《机械与人》章末复习2

第十章机械与人章节复习第十章机械与人┃思维感悟成体系┃┃回眸教材析知识┃1．杠杆直接搬动很重的大石头很困难，利用撬棒就可以较容易办到，在力的作用下，撬棒就是能绕着一个固定点转动的硬棒，叫

。撬棒属于省力杠杆，但是费了

；用筷子夹食物，筷子就是一种费力杠杆，只要手指稍微一动，筷子就可以夹很多东西，虽然费了

，但省了

，使操作更加方便。杠杆距离距离力2．滑轮和滑轮组观察人们生活中利用简单机械的情景，有时人们利用动滑轮，目的是省

，但费了

；有时利用定滑轮，不省力，但改变了

，使操作更为方便。要想即省力又改变力的方向，就可以将两者组合，组成

，起重机上的滑轮组合就是实例之一。力距离滑轮组力的方向3．功的必要因素某同学踢足球，球离开脚后飞出10m远，足球飞出10m的过程中人不做功。物理学中规定：功等于

的乘积。功包括两个必要因素：①作用在物体上的

；②物体在

的方向上通过的距离。不做功的三种情况：有力无距离，例如提重物却没有提起；有距离无力，弹珠在水平桌面上被弹出继续前进，但人没有做功；力和距离垂直，例如物体在水平冰面上匀速滑行，水平方向没有力做功，此时虽然有重力作用在物体上，但重力方向与物体运动方向垂直没有做功。力跟物体在力的方向上通过的距离力力4．功的原理事实告诉我们，使用扳手拧螺丝要省力必费

，钓鱼时要省距离必须费

，既

的机械是没有的。使用机械时，人们所做的功，都不会少于直接用手所做的功，即：

。使用机械虽然不能省功，但人类仍然使用，是因为使用机械或者可以

、或者可以

、也可以改变

，给人类工作带来很多方便。理想机械(忽略摩擦和机械本身的重力)：使用机械时，人们所做的功(Fs)

直接用手对重物所做的功(Gh)。距离力省力又省距离使用任何机械都不省功等于力的方向省距离省力5．功率功率是指机械在

里完成的功，表示做功

的物理量。例如，某小轿车功率66kW，它表示：小轿车1s内做功66000J。对于功率一定的机械，由公式P＝—＝Fv可知，当速度越小时，产生的拉力越大，例如：汽车载重上坡时，要挂低挡来获得较大的拉力。6．机械效率(1)机械效率是指有用功跟总功的

。不同机械的机械效率表达式及其特点：单位时间快慢比值tW公式：η＝———斜面：η＝——定滑轮：η＝——＝——＝—动滑轮：η＝——＝——＝——滑轮组：η＝——＝——＝——W有用W总GhFLGhFsGhFhGFGhGhFsF2h2FGGnFFnhGhGhFs(2)提高机械效率的方法：减小机械自重、减小机件间的摩擦。7．机械能及其转化荡秋千人处于最高点时，由于人被举高而具有

能；下降过程中，高度减小，重力势能

，速度逐渐增大，动能

，即人的重力势能向动能转化；到达最低点，人的速度最大，动能最大，高度最小，重力势能最小；继续向最高点上升过程中，

又转化为

；再次到达最高点时，动能减小到零，转化的重力势能最大。转化过程中，若没有能量损失，机械能的总量不变，即两者之和不变，这就是机械能守恒。重力势减小增大动能重力势能动能不仅与速度有关，还与物体的质量有关，速度相同时，质量越大，动能越

，同速行驶的火车动能大于汽车的动能；重力势能不仅与高度有关，还与物体的质量有关，高度相同时，质量越大，重力势能也越

，高度相同的铁钉和铁锤，铁钉重力势能要

铁锤的重力势能。小于大大典例1：杠杆平衡条件的探究和应用例1在验证杠杆平衡条件时，某实验小组得到了如图10－1所示的杠杆平衡状态，已知每个钩码的质量均相等。┃典例精析把方向┃图10—1

(1)若钩码所挂位置不动，将左边的钩码去掉一个，为使杠杆仍然保持平衡，右边的钩码该拿掉

个。(2)杠杆的平衡条件为

。2动力×动力臂＝阻力×阻力臂

例2如图10－2所示，杠杆OA可绕支点O转动，B处挂一重物G，A处作用一竖直向上的力F。当杠杆和竖直墙之间的夹角逐渐增大时，为了使杠杆平衡，则(

)A.F大小不变，但F＜GB.F大小不变，但F＞GC.F逐渐减小，但F＞GD.F逐渐增大，但F＜GA图10—2

[解析]当杠杆和竖直墙之间夹角逐渐增大时，由于动力是竖直向上的，所以动力臂和阻力臂的比值是不变的，由杠杆平衡条件——＝——可知，力的大小不变。方法点拨：本题属于动态平衡问题，解决此类问题的关键在于找到不变量和动态量。根据杠杆平衡条件F1L1＝F1L2，代入不变量，进而判断动态量的变化情况。F1F2L2L1典例2：滑轮组的应用与设计例3

请在图10－3中画出用滑轮组提升重物，拉力F＝的绳子的绕法。(不计动滑轮重、绳重和摩擦)[答案]如图所示图10—3方法点拨：关于滑轮组提升(或水平拉)物体时，承担重物绳子的股数的判断和根据题目的具体要求设计滑轮组的组装的解题步骤：①根据公式n＝，求出绳子的股数；②利用“奇动偶定”原则解决相关问题。G物+G动F典例3：功的计算例4

如图10－4所示，用水平力F拉着重为100N的物体，在水平地面上向右匀速移动了5m，物体所受地面的摩擦力大小为20N，则(

)A．重力做的功是500JB．拉力大小为100NC．拉力大小为120ND．拉力做的功为100JD图10—4方法点拨：计算功的大小时，要特别注意：力与距离二者要在同一个方向上。还要注意通过物体的平衡条件判断物体的受力情况，求力的大小。典例4：功率的测量例5如图10－5所示，粗略测量小明同学引体向上运动的功率时，下列物理量不需要测量的是(

)A．小明的质量B．单杠的高度C．每次身体上升的高度D．做引体向上的时间B图10—5方法点拨：测量功率的大小的思路：根据功率的计算公式P＝—确定所需测量的物理量，测量功率需要得到功和对应做功所需要的时间，测量功时注意力和距离的对应。Wt典例5：机械效率的探究例6

用如图10－6所示的实验装置测量杠杆的机械效率。实验时，竖直向上匀速拉动弹簧测力计，使挂在较长杠杆下面的钩码缓缓上升。图10—6

(1)实验中，将杠杆拉至图中虚线位置，测力计的示数F为

N，钩码总重G为1.0N，钩码上升高度h为0.1m，测力计移动距离s为0.3m，则杠杆的机械效率为

%。请写出使用该杠杆做额外功的一个原因：___________________________________

。

0.566.7使用杠杆时需要克服杠杆自重(克服摩擦力)等做功实验次数钩码悬挂点钩码总重G/N钩码移动距离h/m拉力F/N测力计移动距离s/m机械效率η/%1A点1.50.100.70.3071.42B点2.00.151.20.3083.3(2)为了进一步研究杠杆的机械效率与哪些因素有关，一位同学用该实验装置，先后将钩码挂在A、B两点，测量并计算得到下表所示的两组数据。根据表中数据，能否得出“杠杆的机械效率与所挂钩码的重有关，钩码越重其效率越高”的结论？答：

；请简要说明两条理由：①

；②

。方法点评：杠杆的机械效率：杠杆的支点改变，悬挂点的改变都会使额外功的大小改变，即克服杠杆自重所做的功改变。不能两次实验时钩码没有挂在同一位置

仅根据一次对比实验所得结论是不可靠的

典例6：机械能的转化例7同学们都玩过秋千吧，闭上眼睛，那种时高时低的感觉如同在飞……你知道其中能量的转化吗？图10－7是小孩荡秋千的示意图，下列分析正确的是(

)

C图10—7A．小孩在A点具有最大动能B．小孩从C荡到B的过程中，动能转化为势能C．小孩从B荡到C的过程中，动能转化为势能D．小孩从A荡到B的过程中，在B点的机械能大于A点的机械能方法点拨：判断动能、势能的转化时，首先看变化前的物体所具有的能的状态，再看变化后物体所具有的能的状态，前后比较就可以判断哪种能发生了变化，由何种能转化为何种能。1．如图10－8所示是安置在小区门口的栏杆的示意图，当在A处施加一个动力时，可将栏杆拉起来，它是一根(

)A．省力杠杆B．费力杠杆C．等臂杠杆D．无法确定┃实战演习成高手┃B图10—8[解析]当在A处施加一个动力时，左侧立柱是支点，杆的重心在杆的中间，则阻力臂约为杆长的一半，而动力臂只是A点到支点的距离，所以动力臂远远小于阻力臂，属于费力杠杆。2．将一个省力的机械和一个省距离的机械组装成一个组合机械，当利用这个组合机械做功时(

)A．一定不能省功B．一定可以省力C．一定可以省距离D．一定能省功A3．如图10－9所示的四种情景中，人对物体做功的是(

)B图10—9[解析]A、C、D选项中有力没有距离，所以不做功。4．中考体育跳绳项目测试中，小明同学在1min内跳了120次，则他跳绳时的功率大约是(

)A.0.5WB.5WC.50WD.500W[解析]小明体重约500N，每次升高5cm，P＝——————————＝50W。CWt500N×0.05m×12060s

5．如图10－10所示，用F＝50N的水平拉力，通过一个动滑轮，使重为200N的物体A水平向右匀速移动了3m，在这个过程中(

)A．拉力F做了150J的功B．拉力F做了300J的功C．重力做了600J的功D．重力做了1200J的功B图10—106．如图10－11所示是某跳水运动员正在进行训练的情景，从起跳至落到水面的过程中，运动员的动能与重力势能变化的情况是(

)A．动能一直减小，重力势能一直增大B.动能一直增大，重力势能一直减小C．动能先增大后减小，重力势能先减小后增大D.动能先减小后增大，重力势能先增大后减小D图10—117．如图10－12所示，若人手拉力F＝50N，则货物重

N(不考虑动滑轮和摩擦)，A钩所受的拉力为

N，B钩所受的拉力为

N。100图10—12501008．某人在水平地面上用100N的水平推力推动重500N的物体，使物体以0.2m/s的速度匀速移动了3m，地面对物体的摩擦力是

N，此人对物体做的功是

J，功率是

W。100300209．如图10－13所示，运动员射箭时用力将弓斜向上拉开，在放开箭的瞬间，弓的

能转化为箭的

能，箭在空中向上飞行的过程中，箭的

___________能增大。图10—13弹性势重力势动10．如图10－14所示，在课桌的C点用最小的力把桌腿B抬离地面，在抬起时桌腿A没有滑动，请在C点画出这个力的示意图，并标出它的力臂L。图10—14[答案]如图所示11．小芳同学设计了一个高度可调节的斜面来探究斜面的省力情况、斜面的机械效率与斜面的倾斜程度之间的关系，如图10－15所示，她首先测出小车重，然后用弹簧测力计沿斜面拉动小车。调节斜面倾角θ的大小，多次测量，得到下表所示的数据：图10—15(1)请你替小芳在上表中的空格处填上适当的数据。斜面倾斜角θ小车重G/N斜面高h/m斜面长s/m拉力F/N有用功W有/J总功W总/J机械效率η12°50.212.112.148%30°50.513.62.569%45°50.714.33.54.33.681%(2)分析上表中的数据，可以得出的探究结论是：斜面倾斜角θ越大，

。(3)实验过程中拉力的方向应与斜面

。(4)若想探究斜面的机械效率与物重的关系，则要保持

不变，斜面的光滑程度不变，只改变

。机械效率越大平行(保持一致)

斜面倾斜角θ

小车重12．江西省三清山是我国著名的道教圣地和旅游景点。三清山索道全长2426m，上、下高度差约600m，单个吊车载满两人后的总重是2500N。以单个吊车载满两人为例，试回答下列问题。

图10—16(1)吊车与索道的接触面积以0.01m2计，索道上挂吊车处的钢索承受的压强是多大？(2)单个吊车从索道最高处运行到最低处，吊车和人的重力做多少功？(3)若单个吊车从索道最高处运行到最低处，用时20min，吊车和人的重力做功的功率是多少？

[答案](1)2.5×105Pa

(2)1.5×106J(3)1250W[解析](1)p＝—＝————＝2.5×105Pa；(2)W＝Gh＝2500N×600m＝1.5×106J；(3)P＝—＝—————＝1250W。FS2500N0.01m2Wt1.5×106J1200s1．如图10－17甲所示的开瓶器，在使用时相当于一个

(选填“省力”或“费力”)杠杆，其杠杆简化图如图乙所示(不计自重)，O为支点。若动力F1和阻力F2都与杠杆垂直，且AO＝6cm，BO＝1cm，F1＝30N，则F2＝

________N。省力图10—171802．如图10－18所示是一种拉杆式旅行箱的示意图，使用时相当于一个

(选填“省力”或“费力”)杠杆，若箱和物品共重100N，设此时动力臂是阻力臂的5倍，则抬起拉杆的力F

为

N。省力180图10—18

3．吴晓是一名钓鱼爱好者。如图10－19所示，吴晓用力向上拉鱼竿，把鱼拉出水面。此时，钓鱼竿可以看成一个(

)A．省力杠杆，增大两只手之间的距离能省力一些B．省力杠杆，减小两只手之间的距离能省力一些C．费力杠杆，减小两只手之间的距离能省力一些D．费力杠杆，增大两只手之间的距离能省力一些D图10—19

4．如图10－20所示，在用杠杆撬石头的过程中，该杠杆属于

(选填“省力”、“费力”或“既不省力也不费力”)杠杆。在用力方向不变的情况下该人想用更小的力撬起石头，那么他的手应该向

(选填“远离”或“靠近”)支点O方向移动。省力图10—20远离5．关于定滑轮、动滑轮，下列说法中不正确的是(

)A．使用定滑轮虽然不省力，但可以改变力的方向B．定滑轮实质是等臂杠杆，而动滑轮实质是不等臂杠杆C．又省力又省距离的动滑轮是无法实现的D．使用一个定滑轮和一个动滑轮组成的滑轮组，只能省一半力D

6．如图10－21所示的装置中，图乙使用的是____(选填“定”或“动”)滑轮。如果要匀速提起重100N的物体A(不计滑轮重力和摩擦)，需要用的拉力F甲等于________

N，F乙等于

N。动图10—21501007．如图10－22所示，若胖者体重为800N，瘦者体重为500N，货物重600N(绳重和摩擦力不计)，则图甲中，静止站立在地面上的胖者受到向上的绳拉力为

N，图乙中，瘦者会被绳拉离地面，在他被提升的过程中，手受到的拉力为

N。600600图10—22

1．如图10－23所示，已知物体A和B质量相等，A在粗糙的水平地面，B在光滑的斜面上。现它们分别在同样大小的力F作用下沿F的方向分别移动了距离s，则F对物体做的功(

)A．对A做功多B．对A和B做功一样多C．对B做功多D．条件不足，无法确定图10—23B

2．在下列四种情况中，推力做功最多的是(

)A．用10N的水平推力把质量为m的物体在光滑水平面上推着前进1mB．用5N的水平推力把质量为2m的物体在光滑水平面上推着前进2mC．用10N的水平推力把质量为2m的物体在粗糙水平面上推着前进1mD．用5N的水平推力把质量为m的物体在光滑水平面上推着前进3mD3．如图10－24所示，用拉力F使物体竖直匀速上升，下列说法中正确的是(

)A．拉力F对物体做的功是额外功B．拉力F做的功是有用功C．拉力F移动的距离是物体移动距离的2倍D．增加物体重力可以提高滑轮组的机械效率D图10—24

4．工人用如图10－25所示的滑轮组将重为1200N的建筑材料从地面上匀速运到高20m的楼上，耗时5min，手竖直向上的拉力是500N，在这个过程中，工人做功的功率为

W，滑轮组的机械效率是

。100图10—2580%5．小星用如图10－26所示的滑轮组，将质量为30kg的物体A匀速提升了0.5m。已知绳子自由端所用的拉力F为200N，则在这个过程中拉力做了

J的功，该滑轮组的机械效率为

。(g取10N/kg)300图10—2650%

6．如图10－27所示，用F＝50N的水平拉力，通过一个动滑轮，使重为200N的物体A水平向右匀速移动了3m，在这个过程中(

)A．拉力F做了150J的功B．拉力F做了300J的功C．重力做了600J的功D．重力做了1200J的功B图10—277．如图10－28所示，物体重为180N，所用拉力F＝100N，方向竖直向上，将物体匀速提高1m时，绳子自由端提高了

m，拉力做了

J的功。2图10—28200

8．如图10－29所示的装置，在水平方向力F的作用下，使重为40N的物体A在水平方向上匀速移动了5m，已知A所受地面的摩擦力为5N，则拉力F的大小为

N，拉力F做的功为

J。(滑轮、绳重及绳之间的摩擦不计)10图10—2925

1．某人用如图10－30所示的滑轮组匀速提起260N的物体，所用的力为100N，物体提高1m。则下列说法中正确的是(

)A．拉力做的有用功是100JB．拉力做的总功是260JC．滑轮组的机械效率是65%D．物体上升过程中动能转化为势能C图10—30

2．如图10－31所示，重为500N的物体与地面间的摩擦力为144N，为使物体匀速移动6m，必须在绳的自由端加60N的水平拉力。那么拉力做的有用功是

J，此滑轮组的机械效率为

。864图10—3180%

3．使用一个滑轮组吊起重物，若拉绳子的力为200N，且绳子的自由端被移动5m时，重物被提升1m，那么重物的重力为

N。(滑轮重及摩擦不计)1000

4．下列说法中正确的是(

)A．在相同的时间内做的功越多，机械效率越高B．在相同的时间内做的功越多，功率就越大C．功率大的机器，机械效率一定高D．功率大的机器，做的功一定多B

5．滑轮组既能省力又能改变力的方向。亮亮用自制的滑轮组来提起500N重物(如图10－32所示)，绳自由端的拉力F＝200N，重物以0.2m/s的速度匀速上升，不计摩擦和绳重，则动滑轮重

N，拉力做功的功率是

W，该滑轮组的机械效率等于

，当被提起的重物变重时，滑轮组的机械效率就

(选填“变大”、“变小”或“不变”)。100图10—3212083.3%变大6．如图10－33所示，小松妈妈去百货大楼购物，自动扶梯把她从一楼匀速送到二楼的过程中，她的(

)A．动能增大，势能增大，机械能增大B．动能增大，势能增大，机械能不变C．动能不变，势能增大，机械能不变D．动能不变，势能增大，机械能增大D图10—33

7．2003年10月15日，我国成功地发射了“神舟五号”载人飞船，在火箭载着飞船刚刚离开地面升空的过程中，飞船的动能逐渐

，势能逐渐