第6课 简单机械与功计算专题（原卷版）

第6课简单机械与功计算专题学习目标学习目标掌握简单机械的特点及作用；会用杠杆平衡条件解题；理解功和功率的概念，了解功和功率在实际生活和生产中的应用；知道有用功、额外功、总功间的关系，能计算机械效率；能在具体实际中找到提高机械效率的办法。002预习导学简单机械有用功总功额外功机械效率杠杆W有用=GhW总=FsW额=W总－W有用滑轮组W有用=GhW总=FsW总=Gh+G动h(不计绳重和摩擦)W额=W总－W有用W额=G动h(不计绳重和摩擦)斜面W有用=GhW总=FlW总=Gh+fl(f为摩擦力)W额=W总－W有用W额=fl(f为摩擦力)003探究提升知识点一：杠杆计算灵活运用杠杆平衡条件公式及其变形公式：①杠杆平衡条件公式公式F1L1＝F2L2②求解动力，用变形公式F1＝F2L2/L1③求解动力臂，用变形公式L1＝F2L2/F1④掌握杠杆平衡条件公式中各个字母代表的物理量用杠杆提升物体有用功、额外功和总功求法：①用杠杆提升物体做的有用功W有用=Gh②用杠杆提升物体做的总功W总=Fs③用杠杆提升物体做的额外功W额外=W总—W有用其中h是重物G被提升的高度，s是动力F移动的距离。h与s的关系可以根据相似三角形建立。杠杆机械效率的求解①用杠杆提升物体时，有用功和总功的比值.称为杠杆机械效率。②杠杆机械效率公式：η＝(W有用/W总)×100％【探究重点】杠杆的平衡条件是：动力×动力臂=阻力×阻力臂，用字母表示为：；杠杆的平衡不是单独由力或力臂决定的，而是由它们的乘积来决定的。机械效率：有用功跟总功的比值。机械效率计算公式：。

【例题精讲】（2022·广西百色·中考真题）如图所示，轻质细杆可绕竖直墙上的O点转动，末端挂一个重为150N的物体，拉力F沿水平方向，当θ=45°时，拉力F=_________N。若保持拉力沿水平方向，让细杆顺时针缓慢旋转到图中虚线位置，则拉力将__________（选填“变大”或“变小”）。【巩固训练】（2021·甘肃兰州·二模）如图所示，杆秤秤砣的质量为0.2kg，杆秤自身质量忽略不计，若杆秤水平静止时，被测物体和秤砣到秤纽的距离分别为0.05m和0.2m，则被测物体的质量为__kg，若秤砣上粘有油污，则测量值比被测物体的真实质量要____（选填“偏大”或“偏小”）知识点二：滑轮组计算用滑轮组竖直提升物体有用功、额外功和总功以及机械效率的求法：有用功W有用=Gh；总功W总=Fs；额外功W额外=W总—W有用s=nh其中h是重物G被提升的高度，s是动力F移动的距离，n是动滑轮上的绳子段数。滑轮组机械效率的求解。用滑轮组提升物体时，有用功和总功的比值.称为滑轮组机械效率。滑轮组机械效率公式：η＝(W有用/W总)×100％；η＝(W有用/W总)×100％=(G/nF)×100％【探究重点】用滑轮组水平拉动物体有用功、额外功和总功以及机械效率的求法：有用功W有用=fs2；总功W总=Fs1额外功W额外=W总—W有用s1=ns2其中s1是动力F移动的距离，s2是重物水平移动的距离，f是物体匀速运动受到的阻力，n是动滑轮上的绳子段数。滑轮组机械效率的求解。用滑轮组水平拉动物体时，有用功和总功的比值.称为滑轮组机械效率。滑轮组机械效率公式：η＝(W有用/W总)×100％η＝(W有用/W总)×100％=(fs2/Fs1)×100％【例题精讲】（2023·广东珠海·珠海市紫荆中学桃园校区校考三模）如图所示，分别使用滑轮或滑轮组匀速提升质量为的物体，每个滑轮的质量为，在相同的时间内物体被提升的高度均为1m，不计绳重和摩擦，下列说法正确的是（）

A．滑轮组中A滑轮可以省功 B．动滑轮的重力为5NC．滑轮组的机械效率越高，拉力做功越少 D．每次提升重物时，滑轮组做的额外功为10J【巩固训练】（2023·北京海淀二模）如图所示，用滑轮组提升所受重力为400N的物体，在拉力F的作用下，绳子自由端竖直向上匀速移动了3m，用时10s，滑轮组的额外功是100J。对于这一过程，下列说法正确的是（）

A．滑轮组的机械效率是80%B．滑轮组提升物体所做的有用功是1200JC．拉力F的功率是40WD．动滑轮所受的重力为100N知识点三：斜面计算以斜面为载体的综合计算题，考查的知识点一般包括斜面的机械效率；速度公式及其应用；功率的计算．在解题时会用到速度公式v=s/t，功率P=Fv，根据W=Gh求出有用功，推力做的功W=Fs即总功，然后根据机械效率的计算公式可求出斜面的效率．用斜面提升物体有用功、额外功和总功求法：①有用功W有用=Gh②总功W总=Fs③额外功W额外=W总—W有用其中s是动力F沿着斜面移动的距离，h是重物上升的高度，s和h的关系，通常可由解三角函数得到，一般斜面倾斜角给出。【探究重点】①用斜面提升物体时，有用功和总功的比值.称为斜面的机械效率。②斜面的机械效率：，【例题精讲】（2023·河南郑州二模）如图所示，工人用10s沿斜面把一箱货物从底端匀速拉到顶端，拉力为800N，斜面长5m、高2m，货物质量为160kg。对此，下列说法正确的是（g取10N/kg）（）A．货物的重力和斜面对货物的支持力是一对平衡力B．货物受到的摩擦力大小为800NC．拉力的功率为400WD．斜面的机械效率是75%【巩固训练】（2022·甘肃兰州·中考真题）如图所示，斜面长10m，高4m。用平行于斜面F=50N的拉力，将重100N的物体，从斜面的底端匀速拉到顶端。在此过程中，下列说法正确的是（）A．利用此装置既可以省力，也可以省功 B．物体受到的摩擦力为50NC．对物体所做的有用功为500J D．该斜面的机械效率为知识点四：功与功率计算【探究重点】功的公式：功等于力跟物体在力的方向上通过的距离的乘积。公式：。功的单位：国际单位制中，功的单位是：焦耳，符号是J，1J=1N·m。功率公式：。单位：在国际单位制中，功率单位是瓦特，符号是W。常用单位还有千瓦(kW)、马力。功率公式的解释：物体在拉力F的作用下，以速度v沿拉力的方向做匀速直线运动，则拉力做功的功率等于力与物体速度的乘积，即。【例题精讲】（2023·湖北黄冈二模）跳绳是冬季的一种健身运动，旁人看起来似乎很简单，然而亲自跳起来就会感到运动量是相当大的。有位同学对此作了专门研究：跳绳者的质量是50kg，跳绳者的重心高度随时间变化的情况如图所示。根据所给条件可估算出此跳绳者在1min内做功的平均功率为______W（g取10N/kg）。【巩固训练】（2023娄底市娄星区一模）在水平地面上，小明沿水平方向推重400N的木箱做直线运动，木箱速度随时间变化的图像如图所示。已知在4s~8s内木箱受到的推力恒为150N，在这段时间（4s~8s）内，木箱受到的推力的功率是________W，8s-10s内木箱受到的摩擦力是________N（忽略空气阻力）。00601强化训练(2020·四川省泸州市)（多选）如图所示，已知固定斜面长5m、倾角为30°，木箱重150N。某同学用大小为100N的推力沿斜面向上推木箱，使木箱沿斜面匀速从底端运动到顶端的过程中，关于木箱所受的力对木箱做的功，下列判断正确的是()A.木箱克服重力做功的大小为500JB.木箱克服斜面摩擦力做功的大小为125JC.推力做功的大小为500JD.斜面支持力做功的大小为375J（2023天津红桥一模）如图所示，在处于水平平衡的杠杆A点，挂上4个钩码（每个钩码的质量为50g），若使杠杆在水平位置保持平衡，作用在杠杆B点的力最小为（g取10N/kg）(

)A．15N B．6N C．3N D．1.5N(2021·黑龙江大庆·中考真题)一定质量的物体在水平拉力的作用下沿同一水平面做直线运动，其路程(s)—时间(t)关系如图所示，下列正确的是()A．物体20s时的速度大于8s时的速度B．0~12s物体所受的拉力大于12s~24s物体所受的拉力C．0~12s拉力做的功大于12s~24s拉力做的功D．0~12s拉力做功的功率小于12s~24s拉力做功的功率（2023·上海长宁二模）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。（2023安徽亳州一模）如图所示，明明同学在10s内用滑轮组将物体A沿水平地面匀速移动60cm，已知物体受到水平地面的摩擦力为120N，滑轮组的机械效率为80%，则拉力F做功的功率为______W。（2022·广东·东莞市茶山中学一模）如图所示，一轻质杠杆的B端挂一质量为10千克的物体，A端用一细绳将杠杆系于地上，细绳与杠杆间的夹角为30°，OA=1m，OB=0.4m，此时杠杆在水平位置平衡，现在0点放一质量为5kg的物体，用F=10N的水平拉力使物体以0.1m/s的速度向左匀速滑动．问：（1）物体在0点，杠杆水平静止时细绳AC的拉力是多少？（2）物体运动到距A点多远的地方，细绳AC的拉力恰好为零？

（2023·广东茂名·校联考三模）小明家装修房屋，一箱质量为的建筑材料放在水平地面上，它与水平地面的接触面积是。装修工人用的拉力通过如图所示的滑轮组将建筑材料匀速提升，用时。（）求：（1）建筑材料放在水平地面上时对地面的压强；（2）拉力的功率；（3）滑轮组的机械效率。（2023河南信阳一模）如图所示，一均匀杠杆可以绕中点O自由转动，杠杆上垂直粘有A、B两根粗细相同的蜡烛且刚好在水平位置平衡，两蜡烛所处位置到O点的水平距离lAO＝2lBO，现同时点燃蜡烛，经时间t，它们减少了相等的质量，下列说法正确的是（）A．点燃前A、B蜡烛重力之比为1∶2B．经时间t，杠杆右端下沉C．经时间t，杠杆左端下沉D．经时间t，杠杆继续保持水平平衡（2023·四川成都二模）如图所示，竖直固定的测力计下端挂一个滑轮组，绳子A、B能承受的最大拉力分别为400N和160N，每个滑轮重力均为50N。当滑轮组下端挂重340N的物体，用水平向右的力F拉绳子自由端，物体在10s内上升了2m，不考虑绳重和滑轮转轴的摩擦，下列分析正确的是（）A．测力计的示数为330NB．绳子自由端拉力F的功率为78WC．此装置提升重物的最大机械效率约为88.9%D．滑轮组做的额外功为200J（2023江苏苏州一模）如图所示，把重为G的物体甲从A点竖直向上匀速拉至B点的过程中，绳的拉力对甲做的功为WAB；用平行于斜面的拉力把重也为G的物体乙沿斜面从C点匀速拉至与B等高的D点，在此过程中的拉力对乙做的功为WCD，斜面的机械效率为（）A． B．C． D．(2021·黑龙江绥化市·中考真题)甲、乙两人各自推动一辆小车，从同一地点同时向西做直线运动，乙的推力是50N，运动情况如图所示。以乙为参照物，则甲向______运动；乙推车功率是______W。（2023四川内江一模）用一个动滑轮把80N的沙袋从地面提到6m高的脚手架上，所用的力是50N，这一过程所做的有用功是__________J，这个动滑轮的机械效率是_______．（2022·甘肃武威·二模）某工人利用如图所示的滑轮组提升重900N的物体，物体在18s内匀速上升了3m，绳子末端的拉力为400N，不计绳重和摩擦，求：（1）工人做功的总功率；（2）动滑轮的重力；

（3）若用此滑轮组匀速吊起另一物体时，该滑轮组的机械效率达到80%，求此时工人所用的拉力。（2022·福建福州·二模）如图，一质量不计的跳板，两端分别与河岸和浮箱连接，且可以在竖直方向转动（不计转动过程摩擦）。浮箱上放着5包相同的货物，一位工人逐个将货物通过跳板搬至岸上。浮箱为长方体，上下浮动时上表面保持水平，水面相对河岸位置不变。已知人、浮箱和每包货物的重均为500N，浮箱底面积为。求：（1）人站在浮箱上还未开始搬运时，漂浮的浮箱受到浮力；（2）当人背着最后一包货物走到中点C时，浮箱受到浮力（不计跳板形变）；（3）将货物从B搬运到A，搬第一包货物与最后一包货物，货物克服重力做功相差多少?（2023天津红桥一模）如图所示，斜面长为s，高为h，用沿斜面向上的力把一个重为G的物体匀速拉到坡顶，下列说法中正确的是（）A．若斜面的机械效率η＝1，则拉力F＝GB．若斜面的机械效率η＝1，则拉力C．若斜面的机械效率η＜1，则拉力D．若斜面的机械效率η＜1，则物体与斜面间的摩擦力(2021云南二模)现给出结论：一个杠杆受到多个力的作用时，杠杆支点左侧力与力臂乘积之和等于杠杆支点右侧力与力臂乘积之和。如图所示，一根木棒AB在O点被悬挂起来，AO=OC，在A、C两点分别挂有两个和三个相同的钩码，木棒处于水平平衡．如在木棒的A、C两点各增加一个同样的钩码，则木棒()A．绕O点顺时针方向转动 B．绕O点逆时针方向转动C．仍保持平衡