3.4简单机械-九年级科学上册（浙教版）

第3章能量3．4简单机械【知识必备】考点一杠杆1.定义：一根硬棒在力的作用下能够绕着固定点转动，这根硬棒就叫做杠杆。注意：(1)杠杆可以是直的，也可以是弯的，但一定是硬的。(2)力的作用线：过力的作用点，沿力的方向的直线。(3)动力、阻力都是杠杆受到的力，所以作用点在杠杆上；动力、阻力的方向不一定相反，但它们使杠杆的转动方向相反。2.五要素：(如图所示)(1)支点：杠杆绕着转动的固定点O叫做支点；(2)动力：能够使杠杆转动的力叫做动力；(3)阻力：阻碍杠杆转动的力叫做阻力；(4)动力臂：从支点到动力作用线的距离叫做动力臂；(5)阻力臂：从支点到阻力作用线的距离叫做阻力臂。3.画力臂的步骤：(1)从给出的机械中辨认出杠杆的部分，并找出支点O；(2)确定力的方向，画出力的示意图，沿力的方向作出力的作用线；(3)过支点O作力的作用线的垂线，必要时用大括号勾出力臂的两端，并用相应的符号表示，即为力臂。警示：力臂是支点到力的作用线的距离，千万不能理解为支点到力的作用点的距离；力臂不一定在杠杆上，如果力的作用线过支点，则力臂为零。【例1】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()点点点点解析：根据图示可知，翘起A端时，整个图钉绕C点顺时针转动，所以此时杠杆的支点为C点。答案：C考点二杠杆的平衡条件1.杠杆的平衡：杠杆静止或匀速转动。2.杠杆平衡条件：动力×动力臂＝阻力×阻力臂表达式：。警示：在探究杠杆平衡条件实验中：(1)实验前要将杠杆调到水平平衡，目的是让杠杆的重力作用线过支点，这样可忽略杠杆重力对实验的影响。(2)实验中保持杠杆水平平衡，这样做的好处是便于从杠杆上直接读出力臂的大小。(3)如果根据数据得出“动力+动力臂＝阻力+阻力臂”，错误原因是将不同的物理量进行了加法运算。(4)如果根据数据得出“动力×支点到动力作用点的距离＝阻力×支点到阻力作用点的距离”，错误原因是没有改变动力或阻力的方向。【例2】安全阀常作为超压保护装置。如图343是利用杠杆原理设计的锅炉安全阀示意图，阀的横截面积S为6厘，OA∶AB＝1∶2，若锅炉能承受的最大压强为帕，大气压强为帕，则在B处应挂牛的重物。若锅炉承受的最大压强减小，为保证锅炉安全，应将重物向(选填“左”或“右”)移动。解析：由杠杆的平衡条件可知：F·OA＝G·OB，因OA∶AB=1∶2，故OA∶OB＝1∶3。则所挂重物的重力：G＝F＝pS=帕×帕＝96牛;若锅炉承受的最大压强减小，即动力减小，为保证锅炉安全，阻力和动力臂一定，阻力臂应减小，应将重物向右移动。答案：96右【例3】如图所示，杠杆OAB能绕O点转动，在A点挂一重物G，为保持杠杆在水平位置平衡，在B点分别作用的四个力最小的是()解析：如图所示，当动力为时，动力臂为OB，当动力方向改为时，其动力臂为OC，由图可知，沿虚线方向的动力臂OC小于OB，即动力臂减小，因为杠杆始终在水平位置平衡，所以阻力臂始终等于OA，根据杠杆的平衡条件可知，在阻力和阻力臂的乘积一定时，动力臂减小，动力就增大，故＞；同理可推得＞；因阻力方向向下，杠杆要平衡，动力应向上，故的方向错误。故C选项正确。答案：C方法：利用杠杆平衡条件解决的问题主要有两类：(1)根据杠杆平衡条件判断杠杆是否平衡：此类问题需要计算相应力和力臂的乘积,根据是否相等进行判断。(2)已知杠杆是平衡的，根据平衡条件计算力或力臂的大小或判断动力的变化：若需要计算力或力臂的大小，就需要知道另外三个量的大小；若要判断动力的变化，就需要明确阻力、动力臂和阻力臂的变化特点。考点三杠杆的应用我们可以把杠杆分成三类：杠杆类型杠杆特点杠杆优点杠杆缺点应用省力杠杆＞＜省力费距离起钉锤，瓶盖起子等费力杠杆省距离费力钓鱼竿，理发剪刀等等臂杠杆既不省力也不省距离天平方法：省力杠杆、费力杠杆的判断方法：(1)比较动力臂和阻力臂的长短关系。(2)思考它的用途和作用效果。例如,剪铁皮的剪刀很容易把铁皮剪开，那它一定是省力的。(3)比较动力和阻力的运动距离大小,运动距离大则省力,运动距离小则费力。【例4】如图所示的器具，属于省力杠杆的是()A.镊子B.独轮车C.托盘天平D.筷子解析：使用镊子时，动力臂小于阻力臂，所以镊子属于费力杠杆；使用独轮车时，动力臂大于阻力臂，所以独轮车属于省力杠杆；托盘天平左右两盘压力的力臂相等，天平属于等臂杠杆；使用筷子夹起食物时，动力臂小于阻力臂，所以筷子属于费力杠杆。答案：B考点四定滑轮和动滑轮1.滑轮：是一种周边有槽、可以绕着中心轴转动的轮子。2.定滑轮：(1)定义：在使用时，轴固定不动的滑轮。(2)特点：能改变力的方向，但不能省力。3.动滑轮：(1)定义：使用滑轮时，转动轴与重物一起移动的滑轮。(2)特点：能省力，但不能改变力的方向，且要费距离。方法：识别动滑轮、定滑轮的方法：提升重物时，观察轴是否与重物一起移动，移动的是动滑轮，固定不动的是定滑轮。4.定滑轮和动滑轮的实质(1)滑轮是一种变形的杠杆，因为滑轮可以连续旋转，所以滑轮可以看做一个连续旋转的杠杆。(2)定滑轮可以看做一个变形的杠杆，如图所示，滑轮的轴相当于支点，动力臂和阻力臂都等于滑轮的半径，根据杠杆的平衡条件可知：F＝G，所以不省力。定滑轮实质是一个等臂杠杆。(3)动滑轮也可以看做一个变形的杠杆，如图348所示，支点O在滑轮的边缘上，动力臂为阻力臂的两倍，故动力是阻力的二分之一，即动滑轮能够省一半力。动滑轮实质是动力臂为阻力臂2倍的省力杠杆。注意：(1)使用定滑轮时如图所示，改变拉力的方向，由图中杠杆的示意图可以得出=r，由杠杆平衡条件知，＝＝G，因此对于定滑轮来说，无论朝哪个方向用力，定滑轮都是一个等臂杠杆，在绳重和摩擦可以忽略不计的情况下，所用拉力都等于物体重力。(2)使用动滑轮时如图所示，可看出＝r，而＜2r，根据杠杆平衡条件：得＞，当重物匀速上升时，＝G，则＞G。警示：动滑轮省一半力的条件是：(1)动滑轮与重物一起匀速移动；(2)动力F的方向与并排的绳子平行；(3)不计动滑轮重、绳重和摩擦。【例5】如图，用同一滑轮匀速提升同一重物(不计摩擦)。图中、、、之间的关系正确的是()＝＝＝＝解析：设重物的重力为G，动滑轮的重力为，由题图可知，甲图中是动滑轮，乙图中是定滑轮，则＝_，＞，＝＝G，故B正确。答案：B考点五滑轮组1.定义：动滑轮和定滑轮的组合。2.特点：既可省力，又能改变力的方向，但要费距离。3.用滑轮组提起重物时，如果不考虑绳重和摩擦，动滑轮上由几股绳子承担物重，提起物体的力就是物重的几分之一，即F＝(不考虑动滑轮重)或F＝(考虑动滑轮重)。4.滑轮组在省力的同时会费距离，如果承担物重的绳子的股数为n，则拉力移动的距离s与重物升高的高度h的关系是s=nh。方法：如何数动滑轮上承担物重的绳子的股数：如图所示，在动滑轮和定滑轮之间画一条虚线，观察动滑轮上的绳子有几股，承担物重的绳子的股数就有几股。【例6】用如图3410所示的滑轮组拉动物体，当物体匀速移动时，绳端受到的拉力为30牛，若物体重100牛，不计滑轮重及摩擦，物体受到水平面的摩擦力大小是()牛牛牛牛解析：因为有3股绳子作用在动滑轮上，所以水平向左拉物体的力为F＝3×30牛=90牛;又因为物体匀速运动，根据二力平衡条件可得，摩擦力的大小等于水平向左拉物体的力，大小为90牛。答案：C考点六机械效率1.有用功、额外功、总功(1)定义：利用机械做功的时候，对人们有用的功叫做有用功，用符号W有用表示；对人们没有用但又不得不额外做的功叫做额外功，用符号W额外表示；有用功和额外功的总和叫做总功，用符号W总表示。点拨：在分析有用功和总功时，一般动力对机械做的功为总功，机械对物体做的功为有用功。(2)关系式：W总=W有用+W额外。2.机械效率(1)定义：科学上把有用功跟总功的比值叫做机械效率。(2)公式：η＝eq\f(W有用,W总)×100%=×100%。注意：理解机械效率时，应注意以下几个问题：(1)机械效率由有用功和总功两个因素决定，分析机械效率高低时不能只考虑一个因素。当总功一定时，机械所做的有用功越多或额外功越少，机械效率就越高。当有用功一定时，机械所做的总功越少或额外功越少，机械效率就越高。当额外功一定时，机械所做的总功越多，有用功在总功中所占的比例就越大，机械效率就越高。(2)机械效率只有大小，没有单位，通常用百分数表示。(3)由于额外功总是存在的，因此有用功总小于总功，所以机械效率总是小于1。(4)机械效率是标志机械做功性能好坏的物理量，机械效率越高，这个机械的性能越好。3.提高滑轮组机械效率的措施有：(1)减轻机械自重；(2)增加被提升的物体的重力；(3)保持良好的润滑以减小摩擦；(4)改进机械结构等。4.测量斜面的机械效率(如图)(1)斜面也是一种简单机械，使用它可以省力，但要费距离。(2)公式：η=×100％＝×100％。(3)测量的物理量：①用刻度尺测出斜面的长s和高度h；②用弹簧测力计测出小车的重力G；③用弹簧测力计沿着斜面把小车从底端匀速拉到顶端，读出弹簧测力计的示数F。(4)结论：斜面的机械效率与斜面的光滑程度和倾斜程度有关，斜面越光滑、斜面的倾斜程度越大，斜面的机械效率越高。(5)注意：用弹簧测力计沿斜面拉小车时，应匀速拉动并且在拉动过程中读出弹簧测力计示数。【例7】如图所示，用滑轮组将物体提升2米，绳子末端所用的拉力是250牛，那么拉力所做的功是焦;如果适当增加物体的重力，该滑轮组的机械效率将。解析：由题图看出，有两股绳子承担着动滑轮，物体升高h=2米，那么绳子末端通过的距离s=2h=4米,拉力所做的功W=Fs=250牛×4米=1000焦；如果适当增加物体的重力，那么对物体做的有用功增大，对动滑轮做的额外功不变，有用功在总功中占的比例增大，即滑轮组的机械效率增大。答案：1000增大【题型必练】一．选择题（共26小题）1．如图所示，用撬棒撬石头，手握在撬棒的末端比握在撬的中部要省力些；这说明力的作用效果与下列哪个因素有关（）A．力的大小B．力的方向C．力的作用点D．施力物体【分析】力的三要素（大小、方向、作用点）决定了力的作用效果，据此分析答题。【题解】由图和题意可知，手握在撬棒的末端比握在撬的中部要省力些，两处的位置不同，力的作用点不同，手握在撬棒的末端要省力些，这表明力的作用效果与力的作用点有关。【答案】C【点评】本题考查了力的三要素，是一道基础题，力的大小、方向、作用点决定了力的作用效果，因此力的大小、方向、作用点叫做力的三要素。2．下列测量工具没有利用杠杆原理的是（）A．弹簧测力计B．杆秤C．台秤D．托盘天平【分析】杆秤、台秤、托盘天平在结构上符合杠杆的定义（在力的作用下，能绕某一固定点转动的硬棒），属于杠杆。【题解】（1）杆秤、台秤、托盘天平都可以简化成在力的作用下，能绕某一固定点转动的硬棒，符合杠杆的定义，利用了杠杆原理；（2）弹簧测力计是根据弹簧受到的拉力越大，弹簧的伸长就越长的原理制成的。【答案】A【点评】本题考查了学生对生活和实验中常见工具、器材原理的掌握和了解。在力的作用下，能绕某一固定点转动的硬棒，物理学中叫做杠杆，杠杆不一定是直棒。3．如图是一种杠杆式开门器，可以方便人们开门。针对这种开门器，下列分析正确的是（）A．该开门器是省力杠杆B．开门时，手握部分越靠近锁孔越省力C．利用此开门器开门，可以省功D．手垂直向下压动把手时，拉力F的力臂始终变大【分析】（1）功的原理是使用任何机械都不省功；（2）动力臂大于阻力时，为省力杠杆；动力臂小于阻力臂时，为费力杠杆；动力臂等于阻力臂时，为等臂杠杆；（3）根据力臂的定义、杠杆的平衡条件分析。【题解】A、开门器在使用时，动力臂大于阻力臂，是一个省力杠杆，故A正确；B、手的位置越远离锁孔动力臂越大，在阻力和阻力臂不变的情况下，越省力，故B错误；C、使用任何机械都不省功，费力机械可以省距离，但不能省功，故C错误；D、手垂直向下压动把手时，根据力臂的定义可知，拉力F的力臂变小，故D错误。【答案】A【点评】本题考查了杠杆的分类、杠杆平衡条件的应用，难度不大，要掌握。4．如图所示，足够长的杠杆上放着质量不相等（m1＞m2）的两个球，杠杆在水平位置平衡，若两球以相同速度同时向远离支点的方向运动相等的时间，则杠杆（）A．仍平衡B．大球那端下沉C．小球那端下沉D．无法确定【分析】根据向远离支点的方向运动中两球相对于支点的力与力臂的乘积变化，通过比较可以得出杠杆的移动方向。【题解】开始时两球平衡，即两边的力与力臂的乘积相等；当运动时，两球速度相同，则在相同时间内向远离支点的方向移动的距离相同，则大球的力臂增加的快，所以大球的力与力臂的乘积会大于小球的力与力臂的乘积，杠杆向大球那端下沉。【答案】B【点评】本解法通过比较力与力臂的乘积的变化量来求出运动后的力矩，解答起来更容易一些，做题时一定不能形成思维定势，只想着比较后来的力臂。5．如图，OAB是杠杆，OA与BA垂直，在OA的中点挂一个10N的重物，加在B点的动力使OA在水平位置保持静止（杠杆重力及摩擦均不计），则（）A．该杠杆一定是省力杠杆B．该杠杆一定是费力杠杆C．作用点在B点的最小动力等于5ND．作用点在B点的最小动力小于5N【分析】（1）由图可知，阻力臂是确定的，即图中支点O到重力作用点的距离，但我们只知道动力的作用点在B点，不知道动力的作用方向，所以也就不知道动力臂的大小，所以也就无法比较动力臂和阻力臂的大小关系，所以无法确定它是哪种杠杆。（2）由杠杆平衡条件F1L1＝F2L2可知，在阻力和阻力臂都一定的情况下，动力臂越长则动力越小。支点与动力作用点之间的连线就是最长的动力臂，与这条动力臂垂直的力即为最小动力。根据杠杆平衡条件求出最小的动力。【题解】（1）因无法确定动力臂的大小，所以无法确定它是哪种杠杆，故A和B错误；（2）加在B点的动力F与OB垂直向上时，动力作用线和杠杆垂直，支点与动力作用点之间的连线OB就是最长的动力臂，此时动力最小。因为C点是中点，所以OB＞OA＝2OC。根据杠杆的平衡条件F×OB＝G×OC，此时的最小动力F=G×OCOB＜G【答案】D【点评】判断杠杆类型关键是比较杠杆的动力臂和阻力臂的大小关系。该题同时考查了利用杠杆平衡条件判断最小的动力，以及杠杆平衡条件的有关计算，解答此类题的关键是找出最长的动力臂。6．使用机械可以使人们较大地减轻劳动强度。以下机械的使用中，不能省力的是（）A．用滑轮拉重物B．钓鱼竿起竿C．铡刀铡草D．踮起脚跟【分析】结合图片和生活经验，判断机械在使用过程中，动力臂和阻力臂的大小关系，判断它属于哪种类型的杠杆，再判断是否省力。【题解】A、动滑轮在使用过程中，动力臂大于阻力臂，是省力杠杆，省力费距离，故A不符合题意；B、钓鱼竿在使用过程中，动力臂小于阻力臂，是费力杠杆，费力省距离，故B符合题意；C、铡刀在使用过程中，动力臂大于阻力臂，是省力杠杆，省力费距离，故C不符合题意；D、踮起脚跟的过程中，动力臂大于阻力臂，是省力杠杆，省力费距离，故D不符合题意。【答案】B【点评】此题考查的是杠杆的分类，主要包括以下几种：①省力杠杆，动力臂大于阻力臂；②费力杠杆，动力臂小于阻力臂；③等臂杠杆，动力臂等于阻力臂。7．实验是学习科学的基本方法，对实验结果分析、解释正确的一项是（）A．甲图：往下吹气，乒乓球却不往下掉，是因为空气流速越大，压强越小B．乙图：通过一个定滑轮提升重物，可以省一半的力，但要多移动距离C．丙图：小孩用力推箱子但没推动，这是因为推力小于箱子和地面之间的摩擦力D．丁图：水杯倒过来后纸片不下落，是因为杯内的水给纸片给吸住了【分析】（1）气体和液体都属于流体，在流体中，流速大的地方压强小，流速小的地方压强大；（2）定滑轮不能够省力，也不费距离；（3）物体静止或做匀速直线运动时，受到平衡力的作用；（4）根据纸片没有掉下来就是因为受到外界大气压对纸片向上压力的作用进行解答。【题解】A、甲图中往下吹气，空气流速变大，压强变小，乒乓球在外界大气压强的作用下不会掉下来，故A正确；B、乙图中定滑轮不能够省力，也不费距离，故B错误；C、丙图中小孩用力推箱子但没推动，箱子受力平衡，水平方向的推力等于箱子和地面之间的摩擦力，故C错误；D、丁图中水杯杯口朝下时，由于杯内没有空气只有水，而杯内水柱产生压强远小于外界的大气压，故纸片就被大气压给“顶”住了，故D错误。【答案】A【点评】本题考查的知识点较多，综合性较强，认真分析实验实验现象不难解答。8．如图所示，足够长的长方体木板甲在大小为12N的水平拉力F作用下，以的速度在水平地面上匀速运动，弹簧测力计的示数为2N，2秒钟后，拉力F逐渐增大到16N．若不计弹簧测力计重、绳重、滑轮重、滑轮和绳间的摩擦，在运动过程中（）A．F＝12N时，地面受到的摩擦力为6NB．F＝12N时，滑轮移动的速度为C．F＝12N时，绳子拉物体甲的功率为D．F＝16N时，弹簧测力计的示数为2N【分析】（1）物体甲在水平地面匀速运动时乙处于静止状态，物体乙受到向左的拉力与甲对乙向右的摩擦力是一对平衡力；甲匀速运动时滑轮对它的拉力和地面、乙对它产生摩擦力平衡，据此求地面受到的摩擦力；（2）滑轮为动滑轮，滑轮移动的速度等于物体移动速度的二分之一；（3）利用P＝Fv求拉力做功功率；（4）摩擦力的影响因素：压力和接触面的粗糙程度。【题解】A、甲水平匀速运动时，乙受到的弹簧测力计的拉力与甲对它的摩擦力是一对平衡力，所以f＝F测力计＝2N，甲受到滑轮的拉力与乙对甲的摩擦力、地面对甲的摩擦力平衡，由图动滑轮对甲的拉力F拉=12F=12×12N＝6N，根据力的作用是相互的，乙对甲的摩擦力f由f′+f地面＝F拉，则f地面＝F拉﹣f′＝6N﹣2N＝4N．力的作用是相互的地面受到的摩擦力与地面对甲的摩擦力大小相等，为4N．故A错误；B、滑轮为动滑轮，所以v滑轮=12v甲=12C、由P=Wt=Fst=Fv，绳子拉物体甲的功率P＝F拉×v甲＝D、当F＝16N时，由于压力和接触面的粗糙程度不变，所以乙受到摩擦力不变，即弹簧测力计的示数仍为2N．故D正确。【答案】D【点评】本题考查了二力平衡的应用、使用滑轮时速度、功率的计算和摩擦力影响因素的理解，知识点多、受力复杂，要求灵活运用所学知识。正确的对甲、乙进行受力分析是关键。9．如图所示的两个滑轮，用来提升同一重物并使之匀速上升，不计轮绳间摩擦及轮重，则下列拉力大小关系正确的是（）A．F1＝F2，F3＝F4B．F1＝F2，F3＜F4C．F1＜F2，F3＝F4D．F1＞F2，F3＞F4【分析】动滑轮和定滑轮的实质是变形的杠杆，分别分析出F1、F2、F3、F4的力臂，根据杠杆平衡条件比较F1、F2、F3、F4的力的大小。【题解】动滑轮和定滑轮的实质是变形的杠杆，定滑轮相当于等臂杠杆，支点在定滑轮轴的位置，动力臂长和阻力臂长都等于定滑轮的半径，不计轮绳间摩擦及轮重，F1＝F2；动滑轮支点是固定上端的那段绳子与动滑轮相切的点，图中F3的力臂长等于动滑轮的直径，F4的力臂长小于动滑轮的直径，不计轮绳间摩擦及轮重，根据杠杆平衡条件，力臂大的用力小，因此F3＜F4，故ACD错误，B正确。【答案】B【点评】此题考查了定滑轮和动滑轮的工作特点、力臂、杠杆平衡条件，属基础题目，但稍有难度。10．如图所示是使用简单机械匀速提升同一重为100N的物体的四种方式（不计机械自重和摩擦），其中所需动力最小的是（）A．B．C．D．【分析】由斜面做功求出拉力F1，由图示滑轮组，确定滑轮组的种类，根据滑轮组公式求出拉力F2、F3；由图示杠杆求出动力臂与阻力臂的关系，然后由杠杆平衡条件求出拉力F4；最后比较各力大小，确定哪个拉力最小。【题解】物体的重力为G，不计机械自重和摩擦：A、图中为斜面，不计摩擦，拉力做的功等于有用功，故F1=12B、图中为定滑轮，定滑轮不省力，则F2＝G；C、图中为动滑轮，则F3＝2G；D、图中阻力臂为L，动力臂为4L，根据杠杆的平衡条件可得动力：F4=L2因此动力最小的是D。【答案】D【点评】此题主要是考查各种简单机械省力情况及省力的原理，属于基础知识的考查。11．如图所示，不计滑轮重及摩擦，分别用力F1、F2匀速提升同一重物，若力F1、F2在相等时间内对物体所做的功相等，则力F1、F2及其功率P1、P2的大小关系为（）A．F1＞F2P1＜P2B．F1＞F2P1＞P2C．F1＞F2P1＝P2D．F1＜F2P1＜P2【分析】在不计绳重和摩擦时，力F1、F2在相等时间内对物体所做的功相等，根据功率P=W物体升高h，用定滑轮提升物体时，绳子自由端移动的距离为h，若用动滑轮提升物体时，绳子自由端移动的距离为2h，根据功的公式即可比较拉力的大小。【题解】用在不计绳重和摩擦时，物体升高h，用定滑轮提升物体时，绳子自由端移动的距离为h，若用动滑轮提升物体时，绳子自由端移动的距离为2h，则定滑轮提升物体时，拉力做功为：W1＝F1s＝F1h，动滑轮提升物体时，拉力做功为：W2＝F2s＝2F2h，∵W1＝W2，∴F1＝2F2，即：F1＞F2又时间相同，根据功率公式P=Wt可知：P1＝P【答案】C【点评】本题考查功和功率的计算，在不计摩擦和绳重时，需要注意用定滑轮提升物体时，绳子自由端移动的距离与物体升高的高度相等，用动滑轮提升物体时，绳子自由端移动的距离为物体升高的高度的二倍。12．我们经常用摩擦力的知识来分析拔河比赛的输赢情况。如图，小明和爸爸妈妈通过一个滑轮组进行拔河比赛。已知爸爸与地面之间的摩擦力最大可达540牛。为了胜过爸爸，小明能挺住不动，则妈妈与地面间的摩擦力至少应达到（不计滑轮重、绳重及其摩擦）（）A．540牛B．270牛C．360牛D．200牛【分析】爸爸妈妈在轻质滑轮组两端拉着滑轮组，则爸爸与地面间的摩擦力等于妈妈与地面间的摩擦力与小明的拉力之和；承担右侧滑轮组绳子段数为3，3段绳子分担了该滑轮组受到的外力，外力的大小等于爸爸与地面之间的摩擦力。【题解】若不计滑轮重、绳重及滑轮组摩擦，小明所使用的拉力F=13f=13由于爸爸妈妈在轻质滑轮组两端拉着滑轮组，则f妈妈＝f爸爸﹣F＝540N﹣180N＝360N，故ABD错误，C正确。【答案】C【点评】本题考查滑轮组的特点，计算过程要注意，右侧滑轮由3段绳子拉着，拉力的大小是摩擦力的三分之一半。13．用图示滑轮组，在2s内将物重G为1000N的物体沿水平方向匀速移动，所用水平拉力F为300N，物体受到水平地面的摩擦力f为物重G的倍。在此过程中，说法正确的是（）A．绳子自由端沿水平方向移动的速度为B．物体受到的拉力为600NC．拉力F的功率为120WD．滑轮组的机械效率为66.7%【分析】（1）由图可知滑轮组绳子的有效股数，根据s绳＝ns物求出绳子自由端沿水平方向移动，利用速度公式求绳子自由端沿水平方向移动速度；（2）物体沿水平方向匀速移动时处于平衡状态，受到的拉力和摩擦力是一对平衡力，二力的大小相等，根据F＝f＝求出物体受到的拉力；（3）根据W＝Fs求出拉力F做的功，根据P=Wt求出拉力（4）根据W有＝Fs物求出拉力做的有用功，滑轮组的机械效率等于有用功与总功之比。【题解】A．由图可知，n＝2，则绳子自由端移动的距离：s绳＝ns物＝2×＝，绳子自由端沿水平方向移动速度：v=s绳tB．物体沿水平方向匀速移动时处于平衡状态，物体受到的拉力和摩擦力是一对平衡力，则物体受到的拉力：F拉＝f＝＝×1000N＝400N，故B错误；C．拉力F做的总功：W总＝Fs＝300N×＝480J，拉力F的功率：P=W总t=D、有用功：W有＝F拉s物＝400N×＝320J，则滑轮组的机械效率：η=W有W总=320【答案】D【点评】本题考查了做功公式、功率公式、机械效率公式以及二力平衡条件的应用，明确有用功和滑轮组绳子的有效股数是关键。14．在日常生活中，用30牛的拉力不能将重45牛的物体移到高处的简单机械是（）A．一个定滑轮B．一个动滑轮C．杠杆D．斜面【分析】定滑轮只有改变用力的方向，不能省力。【题解】在日常生活中，用30牛的拉力不能将重45牛的物体移到高处，需要用到可省力的简单机械，但定滑轮只有改变用力的方向，不能省力，故A正确，BCD错误。【答案】A【点评】此题考查了定滑轮的特点，属基础题目。15．长期低头会对颈部肌肉造成损伤，图中A点为头部重力作用点，B点为颈部肌肉受力点，下列能正确表示人低头时杠杆示意图是（）A．B．C．D．【分析】根据题意，头部重力方向是竖直向下，颈部肌肉的拉力应垂直于OB向下。【题解】由题意知，头部重力方向是竖直向下，颈部肌肉拉力的方向应垂直于OB向下，如图所示：【答案】B【点评】本题通过对人的头颅模型的分析，考查了杠杆的应用，难度适中。16．如图所示，滑轮组悬挂在水平钢架上，某工人站在水平地面上，竖直向下拉动绳子自由端，5s内使物体A匀速上升，提升过程中绳子自由端拉力F的功率为180W。已知物体A重540N，该工人重700N。不计绳重和摩擦，下列关于该过程的说法正确的是（）A．绳子自由端移动的速度为B．动滑轮重160NC．该工人对地面的压力为400ND．绳子自由端受到竖直向下的拉力为200N【分析】（1）由图知，承担重物绳子的段数n＝2，由s＝nh和v=s（2）由P=Wt=Fst=Fv计算绳端拉力，不计绳重和摩擦，根据（3）由力的作用的相互性知绳子对人的拉力，工人受到竖直向下的重力与绳子对工人的拉力、地面对工人的支持力平衡，据此求出地面对工人的支持力，从而得到工人对地面的压力。【题解】A、由图知，承担重物绳子的段数n＝2，由s＝nh和v=st可得，绳子自由端移动速度v=nBD、由P=Wt=Fst=不计绳重和摩擦，由F=1n（G+G动）可得，动滑轮重力G动＝nF﹣G＝2×300N﹣540N＝60N，故C、因为力的作用是相互的，绳子对人的拉力F拉与人对绳端拉力F相等，地面对人的支持力F支与人对地面的压力F压相等，人站在水平地面上，由平衡力知识知，G人＝F拉+F支，则F支＝G人﹣F拉＝700N﹣300N＝400N，所以人对地面的压力F压＝F支＝400N，故C正确。【答案】C【点评】本题考查了平衡力知识点的应用、滑轮组的特点、绳端拉力、速度、功率公式的灵活应用，考查知识点多，综合性强。17．某兴趣小组用轻质杆制作的杆秤如图所示，经测试发现分度值太大，不够精准。下列操作能使杆秤分度值变小的是（）A．将秤杆截短一些B．将秤盘略向拉环移动C．换一个质量较小的秤砣D．换一个质量较大的秤砣【分析】由杠杆平衡条件分析各个选项力臂的关系，可以确定量程的变化。【题解】A、将秤杆截短一些，阻力、阻力臂不变，动力臂不变，所以动力大小不变，称量的最大质量不变，量程不变，分度值不变，故A错误；B、将秤盘略向拉环移动，阻力臂变小，动力不变，动力臂变大，由杠杆平衡条件可知，阻力变大，称量的最大质量变大，量程变大，分度值变大，故B错误；CD、换一个质量较小的秤砣，阻力臂不变，动力变小，动力臂不变，由杠杆平衡条件可知，阻力变小，称量的最大质量变小，量程变小，分度值变小；同理可知，换一个质量较大的秤砣，量程会变大，分度值会变大，故C正确、D错误。【答案】C【点评】本题以杆秤为情景考查了杠杆平衡条件的应用，体现了物理在生活中的应用。18．如图，杠杆处于水平静止状态，杆重不计，则下列关系式中一定正确的是（）​A．FA•OA＝FB•OBB．FA•OA＜FB•OBC．FAFB=OAOBD．F【分析】根据图中信息找出作用在杠杆上力对应的力臂，然后根据由杠杆的平衡条件找出等价关系式，然后根据选项中的关系式和列出的关系式比较即可得出正确选项。【题解】过O点作FA作用线的垂线段，即FA的力臂；如图所示：因为FB的方向与OA垂直，所以FB对应的力臂为OB；显然FA的方向与OA不垂直；从图中可知，FA的力臂为OC，并且OC小于OA，故FA×OC＝FB×OB，故A错误；因为OA大于OC，因此FA×OA＞FB×OB，故B错误；由FA×OC＝FB×OB可得，FAFB因为FA×OA＞FB×OB，所以FA＞FB•OBOA，故D【答案】D【点评】本题考查杠杆平衡条件的应用，重点是能从图示中找出作用力对应的力臂。19．关于机械效率，下列说法正确的是（）A．机械效率越大，越省力B．机械效率越大，做功越多C．机械效率越大，功率越大D．机械效率越大，额外功在总功中所占的比例越小【分析】使用机械时，有用功与总功的比值叫机械效率，机械效率的大小与功的多少和功率的大小没有直接关系；②物体在单位时间完成的功叫功率。【题解】A、机械效率是指有用功与总功的比值，其大小与机械的省力情况没有关系，故A错误；B、机械效率是指有用功与总功的比值，其大小与机械做功的多少没有关系，故B错误；C、机械效率是指有用功与总功的比值，功率表示了机械做功的快慢，二者没有直接的关系，故C错误；D、总功等于有用功与额外功的总和，从η=W有用W有用【答案】D【点评】该题考查学生对机械效率的理解，特别要注意功、功率与机械效率是不同的物理量，它们之间没有直接关系。20．如图所示，两滑轮采取不同的绕绳方法，在粗糙程度相同的木板上，拉着同一重物（不计绳重和摩擦），沿水平方向匀速运动相同的距离。下列说法中正确的是（）A．F1所做的额外功多B．F1＜F2，F2移动距离多C．两装置的机械效率相同D．F1＞F2，F1移动距离多【分析】由滑轮组的结构知道承担物重的绳子股数n，则绳子自由端移动的距离s＝nh，拉力F=1n把相同的重物沿水平方向匀速运动相同的距离，做的有用功相同；不计绳重及摩擦，利用相同的滑轮和绳子、沿水平方向匀速运动相同的距离，做的额外功相同；而总功等于有用功加上额外功，可知利用滑轮组做的总功相同，再根据机械效率公式判断两装置机械效率的大小关系。【题解】由图可知，承担物重的绳子股数分别为：n1＝2，n2＝3；绳子自由端移动的距离分别为：s1＝n1h＝2h，s2＝n2h＝3h，所以F2移动距离多；不计绳重及摩擦，由F=1nF1=12f，F2=13f，由此可知，F1由于不计绳重和摩擦，两图中的额外功都为零，由于接触面的粗糙程度相同、物体的重力相同，物体对水平面的压力也相同，所以物体受到的摩擦力相同，由W有用＝fh知利用两滑轮组做的有用功相同，总功也相同，W有用W总由η=W有用W【答案】C【点评】本题考查了使用滑轮组时n的确定方法，有用功、额外功、总功的计算方法，不计摩擦和绳重时拉力的求法；本题关键在于确定额外功相等。21．寒假期间，小宁想烹饪一道红烧鸡爪，需要对鸡爪进行再加工。下列分析正确的是（）A．用图甲方式剪鸡爪更容易把鸡爪剪断B．用图乙方式剪鸡爪更容易把鸡爪剪断C．用图丙方式剪鸡爪更容易把鸡爪剪断D．只要是同一只鸡爪，剪断都一样容易【分析】杠杆有三种类型，分别是省力杠杆、费力杠杆和等臂杠杆；动力臂大于阻力臂时，是省力杠杆；动力臂小于阻力臂时，就是费力杠杆；动力臂等于阻力臂时，等臂杠杆。【题解】剪刀的实质是杠杆，由杠杆原理可知，阻力和动力臂一定时，阻力臂越短，动力越小，所以用图甲的方式剪鸡爪更容易把鸡爪剪断。【答案】A【点评】本题考查了杠杆省力情况的判断，基础题。22．图甲所示为起重机的吊臂，可简化为图乙所示的滑轮组。已知此滑轮组的机械效率为80%，在匀速起吊的物体时，物体10s内上升了12m，则此过程中（）A．滑轮组的有用功为×104JB．钢丝绳移动的速度为C．钢丝绳的拉力F为2×103ND．钢丝绳拉力的功率为9×103W【分析】（1）根据W有＝Gh＝mgh计算有用功；（2）由速度公式计算物体上升速度，由v＝nv物计算绳端速度；（3）根据η=W（4）根据P=Wt【题解】A、滑轮组的有用功W有＝Gh＝mgh＝×103kg×10N/kg×12m＝×104J，故A错误；B、物体上升的速度v物=h由图知，承担重物绳子的段数n＝3，所以钢丝绳移动的速度：v＝nv物＝3×＝，故B错误；C、根据η=W有W总=GhD、钢丝绳拉力的功率：P=Wt=Fst=Fv＝2500N×＝9×【答案】D【点评】本题考查了滑轮组特点、有用功、功率、机械效率公式的应用，熟练运用公式的关系。23．如图甲所示，用一个动滑轮匀速提升重为600N的物体，在卷扬机拉力F的作用下，绳子自由端竖直移动的距离随时间变化的关系如图乙所示。已知动滑轮受到的重力为20N，不计绳重和轮与轴间的摩擦。下列说法正确的是（）A．以动滑轮为参照物，物体是向上运动的B．物体上升的速度是20m/sC．卷扬机拉力F的功率是62WD．机械效率为90.67%【分析】（1）判断运动与静止关键看所选的参照物，并比较研究对象相对于参照物的位置是否发生了改变；（2）由图象可知，绳子自由端移动的距离s，利用速度公式求出绳端移动的速度大小，再根据v＝nv物求出物体上升的速度；（3）不计绳重和轮与轴间的摩擦，利用F=12（G物+G动）求拉力；利用P=（4）利用不计绳重和摩擦时η=W【题解】A、在图甲中，物体相对于动滑轮的位置保持不变，以动滑轮为参照物，物体是静止的，故A错误；B、由图象可知，提升物体时，绳子自由端移动的距离s＝40cm＝，用时t＝2s，速度为：v=st=则物体上升的速度：v物=12v=12C、不计绳重和轮与轴间的摩擦，卷扬机拉力F=12（G物+G动）=12×则卷扬机拉力F的功率：P=W总t=Fst=Fv＝D、因为不计绳重和摩擦，所以滑轮组的机械效率：η=W有W总=W【答案】C【点评】本题考查了运动和静止的相对性以及使用动滑轮时拉力、总功、功率和机械效率的计算，计算时注意单位统一，属于常考题。24．如图所示，甲物体在绳子拉力作用下沿斜面匀速上升，甲的重力为10N，不考虑摩擦和绳重，则乙物体重力可能是（）A．7NB．10NC．12ND．20N【分析】（1）使用定滑轮不省力，可以改变力的方向。（2）斜面可以省力。【题解】甲物体在绳子拉力作用下沿斜面匀速上升，甲的重力为10N，不考虑摩擦和绳重，斜面省力，沿斜面的拉力一定小于甲的重力，定滑轮不省力，所以乙的重力等于沿斜面对甲的拉力，一定小于甲的重力，故A正确，BCD错误。【答案】A【点评】知道斜面和定滑轮的特点及省力情况。25．如图所示的杠杆处于静止状态，下列说法正确的是（）A．图示的杠杆未处于平衡状态B．此时，杠杆上的支点到甲点的距离可以看作动力臂C．若把杠杆拉至水平静止，则弹簧测力计示数将变大D．相同条件下，若把弹簧测力计从甲点移到乙点，示数将变大【分析】（1）杠杆静止时或杠杆匀速转动时，杠杆处于平衡状态；（2）从支点到力的作用线的距离叫做力臂；（3）（4）根据杠杆的平衡条件分析。【题解】A、图甲，杠杆处于静止状态，说明杠杆处于平衡状态，故A错误；B、根据力臂的定义可知，杠杆上的支点到甲点的距离不是动力臂，故B错误；C、若把杠杆拉至水平静止，动力臂与阻力臂的比值不变，阻力（即钩码和杠杆的总重力）不变，由杠杆平衡条件可知，拉力不变，即测力计示数不变，故C错误；D、图中弹簧测力计从甲点移到乙点，此时拉力F的力臂变短，根据杠杆的平衡条件可知，拉力变大，即测力计的示数变大，故D正确。【答案】D【点评】本题考查了杠杆平衡条件的应用、力臂的定义等知识，属于基础题。26．如图所示，建筑工人用轻绳将重500N的物体沿斜面从底端为速拉到顶端，拉力大小为150N，已知斜面长3m，高，下列说法正确的是（）A．拉力所做的总功是1500焦B．拉力所做的有用功是450焦C．物体受到斜面的摩擦力是50牛D．物体上升过程中克服摩擦所做功是750焦【分析】（1）根据功的计算公式W＝Fs可求出拉力做的功，即总功；（2）根据W＝Gh求出有用功；（3）根据总功与有用功的差得出额外功，再根据W额＝fs，变形后可求摩擦力f；（4）使用斜面时克服摩擦所做的功即额外功。【题解】A、拉力所做总功为：W总＝Fs＝150N×3m＝450J，故A错误；B、拉力所做有用功为：W有＝Gh＝500N×＝300J，故B错误；C、此过程所做额外功为：W额＝W总﹣W有＝450J﹣300J＝150J，由W额＝fs变形得，摩擦力为：f=W额s=D、物体上升过程中克服摩擦所做功即额外功，是150焦，故D错误。【答案】C【点评】熟练运用总功、有用功、额外功的计算公式，明确额外功是克服摩擦力做的功，是解答此题的关键。二．填空题（共8小题）27．为了提高师生们的安全自救能力，学校开展了使用灭火器的消防安全演习。（1）如图是一种泡沫灭火器局部示意图，当按压控制杆时，控制杆绕O点转动，可打开阀门。灭火器的控制杆相当于简单机械中的__________。（2）打开阀门后，灭火器内的物质喷射到可燃物上，这不但可以降低可燃物的温度，而且在可燃物表面形成一层泡沫，起到__________作用，从而达到灭火目的。（3）灭火器内的物质向前喷射时，手会感受到有一个向后推的力，这一事实说明____________________。【分析】（1）根据泡沫灭火器控制杆工作过程，结合杠杆的定义分析其实质，并判断它的好处。（2）根据灭火的原理可以知道使可燃物与氧气隔绝可以灭火，泡沫灭火器在灭火时喷出泡沫覆盖着可燃物上。（3）物体间力的作用是相互的。【题解】（1）从泡沫灭火器局部示意图看出，当按压控制杆时，控制杆绕点O转动，可打开阀门。此时动力臂大于阻力臂，为省力杠杆。（2）泡沫灭火器在灭火时喷出泡沫覆盖在可燃物上，使可燃物与空气隔绝。其灭火原理是隔绝氧气。（3）因为物体间力的作用是相互的，当灭火器内的物质向前喷射时，对物质有一个向前的力，同时手会一个向后推的力。【答案】（1）杠杆；（2）隔绝氧气；（3）物体间力的作用是相互的。【点评】会结合物理知识解释生活中的实际问题，注意物理知识在生活中的具体运用。28．一根金属棒AB置于水平地面上，现小明通过弹簧测力计竖直地将棒的右端B缓慢拉起，如图甲所示，在此过程中，弹簧测力计对棒所做的功W与B端离开地面的高度x的关系如图乙所示，请根据图象解答下列问题：（1）金属棒的重力G为__________N；（2）金属棒的重心到A端的距离d＝__________m；（3）小明想同样的方式使用弹簧测力计竖直将棒的左端A端拉起，则A端刚好被拉起时弹簧测力计的示数为__________N。【分析】（1）在已知杆的长度的情况下，根据乙图x的不同长度对应的功的大小，得到杆的重力，也就是F2的示数；根据图乙得到F1的数值；（2）由杠杆平衡条件可求出重心到A端的距离。（3）由甲乙图和杠杆平衡条件分析可知杆的长度，再利用杠杆平衡条件解得。【题解】（1）由乙图可知，在B端离地处时，A离地面，因为W＝Gh，所以金属棒的重力G=ΔWΔ（2）由于拉力始终竖直向上，由杠杆的平衡条件可知，拉力不变（动力臂与阻力臂之比不变）。由图乙可知拉力F1=W1由杠杆平衡条件得，重心到A端的距离d=4（3）由图甲可知，当B端离地时，A端刚离地，所以金属棒长米；将A端拉起，根据杠杆平衡条件：F×＝5N×（﹣）F＝1N。答：（1）金属棒的重力G为5N；（2）金属棒的重心到A端的距离d为；（3）A端刚好被拉起时弹簧测力计的示数为1N。【点评】本题考查功的计算和杠杆的平衡条件，关键是能够理解乙图拐点位置的意义。29．使用撬棒，救援队员把滚落在公路上的石块撬起，如图所示，若救援队员在撬棒D点沿DM方向用力撬起石块1，撬棒的支点是__________点；救援队员也可在撬棒D点沿DN方向用力撬起石块1，则较省力的方向是__________方向。【分析】（1）杠杆的支点是指杠杆围绕转动的固定点，因此，找到在杠杆转动时，那个不动的点就是支点；（2）要使杠杆更省力，杠杆动力臂就得更长，因此，分析出哪种用法时动力臂更长，就说明此时最省力。【题解】（1）读图可知，当沿DM方向用力撬石块1时，杠杆围绕A点转动，因此A为这时的支点；同样，当沿DN方向用力撬石块1时，杠杆围绕C点转动，因此C为此时的支点；（2）当以A为支点时，杠杆的动力臂为AD的长，当以C为支点时，杠杆的动力臂是从C点到DN的作用线的距离，显然要比AD要短，因此，沿DM方向用力撬石块1更省力。【答案】A；DM。【点评】能够从图中找出杠杆的五个要素，是解决此类问题的关键，同时还要明确一点，就是要想使用最小的力，就必须有最大的力臂。30．年糕是中国汉族的传统食物，属于农历新年的应时食品。宁波一带民间有“年糕年糕年年高，今年更比去年好”的民谚。如图是切年糕的机器，请回答下面的问题。（1）该机器属于__________杠杆。（填“省力”或“费力”）（2）小宁切年糕时想要更加轻松，应将年糕靠近__________端。（填“A”或“B”）【分析】（1）结合图片和生活经验，先判断杠杆在使用过程中，动力臂和阻力臂的大小关系，再判断它是属于哪种类型的杠杆；（2）要想使用时更省力，应尽量减小阻力臂的大小。【题解】（1）该机器使用时，支点在B点，动力在A处，可知动力臂大于阻力臂，为省力杠杆；（2）要想切年糕时想要更加轻松，应尽量减小阻力臂，应将年糕靠近支点B。【答案】（1）省力；（2）B。【点评】我们把杠杆分为三类：省力杠杆（动力臂大于阻力臂，省力费距离）、费力杠杆（动力臂小于阻力臂，费力省距离）和等臂杠杆（动力臂等于阻力臂，不省力不费力，不省距离不费距离）．解题的关键是搞清动力臂和阻力臂的关系。31．小金推着购物车在超市购物，如图所示，购物车和货物的总重为100N，A点离地面距离为，B、C点为车轮与地面的接触点，当购物车前轮遇到障碍物时，小金先后在A点对购物车施加了最小作用力。在使车的前轮越过障碍物时，施加的最小力的方向为____________________，最小力的大小为__________N；此时购物车可视为__________杠杆（选“省力”“费力”“等臂”）。【分析】当购物车前轮遇到障碍物时，确定支点的位置，由力臂的定义确定小金在A点施力的力臂大小，进而根据杠杆平衡条件计算最小力的大小；根据动力臂和阻力臂的大小关系判断其属于哪种类型的杠杆。【题解】当购物车前轮遇到障碍物时，支点为B轮，故应在A端施加一个垂直AB所在直线向下的力时，所用的力是最小的；由图知，此时动力臂为，此时L动=(0.8m)2+(0.6m由杠杆平衡条件可知：F压L动＝GL阻，即；F压×1m＝100N×，解得F＝30N；此时的动力臂大于阻力臂，为省力杠杆；【答案】垂直AB所在直线向下；20；省力。【点评】本题考查杠杆平衡条件的应用，找到支点是关键，本题属于中等难度试题。32．如图所示，物体A重为200N，C、D滑轮重均为30N。物体B重为120N，它恰好能拉着A向右匀速运动，不计滑轮与绳子间摩擦。（1）图中D为__________（填“定”或“动”）滑轮。（2）现用水平向左的拉力F作用于物体A，使物体B匀速上升，拉力F的大小为__________N，物体A受到摩擦力的方向为__________。（选填“水平向左”或“水平向右”）【分析】（1）定滑轮使用时，滑轮的位置固定不变；定滑轮实质是等臂杠杆，不省力也不费力，但可以改变作用力方向；动滑轮使用时，滑轮随重物一起移动；动滑轮实质是动力臂为阻力臂二倍的杠杆，可以省一半的力，但费距离；（2）由图可知，承担物重的绳子股数n＝2，利用不计绳重和摩擦时F=12（G+G动）求出绳子自由端的拉力，物体A匀速运动，拉力和摩擦力是一对平衡力，可知物体若用一水平向左的力F拉动物体A，拉力F的大小等于物体A所受摩擦力与绳子自由端的拉力之和。【题解】（1）由图可知，D滑轮随物体一起运动，因此D滑轮是动滑轮；C滑轮固定不动，因此C滑轮是定滑轮；（2）由图可知，承担物重的绳子股数n＝2，不计滑轮与绳子间摩擦，绳子自由端的拉力：F绳=12（GB+G动）=12×物体A匀速运动，则拉力和摩擦力是一对平衡力，所以物体A所受摩擦力：f＝F绳＝75N，用一水平向左的力F拉动物体A，使物体B匀速上升，此时物体A受到摩擦力方向水平向右，由于压力和接触面的粗糙程度不变，所以摩擦力大小不变，此时拉力：F＝f+F绳＝75N+75N＝150N。【答案】（1）动；（2）150；水平向右。【点评】本题考查定滑轮和动滑轮的识别、滑轮组绳端拉力的计算、滑动摩擦力的大小以及平衡力知识的应用，考点知识点多，综合性强。33．如图所示，当重为10牛的物体G静止时，弹簧测力计a的读数是6N。试回答下列问题：（不计绳重及摩擦）（1）弹簧测力计b的读数是__________。（2）2秒内将重物匀速拉升10厘米，拉力的功率为__________瓦。（3）若重物G增大为12牛，仍将其匀速拉升10厘米，则装置的机械效率会__________（选填“变小”、“不变”或“变大”）。【分析】（1）同一根绳子上拉力是相等的；（2）由图可知n＝2，根据s＝nh计算拉力移动的距离，再根据W＝Fs计算拉力做的功，最后根据P=（3）利用不计绳重和摩擦时η=W【题解】（1）根据图片可知，弹簧测力计a和b都连接在同一根绳子上，则当绳子静止时，两个测力计的示数应是相等的，即b的读数为6N。（2）由图可知n＝2，拉力移动的距离s＝nh＝2×10×10﹣2m＝，则拉力做的功：W＝Fs＝6N×＝；则拉力的功率：P=（3）若重物G增大为12牛，而动滑轮的重力不变，根据不计绳重和摩擦时η=W【答案】（1）6N；（2）；（3）变大。【点评】本题考查动滑轮的特点、功和功率的计算以及机械效率的影响因素，知道同一根绳子上的拉力处处相等是解题的关键。34．有一斜面长s＝5m，高h＝2m，用弹簧测力计把一物块沿斜面从底部匀速拉到顶部，弹簧测力计的示数如图所示。若该斜面的机械效率为80%，则物体的重力为__________N，物体受到斜面的摩擦力为__________N，使用斜面可以__________（选填“省力”或“省功”）。【分析】（1）由图读出弹簧测力计示数，由η=W（2）由W有＝Gh计算有用功，W总＝Fs计算总功，由W额＝fs计算物体受到斜面的摩擦力；（3）比较拉力与物体重力关系可知斜面能否省力，比较有用功和总功关系可知斜面能否省功。【题解】（1）由图知，弹簧测力计示数为，根据η=W有W总（2）有用功W有＝Gh＝×2m＝，总功W总＝Fs＝×5m＝18J，克服物体与斜面间的摩擦做的额外功：W额＝W总﹣W有＝18J﹣＝，由W额＝fs可得，物体受到斜面的摩擦力：f=W（3）因为F＜G，所以使用斜面能省力；因为W总＞W额，所以使用斜面不能省功。【答案】；；省力。【点评】本题考查了斜面的认识、斜面机械效率的计算，要知道克服摩擦所做的功是额外功。三．实验探究题（共2小题）35．斜面是一种简单机械，在生活和生产中使用斜面的好处是可以省力，那么斜面省力情况与哪些因素有关呢？（使用斜面的省力情况可以通过比较沿斜面拉力F与物体重力G的比值大小来判定，比值越小，越省力）小明做了如下猜想：猜想1：与斜面的表面材料有关；猜想2：与斜面的倾斜程度有关；猜想3：与物体受到的重力大小有关。小明为验证上述猜想，利用如图所示的装置进行了实验。实验中物体在斜面上做匀速直线运动，相关的记录如表。实验序号123456斜面倾角θθθθθ1（θ1＞θ）θ2（θ2＞θ1）斜面的表面材料木板毛巾木板木板木板木板物块重G/N沿斜面拉力F/N（1）物体从斜面底端沿斜面匀速拉到顶端过程中，倾斜角度越大，机械效率__________（选填“越高”、“越低”或“不变”）；（2）通过对比实验1、5、6中的数据，得出的结论是：______________________________；（3）小明通过实验验证猜想3是错误的，他的依据是：______________________________________________________________________；（4）完成实验后，小明还想知道实验1中物体在斜面上受到的摩擦力f的大小。已知斜面倾角θ时，斜面长1m、高，分析可知f＝__________N。【分析】（1）利用机械效率的计算公式η=W（2）采用控制变量法对比数据，即可得出结论；（3）根据受力情况，依据力的平衡条件确定摩擦力大小。【题解】（1）斜面的机械效率与斜面的倾斜程度、斜面的粗糙程度有关。斜面粗糙程度相同时，斜面的倾斜程度越大，机械效率越高；（2）对比实验1、5、6中的数据可知，在斜面的表面材料、物重相同的情况下，倾角越小，拉力越小，故结论是：在其他条件相同时，斜面的倾斜程度越小，提升物体越省力；（3）探究斜面省力的情况与重力大小有关时，根据控制变量法可知，实验中需要控制倾角相同、表面材料相同，物体的重力不同，所以需要对比1、3、4的实验数据；根据1、3、4的实验数据可知，物体的重力变为原来的几倍，拉力会变为原来的几倍，即沿斜面的拉力与物体的重力G的比值大小相等；由题意可知，这三次实验的省力情况相同，故猜想3是错误的；（4）根据W＝Fs、W总＝W有+W额可得：Fs＝Gh+fs（s表示斜面的长度、h表示斜面的高度）代入数据，解得：f＝；【答案】（1）越高；（2）斜面的倾斜程度越小，提升物体越省力；（3）比较1、3、4几次实验，沿斜面的拉力与物体的重力的比值相等；（4）。【点评】本题考查斜面机械及其应用、斜面省力的影响因素的知识，掌握功的计算、有用功、额外功、总功的含义，理解省力的依据是解答本题的关键，具有很强的综合性。36．实验小组在测滑轮组机械效率的实验中得到的数据如表所示，实验装置如下图（每个钩码重2N）（1）通过表中数据可分析出实验1是用__________图做的实验，（2）通过实验1和实验2的数据分析可得出结论：使用不同的滑轮组，提升相同的重物时，动滑轮的个数越多，滑轮组的机械效率__________。（3）比较实验1和实验3可得出结论：使用同一滑轮组，提升不同的重物时，____________________，滑轮组的机械效率越高。物理量实验1实验2实验3钩码重G（N）446钩码上升高度h（m）绳端拉力F（N）绳端移动距离S（m）机械效率74%57%83%【分析】（1）根据表中s和h的关系，确定承担物重的绳子股数n，再根据n的大小确定滑轮组的结构回答；（2）实验1和实验2，用不同的滑轮组，提升相同的重物，所做的有用功相同，动滑轮的个数越多，做的额外功越多，机械效率越低；（3）实验1和实验3，使用同样的滑轮组，做的额外功相同，提起的物体越重，做的有用功越多，有用功占总功的比值越大，机械效率越大。【题解】（1）第一次实验中，s＝3h，即承担物重的绳子股数n＝3，所以使用图甲做的实验；（2）由实验1和实验2的数据分析可知：使用不同的滑轮组提升相同的重物时，动滑轮的个数越多，滑轮组的机械效率低；（3）由实验1和实验3可得：使用同一滑轮组，物体越重，滑轮组的机械效率越高。【答案】（1）甲；（2）低；（3）增大提升的物重。【点评】在此实验中，对滑轮组的分析、机械效率公式的运用是实验的基础，同时，实验中分别探究了机械效率高低与动滑轮个数、提升物体重力等多个量的关系，因此控制变量法的运用也十分关键。四．计算题（共2小题）37．如图甲所示的装置，A是重15N的空吊篮，绳子B和C能承受的最大拉力分别为100N和50N。质量为50kg的小张同学将A提升到高处，施加的拉力F随时间t变化关系如图乙所示，A上升的速度v随时间变化关系如图丙所示。忽略绳重及摩擦。求：（1）动滑轮的重力；（2）1～2s内拉力F的功率；（3）此装置最多能匀速运载多重的货物？【分析】（1）由图丙可知，在第2s内A被匀速提升，由图乙可知第2s内拉力F大小；由图知，n＝2，忽略绳重及摩擦，拉力F=1n（GA+G（2）由图丙可知，第2s内A上升的速度，拉力端移动速度等于A上升速度的2倍，利用P＝Fv求第2s内拉力F的功率；（3）忽略绳重及摩擦，C处绳子拉力FC=1n（FB+G动），据此判断要以C处最大拉力为准并求出B处绳子的拉力，此装置最多能匀速运载货物的重力等于B处拉力减去【题解】（1）由图丙可知，在1～2s内（第2s内）A被匀速提升，由图乙可知拉力F＝10N，由图知，n＝2，忽略绳重及摩擦，拉力F=1n（GA+GG动＝nF﹣GA＝2×10N﹣15N＝5N；（2）由图丙可知，第2s内A上升的速度vA＝2m/s，拉力端移动速度v＝2vA＝2×2m/s＝4m/s，第2s内拉力F的功率：P=Wt=Fst=Fv＝（3）忽略绳重及摩擦，C处绳子拉力：FC=1n（FB+G动）=12×则当C处最大拉力为50N时，B处拉力为95N，小于绳子B能承受的最大拉力100N；当B处最大拉力为100N时，C处拉力为，大于绳子C能承受的最大拉力50N；所以要以C处最大拉力为准，此时B处的拉力：FB＝GA+G货物＝95N，此装置最多能匀速运载货物的重力：G货物＝FB﹣GA＝95N﹣15N＝80N。答：（1）动滑轮的重力为5N。（2）1～2s内拉力F的功率为40W。（3）此装置最多能匀速运载80N的货物。【点评】本题考查对滑轮组拉力计算公式、功率的计算，掌握好基础知识，灵活应用公式是关键，还要能从图象中获取有用信息。38．如图所示是一种起重机的示意图。起重机重×104N（包括悬臂），重心为P1，为使起重机起吊重物时不致倾倒，在其右侧配有重M（重心为P2）。现测得AB为10m，BO为1m，BC为4m，CD为。（1）若该起重机将重物吊升6m，用时50s，则重物上升的平均速度是多少？（2）现在水平地面上有重为×104N的货箱，若要吊起此货箱，起重机至少需加重量为多少的配重？（3）该起重机最大配重量是多少？【分析】（1）知道重物上升的高度和时间，利用速度公式求重物上升的平均速度；（2）若要吊起此货箱，对货箱的拉力等于货箱重力，此时支点为B，利用杠杆平衡条件求配重；（3）不起吊物体时，支点为C，根据杠杆平衡条件可得最大配重。【题解】（1）重物上升的平均速度：v=s（2）若要吊起此货箱，起重机对货箱的拉力：F拉′＝G＝×104N，支点为B，配重的力臂：BD＝BC+CD＝＝，根据杠杆平衡条件可得：F拉′×AB＝G起重机×BO+G配重×BD，即：×104N×10m＝×104N×1m+G配重×，解得：G配重＝4×104N；（3）不起吊物体时，支点为C，起重机自重的力臂：OC＝BC﹣BO＝4m﹣1m＝3m；配重的力臂：CD＝。根据杠杆平衡条件可得：G起重机×OC＝G配重′×CD，即：×104N×3m＝G配重′×，解得最大配重：G配重′＝×104N。答：（1）重物上升的平均速度是；（2）起重机至少需加重量为4×104N的配重；（3）该起重机最大配重量是×104N。【点评】本题为力学综合题，考查了速度公式和杠杆平衡条件的应用，确定两种情况下的支点、利用杠杆平衡条件是关键。五．解答题（共4小题）39．在东京奥运会中，中国健儿拼搏进取，为国争光，获得38金，32银，18铜的佳绩，请分析以下比赛中涉及到的科学知识。（1）四人双桨赛艇比赛中，运动员用船桨划水时手中使用的船桨属于__________杠杆（选填“省力”“费力”或“等臂”）；（2）全红婵从跳台腾空跳起向上运动到最高点再向下，最后压住水花没入水中，若不计空气阻力，运动员的动能____________________，重力势能____________________（填写变化情况）；（3）在抓举比赛中，举重运动员两手间的间距往往较宽，有利于__________（选填“增大”或“减小”）举起的高度。【分析】（1）根据船桨在使用的过程中动力臂和阻力臂的大小关系确定杠杆的类型；（2）重力势能大小的影响因素：质量、高度；