简单机械和功机械能.docx
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简单机械和功机械能
简单机械和功机械能
1．工人们为了搬运一台笨重的机器，设计了如图1所示的四种方案（机器下方的小圆表示并排放置的圆形钢管）．其中最省力的方案是（）
ABCD
2．衣服夹是一种常用物品，如图2所示给出了用手捏开
和夹住物品时的两种情况。
下列说法中正确的是（）
A．当用手将其捏开时，它是费力杠杆
B．当用其夹住物品时，它是费力杠杆
C．无论用手将其捏开还是夹住物品时，它都是费力杠杆
D．无论用手将其捏开还是夹住物品时，它都是省力杠杆
3．如图3所示，已知m1＞m2＞m3，在同样大小的力F的
作用下，三个物体都沿力的方向移动S，则力F所做的
功（）
A．甲情况下F做功最多B．乙情况下F做功最多
C．丙情况下F做功最多D．三种情况下F做功一样多
4．用滑轮组将重为G的物体匀速拉高h，滑轮组由n段绳承担总重，绳子自由端在拉力F作用下移动的距离为L，动滑轮共重为G′，克服绳重及摩擦所做的额外功为W，则以下说法错误的是（）
A．滑轮组的机械效率：
η＝
＝
B．滑轮组的机械效率：
η＝
C．若增大物重G，将提高其机械效率
D．该滑轮组若绳子的股数越多，其机械效率将越高
5．下列关于功、功率和机械效率的讨论正确的是（）
A．功率越大的机器，它的机械效率一定越高
B．做功多的机器，它的功率一定大
C．机械效率高的机器，做功一定多
D．在相同时间内做功多的机器，它的功率一定大，但机械效率不一定高
6．山区的公路多修成环绕山坡的盘山公路，这样车辆向上行驶时可以（）
A．提高功率B．提高机械效率
C．减小所必需的牵引力D．减小所做的功
7．质量为m的小青站在地面上，突然以速度v0竖直向上跳起，上升的最大高度为H（忽略空气阻力），则小青上升过程中（）
A．地面对小青做了功，做功为mgH
B．地面对小青做了功，做功不为mgH
C．地面对小青不做功，但小青在跳起后到落回地面前，机械能守恒
D．地面对小青不做功，但小青在跳起后到落回地面前，机械能不守恒
简单机械
1．杠杆：
能绕固定点转动的硬棒。
注意：
杠杆的形状是不固定的，可以是直棒也可以曲棒，但必须是硬棒。
（1）作力臂的方法：
①在杠杆的示意图上确定其支点O；
②将力的作用线用虚线延长；
③从支点O向力的作用线作垂线，力臂用头尾带箭头的线段表示，或者用大括号表示。
注意：
当要求所需作用力最小的时候，力臂应该是最长的。
此时作用力的方向垂直于力的作用点与支点的连线（通常垂直于杠杆）。
（2）杠杆的平衡条件：
当F1L1＝F2L2时，杠杆处于静止或匀速转动状态。
当F1L1≠F2L2时，杠杆将沿力和力臂乘积大的方向转动。
（3）杠杆的分类：
省力杠杆：
F1＜F2，L1＞L2，省力但费距离，如钢丝钳；
费力杠杆：
F1＞F2，L1＜L2，费力但省距离，如筷子；
等臂杠杆：
F1＝F2，L1＝L2，不省力也不费距离，如天平。
2．滑轮
（1）定滑轮：
轴固定不动的滑轮，实质是一个等臂杠杆，所以不省力，但能改变作用力方向。
（2）动滑轮：
轮和轴都随着物体一起移动的滑轮，实质是一个省力杠杆。
虽然省力，但不能改变力的方向。
（3）滑轮或滑轮组不一定是用于提升物体，也可以用来拉动物体水平运动，此时物体受的阻力F由几段绳来承担，则作用在绳自由端的力为F的几分之一。
①F＝
（不计绳重和摩擦）
②s绳＝ns物；v绳＝nv物
（4）判断吊着重物绳子段数的方法：
把滑轮组划分为动、定滑轮两部分，不考虑定滑轮部分，直接数出与动滑轮有接触的绳子段数。
【例题1】如图4是一个指甲剪的示意图，它是由三个杠杆ABC、OBD和OED组成．用它剪指甲时，属于省力杠杆的是（）
A．ABC
B．OBD
C．OED
D．三个都是
【例题2】在雅安地震中，巨大的石头挡住了救援车辆的通路，救援人员要用撬棍将石头撬开。
如果在撬棍a端分别沿如图5所示三个方向用力，其中最省力的是（）
A．沿F1方向B．沿F2方向
C．沿F3方向D．三个方向所用力一样大
〖同步练习1〗如图6所示，一根粗细均匀的杠杆，等距标注了刻度，可绕A端转动，当在
B处施加30N竖直向上的拉力F时，杠杆刚好平衡，则杠杆自重为＿＿＿N。
【例题3】如图7所示，用下列装置提升同一重物，若不计滑轮自重及摩擦，则最省力的是（）
【例题4】骑自行车上一个陡坡时，有经验的同学会沿S型路线骑行，他这样做是为了（）
A．缩短上坡过程中所走的路程B．减少上坡过程中所做的功
C．减小上坡过程中所施加的力D．缩短上坡过程中所用的时间
A组
1．下列关于简单机械的描述不正确的是（）
A．钓鱼竿是省力杠杆B．动滑轮是省力机械
C．天平是等臂杠杆D．利用斜面可以省力
2．小明小组利用如图8所示装置探究“杠杆平衡条件”时，在杠杆两侧挂上不同个数的钩码，移动钩码使杠杆在水平位置平衡，这样三次实验后得出结论：
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。
下列能帮助他得出正确结论的操作是（）
A．去掉一侧钩码，换用弹簧测力计竖直向下拉
B．去掉一侧钩码，换用弹簧测力计斜向下拉
C．去掉一侧钩码，换用弹簧测力计竖直向上拉
D．增加钩码个数，再多次实验使结论更具普遍性
3．小明在东湖边看到图9四个画面，其中哪一组用到省力的机械（）
A．①②B．②④C．③④D．①③
4．如图10所示的钢丝钳是＿＿＿＿杠杆（选填“省力”或“费力”），剪铁丝时动力臂长为10cm，阻力臂长为2cm，若铁丝被剪断需要800N的力，小明至少用＿＿＿＿N的力才能将
铁丝剪断。
5．如图11所示，请画出杠杆AB在图示位置静止时作用在B点的最小力F及其力臂L。
6．某同学做探究杠杆平衡条件的实验。
（1）实验时，为了方便对力臂的测量，该同学先调节平衡螺母，使杠杆在＿＿＿＿位置平衡；通过多次实验，该同学得到了杠杆的平衡条件。
（2）实验中，在杠杆上的A点挂四个重均为0.5N的钩码，用调好的弹簧测力计竖直向上拉
杠杆上的B点，使杠杆水平平衡，如图所示，测力计的示数是＿＿＿N；如果将测力计沿图中虚线方向拉，仍使杠杆在水平位置平衡，则测力计的示数将（变大／
不变／变小）。
B组
7．如图13所示，杠杆始终处于水平平衡状态，改变弹簧测力计拉力的方向，使其从①-②-③。
此过程中，弹簧测力计的示数将（）
A．逐渐变大
B．逐渐变小
C．先变大后变小
D．先变小后变大
8．如图14所示，一根粗细均匀的铁棒AB静止在水平地面上，现用力F将铁棒从水平地面拉至竖直立起。
在这个过程中，力F作用在A端且始终与铁棒垂直，则用力F将（）
A．逐渐变大
B．逐渐变小
C．保持不变
D．先变小后变大
9．日常生活中，我们经常需要搬运大小轻重不同的物件，如果用力的姿势不正确，就容易受伤．如图15所示的四种搬运重箱子的姿势中，正确的是（）
10．如图16所示滑轮组提升正方体物体，动滑轮重2N，不计摩擦和绳重。
物体边长为0.1m，
密度为2×103kg/m3，物体的质量是＿＿＿＿kg；作用在绳端的拉力F为＿＿＿＿N时，物
体对水平地面的压强为600Pa。
11．对于杠杆的原理，我国古代也很注意研究，在古书《墨经》中就对杆秤作了科学的说明。
某物理小组探究如图17所示的一杆秤，通过观察和测量知道：
杆秤上标有刻度，提纽在B点，秤钩在A点，0点为刻度的起点（为零刻度点，在B点左侧）。
用刻度尺量出OA＝L1，OB＝L2。
（1）秤钩不挂重物时，秤陀挂在O点时杆秤平衡，则重心C应在B点的＿＿＿＿侧（选填“左”、“右”或“不确定”）。
设该杆秤秤陀的质量为m，则杆秤自身重力（不合秤
陀）和它的力臂的乘积是＿＿＿＿＿＿＿＿。
（2）物理小组利用空瓶（空瓶质量比秤陀质量小一些）、细线和原有秤陀测出原秤陀的质量。
方法是：
用细线系在空瓶上并置于＿＿＿＿点，慢慢往瓶中加沙子，如果杆秤恰能平衡，相当于新做了一个秤陀，再把它挂在秤钩上，移动原秤陀位置至杆秤平衡，秤杆上的读数即为原秤陀质量。
（3）物理小组通过查资料得到“如果杠杆受两个阻力，杠杆的平衡条件是：
F动l动＝F阻l阻+F阻′l′阻，如图18所示”。
则上一问中实际上只要有刻度尺利用科学推理也可测得秤陀质量，方法是：
设想有两个完全一样的原秤陀甲、乙，将甲置于A点，乙置于B点右侧某点，杆秤恰好平衡。
由杠杆的平衡条件可知，量出长度L1、L2后，
只须从B点起向右量出长度＿＿＿＿，该位置杆秤上的读数即为秤陀的质量m。
功和机械效率
1．功
（1）判断物体是否做功的两个必要因素：
一是有力作用在物体上，二是物体在这个力的方向上移动的距离。
常见的作用力没做功的情况有三种：
①劳而无功：
物体受力，但物体没有在力的方向上通过距离。
②不劳无功：
物体移动了一段距离，但在此运动方向上没有受到力的作用（如物体因惯性而运动）。
③垂直无功：
物体既受到力，又通过一段距离，但两者方向互相垂直（如起重机吊起货物在空中沿水平方向移动）。
（2）功的计算公式：
W＝Fs
在分析做功情况时还应注意以下几点：
A．当物体的受力方向与运动方向不垂直时，这个力就要做功。
B．一个物体同时受几个力的作用时，有一些力做了功，有些力没有做功。
因此，讲做功必须指出是哪一个力对哪一个物体做功。
C．什么叫物体克服阻力做功：
若物体在运动方向上受到一个与此方向相反的力F的作用，我们通常说物体克服阻力F做了功。
比如：
在竖直向上，物体克服重力做功，功的大小为W＝Gh；
在水平方向上，物体克服摩擦力做功，功的大小为W＝fs。
2．功率
（1）功与做功所用时间之比叫做功率。
功率在数值上等于单位时间内所做的功；描述做功的快慢。
（2）公式：
P＝
3．机械效率
（1）任何机械的机械效率总小于1。
（2）计算公式：
＝
W总＝W有用+W额外
（3）影响滑轮组机械效率的因素：
物体的重力；动滑轮的重力；绳子的重力；滑轮与滑轮轴承之间的摩擦力。
（4）影响斜面机械效率的因素：
斜面的倾斜度；物体与斜面的粗糙程度。
4．提高机械效率的办法
提高机械效率的办法通常从以下两个方向考虑：
（1）
＝
＝
＝1－
。
由上式可以看出，在额外功不变时，增大总功，使W额/W总的比值变小。
在提升重物时，提高
值也就是在机械强度允许的范围内，增加所提重物的重力，可以提高机械效率。
（2）
＝
＝
由上式可以看出，在有用功不变时，减小额外功，可以提高机械效率。
注意：
提高机械效率的主要办法是改进机械结构，使它更合理、更轻巧。
【例题1】小明将放在水平桌面上重为3N的物理课本，水平匀速拉动0.5m。
所用的水平拉力为
1N，则课本重力做功＿＿＿＿J，水平拉力做功＿＿＿＿J。
【例题2】如图19所示，工人用240N的拉力，在15s的时间内，将重600N的建筑材料提升到
6m高的楼顶上，绳子自由端移动了＿＿＿m，拉力做的功是＿＿＿J，拉力的功率是＿＿＿W。
〖同步练习2〗一个滑轮组经改进后提高了机械效率，用它将同一物体匀速提升同样的高度，改进后与改进前相比（）
A．有用功减少，总功减少B．有用功增加，总功增加
C．有用功不变，总功不变D．有用功不变，总功减少
A组
1．下列说法正确的是（）
A．没有机械省力又省功B．没有机械省力不省功
C．没有机械效率大但做功少D．没有机械功率大但做功少
2．一个重为2N的皮球从10m高处下落3m的过程中，重力对它所做的功为（）
A．20JB．6JC．14JD．26J
3．如图20所示，在南非世界杯中，一名运动员用200N的力把足球踢出去
20m远，这一过程中运动员对足球做功的说法，正确的是（）
A．该运动员对足球做功4000J
B．该运动员对足球没有做功
C．做了功，但做功多少无法判断
D．以上说法都不对
4．某实验小组分别用如图21所示的甲、乙两个滑轮组（每个滑轮重相同）匀速提起相同的重物。
不计绳重及摩擦，下列说法正确的是（）
A．甲图省力机械效率甲图大B．甲图省力机械效率一样大
C．乙图省力机械效率一样大D．乙图省力机械效率乙图大
5．2013年长沙体育中考，男生新设引体向上项目。
如图22是引体向上的示意图，小云同学在半分钟内做了12个规范的引体向上。
己知小云的质量为60kg，每次引体向上他能将自身重
心提高0.4m，则小云每做一次引体向上所做的功为J，整个过程中的平均功率为
＿＿＿＿W。
（g取10N／kg）
6．如图23所示，用滑轮组将物块从位置A匀速拉到位置B，请图中画出最省力的绕线方法；
物块移动的距离为＿＿＿＿cm；若此时绳自由端所用拉力为10N，物块受到的摩擦力为18N，滑轮组的机械效率为＿＿＿＿。
7．某物体在竖直方向受到90N的拉力，以0.2m/s的速度匀速向上运动。
（空气阻力不计）求：
（1）物体在10s内上升的距离。
（2）物体受到的重力。
（3）如图24所示，若改用机械效率为80%的滑轮组，用10N
的拉力使物体仍以0.2m/s的速度匀速向右移动，求10s
内人对物体所做的有用功率。
8．在“测定动滑轮机械效率”的实验中，小明用如图所示的动滑轮提升钩码，改变钩码的数量，正确操作，实验数据如下：
实验
序号
重
高度h/cm
拉力F/N
绳端移动距离s/cm
①
1.0
20.00
0.7
40.00
②
2.0
20.00
1.2
40.00
③
3.0
20.00
1.7
40.00
（1）实验时，用手＿＿＿＿拉动弹簧测力计，使挂在动滑轮下
的钩码缓缓上升。
（2）第①次实验时测得动滑轮的机械效率为＿＿＿＿。
（3）第③次实验时，钩码上升的速度为0.05m/s，则拉力的功率
为＿＿＿＿W。
（4）由表中实验数据分析可知，同一动滑轮，所提升物重增大，
机械效率将＿＿＿＿（选填“增大”、“减小”或“不变”）。
B组
9．如图26所示，小宇同学用一个距离手3m高的定滑轮拉住100N的物体，他手拉绳子从滑轮正下方沿水平方向移动4m，如图所示，若不计绳重和摩擦，他至少做了多少功？
（）
A．200JB．300JC．400JD．500J
10．如图27所示，A物体在大小为10N的拉力F作用下，以0.3m/s的速度
向右匀速运动（不计滑轮与细绳的摩擦及重力），若A物体与桌面间的摩擦力为1N，下列说法错误的是（）
A．拉力F做功的功率是3WB．B物体的质量是2.7kg
C．B物体上升的速度是0.1m/sD．A物体运动1s则B物体克服重力做3J
11．如图28所示，用24N的力F沿水平方向拉滑轮，可使重20N的物体A以0.2m/s的速度在水平面上匀速运动。
物体B重10N，弹簧测力计的示数恒为5N（不计滑轮、测力计、绳子的重量，滑轮的转轴光滑）。
下列说法正确的是<多选>（）
A．物体A受到地面的摩擦力是7NB．滑轮移动的速度是0.4m/s
C．水平拉力F的功率是4.8WD．在2s内绳子对物体A做的功为4.8J
机械能
1．动能和势能
（1）关于能的理解：
具有能量的物体有做功的本领，但是它可以正在做功，也可能暂时没有做功，例如静止在空中的重锤，不下落就没做功，但下落时把木桩打进地里，它就做了功，也就是说这个重锤具有能量。
（2）动能：
物体由于运动具有的能。
动能的大小与物体的质量和运动速度有关。
（3）重力势能：
物体由于被举高而具有的能。
重力势能的大小与物体的质量和所在高度有关。
（4）弹性势能：
物体由发生了弹性形变而具有的能。
弹性势能的大小与物体的性质及形变的程度有关。
2．机械能的转化
（1）如何判断机械能是否守恒：
主要观察物体的质量，速度和高度如何变化，如果质量不变，速度变小的同时，高度变大，通常是动能转化为势能，机械能守恒。
如果质量不变，速度不变，高度变化，机械能就不守恒了。
（2）动能和势能互相转化的过程中，机械能的总量是不变的。
但如果在转化的过程中存在摩擦力等消耗能量的因素，机械能的总量会减少。
【例题1】关于能的概念，下列说法正确的是（）
A．一个物体能够做功，它一定具有能
B．一块砖头放在桌面上没有做功，因此它没有能
C．甲物体运动比乙物体快，则动能一定比乙的大
D．一根放在水平地面上的弹簧，虽然没有被压缩或拉长，但它仍具有势能
【例题2】对在高速公路上行驶的汽车要进行限速，其实质是限制了汽车的（）
A．摩擦力B．势能C．动能D．惯性
【例题3】今年6月1日，我国引进的首架波音787客机飞赴广州交付使用。
如图29所示，当波音787客机加速起飞上升的过程中，下列说法正确的是（）
A．动能增大，重力势能减
小
B．动能减小，重力势能减小
C．动能增大，重力势能增大
D．动能减小，重力势能增大
A组
1．若物体做匀速直线运动，那么下列说法中不正确的是（）
A．物体的速度一定保持不变B．物体一定只受一对平衡力的作用
C．物体的内能可能增大D．物体的机械能可能增大
2．在一次军事演习中，一架飞机沿水平方向一边匀速飞行一边投放军用物资，在此过程中飞机
的动能＿＿＿＿（选填“变大”、“变小”或“不变”），物资在加速下落过程中，动能和重力势能之间的转化情况是：
＿＿＿＿＿＿＿＿。
3．图30是探究“物体动能的大小与哪些因素有关？
”的实验示意图。
（1）实验要探究的是物体动能的大小与物体＿＿＿＿和质量的关系．
（2）实验中探究的是＿＿＿＿（选填“A”或“B”）物体的动能，物体动能的大小是通过
＿＿＿＿（选填“s”或“h”）的大小来反映的。
B组
4．如图31所示是一个左右对称的凹形槽，将小球从A点由静止释放，若小球由A点到B点运动过程中克服摩擦力做的功用W表示，忽略空气阻力，则下列说法正确的是（）
A．小球从A点运动到B点的过程中，势能的减少量与动能的增加量之差等于W
B．小球能够从A点运动到D点
C．小球从A点运动到B点的过程中，势能的减少量等于动能的增加量
D．小球从A点运动到C点的过程中，机械能的减少量等于动能的增加量
小球质量
m/g
10
20
30
木块移动距离
s/cm
8.3
16.8
25.2
5．在探究“动能的大小与质量的关系”的实验中，记录
数据如右表．下列说法正确的是<多选>（）
A．实验时，让小球从斜面的同一高度自由滚下
B．小球动能的大小通过木块移动的距离来判断
C．物体质量越大，动能一定越大
D．实验过程中运用了控制变量法和转换法
1．下列杠杆属于费力杠杆的是（）
A．用钓鱼杆钓鱼B．用起子开瓶盖C．用钳子剪钢丝D．用撬棒撬石头
2．学校旗杆顶端装有一个定滑轮，在升旗仪式中（）
A．该滑轮可以省力B．该滑轮可以省功
C．该滑轮可以改变力的方向D．做的功都是有用功
3．下列有关力做功的说法中正确的是（）
A．用水平力推着购物车前进，推车的力做了功
B．把水桶从地面上提起来，提水桶的力没有做功
C．书静止在水平桌面上，书受到的支持力做了功
D．挂钩上的书包静止时，书包受到的拉力做了功
4．某同学的质量约为50kg，他以正常速度从教学楼的一楼走上二楼。
请估算在此过程中该同学上楼的功率最接近于（）
A．1WB．10WC．100WD．1000W
5．神舟十号在飞船加速升空的过程中，实验室的（）
A．动能增加，重力势能不变B．动能不变，重力势能增加
C．动能和重力势能都增加D．动能不变，机械能也不变
6．小明学校里机械能的知识后，利用橡皮筋、木板、瓶盖等制作了如图34所示的抛掷乒乓球的装置。
使用时，将乒乓球装入瓶盖，用手指按下抛掷杆，这时橡皮筋被拉长（如图32），这
个过程中抛掷杆相对于一个＿＿＿＿＿＿＿＿（选填“省力杠杆”，“费力杠杆”或“等臂杠杆”）；当松开手指，乒乓球被抛出（图33），这个过程中橡皮筋的＿＿＿＿＿＿能转化为
乒乓球的动能。
广州市初中毕业生学业物理考试试卷设计总体原则
广州市初中毕业生学业物理考试以《物理课程标准》为标杆，以教科书和《广州市初中毕业生学业考试指导书》为依据，考试力求体现《物理课程标准》要求中的各项指标。
对基本知识、基本技能、过程与方法进行较全面的考查；重视考查学生在习得知识的同时是否掌握科学研究的方法和物理学科的思维方法；重视对学生科学素养的考查；注意考查学生是否能应用物理知识解释生产、生活方面的问题；并着重考察知识的形成过程，有效实现考试的甄别、选拔和引领教学的功能，起到导教、导学的作用，有效推动物理有效教学实践，培养学生的科学素养。
（每小题20分，共100分。
）
1．下列关于简单机械的理解，正确的是（）
A．吃饭用的筷子是个省力杠杆B．滑轮组的机械效率与动滑轮的重力有关
C．使用杠杆，就是为了省力D．使用定滑轮不省力。
但可以省距离
2．如图34所示，用一根绳子绕过定滑轮，一端拴在钩码上，手执另一端，分别用力F1、F2、F3匀速拉起钩码。
忽略绳子与滑轮的摩擦，下列说法中正确的是（）
A．F1较小
B．F2较大
C．F1、F2、F3的大小不能确定
D．如果将钩码提升相同的高度，那么力F1、F2、F3做的功相等
3．下列过程中人对桶做功的是（）
A．提着捅站立不动B．提若桶水平移动
C．提着桶站在匀速向上运动的电梯内D．提着桶站在匀速水平运动的车厢内
4．在水平地面上，用50N的水平拉力拉重为100N的小车，使小车沿水平方向前进了5m，这时拉力所做的功是（）
A．50JB．250JC．750JD．0J
5．如图35所示的四个实例中，机械能正在减小的是（）
A．蓄势待发的火箭B．水平匀速飞行的飞机
C．匀速下降的热气球D．加速上升的飞艇
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