特点是费力，但省距离。
（如钓鱼杠，理发剪刀等）
（3）等臂杠杆：
L1=L2,平衡时。
特点是既不省力，也不费力。
（如：
天平）
5．定滑轮特点：
不省力，但能改变动力的方向。
（实质是个杠杆）
6．动滑轮特点：
省一半力，但不能改变动力方向,要费距离.（实质是动力臂为阻力臂倍的杠杆）
7．滑轮组：
使用滑轮组时,滑轮组用几段绳子吊着物体,提起物体所用的力就是物重的几分之一。
功
1．做功的两个必要因素：
一是，二是。
2．功的计算公式：
。
3．功的单位：
在国际单位制中，功的单位是。
4．正确理解物理学中“功”的意义。
（理解）
物理中的做“功”跟日常生活中的“做工”或“工作”的含意不同。
在物理学中，做功是指两个因素同时存在的物理过程，这两个因素是，有力作用在物体上，物体在力的方向上通过一段距离，这两个因素缺一不可，缺少了其中任何一个条件，物理上就说没有做功。
这就是我们所说的做功的两个必要因素。
根据做功的两个必要条件，下面的三种情况没有做功。
（1）物体受到力的作用，但没有通过距离，这个力对物体没有做功，例如人用力推一个笨重的物体而没有推动；一个人举着一个物体不动，力都没有对物体做功。
（2）物体不受外力，由于惯性做匀速线运动。
物体虽然通过了一段距离，但物体没有受到力的作用，这种情况也没有做功。
（3）物体通过的距离跟它受到的力的方向垂直，这种情况，虽然有力的作用，物体也通过了一段距离，但这个距离不是在力的方向上的距离，这个力也没有做功。
例如人在水平面上推车前进，重力的方向竖直向下，车虽然通过了距离，但在重力方向上没有通过距离，因而重力没有对车做功。
功率
1．定义：
，叫做功率。
它是表示的物理量。
2．功率的计算公式：
。
3．功率的单位：
在国际单位制中，功率的单位是。
机械效率
1．有用功、额外功、总功：
利用机械做功时，叫做有用功（W有）；叫做额外功（W额）；叫总功（W总）。
则
。
2．机械效率的定义：
叫做机械效率。
3．机械效率的公式：
因为有用功总小于总功，所以机械效率总小于。
【例题选讲】
例1：
在图1中画出力F1、F2对支点O的力臂，并分别用字母L1、L2表示。
分析和解：
画力臂的步骤如下：
（1）在杠杆的示意图上确定支点。
将力的作用线用虚线延长。
如图2所示。
得到动力作用线和阻力作用线。
（2）再从支点O向力的作用线做垂线，画出垂足。
则支点列垂足的距离就是力臂。
力臂用虚线表示，支点到垂足用大括号勾出，并用字母L1、L2分别表示动力臂和阻力臂。
注意：
（1）力臂是从支点到力的作用线的垂直距离。
不要错误地理解为从支点到力的作用点的距离。
（2）画力臂，要规范。
力的延长线、力臂要用虚线表示，力臂要用大括号括出，且在力臂旁边用字母L表示出来。
例2：
如图3所示，在距杠杆右端20厘米的B处挂有600牛的重物。
要使杠杆平衡，需要在距B处60厘米的A处至少加牛的力，且方向为。
分析和解：
运用杠杆的平衡条件解题注意：
（1）在杠杆的示意图上标明支点、动力、阻力、动力臂、阻力臂。
（2）再根据杠杆平衡条件列出方程，代入数据，求出结果。
挂在B处的重物，对杠杆的力为阻力用F2表示，阻力臂l2=20厘米，作用在A点的力用F1表示，当竖直向上用力时，所用动力F1最小，此时，动力臂为l1=20厘米+60厘米=80厘米，如图4所示。
利用杠杆平衡条件，求解。
应在A处加150牛的力。
判断力的方向的方法：
作用在B点的F2×l2的作用效果是使杠杆绕支点沿顺时针的方向转动。
要使杠杆平衡，作用在A点的F1×l1的作用效果应使杠杆沿逆时针方向转动，因而动力F1的方向应是竖直向上。
说明：
（1）杠杆平衡条件的另一种表达方式为：
即动力臂是阻力臂的几倍，动力就是阻力的几分之一。
所以
×600牛=150牛
（2）使用杠杆平衡条件解题时，等号两边力臂的单位可约去，所以只要动力臂和阻力臂单位相同就可以了。
例3：
如图5所示，O为杠杆的支点，杠杆的重物G和力F1的作用下处于水平位置并且平衡。
如果用力F2代替力F1使杠杆在图中位置保持平衡，下面关系中正确的是
A．
B．
C．
D．
分析和解：
杠杆在重物和力F1作用下处于平衡。
设杠杆平衡时，物体用在杠杆上的力为F，其力臂为l，作用力F1的力臂为l1，则Fl=F1l1。
当力F1改为F2时，F2的力臂为l2，如图6所示，
，杠杆仍然平衡，
，所以
，从图中也可看出
，所以
，即
。
分析结果，本题的正确答案，应选A、D。
例4：
一学生用100牛的力将重为50牛的足球沿水平方向踢出20米远，则该学生对球做的功是：
A．3000焦B．1000焦C．2000焦D．无法确定
分析与解：
在物理学中，做功是指两个因素同时存在的物理过程。
这两个因素是，物体受到力的作用和物体沿力的方向通过了一段距离。
我们把它们叫做做功的两个必要因素。
本题最容易出的错误是选择C，认为W=FS=100牛×20米=2000焦。
错误原因在于没有从根本上理解做功两必要因素同时存在。
足球从被踢到落地停止，经历了两个过程。
第一个过程从学生的脚与球接触开始到脚离开球为止。
在这一过程中，球受到学生的踢力，足球并在此力方向上移动，但移动的距离是不知道的，不是20米，因此这一过程中，学生对球做了功，W=FS=100牛×S，此功大小不能确定。
第二个过程是球由于惯性而运动，在这一过程中，球虽然移动一段距离，但球不受学生踢力，因此，在此过程中，学生不对球做功。
所以，学生将球踢出20米远，而对球做功是不能确定的。
因此选项D是正确的。
例5：
如图7所示，在水平拉力F的作用下，物体A以0.1米/秒的速度沿水平面匀速运动了5秒钟，已知物体A重100牛，物体A所受摩擦力，当物重的0.2倍，不计滑轮重及滑轮的摩擦，拉力F的功率是瓦。
分析与解：
物体A与水平面摩擦力f=0.2G=0.2×100牛=20牛，物体A在F作用下匀速运动，则F=
=10牛，物体A移动的距离为SA=vAt=0.1米/秒×5秒=0.5米，则自由端移动的S=2SA=1米，拉力的功W=F·S=10牛×1米=10焦，拉力功率
=2瓦。
还可以先求出绳子自由端的速度，v=0.2米/秒，再根据P=Fv，求出功率的大小。
P=F·v=10牛×0.2米/秒=2瓦。
例6：
用图8所示的滑轮组，将重为600牛的物体匀速上拉2米，所用拉力为200牛。
求滑轮组的机械效率。
分析与解：
通过审题，应分析出物重G=600牛，重物被提高h=2米，拉力F=200牛。
通过审图，应能分析出有5段绳子承担动滑轮和物体的重力。
所以绳子的自由端移动的距离S=5h=5×2米=10米。
滑轮组的目的是提升重物，所以提升重物所做的功就是有用功，拉力对滑轮组所做的功为总功，进而可以求出机械效率。
计算过程如下：
W有用=Gh=600牛×2米=1200焦
=200牛×10米=2000焦
答：
滑轮组的机械效率为60%
说明：
在简单机械中，动力作用点移动的距离S与物体移动距离h的关系是由机械自身结构决定的，在滑轮组中，有n段绳子承担午重物，则S=nh。
它跟物体受到的重力、动力的大小以及机械效率的高低无关。
练习测试
一.选择题
1.如图一均匀杠杆A处挂2个钩码，B处挂1个钩码，杠杆恰好平衡，若钩码质量均为50g，在A、B两处再各加一个钩码，那么（）
A.杠杆仍平衡 B.杠杆左边向下倾
C.杠杆右边向下倾D.无法确定杠杆是否平衡
2.如图所示是一个指甲刀的示意图；它由三个杠杆ABC、OBD和OED组成，用指甲刀剪指甲时，下面说法正确的是（）
A.三个杠杆都是省力杠杆；
B.三个杠杆都是费力杠杆；
C.ABC是省力杠杆，OBD、OED是费力杠杆；
D.ABC是费力杠杆，OBD、OED是省力杠杆。
3.甲、乙两辆汽车在水平公路上行驶，它们的牵引力F甲∶F乙＝3∶1，速度V甲∶V乙＝
4∶1，车重G甲∶G乙＝2∶1，则在相等时间内牵引力做的功W甲∶W乙为（）
A.3∶1B.6∶1C.12∶1D.24∶1
4.如图是一台常见案秤的示意图。
下列有关案秤和天平的说法中，正确的是（）
A.天平没有游码，而案秤有游码
B.天平没有砝码盘，而案秤有砝码盘
C.天平是等臂杠杆，而案秤是不等臂杠杆
D.天平可以通过平衡螺母调节横梁平衡，而案秤不能调节
5.甲、乙两人分别使用两套滑轮组，将同样重的物体匀速提升相同高度，所用滑轮组的机械效率分别为80%和60%，甲用1min，乙用0.5min，则两人所做的功之比和功率之比分别为（）
A.8:
3，4:
3B.3:
4，3:
8
C.3:
8，3:
16D.2:
3，1:
3
6.如图所示的工具或仪器中，属于省力杠杆的是（）
7.如图所示，甲、乙、丙三个相同的杠杆，所挂的物体受到的重力均为Ｇ，它们分别在方向如图所示的力Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３作用下处于平衡状态，那么（）
A.F１＝Ｆ２＝Ｆ３ B.Ｆ１＜Ｆ２＜Ｆ３
C.Ｆ１＞Ｆ２＞Ｆ３ D.Ｆ２＞Ｆ３＞Ｆ１
8.如图所示的杠杆中，动力的力臂用ｌ表示，图中所画力臂正确的是（）
9.如图所示，杠杆处于平衡状态，Ｆ的力臂是（）
A.OF B.OD C.OC D.OA
10.如图所示，一根重木棒在水平动力（拉力）Ｆ的作用下以Ｏ点为轴，由竖直位置逆时针匀速转到水平位置的过程中，若动力臂为ｌ，动力与动力臂的乘积为Ｍ，则（）
A.Ｆ增大，ｌ增大，Ｍ增大
B.Ｆ增大，ｌ减小，Ｍ减小
C.Ｆ增大，ｌ减小，Ｍ增大
D.Ｆ减小，ｌ增大，Ｍ增大
11.一位同学双手的最大拉力为500N，现在他用一个动滑轮和一个定滑轮组成的滑轮组，若不计滑轮重和摩擦，最多能提起的物重为（）
Ａ.500N Ｂ.1000N Ｃ.1500N Ｄ.250N
12.用如图所示的滑轮匀速提升重物，那么（）
A.ａ方向的拉力最小
B.ｂ方向的拉力最小
C.ｃ方向的拉力最小
D.三个方向的拉力都一样大
13.两个滑轮完全相同，其重力均为20N.分别用图所示的两种方式，将重400N的物体以相同的速度匀速提升了10m，不计摩擦和绳重，则下列判断正确的是（）
A.Ｆ１做的功大于Ｆ２做的功
B.Ｆ１和Ｆ２做的功相等
C.Ｆ１做功的功率小于Ｆ２做功的功率
D.Ｆ１和Ｆ２做功的功率相等
14.用10N的水平推力推着重为60N的物体沿水平方向做直线运动，若推力对物体做了60J的功，则在推力做功的过程中（）
A.物体一定运动了1m
B.物体一定运动了6m
C.物体一定受了10N的摩擦力
D.物体一定受了60N的摩擦力
15.一个同学用120N的力，将一个重4N的足球踢到25m远处.对他踢
球时做功的情况，下列说法正确的是（）
A.做功300J B.做功100J
C.没有做功D.条件不足，无法计算
16.某同学把一本初中物理课本从课桌旁的地面上拿到桌面上，则该同学对物理课本所做功的大小最接近于（）
A.0.2J B.2J C.200J D.2000J
17.如图所示，一根轻质木杆，A端细线下所挂50N的重物静止在水平地面上。
当在B点加竖直向下的力F=30N作用时，木杆恰能在水平位置处于平衡状态，此时细线竖直。
已知OA=15cm，OB=5cm，则重物对水平地面的压力为（）
A.80NB.60NC.40ND.20N
18.工人用如图所示的滑轮组提升重物，在10s内将质量为100kg的物体匀速提升2m。
已知工人向下的拉力为480N，则下面说法中错误的是（）
A.绳子自由端被拉下6m
B.工人所做的有用功是1960J，总功是2880J
C.工人做功的功率是288W
D.滑轮组的机械效率为51%
19.如果不考虑摩擦，使用简单机械（）
A.一定可以省力 B.可以省功
C.可以提高机械效率 D.以上说法都不对
20.西部大开发，大力加快基础建设，图中所示是某建筑工地的塔吊正在吊起一钢梁，图中的配重物是为了（）
A.美观B.确保塔吊不会翻倒
C.减少塔吊所吊重物的重力D.增大塔吊的机械效率
二.填空题
21.长为80cm的杠杆，支点离右端20cm，左端挂20N的重物，在右端应挂____N的重物杠杆才能平衡，如果两端各加10N的重物，则杠杆____端向上抬起，若要杠杆恢复平衡，支点应向___移动____cm。
22.重300N物体沿水平方向运动时，受到阻力是物重0.02倍，若重物在水平外力作用下，恰能以5m／s匀速运动，则在外力作用下1分钟内做功____J，此时外力做功的功率_____W。
23.某人用杠杆提升200N的重物，当人在杠杆一端压下1m时，重物上升20㎝，不计杠杆自重及摩擦等因素，则此人做功___J。
若实际过程中人压下杠杆一端的力为50N，则杠杆此时的机械效率为____。
24.班级里组织登楼比赛活动，比一比谁登楼的功率最大.为此，在活动中必须测量的物理量有：
_________，_________，_________.
25.从湖面下5m深的地方用绳子匀速提起10㎏的一块矿石到水面（矿石密度ρ石=5×103㎏/m3），人所作的功大约是______J。
26.斜面长5m，高1m，把重为5000N的物体匀速地推向斜面顶端，若斜面是光滑的，则推力为______N；如果斜面不光滑，所用推力为1250N，则斜面的机械效率为______。
三.作图题
27.如图甲所示的钢丝钳，A为剪钢丝处，B为手的用力点，0为转动轴，图乙为单侧钳柄及相连部分示意图。
请在图乙中画出剪钢丝时的动力F1、阻力F2、动力臂l1、阻力臂l2。
四.实验题
28.在“研究杠杆平衡条件”实验中，实验时先调节杠杆在_________位置平衡，当在Ａ处挂三个钩码如图所示，要使杠杆平衡应在Ｂ处挂_________个钩码（每个钩码质量均100g）。
拿去Ｂ处钩码，改在Ｃ处用弹簧测力计竖直向上拉，杠杆平衡时弹簧测力计上的示数为_________N。
29.在研究“杠杆的平衡条件”实验中，有一组同学猜想杠杆的平衡条件可能是“动力+动力臂=阻力+阻力臂”。
他们经过实验，获得了下述数据：
动力F1／N
动力臂Ll／cm
阻力F2／N
阻力臂L2／cm
4
5
5
4
于是，他们认为自己的猜想得到了验证。
你认为他们实验过程中存在什么问题?
31.在“测定滑轮组的机械效率”的实验中，使用如图所示的定滑轮和动滑轮。
被拉起的钩码重1.96N，作用在绳子自由端的实际拉力为0.82N，绳子自由端移动的距离为0.3m，钩码升高的距离为0.1m。
（1）根据测量数据，对滑轮组做的总功是_________J。
（2）滑轮组做的有用功是_________J。
（3）该滑轮组的机械效率是_________。
（4）在图中画出实验时滑轮组上绳的绕法，并用箭头标出拉力Ｆ的方向。
五.计算题
32.某工地用图所示的滑轮组匀速提升质量为500kg的物体，在重物上升0.8m的过程中，拉力F的功率为2500W，此时滑轮组的机械效率为80％，求：
（1）滑轮组做的有用功（g取1ON／kg）。
（2）重物上升的速度。
33.某工地在冬季水利建设中设计了一个提起重物的机械，其中的一部分结构如下图所示。
OA是一个均匀钢管，每米长所受重力为30N；O是转动轴；重物的质量m为150㎏,挂在B处，OB=lm；拉力F作用在A点，竖直向上。
为维持平衡，钢管OA为多长时所用的拉力最小?
这个最小拉力是多少?
第十二章机械能和内能
知识归纳
机械能
1．一个物体能够做功，这个物体就具有。
2．动能：
叫动能。
3．运动物体的速度越大，质量越大，动能就。
4．势能分为势能和势能。
5．重力势能：
。
6．物体质量越大，被举得越高，重力势能就。
7．弹性势能：
。
8．物体的弹性形变越大，它的弹性势能就。
9．机械能：
。
（机械能=动能+势能）单位是：
焦耳
10.动能和势能之间可以互相转化的。
方式有：
动能重力势能；动能弹性势能。
11．自然界中可供人类大量利用的机械能有风能和水能。
内能
1．内能：
叫内能。
（内能也称热能）
2．物体的内能与温度有关：
物体的温度越高，分子运动速度越快，内能就越大。
3．热运动：
。
4．改变物体的内能两种方法：
和，这两种方法对改变物体的内能是的。
5．物体对外做功，物体的内能；
外界对物体做功，物体的内能。
6．物体吸收热量，当温度升高时，物体内能；
物体放出热量，当温度降低时，物体内能。
7．所有能量的单位都是：
。
8．热量（Q）：
叫热量。
（物体含有多少热量的说法是错误的）
9．比热（c）：
叫做这种物质的比热。
10．比热是物质的一种属性，它不随物质的体积、质量、形状、位置、温度的改变而改变，只要物质相同，比热就。
11．比热的单位是：
焦耳/（千克·℃），读作：
。
12．水的比热是：
C=4.2×103焦耳/（千克·℃），它表示的物理意义是：
13．热量的计算：
①Q吸=cm（t-t0）=cm△t升（Q吸是吸收热量，单位是焦耳；c是物体比热，单位是：
焦/（千克·℃）；m是质量；t0是初始温度；t是后来的温度。
②Q放=cm（t0-t）=cm△t降
内燃机
1．热值（q）：
1千克某种燃料完全燃烧放出的热量，叫热值。
单位是：
焦耳/千克。
2．燃料燃烧放出热量计算：
Q放=qm；（Q放是热量，单位是：
焦耳；q是热值，单位是：
焦/千克；m是质量，单位是：
千克。
3．利用内能可以加热，也可以做功。
4．内燃机可分为汽油机和柴油机，它们一个工作循环由、、
和四个冲程。
一个工作循环中对外做功1次，活塞往复2次，曲轴转2周。
5．热机的效率：
叫热机的效率。
热机的效率是热机性能的一个重要指标
6．在热机的各种损失中，废气带走的能量最多，设法利用废气的能量，是提高燃料利用率的重要措施。
【例题选讲】
【例1】下面的物体中，只具有动能的是______；只有势能的是______；既具有动能、又具有势能的是[]。
A．停在地面上的汽车。
B．在空中飞行的飞机。
C．被起重机吊在空中静止的货物。
D．弹簧。
E．在水平铁轨上正行驶的火车。
【分析】停在地面上的汽车没有运动，它不具有动能；因在地面上，它也没有势能。
正在空中飞行的飞机，它在运动着，具有动能；它离地面有一定的高度，又具有重力势能。
在空中静止的货物，它没有动能，只有重力势能。
弹簧在没有发生弹性形变时，它不具有弹性势能。
水平铁轨上行驶的火车，只有动能没有势能。
【解答】只有势能的是C；只有动能的是E；既有动能又有势能的是B。
【说明】在确定物体具有何种能量时，应按照动能、重力势能、弹性势能的定义，分析物体是否在运动，是否被举高，是否发生了弹性形变，符合哪一种能量的定义，就确定物体具有哪一种能量。
【例2】体积相同的实心钢球和木球放在水平桌面上，铜球静止，木球在桌面上做匀速直线运动，则[]
A．铜球的动能小于木球的动能。
B．铜球的势能小于木球的势能。
C．铜球的机械能一定小于木球的机械能。
D．铜球的机械能一定等于木球的机械能。
【分析】铜球静止，没有动能，木球运动着，具有动能。
铜球和木球都在水平桌面上，离地面的高度相同，但铜球的质量大于木球的质量，因此铜球的重力势能大于木球的重力势能。
机械能等于物体的势能与动能之和。
铜球的动能为零，但势能大；木球的动能大，但势能小。
由于不知它们的具体大小，所以无法比较铜球和木球的机械能的大小。
【解答】A。
【说明】紧紧抓住决定动能、势能大小的因素进行分析，即可比较出物体具有动能、势能的多少。
【例3】物体沿斜面匀速滑下时，它的[]
A．动能增加，重力势能减少，机械能不变
B．动能不变，重力势能不变，机械能不变
C．动能不变，重力势能减少，机械能减少
D．动能增加，重力势能减少，能械能减少
【分析】注意物体是“匀速滑下”，说明物体运动的速度不变，所以动能不变。
但随高度的降低，势能减少。
因为机械能是动能与势能的统称，所以机械能由于动能不变而势能减少，因而也减少了。
【解答】C。
【说明】对于一个物体（质量一定），它的动能是否变化就看它的速度是否变；它的重力势能是否变化就看它的高度是否变。
【例4】用一根不可伸长的细线，一端拴住一小球，另一端固定，如图1
动，小球从B→O→C→的过程中机械能发生怎样的转化？
【分析】小球运动过程中，没有摩擦阻力，也没有外力对小球做功，只有动能和重力势能之间的转化。
把小球从O点移到B点，是小球被举高的过程，因此小球在B点具有重力势能，但在B点速度为零，不具有动能。
小球从B→O运动时，高度逐渐减小，说明小球的重力势能逐渐减少；而小球的运动速度逐渐增大，说明小球的动能逐渐增大。
在这个过程中，小球的重力势能转化成它的动能。
小球从O→C运动时，高度逐渐增加，说明小球的重力势能逐渐增加；而小球的运动速度逐渐减小至零，说明小球的动能逐渐减少至零。
在这个过程中，小球的动能又转化成它的重力势能了。
【解答】B-O重力势能减小，动能增加；
O—C重力势能增加，动能减小；
C-O同B—O；
O-B同O-C。
【例题5】下列现象中利用内能加热的是〔〕
A.晾晒稻谷B.喷气式飞机在空中飞行
C.用高炉熔化铁D.燃气推动发动机叶轮
【解析】判断内能的利用途径可以从能量的形式是否发生转化这一特征入手，选项A中太阳照在稻谷上，使稻谷的温度升高，内能增大，能量形式未变，是利用内能加热;选项B中，燃料燃烧获得的内能转化成了飞机的机械能，能量的形式发生了变化;选项C中炉子传热给铁，使铁熔化，能量的形式未发生变化;选项D中，燃气推动盯对家叶轮转动，燃气的内能转化为叶轮的机械能，能量的形式发生了变化
升级会员 