中考物理专项练习简单机械功和能doc.docx

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2019中考物理专项练习-简单机械、功和能

注意事项：

认真阅读理解，结合历年的真题，总结经验，查找不足！

重在审题，多思考，多理解！

知识结构

重点难点

1、简单机械

（1）对于杠杆，关键是会作出杠杆的示意图。

杠杆示意图，关键是力臂的作法。

动力臂和阻力臂，都是从支点到力的作用线的距离，这实际上是几何中点到直线的距离的作法。

力臂可以在杠杆上，也可以不在杠杆上。

（2）杠杆平衡条件：

F1L1＝F2L2.由此可以判断，省力杠杆的条件是L1＞L2,但要多费距离；费力杠杆的条件是L1＜L2，虽然费力，但可以省距离。

又省力又省距离的杠杆是不存在的。

（3）对于最省力杠杆，其实就是要求动力臂L1最大。

这就要求在作杠杆示意图时，要用几何方法判断最长的线段为动力臂。

（4）对于滑轮组，要求会按要求组装滑轮组。

滑轮组省力越多，所费距离也越多。

满足：

当F＝G总/n时，绳子自由端移动的距离s＝ns1〔s1是滑轮组中动滑轮移动的距离）

变形杠杆及其作用一览表

2、功和能

（1）做功的两个必要因素是：

①作用在物体上的力；

②物体在力的方向上通过的距离，我们判断一个力是否做功就要同时注意是否满足这两个条件。

特别是第2个条件的对应性。

（2）对于测量滑轮组的机械效率，要求：

①会组装滑轮组；②知道影响滑轮组机械效率的因素是摩擦、动滑轮的重力和吊起物体的质量；③利用滑轮组工作时，省力越多，费距离也越多，仍然满足s＝ns1〔s1是滑轮组中动滑轮移动的距离）所以当用滑轮组匀速提升重物时，其机械效率的表达式为

＝W有/W总＝Gs1/Fs＝G/nF。

⑶功率只表示物体做功的快慢，不表示做功的多少。

功率大，表示单位时间内做功多，或者说完成同样多的功，功率大的所需时间少。

（4）对匀速直线运动的物体，功率的表达式可以变形为P＝W/t＝Fs/t＝Fv。

功、功率和机械效率的区分

物理量

定义

数学公式

物理意义

功〔W〕

有力作用在物体上，物体上沿力的方向通过一段距离，就说此力对物体做了功

W＝F

表示力的一种成效

功率〔p〕

单位时间内完成的功

P＝

表示做功的快慢

机械效率〔

〕

有用功跟总功的比值

＝

表示机械做功的利用率

杠杆及杠杆的平衡条件是“简单机械”的主线。

历年中考试题有关简单机械的命题，都紧密围绕教材内容，重点考查学生对杠杆的“二力、二臂、一点”的认识；对杠杆的平衡条件的应厨，以及杠杆在生活、生产中的应用。

其次，根据力的平衡及F拉＝G物＋G动求解有关滑轮和滑轮组问题。

考试题常为填空、选择、作图、问答题。

其中作图题出现几率是最高的。

预计今后中考命题有关本章的内容，仍然是以杠杆的平衡条件的运用为重点，但侧重于杠杆在实际生活和生产中的应用，会出现设计性实验题型。

功和能

功和能是物理学中的两个重要概念，也是初中物理学习的一个重要内容。

在历年的中考中,是必考的内容之一。

考题一般属综合性的，与简单机械内容联系较密切。

预计在今年的考题中，仍然会以简单机械、功和能内容密切联系的综合题形式出现。

这就要求掌握功、功率概念；能应用功和功率的公式解答物理问题；掌握如何测定滑轮组的机械效率，并能比较滑轮组在不同使用情况下的机械效率，掌握机械能的转化和守恒、其中功、功率、机械效率仍是考试的重点，分值占卷面的百分比估计将不会低于10％。

考试题有填空、选择、实验、计算、问答题等。

归纳总结

1、简单机械

中考的热点主要集中在：

杠杆、滑轮。

通过浏览全国2005年二十多个省市试卷分析可知：

（1）简单机械这一章主要考核的知识点是力臂概念和杠杆平衡条件。

（2）考试题型以作图题出现率最高，其次是选择题、实验题。

（3）杠杆的平衡条件是考查的重点，几乎是必考内容，滑轮与滑轮组往往是与功和功率综合在一起。

2、功和能

有关功和能的命题，中考的热点内容主要集中在：

功、机械效率、功率、机械能、动能、势能的相互转化。

从全国各省中考试题中得出有关这一部分的命题情况有：

（1）有关这部分内容的分值变动范围较大，最多占卷面的8％,最少的为0。

（2）考试题型较丰富，有填空、选择、解答、实验、汁算等，其中填空、选择出现率较高。

（3）功是考试的重点，几乎是必考内容，其次是功率、机械效率，功的原理。

历年考题

1.〔江西〕在图中画出拉汽车时最省力的绳子绕法。

【讲解】 依题意要求，“最省力的绕法”就是绕过滑轮组的绳子的段数必须最多，四个滑轮，绳子段数最多的是5段，再根据“奇动偶定”从与汽车相连的动滑轮的钩子开始，依次绕过各滑轮，如下图。

【评注】 此题考查学生对滑轮组的理解、在解答此题时，首先要认真审题，判定动、定滑轮，二是要紧扣“最省力的绕法”。

此题易错之处往往就是不能正确理解题意，而导致绕绳段数过少。

2、用如右图所示的滑轮组将一密度为2.5×103千克/米3、体积为0.5米3的石块在水中匀速上升提起，动滑轮重300牛，不计摩擦，取g＝10牛/千克，在石头出水之前，作用在绳子自由端的拉力是多少？

解析：

取石块为研究对象，石块受重力、水对它的浮力的拉力F1。

由于石块匀速上升，根据力的平衡条件可知F1＝G－F浮。

而滑轮组受到的阻力应为F1＋G动。

根据题设条件，石块的重力G和浮力F浮均可求出。

而拉力F＝

〔F1＋G动〕即可求出。

石块的重力：

G＝mg＝ρVg＝2.5×103千克/米3×0.5米3×10牛/千克＝1.25×104牛

石块受到的浮力：

F浮＝ρ水gV排，由于石块浸没在水中，那么V排＝V。

F浮＝ρ水gV＝1.0×103千克/米3×10牛/千克×0.5米3＝0.5×104牛，

拉力：

F1＝G－F浮＝1.25×104牛－0.5×104牛＝7.5×103牛

阻力：

F1＋G动＝7.5×103＋300牛＝7.8×103牛。

动力：

F＝

（F1＋G动）＝2.6×103牛

拓延：

该题是以滑轮组为主线的力学综合题。

它涉及到的知识点较多，两力平衡条件，密度公式、质量与重力的关系式、阿基米德原理以及滑轮组的应用。

其中的难点是确定阻力的大小。

因此选石块为研究对象，搞清其受力情况是解该题的关键。

3.〔河南〕工人用类似图所示的滑轮组提升重2000N的物体。

〔1〕假设不计摩擦和动滑轮重，工人提起这个重物时至少要用多大的力？

〔2〕假设工人匀速提升这个物体时所用的拉力是800N，滑轮组机械效率为多大？

〔3〕假设工人用800N的拉力在1分钟内将这个物体提高3m，他做功的功率是多少？

【讲解】设物体提升的高度为h，那么绳头移动的距离为4h。

用滑轮组提升重物时：

〔1〕假设不计摩擦，那么

〔2〕当

N时

〔3〕当

N时，工人1分钟内所做的功

功率

【评注】此题是对简单机械的知识和机械效率知识的综合运用。

特别要注意公式

的适用条件。

在学习过程中不但要注意前后知识的联系与区别，更要注重其在实际中的运用。

4.〔山西〕在做“测定滑轮组的机械效率”的实验中，所用的装置如下图，某同学正确测得重物被提升的高度是0.2m，物重是1.2N，其他的数据如下表所示：

绳自由端所受拉力F

绳自由端移动距离s

有用功

总功

0.5N

0.4m

0.24J

0.2J

上表数据中肯定错误的选项是         和            。

【讲解】依题意，该滑轮组有三段绳子承担重物的重力，据此判断出：

绳自由端移动的距离应为重物上升高度的3倍，即应为0.6m，所以s栏中的0.4m是错误的；再据机械效率的概念和物理意义判断

应小于

，所以

是错误的。

因此错误的选项是s栏中的0.4m和

栏中的0.2J。

【评注】此题考查了“机械效率”、“滑轮组”等基本知识，同时还考查了对上述基础知识的运用，在解答此题时，应对图、文所给定的条件认真地综合分析。

5.用图所示的滑轮组（滑轮组摩擦忽略不计）将一个重79牛的铁块A匀速提升2米，拉力F做功200焦，求：

〔1〕该滑轮组的机械效率。

〔2〕假设将铁块A置于水中，如图乙所示，仍用该滑轮组将其在水中匀速提升2米（不计水的阻力），那么拉力F′做了多少功?

（ρ铁＝7.9×103千克/米3）。

解析:

图甲中的有用阻力大小为G，有用功Gh，由于不计滑轮摩擦，所以额外阻力为动滑轮重力G动，额外功为G动h，总功为F做的功W总。

图乙中，有用阻力大小为绳A的力，A匀速上升，那么T＝G－F浮，有用功W′有＝Th。

额外阻力仍为动滑轮重力G动，额外功为G动h。

总功为F′做的功W′总。

可见要求W′总，必须先求出F浮和额外功W′额。

本问中W′额与第〔1〕问中W额相同。

〔1〕

W额外＝W总－W有＝200焦－158焦＝42焦

〔2〕浸在水中匀速提升时：

F浮＝ρ水gV＝ρ水g·

T＝G－F浮

W有′＝Th＝69牛×2米＝138焦

W′总＝W′有＋W额＝138焦＋42焦＝180焦

习题精粹

1.如下图为辘轳和滑轮组合的机械装置。

辘轳的轴半径r为15厘米，摇把到轴心线的距离R为40厘米。

利用该装置将重800牛顿的物体匀速提起。

假设滑轮及绳重均不计，机件间摩擦也不计，试求摇把上至少应加多大的力？

2.身高几乎相同的兄弟二人，用长1.5米的扁担抬一桶水，水桶挂在距哥哥肩0.5米处的扁担上，桶和水共重300牛，问兄弟二人肩上各负担多大的力？

〔不计扁担重〕

3.有一杠杆以O点为支点，受三个力

和

作用处于平衡状态，如下图，请在图中画出三个力的力臂

和

。

4.如图，滑轮A上挂一重10牛的物体B，C为固定点〔地面〕，当滑轮A在力F的作用下向上匀速上升时，滑轮A的速度为重物B上升时速度的_______倍，力F应为______牛〔滑轮A和绳重及摩擦均不计〕。

5.如图19所示，浸没在水中的金属块，体积为2米3，重4×104牛，用滑轮组向上匀速吊起金属块〔金属块始终全部浸没在水中〕，至少要用多大的拉力F才行？

〔动滑轮及摩擦不计〕

6.以下各属什么类型的杠杆〔〕

A.铡刀B.钢丝钳C.扫帚D.天平E.镊子

7.判断以下说法是否正确：

〔1〕使用杠杆总是省力的。

〔〕

〔2〕只有支点在动力作用点和阻力作用点中间的杠杆，才有可能是省力杠杆。

〔〕

〔3〕只有杠杆支点到动力作用点的距离大于支点到阻力作用点的距离时，使用杠杆才省力〔〕

8.二个体积相等的实心铜球和铅球，挂于轻质杠杆两端，当支点O位于某处时，杠杆平衡，如下图。

现将两球慢慢浸没在水中后，要想使杠杆平衡，下述支点O的移动情况中正确的选项是〔〕

A.向铜球侧移动B.向铝球侧移动

C.不需要移动D.无法判断

9.如下图，物体的质量为15kg，滑轮重力为20N，用力F拉着滑轮使物体匀速上升4m，问：

拉力F做了多少功？

〔不计摩擦〕

10.一个人用杠杆提升一重为500N的重物时，手下降的高度是1m时，重物被举高了0。

2m，这时人做多少功？

人用的作用力多大？

11.一辆功率为45000W的汽车以54km／t的速度在平直的路面上匀速行驶30km，求汽车受到的阻力。

功率假设是不变，汽车匀速上坡需要5000N的牵引力，那么汽车匀速上坡的速度为多大？

参考答案

1.分析：

此题是轮轴，滑轮的组合装置根据牛顿第三定律，滑轮和轴之间通过绳子相互的拉力，大小相等，把两个分连接起来

解答:

对于滑轮，拉力F

对于轮轴

F2=F=400NR=0.40mr=0.15m

说明:

轮轴在实际生活中应用很多，可以把轮轴看成是一个以轮半径为动力臂，轴半径为阻力臂的边续旋转的杠杆，因此，F2/F1=R/r。

实际中也有把动力作用在轴上的，所以F2理解为作用在轴上的力，F1理解为作用在轮上的力，不要死背公式。

2.分析:

兄弟二人抬水时，水桶作用在扁担上的力是阻力，兄弟俩肩头对扁担的作用力都是动力。

假设要求哥哥肩上负担的力有多大，可把弟弟的肩同扁担接触的那点看作是支点；反之，求弟弟肩上负担的力，只要把哥哥的肩同扁担接触的那点作支点，然后用权多平衡条件来求解。

解答:

设扁担长为L，哥哥肩与水桶作用在扁担上的力的作用点的距离为L0。

那么弟弟肩与水桶作用在扁担上的力的作用点的距离为L─L0。

以弟弟肩为支点，根据杠杆平衡条件，

G（L-L0）=F哥L

以哥哥肩为支点，根据杠杆平衡条件

GL0=F弟L

即哥哥负担200牛的力，弟弟负担100牛的力。

说明:

过支点的作用力，力臂为零，分别把支点选肩头，可以减少未知量，使问题方便地解决。

3.分析指导:

首先分别作出三个力

的作用线，即通过力的作用点沿力的方向作的一条直线〔一般常用虚线表示〕，然后分别作出从支点到这三条作用线的垂线并标明对应的力臂

和

。

答案:

如下图

4.分析:

A是一个动滑轮，设重物B上升的高度为h，那么动滑轮A上升的高度就为h/2，这是此题的关键所在，速度大小为移动的距离除以时间A、B上升时间相同，所以上升高度比为速度比。

解答：

在相等的时间t内，B上升的速度VB=h/t。

A上升的速度VA=h/2t。

显然，VA=

VB。

又因为滑轮A和绳重及摩擦均不计，故F=2G=20牛

说明:

此题综合动滑轮、速度等知识来进行发散思维。

标清楚A、B物体移动距离的关系非常重要，然后灵活运用所学的速度、动滑轮等基本知识。

5.分析:

金属块匀速上升应满足力的平衡条件。

金属块受重力、浮力、滑轮组对它向上的拉力满足G=F浮+F拉。

金属块受到的浮力由阿基米德原理来计算F浮=ρ水gV排对重物的拉力，由图可知，由3股绳子来承担，F拉=3F

解答:

F浮=ρ水gV排

=1×103（千克／米）3×9.8（牛／千克）×2米3

=1.96×104牛

金属块匀速上升，处于平衡状态，滑轮组对金属块的拉力

F拉=G-F浮=4×104牛-1.96×104牛

=2.04×104牛

滑轮组吊起重物是由3股绳子承担，绳子自由端拉力即是每股绳上受的力。

即至少要用9.8×103牛的拉力才行。

6.分析指导:

铡刀使用时，刀把上用力的力臂〔即动力臂〕大于被铡物体对刀口的阻力力臂〔即阻力臂〕，由于动力臂大于阻力臂，所以是省力杠杆。

钢丝钳使用时，手柄比钳丝口长；大扫帚扫地时，手对扫帚把作用力的力臂小于地面对扫帚阻力的力臂；天平两侧臂长相等；镊子使用时，力作用于镊子中部，镊子尖物体对镊子的作用力力臂较大。

所以，属于省力杠杆的有：

铡刀，钢丝钳；属于费力杠杆的有：

扫帚，镊子；属于等臂杠杆的有：

天平。

小结:

解此类问题时，首先确定出杠杆的支点、动力、动力臂、阻力、阻力臂，再根据杠杆平衡条件，比较动力臂与阻力臂的大小，得出结论来。

7.分析指导:

使用杠杆并不一定都是为了省力，在实际中有时是为了方便，如使用镊子、钓鱼竿，反而是费力的。

因此说法〔1〕是错误的。

杠杆平衡时，判断该杠杆是否是省力杠杆的依据就是：

动力臂是否大于阻力臂。

无论支点在动力作用点、阻力作用点的中间，还是在二力作用点的同侧，都有可能存在着动力臂大于阻力臂的情形，因此，说法〔2〕是不全面的。

关于说法〔3〕，支点到二力作用点的距离一般不是二力力臂。

因此，不能据此来判断动力与阻力的大小关系。

答案:

为×，×，×

小结:

判断杠杆的省力情况的依据就是：

动力臂＞阻力臂。

8.分析:

由于两球密度不同，质量不同，杠杆平衡时L铝＞L铜。

当都浸没在水中后，根据阿基米德原理，两球浮力相等，即相当于两边减少了相等的重力，但铜球一侧减少的“力×力臂”少，因此必须将支点向铜球一侧移动。

答:

A。

9.分析指导:

由图可知，物体匀速上升4m，那么动滑轮上升了2m，即F通过距离为2m，拉力F必须在克服动滑轮重力的同时还要用2G即2mg的力去提重物，那么拉力F做的功可用

计算出来。

由于

，那么

。

小结:

在计算力对物体做功时，要把力和物体移动距离对应起来，在此题中，容易把物体上升距离认为是F方向上移动距离，为了能准确判断物体上升距离和动滑轮上升距离的关系，可将动滑轮旋转水平方向。

10.分析指导:

先确定直接用手做的功和用杠杆做的功

直接用手举高物体做的功

杠杆所做的功

据功的原理：

小结:

应用功的原理解释，关键是要正确地区别机械所做的功和用手直接对物体做的功。

11.分析指导:

〔1〕依题意，汽车匀速行驶，水平方向上牵引力和阻力平衡，由速度公式求出做功时间t，由

求出做的功，用

可求出牵引力F的大小，具体过程如下：

∴员汽车受阻力为

N，上坡的速度为9m/s。

〔2〕汽车做匀速直线运动

由

，得

汽车牵引力

∴

汽车上坡时，功率不变，此时对应的牵引力为

，那么对应的速度就为

。

那么

小结:

〔1〕在解有关功率的问题时，一定要注意P，W，t或P，F，v三者之间的对应性，其三者都是对应于同时、同一机械的功和功率。

〔2〕具体运算过程中，要统一单位。