2023-2024學(xué)年九年級(jí)物理上冊(cè)單元精講練（蘇科版）第十一章 簡(jiǎn)單機(jī)械和功(原卷版)

第十一單元簡(jiǎn)單機(jī)械和功杠桿杠桿的平衡條件：×動(dòng)力臂=阻力×，或F1l1=F2l2。三種杠桿及應(yīng)用舉例：省力杠桿：當(dāng)>時(shí)，F(xiàn)1<F2。例：扳手，撬棍，指甲刀。費(fèi)力杠桿：當(dāng)<時(shí)，F(xiàn)1>F2。例：釣魚桿，船槳。等臂杠桿：當(dāng)=時(shí)，F(xiàn)1=F2。例：天平滑輪組滑輪組：滑輪組是和的組合；特點(diǎn)：既能改變，也能，但。使用滑輪組時(shí)，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(jì)動(dòng)滑輪、繩重和摩擦)。注意：如果不忽略動(dòng)滑輪的重量則：。注：有幾股繩子與動(dòng)滑輪相連，承擔(dān)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(dòng)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(dòng)速度和距離：s=nh，v繩=n?v物功功和力對(duì)物體做功的兩個(gè)必要因素：把與的乘積稱為機(jī)械功。公式：； 1J=1N?m 力對(duì)物體不做功的三種情況：。如足球離開腳后在水平面上滾動(dòng)了一段距離，人對(duì)足球沒有做功；。如兩名同學(xué)沒有搬起石頭，所以對(duì)石頭沒有做功；。如搬著水桶水平移動(dòng)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(shí)間之比叫功率，它在數(shù)值上等于單位時(shí)間內(nèi)所做的功；單位：?jiǎn)挝唬?jiǎn)稱瓦，用字母W表示。公式：P=，1W=1J/s，推導(dǎo)式：P=。機(jī)械效率有用功：為了的功。如提沙子上樓時(shí)對(duì)沙子做的功就是有用功。利用機(jī)械工作時(shí)對(duì)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(duì)人們完成某件事情來說，但的功，如提沙子上樓時(shí)對(duì)桶、滑輪等做的功就是額外功。公式：W額==(忽略輪軸摩擦的動(dòng)滑輪、滑輪組)；斜面：W額=?？偣Γ菏褂脵C(jī)械時(shí)，做的功，例如：用桶從井中打水。由于工作目的是水，所以對(duì)水做的功是有用功，對(duì)桶做的功是額外功，人在過程中做的功是總功。公式：W總===。機(jī)械效率：物理學(xué)中，將與的比值稱為機(jī)械效率。公式：η=×100％η是一個(gè)沒有單位的量，常用百分?jǐn)?shù)表示。杠桿動(dòng)態(tài)平衡及計(jì)算杠桿的平衡條件是：動(dòng)力×動(dòng)力臂=阻力×阻力臂，或?qū)憺椋篎1L1=F2L2注意：這個(gè)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(dú)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(diǎn)開始向右勻速運(yùn)動(dòng)過程中力傳感器讀數(shù)大小與時(shí)間的關(guān)系圖像，則物體M的質(zhì)量大小為___________g；已知OA的長(zhǎng)度為30cm，OB足夠長(zhǎng)，AC能承受的最大彈力大小為15N，若要桿不斷，物體從A點(diǎn)開始運(yùn)動(dòng)時(shí)間最長(zhǎng)為___________s（g=10N/kg）。如圖所示，在一個(gè)輕質(zhì)杠桿的中點(diǎn)掛一重物，在桿的另一端施加一個(gè)動(dòng)力F，使杠桿保持靜止，然后向右緩慢轉(zhuǎn)動(dòng)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(duì)實(shí)驗(yàn)的影響和便于______；（2）在位置A掛上兩個(gè)鉤碼，位置B用彈簧測(cè)力計(jì)拉，如圖乙所示，沿兩個(gè)方向拉彈簧測(cè)力計(jì)，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(cè)力計(jì)移到左側(cè)C點(diǎn)，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(cè)示數(shù)，請(qǐng)指出小明實(shí)驗(yàn)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(jì)了如圖丁所示裝置。一把刻度均勻的均質(zhì)刻度尺，用細(xì)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(jì)的保鮮袋，袋內(nèi)裝有250g的礦泉水，移動(dòng)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(dòng)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(cè)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(dòng)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(shí)驗(yàn)探究的小明用家中常見物品與刻度尺巧妙地測(cè)量出了一石塊的密度，實(shí)驗(yàn)如圖所示：A．用細(xì)線將一直桿懸掛，調(diào)節(jié)至水平平衡，將一重物懸于支點(diǎn)O左側(cè)的P點(diǎn)；B．如圖甲，保持重物的懸點(diǎn)P不變，將裝水的輕質(zhì)塑料袋掛在支點(diǎn)O的右側(cè)并移動(dòng)至直桿水平平衡，用刻度尺測(cè)得該點(diǎn)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(diǎn)P不變，將石塊掛在支點(diǎn)O的右側(cè)并移動(dòng)至直桿水平平衡，用刻度尺測(cè)得該點(diǎn)到O的距離L2；（1）上述實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)中，因?yàn)樗芰洗旧碇亓?，?huì)導(dǎo)致測(cè)量結(jié)果偏_____．滑輪與滑輪組特點(diǎn)：可以省力，也可以改變力的方向。使用滑輪組時(shí)，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(jì)動(dòng)滑輪、繩重和摩擦）。注意：如果不忽略動(dòng)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(jì)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(qǐng)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(dòng)滑輪重不計(jì))()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(jiǎn)單機(jī)械與功的計(jì)算注意杠桿阻力作用點(diǎn)移動(dòng)距離、動(dòng)力移動(dòng)距離對(duì)功計(jì)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(jī)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(dòng)力F移動(dòng)的距離，n是動(dòng)滑輪上的繩子段數(shù)?；喗M機(jī)械效率的求解。用滑輪組提升物體時(shí)，有用功和總功的比值.稱為滑輪組機(jī)械效率?；喗M機(jī)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(duì)物體做功，物體在力的方向上移動(dòng)的距離是斜面高h(yuǎn)，而不是物體實(shí)際移動(dòng)的距離即斜面的長(zhǎng)，所以重力做的功是：W=Gh(省力的機(jī)械多移動(dòng)距離，費(fèi)力的機(jī)械省距離，總之任何機(jī)械都不省功，但使用機(jī)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(jī)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(jī)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(dòng)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(jī)械效率為____________。簡(jiǎn)單機(jī)械與功率的計(jì)算注意杠桿動(dòng)力作用點(diǎn)移動(dòng)距離在功率中的計(jì)算注意拉力功率與物體上升功率的區(qū)別，計(jì)算時(shí)注意下標(biāo)的運(yùn)用注意斜面拉力做功功率的計(jì)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(gè)質(zhì)量m=0.5kg的物體P，通過一個(gè)定滑輪和一個(gè)動(dòng)滑輪與三個(gè)總質(zhì)量M=0.6kg的鉤碼相連，動(dòng)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(jì)，并且物體P以0.2m/s的速度向右做勻速直線運(yùn)動(dòng)，要使物塊P以0.1m/s的速度向左做勻速直線運(yùn)動(dòng)，應(yīng)給物塊P施加一個(gè)水平向左的_____N的拉力，此時(shí)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(jì)了如圖甲所示的滑輪組裝置，當(dāng)施加圖乙所示隨時(shí)間變化的水平拉力F時(shí)，重物的速度v隨時(shí)間t變化的關(guān)系如圖丙所示。不計(jì)繩與滑輪的重量及滑輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的摩擦，繩對(duì)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(jī)械效率計(jì)算總功也可以認(rèn)為是人們使用機(jī)械時(shí)實(shí)際做的功。，式中是作用在機(jī)械上的動(dòng)力，是動(dòng)力通過的距離。注意杠桿阻力作用點(diǎn)移動(dòng)距離、動(dòng)力移動(dòng)距離對(duì)功計(jì)算的影響W有用=Gh；W總=Fs；W額=W總－W有用；滑輪組的機(jī)械效率(不計(jì)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(dòng)物體)：(f為摩擦力，l為物體移動(dòng)距離，F(xiàn)為拉力，S為繩子自由端走的距離)

斜面的機(jī)械效率：(h為斜面高，S為斜面長(zhǎng)，G為物重，F(xiàn)為沿斜面對(duì)物體的拉力)（2023·天津和平·統(tǒng)考三模）一個(gè)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(jī)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(yùn)動(dòng)了10s，滑輪組的機(jī)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(zhǎng)是5cm的正方體，G2重為20N，當(dāng)OC=10cm時(shí)，此時(shí)G1對(duì)地面的壓強(qiáng)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(yùn)動(dòng)，當(dāng)G1對(duì)地面的壓力恰好為0時(shí)，經(jīng)過的時(shí)間是()A．25s B．30s C．35s D．40s一根粗細(xì)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(duì)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(yùn)動(dòng)，若推力F對(duì)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(yùn)動(dòng)了2mC．物體向前運(yùn)動(dòng)了4mD．物體受到的摩擦力為10N如圖所示是使用簡(jiǎn)單機(jī)械勻速提升同一物體的四種方式(不計(jì)機(jī)械自重和摩擦)，其中所需動(dòng)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(shí)物體B恰好能勻速下降；當(dāng)用一水平向左的力F拉動(dòng)物體A在5s內(nèi)勻速向左移動(dòng)1m，若不計(jì)動(dòng)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(dòng)摩擦力為600ND．繩子拉力對(duì)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(shí)間內(nèi)勻速推到1m高的平臺(tái)上，斜面長(zhǎng)s＝2m。(g取10N/kg)下列說法中()①推力的功率為40W②斜面的機(jī)械效率為75%③斜面對(duì)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(shí)間內(nèi)移動(dòng)了相同的距離。不計(jì)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(jī)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(huì)落下去擊打稻谷。石球重50N，不計(jì)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(shí)舂米工具是一個(gè)______(選填“省力”或“費(fèi)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(yùn)動(dòng)，木箱速度隨時(shí)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(shí)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(jī)械效率有著重要的意義。提高機(jī)械效率，要從研究影響機(jī)械效率的因素