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文檔簡介
1.結合實例,認識功的概念。知道做功的過程就是能量轉化或轉移的過程。2.知道機械功和功率。用生活中的實例說明機械功和功率的含義。3.知道動能、勢能和機械能。4.通過實驗,了解動能和勢能的相互轉化。舉例說明機械能和其他形式能量的相互轉化。5.能說出人類使用的一些機械。了解機械的使用對社會發(fā)展的作用。6.知道簡單機械。探究并了解杠桿的平衡條件。7.知道機械效率。了解提高機械效率的意義和途徑??键c課本內容摘要做功①物體受到力的作用(F),并在力的方向上移動了距離(s),就說這個力對物體做了功(W)。
W=Fs國際單位:焦耳
1J=1N·m②不做功的情況:a.有s,沒F。物體由于慣性而運動。b.有F,沒s。如搬不起,推不動。c.有F,有s,但F⊥s。如提著物體前進,力和距離不在同一方向,則認為物體的移動不是該力作用的結果,作用力沒有做功??键c課本內容摘要功率①物理學中,用功率表示物體做功的快慢。物體做的功與做功所用時間的比值叫做功率。國際單位:瓦特
1W=1J/s②功率(P)大表示做功快:a.大功率機械工作相同的時間做功多;b.大功率機械完成同樣的功,用時短。③功率(P)和效率(η)是兩個互不相關的物理量。功率大,但效率不一定高。④物體在動力F的作用下以速度v做勻速直線運動,則功率為:P=(續(xù)表)考點課本內容摘要功和能的關系①一個物體能夠對外做功,就說物體具有能量,簡稱能。物體做功的過程就是能量轉化的過程。功和能的單位相同,都是焦耳(J)。②一個物體具有能量才能做功,沒有能量就做不了功。物體能夠做的功越多,它具有的能量就越大。(續(xù)表)考點課本內容摘要動能①運動的物體能推動其他物體做功,所以具有能量,叫動能。②質量相同的物體,速度越大,動能越大;速度相同的物體,質量越大,動能越大。(續(xù)表)考點課本內容摘要勢能①勢能包括重力勢能和彈性勢能。②物體由于被舉高而具有的能叫重力勢能。物體質量越大,位置越高,它具有的重力勢能越大。*E勢=mgh③發(fā)生彈性形變的物體能做功,具有彈性勢能。物體的彈性形變越大,具有的彈性勢能就越大。④為了分析的方便,我們通常選擇物體運動的最低點為勢能零點。(續(xù)表)考點課本內容摘要機械能及其轉化①動能和勢能之間可以互相轉化。②滾擺從高的地方滾下來,轉動速度越來越快,是重力勢能轉化為動能。然后,滾擺又開始往上滾動,滾動的速度減慢,但高度增加,是動能轉化為重力勢能。(續(xù)表)考點課本內容摘要機械能守恒①動能和勢能統(tǒng)稱為機械能。②大量研究結果表明,在只有動能和勢能相互轉化的過程中,盡管動能、勢能大小會變化,但總的機械能保持不變,即機械能是守恒的。③但事實上,運動的物體總要受到摩擦阻力的作用,這樣機械能總會減少,結果運動的物體最終會停下來。④如果不考慮阻力,則機械能是守恒的,那么擺動的鐵鎖將不會停止,且鐵鎖能擺回相同的高度。(續(xù)表)考點課本內容摘要杠桿①一根硬棒,在力的作用下,能繞著固定點(O)轉動,我們把這樣的硬棒叫做杠桿。②繞著轉動的點叫支點。使杠桿轉動的力叫動力(F1)。阻礙杠桿轉動的力叫阻力(F2)。③支點到動力作用線的距離叫動力臂(l1)。支點到阻力作用線的距離叫阻力臂(l2)。注意:力臂是“點到線”的距離。④力和力臂成反比:當l動>l阻時,F(xiàn)動<F阻,是省力杠桿;當l動<l阻時,F(xiàn)動>F阻,是費力杠桿。(續(xù)表)考點課本內容摘要杠桿平衡條件杠桿平衡的條件是:F1l1=F2l2杠桿靜止、勻速轉動或緩慢轉動,都可以認為是杠桿平衡。(續(xù)表)考點課本內容摘要滑輪滑輪組①軸固定不動的滑輪叫做定滑輪。使用定滑輪不省力,但可以改變力的方向。②軸可以隨被吊物體一起運動的滑輪叫做動滑輪。使用動滑輪可以省力,但不能改變力的方向。③既能改變力的方向,又能省更多的力,可以把動滑輪和定滑輪組合在一起,構成滑輪組。④定滑輪是一個等臂杠桿,不省力也就不費距離。動滑輪是一個動力臂為阻力臂兩倍的杠桿,省一半力,卻移動二倍距離。(續(xù)表)考點課本內容摘要輪軸和斜面①輪軸由具有共同轉動軸、半徑不同的兩部分組成。離軸心較遠的部分叫輪,離軸心較近的部分叫軸。②斜面是以增加移動距離為代價,以達到省力的效果。盤山公路、樓梯、引橋等都應用了斜面的省力原理。(續(xù)表)考點課本內容摘要機械效率①完成某任務時,必須要做的功叫有用功。由于機械本身的重量以及摩擦等因素,人們不得不多做的一些功,叫額外功。有用功與額外功的總和叫做總功。
②有用功跟總功的比值叫做機械效率:
(續(xù)表)考點課本內容摘要機械效率③有用功可以分成兩種:a.提升重物:克服重力做功W有=Ghb.水平移動:克服摩擦做功W有=fs物④滑輪組的機械效率:跟提升物體的高度無關。(續(xù)表)考點課本內容摘要※功的原理
使用杠桿省功嗎?使用動滑輪省功嗎?①大量事實表明,使用任何機械做的功(W總),都不少于不使用機械時而直接做的功(W有)。也就是說,使用任何機械都不省功(η<1)。這個結論叫做功的原理。②根據功的原理可知,既省力又省距離的機械是不存在的。省力機械費距離,費力機械省距離。③在理想情況下:使用杠桿或滑輪
在理想情況下:使用斜面
(續(xù)表)
1.(1)如圖甲從斜面上滾下來的小球,把小木塊推動了一段距離,則小球對小木塊________(填“做了功”或“沒做功”),你判斷的根據是___________________________________。甲乙丙(2)跟運動方向相同的力叫動力。動力對物體做功,就是給物體能量,物體的機械能會________。相反,跟運動方向相反的力叫阻力。阻力對物體做功,物體的機械能會________。做功的過程就是能量轉化的過程,一個力是否做了功可以從受力物體能量的變化情況“看出來”。(3)有同學研究發(fā)現(xiàn),圖乙和圖丙兩種情況,力的方向和運動方向都不一致。沒有做功的是________。為什么?
2.用50N的水平推力,將重為100N的物體沿水平地面推動了10m,則推力做功________J,因為(公式)____________;重力做功________J,為什么?
3.(1)____________________叫功率。甲物體10s做功150J,乙物體1min做功1200J,則物體________功率大,說明_______(填“甲”或“乙”)物體做功________(填“少”或“慢”)。 (2)甲、乙兩同學同時開始爬樓梯,結果甲同學先到達,那么誰的功率大?____________,你判斷的根據是________________________________________________________________________。 (3)人進行體育運動時,能量的輸出功率約為50W,則體育鍛煉半小時,約做功________J,你的根據是________(公式)。
4.如圖,用杠桿把重為G的物體舉高h,克服重力做的功為WG=________;動力做的功為WF=_______。那么兩者的大小關系為WG________WF,你判斷的根據是________,_______時取等號。
5.(1)甲叉車比乙叉車的機械效率高,它們分別把質量相同的貨物勻速舉起相同高度,兩車相比,甲叉車做的有用功______(填“多”“少”或“與乙相同”),你判斷的根據是____________________________。甲叉車做的總功________(填“多”“少”或“與乙相同”),你判斷的根據是___________________________________________________________________________。
(2)如果甲叉車的效率為70%,乙叉車的效率為50%,則完成相同的工作后,甲、乙兩叉車耗用的總能量之比為________,你判斷的根據是__________________________。6.(1)________的物體具有動能;__________的物體具有重力勢能;____________叫機械能。
(2)騎車下斜坡,不蹬腳踏板,車速也會越來越________,此時人和車的______能在增加,你判斷的根據是________________;________能在減少,你判斷的根據是________________________。 (3)自行車的質量約為30kg,請根據你的經驗判斷:在你騎車的某時刻,________(填“人”或“車”)的動能大,你判斷的根據是______________________。7.(1)如圖所示的兩組裝置,甲叫做________,乙叫做______。
(2)它們能來回運動的原因是________________________________________________________________________。(3)當擺動到_______時,勢能最大,動能為______。在______過程中,勢能轉化為動能。(4)在往返運動的過程中,能上升的最大高度逐漸減少,最后會停下來,是因為________________。8.(1)有同學認為:只要物體上升,就是動能轉化為重力勢能。你認同這種觀點嗎?
如圖,甲乘著電梯勻速上升,這是動能轉化為勢能的過程;乙乘著電梯勻速下落,這是勢能轉化為動能的過程。對嗎?答:________,因為___________________________________。
(2)如果甲乙兩人質量相等,當他們運動到同一水平高度時,甲的動能________乙的動能,因為__________________________。甲的勢能________乙的勢能,因為__________________________。甲的機械能________乙的機械能,因為______________________。9.如圖用釣魚竿把魚拉起,O為支點,F(xiàn)1
是拉起魚竿的動力,完成下面問題:
(1)阻力F2
應該是________(A.魚的重力;B.魚線對竿的拉力),理由是_______________________________________________。(2)在圖中畫出阻力F2
的示意圖和阻力臂l2。
(3)釣魚竿屬于________杠桿,你判斷的根據是___________________________________________________________________。
(4)如果魚的重量為15N,動力臂l1為0.4m,阻力臂l2
為2m,則拉起魚竿的力F1
為________N,你計算的方法是___________________________________________________________________。10.(1)如圖,用剪刀修剪樹枝,請在圖中畫出力F1
的力臂l1,并在A點處畫出阻力F2
的示意圖。(2)怎樣可以更省力?可行的辦法是____________________,根據是________________________。
11.如圖使用的各種機械,移動同一重物G,分別需要多大的動力?說明你依據的原理。不計摩擦和機械自重。F1=____GF2=____GF3=____G
F4=____G12.升國旗時,我們會發(fā)現(xiàn)是用繩子繞過旗桿頂端的滑輪才把國旗拉上去的。
(1)旗桿上的滑輪是一個________滑輪,你判斷的根據是____________________________________________________________。
(2)如果勻速拉動繩子時由方向1改為方向2(如圖所示),則所用的力F1________F2,你判斷的根據是___________________________________________________________________________。 (3)事實上,拉起國旗的力比國旗的重力還要大,原因是____________________________________________________________。13.(1)如圖甲,人站在地面上,要拉起重物,請畫出最合適的繞線方法。(2)請在圖乙中畫出另一種繞線的方法。哪種方法更省力?為什么?14.關于“探究杠桿平衡條件”的實驗,完成下面問題:甲乙丙
(1)應先調節(jié)橫梁在________位置平衡,這樣做的目的是____________________________________________________________。(2)如果此時發(fā)現(xiàn)橫梁右端偏高(如圖甲),則可將________向________調節(jié)。(3)在一次實驗中,橫梁如圖乙情況靜止,則此時橫梁是否平衡?是否馬上記錄數(shù)據?為什么?
實驗時,我們應該調節(jié)橫梁在水平位置靜止,這樣做的目的是___________________________________________________。 (4)有同學繼續(xù)用彈簧測力計進行了如圖丙所示的實驗,卻發(fā)現(xiàn)“F1
·l1
≠F2·l2”,其原因是:__________________________。一、考查功的理解例題1:(2022·樂山)下列四幅圖中,力有對物體做功的是()A.推車未推動C.搬石未搬起B(yǎng).提著滑板水平前行D.用繩子
提升物體分析是否對物體做了功可以從下面兩方面進行分析:
(1)從做功的兩個必要條件來分析:
有力作用在物體上;物體在力的方向上移動了距離。有下面三種不做功的情況:
①有力,無距離:搬不起、推不動、舉著不動等;
②有距離,無力:打保齡球,球出手后向前滑行十幾米,只是由于慣性而運動,但沒有力做功;
③有力,有距離,但力的方向和移動方向“垂直”:如背著、挑著、提著向前走等。(2)從做功的結果去分析:
對物體做功的過程就是能量發(fā)生轉化的過程。對物體做了功,物體的機械能會增加,如把物體舉高;如果對物體做了功,轉化為物體的內能,則物體的內能會增加,如壓縮氣體。
本題中,選項A和選項C中物體沒有移動距離,選項B中物體運動方向與力的方向垂直,只有選項D中物體沿力的方向移動了距離。故答案為:D。1.(2023·連云港)下列有關功的說法正確的是()A.用力推車沒有推動,人對車也做了功B.足球在水平地面上滾動時重力對足球沒有做功C.運動員舉起杠鈴在空中靜止不動時對杠鈴做了功D.學生背著書包在水平路面勻速前進時對書包做了功答案:B
2.(2023·丹東)如圖所示是籃球運動員比賽時的情景。運動員把飛來的籃球接住,說明力可以改變物體的______________;運動員再將籃球投出,籃球離開手后,繼續(xù)向上運動,是因為籃球具有________;籃球離開手后,手對籃球__________(填“做功”或“不做功”)。答案:運動狀態(tài)慣性不做功3.(2023·宜賓)如圖所示,一個物體被水平力F壓在豎直墻面體受到的摩擦力大小_________(填“相等”或“不相等”),下滑時水平力對物體__________(填“做功”或“不做功”)。答案:相等不做功二、考查功的計算、功的原理
例題2:(2022·連云港)2022年北京冬奧會上廣泛應用智能設備。一款智能送餐機器人的重力是500N,如果機器人在水平路面上以0.8m/s的速度沿直線勻速運動50m,它所受到的阻力為60N。機器人的重力做功_______J,牽引力對機器人做功______J。分析做功的兩個必要因素為作用在物體上的力和物體在力的方向上移動的距離。由于機器人在水平路面上沿直線勻速運動,沒有在重力的方向上移動距離,所以重力不做功,即重力做功為0J。機器人在水平路面上以0.8m/s的速度沿直線勻速運動,處于平衡狀態(tài),所受的牽引力F=f=60N,牽引力對機器人做的功W=Fs=60N×50m=3000J。
故答案為:0;3000。4.(2023·長沙)如圖,大人和小孩分別將5塊相同的磚從一樓搬)到二樓,在這個過程中,下列說法正確的是( A.小孩對磚做功更多 B.小孩對磚做功更快 C.大人對磚做功更多 D.大人對磚做功更快
答案:D
5.(2022·杭州)現(xiàn)有甲、乙、丙三個質量不同的物體(m甲>m乙>m丙),在相等的恒力F作用下,分別在水平方向、沿斜面向上、豎直方向通過了相等的距離s,如圖所示。F在三種情況下做的功)分別為W甲、W乙、W丙,三者大小判斷正確的是( A.W甲>W乙>W丙
B.W甲<W乙<W丙
C.W甲=W乙=W丙
D.W甲=W乙<W丙
答案:C
6.(2022·懷化)如圖所示,水平地面上有一重為20N的物塊,在水平拉力F=5N作用下向右運動了10m,在這個過程中拉力F對物體做的功為________J,重力做的功為________J。答案:50
0
7.(2022·廣東)圖中某智能機器人的質量為80kg,其輪子與水平地面接觸的總面積為5×10-4
m2。在水平地面上工作時,該機器人勻速直線運動的速度為1m/s,所受阻力是機器人重力的0.05倍。求:(g取10N/kg)(1)機器人對水平地面的壓強。(2)機器人在水平地面上勻速直線運動時的牽引力。(3)機器人在水平地面上勻速直線運動30s,此過程中牽引力做的功。解:(1)機器人的重力G=mg=80kg×10N/kg=800N在水平地面上工作時,機器人對水平地面的壓力F=G=800N機器人對水平地面的壓強(2)機器人在水平地面受到的阻力f=0.05G=0.05×800N=40N機器人勻速直線運動時,機器人在水平方向上受力平衡,則機器人的牽引力
F牽=f=40N。(3)此過程中牽引力做的功W=F牽
s=F牽
vt=40N×1m/s×30s=1200J。
三、考查功率的理解和計算
例題3:物塊在水平拉力F(大小未知)的作用下,在水平直線軌道上運動(如圖),其中AB=CD=10m。已知物塊在AB段和CD段分別以2m/s和5m/s的速度勻速運動,且在AB段、CD段所受摩擦阻力分別為1N和2N,則以下判斷正確的是()A.該物塊在CD段的慣性比AB段大B.該物塊通過AB段和CD段所用的時間之比為2∶5C.拉力F在AB段所做的功為20JD.拉力F在CD段做功的功率為10W分析慣性的大小只與質量有關,與速度大小無關,故A錯誤;由題知,物塊在AB段和CD段的速度之比為2∶5,AB和CD距離相等,則該物塊通過AB段和CD段所用的時間之比為5∶2,故B錯誤;物塊AB段勻速運動,拉力等于摩擦阻力,拉力F在AB段所做的功W=FABsAB=fABsAB
=1N×10m=10J,故C錯誤;物塊在CD段勻速運動,拉力等于摩擦阻力,拉力F在CD段做功的功率P=FCDvCD=fCDvCD=2N×5m/s=10W。
故答案為:D。名師點撥
(1)使用W=Fs計算功時,一定要考慮清楚哪一段距離s是在這個力F的方向上移動的距離。計算時力的單位取N,距離的單位取m,得出的功的單位才是J。位取N,速度單位取m/s,得出的功率單位才是W。
8.(2023·濰坊)如圖甲所示,工人用推力F將重為1000N的箱子沿斜面推至水平車廂中,斜面長3m、高1.5m,F(xiàn)始終與箱子運動方向相同。箱子運動路程隨時間變化關系如圖乙所示,推力F隨時間變化關系如圖丙所示。下列分析正確的是()甲乙丙A.0~10s內,箱子做加速運動B.0~10s內,箱子所受摩擦力為100NC.10~20s內,推力F的功率為160WD.10~20s內,箱子所受摩擦力為160N答案:B
9.(2023·廣州)物體A重5N,如圖甲,A在水平拉力F1
作用下,在水平面從M勻速直線運動到N用時3s;如圖乙,在A上放置一個鉤碼,A在水平拉力F2
作用下,在另一水平面從P勻速直線運動到Q用時2s。
(1)在MN、PQ段,A的速度分別為v1、v2,A所受摩擦力分別為f1、f2,則v1__________(填“>”“<”或“=”,下同)v2,f1__________f2。(2)A從M運動到N,F(xiàn)1
做的功為______J、功率為_____W,A所受重力做的功為__________J。
答案:(1)<>(2)0.3
0.1
0
10.(2022·齊齊哈爾)如圖甲所示,水平地面上的物體在水平推力F的作用下做直線運動。當水平推力為F1
時,物體運動的路程與時間關系如圖乙所示;當水平推力為F2
時,物體運動的速度與時間關系如圖丙所示,則F1________F2。若兩次推力的功率分別為P1、P2,則P1_____P2。(以上兩空均填“>”“<”或“=”)答案:=<
11.(2023·南通)如圖所示,小明的質量為60kg,他在30s內完成了10個引體向上,每次重心上升50cm,g取10N/kg。求:(1)小明所受重力的大小。(2)完成一個引體向上克服重力做的功。(3)30s內克服重力做功的功率。解:(1)小明所受的重力為G=mg=60kg×10N/kg=600N。(2)完成一個引體向上克服重力做的功為W=Gh=600N×0.5m=300J。(3)30s內克服重力做的功為W總=10W=10×300J=3000J30s內克服重力做功的功率為四、考查對機械能和能量轉化的理解
例題4:(2022·廣東)圖甲中過山車從A點出發(fā),先后經過B、C、D、E點。圖乙是過山車在B、C、D、E點的動能和重力勢能大小的示意圖,則過山車的動能在________點最大,B點重力勢能的大小________(填“大于”“小于”或“等于”)E點動能的大小。在這個過程中,過山車的機械能是________(填“變化”或“不變”)的。甲乙
分析由圖乙可知,過山車的動能在C點最大,在B點最小;B點的重力勢能大小與E點的動能大小相等。由于機械能等于動能和勢能的總和,由圖乙可知,在這個過程中,過山車的機械能是變化的。
故答案為:C;等于;變化。名師點撥機械能變化的判斷:(1)動力對物體做了功,物體的機械能會增加。
如:工人把煤氣瓶扛上高樓,工人對煤氣瓶做了功,煤氣瓶機械能增加;汽車勻速上斜坡,牽引力做功,汽車機械能增加(由消耗汽油而來)。(2)阻力對物體做功(負功),物體的機械能會減小。
如:汽車剎車,靠車輪跟地面的摩擦,使車減速停下來,機械能減少,轉化為內能。小孩滑滑梯,在下滑的過程中臀部摩擦發(fā)熱,有部分機械能會轉化為內能,機械能減小。(3)不考慮摩擦的理想情況:只有動能和勢能之間的轉化——機械能守恒。
如:不考慮空氣阻力時,跳水運動員從跳起到下落入水前、蘋果從樹上掉下來的過程、推出去的鉛球在空中運動的過程,總的機械能是守恒的。12.(2022·玉林)如圖所示,艦載機在“山東艦”航母上起飛,其在加速上升過程中()A.動能減小,重力勢能增大B.動能增大,重力勢能減小C.動能增大,重力勢能增大D.動能減小,重力勢能減小答案:C13.(2023·泰州)如圖所示,小明沿滑道從頂端勻速下滑的過程中,小明的()A.重力勢能減小,機械能減小B.動能不變,機械能不變C.重力勢能減小,動能增大D.重力勢能不變,機械能減小答案:A14.(2023·棗莊)掉在地上的彈性小球會跳起,但是越跳越低。()
A.小球越跳越低,說明小球的機械能逐漸減少 B.從A點運動到B點,小球的重力勢能轉化為動能 C.經過相同高度的B、C兩點時,小球的重力勢能相同 D.經過相同高度的B、C兩點時,小球的動能相同
答案:D
15.(2023·懷化)如圖人造地球衛(wèi)星沿橢圓軌道繞地球運行時,不受空氣阻力,機械能守恒,當衛(wèi)星從近地點向遠地點運動時,它的重力勢能________(填“增大”或“減小”),衛(wèi)星在_____(填“遠”或“近”)地點時重力勢能最大。答案:增大遠
16.(2022·廣州)如圖,小芳設想利用升降臺讓球越彈越高。將球從M點豎直向下以某一速度拋出,球經靜止在位置a的臺面反彈后,到達的最高點為N。經臺面反彈后上升過程球的動能_____(填“增大”“減小”或“不變”),N________(填“可能”或“不可能”)比M高。球從N點下降時,臺面已升至合適的位置b并保持靜止,球再次經臺面反彈后,到達的最高點P________(填“可能”或“不可能”)比N高。
答案:減小
可能
不可能
17.(2023·蘭州)近年來,渣土車因超速、超載而引發(fā)的交通事故時有發(fā)生,引起了交通管理部門的高度重視。小彤設計了如圖所示的實驗來模擬汽車超速、超載帶來的危害,通過電磁鐵的控制,讓質量分別為m1
和m2(m1<m2)的小鋼球從圓弧軌道的一定高度(h1<h2)由靜止?jié)L下,撞擊水平面上的紙盒并將紙盒推動一段距離(實驗中的圓弧軌道、水平面和紙盒均不變)。甲乙丙
(1)分析甲、乙兩圖可知,__________(填“甲”或“乙”)圖中的小鋼球在剛到達水平面時的速度更大。 (2)比較甲、乙兩圖可知,在__________一定時,小鋼球的__________越大,動能越大。(3)比較________兩圖可以模擬汽車超載帶來的危害。(4)假如你是一名汽車駕駛員,請你從物理學的角度談談在安全行車方面需要注意哪些事項__________________。答案:(1)乙(2)質量速度(3)乙、丙(4)不要超速和超載
18.(2022·天津)熱愛勞動的津津,在家學做天津特色菜“貼餑餑熬小魚”時,一個飲料瓶不小心落到松軟的玉米面團上,在面團上留下較深的痕跡。于是他靈機一動,利用玉米面團和裝有水的飲料瓶,依次做了如圖所示的實驗,對如下兩個問題進行了探究。問題一:壓力的作用效果跟哪些因素有關?問題二:重力勢能大小跟哪些因素有關?(1)做實驗①②③時為了探究________(填“問題一”或“問題二”)。(2)利用實驗④⑤可探究重力勢能大小與__________是否有關。
(3)《民法典》中規(guī)定“禁止從建筑物中拋擲物品”,生活中更要杜絕“高空拋物”這種嚴重危害公共安全的行為,“高空拋物”危害性大的原因,可通過分析實驗⑤⑥得出的結論來解釋,請你寫出該結論_______________________________________。答案:(1)問題一(2)質量(3)質量相同的物體,位置越高,重力勢能越大五、考查力臂的作圖、杠桿的種類、杠桿原理及其應用例題5:(2022·十堰)下列工具正常使用時,能省力的是()A.瓶蓋起子B.托盤天平C.筷子D.理發(fā)剪刀分析結合圖片和生活經驗分析動力臂和阻力臂的大小關系,當動力臂大于阻力臂時,是省力杠桿;當動力臂小于阻力臂時,是費力杠桿;當動力臂等于阻力臂時,是等臂杠桿。只有瓶蓋起子在使用過程中,動力臂大于阻力臂,是省力杠桿。
故答案為:A。類型力臂關系力的關系特點應用省力杠桿l1>l2F1<F2省力費距離開瓶器、羊角錘等等臂杠桿l1=l2F1=F2不省力、不費距離蹺蹺板、天平等費力杠桿l1<l2F1>F2費力省距離釣魚竿、鑷子、筷子等名師點撥1.杠桿的平衡條件:F1l1=F2l2。2.杠桿的分類:
例題6:(2022·濟寧)中國古代人民為了抵御入侵,常在城池周圍建造護城河,通過吊橋升降控制人員進出。如圖是吊橋被拉起時的模型圖,請在圖中畫出拉力F的力臂。分析力臂是從支點到力的作用線的距離,由題知,杠桿的支點在O處,從支點向力的作用線引垂線,支點到力的作用線的距離就是動力臂,如圖所示。名師點撥)19.(2023·深圳)下列屬于費力杠桿的是(答案:D20.(2022·樂山)周末,爸爸領著小梅玩蹺蹺板,當兩人雙腳離地后最有可能讓蹺蹺板在水平方向上保持平衡的是()ABCD答案:B
21.(2023·自貢)桿秤是一種中國傳統(tǒng)的稱量工具,凝聚著中國人民的智慧。如圖所示,O為桿秤提紐,OA=8cm,秤砣質量m=0.2kg,不掛重物和秤砣時,手提提紐,桿秤可水平平衡。用它稱魚,當秤砣置于B點時,桿秤再次水平平衡,此時測得OB=32cm,則魚的質量為()A.1.0kgB.0.8kgC.0.6kgD.0.4kg答案:B
22.(2022·百色)如圖所示,輕質細桿可繞豎直墻上的O點轉動,末端掛一個重為150N的物體,拉力F沿水平方向。當θ=45°時,拉力F=________N。若保持拉力沿水平方向,讓細桿順時針緩慢旋轉到圖中虛線位置,則拉力將_______(填“變大”或“變小”)。答案:150變大
23.(2023·廣州)圖甲中工人用工具搬運石頭,該工具可簡化成圖乙中杠桿AB,移動支架,可使支點O在AB間移動。桿水平靜止,忽略桿重。(1)人對桿的壓力為F1,繩對桿的拉力為F2,F(xiàn)1、F2
豎直向下。①在圖乙中畫出F1的力臂l1;②F2
的力臂l2=_________(用F1、F2、l1
表示)。
(2)同一石頭仍懸掛在桿B端,人對桿A端的壓力方向不變,只通過移動支點O使該壓力變小,桿仍保持水平靜止,支點O應向__________(填“A”或“B”)端移動。答案:(1)如圖(2)B
24.(2023·南充)圖甲是自行車的手閘,其中ABO可視為一種杠桿,簡化示意圖如圖乙,O為支點,F(xiàn)2
為阻力,請在圖乙中畫出作用在A點的最小動力F1
及其力臂l1。甲乙答案:如圖
六、考查定滑輪和動滑輪知識、滑輪組的組裝
例題7:(2023·自貢)如圖所示,用一根繩子繞過定滑輪,一端拴在鉤碼上,手執(zhí)另一端,分別用力F1、F2、F3
勻速拉起鉤碼。)忽略繩子與滑輪的摩擦,下列說法中正確的是( A.F1
較大 B.F3
較大 C.F2
較大 D.F1、F2、F3
的大小相等分析由圖可知,圖中的滑輪是定滑輪,定滑輪不能省力,所以忽略繩子與滑輪的摩擦,勻速向上拉物體時,無論向哪個方向拉動繩子,施加在繩子上的拉力都與物體重力相等,因此三種拉法所用拉力一樣大。
故答案為:D。類型定滑輪動滑輪滑輪組圖示實質等臂杠桿省力杠桿—力臂關系l1=l2l1>l2—名師點撥1.滑輪的分類。類型定滑輪動滑輪滑輪組
動力情況(不計繩重和摩擦)F1=G繩子自由端移動距離ss=hs=2hs=nh(n是掛住動滑輪的繩子段數(shù))(續(xù)表)類型定滑輪動滑輪滑輪組特點不省力、可改變力的方向可省力,但不可以改變力的方向既可以省力又可以改變力的方向(續(xù)表)2.關于滑輪組的計算。(1)滑輪組中繩子自由端拉力的計算:(2)繩子自由端移動的距離:s繩=nh物(h物是物體被移動的距離,n為承擔重物繩子的段數(shù))。25.(2022·廣東)分別使用圖中四種裝置勻速提升同一重物,不計滑輪重、繩重和摩擦,最省力的是()ABCD答案:A
26.(2023·常德)如圖所示小明組裝了甲、乙兩種滑輪,用來提升同一物體,G物=200N(不計繩重、輪重和摩擦),要使物體豎直)勻速提升2m。下列說法中正確的是( A.F甲=200N,并向上移動4m B.F甲=100N,并向上移動2m C.F乙=200N,并向上移動1m甲乙D.F乙=400N,并向上移動1m答案:D
27.(2022·賀州)如圖所示的滑輪為_______(填“動”或“定”)滑輪。若不計滑輪重及細繩和滑輪間的摩擦,用豎直向上的拉力F=________N,可以勻速提升滑輪下重為100N的物體。答案:動5028.(2022·棗莊)如圖所示,若利用滑輪組向下拉繩將重物提升,請畫出滑輪組繞繩方法。答案:如圖
29.(2022·甘肅)如圖所示,某工人站在地面上使用由三個滑輪組成的滑輪組提升重物,請用筆畫線代替繩子,畫出最省力的繞繩方法。答案:如圖
七、考查探究杠桿平衡條件的實驗例題8:(2022·廣東)在“探究杠桿的平衡條件”實驗中:甲乙丙
(1)小明安裝好杠桿后,發(fā)現(xiàn)其左端下沉,如圖甲所示,為使杠桿在水平位置平衡,應將平衡螺母向________調節(jié)。
(2)如圖乙所示,杠桿調節(jié)水平平衡后,在A處懸掛3個鉤碼,每個鉤碼重0.5N。如果在B處施加一個拉力使杠桿在水平位置再次平衡,當方向為___________時,拉力最小,大小為_______N。 (3)課后,小明制作了一個簡易杠桿,調節(jié)杠桿在水平位置平衡,然后在它兩邊恰當位置分別放上不同數(shù)量的同種硬幣,使其在水平位置再次平衡,如圖丙所示,則力臂l1∶l2=________,若兩邊同時各取走一枚硬幣,則杠桿的________端將下沉。
分析(1)根據杠桿的平衡條件F1l1=F2l2,要使力最小,需要使力臂最大,當力的方向豎直向下時,力臂最長,力最小。
(2)在A點懸掛3個鉤碼,則由杠桿的平衡條件得3G×4l=FB×3l,可得最小的力FB=4G=4×0.5N=2N。
(3)設每個硬幣的重力為G,則由圖可得2Gl1=4Gl2,則l1∶l2=2∶1;若兩邊同時各取走一枚硬幣,則左邊為Gl1=2Gl2,右邊為3Gl2,由于2Gl2<3Gl2,所以杠桿的右端將下沉。
故答案為:(1)右;(2)豎直向下;2;(3)2∶1;右。名師點撥(1)將杠桿的中點掛在鐵架臺,讓支點處于杠桿的中點的目的是消除杠桿自重對實驗的影響。
(2)調節(jié)杠桿兩端的平衡螺母,使杠桿在水平位置靜止的目的是使力臂就在杠桿上,方便測力臂。調節(jié)的方法是:左高向左調,右高向右調。
(3)往杠桿兩端掛上不同數(shù)目的鉤碼,并改變鉤碼和鉤碼在杠桿上的位置,進行多次測量,其目的是避免實驗數(shù)據的偶然性,使結論具有普遍性。
30.(2023·連云港)如圖所示,每個鉤碼的質量為50g,在均勻杠桿的A處掛2個鉤碼,B處掛1個鉤碼,杠桿恰好水平平衡。在A、B兩處再各加1個鉤碼,那么()A.杠桿仍水平平衡B.杠桿的左邊向下傾斜C.杠桿的右邊向下傾斜D.將A處的鉤碼向左移動一格,杠桿仍能水平平衡答案:C
31.(2023·隨州)勞動教育越來越重要,許多同學在勞動中獲得了愉悅的體驗也掌握了許多勞動技能。小芳周末回到鄉(xiāng)下姥姥家接過姥姥肩膀上的擔子學習挑擔技巧(如圖所示)。假如一個筐子重一個筐子輕(一頭重一頭輕),在不考慮手臂幫扶的情況下挑起擔子讓扁擔處于水平平衡。請你根據勞動體驗結合杠桿平衡知識,判斷下列說法中正確的是()A.肩膀應該靠近“輕的一頭”B.肩膀應該靠近“重的一頭”C.肩膀應該居于扁擔正中間D.挑著擔子走路,扁擔一般會上下“顫動”,“顫動”時一定是一個筐子向上運動同時另一個筐子向下運動答案:B
32.(2022·自貢)如圖所示,小勇利用鐵架臺、帶有均勻刻度的杠桿、細線、彈簧測力計、鉤碼若干(每個鉤碼質量相同)等實驗器材,探究杠桿的平衡條件。甲乙丙(1)實驗前,杠桿靜止在圖甲所示的位置,則此時杠桿處于________(填“平衡”或“非平衡”)狀態(tài)。
(2)為了便于測量_______(填“力”或“力臂”),應使杠桿在水平位置平衡。為此,應將平衡螺母向______(填“左”或“右”)調節(jié)。
(3)將杠桿調成水平位置平衡后,如圖乙所示,在A點掛3個鉤碼,則應在B點掛________個鉤碼,才能使杠桿在水平位置保持平衡;隨后兩邊各取下一個鉤碼,杠桿________(填“左”或“右”)端將下沉。
(4)小勇用彈簧測力計替代鉤碼,在B點豎直向下拉,然后將彈簧測力計繞B點逆時針旋轉一小段至如圖丙所示位置。在旋轉過程中,要使杠桿仍然在水平位置平衡,則彈簧測力計的示數(shù)將逐漸________(填“變大”“變小”或“不變”),原因是__________________________________________________________。 (5)實驗結果表明,杠桿的平衡條件是:動力×_________=_______×阻力臂。答案:(1)平衡(2)力臂左(3)2左(4)變大阻力和阻力臂不變,動力臂變小,動力將變大(5)動力臂阻力
八、考查機械效率的理解和計算例題9:(2023·連云港)下列關于機械效率的說法正確的是(
)A.越省力的機械,機械效率越高B.做功越快的機械,機械效率越高C.所做有用功越多的機械,機械效率越高D.有用功與總功的比值越大的機械,機械效率越高分析根據功的原理可知省力的機械不能省功,機械效率是有用功與總功的比值,機械是否省力與機械效率大小沒有關系,因此省力的機械,機械效率不一定越高,故A錯誤。做功越快的機械功率越大,功率反映了物體做功的快慢,機械效率與功率大小沒有直接關系,故B錯誤。有用功越多的機械,有用功與總功的比值不一定大,機械效率不一定高,故C錯誤。有用功與總功的比值越大的機械,機械效率就越高。
故答案為:D。
例題10:(2022·邵陽)如圖所示,滑輪組下面懸掛一重為12N的物體,在豎直向上的拉力F的作用下,該物體在10s內被勻速提升了0.5m,拉力F的大小為5N。關于該滑輪組,下列計算結果正確的是()A.繩子自由端移動的距離是1mB.有用功為0.6JC.總功為5JD.該裝置的機械效率為80%
分析由圖可知n=3,繩子自由端移動的距離s=nh=3×0.5m=1.5m;拉力做的有用功W有=Gh=12N×0.5m=6J;拉力做的總功W總=Fs=5N×1.5m=7.5J;滑輪組的機械效率η=故答案為:D。類型相關物理量機械效率提高機械效率的方法滑輪
(組)物重G;重物上升高度h;繩端拉力F;繩端移動距離s;承擔重物的繩子段數(shù)n;動滑輪重G動
(1)增加物重;(2)減小動滑輪的重;(3)減少摩擦名師點撥類型相關物理量機械效率提高機械效率的方法斜面物重G;重物上升高度h;繩沿斜面拉力F;沿斜面的移動距離l;斜面摩擦力f
(1)增大斜面的角度;(2)減少斜面摩擦(續(xù)表)
33.(2023·廣州)用滑輪組進行“一瓶水提升一個人”的活動,如圖所示,水瓶勻速直線下降10m,使人勻速升高0.5m,水瓶對繩a)的拉力為F1=30N,繩b對人的拉力為F2=480N。此過程(
A.有用功為300J B.F1
做的功等于F2
做的功 C.F1
做的功小于F2
做的功 D.滑輪組的機械效率為80%
答案:D
34.(2023·荊州)某同學用如圖所示的滑輪組拉著重500N的物體,使物體以0.1m/s的速度沿水平地面向右勻速直線運動10s,已知物體與地面間的滑動摩擦力為150N,滑輪組的機械效率為)60%,在此過程中下列選項正確的是( A.繩子自由端移動的距離為3m B.拉力做的有用功為500J C.拉力做的額外功為150J D.拉力做功的功率為25W
答案:D
35.(2022·蘭州)如圖所示,斜面長10m,高4m。用平行于斜面F=50N的拉力,將重100N的物體,從斜面的底端勻速拉到)頂端。在此過程中,下列說法正確的是( A.利用此裝置既可以省力,也可以省功 B.物體受到的摩擦力為50N C.對物體所做的有用功為500J D.該斜面的機械效率為80%
答案:D
36.(2023·彬州)如圖所示,物體重10N,每個滑輪重1N,在F=2.5N的拉力作用下,物體上升了1m,則拉力做的有用功是_________J,克服繩重及滑輪與繩子之間的摩擦所做的額外功為__________J。答案:10
3
37.(2022·泰州)如圖所示,工人用動滑輪提升重為800N的物體,所用拉力為F,物體以0.2m/s的速度勻速上升。此時動滑輪的機械效率為80%,不計繩重和摩擦。求:(1)物體在10s內上升的高度。(2)工人對繩端的拉力。(3)當被提升的物重增大為1000N時,工人對繩端的拉力。解:(1)物體在10s內上升的高度h=vt=0.2m/s×10s=2m。(2)工人使用的是動滑輪,承擔重物的繩子的股數(shù)n=2,九、考查探究斜面、滑輪組機械效率的實驗
例題11:在碼頭,小華看到工人利用斜面把貨物推到車上,聯(lián)想到上物理課時老師講過的知識,小華想探究斜面的機械效率可能
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