专题01 简单机械与机械能和内能（考点串讲）-2024-2025学年九年级物理上学期期末考点大串讲（苏科版）

专题01 简单机械与机械能和内能 九年级物理上学期·期末复习大串讲 知识串讲 方法模型归纳 巩固提升 苏科版 知识串讲 01 第11章 简单机械和功 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：支点（O）、动力（F1）、阻力（F2）、动力臂（l1）、阻力臂（l2）。 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.杠杆的分类：省力杠杆（l动＞l阻）、费力杠杆（l动＜l阻）、等臂杠杆（l动=l阻）。 固定点 静止不动或匀速转动 动力×动力臂=阻力×阻力臂 知识串讲 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 知识串讲 01 3.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。 4.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 。 省力杠杆 费力杠杆 几分之一 知识串讲 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 知识串讲 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 知识串讲 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 知识串讲 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 知识串讲 01 第12章 机械能和内能 一、动能 势能 机械能 1．动能：物体由于 而具有的能，叫做动能。 2．势能：弹性势能和重力势能统称为势能。 （2）重力势能：物体由于被 而具有的能量，叫做重力势能。 （3）弹性势能：物体由于发生 而具有的能，叫做弹性势能。 3．机械能：动能和势能之和称为机械能。 4．机械能守恒：动能和势能之间可以 ，如果只有动能和势能的相互转化，机械能的总和不变，或者说，机械能是 。 运动 举高 弹性形变 相互转化 守恒的 知识串讲 01 二、内能 热传递 1.内能：物体内部所有分子热运动的动能与分子势能的 ，叫做物体的内能。内能的单位是焦耳，简称焦，用字母J表示。 2.热传递：热量从 物体传递到 物体，或从物体的高温部分传递到低温部分的现象，叫做热传递。 （1）热传递实质上传递的是能量，结果是改变了系统的内能。 （2）热传递的三种方式： 。 （3）热传递改变物体的内能：高温物体放出热量，温度降低，内能减少，低温物体吸收热量，温度升高，内能增加。 总和 高温 低温 热传导、热对流和热辐射 知识串讲 01 三、物质的比热容 1.单位质量的某种物质温度升高1℃吸收的热量叫做这种物质的 ，简称比热。在国际单位制中，比热容的单位是J/（kg•℃），读作 。 （1）水的比热容是4.2×103J/（kg•℃）；它的物理意义是1千克水，温度升高或者降低1℃，吸收或者放出的热量是4.2×103焦耳。 （2）由于水的比热容 ，一定质量的水吸收（或放出）很多的热而自身的温度却变化不多，有利于调节气候。 （3）一定质量的水升高（或降低）一定温度吸热（或放热）很多，有利于用水作冷却剂或取暖。 比热容 焦每千克摄氏度 较大 知识串讲 01 2.热量和比热容的计算 （1）热量的计算公式：Q吸=cm（t-t0）；降低时放出的热量为：Q放=cm（t0-t）。 （2）比热容公式：比热容 c= Q 表示物质吸收或放出的热量，单位是焦耳（J） m 表示物体的质量，单位是千克（kg） Δt 表示升高（或降低）的温度，单位是摄氏度（℃） 吸热时Δt =t末温- t0 放热时Δt=t0 – t末温 c表示物质的比热容，单位是焦/（千克·℃），符号: J/(kg·℃) 知识串讲 01 四、机械能与内能的相互转化 1.做功改变物体的内能：当外界对物体做功时，物体的内能增大，当物体对外界做功时，物体的内能就会减小（实质是其他形式的能量与内能之间的相互转化）。 2.比较改变内能的两种方式 做功 对物体做功 内能_____ 实质是机械能与内能发生_____ 做功 物体对外做功 内能______ 实质是机械能与内能发生_____ 热传递 物体吸收热量 内能_____ 实质是内能发生_______ 热传递 物体放出热量 内能_____ 实质是内能发生_______ 转化 增大 减小 转移 增大 减小 知识串讲 01 3.内燃机：热机的一种，是燃料在汽缸内燃烧的热机，内燃机分为 和 。 4.汽油机 （1）构造：由气缸、火花塞、进气门、排气门、活塞、曲轴、连杆组成。 （2）工作原理：燃料在汽缸中燃烧时，将存储的化学能转变为高温高压的燃气（蒸汽）的内能，又通过燃气（蒸汽）推动活塞做功，由内能转变为机械能。 （3）工作流程：内燃机通过 四个冲程不断循环来保证连续工作的。 汽油机 柴油机 吸气、压缩、做功、排气 知识串讲 01 5.燃料的热值：1kg某种燃料 放出的热量，叫做这种燃料的热值，符号时q。单位是焦/千克（J/kg），读作 。同种燃料的热值相同，不同种燃料的热值不同。 （1）热值的物理意义：热值表示一定质量的燃料在完全燃烧时所放出的热量的多少，如木炭的热值为3.40×107J/kg。 （2）公式：Q=mq M——燃料的质量——单位千克（kg）。 q——燃料的热值——单位焦/千克（J/kg）。 Q——燃烧放出的热量——单位焦耳（J）。 完全燃烧 焦每千克 知识串讲 01 6.热机的效率：用来做有用功的那部分能量，与燃料完全燃烧释放的能量 ，叫做热机的效率。 （1）公式： η 或η （2）物理意义：热机的效率是热机性能的重要指标。热机的效率表示使用热机时对燃料的利用率的高低，热机的效率高，在做功同样多的情况下，就消耗更少的燃料，节约能源。 （3）提高热机效率的主要途径 ①尽量减少各种热量损失，设法利用废气的能量。 ②在热机的设计和制造上，采用先进的技术。 ③使用时，注意保养，保证良好的润滑，合理调整各零件之间的间隙，减小因克服摩擦阻力而额外消耗的能量。 之比 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 例1.（23-24九年级上·江苏常州·期末）如图所示，旗手小明竖直举轻质旗前进时，红旗受到风的水平阻力F2， 其作用点可以看成在A点。若以O点为支点，请画出手在B点对旗杆施加的最小动力F1及其力臂L1。 方法模型归纳 02 例2.（23-24九年级上·江苏泰州·期末）按要求作图如图是―款瓶起子，可看成以O为支点的杠杠.请在图中画出作用在A点的最小动力F1及动力臂L1。 方法模型归纳 02 二、探究杠杆的平衡条件 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。 方法模型归纳 02 例3.（23-24九年级上·江苏扬州·期末）小明在做“探究杠杆平衡条件”的实验。 （1）调节平衡螺母使杠杆在水平位置平衡，可方便测量 ； （2）如图甲所示，在杠杆左侧A处挂4个钩码，要使杠杆在水平位置平衡，应在B处挂 个钩码（实验中所用的钩码均相同）； 力臂 3 方法模型归纳 02 （3）小明又用弹簧测力计作用在C处竖直向上拉，如图乙所示，当弹簧测力计逐渐向右倾斜时，则弹簧测力计的示数将逐渐 （选填“变大”“变小”或“不变”）。 （4）在实验中，改变力和力臂的大小得到多组数据的目的是 。 A．使测量数据更准确 B．多次测量取平均值减小误差 C．避免偶然性，使实验结论具有普遍性 变大 C 方法模型归纳 02 三、判断力对物体是否做功 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。 方法模型归纳 02 例4.（23-24九年级上·江苏盐城·期末）小明的爸爸去超市购买大米，下列情景中他没有对大米做功的是（　　） A．他将一袋大米从货柜水平拉出 B．然后将袋子从地上提起放肩上 C．接着扛着袋子水平走进电梯 D．最后扛着袋子随电梯一起上升 C 方法模型归纳 02 例5.（23-24九年级上·江苏泰州·阶段练习）在下列情况中，人对物体肯定做功的是（　　） A．搬运工将货物从地面搬到高为1.5m车上 B．东京奥运会举重运动员举着杠铃不动时 C．足球被踢出后在草地上滚动的过程中 D．小明提着书包在水平地面上匀速行走 A 方法模型归纳 02 四、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。 = = = 方法模型归纳 02 例6.（23-24九年级上·江苏徐州·期末）在测量如图甲所示滑轮组机械效率的实验中。 （1）使用滑轮组提升重物时，在竖直向上拉动弹簧测力计时应保持 运动； （2）若钩码重为6N，弹簧测力计示数为2.5N，则滑轮组的机械效率为 ； （3）如果绳重及摩擦很小，可以忽略，则一个动滑轮重为 N； 匀速直线 80% 1.5 方法模型归纳 02 五、动能和势能之间的转化 1、动能与重力势能间的转化：看到下落，学生就容易习惯性的认为重力势能转化为动能，当当物体匀速下落时，速度不变，物体的动能不变，此时重力势能没有转化为动能。 2、动能与弹性势能间的转化：关键是确定哪个阶段物体做加速运动，哪个阶段小球做减速运动。加速运动时：弹性势能转化为动能；减速运动时：动能转化为弹性势能。 3、动能、重力势能、弹性势能间的转化：在分析动能、重力势能和弹性势能之间的转化时，根据物体运动情况，可以把物体的运动的整个过程进行分段。考虑每段运动过程中，物体运动速度的变化情况，物体的形变情况，即可分析重力势能和弹性势能的变化规律，以及动能与重力势能和弹性势能之间的转化。 方法模型归纳 02 例7.（23-24九年级上·江苏常州·期末）如图所示，曲线轨道完全光滑，小球在轨道上 A处由静止释放，沿轨道滑行到B端以下说法中正确的是（　　） A．小球到达 B端时速度为零 B．小球从A运动到B的过程中动能一直增大 C．小球从A运动到B的过程中重力势能一直减小 D．小球从A运动到B的过程中机械能保持不变 D 方法模型归纳 02 例8.（23-24九年级上·江西南昌·期末）2023年5月，我国首次按照国际通行适航标准自行研制、具有自主知识产权的喷气式T线客机——C919圆满完成商业首飞。C919加速升空时，其动能 ，机械能 （均选填“增大”或“减小”）。 增大 增大 方法模型归纳 02 六、温度、内能与热量辨析 1、温度：温度表示物体的冷热程度，同一物体，温度越高，分子热运动越剧烈，内能越大。 2、热量：热量和功一样，是过程量，只是用来衡量物体内能或机械能变化了多少，离开过程，谈热量毫无意义。就某一状态而言，只有内能，不存在热量。 3、内能：内能是状态量，一般描述物体“具有内能、内能改变了多少、转移了内能”等。 方法模型归纳 02 例9.（23-24九年级上·四川广安·期末）生活中我们可以看到许多热现象，只要留心观察，认真思考，就能注意到它们。关于下列热现象的说法中，正确的是（ ） A．将烧红的铁块放入油中进行冷却，是通过做功的方式改变铁块的内能 B．加热茶水，使茶水的温度升高，茶水的内能一定增加 C．相同质量的的水比的水所含有的热量多 D．冰在熔化过程中的温度不变，故其内能也不变 B 方法模型归纳 02 例10.（23-24九年级上·四川广元·期末）关于温度、内能和热量，下列说法正确的是 ( ) A．把零下 10℃的冰块放在0℃的冰箱保鲜室中，一段时间后，冰块的内能会增加 B．我们不敢大口喝热气腾腾的汤，是因为汤含有的热量较多 C．一个物体吸收了热量，温度一定升高 D．用锯条锯木板，锯条的温度升高，是由于锯条从木板吸收了热量 A 方法模型归纳 02 七、比热容相关计算 1、用公式计算时注意区分温度和温度差：计算物质吸收或放出热量时，要注意公式中的△t是温度差而不是某一温度。 吸热时Δt =t末温- t0 放热时Δt=t0 – t末温 2、用比例法解题：第一步，以比值的形式写出要求的比值；第二步，用公式展开要求的比值；第三步，代入各物理量的数值；第四步，计算求解。 方法模型归纳 02 例9.（23-24九年级上·河南周口·期末）小丽用相同的电加热器分别对相同质量的水和另一种液体进行加热，并绘制得到如图所示的图像，已知水的比热容是4.2×103J/(kg.C°)，则另一种液体的比热容是（    ） A．1.4×103J/(kg.C°) B．2.1×103J/(kg.C°) C．4.2×103J/(kg.C°) D．8.4×103J/(kg.C°) B 方法模型归纳 02 例10.（23-24九年级上·河南鹤壁·期末）水的比热容为4.2×103J/(kg.C°)，它的物理意义是 ，那么使0.75 kg 温度为10℃的水吸收 3.15×105J的热量后，温度将升高 ℃。（1标准大气压） 1 kg的水温度每升高1 ℃所吸收的热量为4.2×103J 90 巩固提升 03 1. （23-24九年级上·四川眉山·期末）冬天的北方冰天雪地，水凝固成冰的过程中，下列判断正确的是（　　） A．内能增加，比热容不变 B．吸收热量，温度不变 C．比热容、内能、温度都不变 D．比热容改变，内能减少 D 巩固提升 03 2. （23-24九年级上·江苏南京·期末）关于温度、热量和内能，下列说法正确的是（    ） A．0°的冰块没有内能 B．物体的内能增加，温度一定升高 C．物体的内能减少，一定是由于放出了热量 D．热量可以从内能小的物体传递到内能大的物体 D 巩固提升 03 3. （23-24九年级上·江苏南通·期末）如图，在光滑的水平台面上，一轻质弹簧左端固定，O点是弹簧保持原长时小球的位置，压缩弹簧使小球至A位置，小球就在A、B间做往复运动（已知AO＝OB）。下列说法正确的是（　　） A．小球在往复运动过程中机械能守恒 B．从B到A弹簧的弹性势能一直减小 C．小球在O点时，动能最大 D．小球从A往B运动过程中，弹性势能转化为动能 C 巩固提升 03 4. （23-24九年级上·广东汕尾·期末）如题图所示的事例中，人对物体做了功的是（　） A．图甲：搬石头但没有搬起来 B．图乙：举着杠铃保持不动 C．图丙：提着滑板水平前行 D．图丁：推着小车前进 D 巩固提升 03 5. （23-24九年级上·江苏常州·期末）利用如图所示的杠杆将重为6N的物体缓慢匀速提高10cm，手竖直向上施加于杠杆右端的拉力F为4N，手竖直向上移动的距离s为30cm。则杠杆的机械效率为（　　） A．22% B．33% C．50% D．67% C 巩固提升 03 6. （23-24九年级上·陕西西安·期末）小伍家在修建房屋时，用如图所示的滑轮组将重为700N的建筑材料，4s内匀速提升了2m，所做的额外功是300J。下列说法中正确的是（　　） A．若让物体以更大的速度匀速上升，绳端拉力变大 B．改变绕绳方式可以增大滑轮组的机械效率 C．动滑轮所受的重力为150N D．拉力F的功率是425W D 巩固提升 03 7. （23-24九年级上·江苏常州·期末）如图所示，在相同时间内将相同的重物分别沿 AB、CD 斜面从底端拉至梯形平台顶端，已知物重30N，F1=20N、F2=15N，平台高度h与斜面长之比h∶LAB∶LCD=l∶2∶3，则两次过程拉力F1、F2做功功率之比P1∶P2= ，机械效率之比 ；物体沿斜面AB运动过程中所受摩擦力大小为 N。 8∶9 9∶8 5 巩固提升 03 8. （23-24九年级上·江苏宿迁·期末）小明在探究“物质的放热能力与哪些因素有关”时，分别用质量均为0.5kg的水和另一种液体（水的比热容大于另一种液体）进行对比实验，并用图像对实验数据进行了处理，如图所示。实验过程中，水和另一种液体在相同时间内放出的热量相等，分析图像可以得出： （选填“甲”或“乙”）物质为水，另一种液体的比热容为2.1×103J/(kg.C°，这种液体在0~15min内放出的热量为 J。[C水=4.2×103J/(kg.C°] 甲 4.2×104 巩固提升 03 9. （23-24九年级上·江苏常州·期末）小明用滑轮组提升物体，物体竖直上升移动的距离随时间变化的关系如图中图线甲所示，绳子自由端竖直移动的距离随时间变化的关系如图中图线乙所示。已知物体的质量为90kg，绳子自由端的拉力F为260N，g取10N/kg。不计绳重和轮、轴间摩擦，在0~4s的过程中，求： （1）滑轮组对物体做的有用功？ （2）拉力F做功的功率？ （3）用该滑轮组提升重660N的物体时，滑轮组的机械效率？ 巩固提升 03 9. 解：（1）物体的重力 由图示知，4s时，物体移动的高度为 滑轮组对物体所做的有用功 （2）4s时，绳子自由端移动的距离 滑轮组所做的总功 拉力F做功的功率 巩固提升 03 （3）该滑轮组承重绳子的根数 动滑轮的重力 用该滑轮组提升660N的物体时，机械效率 课堂小结 课堂小结