第十一章 简单机械和功 综合实践活动 -2024-2025学年苏科版物理九年级上册

第十一章 简单机械和功 1 第十一章 简单机械和功 综合实践活动 基础巩固 综合达标 素养提升 基础巩固 综合达标 素养提升 2 1.（2023徐州铜山区校级月考）如图11-D-1所示器具的使用， 属于费力杠杆的是( ) B A. 羊角锤 B. 筷子 C. 启瓶器 D. 独轮车 基础巩固 3 图11-D-2 2.（2023常州高新区校级模拟）如图11- D-2所示是家用脚踏式垃圾桶的结构 图， 为装垃圾时开盖用的脚踏板.关于 杠杆和 ，下列说法中正确的是 ( ) C A. 均为省力杠杆 B. 均为费力杠杆 C. 为省力杠杆 D. 为省力杠杆 基础巩固 4 图11-D-3 3.（2022无锡）杆秤是我国古 代劳动人民的一项发明，称量 物体质量时，它相当于一个 ______（填简单机械名称）. 某杆秤的示意图如图11-D-3所 杠杆 示，处是秤钩，、位置各有一个提纽， ，秤 砣质量为.提起 处提纽，秤钩不挂物体，将秤砣移至 基础巩固 5 点，杆秤恰好水平平衡，；将质量为 的 物体挂在秤钩上，提起处提纽，秤砣移至最大刻度 处， 杆秤再次水平平衡，则____ .若要称量质量更大的 物体，应选用___处提钮. 34 基础巩固 图11-D-4 4.如图11-D-4所示是欧洲中世纪的城堡与教 堂建设中常用的吊车,通过仔细观察，我们 不难看出，这种吊车实质上是________和 ______两种机械的组合. 定滑轮 轮轴 基础巩固 7 5.（2023扬州）同学们在体育课上做仰卧起坐，前半段是背 部由平躺地面变成脊柱弯曲，后半段是上半身完全离开地面. 综合达标 8 （1）仰卧起坐时，人体可看成杠杆模型， 为支点，肌肉的 拉力为动力.如图11-D-5所示，请画出杠杆模型的阻力臂 . 图11-D-5 [答案] 如图所示 图11-D-5 综合达标 9 （2）先将头向前抬起，可以减小____力臂.在平躺至坐起的 过程中，运动者肌肉所施加的动力变化情况是______. （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 综合达标 10 6.图11-D-6甲是某园区内的停车装置，存车时只需 就可 以把汽车升到高处，图乙为其工作原理图，其中 为杆 的转动轴，为存车架，固定悬挂在杆的端， 为牵 引杆转动的钢丝绳.某次存车时，将质量为 的汽车开 到存车架上，电动机通过钢丝绳将杆 拉到一定高度固 定；取车时，将杆 放下使存车架落回地面.（已知存车架 的质量为，忽略杆 的重力和机械各部分间的摩 擦，取 ） 综合达标 11 图11-D-6 （1）图乙中使用定滑轮的作用是______________. 改变力的方向 综合达标 12 （2）图乙中点到水平地面的垂直距离为，长 ， 长.此时阻力的力臂是___ ；将汽车升至该位置时， 钢丝绳所受的拉力为__________ . 4 （3）汽车上升到 高的过程中，汽车竖直上升的速度是 _____，整个装置对汽车做的功为__________ . 0.18 综合达标 13 （4）使汽车离开地面到达图乙所示位置的过程中，钢丝绳 的拉力逐渐______（选填“变大”“变小”或“不变”）. （5）若要提升该停车装置的机械效率，请你提出一条可行 的方案：____________________________________________. 变小 减轻存车架的自重（或在滑轮转轴处加润滑油） 综合达标 14 图11-D-7 7.（2023无锡惠山区月考）物理 实践活动中，小明设计了如图11- D-7所示的机械模型，推动硬棒 或 ，使它们在水平面内绕 轴转动，即可将绳绕到轴 上， 从而提升重物.该装置中， 综合达标 15 滑轮 是____滑轮，______（选填“能”或“不能”）改变力的 大小.在使重物上升的过程中，请指出该装置的一个主要优 点：________________________________，该装置在使用 时的不利因素是：____________；若要更省力，在不改变 装置结构的基础上可以进行的改进是：________________. 定 不能 既可以省力，又可以改变力的方向 不能省距离 增长硬棒的长度 综合达标 16 8.（2023南京建邺区校级月考）“塔吊”是建筑工地上常见的 起重设备，使用“塔吊”可将很重的物体方便地吊起并安放 到工作区域内.取 综合达标 17 图11-D-8 （1）现有一“塔吊”如图11-D-8所示， 它有一水平臂，叫平衡臂， 叫吊臂.水平臂围绕点转动， 为 可移动的滑轮组，移动的范围是从 点到点.已知： ， 25 .若“塔身”的宽度和铁架、滑轮组所受重力及摩 擦均不计，在端所装配重的质量为 ，要想起吊质量为 的水泥板，为安全起吊，能移动到离 点的最远距离是 ____，配重的重力是________ . 综合达标 18 （2）若“塔吊”内将质量为的水泥板匀速提高了 ， 则“塔吊”提升水泥板所做的有用功为________ ，有用功率 为________.如果机械做的额外功是 ，则“塔吊” 的机械效率为_______. 综合达标 19 9.［跨学科实践］ （2023南通模拟） 在综合实践活动中， 小明利用杠杆、刻度尺、金属块、杯子、细线和适量的水 制成一个液体密度秤.请你将小明设计的实验步骤补充完整. （1）如图11-D-9所示，将烧杯用细绳悬挂在杠杆 端，移 动绳套到 点时，杠杆恰好在水平位置平衡. 素养提升 20 图11-D-9 （2）在杯中装入一定量的水，将质 量为的金属块挂在 处，杠杆恰好 水平平衡，测得的距离为 ， 的距离为 ，则烧杯中水的质 量为_______（用 表示）. 素养提升 21 （3）将水倒出，在杯中装入相同______（选填“质量”或 “体积”）的待测液体，金属块移至 处杠杆再次平衡，测出 间的距离为，该液体密度__________ . 体积 （4）用该方案制成的密度秤，刻度______（选填“均匀”或 “不均匀”），该方案中要增加密度秤的量程，方法是_____ _________________. 均匀 减少烧杯内液体的体积 素养提升 22 相关解析 2. C　[解析] 对于杠杆ABC,支点是C,动力作用在B点,阻力作用点在AB之间,在打开盖子的过程中,动力臂小于阻力臂,属于费力杠杆;对于杠杆MED,E点是支点,动力作用在M点,阻力作用在D点,脚踩下踏板时,动力臂大于阻力臂,属于省力杠杆. 3. 杠杆　34　A　[解析] 杆秤可以看成一个在力的作用下绕固定点转动的硬棒,结合杠杆的定义,即可知道它相当于一个杠杆;秤钩不挂物体时,由杠杆的平衡条件可知:G砣×BD= G秤×l0,因为G=mg,所以m砣g×BD=m秤g×l0,即m砣×BD=m秤×l0,代入数据有:m秤×l0=0.5 kg×1 cm;将质量为2.5 kg的物体挂在秤钩上时,由杠杆平衡条件可知:G物×BC=G秤×l0+G砣×BE,即m物×BC=m秤×l0+m砣×BE,代入数据有:2.5 kg×7 cm=0.5 kg× 1 cm+0.5 kg×BE,解得:BE=34 cm; 根据杠杆的平衡条件可知,当提着B处提纽、秤砣在E点时,G物×BC=G秤×l0+G砣×BE,当提着A处提纽、秤砣在E点时,G物'×AC=G秤×(l0+AB)+G砣×(BE+AB),由以上两式可得: G物'>G物,即提A处提纽时,此秤能称质量更大的物体. 5.(1)如图所示　(2)阻　变小 (3)功率 [解析] (2)先将头向前抬起,人的重心向右移动,可以减小阻力臂;在平躺至坐起的过程中,动力臂几乎不变,阻力不变,阻力臂变小,根据杠杆的平衡条件可知,动力会变小. (3)做仰卧起坐时,每次所做的功相同,同学们改变仰卧起坐的快慢,则做功的功率发生改变,所以其实质是改变功率的大小. 6. (1)改变力的方向　(2)4　1.2×104 (3)0.18　2.4×104 (4)变小 (5)减轻存车架的自重(或在滑轮转轴处加润滑油) [解析] (1)图乙中使用了定滑轮,定滑轮的特点是不省力,但可以改变力的方向. (2)作用在杠杆上的动力F1、阻力F2以 及动力臂l1、阻力臂l2,如图所示: 已知直角三角形OEB中,OB=5 m,BE=3 m,OE= ==4 m,则动力臂l1=OB=5 m,阻力臂l2=OE=4 m,F2=G车+G架=(m车+m架)g=(1200 kg+300 kg)× 10 N/kg=1.5×104 N,由杠杆平衡条件F1l1=F2l2可得: F1===1.2×104 N. (3)汽车竖直上升的速度: v===0.05 m/s=0.05×3.6 km/h=0.18 km/h; 在这个过程中整个装置对汽车做的功: W=G车h=1.2×104 N×2 m=2.4×104 J. (4)使汽车从水平地面提升到BC垂直于杆OB的过程中,动力臂逐渐变大、阻力臂变小,而阻力大小不变,根据杠杆的平衡条件可知,在此过程中作用在B点的动力越来越小. 8.(1)25　5×104　(2)1×105　5×103　62.5% [解析] (1)配重对水平臂AB的拉力:F1=G1=m1g=5000kg× 10 N/kg=5×104 N,水泥板对水平臂AB的拉力:F2=G2=m2g=2000 kg×10 N/kg=2×104 N, 根据杠杆平衡条件F1l1=F2l2可得, C离O点的最远距离:l2===25 m. (2)“塔吊”提升水泥板所做的有用功: W有用=G2h=2×104 N×5 m=1×105 J, 有用功率:P有用===5×103 W,“塔吊”的机械效率:η=×100%=×100%=× 100%=62.5%. 9.(2)1.25m　(3)体积　1.2×103 (4)均匀　减少烧杯内液体的体积 [解析] (2)在杯中加水后,将金属块挂在C处,杠杆恰好水平平衡,由杠杆平衡条件知:mg×CO=m水g×OD;m水=m=×m=1.25m. (3)本实验是制作液体密度秤,液体的体积可以用第二步得到的水的体积来替代,液体体积V液=V水=;液体的质量通过杠杆的再平衡来计算,故应在烧杯中装入体积相 同的待测液体.当杠杆再次水平平衡时,有mg×BO=m液g×OD; 待测液体质量m液=m=×m=1.5m;液体密度:ρ===1.2ρ水=1.2×103 kg/m3. (4)烧杯中没有放液体时,即所装液体的密度为零,移动绳套到O点,杠杆恰好在水平位置平衡,故此时O点所标密度值为零;设液体密度为ρ液,体积V液与烧杯中原来装的水的体积相同, 金属块m移动到某点时杠杆水平平衡,此时金属块到O点的距离为L,根据杠杆平衡条件可得: ρ液V液g×OD=mg×L,所以,ρ液=,其中V液、m、OD为定值,故得到被测液体的密度ρ液与长度L之间为一次函数关系,因此密度秤的刻度是均匀的;由液体密度表达式可知要增加密度秤的量程,可以减小V液,故可以减少烧杯内液体的体积. $$