8.第八章 机械与人-【加速度中考】2025年贵州中考物理课堂精讲本

第八章 机械与人 【教材导航】HK:八年级P183~P212 RJ:八年级下P61~P88 本章思维导图 定义 定义 物理意义 功率 杠杆的五要素 单位及换算 拉杆 [杠杆的平衡条件 计算公式 [杠杆的分类 有用功、额外功和总功 定潜轮 机械效率) 机械效率 动滑轮 滑轮及滑轮组 机械与人 能量 轮组 动能和势能 动能和势能 定义 机械能的转化 做功的两个必要因素 机械能及其转化 机械能守恒 常见不做功的三种情况 风能和水的利用 计算公式 第1节 杠杆 滑轮及滑轮组 课标要求 2.2.6 知道简单机械。探究并了解杠杆的平衡条件。 3.2.4 能说出人类使用的一些机械。了解机械的使用对社会发展的作用。 教材知识分点过 考点7杠杆 1.定义:在力的作用下能绕着固定点转动的硬棒叫做杠杆。 2.杠杆的五要素 (1)支点:杠杆绕着转动的固定点,图中用O表示。 动力( (2)动力:使杠杆转动的力,图中用F表示。 o阻力臂(l) (3)阻力:阻碍杠杆转动的力,图中用F。表示 动力臂() (4)动力臂:从支点到①动力作用线的距离,图中用表示。 (5)阻力臂:从支点到②阻力作用线的距离,图中用/。表示 阻力(F) 3.杠杆的平衡条件 (1D)打杆的平衡状态,打杆在动力和阻力的作用下静止或匀速转动时,我们就说打杆处于平衡状态 (2)杠杆的平衡条件:③动力×动力臂一阻力阻力臂,用字母表示为④F/一F。 4.杠杆的分类 名称 省力杠杆 费力杠杆 等臂杠杆 图示 1 r _ 力的关系 一。 54 续表 名称 省力杠杆 费力杠杆 等臂杠杆 F<F 力的关系 F>F。 $F-F 特点 省力,⑧费距离 费力,省距离 不省力,不省距离 acdfi beh 高频示例(选填 a.错子 b.船桨 c.瓶起子 d.羊角锤 e.摄子 f.核桃错 g.天平 h.钓鱼竿 i.剪铁 合适的序号) 皮的剪刀 考点2滑轮及滑轮组 定滑轮 分类比较 动滑轮 滑轮组 使用时,其轴固定不动的 使用时,其轴随物体一起 定义 定滑轮和动滑轮组合在一起 滑轮 运动的滑轮 的装置 过回 图示 G G ③能省力, ①不能省力。 能省力, 特点 ①不能改变力的方向 ②能改变力的方向 能改变力的方向 实质 等臂杠杆 ⑧省力杠杆 F与G的关系 1(G F- #(G Gi) E-G E- (不计绳重和摩擦 :与h的关系 一): -2 -3h 与的关系 一物 -3 教材素材练考点 2.[HK八年级P191图10-13]升国旗仪式上,升旗 1. [RI八年级下P80“动手动脑学物理”第4题改编] 手向下(选填“上”或“下”)拉绳子时,国旗就 如图是工人师傅搬运砖头的独轮车,在使用时 会上升。这是由于旗杆顶部(如图)有一个定 可看作以O为支点的杠杆。已知车箱和砖头 (选填“定”或“动”)滑轮,它能改变力的方向。 所受的总重力G一1000N,其余有关尺寸如图 二头肌 所示,要能抬起独轮车的扶 三头肌 手,手竖直向上的力F至少 应为300N;在总重力不变 第2题图 第3题图 的情况下,为了更省力,工 0.3m _1m→ 3. [HK八年级P188图10-6(a)]如图所示的人体 人师傅可以将他的手向 第1题图 手臂具有杠杆的功能,属于费力杠杆,根据图 远离(选填“远离”或“靠 中信息,当提升重物时,二头肌收缩(选填“收 近”)支点的方向移动。 缩”或“舒张”)。 5 吾多角度剖实验 实验 探究杠杆的平衡条件 (2022年版课标要求) 如图1所示,小勇利用铁架台、带有均匀刻度的轻 (2)小勇调节杠杆平衡后,在A点挂3个钩码 质杠杆、细线、弹策测力计、钩码若于(每个钩码重 如图乙所示,则应在B点挂2 个钩码,才能 0.5N)等实验器材,探究杠杆的平衡条件。 使杠杆在水平位置保持平衡:随后两边各取下 -40B-40 一个钩码,杠杆左(选填“左”或“右”)端将 _ 下沉。 名 (3)小勇用弹策测力计替代钩码,在B点竖直向 图1 下拉,然后将弹策测力计绕B点逆时针旋转一 1.杠杆的调节 小段至如图丙所示位置。在旋转过程中,要使 (1)实验前,杠杆静止在图甲 杠杆仍然在水平位置平衡,则弹策测力计的示 所示的位置,此时杠杆处于 数将变大(选填“变大”“变小”或“不变”). ①平衡(选填“平衡”或“非 原因是阻力和阻力臂不变,动力臂变小,动 平衡”)状态。 力变大。 (2)实验前,需调节杠杆在②水平位置平衡,3.实验延伸 目的是③方便测量力臂。要使图甲中杠杆在 (1)如图2是一个加宽的杠杆装置,此时杠杆处 水平位置平衡,应向④右(选填“左”或“右” 于平衡状态。若只将左侧的钩码改挂到A点正 调节平衡母。实验过程中不能(选填 上方的B点,力臂是线段OA(选填“OA” “能”或“不能”)再调节平衡蝶母。 “OB”或“AB”),此时杠杆仍能(选填“仍能” (3)选择杠杆中点作为支点的目的是避免 或“不能”保持平衡。 杠杆自重对实验结果产生影响。 2.实验操作及数据分析 (1)小勇进行多次实验,并将部分实验数据记录 - 在下表中。 动力臂 实验 动力 阻力臂 阻力 图2 F/N F/N 次数 1./cm 1./cm (2)生活应用小勇同学联想到生活中的杆秤,其 1 10 5 4 2 主要结构由秤杆、秤钩A、提纽(B、C)、秤砣D 2 8 3 4 6 组成(O点为刻度的起点)。图3是用杆秤称量 3 10 5 4 货物时的情景。 I.其中第3次的实验数据中漏了阻力臂,则所 I.在称量货物时,使用提纽 遗漏的数据为8cm。第2次实验的杠杆属 C 时,该杆秤的称量范 D 于⑧费力(选填“费力”或“省力”)杠杆 围更大。 II. 若该杆秤配套的秤砣D II.分析表中的数据,可得出杠杆的平衡条件为 图3 F/一F。/。(用表中字母表示);多次实验的 有磨损,称量货物时杆秤显示的质量将比被测 目的是得出普遍规律。 货物的真实质量偏大。 真题模拟明考向 命题点7杠杆类型的判断 命题点3滑轮的相关计算 1. [2023贵州,9工具的发明制造为生产、生活提供 4.[2024黔南州模拟]如图所示,摩擦、绳重和动滑 了便利,如图所示的工具在使用中都是为了 轮自重忽略不计,两图中物体重力相同,则F。 省力(选填“省力”或“省距离”)。 Fz-4:1。 命题点4杠杆作图 方法指导 1.杠杆力臂作图 钢丝针 核桃夫 (1)找支点:找在杠杆使用过程中相对不动的点; 第1题图 (2)作垂线:作支点到力的作用线的垂线,标垂足符号: 命题点2杠杆平衡条件的应用 (3)标力臂:标出支点到垂足的距离,即为力臂,并标 2.[2024贵州,8](多项选择)如图甲所示的条凳,人若 上力臂“!”。 坐在条凳的一端,极易使其另一端上翘而使人摔 2.杠杆最小动力作图 倒。其简化图如图乙所示,B、C点分别与凳脚的 (1)找动力作用点及最大动力臂:找到杠杆上离支点 E、F点在同一竖直线上。当人对水平凳面施加竖 最远的点,连接支点与最远点,此线段即为最大动力 直向下的压力时,下列分析正确的是(ABD 臂,该最远点即为最小动力的作用点; CD (2)确定方向:根据动力和阻力使杠杆转动的方向相 反,确定动力的方向,画出箭头,并标上力“F”。 甲 乙 5.[2024贵州部分学校模拟]如图甲所示是一款压饺 第2题图 子皮的工具,使用时压杆可以看做一个杠杆。 A.压力作用于A点,可将条凳视为绕E点转动 图乙是简化示意图,图中O为支点,F,是压杆上 的杠杆 B点在下压时受到的阻力。请在乙图上画出阻 B.压力作用于凳面的中间,条凳一定不会上超 力臂/。及作用在杠杆A点需要施加的最小动 C.在A、D点同时施加压力,条凳一定不会上超 力E D.在B或C点施加一个压力,条凳一定不会上翅 3. [2024贵州中考适应性考试]如图所示是工人使用 搬运车搬运石材的场景示意图。当工人在C点 70 施加竖直向下的力时,搬运车可视为绕O点转动 甲 的 省力(选填“省力”“费力”或“等臂”)杠杆;若 第5题图 AB-0.3m,BC-2.7m,搬运的石材重378N. 6.[2024遵义红花岗区三模]如图甲,用铁锹铲土时, 则在C点要施加方向竖直向下、大小为42N 铁锹可视为杠杆,图乙是其简化图,O为支点 的力,才能使其水平平衡。(忽略机械自重) 请在图乙中画出作用力F的力臂/。 ### 甲 乙 第3题图 第4题图 第6题图 8.请完成《情境作业本》(P24~P25)中的练习题 57 第2节 功、功率和机械效率 课标要求 3.1.3 结合实例,认识功的概念。 3.2.2 知道机械功和功率。用生活中的实例说明机械功和功率的含义。 3.2.3 知道机械效率。了解提高机械效率的意义和途径 教材知识分点过 考点7功 1.定义:物理学中把①力和物体在②力的方向上移动距离的乘积叫做机械功,简称功。 2.做功的两个必要因素 (1)有作用在物体上的③力; (2)物体在这个力的方向上移动了④距离。 3.常见不做功的三种情况:a.有力没有距离;b.有距离没有力;c.力与距离垂直。 4.计算公式 W表示功,单位为] W-) F表示力,单位是N s表示物体在力的方向上移动的距离,单位是m 考点2功率 1.定义:①功与②做功所用时间的比值叫做功率。用字母P表示。 2.物理意义:表示做功的③快慢 3.单位及换算:国际单位为④瓦特,简称瓦,用字母W表示,常用单位还有千瓦(kW)。1kW 10W。 #二考 4.计算公式 P表示功率,单位为W P_- W表示做的功,单位为] z表示做这些功所用的时间,单位为s 变形公式:W一Pr(求所做的功):- 考点3机械效率 1.有用功、额外功和总功 (1)有用功:无论是否使用机械,必须要做的功,用W。表示。 (2)额外功:使用机械时,无用但又不得不做的功,用W.表示 (3)总功:有用功与额外功之和,用W。表示,W。一W。十W 2.机械效率 (1)定义:物理学中,将①有用功跟②总功的比值叫做机械效率,用字母③》表示。 ## (2)计算公式:-④ G叶G G 100%一 #G#100%。# (3)特点:对于实际的机械,由于额外功的存在,总有W.W。,所以机械效率总是小于1 (4)提高机械效率的方法 a.滑轮组:增大物重、减小动滑轮的重力、减小滑轮与绳子间的摩擦; b.斜面:增大斜面倾角或减小接触面间的摩擦 教材素材练考点 3.[HK八年级P201“作业”第1题改编]一个正常人的 1. [RJ八年级下P65图11.2-1]如图 心脏推动血液流动的功率为1.5W,那么,在考试 所示,一个大人和一个小孩爬完 2h的时间内心脏做的功是10800J;利用这些 相同的楼梯(大人的质量大于小 功可以把一个质量为50kg的中学生匀速举高 孩的质量)。两者相比较,做功较 少的是小孩,若两者爬完楼梯 第1题图 的高度为21.6m。(g取10N/kg) 所用时间相同,则功率较大的是大人 4. [HK八年级P205“作业”第4题改编]小明用100N 2.[HK八年级P212“本章练习”第5题改编]起重机在 的力沿竖直方向将杠杆的一端压下2m时,杠 2min内把重为30000N的物体提升25m高 杆的另一端把360N的重物提高了0.5m,他做 再用2min使物体在水平方向平移30m,则钢丝绳 在4min内对物体做功共7.5×10 I.平均功率 的有用功是180J.总功是200J,杠杆的机械效 是3.125 kW. 率是0%。 -真题模拟明考向 命题点7是否做功的判断 命题3机械效率的理解及相关计算 1.[2024安顺一模]电影《热辣滚烫》上映后,在全国 3.[2024黔东南州模拟]为了提升城市品位,某市对 兴起了一股健身热潮,以下健身活动中,做功 部分市政道路分批次实施改造工程,工人师傅常 的是 (D) 用如图所示的简易滑轮组提升建筑材料。在某次 A.提着哑拎不动 提升重物时,用F一250N的拉力,把重G-400N B.举着哑不动 的物体在10;内匀速提升2m,不计绳重和摩擦; 则下列说法正确的是 C.提着哑铨在水平地面行走 (C) D.举着哑拎做深 A.拉力做的有用功为5001 命题点2功、功率的理解 B.拉力的功率为50W 2.[2020贵阳,10]仅用8天就建成的武汉火神山医 C.滑轮组的机械效率为80% 院彰显的是中国速度。如图所示,为了在最短的 D.动滑轮重150N 第3题图 时间完成地面基础建设,上百台挖掘机同时工 4. [2024贵阳白云区模拟]工人用推力F (B) 作,其目的是增大所有挖掘机总的 将重为1000N的箱子沿斜面推至水平车厢中. 斜面长3m、高1.5m,F始终与箱子运动方向 相同。箱子运动路程随时间变化关系如图乙所 示,推力F随时间变化关系如图丙所示。 第2题图 (1)0~10s内,求出推力F做多少功。 A.机械效率 B.功率 (2)箱子沿斜面底端推至顶端过程中,求出斜面 C.功 D.有用功 的机械效率。 5 (3)在0~10s内和10~20s内,F功率大小P 5.[2024遵义一模改编]如图甲所示为明代宋应星 和P。分别是多少? 《天工开物》中描述的龙骨水车,它由水橹、刮 (4)箱子与水平车厢接触面积0.5m^{},对车厢压 板、木链、木齿轮、脚踏等组成,其中脚踏部分的 强是多少? 结构如图乙所示。水车安放在河边,下端水 和制板直伸水中,另一端的本齿轮固定干堤岸 的木架上,用时踩动脚踏部分使木齿轮转动,通 甲 过木链带动内板叶刮水上行,倾灌于地势较 sm F/N 600 ##寸是 高的田地。 400 (1)龙骨水车脚踏部分相当于简单机械中的 200 轮轴,匀速刮水上行时水的重力势能(选填 20is 丙 “动能”或“重力势能”)增大。 第4题图 (2)刮板的面积越大,水车旋转一周提升的水就 解:(1)由题图乙可知,箱子在0~10s内运动的 越多,对水所做的功越多,当工人踩动脚踏的 路程x-3m:由题图丙可知,在0~10s内,推力 速度加快时,提升水的功率会变大。 F-600N.则0~10s内推力做的功 (3)若工人踩动龙骨水车旋转一周可将0.025m W-Fs-600 NX3m-1-800+ 的水提升到4m高的田地中,所用时间为60s,工 (2)箱子运动3m.提升高度一1.5m.即箱子 人做功的总功率为40W,则该过程中工人做的 沿斜面从底端被推至顶端过程中,推力克服箱 总功为多少?机械效率为多少?(结果保留到 子重力做的有用功 1%,g取10N/kg,-1.0×10kg/m)。 W -Gh-1000 N×1.5m-1500 ] 斜面的机械效率 Wx100%-15001 n7-Wg ×100%~83.3% 1800j 乙 (3)在0~10s内,推力做功的功率 第5题图 PW1800I180W 解:(3)工人做的总功 1. 10s W=P1-40Wt60s-2400] 由题图乙可知,箱子在10~20s内运动的路程 由p一可知,提升水的质量 s.-8m-3m-5m 由题图丙知10~20s内,推力F-200N,此时 =V-1.0×10kg/m0.025m-25k$$ 推力做的功 水的重力 W.-Fs-200NX5m-1000 1 W 1000-100 W G-mg-25 kg×10 N/kg-250 N 此时推力的功率P。一 。 20s-10s 将水提升到高处对水做的功 (4)箱子对水平车厢的压力F-G一1000N,此 W-Gl-250 NX4m-1000 ] 时受力面积S一0.5m,对车厢压强 机械效率 F1000 N-2000Pa WX100%- 1000] W范 ×100%~42% 2400J 请完成《情境作业本》(P26)中的练习题 6 第3节 合理利用机械能 课标要求 3.1.3 知道做功的过程就是能量转化或转移的过程 3.2.1 知道动能、势能和机械能。通过实验,了解动能和势能的相互转化。举例说明机械能和其他形 式能量的相互转化。 -教材知识分点过 考点7动能和势能 1.能量 (1)定义:在物理学中,如果一个物体能够对别的物体①做功,我们就说这个物体具有能量,简称能 (2)单位:在国际单位制中,功的单位是焦耳(D),能的单位也是焦耳() (3)功和能的关系:物体做功的过程就是能的转化过程;物体做的功越多,说明某种能转化为别的 形式的能越多。 2.动能和势能 势能 机械能 动能 重力势能 弹性势能 物体由于②运动 而具有 物体由于受到重力并处在一定物体由于发生①弹性形变 而具 定义 的能 ③,高度时所具有的能 有的能 物体的质量和速度。物体的质量 和高度。物体弹性形变的大小。同 影响因素 物体运动的速度越快、质物体的位置越高、质量越物体的弹性形变越大,具有 量越⑧大,它的动能就越大 大,它的重力势能就越大 的弹性势能就越大 存在标志 正在运动的物体 位于高处的物体 发生弹性形变的物体 考点2机械能及其转化 1.机械能的转化:动能和势能可以相互转化。转化图示如下: 速度增大。 弹性形变增 重力高度减小 大、速度减小弹性 一动能 势能高度增大、 速度增大, 势能 速度减小 弹性形变减小 2.机械能守恒:如果只有动能和势能相互转化,尽管动能、势能的大小会变化,但机械能的总和 ①保持不变,或者说机械能是②守恒的。 3.风能和水能的利用:风力发电和水力发电主要是将③ 机械能 转化为电能。 教材素材练考点 2. [HK八年级P210图10-46]如 图是小朋友玩蹴蹴杆的情景, 1.[RI八年级下P73图11.4-6]如图是 近地点 t{ 人造地球卫星的轨道示意图。卫星 杆从地面弹起,在空中升 在近地点时动能最大,从远地点 高的过程中,小朋友的重力势 #星 第2题图 向近地点运动时,能量转化是重力 能增大,动能减小;在下落 远地点 势能转化为动能。 后,从杆触地到弹箭压缩至最短,弹箭弹性势能 第1题图 增大。(均选填“增大”“不变”或“减小”) 1 多角度剖实验 验 探究动能的大小跟哪些因素有关 某实验小组在“探究影响动能大小的因素”实验 (2)某同学根据里、丙两图得出质量大的物体动 中,准备的器材有;质量分别为m、2m的两个钢 能大,他的结论不正确(选填“正确”或“不 球,木块和斜面等。实验过程如图1; 正确”),理由是没有控制钢球到达水平面时 ##块 的速度相同. (3)钢球与木块碰撞一起运动一段距离后最终会 甲 乙 停下来是因为受到摩擦力的作用,该过程的 1木块 能量转化为动能转化为内能。实验装置中 如果水平面光滑,能否完成本实验的探究内容? 图1 并说明理由。不能,钢球和木块将做匀速直 1.实验器材分析 线运动,无法停下来 (1)本实验探究的物体的动能是指①钢球(选 (4)甲、乙两次实验中木块移动时受到的摩擦力 填“钢球”或“木块”)的动能,是通过②s(选填 分别为f、/,则/三(选填“”“一”或 “s”或“h”)来反映其动能大小的。 “<”),克服摩擦力做的功W②<(选填 (2)斜面的作用:使钢球获得动能。钢球获得的 ”“一”或“<”)W。。 动能是由③重力势能转化来的。三次实验中 (5)做完甲。乙实验后,假设在做图丙的实验时 均需要使钢球由④静止状态释放 木块滑出木板,为了使木块不滑出木板,在不 2.实验方法 更换实验器材的条件下,最方便的解决办法是 (1)本实验是通过观察 木块移动的距离反 将丙图的高度减小为,再将丙图与甲图的 映钢球动能的大小。用到的实验方法是转 实验现象比较得出动能与质量的关系 换法。 (6)由此实验现象所得出的结论可知汽车超载。 (2)控制变量法的应用 超速行驶时危险性大的原因。同学们想进一步 a.要探究动能的大小与速度的关系,应控制 知道汽车的“超载”与“超速”哪个造成的危害更 球 质量 相同,使钢球从斜而的不同高度由 严重,于是又做了相关测定,得到数据如表格 静止释放,比较木块移动的距离,应选择 所示: ⑧甲、乙两图进行实验分析。由此可得结论; 实验 钢球的 钢球撞击木块时 木块被撞后运 质量相同的物体,运动速度越大,它的动能 序号质量n/g的速度v/(cm/s) 动的距离s/cm 越大。 20 1 。 4 b.若要探究动能的大小与质量 的关系,应 。 20 4 控制钢球下滑的高度相同,改变钢球的质量,比 3 40 较木块移动的距离,应选择乙、丙 两图进行 8 实验分析。由此可得结论运动速度相同的 a.探究“超载”隐患时,应选择序号为②1、3 的 物体,质量越大,它的动能越大。 实验进行比较 3.交流与反思 b.分析表格中对应的数据可知,③速度对物 (1)钢球到达水平面后还能继续运动是因为银 体动能的影响更大,即当发生交通事故时,由此 球具有惯性。 造成的危害更严重。 62 4.实验延伸 “错误的”)。理由是实验中没有控制水平面 某同学用图2所示的方法探究动能的大小与速 的粗糙程度相同。 度的关系,他将相同质量的小球从不同高度 ()由静止开始释放,通过观察木块在铁 木块 /过木块 板和毛巾上滑行的距离来判断小球动能的大 铁板 毛巾 小,这种方法是错误的(选填“正确的”或 图2 -真题模拟明考向 命题点7机械能及其转化 命题点2机械能守恒的理解 1. [2024贵阳自云区模拟]质量相同的甲、乙两个小 3.[2024黔南州一模]如图所示,AOB是表面光滑 球,自由下落经过如图所示的位置时机械能相 的轨道,金属小球从A点由静止开始自由滚下, 等,不考虑空气阻力。下列说法正确的是(C) 沿轨道AOB运动到B点后离开轨道,则与小球 离开B点后的运动轨迹最符合的是图中哪一条 虚线?请从能量转化的角度说明理由。(不计 空气阻力) 第1题图 A. A.此时甲、乙两球的动能相等 1B B.此时甲、乙两球的重力势能相等 77r C.两球在落地前的速度相等 。 第3题图 D.两球下落的初始位置的高度不同 2. [2024贵阳花溪区二模](多项选择)位于花溪区的 答:“虚线。由题知,轨道AOB是光滑轨道,不 航天研究院主要承担着中国运载火箭、载人飞 计空气阻力,小球运动过程中机械能守恒,只有 船等航天产品发动机的研制、生产、试验任务 小球的动能和重力势能之间的转化,小球从A 如图所示是某物理兴趣小组利用自制水火箭模 点由静止滑下,所以小球的机械能等于A点时 拟真实火箭发射的轨迹,利用打气简对水火箭 的重力势能,虚线的最高点超过了A点的高 打气,拉开气阙,水向下喷出,水火箭一飞冲天 度,这是不可能的;虚线的最高点与A点的高 在水火箭发射及上升过程中,下列说法正确 度相同,而小球在最高点时,仍具有向右运动的 的是 (BC) 速度,所以)虚线所示的机械能大于A点的机 械能,也是不可能的;“虚线的最高点低于A点 的高度,由于在最高点时小球仍运动,其总机械 第2题图 能可能与开始时的机械能相等,符合实际。 A.水火箭到达最高点时速度为零 4.[2023贵州,15]如图甲所示水平面AB段光滑,B B.发射时,火箭的动能是由瓶内高压气体的内 点右侧粗糙,一轻质弹黄左端固定于竖直墙面。 能转化而来的 用小木块P压缩弹策至A点由静止释放,木块 C.水火箭能起飞是受到水对它向上的推力 离开弹策后,动能随位置变化关系的大致图像 D.水火箭上升过程中动能一直增大 如图乙所示。若换另一相同底面的小木块Q 初