专题37 机械和功（知识梳理+练习）-上海市2024年中考复习资料汇编（培优专用）【解析版】

专题37机械和功思维导图第四章机械和功思维导图第四章机械和功功功率机械能杠杆①定义：一根硬棒，在力的作用下能绕着固定点转动，②五要素：支点、动力、阻力、动力臂、阻力臂。动力与阻力对杠杆转动的效果是相反的。③平衡条件：动力×阻力=动力臂×阻力臂,即F1L1＝F2L2。①省力杠杆：动力臂大于阻力臂（L动＞L阻），动力小于阻力（F动＜F阻），省力费距离；如撬棍、钢丝钳、起子等。②费力杠杆：动力臂小于阻力臂（L动＜L阻），动力大于阻力（F动＞F阻），费力省距离；如钓鱼竿、筷子、镊子等。③等臂杠杆：动力臂等于阻力臂（L动=L阻），动力等于阻力（F动=F阻），不省力也不省距离；如天平，定滑轮等。①定滑轮的使用特点：能改变力的方向，不省力也不省距离。实质是一个等臂杠杆。②动滑轮的使用特点：a.能省力，其拉力F=1/2（G物+G轮）；b.费距离：拉力移动的距离s为物体升高距离h的2倍，s=2h。c.不能改变力的方向。实质为动力臂是阻力臂2倍的杠杆。①做功的两个必要因素：一是作用在物体上的力；二是物体沿力的方向移动一段距离。②功的计算公式：W=Fs③功的单位：焦，符号J。1J＝1N·m①物理意义：表示物体做功的快慢。②定义：物体单位时间里完成的功叫功率。③计算公式：P=W/t④国际单位：瓦特，符号W。1瓦特=1J/s其他单位：千瓦（kW），1kW=1000W①物体由于运动而具有的能量叫做动能。物体的质量越大，速度越大，其动能越大。②物体处于某一高度时所具有的能量叫做重力势能。物体的质量越大，高度越大，其重力势能越大。③物体由于发生弹性形变而具有的能量叫做弹性势能。物体的弹性形变越大，弹性势能越大。④动能与势能可以相互转化，不计摩擦阻力时，总和不变。杠杆分类滑轮二、基础知识梳理一、杠杆1．完整的杠杆结构组成：硬棒；五要素：支点、动力、阻力、动力臂、阻力臂。促使杠杆转动的力叫动力，阻碍杠杆转动的力叫阻力，从支点到力的作用线的距离叫做力臂，力臂必须垂直于力，即l⊥F。动力与阻力对杠杆的转动效果是相反的。2．杠杆平衡状态：杠杆处于静止或匀速转动状态即为平衡状态。注意：不一定是要在水平位置静止才是平衡状态，在任意位置静止都算是杠杆平衡。3．杠杆平衡的条件：杠杆平衡时，动力×动力臂=阻力×阻力臂，即F1L1=F2L2。4．实验：“探究杠杆平衡条件”，①实验前，将杠杆的中点支在铁架台上，调节杠杆两端的平衡螺母，使杠杆在水平位置保持平衡，这样做的好处是便于直接在杠杆上读出力臂。②在使用弹簧测力计时，对杠杆施加的力必须沿竖直方向方向，否则无法直接读出力臂。③为了得出具有普遍意义的规律（实验结论），需要多次改变杠杆所受作用力的大小（增减钩码个数）、作用点的位置（改变力臂），测多组动力、动力臂、阻力（钩码重力）、阻力臂。实验时必须尊重实验数据，实验结果应符合杠杆平衡条件。5．杠杆的分类名称力臂关系动力与阻力关系特点应用举例省力杠杆动力臂大于阻力臂动力小于阻力省力、费距离起子、指甲钳、撬棒、动滑轮、羊角锤、手推车、扳手费力杠杆动力臂小于阻力臂动力大于阻力费力、省距离镊子、筷子、吊车臂、钓鱼杆人的前臂、理发剪刀等臂杠杆动力臂等于阻力臂动力等于阻力不省力不费力天平、定滑轮【例题l】（2023嘉定区二模）下列工具中，在使用时属于费力杠杆的是（）A．开瓶器B．钢丝钳C．撬棒 D．镊子【答案】D【详解】A．开瓶器在使用过程中，动力臂大于阻力臂，是省力杠杆，故A不符合题意；B．钢丝钳在使用过程中，动力臂大于阻力臂，是省力杠杆，故B不符合题意；C．撬棒在使用过程中，动力臂大于阻力臂，是省力杠杆，故C不符合题意；D．镊子在使用过程中，动力臂小于阻力臂，是费力杠杆，故D符合题意。故选D。【例题2】（2023虹口二模）如图所示，O为杠杆的支点，A点挂一重物，为使杠杆在水平位置平衡，若在B点施加一个力并使该力最小，该力应沿（）A．BM方向B．BN方向C．BP方向D．BQ方向【答案】A【分析】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．所以要判断哪个动力最小，就看哪个动力对应的动力臂最长．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．【详解】由图可知，O为支点，A点挂一重物，阻力方向向下，为使杠杆在水平位置平衡，在B点施加一个力，则动力F与杠杆垂直且方向向上，要使该力最小，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；由图可知，BM对应的动力臂最长，所以该力应沿BM方向；故选A．【例题3】（2023长宁二模）如图所示的轻质杠杆，在A点悬挂重为20牛的物体甲，在B点施加竖直向上的动力F，使杠杆在水平位置处于静止状态。若杠杆上每一格的距离均相等，则该杠杆属于杠杆（选填“省力”或“费力”），所需力F的大小为牛，此时物体甲所受合力的大小为牛。【答案】费力，40，0【详解】如图所示，杠杆在动力F的作用下，水平位置处于静止状态。设杠杆上一小格的长度为l，根据杠杆的平衡条件得F×2l=G甲×4l即F=2G甲=2×20N=40N因为动力F大于阻力G甲，故此时杠杆为费力杠杆。因为杠杆处于静止状态，则物体甲也处于静止状态，即平衡状态，此时受到的力为平衡力，故此时物体甲所受合力的大小为0N。【例题4】（2022嘉定二模）杠杆平衡时，动力F1的大小为10牛，动力臂l1为0.2米，阻力臂l2为0.1米。求：阻力F2的大小。【解析】F1×l1＝F2×l210牛×0.2米＝F2×0.1米F2＝20牛【例题5】（2019宝山二模）在“探究杠杆平衡的条件”实验中，若将杠杆的中点支在支架上后，杠杆静止不动时的位置如图12所示，则应调节______________，使杠杆在水平位置保持平衡；挂上钩码后，杠杆静止不动时的位置如图13所示，则应调节____________，使杠杆再次在水平位置保持平衡，从而能直接从杠杆上读出动力臂和阻力臂的数值。图图12图13【答案】平衡螺母，钩码的位置。【详解】将杠杆的中点支在支架上后，杠杆静止不动时的位置如图12所示左高右低，则应向左调节平衡螺母，使杠杆在水平位置保持平衡；挂上钩码后，杠杆静止不动时的位置如图13所示，则应调节钩码的位置或个数，使杠杆再次在水平位置保持平衡，从而能直接从杠杆上读出动力臂和阻力臂的数值。【例题6】（2019闵行二模）杠杆平衡状态指的是杠杆处于状态或绕支点匀速转动状态。在“探究杠杆平衡的条件”实验中，应先调节杠杆两端的平衡螺母，使杠杆在位置平衡。接着如图13所示在杠杆的B点挂上钩码，然后可以用测力计在A点施加方向的动力使杠杆再次平衡，此时杠杆是省力杠杆（选填“一定”或“可能”）。【答案】静止；水平；向上（或竖直向上）；可能（或一定）。【解析】杠杆平衡状态指的是杠杆处于静止状态或绕支点匀速转动状态。在“探究杠杆平衡的条件”实验中，应先调节杠杆两端的平衡螺母，使杠杆在水平位置平衡。接着如图13所示在杠杆的B点挂上钩码，然后可以用测力计在A点施加方向竖直向上的动力使杠杆再次平衡，若力的方向竖直向上，则是省力杠杆，若力的方向不是竖直向上则，此时杠杆可能是费力杠杆。图图13【例题7】（2022普陀二模）杆秤是中国的传统衡器，凝聚着中国古代人民的智慧。利用杆秤可以称量物体质量应用了______（填写物理原理或规律）。用如图3所示杆秤测物体A的质量，杆秤秤砣的质量为0.1千克，用手提起秤纽2，当杆秤水平静止时，被测物和秤砣到秤纽2的距离分别为0.05米、0.2米（即AB＝0.05米，BC＝0.2米）。①若杆秤的质量忽略不计，则被测物的质量为_____千克。②若秤砣有缺损，则杆秤所示的质量值______被测物的真实质量值（选填“小于”“等于”或“大于”）。③若用手提起秤纽1，为使杆秤仍水平静止，应该将秤砣向________移动。（选填“左”或“右”）【答案】杠杆原理；（17）0.4（18）大于；（19）左。【详解】利用杆秤称量物体质量应用了杠杆平衡原理。①根据杠杆的平衡条件，当杆秤平衡时有GAlAB=G砣lBC即mAglAB=m砣glBC则物体的质量②若秤砣有缺损，则m砣减小，而GAlAB不变，所以lBC要变大，即杆秤所示的质量值要偏大。③若用手提起秤纽1，则支点左移，此时重物对杠杆拉力的力臂变短，在重物的重力和秤砣的重力大小不变（即动力和阻力大小不变）的情况下，根据杠杆平衡条件可知，秤砣对杠杆拉力的力臂也应变小，即应将秤砣向左移。二、滑轮：杠杆的一种变形1．定滑轮是一个等臂杠杆，只能改变力的方向（各个方向），但不改变力的大小。2．动滑轮是一个动力臂为阻力臂2倍的杠杆杠杆，能省一半力，但要费一倍距离，但不能改变力的方向。思考：一般讨论的问题是轻滑轮，即滑轮质量（重力）不计，如果要考虑滑轮的质量呢？【例题8】（2023徐汇二模）如图（a）、（b）所示，分别用力F1、F2匀速提起重为10牛的物体，若不计摩擦和滑轮重力，则力F1______力F2（选填“大于”“等于”或“小于”）；图______中的滑轮可以看作等臂杠杆；图（a）中物体被竖直提升过程中，其惯性______（选填“增大”“不变”或“减小”）。（a）（b）【答案】大于，（a），不变。【详解】由图可知，（a）不随货物一起升降是定滑轮，本质是等臂杠杆，（b）是动滑轮，不计摩擦和滑轮重力，拉力F1=G=10N拉力F2=G/2=10N/2=5N，则力F1大于F2。惯性只与质量有关，物体被竖直提升过程中，质量不变，惯性不变。【例题9】（2023闵行二模）用下列轻质简单机械缓慢提起同一物体，用力最小的是（）A BC D【答案】B【详解】不计摩擦、机械自重及绳的重。A．图中滑轮是定滑轮，拉力F1=G；B．图中滑轮是动滑轮，拉力F2=G/2；C．设杠杆一格长为L，由杠杆平衡条件得F3×2L=G×5LD．设杠杆一格长为L，由杠杆平衡条件得F4×3L=G×2L由此分析比较可知F2最小，故B符合题意，ACD不符合题意。故选B。三、功和功率1．做功的两个必要因素。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，两者缺一不可。思考：不做功的几种情况？A．“不劳而获”：物体没有受到力的作用的情况下，经过了一段距离。例：冰块在光滑水平面上运动。B．“劳而无功”：物体受到力的作用，但没有移动距离。例：小孩搬大石头，没搬动。C．“空手徒劳”：虽然受到力的作用且通过一定的距离，但物体运动的方向跟力的方向垂直。2．功：作用在物体上的力和物体在力的方向上通过的距离的乘积。公式表达：W=Fs条件：F与s必须是在同一条直线上。3．单位，国际单位是焦耳（J）。1焦的大小：1牛的力使物体沿力的方向运动1米，所做的功为1焦。4．功率：描述做功快慢的物理量，单位时间完成的功叫做功率。5．公式表达：当物体做匀速运动时，P=Fv。6．功率的国际单位是瓦（W），常用单位是千瓦（kW），1kW=1000W。【例题10】（2023嘉定二模）某物体在5牛的水平拉力作用下沿水平面做匀速直线运动，10秒内物体前进了20米，求此过程中拉力做的功W和功率P。【答案】100焦，10瓦【详解】拉力做的功W＝Fs＝5N×20m＝100J拉力做功的功率

P答：此过程中拉力做的功100焦和功率为10瓦。【例题11】（2023宝山二模）如图所示为滑轮（选填“定”或“动”），滑轮重力及轮轴O处摩擦不计。用拉力F匀速提升重为20牛的物体A上升2米，则拉力F的大小为牛，拉力F做的功为焦。

【答案】动，10，40。【详解】图中滑轮随物体一起运动，为动滑轮，其实质是动力臂等于二倍阻力臂的杠杆，可以省一半的力。滑轮重力及轮轴O处摩擦不计，拉力F的大小物体A上升的高度是2m，则拉力端移动的距离s=2h=2×2m=4m拉力F做的功W=Fs=10N×4m=40J【例题12】（2022静安二模）重为15牛的物块，在大小为2牛的水平拉力作用下沿水平面做匀速直线运动，10秒内前进了6米。此过程中，物块的运动状态_______变化（选填“发生”或“不发生”），重力做功为______焦，拉力的功率为_______瓦。【答案】不发生，0，1.2。【详解】物块在大小为2牛的水平拉力作用下沿水平面做匀速直线运动，此过程中，物块的运动状态不发生变化；重力不做功；拉力F做的功W=Fs=2N×6m=12J拉力的功率为P=W/t=12J/10s=1.2W四、机械能1．动能Ek：物体运动时具有的能量叫做动能，运动物体的速度越大，质量越大，其动能就越大。公式：（初中不要求）。2．重力势能Ep：物体由于被举高而具有的能量叫做重力势能，物体质量越大，举得越高，其重力势能就越大。公式：EP=mgh（初中不要求）。3．物体的动能和势能统称为机械能，物体的动能和势能之间可以相互转化，动能可以转化为势能，势能可以转化为动能，比如荡秋千、单摆、蹦床等。【例题13】（2023静安二模）今年6月，上海和苏州的轨道交通即将互通。在地铁列车减速驶入车站过程中（）A．列车的惯性一定减小 B．列车的动能一定减小C．列车的惯性可能增大 D．列车的动能可能增大【答案】B【详解】AC．惯性的唯一衡量标准是质量，地铁列车减速驶入车站过程中质量不变，则惯性不变，故AC错误；BD．动能大小的影响因素是质量和速度。在地铁列车减速驶入车站过程中，质量不变，速度减小，则动能减小。故B正确，D错误。故选B。【例题14】（2022松江二模）2022年12月16日，长征十一号运载火箭在西昌卫星发射中心点火升空，在火箭加速升空过程中，下列说法正确的是（）A．重力势能不变，动能增大 B．重力势能增大，动能不变C．重力势能和动能都增大 D．重力势能和动能都不变【答案】C【详解】火箭加速升空过程中，火箭的质量不变，速度增大，动能增大；火箭的高度增加，则重力势能增大，所以火箭的重力势能和动能都增大，故C符合题意，ABD不符合题意。故选C。【例题15】（2023普陀二模）引体向上和俯卧撑都是徒手力量健身的良好手段。小李按照图（a）（b）过程引体向上，此过程中小李的重力势能（选填“增大”“不变”或“减小”）；若在图（a）中，小李静止时单杠对他的作用力为F1，图（c）小李静止时地面对双手的支持力为F2，则F1F2。若以头部从最低点到最高点为“一次”，完成一次缓慢引体向上所做的功完成一次缓慢俯卧撑所做的功（后两个均选填“大于”“等于”或“小于”）。【答案】增大，大于，大于。【详解】小李按照图（a）（b）过程引体向上，小李的质量不变，（b）中的高度更高，所以此过程中小李的重力势能增大。小李静止悬挂在单杠上时，单杠对他的作用力F1等于小李自身的重力；做俯卧撑动作时可视为杠杆，脚尖可视为支点，重力可视为阻力，地面对双手的支持力可视为动力，此时动力臂长于阻力臂，所以支持力F2小于重力；由此可知，F1大于F2。完成一次引体向上和完成一次缓慢俯卧撑，在重力的方向上移动的距离相同，由于引体向上时的拉力大于支持力，根据W=Fs可知，完成一次缓慢引体向上所做的功大于完成一次缓慢俯卧撑所做的功。【例题16】跳台滑雪比赛时（如图所示），运动员在跳台上的助滑道下滑过程中，运动员的重力势能不断转化为运动员的_____能；于台端飞出后，由于运动员具有____，他会在空中继续向前飞行；同时他在空中始终受到竖直向下的____力作用，因此他最终会落在低处的雪道上。【答案】动，惯性，重。【详解】运动员在跳台上的助滑道下滑过程中，质量不变，高度降低，速度变大，重力势能减小，动能增大，运动员的重力势能不断转化为运动员的动能；于台端飞出后，由于运动员具有惯性，他会在空中继续向前飞行；同时他在空中始终受到竖直向下的重力作用，因此他最终会落在低处的雪道上。【例题17】（2019虹口二模）射线射线等高线（b）（a）图5【答案】①射线。②等高线。物体质量不变，所处的高度相同时，重力势能相同。【解析】(1)若山坡表面光滑，则静止的物体将会沿着山坡表面向下运动，即沿射线方向运动，此时物体速度增大，动能会增大.(2)等势线就是重力势能相等的线，根据重力势能大小的影响因素可知，物体重力势能相等即所处的高度相等，所以“等势线”可以看作图(b)中的等高线.【例题18】如图甲是研究“物体动能的大小与哪些因素有关”的实验装置，实验中让质量不同的钢球从斜面上同一高度由静止滚下，推动同一木块移动一段距离。图乙是研究“牛顿第一定律”的实验装置，实验中让同一小车从斜面上相同的高度由静止滚下，在粗糙程度不同的水平面上运动。请回答以下问题：甲乙①设计甲实验的目的是研究钢球动能的大小与的关系；设计乙实验的目的是研究小车的运动与所受的关系；②甲实验是通过观察，从而间接判断钢球动能的大小；乙实验是通过观察小车在粗糙程度不同的水平面上运动的远近，推理得出：。【答案】①质量；阻力；②木块移动的距离；物体不受力的作用，运动状态不发生改变。【解析】①甲图中实验中让不同的钢球从同一个斜面上同一的高度由静止开始运动，“同一高度”控制了小球的高度不变，运动的速度也就相同，小球的质量不同，因此该实验探究的是小球动能与质量的关系。乙实验中的小车与地面的粗糙程度不同，所以是研究小车的运动与所受阻力的关系。②甲实验中，钢球质量不变，目的是探究钢球动能大小与速度的关系;实验中通过观察木块被推动的距离，来判断钢球动能的大小，这是转换法的运用;让小车从斜面的相同高度滑下，是为了使其具有相同的速度;需要观察的是在粗糙程度不同的水平面上小车运动距离的长短，进而判断小车所受阻力的大小，可以推理得出的结论是:物体不受力的作用，将做匀速直线运动(运动状态不改变)，综合练习一、选择题1．在图1中，所使用的杠杆属于费力杠杆的是 （）ABABCD图1【答案】C【解析】ABD均是省力杠杆，C钓鱼竿动力臂小于阻力臂，是费力杠杆。2．如图1所示，O点表示杠杆的支点，其中错误的是（）【答案】D【解析】ABC均正确，D是动滑轮，支点在左侧绳子与滑轮的接触点上。3．生活中利用杠杆原理的情况极为常见，如图1所示的杠杆中不能省力的是（）A．用撬棒撬箱盖B．用滑轮提取重物C．用手推车运送重物D．用扳手开启瓶盖【答案】B。【解析】B是一个定滑轮，使用时不能省力，其他杠杆均是省力杠杆。4．①一个定滑轮②一个动滑轮③杠杆A①和②。B①和③。C②和③。D①②③。【答案】C。【解析】①定滑轮不能省力，故不可能提起15牛的物体；而一个动滑轮或杠杆使用适当均可提起15牛的物体。5．园艺师傅使用如图2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（）图图2A．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【答案】D。【解析】用如图2所示的剪刀修剪树枝时，常把树枝尽量往剪刀轴O靠近，这样做的目的是减小阻力臂，在阻力、动力臂不变时，可以省力。6．如图1所示，O为轻质杠杆AB的支点，B点挂一重物G，若在B点施加F1、或在A点分别施加F2、F3、F4四个力后，杠杆均保持水平位置平衡，则这四个力中最小的力是（）图图1F1F4F3F2GAOBA．F1 B．F2C．F3 D．F4【答案】A。【详解】由图可知，O为支点，B点挂一重物，阻力方向向下，为使杠杆在水平位置平衡，要使该力最小，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；由图可知，OB对应的动力臂最长且力的方向竖直向上，能使杠杆平衡，所以选A．7．质量相同的甲、乙两物体同时同地同方向做匀速直线运动，它们的s-t图像如图（a）、（b）所示，则下列说法中正确的是（）A．甲、乙运动快慢相同 B．运动5秒两车相距1.5米C．甲、乙的动能可能都变大 D．甲、乙的机械能可能都变大A．甲、乙运动快慢相同B．运动5秒两车相距1.5米C．甲、乙的动能可能都变大D．甲、乙的机械能可能都变大【答案】D【详解】A.甲乙同向运动，由甲乙图象知，甲乙都在进行匀速直线运动，甲、乙的速度：v所以甲车速度大于乙车的速度，故A错物；B.由s=vt，所以经过5s，甲通过的路程：s甲=v甲t=1m/s×5s=5m，乙通过的路程：s乙=v乙t=0.75m/s×5s=3.75m.则两车相距5m3.75m=2.25m.故B错误；C、动能和物体的质量、运动速度大小有关，质量相同的甲、乙两物体同时同地同方向做匀速直线运动，速度大小不变，甲乙动能不变，故C错误；D、甲、乙两物体质量相同，在同时同地同方向做匀速运动，高度变化可能升高，则甲、乙两物体的重力势能可能增大，所以甲、乙的机械能可能都变大，故D正确．二、填空题8．如图所示，小徐利用滑轮匀速提升货物，若货物重100牛，在拉力F的作用下4秒内升高了1米，不计摩擦和绳的重力，则在这段时间内，拉力F做功为焦，功率为瓦。某汽车发动机的铭牌标有“78KW”字样，表明该汽车发动机正常工作时做功比小徐此时做功快倍。【答案】100，25，3120.【详解】由定滑轮的定义可知，此装置是定滑轮，不省力也不费力，但可以改变力的方向．不计摩擦和绳的重力F＝G＝100N小明在4s内将重为100N物体匀速向上移动1m，则拉力作用点移动距离s为1m，拉力F做的功W＝Fs＝100N×1m＝100J拉力F的功率P＝W/t=100J/4s＝25W汽车发动机的功率78kW＝78000W，则该汽车发动机正常工作时做功比小徐此时做功快的倍数78000W9．在图4中，A装置是____滑轮（选填“定”或“动”）。若用5牛的拉力将国旗匀速提升10米，拉力做的功为_____焦；匀速提升过程中国旗的动能____。【答案】定，50，不变。【解析】A装置是定滑轮。若用5牛的拉力将国旗匀速提升10米，拉力做的功为W=Fs=5牛×10米=50焦；匀速提升过程中，质量、速度均不变，国旗的动能不变。图图5FA图4A10．，焦。【答案】定，等臂，20.【解析】定，W=Fs=10牛×2米=20焦。11．如图5所示，2018年1月12日7时18分，我国在西昌卫星发射中心用长征三号乙运载火箭，以“一箭双星”方式成功发射第二十六、二十七颗北斗导航卫星．运载火箭在升空过程中，地面控制中心与运载火箭之间传输信息的载体是；北斗导航卫星的重力势能（选填“增大”、“不变”或“减少”）；其头部表面温度将会急剧升高，这是通过的方式改变其内能的．【答案】无线电波，增大，做功。【解析】运载火箭在升空过程中，地面控制中心与运载火箭之间传输信息的载体是无线电波；北斗导航卫星的重力势能增大；其头部表面温度将会急剧升高，这是通过做功的方式改变其内能的．图图4FOAB图512．用轻质杠杆OA匀速提升重为30牛的物体，OA=1.2米，OB=0.4米。在图4所示位置平衡时，力F的大小为牛，这是一个（选填“省力”、“费力”或“等臂”）杠杆。若把力F的作用点向左移动一段距离，为使杠杆仍在图示位置平衡，则力F将（选填“变大”、“不变”或“变小”）。【答案】90；费力；变大。【解析】因为动力臂OB小于阻力臂0A，所以这是费力杠杆。F1×l1＝F2×l2F×0.4米＝30牛×1.2米F＝90牛若把力F的作用点向左移动一段距离，动力臂变小，为使杠杆仍在图示位置平衡，则力F将变大。13竖直向上抛出重为4牛的小球，若小球在运动中受到的空气阻力大小始终为1牛，且总是跟运动方向相反，则小球在上升过程中所受合力的大小为牛；动能将（选填“变大”、“变小”或“不变”）；以地面为参照物，小球是（选填“静止”或“运动”）【答案】5，变小，运动。【解析】竖直向上抛出重为4牛的小球，若小球在运动中受到的空气阻力大小始终为1牛，且总是跟运动方向相反，则小球在上升过程中所受合力的大小为F=G+f=4牛+1牛=5牛；动能将变小；以地面为参照物，小球是运动的。14.冰壶比赛时（如图5所示），投手用力将冰壶掷出后，由于冰壶具有______，它会继续沿着水平赛道向前滑行一段距离；由于重力的方向是_____的，因此重力对水平赛道上滑行的冰壶不做功；但它滑行时受到摩擦阻力作用，因此它的动能会逐渐的转化为____能。【答案】惯性，竖直向下，内。【解析】投手用力将冰壶掷出后，由于冰壶具有惯性，它会继续沿着水平赛道向前滑行一段距离；由于重力的方向是竖直向下的，因此重力对水平赛道上滑行的冰壶不做功；但它滑行时受到摩擦阻力作用，因此它的动能会逐渐的转化为内能。图5图615．如图6所示，小杨跳横箱时，踏板将小杨“送”上横箱，这说明力能改变物体的__；跃起的过程中，小杨的重力势能（选填“增加”、“减小”或“不变”）；越过跳箱后，小杨受到作用落到地面。【答案】运动状态，增加，重力。【解析】小杨跳横箱时，踏板将小杨“送”上横箱，这说明力能改变物体的运动状态；跃起的过程中，高度变大，小杨的重力势能增加；越过跳箱后，小杨受到重力作用落到地面。16．滑轮是变形的杠杆，滑轮与杠杆在实际生产、生活中使用时既有相似之处，也有不同之处。现以省力杠杆和动滑轮分别提升同一重物的过程为例，比较省力杠杆与动滑轮的使用特点。①下例各项中，省力杠杆和动滑轮使用时都可以实现的：（填序号）；A.能省力；B.能改变用力的方向；C.能省距离；D.即能省力又能省距离。②与动滑轮相比，说明省力杠杆使用的优劣。优势：；缺点：。【解析】①使用杠杆可以省力，但费距离；使用动滑轮能省一半的力，但要移动2倍的距离，即费距离，故A符合题意，BCD不符合题意。故A正确。②省力杠杆既能省力又能改变力的方向；动滑轮能省力但不能改变力的方向，故省力杠杆的优势是：能改变力的方向。缺点是：省力杠杆不能随物体一起移动。．如图所示，一根长为1.2米的轻质杠杆OA可绕固定点O转动，C点处悬挂一重为60牛的物体。（已知AB=BC=CD=DO）OOCABD（1）若在B点用竖直向上的力使杠杆在水平位置平衡，求这个力的大小。（2）若在A点施加一个力使杠杆水平平衡，甲同学认为该杠杆一定是省力杠杆，乙同学认为该杠杆可能是费力杠杆。你赞同哪位同学的观点，并说明理由。【答案】（1）40N．（2）乙同学的观点正确；当动力与竖直方向的夹角大于60度（或与水平方向的夹角小于30度）时，动力臂小于阻力臂，属于费力杠杆。（合理即可）【详解】（1）根据杠杆平衡条件F1L1＝F2L2得：F1＝F2l2/l1=60牛×0.6米/0.9米=40牛（2）乙同学的观点正确，因为当拉力与杠杆垂直时，力臂最长为阻力臂的二倍，当力的方向改变时，即与竖直方向的夹角逐渐增大时动力臂会逐渐减小，当此夹角为60°时，即与水平方向成30°角时，如图：根据直角三角形的特点知，30°所对的直角边等于斜边的一半，即动力臂此时等于阻力臂，故不再省力，夹角再增大，动力臂小于阻力臂，为费力杠杆．18．重力大小为20牛的物体，在50牛的水平拉力作用下沿拉力方向做匀速直线运动，10秒内前进了20米，求此过程中拉力所做的功W和功率P。【答案】（1）1000焦；（2）100瓦【详解】根据W=Fs可得，拉力所做的功为W=Fs=50牛×20米=1000焦拉力的功率为P=答：此过程中拉力所做的功为1000焦，功率为100瓦。三、作图题19．图中，用直棒提升重物，画出图示位置所用最小力F1和阻力F2的力臂l2。

【答案】见右图。

【详解】据杠杆的平衡条件，力最小，则力臂最大，连接OB为最大力臂，过B点作垂直于OB向上的力F1即为最小力；将F2的作用线反向延长，过O点作力F2的作用线的垂直线即为力臂l2。如图所示。

20.如图所示的杠杆中，已知动力F1和阻力臂l2，请你作出动力臂l1和阻力F2。【答案】见右图。【详解】（1）过支点O作垂直于F1作用线的垂线段，即动力臂l1；过l2的末端作垂直于阻力臂l2的阻力F2，方向斜向下，如图所示。21.在图中画出该滑轮的支点O，并画出F1、F2的力臂l1、l2。【答案】见右图。【详解】动滑轮的支点在绳子与边框的接触点上，动力为绳子的拉力F1，方向竖直向上，阻力为动滑轮和物体重力之和F2，方向竖直向下；过支点分别向动力作用线和阻力作用线画垂线，就得到动力臂l1、阻力臂l2，如图所示。四、实验题22.（2023黄浦二模）如图（a）是学校里常用的移动指示牌，其侧视图如图（b）所示，其中AB为指示牌的牌面，BE和CD为支架，且CD的长度可以伸缩。①如图（c）所示，当有风吹过，指示牌恰好未被吹倒时，它可看作杠杆，动力为F风、阻力为G，此时支点是（填字母）。②当风力增大时，可以增大支架CD的长度，使指示牌不易被风吹倒，试依据所学的杠杆知识，解释其原因。【答案】①C；②因为风力增大时，F风变大，l风不变，所以F风l风变大，根据杠杆平衡条件F1l1=F2l2即F风l风=Gl，因为G不变，所以l应变大，（即增大支架CD的长度）【详解】①根据题意可知，指示牌的模型可以看作杠杆模型，当指示牌的D端被吹离地面时，支点为C点，如下图：②根据杠杆平衡条件可得G•CE=F•L因此若增大CD的长度，阻力臂会变大，更不容易被风吹倒。23．（2021静安二模题）如图所示交通标志牌规定了某路段车辆的最高时速，请根据该交通标志牌的信息，进行分析并回答下列问题。=1\*GB3①该路段中，小型车的最高行驶速度为。=2\*GB3②请应用机械能的相关知识解释不同型号车辆限速不同的原因。③一般说来，车辆在学校路段应保持行驶。（选填“高速”或“低速”）【答案】①120千米/小时；②动能与物体的质量和速度有关，动能不变的情况下，质量小的物体速度更大（合理即可）；③低速。【解析】①速度标志中，单位是千米/小时，所以该路段中，小型车的最高行驶速度为120千米/小时。②动能与物体的质量和速度有关，在动能不变的情况下，质量小的物体速度更大（合理即可）；③一般说来，为了安全（车辆的动能越小越安全），车辆在学校路段应保持低速行驶。24．如图所示，某同学在做“研究动能的大小与哪些因素有关”的实验中，分别将A、B、C三个小球先后从同一装置的不同高度处滚下（mA=mB＜mC；hA=hC＞hB），分别推动同一木盒运动一段距离后静止。（已知小球所处的高度越高，到达水平面的速度越大）（1）从图中可以看出，A、B、C三个小球刚到达水平面时，________球的动能最大，理由是三球中它的________本领最强。（2）分析比较（a）、（c）两图所示的实验现象及相关条件，可得出的初步结论是：_____。【答案】（1）c，做功；（2）物体的速度相同时，质量越大，具有的动能越大。【解析】（1）球的动能大小通过它对纸盒做功的多少来反映，而做功的多少可由纸盒被推开距离的远近来确定，这三个图中(c)图的纸盒被推动的距离最大，因此说明C球的动能最大，做功本领最强，（2）在(a)、(c)的两图实验中，hA=hC，控制了高度相同，也就是小球滚下时的速度相同，小球的质量不同，探究的是“小球的动能与质量的关系”，由图可知C球质量大，碰撞纸盒移动的距离大，做的功多，具有的动能大，因此得出的结论是:当小球的速度相同时，质量越大，动能越大。25.某同学为了“探究影响动能大小的因素”，利用质量不同的实心铝块A和B、弹簧、光滑轨道等器材进行实验，并通过观察弹簧被压缩的程度来比较铝块的动能大小。如图（a）和（b）所示，他先将弹簧固定在竖直墙面上，然后让铝块A以一定的速度冲向弹簧，压缩弹簧。接着他按图（c）、（d）所示，重新实验，其中v1<v2。请仔细观察图中铝块的运动和弹簧被压缩的程度，然后归纳得出初步结论。①比较图（a）、（b）和（c）实验过程及相关条件可知：。②比较图（a）、（b）和（d）实验过程及相关条件可知：。AAAv1BBv1AAv2光滑轨道竖直墙面（a）（b）（c）（d）【答案】【解析】此题采用转换法，铝块动能大小通过弹簧压缩的程度来反映;（1）图中的(a)、(b)和(c)实验过程中，铝块的质量相同，但是速度不同，速度大的铝块撞击弹簧时，弹簧被压缩的程度明显，所以探究动能与速度之间关系;（2）图中的(a)、(b)和(d)实验过程中，铝块的速度相同，但是质量不同，质量大的铝块撞击弹簧时，弹簧被压缩的程度明显，说明当物体速度一定时，质量大的，动能大.26.（2021虹口二模题）王力计和所示；然后，他将滑轮和杠杆组合后沿竖直方向提起钩码，如图4（e）所示（图中钩码均相（a（a）（b）（c）（d）（e）图4①比较图4（a）与（b）或（a）与（c）或（a）与（d）可得：使用杠杆提升重物且杠杆在水平位置平衡时，若动力臂大于阻力臂，则可以______。②比较图4（b）与（d）可得：使用杠杆提升重物且杠杆在水平位置平衡时，当阻力和阻力臂相同时，________。③观察图4______中的效果相同（选填“b”或“c”或“d”），理由是：________。【答案】①省力。②动力臂越大，动力越小。③c；动力方向均竖直向上、大小均为阻力的四分之一。【解析】①比较图4（a）与（b）或（a）与（c）或（a）与（d）可得：当使用杠杆提升重物且杠杆在水平位置平衡时，若动力臂大于阻力臂，则可以省力；②比较图4（b）与（d）可得：使用杠杆提升重物且杠杆在水平位置平衡时，当阻力和阻力臂相同时，动力臂越大，动力越小。③观察图4（c）中的效果相同（选填“b”或“c”或“d”），理由是：动力方向均竖直向上、大小均为阻力的四分之一。27.（2020杨浦二模）某小组同学研究动滑轮的使用特点，他们先用弹簧测力计缓慢提起重物（重力为2牛），如图8(a)所示，再用动滑轮缓慢提起相同重物，如图8(b)所示；接着他们换了重物（重力为3牛）再做一次实验，并将实验数据记录在表格中。①小明看了记录的数据后，认为第一次的数据是正确的，第二次的数据是错的。小明为了说明理由，画了动滑轮工作示意图（如图9所示），并做了如下分析：根据如图9所示可知：根据如图9所示可知：动滑轮工作时，动力臂（l1）是直径，阻力臂（l2）是半径。再根据杠杆平衡条件：F1l1=F2l2，因为l1=2l2所以F1=12F2因此第一次数据是正确的，第二次数据是错误的。

\你认为小明的分析和判断是否合理，请简要说明理由。。②小明进一步分析第二次实验数据，发现：使用动滑轮提升重物，虽然能省力但做的功要比不用滑轮直接提升重物所做的功要多，请你分析一下，多做功的原因可能是。【答案】①无法判断两组数据是否正确。若滑轮没有重力和摩擦的话，小明的分析和推导是正确的；但实际情况滑轮是有重力而且有摩擦的，所以实际情况F1应大于F2/2。所以第一组数据是错误的，而第二组数据可能是正确的。②由于动滑轮受到重力，利用滑轮把重物提升时，对动滑轮也要做功；由于动滑轮与绳子之间有摩擦，利用滑轮把重物提升时，有一部分功消耗在摩擦上。【解析】①动滑轮实质是动力臂是阻力臂两倍的杠杆，能省力一半，但实际使用动滑轮提起物体时，还提起了动滑轮，还要克服绳子重以及摩擦，所以实际绳子自由端拉力大于物体重力的一半，故小明判断不合理；②使用动滑轮提升重物时，能省力，但不仅要克服重物重力做有用功，还要克服动滑轮重、绳重以及摩擦做额外功，所以实际会多做一部分功。一辆轿车沿平直的公路向右行驶，轿车发动机产生的动力是2000牛（大小不变），所受的阻力是1000牛，此时轿车在水平方向上所受合力大小F合为_______牛；已知它从静止加速到100千米/小时，通过路程是200米。若驾驶员在车速达到100千米/小时时，立刻关闭油门（即失去动力），使这辆轿车在这条公路上滑行前行，请你估算一下，它将滑行______米才会停下，并说明你的理由_____________________________。【答案】1000；200；解析见下。【解析】∵力是改变物体运动状态的原因，加速和减速时轿车在水平方向受到的合力大小都为1000牛（1分），且同一辆车从静止加速到100千米/小时与从100千米/小时减速到静止，其速度大小变化相同（1分），因此估计它减速滑行的距离与加速通过的距离相同，也是200米（1分）。∵加速和减速时轿车在水平方向受到的合力大小都为1000牛（1分），加速时合力所做的功使轿车动能增加，减速时克服合力做功使轿车的动能减少，且同一辆轿车加速过程动能增加量与减速过程动能减少量相等（1分），因此估计它减速滑行的距离与加速通过的距离相同，也是200米（1分）。[注：其他答案正确也相应赋分]29．某小组探究杠杆平衡条件的实验中发现，当动力臂或阻力臂发生变化时，使杠杆平衡的动力大小就要随之改变，他们为了知道使杠杆平衡的动力大小与两个力臂大小之间的关系，他们在已调水平平衡的杠杆左端悬挂等重的钩码如图所示，将钩码对杠杆的作用力定为阻力F2，在支点另一侧通过悬挂钩码施加动力F1，调节动力臂l1及阻力臂l2大小使杠杆在水平位置平衡，并将实验数据记录在表一、表二中。表一表一实验序号F2（牛）l2（厘米）F1（牛）l1（厘米）161041526106103610106表二实验序号F2（牛）l2（厘米）F1（牛）l1（厘米）468412561261266201012（1）分析比较实验序号1、2与3的数据及相关条件，这是在研究动力的大小与的关系，分析数据初步归纳得出的结论是：。（2）分析比较实验序号的数据中动力F1与阻力臂L2变化的关系可以归纳得出的初步结论是：使杠杆在水平位置平衡，当阻力和动力臂相同，动力的大小与阻力臂成正比。（3）小明为了验证第（2）题中的结论，用以调节好的弹簧测力计代替钩码在支点的左侧对杠杆施加动力，当杠杆在水平位置平衡时得到的实验数据如表三，他发现这组实验数据无法验证上述结论，你认为他的实验中可能存在的问题是：。表三表三实验序号F2（牛）l2（厘米