第十一章　简单机械和功 复习 课件 2024-2025学年物理苏科版九年级上册

第十一章复习 第十一章　简单机械和功 01 知识体系构建 02 高频考点突破 03 综合素能提升 目 录 返回目录 返回目录 返回目录 返回目录 考点一　杠杆平衡条件的应用 典例1　（新情境）（2023·苏州）如图所示，将质量分布均匀的木棒切割并组装成两个形状相同、质量均为m的木模，用三根细线a、b、c连接，在水平面上按照“互”字形静置，上方木模呈现悬浮效果，这是利用了建筑学中的“张拉整体”结构原理，则（　C　） C （典例1图） A. a的拉力等于mg B. b的拉力大于a的拉力 C. 沿左右方向平移三根细线在上方木模的连接点，线仍竖直，线上拉力会改变 D. 沿左右方向平移三根细线在上方木模的连接点，线仍竖直，地面受到的压力会改变 返回目录 　　本题的题图是一个立体图，本题涉及力的平衡和杠杆平衡，可用公式分析法进行分析与判断. 返回目录 跟踪训练 1. 如图所示为一个看似悬浮的桌子.其中A为桌面部分（图中灰色部分）， B为桌子的底架.这两部分之间仅靠竖直软绳CD和EF相连.已知A的总质量 为4kg且质量左右对称分布；CD到A的对称轴及EF的距离分别为l1＝20cm、l2＝40cm，g取10N/kg.求CD和EF绳上的拉力. 返回目录 解：A的重力G＝mg＝4kg×10N/kg＝40N，计算CD绳上的拉力时，E为 支点，则此时A的重力的力臂lA＝l1＋l2＝20 cm＋40 cm＝60 cm， 绳的拉力的力臂lCD＝l2＝40cm， 由杠杆的平衡条件可得FCDlCD＝GlA， 即FCD×40cm＝40N×60cm，解得FCD＝60N； 计算EF绳上的拉力时，D为支点，则此时A的重力的力臂 lA'＝l1＝20cm，绳的拉力的力臂lEF＝l2＝40cm， 由杠杆的平衡条件可得FEFlEF＝GlA'， 即FEF×40cm＝40N×20 cm，解得FEF＝20N 返回目录 典例2　密度是物质的重要属性，生产、生活中常常需要测量各种液体 的密度.某同学在综合实践活动中自制了测量液体密度的杠杆密度计， 可以利用杠杆上的刻度直接读出液体密度的数值，该杠杆密度计的结构 如图所示. 所用器材：轻质杠杆（自身重力忽略不计）、两种规格的空桶（100mL 和200mL）、质量为m的物体A、细线. （典例2图） 返回目录 设计过程如下： （1）将杠杆在O点悬挂起来，空桶悬挂在B点，质量为m的物体A悬挂在 C点时，杠杆水平平衡.测出B点到O点的距离为l，C点到O点的距离为 l0，此时C点的密度刻度线应标注为 ⁠. （2）在B点的空桶内注满液体，空桶的容积为V，移动物体A至C1位 置，使杠杆在水平位置平衡.C1点到O点的距离为l1，此时C1点对应的密 度值为 （用题中所给的字母表示）. 0　 　 （典例2图） 返回目录 （3）已知密度为1.0×103kg/m3的刻度线与零刻度线之间的距离为4cm， 则密度为0.8×103kg/m3的刻度线与零刻度线之间的距离为 ⁠cm. （4）若要使制作的杠杆密度计的测量精度更高一些，则应选 择 （100mL/200mL）规格的空桶. 3.2　 200mL　 （典例2图） 返回目录 跟踪训练 2. （2023·苏州一模）学习小组利用下列器材制作了一个测量液体密度的工具——密度秤.所用器材如下：长度为0.6m的轻杆、容积V＝1×10－4m3的空桶、重力G＝2N的秤砣、刻度尺、细线若干.制作时先将空桶悬挂于杆的端点A处，手提O处提纽，移动秤砣至B点时，轻杆恰好处于平衡状态（如图），用刻度尺量出OA的长度为0.1m，OB的长度为0.2m.接着，根据推导出的关系式，即可在轻杆上不同位置处标注相应的密度值，完成密度秤的制作.进行液体密度测量时，在空桶中装满待测液体，手提O处提纽，移动秤砣使杆水平平衡，此时读取秤砣所挂位置的密度值即为待测液体的密度.（g取10N/kg） 返回目录 （1）根据推导可得，待测液体的密度ρ与秤砣所挂位置到B点的距离L 的函数关系式为 ⁠. （2）该秤上标注零刻度线的位置到A端的距离为 m，该秤的最大 测量值为 kg/m3. （3）在标上刻度值后，用水对该密度秤进行准确度检验，请写出检验 方法： ⁠ ⁠. ρ＝2L×104kg/m4　 0.3　 6×103　 将空桶装满水，再将秤砣移至B点右侧0.05m处，若轻杆平 衡，则刻度准确　 返回目录 （4）下列几种改进方案中，能提高密度秤测量精度的是 （多 选，填字母）. A. 换用重力更小的秤砣 B. 换用质量不变、容积更大的空桶 C. 减小提纽位置与A端之间的距离 D. 换用容积不变、质量更小的空桶 AB　 返回目录 考点二　 滑轮组受力情况的分析与求解 典例3　★如图所示，质量为50kg的人站在质量为30kg的吊篮内，他至少 用 N的拉力拉住绳子才能使自己和吊篮在空中保持静止.（g取 10N/kg，不计滑轮重和摩擦） （典例3图） 200　 返回目录 跟踪训练 3. 如图所示为由三个动滑轮和一个定滑轮组成的滑轮组，下方悬挂重为 G的物体，每个滑轮的重力均为G1，不计绳重及摩擦，重物静止，则绳 端的拉力F为（　D　） A. B. C. D. （第3题） D 返回目录 考点三　功的原理的应用 典例4　★如图所示，长为40cm、重为10N的匀质杠杆可绕着O点转动， 作用在杠杆一端且始终与杠杆垂直的力F，将杠杆缓慢地由与水平方向 夹角为30°的位置拉至水平位置（忽略摩擦阻力），在这个过程中，力 F的大小将 （增大/不变/减小），力F所做的功为 J. 增大　 1　 返回目录 跟踪训练 4. 小红同学用一个距离手3m高的定滑轮拉住重100N的物体，从滑轮正 下方沿水平方向将绳端移动4m，如图所示，若不计绳重和摩擦，她做 的功至少为（　A　） A. 200J B. 300J C. 400J D. 500J （第4题） A 返回目录 考点四　利用滑轮（组）做功问题的分析与求解 典例5　（2022·鞍山）建筑工地上的工人用如图所示的滑轮组来提升重 物.已知重物的重G＝900N，不计绳重和摩擦，当绳子自由端的拉力F＝ 400N时，可将重物匀速提升2m.在此过程中，拉力F做功 J，滑 轮组的机械效率为 ；若将该滑轮组的机械效率提高5％，则需 要用此滑轮组提升 N的重物. 2400　 75％　 1200　 返回目录 跟踪训练 5. 一个质量为40kg的重物A放在水平地面上，利用如图所示的装置将它 匀速提升0.1m用了1s，此时的机械效率为80％，则有用功为 J， 动滑轮的重力为 N，拉力的功率为 W，若再用该滑轮提升 多个重物B（规格相同），提升一个重物B和两个重物B时滑轮 的机械效率之比η1∶η2＝4∶5，则重物B的重力为 N. （不计绳重和摩擦，g取10N/kg） 40　 100　 50　 150　 （第5题） 返回目录 典例6　（2023·苏州期末）如图甲所示，小明利用滑轮组提升不同的重 物，重为500N的小明的最大臂力为600N，动滑轮重100N，绳子能承受 的最大拉力为800N. 随着重物的重力从某一值增加到最大，小明绘制了 滑轮组的机械效率η与物重G的关系图像，如图乙所示，则A、B两点对 应的机械效率分别为ηA＝ 、ηB＝ .（不计绳重及滑轮与 轴间的摩擦） 75％　 90％　 返回目录 本题中的小明站在地面上时，F拉＝G－F支， F拉max＝G－F支min＝G，当F拉＞G时，小明会被绳吊离地面. 返回目录 跟踪训练 6. 质量为60kg的工人用图甲的滑轮组在1min内将货物匀速提升了6m， 绳端拉力为400N，机械效率随所提货物重力的变化关系如图乙所示，此 时工人拉力的功率为 W，动滑轮的重力为 N，工人提升 货物的最大机械效率为 ％.（摩擦和绳重均不计，g取10N/kg） 120　 200　 88.9　 返回目录 1. （2023·达州）如图所示，A、B两个粗糙程度相同的物体以甲、乙两 种不同的方式叠放在同一水平地面上，分别用水平方向的拉力F甲和F乙 使A、B一起向右运动，甲方式下运动的s－t图像和乙方式下运动的v－t 图像分别如图丙、丁所示，已知F甲＝10N，下列说法中，正确的是 （　D　） D 1 2 3 4 5 6 7 8 A. F甲＜F乙 B. 甲、乙两图中A、B之间的摩擦力均为10N C. 拉力F甲与拉力F乙的功率相等 D. 甲、乙两图中地面受到的摩擦力相等 返回目录 2. （2022·新疆）如图所示，斜面的长为高的4倍，物体恰能在斜面上匀 速下滑，下滑一段距离的过程中，该物体的重力做的功和克服阻力做的 功相等.若用平行于斜面向上的拉力F将物体匀速拉上斜面，则斜面的机 械效率为（　C　） A. 20％ B. 25％ C. 50％ D. 75％ （第2题） C 1 2 3 4 5 6 7 8 返回目录 3. 小叶同学用如图所示的滑轮组提升重物A，不计绳重和摩擦，每个滑 轮的重力均为10N，与地面固定的细绳a的拉力F2＝105N，他通过细绳b 用大小为F1的拉力将重物A匀速提升1.5m，所用时间为10s.下列说法中， 正确的是（　C　） A. 物体A的重力为210N B. 细绳b的拉力为315N C. 拉力F1做功的功率为32.5W D. 该滑轮组在使用过程中的机械效率为80％ （第3题） C 1 2 3 4 5 6 7 8 返回目录 4. （2023·扬州）如图所示，同学们在体育课上做仰卧起坐，前半段是 背部由平躺于地面变成脊柱弯曲，后半段是上半身完全离开地面. （1）做仰卧起坐时，人体可看成杠杆模型，O为支点，肌肉的拉力F为 动力，请在图中画出杠杆模型的阻力臂l. 　 （第4题答案） 1 2 3 4 5 6 7 8 返回目录 （2）先将头向前抬起，可以减小 ⁠力臂；某同学在平躺至坐起的 过程中，肌肉所施加的动力的变化情况是 ⁠. （3）同学们可以改变仰卧起坐的快慢，来控制体育锻炼的效果，从物 理学角度分析，其实质是改变 的大小. 阻　 变小　 功率　 1 2 3 4 5 6 7 8 返回目录 5. （2023·广东）明代宋应星在《天工开物》中记载的用于农业生产的 汲水装置——辘轳，沿用至今.如图甲所示为一种辘轳，它由具有共同 转动轴的大轮和小轮组成.提水时，用力使大轮转动，小轮随之转动并 使井绳缠绕起来，提起水桶. （1）如图甲所示的辘轳可视为不等臂杠杆，为方便提水，它是按 照 （省力/费力）杠杆来设计的.用辘轳提水的某时刻示意图如 图乙所示，它的支点是 （A/B/C）点. 省力　 B　 1 2 3 4 5 6 7 8 返回目录 （2）设大轮与小轮的半径比为3∶1，水桶受到的总重力为90N. 使周长 为3m的大轮转动一圈，水桶匀速上升，井绳对水桶做功 J；若要 使辘轳静止在如图乙所示的位置，作用在C点的最小的力应为 N. （不计井绳的粗细和自重） （3）如图丙所示的水龙头开关的设计也运用了同样的原理，为了更省 力，开关应选用 （①/②）. 丙 90　 30　 ①　 1 2 3 4 5 6 7 8 返回目录 6. 一根金属棒AB置于水平地面上，现通过弹簧测力计竖直地将棒的右端 B缓慢拉起，如图甲所示.在此过程中，弹簧测力计对棒所做的功W和B 端离开地面的高度x的关系如图乙所示.请根据图像解答下列问题. （1）该金属棒的长度L＝ ⁠m. 1.2　 （2）在B端被拉起的过程中，当x＝1.6m时， 弹簧测力计的示数F＝ N. （第6题） 5　 1 2 3 4 5 6 7 8 返回目录 7. 某实验小组利用如图所示的实验装置来探究杠杆的机械效率：OB为 粗细均匀的杠杆，C为OB的中点，OA＝，在A点用轻质绳悬挂总重为 6N的钩码，在B点用轻质绳竖直悬挂弹簧测力计；竖直向上拉动弹簧测 力计使其缓慢匀速上升0.2m（保持O点的位置不变），在此过程中弹簧 测力计的示数始终为2.4N. 则杠杆的机械效率为 ⁠，杠杆的重力 为 N. 若将弹簧测力计由B点移到D点，仍将钩码提升至刚才的高 度，则弹簧测力计的示数将 （变大/不变/变小），此时的机械 效率将 （变大/不变/变小）. 83.3％　 0.8　 变大　 不变　 1 2 3 4 5 6 7 8 返回目录 8. （2022·威海）如图所示，工人用长木棒、滑轮、轻绳组装提升装置.木棒放置在天桥栏杆上且始终保持水平，与栏杆M的接触点为O；用沙袋将木棒的B端压在栏杆N上，在木棒的A端吊装滑轮组.OA∶OB＝1∶2，每个沙袋重300N，每个滑轮重24N. （木棒和绳的重力、滑轮与轴的摩擦均忽略不计） （1）若A点受到竖直向下的拉力为1000N， 为了保持木棒水平平衡，在B端至少需要放 置几个沙袋？ （第8题） 1 2 3 4 5 6 7 8 返回目录 解：（1）木棒始终水平平衡且不计木棒重力， 由公式FAl1＝FBl2可知，木棒的B端受到的压力 FB＝＝＝500 N，沙袋个数n＝≈1.7≈2， 所以至少需要2个沙袋 1 2 3 4 5 6 7 8 （第8题） 返回目录 （2）若某次工人利用滑轮组竖直向下拉绳子，将重为376N的花架匀速 提升5m.求： ①滑轮组的机械效率. ②滑轮组对绳AC的拉力. 解：（2）①竖直匀速提升物体，绳的重力及滑轮与轴的摩擦均忽略不 计，有用功W有用＝G物h＝376 N×5 m＝1 880 J， 额外功W额外＝G动h＝24 N×5 m＝ 120 J， 总功W总＝W有用＋W额外＝1 880 J＋120 J＝2 000 J， 滑轮组的机械效率η＝×100％＝×100％＝94％ 1 2 3 4 5 6 7 8 返回目录 37 ②因为竖直匀速提升，所以受力平衡，绳的重力及滑轮与轴的摩擦均忽 略不计，人的拉力F拉＝＝＝200 N，滑轮组对绳AC的 拉力FA＝3F拉＋G定＝3×200 N＋24 N＝624 N 1 2 3 4 5 6 7 8 返回目录 $$