九年级物理含答案.docx
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九年级物理含答案
机械功和机械能
【知识点精析】
一、功
1、力学里所说的功包括两个必要因素：
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。
2、不做功的三种情况：
有力无距离、有距离无力、力和距离垂直。
3、力学里规定：
功等于力跟物体在力的方向上通过的距离的乘积。
公式：
W=FS
4、功的单位：
焦耳，1J=1N·m把一个鸡蛋举高1m，做的功大约是0.5J。
5、应用功的公式注意：
①分清哪个力对物体做功，计算时F就是这个力；
②公式中S一定是在力的方向上通过的距离，强调对应。
③功的单位“焦”（牛·米=焦），不要与力和力臂的乘积（牛·米，不能写成“焦”）单位搞混。
二、功的原理
1、内容：
使用机械时，人们所做的功，都不会少于直接用手所做的功；即：
使用任何机械都不省功。
2、说明：
（请注意理想情况功的原理可以如何表述）
①功的原理是一个普遍的结论，对于任何机械都适用。
②功的原理告诉我们：
使用机械要省力必须费距离，要省距离必须费力，既省力又省距离的机械是没有的。
③使用机械虽然不能省功，但人类仍然使用，是因为使用机械或者可以省力、或者可以省距离、也可以改变力的方向，给人类工作带来很多方便。
④我们做题遇到的多是理想机械（忽略摩擦和机械本身的重力）。
理想机械：
使用机械时，人们所做的功（FS）=直接用手对重物所做的功（Gh）。
3、应用：
斜面
①理想斜面：
斜面光滑；
②理想斜面遵从功的原理；
③理想斜面公式：
FL=Gh其中：
F：
沿斜面方向的推力；L：
斜面长；G：
物重；h：
斜面高度。
如果斜面与物体间的摩擦力为f，则：
FL=fL+Gh；这样F做功就大于直接对物体做功Gh。
三、机械效率
1、有用功：
对人们有用的功。
公式：
W有用＝Gh（提升重物）=W总－W额=ηW总斜面：
W有用=Gh
2、额外功：
并非我们需要但又不得不做的功
公式：
W额=W总－W有用=G动h（忽略轮轴摩擦的动滑轮、滑轮组）斜面：
W额=fL
3、总功：
有用功加额外功或动力所做的功
公式：
W总=W有用＋W额=FS=W有用/η斜面：
W总=fL+Gh=FL
4、机械效率：
①定义：
有用功跟总功的比值
③有用功总小于总功，所以机械效率总小于1。
通常用百分数表示。
某滑轮机械效率为60%表示有用功占总功的60%。
④提高机械效率的方法：
减小机械自重、减小机件间的摩擦。
结论：
影响滑轮组机械效率高低的主要因素有：
①动滑轮越重，个数越多，则额外功相对就多。
②提升重物越重，做的有用功相对就多。
③摩擦，若各种摩擦越大做的额外功就多。
绕线方法和重物提升高度不影响滑轮机械效率。
四、功率：
1、定义：
单位时间里完成的功
2、物理意义：
表示做功快慢的物理量
3、公式：
P=W/t
4、单位：
主单位W，常用单位kW
换算：
1kW=103W1mW=106W某小轿车功率66kW，它表示：
小轿车1s内做功66000J。
5、机械效率和功率的区别：
功率和机械效率是两个不同的概念。
功率表示做功的快慢，即单位时间内完成的功；机械效率表示机械做功的效率，即所做的总功中有多大比例的有用功。
五、动能和势能
1、能量：
一个物体能够做功，我们就说这个物体具有能。
理解：
①能量表示物体做功本领大小的物理量；能量可以用能够做功的多少来衡量。
②一个物体“能够做功”并不是一定“要做功”也不是“正在做功”或“已经做功”如：
山上静止的石头具有能量，但它没有做功，也不一定要做功。
2、知识结构：
3、探究决定动能大小的因素：
物体动能与质量和速度有关；速度越大动能越大，质量越大动能也越大。
4、机械能：
动能和势能统称为机械能
理解：
①有动能的物体具有机械能；②有势能的物体具有机械能；③同时具有动能和势能的物体具有机械能。
六、动能和势能的转化
1、知识结构：
2、动能和重力势能间的转化规律：
①质量一定的物体，如果加速下降，则动能增大，重力势能减小，重力势能转化为动能；
②质量一定的物体，如果减速上升，则动能减小，重力势能增大，动能转化为重力势能；
3、动能与弹性势能间的转化规律：
①如果一个物体的动能减小，而另一个物体的弹性势能增大，则动能转化为弹性势能；
②如果一个物体的动能增大，而另一个物体的弹性势能减小，则弹性势能转化为动能。
4、动能与势能转化问题的分析：
⑴首先分析决定动能大小的因素，决定重力势能（或弹性势能）大小的因素——看动能和重力势能（或弹性势能）如何变化。
⑵还要注意动能和势能相互转化过程中的能量损失和增大——如果除重力和弹力外没有其他外力做功（即：
没有其他形式能量补充或没有能量损失），则动能势能转化过程中机械能不变。
⑶题中如果有“在光滑斜面上滑动”则“光滑”表示没有能量损失——机械能守恒；“斜面上匀速下滑”表示有能量损失——机械能不守恒。
【解题方法指导】
例1.如图1所示，杠杆处于平衡状态，杠杆上每个小格的长度相等，当两边同时减掉一个质量的钩码后，则
A.杠杆仍平衡
B.左边钩码向左移一格，杠杆可平衡
C.右边钩码向右移，杠杆可平衡
D.两边钩码都向支点移动一个格，杠杆可平衡
分析与解:
设每个钩码的重力为单位1，每个小格的长度也为单位1，左侧钩码对杠杆的力为动力，右侧钩码对杠杆的力为阻力。
因为图示状态已满足动力×动力臂＝阻力×阻力臂的条件，所以杠杆处于平衡状态。
当两侧同时减去一个钩码后，动力×动力臂＜阻力×阻力臂，则杠杆右端下沉，所以选项A错。
无论“左边钩码向左移一格”还是“右边钩码向右移一格”，都不能满足杠杆平衡条件，所以选项BC错误。
当两边钩码都向支点移动一格时，不难看出，动力×动力臂＝1×3＝3，阻力×阻力臂＝3×1＝3，满足杠杆平衡条件，杠杆可平衡，所以选项D正确。
提示：
赋值法是解决这类题型的最好方法。
通过赋予砝码单位重力和杠杆每小格的单位长度，利用杠杆平衡条件很容易求解。
例2.如图2所示，一根轻质杆，在A端细线下挂50N的重物G后，重物G静止在水平地面上，当在B端加大小为30N、方向竖直向下的力F时，轻质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，求重物G对水平地面的压力。
分析与解：
根据杠杆平衡条件：
F·OB=F’·OA
即30N×5cm=F’×15cm，解之 F’=10N
因为重物G静止，且在水平位置处于平衡状态，所以支持力N为N＝G－F’=50N－10N=40N所以压力为40N。
提示：
本题为杠杆问题与单个物体的平衡问题相组合的题型。
关键是分析结合点处的作用力，用隔离法分别对杠杆和物体受力分析，对杠杆列杠杆平衡方程，对物体列共点力平衡方程联立求解即可。
例3.用如图3所示的动滑轮将重为G的物体匀速拉起，不计滑轮的重力和轮与轴间的摩擦，绳的拉力F等于 ，如果重物上升10cm，则绳子自由端拉动的距离为 。
由此可以说明，使用动滑轮可以不改变力的 ，但能改变力的 。
分析与解：
在分析绳子自由端的拉力大小时，可将动滑轮视为动力臂为阻力臂2倍的变形杠杆，所以动滑轮省一半力。
也可采用“隔离法”将动滑轮和重物视为一个整体（如图中虚线框所示），这个整体受到两个向上的拉力F和向下的重力G，按照力的平衡原理，有2F＝G，所以F＝G/2。
因为绳子不可伸长，所以绳子自由端拉动的距离为重物上升的2倍。
本题正确答案为：
G/2、20cm、方向、大小。
提示：
使用滑轮组提起重物时，若忽略绳重以及轮与轴之间的摩擦，则重物和动滑轮由几段绳子承担，提起重物的力就等于总重的几分之一，即
，因此判断用力情况的关键是弄清有几段绳子承担动滑轮和重物的总重力。
方法如图4所示，采用“隔离法”将动滑轮和重物视为一个“整体”，就很容易弄清有几段绳子作用于这个“整体”上。
图中是由四段绳子承担物体和滑轮的总重力，所以拉力
。
例4.小磊同学是班里的“大力士”，一天他放学回家，看到公路上有一块大石头，他担心大石头会妨碍车辆正常通行。
于是，他决定把石头推到路边，但是他费了很大的力，累得满头大汗，石头却一点没动，如图5所示。
他的同学小颖恰好路过，看到此情景说：
“你的行为很值得称赞，但是你对石头并没有做功”。
你认为小磊同学对石头做功了吗？
为什么？
分析与解：
①小磊对石头没有做功。
②根据做功的两个必要因素：
一是有力作用在物体上，二是物体在力的方向上通过的距离。
③小磊对石头虽然用了力，但石头没有在力的方向上通过距离，因此小磊对石头没有做功。
提示：
回答此类问题时要注意：
肯定结论后，首先要回答理论依据，如②，其次说明理由，如③。
例5.如图6所示，重为400N的物体A在水平面上匀速移动，它与地面间摩擦力是f=120N，不计滑轮重和轮与轴间摩擦，若物体A移动速度为υ1＝0.2m/s，则t=10s内拉力F做功是多少？
分析与解：
由于有三段绳子拉着物体，所以绳子自由端的拉力F＝f/3=40N。
绳子自由端的速度υ＝3υ1＝0.6m/s，所以t=10s内自由端通过的距离是S＝υt＝0.6m/s×10s＝6m。
所以拉力做的功为 W＝FS＝40N×6m=240J。
提示：
此题还可以用如下方法求解：
因为A匀速运动，所以直接用绳拉A的力F’=f=120N，10s内物体通过的距离S’=υ1t=0.2m/s×10s=2m，所以拉力F’对物体A做的功为W＝F’S’＝120N×2m=240J，因为不计滑轮重和轮与轴间的摩擦，根据功的原理可知，直接用绳拉A的力F’对A所做的功就等于绳子自由端拉力F对A所做的功。
同学们要学会灵活运用所学物理规律解决问题。
例6.在水平桌面上放有两个体积相同且实心的铝球和钢球，铝球做匀速直线运动，钢球静止，已知钢的密度大于铝的密度，则
A.铝球的机械能一定大于钢球的机械能B.铝球的机械能一定小于钢球的机械能
C.铝球的机械能一定等于钢球的机械能D.铝球的机械能可能等于钢球的机械能
分析与解：
体积相同的铝球和钢球，由于钢的密度大于铝的密度，所以钢球的质量比铝球质量大，而它们都在同一水平面上，被举起的高度相同，因而钢球的重力势能比铝球大。
铝球做匀速直线运动，具有动能。
钢球静止，动能为零，铝球的机械能既有动能又有重力势能，钢球的机械能只有重力势能，虽然铝球的重力势能比钢球小，但铝球的动能与势能的和，也就是它的机械能不一定小于钢球，铝球的机械能可能等于钢球的机械能，所以选项ABC均不正确，正确选项为D。
提示：
注意“机械能=动能+势能”，影响动能和重力势能的因素是不同的。
会运用控制变量法定性分析能的大小。
【考点突破】
【考点指要】
本部分内容是中考重点章节之一，要求达到“理解”层次的知识点共12个。
可以和各部分知识进行综合。
特别随着对浮力知识的要求降低，有关机械效率的综合题是力学压轴题的热点。
对此，同学们要高度重视。
近几年中考试题对这部分的考查，基本以两种方式出现，一是综合性不高的选择题、填空和基本实验，侧重在基础知识、基本技能的考查，分值一般在7分左右；一是综合性较高的计算题，分值一般在5分左右。
理解吃透各个基本概念是学好本章的重要方法。
【典型例题分析】
例1.（2006年北京市中考题）用滑轮组以不同速度匀速提升重物A，作用在滑轮组绳子自由端的拉力均为F，如图7所示，不计绳重和摩擦。
当拉力F的功率为P1时，重物A以速度v1匀速上升h所用的时间为t1；当拉力F的功率为P2时，重物A以速度v2匀速上升h所用的时间为t2；当拉力F的功率为P1＋
时，重物A以速度v3匀速上升h所用的时间为
A.
B.
C.t1＋
t2D.
t1＋t2
分析与解：
因为三次匀速提升的重物相同，拉力F做功相同。
根据公式
知
与
成反比；所以有：
，
，则
故选项B正确。
提示：
从选项中可直接看出速度
是个干扰条件。
若使用推导公式
，只需要将
进一步推导下去即可。
如：
；
；
，由三式很容易求得结果。
例2.如图8所示，甲、乙两工人分别用定滑轮和动滑轮将同样重的一袋沙子提到相同的高处，滑轮的重力小于沙袋的重力，不计绳子的重力和轮与轴间的摩擦阻力，下面关于甲、乙用力的大小，做功的多少及滑轮效率的说法正确的是
A.甲用的力比较大，甲做的功多，甲所用滑轮的机械效率高
B.甲用的力比较小，甲做的功少，甲所用滑轮的机械效率低
C.乙用的力比较小，乙做的功多，乙所用滑轮的机械效率低
D.乙用的力比较小，乙做的功多，乙所用滑轮的机械效率高
分析与解：
此题属于综合题，所涉及的知识点比较多，关于做功的多少和机械效率的问题可从实际意义出发进行分析，不必考虑用公式进行计算。
图乙使用动滑轮，比较图甲可以省一半力。
两图比较，做的有用功相同，图乙中在提升重物的同时，还要将动滑轮提起，比图甲多做了额外功，所以图乙做的总功多于图甲，图乙的效率低于图甲。
所以选项C正确。
提示：
讨论此类题目，最好从图景的实际意义出发，考虑对谁做的功是有用功，对谁做的功是额外功，不必去想用什么公式去求解。
例3.如图9所示的滑轮组，动滑轮总重为G1＝1N，一同学用这个滑轮组将重为G2＝3N的物体吊起h=0.5m高，不考虑绳重及轮与轴的摩擦，求：
（1）这个同学在绳端加的拉力F是多大？
（2）拉力F做的功是多少？
（3）拉力F做的有用功是多少？
（4）这时滑轮组的机械效率是多少？
（5）若把所提重物换成9N的物体，此滑轮组在吊起该重物过程中的机械效率又是多少？
分析与解：
（1）绳子自由端的拉力F＝
＝
（1N+3N）=1N
（2）自由端移动的距离S＝4h=4×0.5m=2m。
所以功W＝FS＝1N×2m=2J。
另解：
W＝（G1+G2）h=（1N+3N）×0.5m=2J。
（3）拉力做的有用功W有用＝G2h=3N×0.5m＝1.5J。
（4）按效率的定义有η＝
＝0.75＝75%
另解：
η＝
＝
＝
＝0.75＝75%
（5）重物的重力增大到G2’=9N，提起重物时有用功的比例增大，机械效率提高。
η＝
＝
＝0.90＝90%
提示：
根据机械效率的定义
和W有用＝G物h，W总＝Fs，可得
，又s=nh，代入上式可得
，若不计绳重和轮与轴之间的摩擦，
则nF=G物＋G动，代入上式得
。
所以在不计绳重和轮与轴的摩擦时，滑轮组的机械效率可有三种表示方法，
即
，
，
。
【综合测试】
一、选择题
1.关于杠杆的下列说法中，正确的是
A.杠杆必须是一根直棒
B.杠杆不一定要有支点
C.杠杆可以是直的，也可以是弯的
D.作用在杠杆上的动力和阻力总是使杠杆沿相反的方向转动
2.下列关于力臂的说法中，正确的是
A.动力臂是指支点到动力作用点的距离
B.阻力臂是指支点到阻力作用线的垂直距离
C.动力臂和阻力臂之和等于杠杆长
D.当力的作用线通过支点时，力臂最大
3.在以下实例中，其中没有做功的是
A.吊车把重物吊起 B.直升机吊起架电线的铁塔
C.汽车拉动拖车 D.用力推石头但没有推动
4.一个人用同样大小的水平方向的力拉着木箱，分别在光滑和粗糙的水平地面上前进相同的距离，关于拉力所做的功，下列说法中正确的是
A.在粗糙地面上做功较多 B.在光滑地面上做功较多
C.两次做功一样多 D.条件不够，无法比较两次做功的多少
5.汽车载重行进时，一般都行驶得较慢，这是为了
A.节省油料 B.保证车上的货物更平稳
C.获得较大的牵引力 D.减小动力损耗
6.在测定滑轮组的机械效率实验中，如果用同一滑轮组提升数目不等的钩码，下列说法中正确的是
A.钩码的个数越多，机械效率越高
B.钩码的个数越多，机械效率越低
C.机械效率与提升钩码的个数无关
D.弹簧测力计向下运动时，机械效率可超过100%
7.公共汽车匀速向坡上行驶，则它的
A.重力势能增大，动能不变 B.重力势能增大，动能减小
C.重力势能减小，动能减小 D.重力势能减小，动能不变
8.下列说法正确的是
A.具有能量的物体一定对外做了功
B.物体具有的能量越大，它做的功一定越多
C.物体做的功越多，它具有的能量就越大
D.物体能够做的功越多，它具有的能就越大
9.下列说法中正确的是
A.人提着水桶水平匀速前进，人的拉力对水桶做了功
B.一个物体受到平衡力的作用，一定没有力对该物体做功
C.背着书包坐电梯从一楼上到八楼，一定有力对书包做功
D.物体的重力势能减小，它的动能一定增加
10.如图1所示，某物体在水平拉力F＝5N的作用下，以1m/s的速度沿水平面做匀速直线运动；当把物体沿虚线切下的右半部分叠放在左半部分上后，仍用F＝5N的水平拉力使物体以原来的速度做匀速直线运动。
若滑轮重、绳重及轮与轴间的摩擦均忽略不计，则水平面对物体的摩擦力以及2s内拉力F所做的功分别为
A.6N，6J B.10N，20J C.5N，10J D.10N，10J
11.下列关于功率的说法中，错误的是
A.物体做功越快，功率越大 B.物体做功时间越长，功率越小
C.物体做功越多，功率越大 D.功率大的物体做功不一定多
12.图2所示的是滑轮组的示意图，一个工人用它提起2000N的货物，所用的拉力是800N，绳子自由端被拉下4m。
在此过程中，下面说法正确的是
A.有用功是8000J，机械效率是40%B.有用功是3200J，机械效率是62.5%
C.总功是3200J，机械效率是62.5%D.总功是3200J，机械效率是40%
13.图3是用于锻炼身体的体育器材——跑步机。
人在跑步机上可以实现快走或跑步动作，达到锻炼身体的目的。
下面关于人在跑步过程中的叙述，错误的是
A.人对跑步机做了功B.人对跑步机没有做功
C.人体消耗的能量一部分转化为跑步机的内能D.脚底与跑步机间有摩擦作用
14.图4是用滑轮提升重物的示意图，图中滑轮质量相同，若把同一货物匀速提升相同高度（不计摩擦），下列说法正确的是
A.使用定滑轮比使用动滑轮费力，且机械效率较低
B.使用定滑轮比使用动滑轮费力，但它们的机械效率相同
C.使用定滑轮和使用动滑轮的功率一定相同
D.使用定滑轮比使用动滑轮做的功少
15.物体做匀速直线运动时，它
A.受到的合力一定是零B.具有的机械能一定不变
C.具有的动能一定不变D.具有的内能一定不变
二.填空题
1.力学里常说的功包括两个必要的因素，一是 ，二是 。
2.大量实验表明，使用机械时人们所做的功都 ，也就是说使用任何机械都不能 ，这个结论叫做 。
3. 叫做机械效率，它的值总小于 。
用一个动滑轮将重为G的物体提高h，绳的自由端拉力为F，则总功为 ，有用功为 ，机械效率为 。
4.功率是指 ，它是表示物体做功 的物理量。
5.一个人用60N的水平推力推动一个箱子在水平地面上匀速前进了2m，所用时间是2s，他对箱子做功的功率是 W。
6.在水平桌面上放着重180N的物体，若用如图5所示的装置使重物在桌面上匀速移动，物体与水平桌面间的摩擦力为40N，滑轮质量可不计，则水平拉力F应为 N。
7.如图6所示的杠杆质量可忽略不计，O为支点，物体甲和乙分别挂在杠杆的A、B两端，杠杆保持平衡，已知甲、乙的体积之比是3：
2，甲的密度是8×103kg/m3，乙的密度是6×103kg/m3，则OA与OB的长度之比为 。
8.重500N的物体A在50N的拉力F作用下以0.2m/s的速度匀速移动，如图7所示，则3s内拉力F做的功是 J。
9.某同学用一个定滑轮和一个动滑轮组成的滑轮组提起重为G＝24N的货物，已知他用了10N的拉力把货物匀速提高了1m，试在图8中画出该同学所用滑轮组的绕线方法。
该滑轮组的机械效率为 。
10.小汽车在加速上坡的过程中，它的动能逐渐 ，重力势能逐渐 ，到达坡顶后使小汽车从坡顶加速下滑，汽车的动能逐渐 重力势能逐渐 。
11.某人用力推车，车仍然静止，则人做的功等于 J，竖直向上抛出的小球在上升过程中，将动能逐渐转化为能。
12.如图9所示，同样的小球m沿光滑的斜面AB和CD下滑到斜面底部时其速度大小关系是 （填“相等”或“不相等”）
13.弹簧直立，下端固定在水平地面上。
现有一小球自弹簧上方某高度处由静止开始下落，从小球与弹簧顶端接触开始到将弹簧压缩到最大距离的过程中，小球重力势能的变化情况是 ，弹簧的弹性势能的变化情况是 。
14.如图10所示，动滑轮右边绳子固定，左边悬挂物体，动滑轮受拉力F作用将物体A匀速提高2m，则动滑轮升高 m，使用这种动滑轮的好处是 （填“省力”或“省距离”）
三.实验题
1.用滑轮组提起重物
（1）在图11中画出最省力的绳子绕法。
（2）当重物被提高1m时，拉力使绳端移动________m。
2.每个滑轮重60N，用滑轮组提升重1200N的物体。
绳子能承受的最大拉力为550N，请在图12中画出可行的绕绳方法。
3.在“测滑轮组的机械效率”的实验中，用图12中所示的同一滑轮组进行了两次实验，实验数据如下：
次数
钩码质量/g
钩码上升
的高度/cm
弹簧测力计
的示数/N
弹簧测力计移动
的距离/cm
1
200
10
1
30
2
500
5
2
15
（1）在图13中画出实验时滑轮组的绕绳方法；
（2）计算第二次实验时的机械效率
＝ 。
4.（2006年山东莱芜市中考题）图14为测量滑轮组机械效率的实验装置，钩码总重6N。
（1）实验时要竖直向上拉动弹簧测力计，由图可知拉力大小为N，若钩码上升的高度为8cm,则弹簧测力计向上移动cm,该滑轮组的机械效率为。
（2）若仅增加钩码的个数，该滑轮组的机械效率将。
（填：
“增大”、“减小”或“不变”）
四.计算题
1.一块水田面积为2400m2，要灌平均0.1m深的水。
不计水渗漏的损失（g＝10N/kg），求：
（1）所灌水的体积；
（2）所灌水的质量；（3）若这些水是用水泵（抽水机）从距水田2m深的水渠中抽上来的，水泵至少要做多少功？
（4）若水泵的功率为2.4kW，抽这些水要用多长时间？
2.用60N的水平推力推着某物体在水平地面上做匀速直线运动，4s内通过的路程是8m，则在这段时间内：
（1）物体运动的速度是多大？
（2）推力做了多少功？
（3）推力做功的功率是多大？
3.某同学用如图15所示的滑轮组，将重200N的物体匀速提升2m高，所用的拉力为120N，问
（1）该同学做的总功是多少？
（2）有用功是多少？
（3）这个滑轮组的机械效率是多少？
（4）若不计摩擦，增加物重（其它条件不变），该滑轮组的机械效率将如何变化？
为什么？
图15
4.如图16所示，一金属块体积为10dm3，上表面离水面5m，某人用滑轮组将金属块从水中匀速提起，金属块在10s内上升到上表面与水面相平，已知某人作用在绳端
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