专题01 简单机械和功（考点串讲）-2024-2025学年九年级物理上学期期中考点大串讲（苏科版）

期中复习·考点串讲 九年级物理上册 •苏科版 第十一章——简单机械和功 01 02 03 方法模型归纳 巩固提升 知识清单 目 录 知识清单 01 一、杠杆 1.在力的作用下绕着 转动的硬棒叫杠杆。 2.杠杆五要素 （1）支点：杠杆绕着转动的点，用字母O表示。  （2）动力：使杠杆转动的力，用字母F1表示。  （3）阻力： 杠杆转动的力，用字母F2表示。  （4）动力臂：从 的距离，用字母l1表示。  （5）阻力臂：从 的距离，用字母l2表示。 固定点 杠杆五要素 阻碍 支点到动力作用线 支点到阻力作用线 知识清单 01 3.杠杆平衡：杠杆 都叫做杠杆平衡。 （1）杠杆平衡条件的表达式： 。 （2）公式的表达式为：F1l1=F2l2。 4.力臂的画法 （1）先确定杠杆的支点O和动力、阻力的方向。  （2）过力的作用点沿力的方向画出力的作用线（虚线）。  （3）从支点O向力的作用线引垂线，画出垂足，则从支点到垂线的距离就是力臂。  （4）最后用大括号或箭头勾出力臂，并在旁边写上字母l1或l２。 静止不动或匀速转动 动力×动力臂=阻力×阻力臂 知识清单 01 5.杠杆的分类和应用 杠杆分类 省力杠杆 费力杠杆 等臂杠杆 力臂关系 l动＞l阻 l动＜l阻 l动=l阻 省费力、距离情况 省力费距离 省距离费力 不省力也不省距离 应用举例 撬棍、扳手、钢丝钳 镊子、鱼竿、筷子 天平、跷跷板 知识清单 01 6、探究杠杆的平衡条件 （1）实验器材：杠杆、钩码盒一套、弹簧测力计、细线、刻度尺。 （2）实验步骤 步骤①把杠杆的中点支在铁架台上，调节杠杆两端的平衡螺母，使杠杆在水平位置平衡（目的： ）。 步骤②将钩码分别挂在杠杆的两侧，改变钩码的位置或个数使杠杆在水平位置保持平衡，分别记录下此时动力F1动力臂l1阻力F2和阻力臂F2的数值，并将实验数据记录在表格中。 步骤③把钩码挂在杠杆上，在支点的同侧用测力计竖直向上拉杠杆，重复实验记录数据，需多次改变杠杆所受作用力大小，方向和作用点。 便于测量力臂大小 知识清单 01 步骤④整理实验器材。 （3）实验结论 动力×动力臂=阻力×阻力臂 公式表示：L1L1=F2L2。 知识清单 01 二、滑轮 1.周边有槽，中心有一转动的轮子叫滑轮。滑轮可以分为 。 （1）定滑轮（实质是等臂杠杆）： 力的方向。 （2）动滑轮（实质是动力臂为阻力臂二倍的杠杆）：能省一半力，但是 ，也不能改变力的方向。 2.定滑轮和动滑轮组合在一起的装置叫做 ，使用滑轮组既可以省力，又可以改变力的方向，但要费距离。使用滑轮组时，滑轮组用几段绳子吊着物体，提起物体所用的力就是物重的 。 定滑轮和动滑轮 不省力但能改变 费距离 滑轮组 几分之一 知识清单 01 3.定滑轮、动滑轮、滑轮组的比较   图示 F与G的关系 s与h的关系 特点 定滑轮   F＝G s＝h 不省力不省距离 能改变力的方向 动滑轮   F＝（G+G动） s＝2h 省力、费距离， 不能改变力的方向 滑轮组   F＝（G+G动） s=nh（n为动滑轮上绳子段数） 省力、费距离，能否改变 力的方向和绕线方式有关  滑轮组   F＝（G+G动） s=nh（n为动滑轮上绳子段数） 省力、费距离，能否改变 力的方向和绕线方式有关  F G G 知识清单 01 4.滑轮组的组装与设计 （1）求绳子股数 根据省力情况，用F＝G求绳子股数n＝，当n不是整数时，要采用“只入不舍”的方法处理小数位。 （2）确定需要的定、动滑轮个数：动滑轮的个数N是根据求出的绳子的股数n来确定的。当n为奇数时，动滑轮的个数为N= (n-1)，当n为偶数时，动滑轮的个数为N= n。 （3）找绳子的起始端：依据“奇动偶定”的原则判断。当n为奇数时，绳子的起始端拴在动滑轮的挂钩上；当n为偶数时，绳子的起始端拴在定滑轮的挂钩上。 知识清单 01 5.轮轴：由轮和轴组成的，能绕共同的轴线旋转的简单机械叫做 。例如汽车方向盘、辘护等。轮轴可以看成一个可连续转动的不等臂杠杆。支点在轴心0，轮半径R是动力臂，轴半径r阻力臂。 （1）当动力作用在轮上时，轮轴是一个 ，但费距离。 （2）当动力作用在轴上时，轮轴是一个 ，但省距离。 轮轴 省力杠杆 费力杠杆 知识清单 01 6.斜面：斜面是简单机械的一种，可用于克服垂直提升重物的困难。将物体提升到一定高度时，力的作用距离和力的大小都取决于倾角。如物体与斜面间摩擦力很小，则可达到很高的效率。日常生活中常见的斜面，如盘山公路、螺丝钉上的螺纹等。 如果不计摩擦，斜面长是斜面高的几倍，拉力就是物体重力的 。 几分之一 知识清单 01 三、功 1.一个力作用在物体上，使物体在力的方向上通过一段距离，这个力就对物体做了功。功的单位是： ，符号是J，1J= 1N·m 2．判断力是否做功包括两个必要因素：一是 作用在物体上；二是物体在力的方向上通过的 。判断一个力是否做了功。必须同时满足功的两个必要的条件，缺一不可，否则就没有做功。 3.功的计算公式 （1）公式法：W=FS，其中各量单位力F：N（牛顿）；移动距离S：m（米）。 （2）功率法：W=Pt。 焦耳 力 距离 知识清单 01 4.不做功的三种情况 振动 知识清单 01 四、功率 1.功率定义：物体在单位时间内所做的功叫功率，在物理学中用字母P表示。物理学中，用功率来表示物体做功的快慢。功率的国际单位是 （W），1W=1J/s；常用单位是 （kW），1kW=103W。 2.比较做功快慢的方法 （1）做相同的功，比较不同的物体所用的时间，所用时间短的物体做功快。 （2）取相同的时间，比较不同的物体所做功的多少，做功多的物体做功快。 （3）功与时间都不相同，用功/时间可以比较做功的快慢。该比值越大，做功越快。 瓦 千瓦 知识清单 01 3.功率的计算 （1）功率的公式： （其中P表示功率，W表示功，t表示时间）。 （2）功率的推导式：P=Fv（物体沿力的方向以速度v 做匀速直线运动。其中F表示物体所受的拉力，v表示物体运动的速度）。 推导过程： P = W t = Fs t = Fv 知识清单 01 4.功与功率的区别 物理量 功W 功率P 定义 功等于力与物体在力的方向上移动的距离的乘积。 功与做功所用时间之比叫做功率。 物理意义 表示力 的“成效” 表示做功 的快慢 公式 W=Fs P=W/t 单位 J（焦） W（瓦） 知识清单 01 五、机械效率 1.机械效率概念：有用功跟总功的 叫做机械效率，通常用百分数表示。 （1）有用功：利用机械做功的时候，对人们有用的功就叫做有用功。 （2）额外功：并非需要但又不得不做的功叫做额外功。 （3）总功：有用功与额外功的和叫 。 2.机械效率计算公式： ；其中W总表示总功；W有用表示有用功；η表示机械效率。由于额外功不可避免，有用功只是总功的一部分，因而机械效率η总 。 比值 总功 小于1 知识清单 01 3.三种简单机械的机械效率 杠杆   杠杆   其中G为提升重物的重力；h为重物升高的高度；F为动力；s为动力作用点移动的距离 滑轮或滑轮组 提升重物 ① ②不计绳重及摩擦 其中G为物重；G动为动滑轮的重力；h为重物上升的高度；s为绳自由端移动的距离；n为承担物重的绳子的段数 滑轮或滑轮组 水平匀速拉动物体 其中F摩为物体与水平面的摩擦力；F为拉力；s物为物体移动的距离；S绳为绳子自由端移动的距离；n为承担摩擦力的绳了的段数 斜面   ① ② 其中G为物重；h为斜面高度；L为斜面长度；F为拉力；F摩为摩擦力 知识清单 01 4.探究滑轮（组）机械效率的实验 （1）实验原理： （2）实验器材：滑轮组、相同的钩码若干、铁架台、细绳、弹簧测力计、刻度尺。 （3）实验步骤 步骤1用弹簧测力计测量出钩码的重力G。 步骤2按装置图把滑轮组和刻度尺安装好，并记下钩码下沿和绳子末端在刻度尺上的位置。 步骤3竖直向上匀速拉动弹簧测力计，使钩码上升，读出其示数F，并从刻度尺上读出钩码上升的距离h和绳子末端移动的距离s。 知识清单 01 步骤4分别算出有用功W有、总功W总和机械效率η，将各项数据填入下表。 步骤5增加被提升钩码的个数，重复步骤（2）（3）（4）。 （4）实验数据 （5）实验结论：使用同一滑轮组提升不同的重物时，重物越重，滑轮组的机械效率越大。 知识清单 01 5.影响滑轮组机械效率的因素和改进措施 影响因素 被提升 物体的重力 动滑轮自身 的重力 滑轮组自身 部件的摩擦 分析 同一个滑轮组，被提升物体的重力越大，做的有用功越多，机械效率越大 有用功不变时，减小提升动滑轮时做的额外功，可提高机械效率 机械自身部件的摩擦力越大，机械效率越低 改进措施（提高效率） 在机械承受的范围内，尽可能增加被提升物体的重力 改进滑轮结构，减轻滑轮自重 对机械进行保养，保持良 好的润滑，减小摩擦 方法模型归纳 02 一、杠杆、杠杆五要素与杠杆作图问题 1、支点：支点是杠杆绕固定点转动的点，所以判断支点位置关键是看杠杆绕着哪个点转动。 2、力臂作图（画力臂的方法） ：（1）找到支点，确定力的作用点和方向；（2）作出力的作用线；（3）从支点向力的作用线作垂线段；（4）标出力臂。 3、最小力作图：找最长动力臂的方法：根据杠杆平衡条件画出最小力的实质是寻找最长力臂。如果动力作用点已经给出，则支点到动力作用点的距离就是可作出的最长的动力臂；如果动力作用点没有确定，则选择杠杆上离支点最远的点作为动力作用点，支点到动力作用点的距离即为可作出的最长的动力臂。 方法模型归纳 02 1、实验前杠杆不平衡应如何调节：调节两端的平衡螺母。 2、杠杆的支点在中间位置目的：为了消除杠杆自重的影响。 3、调节杠杆在水平位置平衡的目的：便于直接读出力臂。 4、杠杆两侧挂上钩码后判断是否平衡：根据平衡条件F1l1＝F2l2判断。 5、力或力臂的计算：根据杠杆平衡条件进行计算。 6、让杠杆处于静止状态：方便进行实验。 二、探究杠杆的平衡条件 方法模型归纳 02 判断滑轮类型的方法判断滑轮是定滑轮还是动滑轮，关键看它的轴是否和被拉物体一起移动，若一起移动，则滑轮为动滑轮；若不一起移动，则为定滑轮。另外，定滑轮常常会固定在其他不动的物体上，我们也可依据这一特点来判断滑轮是否为定滑轮。 三、 判断滑轮类型的方法 方法模型归纳 02 四、滑轮组的计算 1、理想状态下滑轮组的计算：在理想状态下滑轮组的计算中，不需要考虑绳重、动滑轮重及摩擦，可以直接使用，s=nh，进行相关计算。 2、非理想状态下滑轮组的计算：在非理想状态下，需要考虑动滑轮自重，计算拉力的大小时要使用，但s=nh，仍可以继续使用。 3、水平方向滑轮组的计算：使用滑轮组水平拉动物体时，理想状态下滑轮组用几段绳子拉着动滑轮，拉力就是物体所受摩擦力的几分之一，即。物体移动的距离与绳子自由端移动距离的关系为s绳=ns物，速度关系为。 方法模型归纳 02 4、反向滑轮组的受力分析：较复杂的滑轮组，常常不能直接用滑轮组公式进行分析、求解，故需要用受力分析法求解滑轮组中力的大小。此时，一般以滑轮或物体为研究对象，沿竖直方向或水平方向进行受力分析，根据物体受力平衡的条件进行求解，如图所示。 方法模型归纳 02 1、判断力是否做功的两个必要因素（作用在物体上的力和物体在力的方向上移动的距离）是否同时存在。 2、看是否符合三种不做功的情况，即有距离无力、有力无距离、有力有距离但力的方向与物体移动的方向垂直。 五、判断力对物体是否做功 方法模型归纳 02 六、影响滑轮组机械效率的因素 滑轮组是人们经常使用的简单机械，用同一滑轮组提升物体G升高h时，滑轮组对物体做的功为有用功，而人对滑轮组的拉力F做的功为总功，F移动的距离s=nh（n为与动滑轮相连绳子的段数），则滑轮组的机械效率 若不计摩擦力，而动滑轮的重为G动，那么提升动滑轮做的功就是额外功，则滑轮组的机械效率还可表示为 讨论这个表达式可知，对于同一滑轮组（G动一定），提升重物越重，滑轮组的机械效率越高；而提升相同重物时，动滑轮越少、越轻的滑轮组，机械效率越高。 = = = 巩固提升 03 1. 关于力臂，说法正确的是（　　） A．力臂一定在杠杆上 B．从支点到动力作用线之间的距离叫做动力臂 C．力臂的大小不可能为零 D．从支点到动力作用点之间的距离叫做动力臂 B 巩固提升 03 2．劳动教育越来越重要，许多同学在劳动中既获得了愉悦的体验，又掌握了许多劳动技能。小刚周末回到乡下姥姥家，学习挑担技巧。假如一个筐子重一个筐子轻（一头重一头轻），在不考虑手臂帮扶的情况下挑起担子让扁担处于水平平衡。请你结合杠杆平衡的知识，判断下列做法中正确的是（　　） A．肩膀应该居于扁担正中间 B．肩膀应该靠近“轻的一头” C．肩膀应该靠近“重的一头” D．以上三种做法都是可以的 C 巩固提升 03 3．国旗杆顶有一滑轮，往下拉动绳子，国旗就会上升，对该滑轮的说法，正确的是（　　） A．是定滑轮，能改变力的方向 B．是定滑轮，能省力 C．是动滑轮，能改变力的方向 D．是动滑轮，能省力 A 巩固提升 03 4．如图所示的实例中，力对物体做了功的是（　　） A．如图甲所示，提着滑板在水平路面上行走 B．如图乙所示，搬石头没有搬动 C．如图丙所示，用绳子将货物提起来 D．如图丁所示，举着杠铃原地不动 C 巩固提升 03 5．足球运动员用10N的力踢一个重为5N的足球，球离开脚后在水平草地上向前滚动了30m。在球滚动的过程中，运动员对足球做的功为（　　） A．450J B．300J C．150J D．0J D 巩固提升 03 6．当两台机器正常工作时，功率大的机器与功率小的机器相比（　　） A．做功一定多 B．做功不可能相同 C．相同的时间内做功一定多 D．做相同的功所用的时间一定多 C 巩固提升 03 7．如图，质量为5kg的物体M在力F的作用下以5cm/s的速度在水平面上匀速直线运动。弹簧测力计示数为2N，则拉力F为 N。在5s内F做功的功率为 W。（不计轮、绳重、轮和绳之间的摩擦） 2 0.2 巩固提升 03 8．水平地面上，工人用100N的水平推力推动重150N的箱子，在4s内前进了6m，在这个过程中，木箱所受重力对木箱做功为 J；工人对木箱做功为 J；工人做功的功率为 W。 0 600 150 巩固提升 03 9．如图所示，小致用如图滑轮组提升重为360N的货物，所用拉力为225N，货物被匀速提升10m，（忽略绳重和摩擦）小致做的功是 J，这个滑轮组的机械效率是 。 4500 80% 巩固提升 03 10．端午节前，大明湖上有赛龙舟的传统。运动员划船时，一手握紧船桨上端，另一手握住船桨向后划水使船前进，此时船桨相当一个 （选填“省力”或“费力”）杠杆；此时放眼望去，我们看到湖中木桩上有一只鹭鸟，当站立的鹭鸟把一只脚抬离木桩时，它对木桩的压强会 。 费力 变大 巩固提升 03 11．小明用如图装置提升重为600N的物体，不计摩擦和滑轮自重，物体匀速上升时，它相对滑轮 （选填“A”或“B”）是静止的，此时人对绳子的拉力为 N，人将绳子拉过1m，物体上升 m。 A 300 0.5 巩固提升 03 12．爱学习爱劳动，小张常帮妈妈做家务。如图甲是小张用笤帚在水平地面扫地，如图乙是简化图，以O为支点，作用在A点的动力为。请在图乙中画出的力臂及作用在笤帚上B点摩擦力f的示意图。 巩固提升 03 13．将两个滑轮连成滑轮组，要求人往下拉绳使重物升起。 巩固提升 03 14．如图所示，小型牵引车通过滑轮组将质量为30kg的货物A匀速吊起，牵引车的质量为2t，若牵引车以1m/s的速度匀速行驶，牵引车的功率为400W，牵引车受到的阻力为150N，且滑轮的摩擦和绳重均可忽略不计，g取10N/kg。求： (1)牵引车5s内走过的距离； (2)牵引车的牵引力大小； (3)滑轮组的机械效率。 巩固提升 03 （1）牵引车5s内走过的距离为 （2）根据P=Fs可知，牵引力的大小为 （3）车受到牵引力、阻力、绳对它的拉力，牵引车以1m/s的速度匀速行驶，处于平衡状态，水平方向受力平衡，则绳对它的拉力为 则滑轮组做的总功为 滑轮组做的有用功为 滑轮组的机械效率为 课堂小结 杠杆 滑轮 简单机械和功 功 省力杠杆、费力杠杆、等臂杠杆 定滑轮、动滑轮 做功的多少—功 做功的快慢—功率 做功的效率—机械效率 力×距离 功/时间 有用功/总功