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初中物理 第一部分总复习 苏教版第十一章、简单机械和功一、杠杆学习要求1.知道什么是杠杆，能从常见的工具中认出杠杆。2.通过观察和实验了解杠杆的结构，熟悉有关杠杆的名称：支点、动力、阻力、动力臂、阻力臂。3.理解力臂的概念，会画杠杆的动力臂和阻力臂。4.经历探究杠杆平衡条件的过程，理解杠杆平衡的条件，并能用它分析解决简单的有关杠杆平衡的问题。5.知道杠杆的种类以及各种杠杆的特点。6.知道杠杆在实际生活中的应用。7.通过了解杠杆的应用，进一步认识物理学是有用的，提高学习物理的兴趣。学习指导1力臂的概念。力臂是本节的难点。对力臂的理解，注意以下几点：（1）力臂是指支点到力（动力或阻力）作用线的距离，而不是从支点到力的作用点的距离。（2）当作用在杠杆上的力的方向改变时，其力臂的大小一般也将发生改变。（3）力臂不一定在杠杆上，如图所示 （4）若力的作用线过支点，则它的力臂为零。f2l2l1f1o（5）画力臂三步骤：找支点、画出力的作用线、作支点到力的作用线的垂线（有时需要将力的作用线进行正向或反向延长）。2经历探究杠杆平衡条件的过程是本节学习的重点，探究的过程中要注意以下几点：（1）设计实验方案选取实验工具写出实验步骤设计记录数据的表格等（2）调节杠杆水平平衡时，依照“右高右旋，左高左旋”的方法，即杠杆右边高则螺母向右移，杠杆左边高则向左移，直至杠杆水平平衡。注意杠杆水平平衡一旦调好，不得随意再旋转平衡螺母，否则会影响实验结果。（3）实验中，每次改变动力、阻力、动力臂、阻力臂后都要使杠杆保持水平平衡，这样动力臂和阻力臂都可以直接读出。动力臂和阻力臂的长度单位不一定要用米，只要两个力臂的长度单位统一就可以了。3根据已学过的杠杆知识，注意观察生活中各种形状的杠杆，如指甲剪、钓鱼竿、剪刀、筷子、天平、独轮车等。并能按照动力臂与阻力臂长短的关系分析和判断是省力杠杆、费力杠杆还是等臂杠杆。根据杠杆平衡条件，生活中使用时要注意两点：（1）要省力就要多移动距离；（2）要省距离就要费力，省力又省距离的杠杆是没有的。曲型范例例1关于力臂,下列说法k 正确的是（ ）a从动力作用点到支点的距离叫做动力臂b力臂就是杠杆的长度c从支点到阻力作用线的距离叫做阻力臂d力臂一定在杠杆上 lfaolfao精析：力臂是从支点到力的作用线的距离，简单地说，就是“点到线”的距离，而不是“点”到“点”的距离。力臂不一定是杠杆的长度，也不一定在杠杆上。如图所示。（图删去）全解：应选（c）点评：力臂是从支点到力的作用线的距离。如图（a)、（b)所示，虽然力的作用点a相同，但力的方向不同，画出力臂也不同。例2张华和爸爸在公园玩跷跷板，张华重250n，爸爸重750n。当爸爸离跷跷板的转轴0.5m时，张华应该坐在哪里才能使跷跷板平衡？ 精析：利用杠杆平衡条件解题，首先要弄清动力、动力臂、阻力、阻力臂。本题中阻力为爸爸对杠杆的力f2=750n，阻力臂为l2=0.5m,动力为张华对杠杆的力f1=250n，动力臂即为张华离转轴的距离。全解：根据杠杆平衡条件f1l1=f2l2，得l1=l2=0.5m=1.5m答：张华应该坐在离转轴1.5m处。活动与探究取一根粗细均匀的铁丝，在它的中点用线悬挂起来，铁丝恰好平衡。如把其右半段对折起来，那么它是否还能保持原来的平衡状态呢？为什么？动手做一做这个实验。思考与练习一、填空题1.我们在日常使用的工具中很多是利用杠杆知识制成的，我们分析杠杆时，首先要找到杠杆绕着转动的固定点叫 ，然后分析杠杆的受力情况，即使杠杆转动的力叫 ，阻碍杠杆转动的力叫 。2.杠杆有三类,既省力杠杆、费力杠杆和等臂杠杆。在撬棒、天平、铡刀、扳手、酒瓶起子、理发剪刀、钓鱼杆等常见杠杆中，属于省力杠杆的有 ,属于费力杠杆的有 ,属于等臂杠杆的有 。第4题图3一把杆秤自重不计，提纽到秤钩的距离是4，秤砣重为4.9n，用这样的杆秤来称量质量为2的物体，秤砣离提纽 时，秤杆平衡。4.杠杆的应用非常广泛，工具车上的起重臂就是一个费力杠杆使用它的具体好处是 。二、选择题5下图是一些日常生活中所使用的工具，其中属于省力杠杆的是( )6一根杆秤，如果秤砣被磨损掉一部分，用它称得的质量将比被称物体的实际质量（ ）a偏大 b偏小 c相等 d无法判定第7题图7园艺师傅使用如图所示的剪刀修剪树枝时，常把树枝尽量往剪刀轴o靠近，这样做的目的是为了（ ） a增大阻力臂，减小动力移动的距离 b减小动力臂，减小动力移动的距离 c增大动力臂，省力 d减小阻力臂，省力第8题图8 .人体的运动系统相当复杂，但最基本的运动形式是，骨骼在肌肉提供的动力作用下绕关节转动. 如图所示是手端起茶杯的情景，其前臂骨骼相当于杠杆，肱二头肌收缩提供动力. 由图可以看出，这是一个（ ）a费力、省距离的杠杆 b省力、费距离的杠杆 c既费力，也费距离的杠杆 d既省力，也省距离的杠杆第9题图9.一均匀杠杆a处挂2个钩码，b处挂1个钩码，杠杆恰好平衡.若钩码的质量均为50g，在a、b两处再各加一个钩码，那么：（ ）a杠杆仍平衡 b杠杆的左边向下倾c杠杆的右边向下倾 d无法确定杠杆是否平衡三、作图、实验题10如图所示，使用羊角锤拔钉子，动力作用在锤柄上a点. 请作出拔钉子时所用最小动力f的示意图. (注意：请在图上保留为确保作图准确所画的辅助线.)第11题图oa第10题图11.在“研究杠杆平衡条件”的实验中，在如图所示的实验装置中： （1）实验前没有挂钩码时，发现杠杆左端下倾，应将杠杆右端螺母向_(选填“左”或“右”)边旋一些，使杠杆在水平位置平衡。 （2）实验时只有8个相同的钩码，杠杆上每格等距，当在a点挂4个钩码时，则怎样挂钩码可以使杠杆在水平位置平衡？(请设计两种方案)._ ； _ 。（3）在实验中，王亮同学猜想：杠杆平衡的条件可能是：动力动力臂阻力阻力臂。马欣同学猜想：杠杆平衡的条件可能是：动力动力臂阻力阻力臂。他们共同通过实验，获得了一组数据。如下表。动力f1/n动力臂l1/阻力f2/n阻力臂l2/3663根据上表数据，他们都认为自己的猜想是对的、对方是错误的，那么你认为他们实验的验证方法存在什么问题？三、计算、论述题12如图所示，一根轻质木杆a端细线下所挂50n的重物静止在水平地面上。 当在b点加竖直向下的力f=30n作用时，木杆恰能在水平位置处于平衡状态，此时细线竖直。已知oa=15cm，ob=5cm， 则重物对水平地面的压力为多少？obaf第12题图 相关链接 能把地球举起来吗？传说，阿基米德发现了杠杆原理后，曾产生过撬动地球的假想。他在给叙拉古国国王希罗的信中写道：“只要给我一个支点和立足点，我就能移动地球。”国王看信之后立即召见了阿基米德，并说：“当着众神起誓，你真的能移动地球吗？”阿基米德不慌不忙地用撬石头的例子作比喻，向国王讲了杠杆的原理，然后坦率地回答说：“不，我只是根据原理作了这样的假想。事实上，我也站不到地球以外的什么地方去，也找不到这样长和坚固的杠杆，也找不到搁杠杆的支点。”国王弄懂了这个道理，很高兴。二、滑轮学习要求1.通过观察和实验，了解滑轮的结构，能区别定滑轮和动滑轮2.理解滑轮的工作原理，会用这一原理对有关问题进行简单的计算3.经历实验探究过程，了解使用定滑轮和动滑轮的特点：定滑轮不省力，但能改变力的方向；动滑轮省力，但不能改变力的方向4.能识别生活和生产中常见的滑轮5.了解滑轮组的特点：既可以省力又可以改变力的方向。学会组装简单的滑轮组，体验设计制作的乐趣。6.了解轮轴的工作原理和斜面可以省力的原因7.通过了解简单机械的应用，初步认识科学技术对人类社会发展的作用学习指导1通过对定滑轮和动滑轮的杠杆变形分析，理解定滑轮不省力而动滑轮省一半力的结论。如图(a)所示是一个定滑轮的杠杆变形示意图。假定在某一瞬间滑轮静止不动，定滑轮的轴心为支点（支点不动），动力、阻力作用点分别在绳子与轮相切的圆周边缘。显然，动力臂、阻力臂都等于圆的半径，根据杠杆平衡条件，故f=g，即不省力。(b)(a)fgbafgoa如图(b)所示是一个动滑轮的杠杆变形示意图。假定在某一瞬间滑轮也静止不动。支点在一边绳子与轮相切的位置，支点上下移动，而动力作用点在绳子与轮相切的另一边，阻力的作用点在轴心。显然动力臂为阻力臂的两倍，故依据杠杆平衡条件f=1/2g，即省一半力。2 使用滑轮组要注意几个问题（1）区分“最方便”和“最省力”的含义。“方便”是指人站在地上用力向下拉绳子，既省力又方便；而“最省力”是指尽量多地增加动滑轮上相连的绳子的股数。（2）滑轮组一般是省力的，省力的多少是由吊起（或承担）动滑轮的绳子股数决定的。（3） 设拉力移动距离为s，拉力移动的速度为v，重物上升的高度为h，重物上升的速度为v物，则存在以下关系s=nh,v=nv物，n为动滑轮上绳子的股数。（4）滑轮组绳子的绕法是各种各样的，其绕法也是本节的一个重点。由关系式f=g，当n为奇数时，绳子在动滑轮上打结开始绕；当n为偶数时，绳子在定滑轮上打结开始绕，也就是按“奇动偶定”的方法绕绳子。(如下图所示) 通过动滑轮有5根绳子通过动滑轮有4根绳子曲型范例例1图中给出两组滑轮组（a）、（b），若它们分别提起同一重物，请画出其中最省力的一组滑轮组的绕绳方法.(不计滑轮重、绳重及摩擦)(a)(b)（c）精析：“省力”就是在动滑轮个数相同时，尽量采用绳子与动滑轮相连股数较多的方法；或在动滑轮个数不同时选用动滑轮多的一组，因此，应选用（b）组滑轮组。全解：如图（c）所示点评：本题考查了两个知识点，一是滑轮组的省力多少是由绕过动滑轮的绳子的股数决定的；二是装配滑轮组。例2用如图所示滑轮组匀速拉动重1000n的物体a，所用拉力f=100n。绳子自由端移动速度为0.2m/s.求物体与地面之间的摩擦力f和2秒内物体移动的距离。（不计滑轮重和轮和轴之间的摩擦）精析：绳子自由端移动的距离s与物体移动的距离s的关系为s=n s，绳子自由端移动的速度v也等于物体移动速度v的n倍，即v=nv。全解：设n是动滑轮上绳子的股数，f为物体与水平平面之间的摩擦阻力。本题中，n=2，由f=f得f=nf=2100n=200n物体移动的速度v=0.1m/s2s内物体移动的距离s=vt=0.1m/s2s=0.2m.点评：绳子自由端移动的距离、速度与物体移动的距离、速度是同学们容易混淆的问题，应特别注意。活动与探究设计一个升降装置将重物从楼下搬到楼上是很辛苦的。有一个同学学习了滑轮的知识后，运用所学知识，利用滑轮设计了一个升降装置，在爸爸的帮助下把它安装在家里的阳台上，通过它把物体吊上楼来。如果让你来设计，你能画出示意图吗？试试看。思考与练习 一、填空题1滑轮在使用时，根据轴的位置是否移动，分为定滑轮和动滑轮两种。定滑轮实际上就是 杠杆，所以使用定滑轮不能 ，但可以改变 。动滑轮实际上就是 杠杆,所以使用动滑轮可以 ,但不能改变 。如果将定滑轮和动滑轮组合起来使用，就可以既省力又方便。二、选择题2.学校国旗的旗杆顶上有一个滑轮，升旗时往下拉动绳子，国旗就会上升。下列对这个滑轮的说法中正确的是（ ）a.这是一个动滑轮，可省力 b.这是一个定滑轮，可省力c.这是一个动滑轮，可改变力的方向d.这是一个定滑轮，可改变力的方向3.用滑轮组匀速提升重物，当绳子的自由端被拉下2m时，物体升高了0.5m，被提升的重物的质量为20kg。若不计动滑轮重和摩擦阻力，则拉绳子的力应为（ ）a40n b49n c98n d5nba第4题图4.如图所示的装置中，物体b和动滑轮总重10n，且恰好匀速下降。则a物体受到的摩擦力的方向和大小为 （ ）a水平向右 5n b水平向右 10n c水平向左 10n d水平向左 5n三、作图题5.如图有一动滑轮提升重物，要求在图中标明支点o，画出f1 f2的力臂l1 l2。6.如图5所示，每个滑轮（不分大小）重为5n，要提升的重物重为120n，用来串绕滑轮组的绳子能承受的最大拉力是30n。请画出能安全提升重物的滑轮组的绕法。f2f1第5题图g第6题图三、计算、论述题7.如图所示，物体a以1m/s的速度匀速运动，已知f=100n，不计滑轮与绳子之间的摩擦，求：（1）物体a受到地面的阻力；（2）在5s内，绳子的自由端移动的距离。第7题图第8题图8.某人利用如图所示的滑轮组，用200n的拉力在20s内将重为g=480n的物体匀速提高h=2m,若不计摩擦和绳重，求：（1）绳子的自由端移动的速度和动滑轮重；（2）若再增加150n的重物，要使物体匀速上升，作用在绳子的自由端的拉力为多大。相关链接滑轮在生活和生产中有很多应用，例如，旗杆上的滑轮，起重机上的滑轮，以及利用滑轮移动收音机的指针以指示电台的频率位置等。f工厂里有一种特殊结构的滑轮，叫做差动滑轮（俗称神仙葫芦），它由两个直径相差不多的定滑轮和一个动滑轮组成，其示意图如图所示。有了它，只需一个人就可以缓缓吊起或移动很重的物体。你能分析一下其中的道理吗？ 三、功学习要求1.理解功的概念，经历实验探究体验做功的过程，理解做功的两个必要条件，并能正确判断某个力是否做功。2.知道功的公式，会对有关功的问题进行简单的计算。3.知道功的单位“焦耳（j）”，并能在计算中正确应用。4.通过观察、讨论和实验了解功的物理意义。5.通过对实例的分析，体验并能知道做功是能量转化或转移的过程。知道使用任何机械都不能省功。6.了解科学家进行科学探究的历史，进一步增强物理学习的兴趣，逐步形成献身科学的意识。学习指导1做功的两个必要因素。物理学中的“做功”与日常生活中的“做工”是不同的，物理学中的做功必须要满足两个必要条件：一是作用在物体上的力，二是物体在力的方向上通过一段距离。只有满足这两个条件，我们才说力对物体做了功。因此有三种情况物理学中是不承认做功的：（1）物体虽然受力，但未通过距离。例如人用力推墙壁，由于墙壁未移动，所以人未做功。（2）物体虽然移动了一段距离，但无外力作用。例如冰块在光滑的水平冰面上匀速滑动，虽然冰块在水平方向移动了一段距离，但水平方向上并无作用力，因此不做功。（3）力的方向与物体运动的方向垂直。例如人提水桶在水平方向上移动一段距离，由于人对水桶的作用力是竖直向上的，因而这个力也不做功。2功的大小。功的大小等于力跟物体在该力方向上通过的距离的乘积。力对物体做功的多少只与这两个因素有关，与物体的运动状态（如竖直方向还是水平方向，匀速运动还是加速运动等）、物体的质量、支持面是否光滑无关。 3功的单位是焦耳（j），1j表示1n的力使物体在这个力的方向上移动1m所做的功。焦耳是一个比较小的单位，将两个鸡蛋匀速举高1m做的功大约为1j曲型范例例1.下列四种情境中，人对物体做功的是a提着水桶在水平地面上匀速前进b举着杠铃原地不动c用力搬石头但没有搬动d推着小车前进精析：判断一个力对物体是否做功，必须同时满足两个必要的因素，一是作用在物体上的力；二是物体在力的方向上通过的距离。全解：a选项中提水桶施力的方向是竖直向上，水桶的移动的方向为水平方向，虽然水桶受力了，也移动了距离，但是没有在力的方向上移动一段距离，所以没有对水桶做功。b选项对杠铃施力了，但没有移动距离，所以没有对杠铃做功。c选项中对石头施力了，但没有移动距离，所以没有对石头做功。d选项推小车向前施力，且小车在向前的方向上移动一段距离，所以对小车做了功。答案为d。点评：通过对这个问题的解析，学生能进一步理解做功的两个必要因素。例2一列火车以20m/s的速度在平直的轨道上匀速行驶，整列火车受的阻力是9104n，问这列火车行驶1min火车做了多少功？精析：解此题时，首先注意火车做匀速直线运动，因此火车的牵引力和阻力是一对平衡力，则f=f,另外距离可以利用s=vt来求，最后可用公式w=fs求出火车在这段距离中所做的功。全解：由v=s/t得，s=vt=20m/s60s=1200m根据：w=fs得w=fs=fs=9104n1200m=1.08108j点评：本题不仅训练了功的计算，而且训练了由物体的运动状态来确定物体受力情况的思维过程。活动与探究九年级（10）班位于教学楼的三楼，若一位中学生沿楼梯匀速爬上三楼，请你估测一下该学生在该过程中做功大约为多少。思考与练习一、填空题1物理学中的做功包含两个必要的因素：（1） ，（2） 。功的计算公式是 ，国际单位制中功的单位是 。2九年级（5）班的同学学习了功的知识后，他们讨论对物体做功的多少。李壮同学用10n的水平拉力将重300n的箱子沿水平地面移动了5m，张强同学将这个箱子匀速举高2m ,王明同学将这个箱子举起后在空中停留5s。李壮同学做功是 j，张强同学做功是 j，王明将箱子在空中停留5s过程中做功 j。第3题图fg3如图所示，在拉力f作用下，重为120n的物体竖直向上做匀速直线运动，物体上升的速度为0.4m/s，则拉力f的大小为 n，在5s内拉力做功 j。（不计动滑轮的重、绳子的重及各处的摩擦）二、选择题4.如图所示，用水平力f拉着重为100n的物体在水平地面上向左匀速移动了5m，物体所受地面的摩擦力大小为20n，则（ ）f第4题图a.重力做的功是500j b.拉力大小为100n c.拉力大小为120n d.拉力做的功为100j5以下事例中，重力做功的是（ ）a.冰球在水平的冰面上滚动 b.皮划艇在平静水面快速滑行 c.跳水运动员下落 d.举重运动员把杠铃举起停在空中静止不动三、计算、论述题6一辆重为20000n的汽车在水平的公路上匀速行驶，汽车所受阻力为车重的0.3倍，汽车在1分钟内行驶1.5km，问在1分钟内牵引力做功多少焦？汽车受的重力做功多少焦？ 相关链接 功的原理及应用使用动滑轮能省力，但不能省功，这个结论也适用于其他机械。大量的实验和理论研究表明：使用任何机械都不能省功，这个结论叫功的原理。 任何复杂的机械都是由简单机械组合而成的，因此功的原理对一切机械都适用。这个结论在历史上曾被誉为“机械的黄金定律”，对机械的使用和研制都具有重要的指导意义。下面我们利用功的原理来解释一下使用斜面为什么省力？如图所示，物体所受重力为g，斜面长为l、高为h，f为沿斜面拉物体的力。根据功的原理，我们知道使用任何机械都不能省功。如果不计物体与斜面之间的摩擦，用力f沿斜面把物体匀速推上去所做的功，应该等于直接将物体举高所做的功。据此请你推导出f的计算公式。gfhl四、功率学习要求1.理解功率的概念。了解功率的物理意义。2.知道功率的公式，会对有关功率的问题进行简单的计算。3.知道功率的单位“瓦特（w）”，并能在计算中正确应用。4.经历探究人体的输出功率的过程，进一步熟悉科学探究的基本步骤。5.进一步形成乐于探究自然现象和日常生活中的物理学道理的习惯，增强将科学技术应用于日常生活、社会实践的意识。学习指导1.功率是表示物体做功快慢的物理量。功率的定义为单位时间内完成的功。单位时间内完成的功越多，做功就越快，完成相同的功所需的时间就越短。由功率公式可见功率大小是由做功多少与所用的时间共同决定的，做功多，功率不一定大；时间长，功率也不一定小。2.功率的单位w是一个导出单位，是从功率的定义中得出来的。1w=1j/s，表示在1s的时间完成1j的功。由于“w”比较小，在实际应用中常用kw作为功率的单位：1kw=1000w。在学习中应分清功的符号和功率的单位。3.在使用p=进行计算时，p、w、t的单位分别为w、j和s，请注意单位的统一性。4.根据w=fs，得到功率p=f.=fv的另一种表达形式，它对解决车、船的速度、功率、牵引力的问题较为方便。曲型范例例1下列关于功率的说法正确的是（ ）a.功率大的机械比功率小的机械做功一定多b. 功率大的机械比功率小的机械做功一定少c.功率大的机械工作时所用的时间一定少d.功率大的机械工作时做功一定快精析：功率定义为单位时间内完成的功，由所做功的多少和所用的时间决定，它反映了物体做功的快慢。a、b、c中都缺少一个因素，判断是错误的。全解：物理学中用功率表示物体做功的快慢，所以功率大的机械做功一定快，故选d。点评：类比是学习物理常用的方法，例1中我们可以将功率与速度作类比，物体运动的路程长，运动的速度不一定大；物体运动的速度小，运动的路程不一定短。我们可以用同样的方法来理解功率。例2暑假中，明明和爸爸到花果山去游玩，同时他们进行了爬山比赛，已知明明和爸爸的体重之比为2:3，从山底分别沿两条不同的路线爬上同一山顶所用的时间之比是3:4，则明明和爸爸爬山的功率之比为 （ ）a2：3 b1：2 c9：8 d8：9精析：功率p=，所以=全解：选d。点评：本题中明明和爸爸沿不同路线爬山，路径不同，但他们在力的方向上（竖直方向上）移动的距离是相同的。例3.一辆“奥迪”a4轿车用3000n的牵引力以72km/h的速度在高速公路上行驶，这时轿车的功率是多少精析：根据p=f.=fv，已知力f和速度v就可以求出功率p。不过要注意各量的单位，72km/h要化成用m/s作单位。全解：v=72km/h=20m/sp=fv=3000n20m/s=6104w 点评：本题能训练学生根据不同的已知条件确定解题思路。活动与探究每台动力机械都有它的额定功率，也就是正常工作时的功率，常标在机械的铭牌上。下表中列出了几种动力机械，请你至少调查其中的两种，把它的型号和额定功率填入表中。机械名称柴油机拖拉机汽车摩托车洗衣机型号额定功率思考与练习 一、填空题1如图为某举重运动员在0.5s内由支撑到起立将杠铃举起过程中拍摄的两张照片，杠铃的质量为100kg，则杠铃重为 n若这个过程中运动员将杠铃举高约0.5m，则该运动员在上述过程中对杠铃做功的平均功率约为 w（g取10n/kg）2.某人在水平地面上用100n的水平推力推动重为500n的物体，使物体以02ms的速度匀速移动了3m，此人做的功是 j，功率是 w3.小刚要锯开厚度均匀的木板，每拉一次，据条移动的距离为0.3m，所用的力为180n，连续拉锯50次用了1min，这个过程中小刚做功为_ j，功率是_w二、选择题4李明同学快速地由一楼跑到三楼的过程中，他的功率与下列哪个值最相近( )a.5w b.50w c.500w d.5000w5在中考体育测试的跳绳项目中，某同学取得了每分钟跳150次的好成绩。假设他每跳一次所用时间相等，每次跳离地面的平均高度为6cm。则他跳绳时的功率最接近于：（ ）a7.5w b75w c4500w d7500w6.实验中学举行首届跑楼梯比赛，共有20名选手进入决赛。若要测量参赛者的功率大小，需测出的物理量是（ ）a.登楼所用的时间b.参赛者的体重，所登楼层的高度c.参赛者的体重，所登楼层的高度以及登楼所用的时间d.参赛者的体重，所登楼层的高度，登楼所用的时间以及参赛者通过的路程三、计算、论述题7.起重机把一个质量为0.5t的工件在15s内提升了6m，取g10n/kg。求： (1)起重机对工件所做的功；(2)起重机提升工件的功率。8.一块水田面积为2400m2 ，要灌平均0.1m深的水。不计水渗透的损失，求：（1）所灌水的体积。（2）所灌水的质量。（3）若这些水是用水泵(抽水机)从距水田 2m深的水渠中抽上来的，水泵至少要做多少功？（4）若水泵的功率为 2. 4kw，抽这些水要用多长时间？（水1.0 x103kg/m3,g=10n/kg)相关链接瓦特和蒸汽机瓦特（17361819）是英国发明家。一个寒冷的冬天，瓦特和老奶奶围着火炉取暖的时候，发现烧开水的茶壶盖“扑扑”地发出响声，于是就留神地观察起来，想弄清楚是谁在推动壶盖；一会儿打开看看，一会儿又盖上看看。当他把茶壶嘴堵上时，蒸汽便顶开了壶盖。他想这一定是蒸汽的力量。瓦特长大后一直记着这件事。17岁时瓦特当了修理机械的学徒。后来他到格拉斯哥大学负责修理教学仪器，正巧学校里的一台蒸汽机模型坏了。瓦特在修理过程中，发现蒸汽机的大部分热量都浪费了，他决心改进蒸汽机。经过一年的努力，在多次失败后，他终于造出了新型的蒸汽机，大大地提高了蒸汽机的效率。后来蒸汽机被广泛应用在冶金、采矿等行业。1807年美国的福尔顿把蒸汽机装在船上发明了轮船，1814年英国的斯蒂芬把蒸汽机装在车上发明了火车。人们为了纪念他，就用“瓦特”来命名功率的单位。五、机械效率学习要求1经历使用动滑轮的实验探究过程，了解什么是有用功、额外功和总功。理解三者之间的数量关系。2 理解什么是机械效率。学会用机械效率的公式进行有关问题的简单计算。3 了解常用机械的效率，通过讨论、分析，了解影响机械效率的因素。4 通过对机械效率的了解，认识到做所有的事情都要讲究效率。5 了解使用机械的历史过程，认识机械的使用对社会发展的作用。学习指导1有用功、额外功、总功。正确认识机械效率，关键是弄清有用功、额外功和总功的含义。有用功是对人们有用的功，无论采用什么机械，有用功的数量是不变的。若使用机械的目的是提升物体，那么克服物体的重力所做的功就是有用功，即w有用=gh；若目的是在水平面上平移重物，那么克服物体与水平面间的摩擦力所做的功就是有用功，即w有用=fs。额外功是指由于使用机械而额外多做的功，机械的摩擦和机械的自重往往是产生额外功的原因。2机械效率总小于1。使用不同的机械做功，需要做的额外功是各不相同的，额外功在总功中所占的比例越小越好，或者说有用功在总功中所占的比例越大越好。机械效率是有用功跟总功的比例，即h=w有用/w总功。由于w额外是不可避免的，因此w有功w总，机械效率总小于1。曲型范例例1用一个动滑轮、一个定滑轮组成的滑轮组来匀速提升重物g，如图所示。已知物重g=600n，拉力f=250n，求重物升高0.5m时，拉力所做的有用功、额外功及机械效率。若不计绳重和摩擦力，求动滑轮的重。精析：竖直方向提升物体过程中，有用功w=gh,在不计绳重和摩擦力的情况下，克服动滑轮重所做的功就等于额外功，既w额外=g动h全解：（1）w有用=gh=600n0.5m=300j. (2)s=3h=1.5m,w=fs=250n1.5m=375j. (3)w额外=w总-w有=375j-300j=75j,= 100=100=80（4）w额外=g动h，g动=150n点评:对动滑轮重的求解还可用3f=g物+g动,故g动=3250n-600n=150n.例2如图所示，用一滑轮组将重为400n的物体a沿水平方向匀速拉动10m，物体a与地面间的摩擦力是240n，水平拉力f为100n，求总功、有用功、额外功和滑轮组的机械效率。精析：水平方向拉动物体过程中，克服物体与地面间的摩擦力所做的功为有用功w有用=fas,额外功是克服滑轮轴间摩擦力所做的功。全解：绳子自由端移动距离s=3sa=310m=30m,aw有用=fas=240n10m=2400j,w额外=w总-w有=3000j-2400j=600j,= 100=100=80点评：以上两题均为求滑轮组的机械效率，做题的关键在于分析有用功，第一题在提升物体过程中是克服物体受的重力做功，所以w有用=gh：第二题在匀速拉动物体前进过程中是克服物体与地面间的摩擦做功，所以w有用=fas。同学们一定要注意区分。思考与练习一、填空题1如图所示，用一个动滑轮把重200n的物体提高了1m，所用的拉力为125n，则动滑轮所做的有用功w有用=_j，它的机械效率=_。若不计摩擦，被提升的物重增加时，滑轮组的机械效率将_（选填“变大”、“变小”或“不变”）2如图所示，在50n的水平拉力f作用下, 重800的物体沿水平地面做匀速直线运动, 物体与地面间的滑动摩擦力为120，则滑轮组的机械效率为 _ ；若物体的速度为0.2m/s,则1min内拉力做的功为 _ j 3小红同学在利用如图所示的滑轮组做“测滑轮组的机械效率”的实验中，用弹簧测力计匀速竖直拉起重3n的物体，物体升高了0.2m，弹簧测力计的示数是_n，在实验过程中对物体所做的有用功是_j，滑轮组的机械效率是_第2题图第3题图1122第1题图第4题图二、选择题4用如图所示的滑轮组匀速提升600n的重物时，人手实际需提供的拉力应该是（ ） a小于200n b等于200n c大于200n d大于300n5.利用如图所示的滑轮组，工人师傅用500n的力，在100s内把800n的重物匀速提升10m.在此过程中（ ）a.他做的有用功是8000w b.他做的总功是1000jc.他做功的功率是80w d.滑轮组的机械效率是80%6.一个滑轮组经改进后提高了机械效率,用它把同一物体匀速提升同样的高度，改进后与改进前相比( ) a.有用功减少，总功减少 b有用功增加，总功增加 c.有用功不变，总功不变 d有用功不变，总功减少 三、实验题7在测定滑轮组机械效率的实验中，小刚同学测得的数据如下表所示：钩码重/n弹簧测力计读数/n钩码移动的距离/m弹簧测力计移动的距离/m有用功/j总功/j机械效率31.20.10.3（1）在表中空白处分别写出有用功、总功和机械效率的值；（2）在右边方框中画出滑轮组及绕法；（3）实验时，应使弹簧测力计做 运动。小刚同学在用弹簧测力计静止时进行读数，则他这样得出的机械效率与实际值相比 。（选填“偏小”、“偏大”或“相等”）。四、计算、论述题8张明同学用如图所示的滑轮组做“测滑轮组的机械效率”的实验时，拉线的绕法如图所示。钩码重为2n，将钩码匀速向上提升20cm，弹簧测力计移动的距离为60cm，弹簧测力计的示数为1n，问：在实验过程中，对钩码做的有用功是多少？滑轮组的机械效率是多少？为什么总功总是大于有用功？相关链接 你知道起重机的构造吗?在建筑工地上我们经常看到,那巨大的起重机吊起上吨重物,你知道它们的结构吗?钢丝绳是起重机的重要零件之一,用于提升机构、变幅机构、牵引机构，有时也用于旋转机构。起重机系扎物品也采用钢丝绳。此外，钢丝绳还用作桅杆起重张紧绳，缆索起重机与架空索道的支承绳。在起重机的提升机构中，滑轮起着省力和支承钢丝绳并为其导向的作用。滑轮的材料采用灰铸铁、铸钢等。卷筒在提升机构或牵引机构中用来卷绕钢丝绳。将旋转运动转换为所需要的直线运行。卷筒有单层卷绕与多层卷绕之分。一般起重机大多采用单层卷绕的卷筒。单层卷绕筒的表面通常切出螺旋槽，以增加钢丝绳的接触面积，并防止相邻钢丝绳互相摩擦，从而提高钢丝绳的使用寿命。本章检测 一、选择题1.下列器具中，属于省力杠杆的是( )a.定滑轮 b.食品夹 c.镊子 d.铡刀2.放学后，某同学背着重40n的书包沿水平路面走了200m，又登上大约10m高的四楼才回到家，则他在回家的过程中对书包所做的功约为（ ）a.0j b.400j c.2000j d.2400j3登楼梯比赛时，某同学从底楼匀速登上五楼，共用了12s，该同学登楼时克服重力的功率最接近于( )a500w b100w c50w d10w第4题图4.如图所示是一个指甲刀的示意图，它由三个杠杆abc、obd和oed组成，用指甲刀剪指甲时，下列说法中正确的是 ( ) a三个杠杆都是省力杠杆 b三个杠杆都是费力杠杆 cabc是省力杠杆，obd、oed是费力杠杆 dabc是费力杠杆，obd、oed是省力杠杆5.“五一”假期，小林和爸爸一起去登花果山，小林用了15min登上了山顶，爸爸用了20min登上了山顶，爸爸的体重是小林的1.5倍，则小林与爸爸的登山功率之比为（ ）a98 b89 c12 d21第6题图6如图所示，用滑轮组将重为600n的重物匀速提升，如果拉力为350n，则下列结论中正确的是( )a如果将物体提升2m，拉力做功1200jb物体升高1m，机械所做的有用功为350jc物体以0.5m/s速度匀速上升，拉力的功率为350wd此滑轮组的机械效率为80%f2f1第7题图7.如图所示利用动滑轮提升货物，动滑轮重为20牛顿，绳与动滑轮间的摩擦及绳子重不计。第一次把重为100牛顿的货物匀速提升，这个过程动滑轮的机械效率为1；第二次把重为200牛顿的货物匀速提升，这个过程动滑轮的机械效率为2。则（ ）a.12b.12c.12d.1和2的关系无法确定8.如图所示，在水平拉力f作用下，使重40n的物体a匀速移动5m，物体a受到地面的摩擦力为5n，不计滑轮、绳子的重力及滑轮与绳子间的摩擦，拉力f做的功为（ ）a50jb25j第8题图c100jd200j二、填空题9.起重机将1000n的重物竖直向上匀速提升15m后，又将重物匀速水平移动了5m，整个过程中，竖直向上的拉力对重物做功_j.10.阻力臂为动力臂4倍的杠杆是_ (选填“省力”或“费力”) 杠杆。若该杠杆受到的阻力为20牛，则当动力为_牛时，杠杆处于平衡状态。11.一架我国自行研制的歼-8战斗机的质量为1.5103kg，发动机用8104n的推力使飞机在10s内前进5000m，则飞机受到的重力为_n，这段时间内飞机的平均速度为_m/s，推力的功率为_w。（g=10n/kg）12.如图所示，物体g的重为16n，手拉绳的力为10n。当物体被匀速拉动提高h时，动滑轮的机械效率为 （不考虑摩擦）。若想增大动滑轮的机械效率，可采用的方法是 。（答一种即可）第13题图第12题图13.如图所示，质量为50千克的物体a置于粗糙的水平地面上，用两个滑轮按图连接，当水平拉力f为120牛时，物体a恰能匀速前进。若物体a前进0.5米所用的时间为10秒（绳和滑轮的质量及它们之间的摩擦都不计），则物体a受到的重力为 牛顿，拉力f做功的功率为 瓦。（g取10牛/千克）三、作图、实验题14.画出图中f的力臂l.15.用滑轮组提升重1000n的物体a.如果每个滑轮重50n，绳子能承受的最大拉力为500n.请在图中画出绕绳方法.16.如图所示，o为杠杆ac的支点，在b处挂一小球，aoobbc，为使杠杆在水平位置平衡，画出施加在杠杆上最小动力f1的力臂l1，并标出f1的方向bcao第16题图第14题图第15题图17.在做“测滑轮组机械效率”的实验中，小强和同学们组装了如图所示的甲、乙两个滑轮组（每只滑轮重都相同，不计摩擦和绳重）。第17题图乙甲（1）对于甲图所示的滑轮组，如果没有刻度尺，只要测出钩码重g，然后竖直向上匀速拉动弹簧测力计使钩码升高，从弹簧测力计上读出拉力值f，即可算出该滑轮组的机械效率= 。（2）比较甲、乙两滑轮组的机械效率，可知甲 乙（选填“”、“”或“”）。（3）实验后小强猜想，对于同一滑轮组（例如图乙），它的机械效率也可能不是 固定的，于是他用实验进行了探究，并证明自己的猜想是正确的。你认为小强应采用的正确方法是什么？答： 。四、计算题第18题图18.剪铁皮用的剪刀是省力杠杆还是费力杠杆？工人剪铁皮时，有时用两根铁管套在剪刀柄上（如图），这是什么道理？。（该题删去）18.电动自行车轻便、安全、无污染，很受人们喜爱。某同学在双休日骑电动自行车到海滨、连岛观光，途经全长7000m、被人们称之为“神州第一堤”的连云港拦海大堤。若电动自行车以18km/h的速度匀速行驶，电动自行车牵引力的功率为150w。求：（1）该同学通过大堤全程所需的时间；（2）电动自行车通过大堤全程牵引力所做的功；（3）电动自行车的牵引力。第20题图19.如图所示是小明同学测滑轮组机械效率的实验装置图.他做了2.4j的有用功使重物匀速上升了0.4m，不计绳重及摩擦.请你回答：（1）小明所用的拉力是多少n？（2）该滑轮组的机械效率是多少？（3）根据题目所提供的相关信息，还可以求出其它一些物理量.请从中任选两个并加以解答.第十二章 机械能和内能一、动能 势能 机械能学习要求1通过实例分析，理解运动的物体能做功，具有动能。2认识到动能的大小与物体的质量和运动速度有关，并能解释简单的现象。3理解弹性势能和重力势能的概念和决定因素，并能解释简单的现象。4通过观察和实验理解动能和势能的转化过程，能解释一些有关动能、重力势能、弹性势能之间相互转化的简单的物理现象。5能够运用控制变量法进行实验设计；逐步养成在实验中认真观察、勤于思考的习惯。学习指导1知识结构：机械能势能重力势能定义：物体由于被举高而具有的能量。决定其大小的因素：物体的质量越大、举得越高，势能就越大弹性