，力传感器读数大小是10N，由于AB为轻质杠杆，AC为轻质硬棒，不考虑它们的质量，不考虑它们的重力，那么这个力传感器读数大小就是等于物体M的重力大小，则根据可知，物体M的质量物体M的质量是1000g。[2]从图乙可以看到，物体从A点开始运动，到第5s时，力传感器读数大小是零，即A端没有压力，那么物体M就应该是在O点，这时物体M对轻质杠杆AB压力的力臂大小是零，运动时间是5s，这段时间通过的路程则物体M匀速运动的速度物体M匀速运动的速度是0.06m/s；然后继续向右运动，物体M对轻质杠杆AB压力的力臂在变大，直到AC能承受的最大弹力大小为15N，根据杠杆的平衡条件可知其中的F是最大弹力15N，lx是物体M相对于O点往右移动的距离，代入数据解得那么直到AC能承受的最大弹力大小为15N时，物体M相对于O点往右移动的距离是0.45m，物体M匀速运动的速度是0.06m/s，则物体M相对于O点往右移动的时间物体M相对于O点往右移动的时间是7.5s，由上述可知，在OA段移动时，需要的时间是5s，则物体从A点开始运动时间最长为物体从A点开始运动时间最长为12.5s。2.如图所示，在一个轻质杠杆的中点挂一重物，在杆的另一端施加一个动力F，使杠杆保持静止，然后向右缓慢转动F至水平方向，这一过程中F变化情况是(　　)A．一直增大 B．一直减小 C．先变大后变小 D．先变小后变大【答案】D【解析】在杆的另一端施加一个动力F，使杠杆保持静止，然后向右缓慢转动F至水平方向，这一过程中F已经动力臂的变化如下图所示：由上图可知，动力臂先增大，当动力与杠杆垂直时，此时动力臂最大，动力最小，后动力臂逐渐减小，动力逐渐增大。故选D。3.小明用如图装置探究杠杆的平衡条件。（1）杠杆安装后静止在图甲所示位置，为使杠杆在水平位置平衡，应把杠杆两端的平衡螺母向右调节，这样做的目的是为了消除杠杆自身重力对实验的影响和便于______；（2）在位置A挂上两个钩码，位置B用弹簧测力计拉，如图乙所示，沿两个方向拉弹簧测力计，使杠杆保持水平平衡，则两次施加的拉力F1______F2（选填“＞”、“＝”或“＜”），你的依据是______；（3）为了继续探究杠杆的平衡条件，小明直接将右侧的弹簧测力计移到左侧C点，竖直向上拉杠杆，使之在水平位置再次平衡，如图丙所示，读取弹簧测示数，请指出小明实验过程中的不足：______；（4）回到家后，小明想用探究所得的“杠杆的平衡条件”解决问题：①为估算金属块的质量m和密度ρ1，小明利用家中物品设计了如图丁所示装置。一把刻度均匀的均质刻度尺，用细线系于30cm刻度线处，恰能在水平位置平衡．在左侧20cm刻度线处挂上金属块，右侧挂一只质量可忽略不计的保鲜袋，袋内装有250g的矿泉水，移动保鲜袋到38cm刻度线处，刻度尺再次水平平衡。则金属块质量m＝______g。将金属块浸没在装有水的杯中且不触底，移动保鲜袋位置至34.8cm刻度线处，刻度尺在水平位置平衡，则金属块密度金ρ1=______g/cm3；②妈妈想让小明估测一下消毒水的密度ρ2。小明思考后，继续操作如下：将杯中的水换成消毒水，将金属块浸没在消毒水中且不触底，移动保鲜袋位置至35.2cm刻度线处，刻度尺在水平位置平衡，则消毒水的密度ρ2=______g/cm3。【答案】    测量力臂     <     F1的力臂大于F2的力臂     测力计未重新校零     200     2.5     0.875【解析】（1）[1]使杠杠在水平位置平衡，支点到力的作用点的距离就是力臂，便于测量力臂的大小。（2）[2][3]两次施加的拉力F1˂F2，依据是：左侧的力和力臂不变，右侧拉力从F1到F2，动力臂变小，即F1的力臂大于F2的力臂；根据杠杠的平衡条件F1L1=F2L2可知，动力臂变小，则动力变大，所以F1˂F2。（3）[4]小明将右侧的弹簧测力计移动到左侧C点就直接测量，没有对弹簧测力计重新校零，这样弹簧测力计的弹簧自重会影响测量结果，导致测量不准确，所以测量前要重新对弹簧测力计校零，即不足之处是：没有对弹簧测力计重新校零。（4）①[5]水的重力为G水=m水g=250×10-3kg×10N/kg=2.5N由丁图可知，水受重力的力臂为L2=38cm-30cm=8cm金属块的重力的力臂L1=30cm-20cm=10cm根据杠杆的平衡条件F1L1=F2L2可知GL1=G水L2即金属块的重力为则金属块的质量为[6]将金属块浸没在装有水的杯中且不触底，移动保鲜袋位置至34.8cm刻度线处，刻度尺在水平位置平衡，此时水重力的力臂为L水′=34.8cm-30cm=4.8cm根据杠杆平衡条件，此时金属块对刻度尺的拉力为金属块在水中受竖直向下的重力、竖直向上的浮力及刻度尺对金属块的拉力，而金属块对刻度尺的拉力与刻度尺对金属块的拉力是相互作用力，所以金属块受到的浮力为F浮=G-F拉=2N-1.2N=0.8N因为金属块浸没在水中，则金属块的体积等于排开水的体积，根据F浮=ρ水gV排可知，即金属块的体积为则金属块的密度为[7]将杯中的水换成消毒水，将金属块浸没在消毒水中且不触底，移动保鲜袋位置至35.2cm刻度线处，刻度尺在水平位置平衡，此时保鲜袋中水受重力的力臂L′=35.2cm-30cm=5.2cm同理根据杠杆的平衡条件可得，此时金属块对刻度尺的拉力为金属块在消毒液中受到的浮力为F浮消毒液=G-F拉′=2N-1.3N=0.7N根据F浮=ρgV排可得，消毒液的密度为4.喜爱实验探究的小明用家中常见物品与刻度尺巧妙地测量出了一石块的密度，实验如图所示：A．用细线将一直杆悬挂，调节至水平平衡，将一重物悬于支点O左侧的P点；B．如图甲，保持重物的悬点P不变，将装水的轻质塑料袋挂在支点O的右侧并移动至直杆水平平衡，用刻度尺测得该点到O的距离L1；C．如图乙，在溢水杯中装满水，将石块缓慢浸没水中，溢出的水全部装入轻质塑料袋中；D．如图丙，保持重物的悬点P不变，将石块挂在支点O的右侧并移动至直杆水平平衡，用刻度尺测得该点到O的距离L2；（1）上述实验步骤最佳顺序是_____（填写字母）；（2）已知水的密度为水，则石块密度ρ石＝_____（用字母ρ水、L1、L2表示）；（3）实验中，因为塑料袋本身重量，会导致测量结果偏_____．【答案】   ADCB          小【解析】（1）用杠杆测量时，先要调节杠杆平衡寻找支点，所以A排前，应先测石块，再将石块浸入水中，否则，石块从水中取出再测，表面会有水残留，故D排第二，需将排出水装入塑料袋后，才测量塑料袋中的水，所以先C再B，故最佳顺序是：ADCB；（2）根据杠杆的平衡条件F1L1＝F2L2，测石块时，GPLP＝G石L2，测塑料袋中的水时GPLP＝G水L1，所以G石L2＝G水L1，由于G＝mg＝ρVg，ρ石V石L2＝ρ水V水L1，石块体积等于它排出水的体积，所以ρ石L2＝ρ水L1，ρ石＝．（3）应为塑料袋本身的自重，使水的重量偏大，L1会偏小，球的ρ石偏小；5.如图，在竖直向上的力F的作用下，重为10N物体A沿竖直方向匀速上升。已知重物上升速度为0.4m/s，不计绳与滑轮摩擦以及滑轮重和绳重，则拉力F的大小和滑轮上升的速度分别为(　　)A．20N 0.2m/s B．20N 0.8m/s C．5N 0.2m/s D．5N 0.8m/s【答案】A【解析】由图可知，该滑轮是动滑轮，当重物A上升速度为0.4m/s时，滑轮上升速度应该是物体速度的一半，即v=0.2m/s；此时拉力应该是物重的2倍，因此拉力为F=2G=2×10N=20N故选A。6.小衡同学的最大拉力是400N，他想站在地上将重900N的物体提起2m，请你在图中选择可能的装置，帮他绕上绳子组成滑轮组解决问题(动滑轮重不计)(　　)A．只能选丁B．只能选丙和丁C．只能选乙、丙、丁D．甲、乙、丙、丁都能选【答案】B【解析】承担物重的绳子段数为所以此滑轮组至少由3段绳子承担物重，拉力方向需要向下，所以至少需要一个动滑轮和两个定滑轮。甲、乙均只有一个定滑轮，不能满足拉力方向向下，所以只能选丙和丁。故ACD不符合题意，B符合题意。故选B。7.如图所示，斜面与水平地面夹角为30°，某快递员用500N的力，将重800N的货物沿斜面匀速推上车厢，不考虑斜面形变，货物所受摩擦力方向沿斜面向 _____；斜面的机械效率为 _____。不改变斜面与地面夹角和货物质量，采用 _____的方法可以提高斜面的机械效率。【答案】①下；②80% ；③减小木板粗糙程度。【解析】[1]货物相对斜面向上运动，所受的斜面的摩擦力沿斜面向下。[2]如图所示，斜面的长度为l，其高度斜面的机械效率[3]斜面与地面夹角和货物质量不变，即有用功保持不变，可通过减少额外功来提高斜面的机械效率。为了减少额外功，可减小摩擦力，压力不变时，可通过改变接触面的粗糙程度来改变摩擦，所以可通过减小木板表面的粗糙程度来提高机械效率。8.工人师傅用如图所示的滑轮组将重为400N的货物匀速提升了1m，动滑轮重为100N，不考虑绳重和摩擦，工人师傅做的额外功为____________J，该滑轮组的机械效率为____________。【答案】①100；②80%。【解析】[1]由题意可知，不考虑绳重和摩擦，则工人师傅做的额外功，就是克服动滑轮的重力所做的功，动滑轮重为100N，动滑轮被匀速提升了1m，根据公式可知，工人师傅做的额外功工人师傅做的额外功为100J。[2]由题意可知，货物重为400N，被匀速提升了1m，所做的有用功所做的有用功为400J，则总功该滑轮组的机械效率该滑轮组的机械效率为80%。9.（2023·河南新乡·河南师大附中校考三模）如图所示，在水平桌面上，一个质量m=0.5kg的物体P，通过一个定滑轮和一个动滑轮与三个总质量M=0.6kg的钩码相连，动滑轮重2N，绳子的质量以及绳与滑轮间的摩擦均可忽略不计，并且物体P以0.2m/s的速度向右做匀速直线运动，要使物块P以0.1m/s的速度向左做匀速直线运动，应给物块P施加一个水平向左的_____N的拉力，此时拉力做功的功率____W，2s内克服钩码重力所做的功_____J。（g=10N/kg）  【答案】 8 0.8 0.6【解析】[1]物体P向右匀速直线运动时，受到绳子的拉力和向左的摩擦力的作用，这两个力是一对平衡力。钩码的重力G1=Mg=0.6kg×10N/kg=6N动滑轮的重力G2=2N，所以钩码及动滑轮的总重G总=G1+G2=6N+2N=8N图示滑轮组承重绳子为2根，不计绳重及摩擦力时，绳子的拉力所以P受到的摩擦力为f=F=4N。P向左匀速直线运动时，压力不变，接触面的粗糙程度不变，所受的摩擦力大小不变，方向水平向右，此时P受到水平向左的拉力和水平向右的绳子的拉力及摩擦力的作用，水平向左的拉力F1=F+f=4N+4N=8N[2]拉力做功的功率P=F1v1=8N×0.1m/s=0.8W[3]2s内，绳子移动的距离s=v1t=0.1m/s×2s=0.2m钩码移动的距离克服钩码重力所做的功W=G1h=6N×0.1m=0.6J10.小明同学设计了如图甲所示的滑轮组装置，当施加图乙所示随时间变化的水平拉力F时，重物的速度v随时间t变化的关系如图丙所示。不计绳与滑轮的重量及滑轮转动时的摩擦，绳对滑轮的拉力方向近似看成水平方向。在0-1s内，重物受到地面的摩擦力为______N，在2s-3s内，拉力F做功的功率为______W。【答案】300300【解析】[1]由丙图可知，在0-1s内，物体静止，整个装置处于平衡状态，以动滑轮和物体为整体受力分析，水平方向物体受到的摩擦力等于动滑轮受到绳子的拉力，所以物体所受的摩擦力为[2]由丙图可知，在2s-3s内，物体以0.5m/s的速度做匀速直线运动，根据乙图，此时拉力为200N，绳子移动的速度为拉力的功率为11.一个工人用如图所示的滑轮组在4s内把重350N的货物匀速提起1m，所用的拉力是100N，则拉力做功的功率是______W，此滑轮组的机械效率是______。【答案】 125 70%【解析】[1][2]从图可知，有五段绳子吊着物体，则承担物重绳子的股数n=5，货物匀速提起1m，绳子自由端移动的距离是s=nh=5×1m=5m拉力做的总功为W总=Fs=100N×5m=500J对货物做的有用功为W有=Gh=350N×1m=350J拉力做功的功率为该滑轮组的机械效率为12.(2021·黑龙江中考真题)如图所示，重为800N的物体在100N水平拉力F的作用下，以0.2m/s的速度沿水平地面向左匀速直线运动了10s，滑轮组的机械效率为60%。在此过程中，下列说法正确的是(　　)A．拉力F做的功为400J B．物体与地面间的摩擦力为180NC．额外功为240J D．拉力做功的功率为40W【答案】B【解析】A．物体在水平地面上移动的距离为s物=vt=0.2m/s×10s=2m由图可知，动滑轮上有3段受力的绳子，则绳子自由端移动的距离为s=ns物=3×2m=6m拉力F做的总功为W总=Fs=100N×6m=600J故A错误；B．滑轮组的机械效率为所以物体与地面间的滑动摩擦力为f=3ηF=3×60%×100N=180N故B正确；C．有用功为W有用=f s物=180N×2m=360J额外功为W总-W有用=600J-360J=240J故C错误；D．拉力做功的功率为故D错误。故选B。1.A【解析】根据杠杆的平衡条件，当OC＝10cm时，G2×OC＝F×OA，即20N×10cm＝F×20cm所以F＝10N。此时G1对地面的压强为2×104Pa，即＝2×104Pa其中S＝0.05m×0.05m＝2.5×10-3m2代入前面的式子得，G1＝60N。当G1对地面的压力为0时，G1×OA＝G2×l，即60N×20cm＝20N×l解得l＝60cm，根据题意有OCvt＝l，即10cm2cm/s·t＝60cm所以t＝25s，故BCD不符合题意，A符合题意。故选A。2.B。【解析】以与地面接触点为支点，设与墙壁接触点与地面的距离为h，与地面接触点与墙壁距离为L，根据杠杆平衡条件，有：F×h＝G×，解得：F＝现让木棒的倾斜度变小一些至虚线所示位置，由于重力G不变、L变大、h减小，故弹力F增加，故B正确。故选：B。3.C【解析】A．物体在重力的方向没有移动距离，故重力做的功为0，故A错误；B．由W＝Fs可得，物体沿水平方向运动的距离s＝＝＝4m故B错误；C．由以上分析可知，C正确；D．用F＝10N的水平推力推着重为20N的物体沿水平方向做直线运动，没有说是匀速直线运动，故摩擦力不一定是10N，故D错误。故选C。4.D。【解析】不计机械自重和摩擦，由Fs＝Gh，A、选项中动力，由F1×4m＝G×2m，得到F1=12G；B、由题图可知为滑轮组，与动滑轮相连的绳子段数是3，即n＝3，F2=13G；C、题图是一个倒着用的动滑轮，但动力作用在动滑轮的轴上，所以F3＝2G；D、由题图可知，动力臂为1m+3m＝4m，阻力臂为1m，动力臂和阻力臂之比为4：1，所以动力和阻力之比为1：4，所以F4=14G；故选D。5.B【解析】承担物重的绳子股数是2，∵不计动滑轮、绳重以及滑轮轮轴间摩擦，∴绳子自由端的拉力：F′==300N,∵物体A匀速运动，则拉力和摩擦力是一对平衡力，∴物体A所受摩擦力：f=F′=300N，用一水平向左的力F拉动物体A，拉力：F=f+F′=300N+300N=600N，物体A在5s内匀速移动1m，拉力做的功：W=FS=600N×1m=600J，拉力F的功率为：P===120W，绳子拉力对物体B所做的功：W′=GBh=GB×s=600N×0.5m=300J，故选B.根据滑轮组的省力情况，已知物体B重300N，不计动滑轮、绳重以及滑轮轮轴间摩擦，可求出绳子自由端的拉力，物体A匀速运动，拉力和摩擦力是一对平衡力，可知物体A所受摩擦力大小．若用一水平向左的力F拉动物体A，拉力F的大小等于物体A所受摩擦力与绳子自由端的拉力之和，又知物体A在5s内匀速移动1m，根据功和功率公式可求出拉力的功率．已知物体A移动1m，根据承担物重的绳子股数，可知物体B上升的距离，根据W=Gh可求出对物体B做的功．6.B【解析】①推力做功为W总＝Fs＝200N×2m＝400J，推力功率为P＝＝80W故①错误。②物体重力为G＝mg＝30kg×10N/kg＝300N所做有用功为W有＝Gh＝300N×1m＝300J斜面机械效率为η＝＝75%故②正确。③所做额外功为W额＝W总﹣W有＝400J﹣300J＝100J由W额＝fs得摩擦力f＝＝50N故③错误。④所做额外功为W额＝W总﹣W有＝400J﹣300J＝100J故④正确。故选B。7.D【解析】A．由图可知，甲是定滑轮，乙是动滑轮，绳端在相同时间内移动了相同的距离，由v=可知绳端移动的速度相同，A物体上升的速度等于绳端移动的速度，B物体上升的速度是绳端移动的速度的一半，故A错误；BCD．所用拉力大小相等，绳端在相同时间内移动了相同的距离，由W总=Fs可知总功相等，不计绳重和摩擦，甲图中物体的重力GA=F乙图中物体的重力GB=2F-G动A物体上升的高度hA=sB物体上升的高度hB=sA图中有用功W有甲=GAhA=Fs乙图中有用功W有乙=GBhB=(2F-G动)s=Fs-G动sW有甲＞W有乙甲图中机械效率η甲=乙图中机械效率η乙=η甲＞η乙由P=可知两种装置中拉力做功的功率相等，故D正确，BC错误。故选D。8.(1). 1 (2).省力 (3). 20 (4).>【解析】【解析】(1)[1][2]脚沿与杆垂直方向用力F1将石球抬起，F1的力臂l1=1.4m-0.4m=1m动力臂大于阻力臂，所以舂米工具是省力杠杆。(2)[3]脚竖直向下用力F2将石球抬起，如图所示：由杠杆的平衡条件得到F2=G=×50N=20N[4]由于阻力和阻力臂不变，F1的力臂大于F2的力臂，由杠杆的平衡条件可知F2＞F19.100100【解析】[1]由图示知，4s~8s内，木箱的速度保持不变，为1m/s，则在这段时间内，木箱受到的推力的功率P=Fv=100N×1m/s=100W[2]4s~8s内，木箱所做的是匀速，所受的摩擦力等于拉力，即f=F=100N而8s~10s内，木箱做减速运动，但木箱对水平面的压力不变，接触面的粗糙程度不变，则所受的摩擦力与4s~8s内的相同，为100N。10.滑轮组、斜面在生活中的应用【答案】(1)①重力越大；②动滑轮的重力；③2、3；④乙；绳子的效段数为1；⑤53.3%；(2)减小接触面粗糙程度；(3)不省功；B。【解析】(1)①比较1和2两次实验发现：在所用滑轮组相同，提升物体的重力越大，机械效率越高，即所用滑轮组一定时，提升的钩码重力越大，机械效率越高；②比较3和4两次实验知，提升物体的重力相同，两滑轮的材质不同，而体积相同，根据G＝mg＝ρVg，两滑轮的重力不同，发现：滑轮组的机械效率还与动滑轮的重力有关；③比较 2、3两次实验发现：在所用滑轮组一定时，机械效率与提升钩码的高度无关。④第5次实验室利用了图乙的装置完成的，判断依据是n＝＝＝1，绳子的效段数为1；⑤利用图甲的装置，把重4N的物体用2.5N的拉力迅速拉起，滑轮组的机械效率为：η＝＝＝＝＝×100%≈53.3%；可见如果没有刻度尺，只有测力计，也可以测量出滑轮组的机械效率。(2)小明利用图丙装置实验发现：斜面的机械效率与斜面的倾斜程度和摩擦有关，与物重无关。保持斜面倾斜程度不变，可以采用减小接触面粗糙程度的方法减小摩擦，从而提高斜面的机械效率。(3)实验表明：额外功越小，总功越接近有用功：进一步推理得出：假设没有额外功，总功等于有用功；可见使用任何机械不省功(采用了理想化推理法)：ACD、焦耳定律、阿基米德原理、欧姆定律可通过实验直接验证，B、而牛顿第一定律不能用实验直接验证，是在实验的基础下推理得出的，故选B。实验次数滑轮材质钩码重G/N提升的高度h/m有用功W有用/J拉力F/N绳端移动的距离s/m总功W总/J机械效率。η1铝10.10.10.60.30.1856%2铝20.10.21.00.30.367%3铝20.20.41.00.60.667%4塑料20.20.40.80.60.4883%5塑料20.20.42.10.20.4295%