初中物理新沪粤版九年级上册11章专题一 简单机械的综合计算作业课件（放映显示答案）（2026秋）

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专题一　简单机械的综合计算 简单机械通常与速度、密度、压强、浮力、功、功率、机械效率等知识点综合考查，常见题型有：(1)以杠杆为载体，综合杠杆平衡条件、压强和受力分析等；(2)以滑轮组为载体，综合功、功率、机械效率和滑轮组的省力情况；(3)以滑轮组为载体，综合滑轮组的省力情况、机械效率和浮力等，这种题型的难点是理解被提升物体浸在水中时滑轮组的机械效率，当物体浸在水中时，设滑轮组对物体的拉力为F拉，求机械效率一般用到公式 或 ；(4)简单机械组合或机械效率、功与功率综合，重点注意功率推导式 P = Fv 的运用。思路方法：（1）若杠杆的计算与其他计算相对独立，对于杠杆直接利用F1L1=F2L2进行计算。（2）若杠杆的动力或阻力来源于合力，对于这类以杠杆为载体的综合计算，其突破点是杠杆的平衡条件。先由合力的知识分别找出或求出动力（或阻力）的大小，此时常涉及压力和压强，再分别找出或求出动力臂（或阻力臂）的大小，然后将已知的三个量代入表达式中求出未知量。602 000解析：乙的重力G乙 = mg = 2 kg×10 N/kg = 20 N，则乙对杠杆 A 点的拉力 FA=G乙=20 N。由题可知 AB = 4OB，AO ＝3AC，则有 AO ＝3 OB，CO = 2 OB。根据杠杆平衡条件可得 FB·OB= FA·OA，则 ，因甲对地面无压力，则G甲=FB=60 N。再将乙移动到 C 处，则FB'·OB= FC ·OC，其中 Fc = G乙 = 20N，代入得到FB ′ = 40 N，因此甲对杠杆的拉力F拉＝FB ′＝40 N，而甲重 60 N，则甲所受支持力 F支＝G甲－F拉＝60N－40N＝20N，根据相互作用力大小相等，则甲对地面的压力为 20 N。再利用压强公式求出甲对地面的压强。 [传统文化] 如图是古代一种捣谷的舂的原理图。用脚竖直向下踩横木 B 点，使 A 端的碓头升高，然后将脚移开，碓头落下撞击谷物。 已知碓头质量为 20 kg，OA= 3OB (g取10N/kg)（1）若不计横木重力和摩擦，舂在水平位置平衡时，脚作用在B 点的力为_________N。600（2）实际使用中，若每次碓头上升 0.6 m，B 点下移 0.2 m，人踩横木的力恒为 750 N，1 min撞击谷物 36 次，则碓头每次升至最高点时克服重力所做功________J，1min克服碓头重力做功的功率为________W，该机械的效率为________。1207280%思路方法：(1)在分析滑轮组的使用时，先判断连接在动滑轮上的绳子段数 n，由此可得物重(或摩擦)与绳子自由端的拉力、物体移动的距离与绳子自由端移动的距离、物体移动的速度与绳子自由端移动的速度之间的关系。(2)滑轮组的机械效率可以用两种方法计算： ①直接利用公式 计算。 ②利用推导公式计算：提升重物时， 或 ； 水平拉动重物时， 。角度1 滑轮组省力情况与机械效率综合解：（1）由图乙知，该滑轮组承担物重的绳子段数 n = 6，则小华的拉力 F = (G人＋G动)= (m人＋m动)g = ×(54 kg＋6 kg) ×10 N/kg = 100N。（2）小军被提升的高度 h = 50 cm＝ 0.5 m，绳子自由端移动的距离s = nh = 6×0.5 m=3 m，小华拉力做的功 W总=Fs =100 N×3 m =300 J，则小华拉力的功率 。 [鞍山中考] 如图所示，小丽用滑轮组拉动重为600 N的物体 A，以 0.1 m/s 的速度沿水平地面向左匀速直线运动10 s，所施加的拉力 F = 100 N(忽略绳重和滑轮重)。若该滑轮组的机械效率为 75%，则绳端移动的距离为________m，滑轮组做的有用功为________J，地面对物体A的摩擦力为________N。2150150思路方法：若物体浸在水中，设滑轮组对物体的拉力为 F拉，求滑轮组的机械效率，可以等效为求解用滑轮组提升重为 F拉 的物体，这时滑轮组的机械效率 。 可将以上计算式作为突破口，找出相关条件进行计算。角度2 滑轮组的机械效率与浮力综合解：（1）由 可得矿石的质量m=ρv=3×103kg/m3×1m3=3 000kg ，矿石的重力 G = mg = 30 00kg×10 N/kg = 3×104N。 （2）因为矿石浸没在水中，所以矿石排开水的体积 V排= V =1m3，由阿基米德原理可得此时矿石受到的浮力 F浮 = ρ水 g v排= 1.0×103kg/m3×10 N/kg×1m3=1×104N。 （3）由图乙可知，矿石匀速上升的速度 。由图甲可知，吊起动滑轮的绳子段数 n = 2，则绳端移动的速度v = nv矿石= 2×0.1m/s = 0.2m/s。由 可得，电动机对绳子的拉力 ；绳子对矿石的拉力 F拉=G－F浮 = 3×104N-1×104 N = 2×104 N，则滑轮组的机械效率 如图甲是使用滑轮组从水中打捞一正方体物体的简化示意图。在打捞过程中物体始终以0.1 m/s 的速度匀速竖直上升，物体露出水面前滑轮组的机械效率为 75%，打捞过程中拉力 F 随时间 t 变化的图像如图乙所示。不计绳重，忽略摩擦和水的阻力，则物体的棱长为_______m，物体浸没在水中时受到的浮力为________ N，物体的重力为________N。(g取10 N/kg，ρ水=1.0×103kg/m3)11×1041×105思路方法：使用斜面时，有用功为克服物体重力所做的功，额外功为克服摩擦所做的功，其机械效率 。当斜面光滑时，有Fs=Gh。【工程实践】 [汕头潮阳区二模]《墨经·经下》里记载了一种斜面引重车，如图所示，系紧在后轮轴上的绳子绕过斜板顶端的滑轮，与斜板上的重物连接。若用该引重车将重为 2 000N 的木箱从斜板底端匀速拉到顶端，已知斜板长 2m，高0.8 m 后轮轴施加在绳子上的力为1 000N (不计绳重、滑轮与绳间的摩擦)，则该斜面的机械效率为________。此木箱与斜板之间的摩擦力是________N。经实际测量，发现人施加在车子后轮上的推力比绳子上的拉力小很多，说明车子后轮是一种_________( 选填“ 省力” 或“费力”)机械。80%200省力思路方法：在这种题型中，要理解各种简单机械之间的联系，涉及单个机械或整个装置的机械效率时，关键要明确总功和有用功。一般来说，动力对机械所做的功为总功，机械对物体所做的功为有用功。 解：（1）因绳的自重、摩擦均不计，故滑轮组的机械效率 ， 即 ，解得物体M2的重力G2 = 80N。（2）由图知，滑轮组中承担物重的绳子段数 n = 2，则作用在绳子自由端的拉 ，绳子自由端移动的速度v绳 = nv物 =2×0.5 m/s = 1 m/s，拉力 F 的功率（3）将滑轮组及 M2视为一个整体，由力的平衡条件可得，滑轮组对杠杆 B 端向下的拉力 FB＝G2+G动+G定+F=80 N+20 N+20 N+50 N=170 N。根据杠杆平衡条件可得 FA×OA= FB×OB，故绳子对杠杆 A 端的拉力 ，则绳子对M1向上的拉力FA' = FA=255 N。根据力的平衡条件可得，水平面对M1的支持力F支=G1－ FA'=500N－255N=245 N。由相互作用力的特点可知，物体M1对水平面的压力F压=F支=245 N。救援车工作原理如图所示，当车载电机对钢绳施加的拉力 F 大小为2.5×103 N时，小车 A 恰能匀速缓慢地沿斜面上升。 已知小车 A 的质量为1t 斜面高为 2 m，长为 5 m ，不计车长、钢绳重、动滑轮重、钢绳与滑轮间的摩擦和滑轮与轴间的摩擦，g 取10N/kg。在小车 A 由水平路面被拖上救援车的过程中，钢绳所做的有用功为________J，整个装置的机械效率为________，小车 A 与斜面间的摩擦力大小为________N。2×10480%1×1031. 【传统文化】 [云南中考]《天工开物》中记载了我国古代的井上施工装置，其简化模型如图所示。O 为支点，OM∶ON＝ 1∶2，M 端用绳子悬挂重 200 N 的物体，在 N 端用竖直向下的拉力在 1s 内使物体缓慢上升了 0.5m 。忽略杠杆和绳的自重，下列说法正确的是( )A.该杠杆是费力杠杆B.杠杆在水平位置平衡时 N 端受到的拉力 大小为 400 NC. M 端绳子拉力对物体做功为 100 JD. M 端绳子拉力对物体做功的功率为 50 WC2. 如图甲，小欢用力 F 向下拉绳子，使物体 M 在水平地面匀速移动，地面ab、bc粗糙程度不同。物体 M 重为 400 N，动滑轮重为5 N，sab=2m，sbc=3m。物体M 从 a 点到 c 点过程中，拉力 F 与 M 移动距离 s 的关系如图乙。 不考虑物体大小对运动的影响，忽略绳子重力及滑轮转轴摩擦，对此过程的分析，下列结论正确的是 ( )A.绳子自由端移动的距离为 15 m。B.拉力 F 做的功为 600 JC.在 ab 段物体 M 受到地面的摩擦力为 55 ND.在 bc 段滑轮组的机械效率为 97.5%D3. 很多公共场所设计了如图的无障碍通道，此设计是为了__________ (选填“省力”“省功”或“省距离”)。将总重为300 N 的行李箱沿 6m 长的斜面拉至 0.4m 高的入口处，沿斜面的拉力为 25 N 则拉力做功________J，有用功为________J，斜面的机械效率为________。省力15012080%4.【工程实践】[遂宁中考]我国很早就有使用滑轮的记载，如图甲的汉代砖刻便记录了矿山使用滑轮作起吊机械的场景。借助图乙装置(篮子质量不计)，质量为 60 kg 的采矿工人用 400 N 的拉力将 70 kg 的矿石从矿坑匀速提起，10s内矿石上升了2m。 (忽略绳重及滑轮的摩擦，g取10N/kg)求:（1）绳子自由端移动的速度。（2）此滑轮组的机械效率。（3）若工作时采矿工人双脚与地面接触面积为 400 cm2，他对水平地面的压强大小。解 : （1）由图乙可知，吊起动滑轮的绳子段数 n=2，绳子自由端移动的距离 s = nh=2×2m=4m，绳子自由端移动的速度（2）矿石的重力 G = mg = 70kg×10N/kg = 700N，此滑轮组的机械效率（3）采矿工人的重力 G人=m人g=60kg×10N/kg=600N，工作时他对水平地面的压力等于他的重力与绳子拉力之差，即 F压＝ G人－F=600N－400N=200N，他对水平地面的压强