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）【原卷版】

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：、、、、。动力与阻力对杠杆转动的效果是的。③平衡条件：,即F1L1＝F2L2。①省力杠杆：动力臂阻力臂（L动＞L阻），动力阻力（F动＜F阻），省力费距离；如撬棍、钢丝钳、起子等。②费力杠杆：动力臂阻力臂（L动＜L阻），动力阻力（F动＞F阻），费力省距离；如钓鱼竿、筷子、镊子等。③等臂杠杆：动力臂阻力臂（L动=L阻），动力阻力（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，不省力也不省距离。实质是一个杠杆。②动滑轮的使用特点：a.能力，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的倍，s=2h。c.不能改变力的方向。实质为动力臂是阻力臂倍的杠杆。①做功的两个必要因素：一是作用在物体上的；二是物体沿的方向移动一段距离。②功的计算公式：③功的单位：，符号J。1J＝1N·m①物理意义：表示物体做功的。②定义：物体里完成的功叫功率。③计算公式：P=④国际单位：，符号W。1瓦特=1J/s其他单位：千瓦（kW），1kW=1000W①物体由于而具有的能量叫做动能。物体的越大，越大，其动能越大。②物体处于某一时所具有的能量叫做重力势能。物体的越大，越大，其重力势能越大。③物体由于发生而具有的能量叫做弹性势能。物体的越大，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，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：、、、、。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：杠杆处于或状态即为平衡状态。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：，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，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。②在使用弹簧测力计时，对杠杆施加的力必须沿方向，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阻力臂动力阻力省力、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阻力臂动力阻力费力、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【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【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。【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。【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【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”）。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”）二、滑轮：杠杆的一种变形1．定滑轮是一个杠杆，只能改变力的方向（各个方向），但不改变力的。2．动滑轮是一个杠杆，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）【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三、功和功率1．做功的两个必要因素。一是作用在物体上的，二是物体在通过的距离，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：条件：F与s必须是在同一条直线上。3．单位，国际单位是（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：描述做功的物理量，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（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。【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。

【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。四、机械能公式：（初中不要求）。2．重力势能Ep：物体由于被举_____而具有的能量叫做重力势能，物体_____越大，举得越_____，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_____能，物体的动能和势能之间可以相互_____，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【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【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”）。【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。【例题17】（2019虹口二模）射线射线等高线（b）（a）图5【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：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：。甲乙综合练习一、选择题1．在图1中，所使用的杠杆属于费力杠杆的是 （）ABABCD图12．如图1所示，O点表示杠杆的支点，其中错误的是（）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。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．F47．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。9．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____。图图5FA图4A10．，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．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”）。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”）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。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。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：。．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。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。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。

第19题图第20题图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。21.在图中画出该滑轮的支点O，并画出F1、F2的力臂l1、l2。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。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”）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：_____。AAAv1BBv1AAv2光滑轨道竖直墙面（a）（b）（c）（d）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：。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：________。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。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_____________________________。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