第九章 功与功率、简单机械讲义

1、 温岭万昌西路万昌大厦校区和功率、简单机械一、中考解读：高频考点常考题型复习提示功选择、简答、分析计算理解功的概念，知道功的单位，应用的公式进行简单的计算，解释做功伴随能的转化(或转移)。其中用功的概念和公式计算考查相对较多功率选择、简答、分析计算说明功率的概念，知道功率的单位，应用功率公式进行简单的计算，从能的转化来说明功率简单机械选择、简答、实验与探究、分析计算指认杠杆的五要素，绘制动力臂和阻力臂，概述杠杆的平衡条件并应用其解决简单的问题，举例说出人体中的杠杆；辨认定滑轮、动滑轮和滑轮组，知道它们的特点，使用滑轮组解决简单的问题，滑轮组的考查限于两个滑轮。该考

2、点历年必考，试题难度中等二、考点聚焦：考点1功(1)做功的两个必要条件：作用在物体上的力和物体在力的方向上通过的距离。(2)公式：WFs ；WGh(克服重力做功)(3)单位：焦，符号：J 1焦1牛·米(4)实质：功是能量转化的量度，即做多少功就有多少能发生转化。(5)功的原理：使用机械时人们所做的功都不少于不用机械时所做的功，即使用任何机械都不省功。提醒要点 (1)必须注意作用在物体上的力和物体通过距离的方向是否一致。(2)做功的多少与物体是否做匀速直线运动无关。例1：如图甲所示，水平地面上的一物体，受到方向不变的水平推力F的作用，F的大小与时间t的关系和物体速度v与时间t的关系如图

3、乙所示。则第2秒末时，物体处于_状态，第6秒末到第9秒末，推力F做的功是_焦耳。点拨 第2秒末时，物体运动速度为0；第6秒末到第9秒末物体以2米/秒的速度做匀速直线运动，行驶的时间是3秒，行驶的距离是6米，此过程物体受到的拉力为4牛。例2：如图甲，是小球从某高度处由静止下落h过程的路程与时间关系图，图乙中，描述重力对该球做功大小与时间关系正确的图线是()【解析】本题综合考查考生对力与运动、功的理解。小球从某高度处由静止下落，因为仅受重力的作用，小球下落的速度越来越快，单位时间内的路程不断增加，重力做的功WGh，G不变，W和h成正比，所以Wt的图线和ht的图线变化趋势一致。考点2功率(1)含义：

4、物体在单位时间内所做的功。(2)意义：功率是表示物体做功快慢的物理量。(3)公式：(4)单位：瓦 ，符号：W 1W1焦/秒(5)PFv，由该公式可知，在功率P一定时，力F与速度v成反比。提醒要点 功率不表示做功的多少，功率越大，做功越快，并不表示做功越多。在进行有关功率的计算时要注意单位的统一。例1：学习了功率的知识后，小科和几位同学准备做“比一比谁的功率大”的活动。以下是他们设计的三套方案，其中可行的是 ()控制爬楼的时间相同，测量出各自的体重、爬上楼的高度，算出功率进行比较。控制爬楼的高度相同，测量出各自的体重、爬楼用的时间，算出功率进行比较。测量出各自的体重、爬楼用的时间和爬楼的高度，算

5、出功率进行比较。A只有 B只有 C只有 D点拨 功率是单位时间所做的功，比较功率可以采取控制变量的方法，也可以把所需要的量都求出来进行计算。例2：举重是我国的优势体育项目。一位身高180 cm的运动员和一位身高160 cm的运动员，在挺举项目中用相同时间把同样重的杠铃举起，如果他们对杠铃所做的功分别为W1和W2，功率分别为P1和P2，则下列关系式正确的是()AW1W2P1P2BW1>W2P1>P2.CW1>W2P1P2 DW1<W2P1<P2【解析】举重时，身高较高的举重运动员将杠铃举的高度高，在杠铃重和举起所用时间相同的情况下，根据WFsGh及P可知，身高较高的

6、举重运动员对杠铃做的功多，功率大。考点3简单机械1定义：一根硬棒，在力的作用下如果能绕固定点转动，这根硬棒就叫杠杆。2杠杆的五要素：支点O：杠杆绕着转动的固定点动力F1：使杠杆转动的力阻力F2：阻碍杠杆转动的力动力臂l1：支点到动力作用线的距离阻力臂l2：支点到阻力作用线的距离3杠杆的平衡条件(1)杠杆平衡：杠杆处于静止或匀速转动状态。(2)平衡条件：动力×动力臂阻力×阻力臂 即：F1l1F2l24杠杆的分类(1)省力杠杆：动力臂大于阻力臂的杠杆，它的特点是：省力但费距离。举例：起子、羊角锤等。(2)费力杠杆：阻力臂大于动力臂的杠杆，它的特点是：费力但省距离。举例：镊子、船

7、桨等。(3)等臂杠杆：动力臂等于阻力臂的杠杆，它的特点是：既不省力也不费力，也就是既不省距离也不费距离。举例：天平。例1：如图所示的四种情景中，所使用的杠杆属于费力杠杆的是()【解析】撬棒、羊角锤、核桃夹在使用时动力臂均大于阻力臂，是省力杠杆，而食品夹使用时，动力臂小于阻力臂，属于费力杠杆。例2：请在图中画出力F的力臂和物体所受重力的示意图。【解析】从支点O到力F的作用线作垂线，支点O到垂足之间的距离就是力F的力臂；作重力的示意图时，作用点作用在重心，方向竖直向下。例3：如图所示，作用在杠杆一端始终与杠杆垂直的力F，将杠杆缓慢地由位置A拉至位置B，力F在这个过程中()A变大 B变小 C不变 D

8、先变大后变小【解析】在杠杆移动过程中，阻力等于G，方向始终是竖直向下，阻力臂逐渐变大，动力F始终与OA垂直，所以其力臂就是OA，大小不变，整个过程中杠杆处于平衡状态，F·OAG·l，因 l 变大所以F变大。1定滑轮(1)定义：使用时，滑轮的轮轴固定不动的滑轮称为定滑轮。(2)特点：使用定滑轮不省力，但可以改变力的作用方向。(3)实质：等臂杠杆。2动滑轮(1)定义：使用时，滑轮的轮轴随物体运动的滑轮称为动滑轮。(2)特点：使用动滑轮可以省一半的力但不可以改变力的作用方向。(3)实质：动力臂是阻力臂2倍的省力杠杆。1定义：由几个动滑轮和几个定滑轮组成的装置，叫做滑轮组。2特点：

9、使用滑轮组时，滑轮组用几段绳子吊着物体，提起物体所用的力就是物重的几分之一。即：F G，此时snh3滑轮组省力情况的判断隔离法：在确定滑轮组承担重物的绳子的股数时，可采用“隔离法”来判断，具体方法是：分清哪些是定滑轮，哪些是动滑轮；在动滑轮和定滑轮之间画一条横线，将它们隔离开来，则横线下方与动滑轮直接相连的绳子股数即为承担重物的绳子股数。4滑轮组的组装奇动偶定法：在组装滑轮组的过程中，如果承担重物绳子的股数为奇数，则绳子的固定端在动滑轮上，如果承重绳子的股数为偶数，则绳子的固定端在定滑轮上，可简记为“奇动偶定”。确定了绳子固定端的位置后，再按从内到外的顺序沿滑轮缠绕。提醒要点 使用机械有的可以

10、省力，有的可以省距离，但使用任何机械都不能省功。承担总量包括物体的重，动滑轮的重，以及绳子与滑轮间的摩擦力等。例1：利用滑轮将重物提升，若不计滑轮重量及摩擦，以下最省力的方法是()【解析】由题图可看出，在不计滑轮重量及摩擦时，用滑轮提升同一个重物，A选项中一个动滑轮省一半的力，即FG；B选项中一个动滑轮一个定滑轮，两股绳子承担重物，省一半的力 ，即FG；C选项中一个定滑轮，不省力但可以改变力的方向，FG；D选项中一个动滑轮一个定滑轮，三股绳子承担重物，FG，最省力。例2：杭州市政府投巨资于民生工程，对背街小巷实施景观改造。施工中，一建筑工人用滑轮组提升重为220 N的泥桶，动滑轮重为20 N，

11、不计摩擦及绳重(如图所示)。若工人在5 s内将泥桶匀速提高2 m。求：(1)工人使用滑轮组时做的有用功为_J。 (2)工人拉绳子的力为_N；拉力的功率为_W。三、易错易混淆点对力臂的认识不准确例：如图所示的杠杆中，动力的力臂用L表示，图中所画力臂正确的是()【解析】画力臂时必须注意力臂是“支点到力的作用线的距离”，而不是“支点到力的作用点的距离”。四、综合突破：例：如图所示是一种起重机的简图，用它把质量为4×102kg，底面积为0.5m2的货物G匀速提起(g10N/kg)。求：(1)起吊前，当货物静止在水平地面上时，它对地面的压强是多少？(2)若把货物匀速提起12m，用了40s，则货

12、物上升的速度是多少？(3)起重机对货物做功的功率是多少？(4)若OA12m，OB4m，起重机本身重力不计，吊起货物时为使起重机不翻倒，其右边至少要配质量m0为多少千克的物体？点拨 在水平面上时重力和压力大小相等，根据物体质量应先求出重力，再根据压强公式计算对地面的压强。速度等于距离除以时间。求功率应先求出所做功再求功率，杠杆的平衡条件是：动力×动力臂阻力×阻力臂。点评 本题主要考查重力、压力、速度、压强、功、功率和杠杆的平衡条件等知识，涉及6个公式的基本应用，综合性强，知识覆盖面广。每个小题都具有独立性，即小题间计算结果没有连带作用，这样命题可以大大提高得分率。变式题 20

13、10·杭州 如图所示是工厂里用来吊运货物的行车滑轮组。某次作业时，行车在钢丝绳的自由端用2000N的力，将重6000 N的货物匀速竖直提升3 m，接着又在水平方向移动6m。则行车在水平移动货物的过程中，货物重力所做的功是_J；在竖直提升货物的过程中，货物重力所做的功是_J。五、中考题举例1(2012·湖州)如图所示这款图钉来自一位初中生的创意，翘起部分为我们预留出施力空间。图钉作为杠杆，其支点是()AA点 BB点 CC点 D点2(2011·义乌)如图，一块厚度、密度均匀的长方形水泥板放在水平地面上，用一竖直向上的力，欲使其一端抬离地面。则()AF甲F乙，因为甲方法

14、的动力臂长BF甲F乙，因为乙方法的动力臂长CF甲F乙，因为乙方法的阻力臂短DF甲F乙，因为动力臂都是阻力臂的2倍.3(2011·台州)下列杠杆中属于费力杠杆的是() 4(2010·舟山)如图所示为一种树木扶正器。将扶正器的B端放在地面上，通过收紧带与树根部C保持一定距离。A端固定在树干上，利用液压装置产生一个推动树干的力，那么，在扶正到如图位置时，树干A点()A受到沿BA方向的推力. B受到垂直于AB方向的推力C所受推力的力臂为AB D所受推力的力臂为BC5(2012·嘉兴)如图所示的三个滑轮中，属于动滑轮的是 。若滑轮的自重和摩擦不计，当分别沿力F1、F2和F3

15、方向匀速提起同一物体时，则F1、F2、F3的大小关系是 。6(2011·宁波)2011年5月15日，在国际田联钻石联赛上海站男子110 m栏比赛中，刘翔首次采用七步上栏技术，并以13.07 s获得冠军，创造了该项目今年世界最好成绩！(1)在这次比赛中，刘翔跑完110 m的平均速度是 m/s；(保留两位小数)(2)若体重为87 kg的刘翔在跨栏时重心上升了0.32 m，则他每跨过一个栏需要克服重力做功 J。(g取10 N/kg)7(2011·嘉兴)在科学研究中，实验设计的严密性和操作的规范性都是确保获得正确结论的前提。如图所示，在“研究杠杆平衡条件”的实验中，每个钩码重为0.

16、5 N，弹簧测力计拉着杠杆并使之在水平位置平衡。读数并计算后发现结果与杠杆平衡条件不符。该实验操作的不规范之处是 。8(2012·宁波)如图所示，用简单机械使重力都为150牛的物体处于静止状态，不计摩擦、机械自重及绳重，已知OB2OA。(1)F1、F2、F3从大到小的顺序为_；(2)求图乙中F2的大小；(3)利用图丙的机械，小科把此物体匀速提高2 m，用时10 s，求拉力F3的功率。9(2010·杭州)如图，长为3米的匀质平板的中点能绕固定的支点转动，平板与水平地面的夹角为30°，在板上站两个小孩。已知20千克的甲小孩位于板的中点，30千克的乙小孩位于板的左端。现

17、两个小孩均以0.1米/秒的速度同时向右慢慢移动， 秒时间后平板开始转动；乙同学在这一过程中克服自身重力做功的功率为 瓦。(g10牛/千克)10. (2012·舟山)如图是在舟山最后安装、调试后的“海洋石油981”钻井平台，远远望去，该钻井平台的四个立柱“踩”着两个船体，处于半潜状态。(1)5月9日，“海洋石油981”钻井平台在南海荔湾61区域成功钻探，该地点位于舟山东南约1728千米的海面。如果在两艘船的拖拽下，以2米/秒的速度移动，则从舟山到达钻探地至少需连续航行多少小时？(2)钻井平台工作时，如果要将1立方米的石油从深1500米的海底抽到海面，为克服其重力需要做多少功？(石油0.

18、8×103千克/米3，g10牛/千克)六、模拟预测1如图所示，邻居大叔正吃力地把一重物送往高台，小翔看见后急忙前去帮忙，他找来一块木板，搭成图乙所示的斜面，结果轻松地把重物推到了高台上。关于这两种方法，下列说法正确的是()A甲、乙的功率是一样的 B大叔克服重力做功较多C两人做同样多的有用功. D小翔做功的功率要大些2用大小不同的甲、乙两个力拉同一物体，两力所做的功W与在这两个力的方向上移动的距离s的关系图像如图所示，由图可知，甲、乙两个力的大小关系是()AF甲>F乙. BF甲<F乙CF甲F乙 D条件不足，无法判断 3一个人先后用同样大小的力F将不同质量的物体分别在光滑水平

19、面、粗糙水平面和粗糙斜面上沿力的方向移动相同的距离s(如图所示)，该力在这三个过程中所做的功分别为W1、W2、W3，关于它们之间的大小关系说法正确的是()AW1<W2<W3 BW1<W2W3 CW1W2W3. DW1W2<W34如图是小龙探究“杠杆平衡条件”的实验装置，用弹簧测力计在C处竖直向上拉，杠杆保持平衡。若弹簧测力计逐渐向右倾斜，仍然使杠杆保持平衡，拉力F的变化情况是()A变小B变大.C不变D无法确定5如图所示，小丽在做“研究杠杆平衡条件”的实验，使杠杆在水平位置平衡。如果在杠杆两边的钩码下面各增加一个大小相等的钩码，则杠杆()A仍然平衡B不平衡，左端下降.C不

20、平衡，右端下降 D无法确定6下列测量工具没有利用杠杆原理的是()7如图所示，用20 N的拉力F通过滑轮组将40 N的重物在2 s 内匀速提升1 m，在此过程中，拉力做功为 J，拉力的功率是 W。七、练习一、选择题1(2012·金华)杠杆在生产生活中普遍使用。下列工具在使用过程中，属于省力杠杆的是() 2(2012·台州)某同学设计了一种如图所示的简易电梯，由图可知()AA是动滑轮BB是定滑轮C如果电动机向下拉动绳子，电梯厢将上升.D电梯厢运动的速度与电动机拉绳的速度相等3(2011·宁波)下列所示工具中，使用时不能省力但能省距离的是()4(2011·台州

21、)如图所示是小明玩手指顶杆游戏时的情景，杆没有倾倒是由于()A手指对杆没有做功 B杆所受重力与支持力是一对平衡力.C指尖受杆挤压发生形变 D杆与手指间力的作用是相互的5(2011·杭州)小李的质量为50千克，可以举起80千克的杠铃；小胖的质量为70千克，可以举起60千克的杠铃。他们两人通过如图所示的装置来比赛，双方都竭尽全力，看谁能把对方拉起来。比赛结果应是()A小李把小胖拉起 B小胖把小李拉起.C两个都拉不起 D两个都拉起 6(2011·温州)如图为家庭手摇升降晾衣架结构图，当顺时针摇动手柄时，横梁上升。下列滑轮属于动滑轮的是()A甲 B乙 C丙 D丁.7.如图所示，小枫

22、骑变速自行车上坡时，要想省力，后轴的齿轮应该换用较大还是较小的？原因是什么？下列对这两个问题回答正确的是()A较大的，增大动力臂 B较大的，减小阻力臂C较小的，增大动力臂 D较小的，减小阻力臂.8衣服夹是一种常用物品，如图给出了用手捏开和夹住物品时的两种情况。下列说法中正确的是()A当用手将其捏开时，它是费力杠杆B当用其夹住物品时，它是费力杠杆.C无论用手将其捏开还是夹住物品时，它都是费力杠杆D无论用手将其捏开还是夹住物品时，它都是省力杠杆9如图所示，在水平拉力F的作用下，使物体沿水平面做匀速直线运动，若滑轮和绳子的质量及其摩擦均不计，已知物体与地面间的摩擦力为5 N，物体运动的速度为2 m/

23、s，则拉力做功的功率大小为()A5 W B10 W. C15 W D20 W10(2012·绍兴)A、B是两个粗糙程度不同的物体，弹簧测力计分别以如图甲、乙、丙三种方式，拉动物体在同一水平长木板上匀速直线运动，5 s通过50 cm，F15 N，F28 N。下面是几位同学对丙图运动时状况的分析：A物体受到两个力弹簧测力计的拉力做功6.5 J长木板对B物体的支持力和B物体所受重力是一对平衡力丙图弹簧测力计做功的功率大于乙图弹簧测力计做功的功率B物体在水平方向只受二个力其中正确的是()A. BC D二、简答题1(2011·衢州)如图所示为钓鱼竿的示意图，O为支点，F1表示手对钓鱼

24、竿的作用力，请完成下列问题：(1)在图中画出鱼线对钓鱼竿拉力F2的力臂l2；(2)钓鱼竿属于_杠杆(填“省力”“费力”或“等臂”)。2(2011·金华)我们身边处处有科学。如图所示，甲图中的餐具夹是 杠杆；乙图是一种浴室防滑垫反面的示意图，其表面有许多小吸盘，这些小吸盘是利用 产生较大压力使垫紧贴在地面上，从而达到防滑效果。3(2012·衢州)滑轮是工农业生产中常用的一种简单机械。甲同学用定滑轮进行了如图所示的三个实验。(1)甲同学研究的问题是 。(2)研究该问题时，弹簧测力计的操作方法可以是 (填序号)。拉着重物保持静止 匀速向下拉动重物 随意拉动重物4如图所示是列车上常

25、用的手推车，车内货物均匀摆放。车前行时需经过障碍物。当车的前轮遇到障碍物A时，售货员向下按扶把，这时手推车可以视为杠杆，若手推车和货物总重200 N，动力臂和阻力臂之比为23，则服务员作用在扶把上的动力为 N。当后轮遇到障碍物A时，售货员竖直向上提扶把，这时支点是 (填“A”“B”或“C”点)，这种情况下，手推车可以视为 杠杆(填“省力”或“费力”)。 5. (2012·杭州市第二中学调研)用如图所示的滑轮组匀速提升重为200 N的物体，人对绳的拉力为125 N，不计绳重和摩擦，滑轮组的机械效率为 。如果人的体重为600 N，拉动过程中绳始终未断裂，他用此滑轮组能提升的最大物重为 N

26、。6(2011·杭州)如图所示，小王用两个相同的滑轮组(摩擦不计)，分别将重力不同的两个物体匀速提高到相同高度，其中G1G2，则所用的拉力F1 F2(填“”“”或“”)，其机械效率1 2。(填“”“”或“”)三、实验探究题1(2011·绍兴)学校新近买了30套总质量为300千克的实验器材，每套一箱。实验员需要把这批实验器材搬运到15米高的实验室。(1)该实验员在搬运中，对实验器材总共做功 焦；(2)假设他身体可以向外提供的功率P与所搬运物体的质量m的关系如图所示，每次他搬起箱子、放下箱子和下楼的时间t与所搬运物体的质量m关系如表所示，那么他搬完全部箱子，且回到开始搬运处，所用最短时间为 秒(计算结果精确到0.1)。搬运质量m/kg102030时间t/s4060702(2011·绍兴)如图是小敏自制的一个电磁跷跷板。小狗、小猫模型站在一个可绕光滑转轴的轻质杆上。它的工作过程是：当处于如图位置时，两触点接触，使电磁铁产生磁性，吸引衔铁