專題06 機械能和簡單機械【考點清單】（解析版）

專題06機械能和簡單機械專題06機械能和簡單機械學(xué)習(xí)目標(biāo)：學(xué)習(xí)目標(biāo)：1.了解機械能的定義2.了解常見的簡單機械3.了解有用功和機械效率考點整理考點整理一、機械能1、物體由于運動而具有的能叫動能，它是由物體的質(zhì)量和速度共同決定的。2、物體由于被舉高而具有的能叫重力勢能，它是由物體的質(zhì)量和高度共同決定的。3、物體由于發(fā)生彈性形變 而具有的能叫彈性勢能，它是由物體的彈性形變程度同決定的。4、動能可以轉(zhuǎn)化為勢能，勢能可以轉(zhuǎn)化為動能。在這個過程中，如果沒有摩擦力，則機械能總量保持不變。二、簡單機械杠桿是指一根硬棒，在力的作用下，能夠繞著一個固定的支點轉(zhuǎn)動。2.杠桿的五要索是指：(1)杠桿轉(zhuǎn)動時繞著的固定點叫 支點；(2)使杠桿轉(zhuǎn)動的力叫動力；（3)阻礙杠桿轉(zhuǎn)動的力叫阻力。(4)從支點到力的作用線的距離叫動力臂；（5)從支點到阻力作用線的距離叫阻力臂。3.研究杠桿的平衡條件：(1)杠桿平衡是指杠桿處于靜止的狀態(tài)或者勻速轉(zhuǎn)動的狀態(tài)。(2)實驗前，應(yīng)調(diào)節(jié)杠桿兩端的平衡螺母，使杠桿在水平位置平衡。這樣做的目的是方便從杠桿上兩處力臂。(3)結(jié)論:杠桿的平衡條件(或杠桿原理)是F·L=F·L。4.根據(jù)使用杠桿時的用力情況，我們可以把杠桿分為省力杠桿、費力杠桿及等臂杠桿。平常所使用的工具中，理發(fā)師用的剪刀屬于費力杠桿，剪斷鋼筋用的鉗子屬于省力杠桿，而在實驗室中用來測量物體質(zhì)量的天平則屬于等臂杠桿。5、定滑輪實質(zhì)是一個等臂杠桿。使用定滑輪不能省力，但可以改變力的方向，動滑輪實質(zhì)是一個動力臂是阻力臂的2倍的杠桿，使用動滑輪可以省力，但不能改變力的方向。6、滑輪組不但可以省力，而且可以改變力的方向。7、使用滑輪組時，重物和動滑輪的總重由幾段繩子來承擔(dān)，提起重物所用的力就是總重的幾分之一。8.利用機械的時候，對人們有用的功叫有用功，人們不需要又不得不做的功叫額外功，有用功與額外功的總和叫總功；有用功與總功的比值叫做機械效率。9.利用機械做功時，因為總是要做額外功，所以總功大于有用功，機械效率小于1。（填“大于”“小于”或“等于”）。10.提高滑輪組的機械效率的有效辦法主要有:減小動滑輪重和摩擦，因為通過這兩種方法都可以減小額外功。即時練習(xí)即時練習(xí)1．如圖所示，用滑輪組拉動重為70牛的物體A，用10秒的時間使物體A在水平方向勻速移動5米，所用拉力F為20牛，地面對物體A的摩擦力為30牛。以下說法不正確的是（）A．繩子自由端移動的距離是10米 B．克服摩擦力做的有用功是150焦C．滑輪組的機械效率為75% D．拉力F做功的功率為10瓦【答案】D【解答】A、根據(jù)圖示可知，n=2，繩子自由端移動的距離為s=2s物=25m=10m；故A正確；

B、地面對物體的摩擦力f=30N，克服摩擦力做的有用功Wf=fs物=30N5m=150J；故B正確；

C、拉力F做的功W=Fs=20N10m=200J，滑輪組的機械效率；故C正確；

D、拉力F做功的功率P=；故D錯誤；

故答案為：D。2．如圖所示，在調(diào)節(jié)平衡后的杠桿兩側(cè)，分別掛上相同規(guī)格的鉤碼，杠桿處于平衡狀態(tài)。如果兩側(cè)各去掉一個鉤碼，下列說法正確的是（）A．左端下沉 B．右端下沉C．仍然平衡 D．無法判斷【答案】B【解答】設(shè)每個鉤碼的重力為G，每個小格的長度為L，根據(jù)杠桿平衡條件，若兩側(cè)各去掉一個鉤碼，則：

左邊=G×3L；右邊=2G×2L；

右邊乘積大于左邊乘積，所以右端下沉。3．小金將一個小球第一次豎直上拋，第二次斜向上拋，若兩次拋出的動能相等（不計空氣阻力），則下列說法正確的是（）A．兩次小球到達(dá)最高點時，動能相等且都為零，機械能不相等B．兩次小球到達(dá)最高點時，動能都不為零，機械能相等C．兩次小球到達(dá)最高點時，高度相等，機械能不相等D．兩次小球到達(dá)最高點時，高度不相等，機械能相等【答案】D【解答】不計空氣阻力，那么小球的機械能沒有損失，即機械能守恒。

豎直上拋時，小球在水平方向速度為零，它只在豎直方向運動。當(dāng)?shù)竭_(dá)最高點時，動能全部轉(zhuǎn)化為重力勢能，即此時的重力勢能等于開始時的機械能；

斜向上拋時，小球在水平方向的速度保持不變，即到達(dá)最高點時，小球的動能不為零。根據(jù)械能=動能+重力勢能可知，此時它的重力勢能肯定小于前者。

那么后者的高度肯定小于前者。

故D正確，而A、C、D錯誤。4．關(guān)于力臂，下列說法正確的是（）。A．力臂一定在杠桿上B．從支點到動力作用點的距離叫動力臂C．從支點到力的作用線的距離叫力臂D．力臂不可能等于零【答案】C【解答】力臂可能在杠桿上，也可能不在杠桿上，故A錯誤；

從杠桿的支點到動力的作用線的距離叫動力臂，故B錯誤；

從杠桿的支點到力的作用線的距離叫力臂，故C正確；

當(dāng)力的作用線通過杠桿的支點時，此時力臂為零，故D錯誤。

??????5．下列說法中正確的是（）A．省力的機械不能省功，機械越省力，其機械效率越高B．做功越快的機械，雖然它做的功不一定多，但是其機械效率是越高的C．做相同的額外功時，有用功越大的機械效率越高D．機械效率越低的時候，做功一定是越慢的【答案】C【解答】解：A、使用任何機械都不省功；機械效率是指有用功與總功的比值，機械效率的高低與是否省力沒有必然的聯(lián)系．故A錯誤；BD、做功越快的機械，說明功率大，與機械效率沒有必然聯(lián)系，不能確定機械效率的高低；根據(jù)機械效率的高低也不能確定做功的快慢；故BD錯誤；C、根據(jù)η=和W總=W有+W額可知，額外功相同時，有用功越大的機械效率越高，故C正確．6．兩個小孩坐在蹺蹺板上，恰好在水平位置平衡，此時（）。A．兩個小孩的重力一定相等B．兩個小孩到支點的距離--定相等C．兩個小孩對蹺蹺板的壓力一定相等D．兩個小孩的重力和他們各自到支點的距離的乘積一定相等【答案】D【解答】根據(jù)杠桿的平衡條件F1L1=F2L2可知，決定杠桿能否平衡的關(guān)鍵不是力的大小，也不是力臂的大小，而是力和力臂的乘積是否相同。兩個小孩在蹺蹺板上時，他們的重力相當(dāng)與動力和阻力，他們到支點的距離相當(dāng)于動力臂和阻力臂。則當(dāng)兩個小孩的重力和他們各自到支點的距離的乘積相等時，恰好在水平位置平衡，故D正確，而A、B、C錯誤。

故選D。7．如圖杠桿在水平位置處于平衡狀態(tài)，下列等式能正確表示杠桿平衡條件的是（）A．F?OC=G?OB B．F?AC=G?OB C．F?OA=G?OB D．F?AD=G?AB【答案】A【解答】O為杠桿的支點，AF為動力作用線，因為OC垂直與AF，所以動力F的動力臂是OC；

BG為阻力作用線，因為OB垂直與BG，所以阻力臂為OB；

根據(jù)杠杠的平衡條件得到：F?OC=G?OB。

故選A。8．如圖所示，甲、乙兩個質(zhì)量相同的小球從相同高度同時開始運動，甲球由靜止釋放，乙球以一水平初速度拋出。甲球下落過程中經(jīng)過P、Q兩點，乙球下落過程中經(jīng)過O點，P點與O點位于同一高度。忽略空氣阻力，則下列說法錯誤的是（）A．釋放瞬間，兩球的重力勢能相等B．甲球先后經(jīng)過P、Q兩點時的機械能桕等C．位于P點的甲球與O點的乙球，機械能相等D．整個下落過程，甲乙兩球動能的增加量相等【答案】B【解答】A.釋放瞬間，兩球的質(zhì)量和高度都相等，則二者重力勢能相等，故A正確不合題意；

B.甲球和乙球在豎直方向上都做自由落體運動，由于二者開始的高度相同，P、Q兩點高度相同，因此同時通過兩點，故B錯誤符合題意；

C.位于P點的甲球與O點的乙球，由于忽略空氣阻力，因此機械能沒有損失，故C正確不合題意；

D.整個下落過程，二者下落的高度相同，則重力勢能的減小量相同，那甲乙兩球動能的增加量相等，故D正確不合題意。

故選B。9．如圖所示，物塊在光滑斜面上由靜止開始下滑，依次經(jīng)過a、b兩個點(不計空氣阻力)，比較物塊在a、b兩點的能量，下列說法正確的是（）A．物塊在a點時動能大B．物塊在b點時重力勢能大C．物塊在a、b兩點的重力勢能一樣大D．物塊在a、b兩點的機械能一樣大【答案】D【解答】斜面是光滑的，即不會有能量損耗，那么物塊的機械能守恒，即a、b兩點的機械能一樣大，故D正確；

b的高度小于a的高度，則b的重力勢能小于a的重力勢能，故B、C錯誤；

根據(jù)“機械能=動能+重力勢能”可知，a點的重力勢能大，則動能小，故A錯誤。

故選D。10．下列關(guān)于功、功率、機械效率的說法中正確的是（）A．做功多的機器機械效率一定高 B．功率小的機器做功一定少C．機械效率高的機器功率一定大 D．功率大的機器做功一定快【答案】D【解答】A.根據(jù)公式可知，機械效率與有用功和總功的比值有關(guān)，與做功的多少無關(guān)，故A錯誤；

B.根據(jù)W=Pt可知，做功的多少與功率和時間有關(guān)，因此功率小但時間長的機器做功不一定少，故B錯誤；

C.機械效率表示機器性能的好壞，而功率表示做功的快慢，二者沒有任何內(nèi)在聯(lián)系，故C錯誤；

D.功率是表示物體做功快慢的物理量，因此功率大的機器做功一定快，故D正確。

故選D。11．如圖所示，質(zhì)地均勻的圓柱體，重力為G0在推力的作用下，由實線位置勻速轉(zhuǎn)到高為H的臺階虛線所示位置，OA為圓柱體橫截面的直徑。整個過程中，圓柱體在轉(zhuǎn)動過程中不打滑。在A點施加一個力推動圓柱體，所用力最小的是（選填“F1”“F2”“F3”）。緩慢推動圓柱體，保持推力始終重直O(jiān)A，則推力的變化是。

【答案】F2；變小【解答】（1）在圓中，最長的線段就是直徑。根據(jù)圖片可知，當(dāng)推動圓柱體時，O點為支點，推力F2的方向與直徑垂直，此時動力臂等于直徑。由于此時動力臂最長，所以最小的力是F2。

（2）緩慢推動圓柱體時，圓柱體的重力為阻力。推力始終垂直O(jiān)A，那么動力臂L1不變，而阻力臂L2逐漸減小，根據(jù)杠桿的平衡條件F1L1-F2L2可知，推力逐漸減小。12．用細(xì)線懸掛的小球從圖中所示位置靜止釋放，若忽略空氣阻力，那么小球在最高點的勢能下降至最低點的動能；實際上，小球在擺動過程中,會與空氣摩擦產(chǎn)生熱，擺幅逐漸減小，最終停下來，那么在擺動過程中由于摩擦而轉(zhuǎn)化的內(nèi)能小球在最高點所具有的勢能。(填“大于”、“等于”或“小于”)【答案】等于；等于【解答】根據(jù)題意，在忽略空氣阻力的情況下，機械能守恒，小球從最高點下降至最低點時勢能轉(zhuǎn)化為動能，且最高點的勢能等于下降至最低點的動能；在有空氣阻力的情況下，小球與空氣摩擦?xí)胁糠謾C械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，由于小球最終在最低處保持靜止所以小球沒有動能，小球原有的勢能全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，故填等于。

故答案為：等于；等于13．蹦床是集藝術(shù)性和競技性于一身的運動，是2023年杭州亞運會的比賽項目之一，也是深受廣大青少年喜愛的健身運動。如圖為蹦床運動的簡化示意圖，O點是運動員由靜止開始自由落下的起始位置，A點是蹦床不發(fā)生形變時的原位置，B點處運動員受到的重力與蹦床對運動員的彈力相等處，C點是運動員到達(dá)的最低點。(整個過程忽略空氣阻力)（1）從O點下落到A點的過程中，運動員的機械能(填“增大”“減小”"不變“先增大后減小”或“先減小后增大”)。（2）從A點下落到C點的過程中，蹦床的彈性勢能(填“增大”“減小”“不變"“先增大后減小”或“先減小后增大”，下同)；運動員的動能?！敬鸢浮浚?）不變（2）增大；先增大后減小【解答】（1）在整個過程中忽略空氣阻力，則從O點下落到A點的過程中，運動員的機械能沒有損失，即機械能保持不變。

（2）根據(jù)圖片可知，從A點下落到C點的過程中，蹦床的形變程度越來越大，則蹦床的彈性勢能不斷增大。

從A到B的過程中，運動員的重力大于彈力，則合力向下，與運動方向一致，做加速運動，那么運動員的動能不斷增大。從B到C的過程中，重力小于彈力，則合力向上，與運動方向相反，做減速運動，那么運動員的動能不斷減小。

因此在從A到C的過程中，運動員的動能先增大后減小。14．小明用如圖所示滑輪組拉著A、B物體一起勻速前進(jìn)，繩子自由端在2秒內(nèi)運動0.3m，若物體B與地面的摩擦力為9N，則他所做的功是J。A物體勻速向左運動的速度為。（繩重及繩與滑輪摩擦不計）【答案】0.9；0.05m/s【解答】（1）自由端的拉力；

自由端的拉力所做的功為：W=Fs=3N×0.3m=0.9J；

（2）A物體移動的距離；

物體移動的速度為：。15．如圖裝置為某學(xué)生在科技創(chuàng)新大賽時發(fā)明的可以直接測量液體密度的“密度天平”。其制作過程和原理如下：選擇一根長1米的杠桿，調(diào)節(jié)兩邊螺母使杠桿在水平位置平衡。在左側(cè)離中點10厘米的A位置用細(xì)線固定一個質(zhì)量為150克、容積為80毫升的容器。右側(cè)用細(xì)線懸掛一質(zhì)量為50克的鉤碼(細(xì)線的質(zhì)量忽略不計)。測量時往容器中加滿待測液體，移動鉤碼使杠桿在水平位置平衡，在鉤碼懸掛位置直接讀出液體的密度。（1）該”密度天平”的”零刻度”應(yīng)標(biāo)在右端離支點O厘米處。（2）該”密度天平”的量程為多大？（3）若將鉤碼的質(zhì)量適當(dāng)增大，該”密度天平”的量程將(選填”增大”“減小”或”不變”)?！敬鸢浮浚?）30（2）解：根據(jù)題意，鉤碼移動至最右端，該”密度天平”達(dá)到最大量程由F1L1=F2L2可得(0.15kg+m液)g×0.1m=0.05kg×g×0.5m解得m液=100gρ液==1.25g/cm（3）增大【解答】（1）根據(jù)杠桿平衡定律：F1L1=F2L2；0.15kg×10N/kg×10cm=0.05kg×10N/kg×L2

解的：L2=30厘米；

（2）解：根據(jù)題意，鉤碼移動至最右端，該”密度天平”達(dá)到最大量程由F1L1=F2L2可得

(0.15kg+m液)g×0.1m=0.05kg×g×0.5m

解得m液=100g

ρ液==1.25g/cm；

（3）F1L1=F2L2可知，F(xiàn)2增大，對導(dǎo)致F1也增大，使得筒中的液體的質(zhì)量增大，最終使得測量的密度增大；

故答案為：（1）30（2）ρ液=1.25g/cm

（3）增大16．某同學(xué)在家利用如圖所示的器材鍛煉引體向上。掛桿MN長100cm，離地高度為230cm，鋼管AB、CD長均為88cm，鋼管外面套上橡皮，每個橡皮與地面接觸面積為5cm2，整個裝置質(zhì)量為30kg，該同學(xué)的質(zhì)量為55kg。把裝置放在水平面上時，重力會平均分配到AB、CD兩根鋼管。當(dāng)該同學(xué)雙腳離地掛在MN桿上時，雙手會對MN桿產(chǎn)生向下的力，力的大小等于該同學(xué)的重力大小，作用點等效于P點。某次訓(xùn)練時，P位置離Ｍ點30cm。（1）與地接觸的鋼管套上橡皮的目的是(寫出兩條)。（2）此時鋼管AB對地面產(chǎn)生的壓強大小為。（3）當(dāng)該同學(xué)掛在MN上30秒內(nèi)做了10個引體向上，假設(shè)他每次做引體向上時重心豎直向上移動60cm，計算該同學(xué)做引體向上時的功率。(忽略下降時的做功)【答案】（1）①增加接觸面的粗糙程度，增大摩擦；或增大摩擦；②增大受力面積，減小壓強；或減小壓強（2）1.07×106Pa（3）小明受到的重力：G＝mg＝55kg×10N/kg＝550N重心移動的距離：h=60cm＝0.6m小明30秒所做的功：W＝nGh＝10×550N×0.6m＝3300J小明的功率：P＝W/t＝3300J/30s=110W【解答】（1）地接觸的鋼管套上橡皮的目的是：①增加接觸面的粗糙程度，增大摩擦；②增大受力面積，減小壓強；

（2）將CD看做支點，人的重力為阻力，阻力臂為PN；地面對AB的支持力為動力，動力臂為MN，

根據(jù)杠桿的平衡條件得到：G×PN=F×MN；

55kg×10N/kg×（1m-0.3m）=F×1m；

解得：F=385N；

那么AB對地面的壓力為：;

那么AB對地面的壓強為：。

（3）小明受到的重力：G＝mg＝55kg×10N/kg＝550N；重心移動的距離：h=60cm＝0.6m；小明30秒所做的功：W＝nGh＝10×550N×0.6m＝3300J；小明的功率：。17．如圖甲是“探究杠桿的平衡條件”的實驗裝置：（1）調(diào)節(jié)螺母使杠桿在水平位置平衡時，應(yīng)確保杠桿上（填“懸掛”或“不懸掛”）鉤碼．（2）如圖乙所示杠桿處于平衡狀態(tài)，若不改變O點右側(cè)鉤碼的數(shù)目和位置，將O點左側(cè)的所有鉤碼都掛在字母（3）如圖丙所示，要使杠桿在圖示位置平衡，請你在杠桿上的A點畫出所施加的最小力F的示意圖及其力臂L．【答案】（1）不懸掛（2）d（3）為使拉力最小，動力臂要最長，拉力F的方向應(yīng)該垂直杠桿向上，即豎直向上，動力臂為OA最長，如圖