专题08 机械能和简单机械（讲练）-【上好课】2025年中考物理二轮复习讲练测（广东专用）

模块二 力学 专题08 机械能和简单机械 01考情透视·目标导航 02知识导图·思维引航 03核心精讲·题型突破 【真题研析】 ►考法01 功及其计算 ►考法02 功率及其计算 ►考法03 机械能及其转化 ►考法04 杠杆的计算和作图 ►考法05 滑轮的应用 ►考法06 机械效率的测量及计算 【核心精讲】 ►知识点一 功和功率 ►知识点二 机械能 ►知识点三 杠杆 ►知识点四 滑轮 ►知识点五 机械效率 【命题预测】 考点要求 课标要求 命题预测 功和功率 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。 2.2.6 知道简单机械。探究并了解杠杆的平衡条件。 3.2.3 知道机械效率。了解提高机械效率的意义和途径。 ①命题点：做功的两个必要因素、功、功率的计算和应用等。 ②解读：做功的两个必要因素是中考考查的重点，主要判断对物体是否做功，难度较小，常见题型为选择题。 功的计算常与功率、简单机械、机械效率综合起来一起考查，难度较小，常见题型有选择题、填空题、计算题。 功率的计算和应用常结合速度、功、二力平衡进行比较功率的大小或计算，难度较小，常见题型有选择题、填空题、计算题。 机械能 ①命题点：动能、重力势能、弹性势能的概念；探究影响动能、重力势能、弹性势能大小的因素；机械能的转化与守恒等。 ②解读：动能、重力势能、弹性势能的定义及大小变化的判断；探究动能、重力势能、弹性势能大小与哪些因素有关是中考考查的热点，常结合实例进行考查，常见题型有选择题、填空题、实验探究题。 机械能的转化与守恒是中考的热点，难度中等，常见题型有选择题、填空题、简答题等。 杠杆 ①命题点：力和力臂的作图、探究杠杆的平衡条件、杠杆的分类与应用等。 ②解读：力和力臂的作图是中考的热点，主要考查画力的示意图、作动力臂或阻力臂、作最小动力，难度中等，常见题型是作图题。 探究杠杆的平衡条件是中考热点，常与压强、浮力知识综合起来考查，难度中等偏上，题型有选择题、填空题、实验探究题、计算题等。 杠杆的应用是考查的热点，难度较小，题型有选择题、填空题。 滑轮 ①命题点：定滑轮、动滑轮和滑轮组的特点等， ②解读：定滑轮、动滑轮和滑轮组是中考考查的重点，难度较小，常见题型是选择题、填空题。 滑轮组主要考查滑轮组的绕绳、滑轮组的省力情况、绳子自由端移动的距离的计算，难度中等，常见题型有选择题、填空题、作图题。 机械效率 ①命题点：滑轮组和斜面机械效率的计算、测量滑轮组的机械效率等。 ②解读：滑轮组和斜面机械效率的计算是中考考查的热点，往往结合功和功率、压强和浮力等知识，涉及计一些综合性强的题目作为压轴题，难度较大，常见题型有选择题、填空题、计算题。 测量滑轮组的机械效率主要考查实验数据的记录、实验数据的分析、评估等环节，难度中等，常见题型有选择题、实验探究题。 考法01 功及其计算 1．（2024·广东·中考真题）2024年4月30日，神舟十七号载人飞船返回舱成功着陆，如图所示。若返回舱质量为，在着陆过程中，从距地面1m高处竖直向下落地，用时0.4s。（） （1）求返回舱在这段时间内 ①平均速度； ②重力做的功； （2）若返回舱静止时与水平地面的接触面积为，求它对水平地面的压强。 2．（2022·广东深圳·中考真题）一校车质量为30t，车轮与地面总接触面积为0.5m2，水平匀速行驶时校车受到的阻力为重力的0.03倍，校车匀速行驶200米，问： （1）求车对地面的压强； （2）校车2小时内行驶了150km，问平均速度超不超过限速（限速80km/h）； （3）整个过程牵引力做功多少？ 3．（2022·广东·中考真题）图中某智能机器人的质量为80kg，其轮子与水平地面接触的总面积为5×10-4m2。在水平地面上工作时，该机器人匀速直线移动的速度为1m/s，所受阻力是机器人重力的0.05倍。求：（取g=10N/kg） （1）机器人对水平地面的压强； （2）机器人在水平地面上匀速直线移动时的牵引力； （3）机器人在水平地面上匀速直线移动30s，此过程中牵引力做的功。 考法02 功率及其计算 4．（2024·四川眉山·中考真题）如图甲，粗糙程度不变的水平地面上，物体受到水平向右拉力。拉力大小随时间变化的关系如图乙所示，物体运动速度随时间变化的关系如图丙所示。下列说法正确的是（    ） A．4~6s，物体运动路程为18m B．4~6s，拉力F的功率为12W C．时，物体受到摩擦力大于2N D．拉力为6N时，物体做匀速直线运动 5．（2023·广东广州·中考真题）物体A重5N，如图1，A在水平拉力F1作用下，在水平面从M匀速直线运动到N用时3s；如图2，在A上放置一个钩码，A在水平拉力F2作用下，在另一水平面从Р匀速直线运动到Q用时2s。    （1）在MN，PQ段，A的速度分别为v1、v2，A所受摩擦力分别为f1、f2，则v1 v2，f1 f2；（均选填“>”“=”“<”） （2）A从M运动到N，F1做的功为 J、功率为 W，A所受重力做的功为 J。 6．（2024·山东淄博·中考真题）在某次测试中，一款重为6.4×104N的超音速汽车以1260km/h的速度在水平轨道上匀速直线行驶，受到的阻力为1.8×105N，10s内汽车通过的路程是 m，牵引力做功的功率是 W，重力做功是 J。 考法03 机械能及其转化 7．（2022·广东深圳·中考真题）（多选）如图为冬奥会男子滑雪过程中，空气阻力不计，下列正确的是（　　） A．①到②，重力势能全部转化为动能 B．③只受到重力作用 C．④到⑤，停下来是因为摩擦力的作用 D．⑤失去惯性 8．（2024·广东广州·中考真题）如图，某同学将篮球掷向地面，经过甲位置后碰到地面，接着向上反弹经过乙位置，忽略空气的作用力。 位置 机械能/J 重力势能/J 甲 13 6 乙 12 10 （1）篮球直径为24.6 （选填“mm”、“cm”或“dm”），质量为0.6kg，g取10N/kg，则该篮球受到的重力为 N； （2）请在图中乙位置画出篮球的受力示意图； （3）篮球经过甲、乙两位置时的机械能和重力势能如表所示，则篮球与地面碰撞过程损失的机械能为 J，在乙位置时的动能为 J。 9．（2022·广东·中考真题）图甲中过山车从A点出发，先后经过B、C、D、E点。图乙是过山车在B、C，D、E点的动能和重力势能大小的示意图，则过山车的动能在 点最大，B点重力势能的大小 E点动能的大小。在这个过程中，过山车的机械能是 （选填“变化”或“不变”）的。 10．（2022·广东广州·中考真题）如图，小芳设想利用升降台让球越弹越高。将球从M点竖直向下以某速度抛出，球经静止在位置a的台面反弹后，到达的最高点为N。经台面反弹后上升过程球的动能 （选填“增大”“不变”“减小”），N 比M高（选填“可能”“不可能”）。球从N点下降时，台面已升至合适的位置b并保持静止，球再次经反弹后，到达的最高点P 比N高（选填“可能”“不可能”）。 考法04 杠杆的计算和作图 11．（2024·广东·中考真题）如图为某款剪刀的示意图。握住手柄修剪树枝时，剪刀可视为杠杆，该杠杆的特点是（　　） A．省力 B．费力 C．省功 D．省距离 12．（2023·广东深圳·中考真题）下列属于费力杠杆的是（　　） A．  汽车方向盘 B．    门把手 C． 小白同学家的水龙头 D．  雨刮器 13．（2024·广东广州·中考真题）如图甲，质量不计的晾晒架钩在支撑物上，挂上衣服后，晾晒架可看成以O为支点的杠杆，图乙是其简化图，晾晒架上A、B、C、D四点在同一水平线上。 （1）B、C、D是挂衣处，同一件衣服挂在B时，A点受到的支持力最小，请说明理由： ，若衣服重为，则此支持力最小值为 N； （2）请在图乙中：①画出B点受到衣服的拉力F，②画出拉力F的力臂l。 14．（2024·广东深圳·中考真题）图甲是飞鸟经过无背索斜拉桥的情景。图乙是其简化的模型，用S表示飞鸟，用F表示桥塔上端收到钢索的拉力。请帮助亮亮同学在图乙画出： （1）飞鸟S经水面反射形成的虚像S' （2）拉力F对应的力臂l（O是支点） 15．（2023·广东深圳·中考真题）如图1是古时劳动人民用工具抬起木料的情景，如图二中已知其中，木料的体积为，木块的密度为。 （1）求木材所受重力？ （2）如图2，在B端有一木材对绳子的力F1为，当F2为大时，木料刚好被抬起？ （3）随着时代发展，亮亮同学发现吊车能更方便地提起重物。如图3用一吊车匀速向上提起木材，已知提升的功率为，那这个吊车在10s内可以将该木料提升的高度为多高？ 16．（2023·广东·中考真题）明代宋应星在《天工开物》中记载的农业生产汲水装置——辘轳，沿用至今。题图甲是一种辘轳，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，小轮随之转动并缠绕井绳，提起水桶。 （1）图甲所示，辘轳可视为不等臂杠杆，为方便提水，它是按照 （选填“省力”或“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”或“C”中的 点。 （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；若要使辘轳静止在图乙所示位置，作用在C点最小的力应为 N。（不计井绳的粗细和自重） （3）图丙所示水龙头开关的设计也应用了同样的原理，为了更省力，开关应选用 （选填“①”或“②”）。 17．（2023·广东广州·中考真题）图1中工人用工具搬运石头，该工具可简化成图2中杠杆AB，移动支架，可使支点O在AB间移动。杆水平静止，忽略杆重；    （1）人对杆的压力为F1，绳对杆的拉力为F2，F1、F2竖直向下；①在图2中画出F1的力臂l1；②F2的力臂l2 （用F1、F2、l1表示）； （2）同一石头仍悬挂在杆B端，人对杆A端的压力方向不变，只通过移动支点O使该压力变小，杆仍保持水平静止，支点O应向 （选填“A”“B”）端移动。 考法05 滑轮的应用 18．（2022·广东·中考真题）分别使用图中四种装置匀速提升同一重物，不计滑轮重、绳重和摩擦，最省力的是（　　） A． B． C． D． 考法06 机械效率的测量及计算 19．（2023·广东广州·中考真题）用滑轮组进行“一瓶水提升一个人”活动，如图，水瓶匀速直线下降10m，使人匀速升高0.5m，水瓶对绳a的拉力为，绳b对人的拉力为。此过程（　　）    A．有用功为300J B．做的功等于做的功 C．做的功小于做的功 D．滑轮组的机械效率为80% 20．（2023·广东深圳·中考真题）如图甲，A、B是两个完全相同的物体，琴琴同学分别将A、B两物体拉到斜面顶端，对物体做功情况如图乙所示，请问对物体A做的有用功是 J，对物体B做的额外功是 J。    21．（2024·广东广州·中考真题）如图，吊车在建筑工地进行作业时，由支腿将吊车撑起并脱离地面，吊臂上的滑轮组在1s内，将重为的建筑材料沿竖直方向匀速提升1m，滑轮组上钢丝绳自由端受到的拉力F为； （1）支腿做成“”形而非“”形的作用是： ； （2）求钢丝绳自由端的移动速度； （3）求拉力F的功率和滑轮组的机械效率。 22．（2022·广东广州·中考真题）如图1，工人将重500N的货物推入静止的货柜中（忽略空气阻力，g取10Nkg）。 （1）在斜面上货物受到沿斜面向上250N的推力F。从P点匀速运动到Q点用时4s。求此过程 ①F的功率；( ) ②斜面的机械效率。( ) （2）在货柜的同一水平底面上，货物受到水平向右100N的推力F，从A点匀速运动到B点用时1s，在B点撤去F，货物持续运动0.5s停在D点； ①用“●”表示货物，在方框中画出货物在C点的受力示意图；( ) ②货物到A点时为计时起点，在图2中画出0~1.2s货物所受摩擦力的大小随时间变化的图象；( ) （3）图3中的尾板等效成图4中以O为支点的杠杆，处于水平静止，尾板自重为G、受到绳的拉力为F（忽略绳重）： ①在图4中画出F的力臂l；( ) ②绳长一定，绳按图5方式悬挂，尾板仍处于水平静止，则此时尾板受到绳的拉力F4 F3（选填“>”、“=”、“＜”）。 知识点一 功和功率 知识 概念 理解 功 （1）做功的两个必要因素： 一是作用在物体上的力；二是物体在这个力的方向上移动了距离。 （2）计算公式： W = Fs （3）单位：焦耳（J） 关于克服阻力做功 物体在力的作用下发生运动，如果运动的方向与一个力（阻力）的方向相反，我们就说物体克服这个力做功。 功率 （1）物理意义：表示物体做功的快慢。 （2）定义： 功与完成这些功所用时间之比叫做功率。 （3）公式：功率=功/时间P=W/t （4）单位：W、kW，1kW=1000W （4）功率的测量 测量人爬楼梯、引体向上的功率等。 如果力F作用在物体上，物体沿力的方向以速度v做匀速直线运动，则力F的功率： P=W/t=Fs/t =Fv 知识点二 机械能 知识 概念 理解 机械能 （1）动能：物体由于运动而具有的能量。大小跟速度、质量有关。 （2）重力势能：在地球表面附近，物体由于受到重力并处在一定高度时所具有的能。大小跟高度、质量有关。 （3）弹性势能：物体由于发生弹性形变而具有的能。弹性形变越大，它具有的弹性势能就越大。 （4）机械能：动能、重力势能和弹性势能统称为机械能。 （5）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，但机械能的总和不变。或者说，机械能是守恒的。 （1）物体具有能量不一定做功。 （2）一个物体具有的机械能是动能和势能之和。 （3）机械能守恒的条件 只有动能和势能的相互转化，而没有机械能与其他形式的能的相互转化。 知识点三 杠杆 知识 概念 理解 杠杆 （1）描述杠杆特征的五个要素：支点、动力、阻力、动力臂与阻力臂。 （2）杠杆的平衡条件：动力×动力臂＝阻力×阻力臂 公式表示：F1 L1=F2 L2 （3）生活中的杠杆 ①若l1＞l2，则F1＜F2，为省力杠杆； ②若l1= l2，则F1=F2，为等臂杠杆； ③若l1＜l2，则F1＞F2，为费力杠杆。 杠杆是否平衡，取决于力和力臂的乘积；若乘积相等就平衡，否则沿着乘积大的那端转动。 知识点四 滑轮 知识 概念 理解 滑轮 （1）定滑轮：使用时，轴固定不动的滑轮叫定滑轮。 （2）动滑轮：使用时，轴随着物体移动的滑轮叫动滑轮。 （3）定滑轮和动滑轮的特点 使用定滑轮不省力，也不省距离，但可以改变力的方向。使用动滑轮可以省力，但不能改变力的方向，且费距离。 （4）滑轮组 ①使用滑轮组时，既可以省力，也可以改变施力的方向。 ②使用滑轮组提起重物时，动滑轮上有n段绳子承担物重，提起物体的力 F=G，拉力移动的距离 定滑轮实质上是一个等臂杠杆；动滑轮实质上是一个动力臂为阻力臂2倍的省力杠杆。 知识点五 机械效率 知识 概念 理解 机械效率 （1）将有用功跟总功的比值叫做机械效率。 （2）计算公式：η＝ （3）滑轮组的机械效率 机械效率：η＝＝＝ 不计绳重、摩擦力时，机械效率 η＝＝＝＝ （4）斜面的机械效率 η＝＝＝ （5）杠杆的机械效率 η＝＝ 机械效率总是小于1。机械效率的高低与是否省力、做功多少、物体提升的高度等因素无关。 机械效率的测量 1．【新情境】 “路边空中绿化存车亭” 如今大城市普遍存在着停车难的问题，图甲是集存车、绿化、景观、防盗、户外广告等多功能为一体的“路边空中绿化存车亭”。图乙为“路边空中绿化存车亭”的工作原理图。O为转动轴，存车亭固定在A端，小汽车从水平地面被提升到如图所示的位置，作用在A点的动力将（　　） A．逐渐变小 B．逐渐变大 C．先变小后变大 D．先变大后变小 2．【新情境】 中国古代建筑 如图，这是我们的祖先在建造宫殿时，利用木棒搬动巨大木料的情景，通过木棒、支架、悬绳、石块等，将巨木一端拾起，垫上圆木，将其移到其他地方。下列说法正确的是（　　） A．支架下垫石块是为了减小对地面的压力 B．将巨木一端抬起，巨木相当于费力杠杆 C．减小横杆上悬绳与支架间的距离可省力 D．垫上圆木后，在移动巨木时可增大摩擦 3．【新考法】 无人机送货 科技不断发展，一些快递公司尝试用无人机送货（如图）。无人机匀速下降时，所载货物的（　　） A．动能不变，重力势能减小 B．动能不变，重力势能增大 C．动能增大，重力势能减小 D．动能减小，重力势能增大 4．【新考法】 国防建设——巡航导弹 巡航导弹是导弹的一种，具有突防能力强，难以拦截的有点。图示为某巡航导弹的飞行路线图，发射升空段，发动机点火，导弹以极快的速度穿出大气层升至高空；俯冲加速段，发动机处于关闭状态，导弹向下俯冲，会被加速到极高的速度；巡航阶段，主发动机的推力与阻力平衡，弹翼的力与重力平衡，可以实现远距离“巡航状态”，最后精确打击目标。下列关于巡航导弹的说法正确的是（　　） A．O点到E点的过程中，机械能不变 B．E点到F点的过程中，机械能不变 C．G点到H点的过程中，机械能不变 D．I点到J点的过程中， 不消耗导弹携带的燃料 5．【新考法】 奥运体育 2024年12月，在世界举重锦标赛中，中国队小将李闫包揽女子87公斤以上级三枚金牌，并打破抓举世界纪录。如图所示为运动员在比赛时的情景，下列说法正确的是（　　） A．运动员在举重前手涂镁粉是为了减小摩擦 B．运动员将杠铃向上举起的过程中对杠铃做了功 C．运动员手举杠铃静止时，运动员所受重力和支持力是一对平衡力 D．运动员提起杠铃前后，对地面的压强不变 6．【新情境】 斜面引重车 如图，是《墨经·经下》里记载的斜面引重车，将绳一端紧系在后轮轴上，另一端绕过车尾圆轮与斜板上的重物相连，人向前推车即可将重物拉到高处。车尾圆轮的作用是 。已知斜板长2m、高0.8m，若用该车将重2000N的木箱从斜板底端匀速拉到顶端，后轮轴对绳子的拉力为1000N，不计绳重及圆轮处的摩擦，该斜板的机械效率为 。使用该斜面引重车，可以省力， （选填“能”或“不能”）省功。 7．【新情境】 体育锻炼 小明喜爱踢足球，并加入了学校的足球队，如图所示的是他某次传球时的情景。足球离开脚后，继续向前滚动，小明对足球 （选填“做”或“不做”）功。在滚动过程中，若所有外力全部消失，足球将保持 （选填“静止”或“匀速直线运动”）状态。 8．【新情境】 节约用水 生活中我们要节约用水，用完水后要记得及时关闭水龙头。如图是关闭水龙头的情景，水龙头手柄可视为一根杠杆（O为支点），请你画出施加在A点的最小动力F1。 9．【新情境】 国家体育馆鸟巢定制版的机器人 如图所示是国家体育馆鸟巢定制版的机器人，该机器人质量为80kg，匀速行驶时受到地面的阻力是机器人重力的0.05倍。求： (1)机器人在水平地面上匀速行驶20m，此过程牵引力所做的功是多少？ (2)若机器人在水平地面上行驶速度是1m/s，此过程牵引力做功的功率是多少？ 10．【新情境】 大洋钻探船“梦想”号 图甲是我国自主设计建造的首艘大洋钻探船“梦想”号，它是目前世界上唯一一艘具备11000m超深水钻探能力的钻探船，其满载时排水量为42600t。某次钻探中，“梦想”号的吃水深度为6m，科研人员通过绳索在隔水管内将一块地质岩样品竖直向上匀速提升了10500m，如图乙所示。经测量，样品的质量为200g，体积为，海水的密度取，g取，求： (1)地质岩样品的密度； (2)“梦想”号满载时受到海水的浮力； (3)本次钻探中船底受到海水的压强； (4)本次钻探中绳索对样品做的功。 11．【新考法】 桥梁建设 如图甲所示，在建设桥梁时，起重船将一体积为的桥梁部件（密闭）从运输船上转移至河水中，A处为卷扬机，起重船吊臂前端滑轮组如图乙所示。当起重船从运输船上吊起桥梁部件时，起重船浸入水中的体积增加了。桥梁部件在空中30s匀速上升3m，若不计摩擦及钢丝绳重，此时滑轮组的机械效率为80%，，g取10N/kg，求： (1)起重船将桥梁部件浸入水中的过程（桥梁部件没有碰到河底），卷扬机对钢丝绳自由端的拉力将 （选填“变大”“不变”或“变小”）； (2)被吊起的桥梁部件的重力； (3)起重船底距离水面4m处甲板受到河水的压强； (4)桥梁部件在空中被提升过程中，卷扬机对钢丝绳自由端的拉力的功率。 12．【新情境】 中国古代发明创新 桔槔是中国古代一项伟大的发明。如图是古人利用桔槔从井里汲水的示意图，在它的前端A处用一根轻质细杆系一个水桶，在后端B处绑一块配重的石块，为支点且。汲水时，先缓慢向下拉杆；装水后，缓慢向上提杆。配重石块质量为30kg，桶重20N，桔槔的自重及摩擦不计。（g取） (1)当人沿AC方向向下拉杆时，桔槔是 杠杆；若移动支架，以为支点，则拉力的大小将 ； (2)向上提杆时人不施力，只借助配重石块，一次最多可以提起 kg水； (3)为满足不同场合的提水需求，可以更换配重石块。若汲水时，向下拉杆的力为，装满水后，水和桶总重为200N，向上提桶的力为，当和的大小相等时，配重石块质量应为 kg。 13．【新情境】 古代农业机械——“筒车” 阅读短文，回答问题。 材料一：《天工开物》是世界上第一部关于农业和手工业生产的综合性著作，其中关于一种叫“筒车”的古代农业机械这样记载道：“凡河滨有制筒车者，堰陂障流绕于车下，激轮使转，挽水入筒，一一顷于机内，流入亩中，昼夜不息，百亩无忧”。图甲为文中记载的筒车，图乙为筒车的简化示意图。 材料二：现代灌溉系统具有定时、循环灌溉功能，结合土壤检测系统和气象监控站，可实现智能控制设施和农业大田自动灌溉需求，高效又节省人力资源。使用水泵灌溉梯田时，如图丙，水泵依靠电机运转抽水浇灌秧苗，利用电机做功是为了对水产生稳定的压力，可以将水以一定速度推到高处，某水泵出水管横截面积为1.2×10-2m2，出水速度恒定为2m/s，灌溉不同高度所需的水压和电机效率如下表所示。 灌溉高度h/m 所需压强p/（×106Pa） 电机效率η/% 8 0.25 62.5 40 0.55 85 50 0.65 80 (1)材料一中，筒车工作时是把 ⁠能转化为重力势能； (2)取水筒的容积越大，筒车旋转一周提升的水就越多，那么对进入接水槽的水所做的功越 ⁠，当水流变湍急后，筒车提升水的功率会变 ⁠； (3)若接水槽离取水处高4m，水轮上有12个取水筒，一个取水筒每次可取水4kg，筒车旋转一周所用时间为60s，水流冲击筒车的总功率为40W，水流做的总功为 J，筒车旋转一周取水的机械效率为 ⁠；（接水槽离倒水处的高度忽略不计，g取10N/kg） (4)材料二中，分析表中信息可知，灌溉高度为 m时，电机效率最高；若用水泵灌溉50m高的田地，此时电机的总功率为 W。 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 $$ 模块二 力学 专题08 机械能和简单机械 01考情透视·目标导航 02知识导图·思维引航 03核心精讲·题型突破 【真题研析】 ►考法01 功及其计算 ►考法02 功率及其计算 ►考法03 机械能及其转化 ►考法04 杠杆的计算和作图 ►考法05 滑轮的应用 ►考法06 机械效率的测量及计算 【核心精讲】 ►知识点一 功和功率 ►知识点二 机械能 ►知识点三 杠杆 ►知识点四 滑轮 ►知识点五 机械效率 【命题预测】 考点要求 课标要求 命题预测 功和功率 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。 2.2.6 知道简单机械。探究并了解杠杆的平衡条件。 3.2.3 知道机械效率。了解提高机械效率的意义和途径。 ①命题点：做功的两个必要因素、功、功率的计算和应用等。 ②解读：做功的两个必要因素是中考考查的重点，主要判断对物体是否做功，难度较小，常见题型为选择题。 功的计算常与功率、简单机械、机械效率综合起来一起考查，难度较小，常见题型有选择题、填空题、计算题。 功率的计算和应用常结合速度、功、二力平衡进行比较功率的大小或计算，难度较小，常见题型有选择题、填空题、计算题。 机械能 ①命题点：动能、重力势能、弹性势能的概念；探究影响动能、重力势能、弹性势能大小的因素；机械能的转化与守恒等。 ②解读：动能、重力势能、弹性势能的定义及大小变化的判断；探究动能、重力势能、弹性势能大小与哪些因素有关是中考考查的热点，常结合实例进行考查，常见题型有选择题、填空题、实验探究题。 机械能的转化与守恒是中考的热点，难度中等，常见题型有选择题、填空题、简答题等。 杠杆 ①命题点：力和力臂的作图、探究杠杆的平衡条件、杠杆的分类与应用等。 ②解读：力和力臂的作图是中考的热点，主要考查画力的示意图、作动力臂或阻力臂、作最小动力，难度中等，常见题型是作图题。 探究杠杆的平衡条件是中考热点，常与压强、浮力知识综合起来考查，难度中等偏上，题型有选择题、填空题、实验探究题、计算题等。 杠杆的应用是考查的热点，难度较小，题型有选择题、填空题。 滑轮 ①命题点：定滑轮、动滑轮和滑轮组的特点等， ②解读：定滑轮、动滑轮和滑轮组是中考考查的重点，难度较小，常见题型是选择题、填空题。 滑轮组主要考查滑轮组的绕绳、滑轮组的省力情况、绳子自由端移动的距离的计算，难度中等，常见题型有选择题、填空题、作图题。 机械效率 ①命题点：滑轮组和斜面机械效率的计算、测量滑轮组的机械效率等。 ②解读：滑轮组和斜面机械效率的计算是中考考查的热点，往往结合功和功率、压强和浮力等知识，涉及计一些综合性强的题目作为压轴题，难度较大，常见题型有选择题、填空题、计算题。 测量滑轮组的机械效率主要考查实验数据的记录、实验数据的分析、评估等环节，难度中等，常见题型有选择题、实验探究题。 考法01 功及其计算 1．（2024·广东·中考真题）2024年4月30日，神舟十七号载人飞船返回舱成功着陆，如图所示。若返回舱质量为，在着陆过程中，从距地面1m高处竖直向下落地，用时0.4s。（） （1）求返回舱在这段时间内 ①平均速度； ②重力做的功； （2）若返回舱静止时与水平地面的接触面积为，求它对水平地面的压强。 【答案】（1）①2.5m/s，②；（2） 【详解】解（1）①这段时间内返回舱的平均速度 ②重力做功 （2）静止在水平地面上的返回舱对地面的压力等于返回舱的重力mg，与水平地面接触面积为，其对水平地面压强 答：（1）返回舱在这段时间内①平均速度为2.5m/s； ②重力做的功为； （2）若返回舱静止时与水平地面的接触面积为，它对水平地面的压强为。 2．（2022·广东深圳·中考真题）一校车质量为30t，车轮与地面总接触面积为0.5m2，水平匀速行驶时校车受到的阻力为重力的0.03倍，校车匀速行驶200米，问： （1）求车对地面的压强； （2）校车2小时内行驶了150km，问平均速度超不超过限速（限速80km/h）； （3）整个过程牵引力做功多少？ 【答案】（1）6×105Pa；（2）不超过；（3）1.8×106J 【详解】解：（1）校车质量 m=30t=3×104kg 校车的重力 校车对地面压强 （2）校车行驶的平均速度 因为75km/h小于限速80km/h，所以校车的平均速度不超过限速。 （3）水平匀速行驶时校车受到的阻力为重力的0.03倍，所以牵引力 整个过程牵引力做功 答：（1）车对地面的压强为6×105Pa； （2）校车2小时内行驶了150km，平均速度不超过限速； （3）整个过程牵引力做功1.8×106J。 3．（2022·广东·中考真题）图中某智能机器人的质量为80kg，其轮子与水平地面接触的总面积为5×10-4m2。在水平地面上工作时，该机器人匀速直线移动的速度为1m/s，所受阻力是机器人重力的0.05倍。求：（取g=10N/kg） （1）机器人对水平地面的压强； （2）机器人在水平地面上匀速直线移动时的牵引力； （3）机器人在水平地面上匀速直线移动30s，此过程中牵引力做的功。 【答案】（1）；（2）40N；（3）1200J 【详解】解：（1）机器人的重力 机器人对水平地面的压强 （2）机器人在水平地面上匀速直线移动时，受平衡力，牵引力等于阻力，则牵引力 （3）机器人在水平地面上匀速直线移动30s移动的距离 此过程中牵引力做的功 答：（1）机器人对水平地面的压强是； （2）机器人在水平地面上匀速直线移动时的牵引力是40N； （3）机器人在水平地面上匀速直线移动30s，此过程中牵引力做的功是1200J。 考法02 功率及其计算 4．（2024·四川眉山·中考真题）如图甲，粗糙程度不变的水平地面上，物体受到水平向右拉力。拉力大小随时间变化的关系如图乙所示，物体运动速度随时间变化的关系如图丙所示。下列说法正确的是（    ） A．4~6s，物体运动路程为18m B．4~6s，拉力F的功率为12W C．时，物体受到摩擦力大于2N D．拉力为6N时，物体做匀速直线运动 【答案】B 【详解】A．由丙图可知，4~6s物体做匀速直线运动，速度为，物体运动路程为 故A错误； B．4~6s物体做匀速直线运动，速度为，拉力的大小为4N，根据可知，拉力F的功率为 故B正确； C．时，物体静止不动，受力平衡，物体受到摩擦力等于拉力为2N，故C错误； D．由图可知，在2~4s拉力为6N，物体速度不断增大，做加速运动，故D错误。 故选B。 5．（2023·广东广州·中考真题）物体A重5N，如图1，A在水平拉力F1作用下，在水平面从M匀速直线运动到N用时3s；如图2，在A上放置一个钩码，A在水平拉力F2作用下，在另一水平面从Р匀速直线运动到Q用时2s。    （1）在MN，PQ段，A的速度分别为v1、v2，A所受摩擦力分别为f1、f2，则v1 v2，f1 f2；（均选填“>”“=”“<”） （2）A从M运动到N，F1做的功为 J、功率为 W，A所受重力做的功为 J。 【答案】 ＜ ＞ 0.3 0.1 0 【详解】（1）[1]在MN段，A的速度为 在PQ段，A的速度为 则。 [2]A在水平拉力F1作用下做匀速直线运动，由二力平衡可知 A在水平拉力F2作用下做匀速直线运动，由二力平衡可知 则。 （2）[3]F1做的功为 [4] F1的功率为 [5]A只在水平方向运动发生距离，竖直方向没有发生距离，所以A所受重力做的功为0J。 6．（2024·山东淄博·中考真题）在某次测试中，一款重为6.4×104N的超音速汽车以1260km/h的速度在水平轨道上匀速直线行驶，受到的阻力为1.8×105N，10s内汽车通过的路程是 m，牵引力做功的功率是 W，重力做功是 J。 【答案】 3500 6.3×107 0 【详解】[1]已知汽车的速度为 v=1260km/h=350m/s 10s内汽车通过的路程 s=vt=350m/s×10s=3500m [2]汽车在做匀速运动，处于平衡状态，根据二力平衡可知，牵引力等于阻力，即 F牵=f=1.8×105N 牵引力做功的功率 P=F牵v=1.8×105N×350m/s=6.3×107W [3]重力的方向始终是竖直向下的，汽车在竖直方向没有移动距离，因此重力不做功，为0J。 考法03 机械能及其转化 7．（2022·广东深圳·中考真题）（多选）如图为冬奥会男子滑雪过程中，空气阻力不计，下列正确的是（　　） A．①到②，重力势能全部转化为动能 B．③只受到重力作用 C．④到⑤，停下来是因为摩擦力的作用 D．⑤失去惯性 【答案】BC 【详解】A．①到②的过程中，运动员质量不变、高度减小、速度增大，其重力势能大部分转化为动能，由于受到雪地的摩擦，还会有一部分转化为内能，故A错误； B．由于不计空气阻力，在③位置，即运动员在空中，此时运动员只受重力，故B正确； C．④到⑤过程中，因为摩擦力的作用运动员停下来，是摩擦力改变了运动员的运动状态，故C正确； D．惯性是一切物体保持原来运动状态不变的性质，一切物体都具有惯性，因此在⑤位置时，运动员仍有惯性，故D错误。 故选BC。 8．（2024·广东广州·中考真题）如图，某同学将篮球掷向地面，经过甲位置后碰到地面，接着向上反弹经过乙位置，忽略空气的作用力。 位置 机械能/J 重力势能/J 甲 13 6 乙 12 10 （1）篮球直径为24.6 （选填“mm”、“cm”或“dm”），质量为0.6kg，g取10N/kg，则该篮球受到的重力为 N； （2）请在图中乙位置画出篮球的受力示意图； （3）篮球经过甲、乙两位置时的机械能和重力势能如表所示，则篮球与地面碰撞过程损失的机械能为 J，在乙位置时的动能为 J。 【答案】 cm 6 1 2 【详解】（1）[1]根据常见物体的长度可知，篮球直径为24.6cm。 [2]根据G=mg可得，该篮球受到的重力为 （2）[3]忽略空气的作用力，则篮球在乙位置只受重力的作用，重力的方向为竖直向下，因此在篮球的重心处沿竖直方向画一条竖直向下的有向线段，用G来表示，如图所示 （3）[4]根据表格信息可知，篮球与地面碰撞过程损失的机械能为 [5]由于机械能等于动能与重力势能之和，所以篮球在乙位置时的动能为 9．（2022·广东·中考真题）图甲中过山车从A点出发，先后经过B、C、D、E点。图乙是过山车在B、C，D、E点的动能和重力势能大小的示意图，则过山车的动能在 点最大，B点重力势能的大小 E点动能的大小。在这个过程中，过山车的机械能是 （选填“变化”或“不变”）的。 【答案】 C 等于 变化 【详解】（1）[1]过山车在B点重力势能最大，在下降的过程中，重力势能转化为动能，再加上之前前进的动能，所以在C点动能最大。 [2]由图乙可知，B点的重力势能与E点的动能大小在一个水平线上。所以大小相等。 [3]因为有摩擦以及空气阻力的原因，一部分机械能转化为内能，所以过山车的机械能是变化的。 10．（2022·广东广州·中考真题）如图，小芳设想利用升降台让球越弹越高。将球从M点竖直向下以某速度抛出，球经静止在位置a的台面反弹后，到达的最高点为N。经台面反弹后上升过程球的动能 （选填“增大”“不变”“减小”），N 比M高（选填“可能”“不可能”）。球从N点下降时，台面已升至合适的位置b并保持静止，球再次经反弹后，到达的最高点P 比N高（选填“可能”“不可能”）。 【答案】 减小 可能 不可能 【详解】[1]球经台面反弹后上升的过程中，质量不变，速度变小，高度升高，动能减小，重力势能增大，动能转化为重力势能。 [2]球以一定速度从M点抛出，下降过程，重力势能转化为动能，动能增大；球接触台面的过程，动能转化为弹性势能及内能；反弹过程，弹性势能转化为动能，但此时的动能比接触台面时的动能小；上升过程，动能转化为重力势能，到达M点时，重力势能与下降时相同，动能一定比下降时的小，但不一定为0，那么球仍可向上升，直到速度为0，所以N可能比M高。 [3]小球从N点下降时，初速度为0，与台面接触的过程，有部分机械能转化内能，则再次上升过程，速度为0时，高度小于N点。 考法04 杠杆的计算和作图 11．（2024·广东·中考真题）如图为某款剪刀的示意图。握住手柄修剪树枝时，剪刀可视为杠杆，该杠杆的特点是（　　） A．省力 B．费力 C．省功 D．省距离 【答案】A 【详解】该剪刀属于杠杆，支点是O点，动力作用在A点，阻力作用在手柄处，使用时动力臂大于阻力臂，因此是省力杠杆。故C符合题意，ABD不符合题意。 故选C。 12．（2023·广东深圳·中考真题）下列属于费力杠杆的是（　　） A．  汽车方向盘 B．    门把手 C． 小白同学家的水龙头 D．  雨刮器 【答案】D 【详解】ABC．汽车方向盘、门把手、水龙头属于轮轴，是轮转动带动轴转动，动力臂大于阻力臂，相当于省力杠杆，故ABC不符合题意； D．雨刮器属于轮轴，是轴转动带轮转动，故阻力臂大于动力臂，相当于费力杠杆，故D符合题意。 故选D。 13．（2024·广东广州·中考真题）如图甲，质量不计的晾晒架钩在支撑物上，挂上衣服后，晾晒架可看成以O为支点的杠杆，图乙是其简化图，晾晒架上A、B、C、D四点在同一水平线上。 （1）B、C、D是挂衣处，同一件衣服挂在B时，A点受到的支持力最小，请说明理由： ，若衣服重为，则此支持力最小值为 N； （2）请在图乙中：①画出B点受到衣服的拉力F，②画出拉力F的力臂l。 【答案】 同一件衣服挂在B时，阻力不变，阻力臂最小，动力臂不变，因此动力最小 4 【详解】（1）[1]由题意可知，晾晒架可看成一个杠杆，设衣服对晾晒架的作用力为阻力，则支撑物对晾晒架的作用力为动力，根据杠杆平衡条件 动力×动力臂＝阻力×阻力臂 可知，同一件衣服挂在B时，阻力不变，阻力臂最小，动力臂不变，因此动力最小，即A点受到的支持力最小。 [2]若衣服重为，根据杠杆平衡条件可得 当衣服挂在B时，阻力臂最小，所以此支持力最小值为 （2）[3]根据题意，B点受到衣服的拉力的方向为竖直向下，由于力臂是支点到力的作用线的距离，因此反向延长拉力F，画出支点O到拉力F的反向延长线的垂线段，即为拉力F的力臂l。如图所示 14．（2024·广东深圳·中考真题）图甲是飞鸟经过无背索斜拉桥的情景。图乙是其简化的模型，用S表示飞鸟，用F表示桥塔上端收到钢索的拉力。请帮助亮亮同学在图乙画出： （1）飞鸟S经水面反射形成的虚像S' （2）拉力F对应的力臂l（O是支点） 【答案】 【详解】（1）平静的水面相当于平面镜，根据平面镜成的像与物关于镜面对称，作出飞鸟S经水面反射形成的虚像S'，如下所示： （2）O是支点，从支点向力的作用线作垂线段即为拉力F对应的力臂l，如下所示： 15．（2023·广东深圳·中考真题）如图1是古时劳动人民用工具抬起木料的情景，如图二中已知其中，木料的体积为，木块的密度为。 （1）求木材所受重力？ （2）如图2，在B端有一木材对绳子的力F1为，当F2为大时，木料刚好被抬起？ （3）随着时代发展，亮亮同学发现吊车能更方便地提起重物。如图3用一吊车匀速向上提起木材，已知提升的功率为，那这个吊车在10s内可以将该木料提升的高度为多高？ 【答案】（1）2×104N；（2）2×103N；（3）5m 【详解】解：（1）木料的体积为，木块的密度为，则木材所受重力 （2）在B端有一木材对绳子的力F1为，由杠杆平衡条件可得 由于 则木料刚好被抬起时，力F2大小 （3）提升的功率为，由 得，吊车匀速向上提起木材，拉力等于木料重力，则提升速度 吊车在10s内可以将该木料提升的高度 答：（1）木材所受重力为2×104N； （2）当F2为2×103N，木料刚好被抬起； （3）吊车在10s内可以将该木料提升的高度为5m。 16．（2023·广东·中考真题）明代宋应星在《天工开物》中记载的农业生产汲水装置——辘轳，沿用至今。题图甲是一种辘轳，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，小轮随之转动并缠绕井绳，提起水桶。 （1）图甲所示，辘轳可视为不等臂杠杆，为方便提水，它是按照 （选填“省力”或“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”或“C”中的 点。 （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；若要使辘轳静止在图乙所示位置，作用在C点最小的力应为 N。（不计井绳的粗细和自重） （3）图丙所示水龙头开关的设计也应用了同样的原理，为了更省力，开关应选用 （选填“①”或“②”）。 【答案】 省力 B 90 30 ① 【详解】（1）[1][2]为方便提水，根据题图可知，它是按照省力杠杆来设计的；由于辅围绕B点进行旋转，可知B点为其支点。 （2）[3][4]由于大轮与小轮的半径比为3∶1，当周长为3m的大轮转动一圈，则小轮也转动一圈，且小轮转动的距离为1m，由于木桶匀速上升，则井绳对水桶做功 根据图乙所示，大轮与小轮的半径比为3∶1，当动力臂为BC时，作用在C点的力最小，根据杠杆平衡条件可知，最小的力为 因为，可得 （3）[5]为了更省力，开关应选用动力臂较大的，故开关应选用①。 17．（2023·广东广州·中考真题）图1中工人用工具搬运石头，该工具可简化成图2中杠杆AB，移动支架，可使支点O在AB间移动。杆水平静止，忽略杆重；    （1）人对杆的压力为F1，绳对杆的拉力为F2，F1、F2竖直向下；①在图2中画出F1的力臂l1；②F2的力臂l2 （用F1、F2、l1表示）； （2）同一石头仍悬挂在杆B端，人对杆A端的压力方向不变，只通过移动支点O使该压力变小，杆仍保持水平静止，支点O应向 （选填“A”“B”）端移动。 【答案】 B 【详解】（1）[1]从支点分别作F1、F2的垂线，用大括号分别扩出l1、l2即为动力臂和阻力臂，如下图 F2的力臂 （2）[2]通过移动支点O使该压力变小，因为物体的重力不变，根据 可知只要减小l2，增大l1即可，故O点应该向B端移动。 考法05 滑轮的应用 18．（2022·广东·中考真题）分别使用图中四种装置匀速提升同一重物，不计滑轮重、绳重和摩擦，最省力的是（　　） A． B． C． D． 【答案】A 【详解】A．不计滑轮重、绳重和摩擦，承重绳子的段数n=3，则拉力 B．不计滑轮重、绳重和摩擦，承重绳子的段数n=2，则拉力 C．定滑轮相当于等臂杠杆，不计滑轮重、绳重和摩擦，则拉力 D．动滑轮相当于省力杠杆，不计滑轮重、绳重和摩擦，则拉力 综上，四种装置匀速提升同一重物，则最省力的是A中的装置。 故选A。 考法06 机械效率的测量及计算 19．（2023·广东广州·中考真题）用滑轮组进行“一瓶水提升一个人”活动，如图，水瓶匀速直线下降10m，使人匀速升高0.5m，水瓶对绳a的拉力为，绳b对人的拉力为。此过程（　　）    A．有用功为300J B．做的功等于做的功 C．做的功小于做的功 D．滑轮组的机械效率为80% 【答案】D 【详解】A．做的功为有用功，大小为 故A错误，不符合题意； BC．做的功为总功，大小为 故BC错误，不符合题意； D．滑轮组的机械效率为 故D正确，符合题意。 故选D。 20．（2023·广东深圳·中考真题）如图甲，A、B是两个完全相同的物体，琴琴同学分别将A、B两物体拉到斜面顶端，对物体做功情况如图乙所示，请问对物体A做的有用功是 J，对物体B做的额外功是 J。    【答案】 2 0.5 【详解】[1]由图乙可知，对物体A做的总功为3J，额外功为1J，故对物体A做的有用功 W有=WA总-WA额=3J-1J=2J [2] A、B是两个完全相同的物体，都拉到斜面顶端，故对物体B做的有用功和对物体A做的有用功相同；由图乙可知，对物体B做的总功为2.5J，故对物体B做的额外功 WB额=WB总-W有=2.5J-2J=0.5J 21．（2024·广东广州·中考真题）如图，吊车在建筑工地进行作业时，由支腿将吊车撑起并脱离地面，吊臂上的滑轮组在1s内，将重为的建筑材料沿竖直方向匀速提升1m，滑轮组上钢丝绳自由端受到的拉力F为； （1）支腿做成“”形而非“”形的作用是： ； （2）求钢丝绳自由端的移动速度； （3）求拉力F的功率和滑轮组的机械效率。 【答案】 减小压强 3m/s ，60% 【详解】 （1）[1]根据知，在压力不变时，增大受力面积减小压强。所以支腿做成“”形而非“”形的作用是减小吊车对地面的压强。 （2）[2]由图知物体有3段绳子承担，n=3，钢丝绳移动的距离 钢丝绳自由端的移动速度 （3）[3][4]此时该滑轮组做的总功 拉力F的功率 使用该滑轮组做的有用功 此时该滑轮组做的机械效率 22．（2022·广东广州·中考真题）如图1，工人将重500N的货物推入静止的货柜中（忽略空气阻力，g取10Nkg）。 （1）在斜面上货物受到沿斜面向上250N的推力F。从P点匀速运动到Q点用时4s。求此过程 ①F的功率；( ) ②斜面的机械效率。( ) （2）在货柜的同一水平底面上，货物受到水平向右100N的推力F，从A点匀速运动到B点用时1s，在B点撤去F，货物持续运动0.5s停在D点； ①用“●”表示货物，在方框中画出货物在C点的受力示意图；( ) ②货物到A点时为计时起点，在图2中画出0~1.2s货物所受摩擦力的大小随时间变化的图象；( ) （3）图3中的尾板等效成图4中以O为支点的杠杆，处于水平静止，尾板自重为G、受到绳的拉力为F（忽略绳重）： ①在图4中画出F的力臂l；( ) ②绳长一定，绳按图5方式悬挂，尾板仍处于水平静止，则此时尾板受到绳的拉力F4 F3（选填“>”、“=”、“＜”）。 【答案】 125W 50% = 【详解】（1）[1]货物沿斜面运动的速度 则F的功率 P1=F1v1=250N×0.5m/s=125W [2]克服重物的重力做的有用功 W有=Gh=500N×0.5m=250J 推力做的总功 W总=F1s1=250N×2m=500J 斜面的机械效率 （2）[3]在B点撤去F，货物持续运动0.5s停在D点，此过程中货物受到竖直向下的500N的重力；竖直向上500N的支持力；水平方向上受到向左的摩擦力。由于货物在100N的水平向右的推力作用下匀速运动，则货物与货柜之间的摩擦力为100N，滑行时压力和接触面的粗糙程度不变，则所受摩擦力的大小不变，即向右滑行时受到水平向左100N的摩擦力。如图所示： [4]从A点匀速运动到B点用时1s，则0~1s货物所受摩擦力和推力是一对平衡力，大小为 f=F=100N 在B点撤去F，货物持续运动0.5s停在D点，则货物在0.2s内处于滑行阶段，受到的摩擦力为滑动摩擦力，由于压力和接触面的粗糙程度不变，则所受摩擦力的大小不变，即0~1.2s货物所受摩擦力一直为100N，则绘制f-t图像如下： （3）[5]过支点O作力F3的垂线段即为绳子的拉力F的力臂l，如图所示： [6]图4和图5中，尾板都处于水平静止，动力臂为两次三角形斜边上的高线，由于绳长一定，图4和图5中两个三角形是全等三角形，由数学知识可知，两次的动力臂是相等的，由于阻力和阻力臂的大小不变，根据杠杆平衡条件可知，F4等于F3。 知识点一 功和功率 知识 概念 理解 功 （1）做功的两个必要因素： 一是作用在物体上的力；二是物体在这个力的方向上移动了距离。 （2）计算公式： W = Fs （3）单位：焦耳（J） 关于克服阻力做功 物体在力的作用下发生运动，如果运动的方向与一个力（阻力）的方向相反，我们就说物体克服这个力做功。 功率 （1）物理意义：表示物体做功的快慢。 （2）定义： 功与完成这些功所用时间之比叫做功率。 （3）公式：功率=功/时间P=W/t （4）单位：W、kW，1kW=1000W （4）功率的测量 测量人爬楼梯、引体向上的功率等。 如果力F作用在物体上，物体沿力的方向以速度v做匀速直线运动，则力F的功率： P=W/t=Fs/t =Fv 知识点二 机械能 知识 概念 理解 机械能 （1）动能：物体由于运动而具有的能量。大小跟速度、质量有关。 （2）重力势能：在地球表面附近，物体由于受到重力并处在一定高度时所具有的能。大小跟高度、质量有关。 （3）弹性势能：物体由于发生弹性形变而具有的能。弹性形变越大，它具有的弹性势能就越大。 （4）机械能：动能、重力势能和弹性势能统称为机械能。 （5）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，但机械能的总和不变。或者说，机械能是守恒的。 （1）物体具有能量不一定做功。 （2）一个物体具有的机械能是动能和势能之和。 （3）机械能守恒的条件 只有动能和势能的相互转化，而没有机械能与其他形式的能的相互转化。 知识点三 杠杆 知识 概念 理解 杠杆 （1）描述杠杆特征的五个要素：支点、动力、阻力、动力臂与阻力臂。 （2）杠杆的平衡条件：动力×动力臂＝阻力×阻力臂 公式表示：F1 L1=F2 L2 （3）生活中的杠杆 ①若l1＞l2，则F1＜F2，为省力杠杆； ②若l1= l2，则F1=F2，为等臂杠杆； ③若l1＜l2，则F1＞F2，为费力杠杆。 杠杆是否平衡，取决于力和力臂的乘积；若乘积相等就平衡，否则沿着乘积大的那端转动。 知识点四 滑轮 知识 概念 理解 滑轮 （1）定滑轮：使用时，轴固定不动的滑轮叫定滑轮。 （2）动滑轮：使用时，轴随着物体移动的滑轮叫动滑轮。 （3）定滑轮和动滑轮的特点 使用定滑轮不省力，也不省距离，但可以改变力的方向。使用动滑轮可以省力，但不能改变力的方向，且费距离。 （4）滑轮组 ①使用滑轮组时，既可以省力，也可以改变施力的方向。 ②使用滑轮组提起重物时，动滑轮上有n段绳子承担物重，提起物体的力 F=G，拉力移动的距离 定滑轮实质上是一个等臂杠杆；动滑轮实质上是一个动力臂为阻力臂2倍的省力杠杆。 知识点五 机械效率 知识 概念 理解 机械效率 （1）将有用功跟总功的比值叫做机械效率。 （2）计算公式：η＝ （3）滑轮组的机械效率 机械效率：η＝＝＝ 不计绳重、摩擦力时，机械效率 η＝＝＝＝ （4）斜面的机械效率 η＝＝＝ （5）杠杆的机械效率 η＝＝ 机械效率总是小于1。机械效率的高低与是否省力、做功多少、物体提升的高度等因素无关。 机械效率的测量 1．【新情境】 “路边空中绿化存车亭” 如今大城市普遍存在着停车难的问题，图甲是集存车、绿化、景观、防盗、户外广告等多功能为一体的“路边空中绿化存车亭”。图乙为“路边空中绿化存车亭”的工作原理图。O为转动轴，存车亭固定在A端，小汽车从水平地面被提升到如图所示的位置，作用在A点的动力将（　　） A．逐渐变小 B．逐渐变大 C．先变小后变大 D．先变大后变小 【答案】A 【详解】由图可知，存车亭的重力提供阻力，阻力臂为支点O到阻力作用线的距离，小汽车从水平地面被提升到如图所示的位置时，阻力臂逐渐减小，根据杠杆平衡原理可知，在阻力和动力臂不变的情况下，动力将逐渐减小，故A符合题意，BCD不符合题意。 故选A。 2．【新情境】 中国古代建筑 如图，这是我们的祖先在建造宫殿时，利用木棒搬动巨大木料的情景，通过木棒、支架、悬绳、石块等，将巨木一端拾起，垫上圆木，将其移到其他地方。下列说法正确的是（　　） A．支架下垫石块是为了减小对地面的压力 B．将巨木一端抬起，巨木相当于费力杠杆 C．减小横杆上悬绳与支架间的距离可省力 D．垫上圆木后，在移动巨木时可增大摩擦 【答案】C 【详解】A．支架下垫石块的主要目的是为了增大受力面积，从而减小支架对地面的压强，防止地面被压坏。故A错误； B．将巨木一端抬起，由图可知，此时动力臂大于阻力臂，巨木相当于省力杠杆。故B错误；   C．根据杠杆平衡条件，在阻力和动力臂不变的情况下，减小横杆上悬绳与支架间的距离即减小阻力臂会使动力变小，即可省力。故C正确；   D．垫上圆木后，移动巨木时巨木与地面之间的摩擦由滑动摩擦变为滚动摩擦，可减小摩擦，故D错误。   故选C。 3．【新考法】 无人机送货 科技不断发展，一些快递公司尝试用无人机送货（如图）。无人机匀速下降时，所载货物的（　　） A．动能不变，重力势能减小 B．动能不变，重力势能增大 C．动能增大，重力势能减小 D．动能减小，重力势能增大 【答案】A 【详解】送快递的无人机匀速下降时，快递的质量不变，快递匀速下降，速度不变，动能不变；高度减小，快递的重力势能减小。 故选A。 4．【新考法】 国防建设——巡航导弹 巡航导弹是导弹的一种，具有突防能力强，难以拦截的有点。图示为某巡航导弹的飞行路线图，发射升空段，发动机点火，导弹以极快的速度穿出大气层升至高空；俯冲加速段，发动机处于关闭状态，导弹向下俯冲，会被加速到极高的速度；巡航阶段，主发动机的推力与阻力平衡，弹翼的力与重力平衡，可以实现远距离“巡航状态”，最后精确打击目标。下列关于巡航导弹的说法正确的是（　　） A．O点到E点的过程中，机械能不变 B．E点到F点的过程中，机械能不变 C．G点到H点的过程中，机械能不变 D．I点到J点的过程中， 不消耗导弹携带的燃料 【答案】C 【详解】AB．O点到E点的过程中，以及E点到F点的过程中，发动机点火加速升空，巡航导弹速度在增大，则其动能在增大，高度在增大，则其重力势能在增大，则机械能在增大，故AB错误； C．G点到H点的过程中，在太空层，因此不受空气阻力，此时发动机关闭，没有对巡航导弹做功，只有重力在做功，减少的重力势能等于增加的动能，则可知机械能不变，故C正确； D．由题意可知，I点到J点的过程中，发动机处于打开状态，要对巡航导弹做功，可知其消耗导弹携带的燃料，故D错误。 故选C。 5．【新考法】 奥运体育 2024年12月，在世界举重锦标赛中，中国队小将李闫包揽女子87公斤以上级三枚金牌，并打破抓举世界纪录。如图所示为运动员在比赛时的情景，下列说法正确的是（　　） A．运动员在举重前手涂镁粉是为了减小摩擦 B．运动员将杠铃向上举起的过程中对杠铃做了功 C．运动员手举杠铃静止时，运动员所受重力和支持力是一对平衡力 D．运动员提起杠铃前后，对地面的压强不变 【答案】B 【详解】A．运动员在举重前手涂镁粉，是通过增加接触面粗糙程度，增大摩擦，故A错误； B．运动员将杠铃向上举起的过程中，运动员对杠铃有力的作用，杠铃在力的方向移动一段距离，所以运动员对杠铃做功，故B正确； C．运动员手举杠铃静止时，地面对运动员的支持力等于运动员的重力和杠铃的重力之和，所以地面对运动员的支持力大于运动员的重力，则运动员所受重力和支持力不是一对平衡力，故C错误； D．运动员提起杠铃前，运动员对地面的压力等于运动员重力，运动员提起杠铃后，运动员对地面的压力等于运动员重力与杠铃的重力之和，所以运动员提起杠铃后，对地面的压力增大，则对地面的压强增大，故D错误。 故选B。 6．【新情境】 斜面引重车 如图，是《墨经·经下》里记载的斜面引重车，将绳一端紧系在后轮轴上，另一端绕过车尾圆轮与斜板上的重物相连，人向前推车即可将重物拉到高处。车尾圆轮的作用是 。已知斜板长2m、高0.8m，若用该车将重2000N的木箱从斜板底端匀速拉到顶端，后轮轴对绳子的拉力为1000N，不计绳重及圆轮处的摩擦，该斜板的机械效率为 。使用该斜面引重车，可以省力， （选填“能”或“不能”）省功。 【答案】 改变力的方向 80% 不能 【详解】[1]车尾圆轮在此装置中相当于一个定滑轮，其主要作用是改变绳子拉力的方向，使人推车前行时能够拉动重物上升。 [2]拉力做的总功W总=Fs=1000N×2m=2000J 拉力做的有用功为W有=Gh=2000N×0.8m=1600J 此装置的机械效率为 [3]由能量守恒可知，由于能量损失不可避免，总功一定大于有用功，则使用任何省力机械都不能省功。 7．【新情境】 体育锻炼 小明喜爱踢足球，并加入了学校的足球队，如图所示的是他某次传球时的情景。足球离开脚后，继续向前滚动，小明对足球 （选填“做”或“不做”）功。在滚动过程中，若所有外力全部消失，足球将保持 （选填“静止”或“匀速直线运动”）状态。 【答案】 不做 匀速直线运动 【详解】[1]足球离开脚后，继续向前滚动是因为足球具有惯性，此时小明没有力作用在足球上，因此小明对足球不做功。 [2]由牛顿第一定律可知，足球向前滚动的过程中，若外力全部消失，足球将做匀速直线运动。 8．【新情境】 节约用水 生活中我们要节约用水，用完水后要记得及时关闭水龙头。如图是关闭水龙头的情景，水龙头手柄可视为一根杠杆（O为支点），请你画出施加在A点的最小动力F1。 【答案】 【详解】动力最小，即动力臂最长，阻力的方向已标出，所以动力的方向应该向下，连接支点O与A点，以OA为动力臂时动力臂最长，动力最小，过A点作OA向下的垂线就得到在A点施加的最小动力F1，如图所示： 9．【新情境】 国家体育馆鸟巢定制版的机器人 如图所示是国家体育馆鸟巢定制版的机器人，该机器人质量为80kg，匀速行驶时受到地面的阻力是机器人重力的0.05倍。求： (1)机器人在水平地面上匀速行驶20m，此过程牵引力所做的功是多少？ (2)若机器人在水平地面上行驶速度是1m/s，此过程牵引力做功的功率是多少？ 【答案】(1)800J (2)40W 【详解】（1）机器人匀速行驶时牵引力与受到地面的阻力是一对平衡力，则牵引力大小为F=f=0.05G=0.05×mg=0.05×80kg×10N/kg=40N 行驶过程中牵引力做的功为W=Fs=40N×20m=800J （2）机器人行驶过程中牵引力做功的功率 10．【新情境】 大洋钻探船“梦想”号 图甲是我国自主设计建造的首艘大洋钻探船“梦想”号，它是目前世界上唯一一艘具备11000m超深水钻探能力的钻探船，其满载时排水量为42600t。某次钻探中，“梦想”号的吃水深度为6m，科研人员通过绳索在隔水管内将一块地质岩样品竖直向上匀速提升了10500m，如图乙所示。经测量，样品的质量为200g，体积为，海水的密度取，g取，求： (1)地质岩样品的密度； (2)“梦想”号满载时受到海水的浮力； (3)本次钻探中船底受到海水的压强； (4)本次钻探中绳索对样品做的功。 【答案】(1) (2) (3) (4) 【详解】（1）地质岩样品的密度。 （2）“梦想”号满载时排水量为，根据阿基米德原理，物体受到的浮力等于其排开液体受到的重力，则“梦想”号满载时受到海水的浮力。 （3）梦想”号的吃水深度为6m，本次钻探中船底受到海水的压强。 （4）科研人员通过绳索在隔水管内将一块地质岩样品竖直向上匀速提升了10500m，则绳索对样品的拉力等于样品的重力，即，本次钻探中绳索对样品做的功。 11．【新考法】 桥梁建设 如图甲所示，在建设桥梁时，起重船将一体积为的桥梁部件（密闭）从运输船上转移至河水中，A处为卷扬机，起重船吊臂前端滑轮组如图乙所示。当起重船从运输船上吊起桥梁部件时，起重船浸入水中的体积增加了。桥梁部件在空中30s匀速上升3m，若不计摩擦及钢丝绳重，此时滑轮组的机械效率为80%，，g取10N/kg，求： (1)起重船将桥梁部件浸入水中的过程（桥梁部件没有碰到河底），卷扬机对钢丝绳自由端的拉力将 （选填“变大”“不变”或“变小”）； (2)被吊起的桥梁部件的重力； (3)起重船底距离水面4m处甲板受到河水的压强； (4)桥梁部件在空中被提升过程中，卷扬机对钢丝绳自由端的拉力的功率。 【答案】(1)变小 (2) (3) (4) 【详解】（1）起重船将桥梁部件浸入水中的过程中，桥梁部件排开水的体积变大，根据，受到的浮力变大，则卷扬机对钢丝绳自由端的拉力将变小。 （2）当起重船从运输船上吊起桥梁部件时，起重船浸入水中的体积增加了，因为起重船始终漂浮，浮力等于重力，则被吊起的桥梁部件的重力为 （3）起重船底距离水面4m处甲板受到河水的压强为 （4）桥梁部件在空中30s匀速上升3m，有用功为 则卷扬机对钢丝绳自由端的拉力做功为 则卷扬机对钢丝绳自由端的拉力的功率为 12．【新情境】 中国古代发明创新 桔槔是中国古代一项伟大的发明。如图是古人利用桔槔从井里汲水的示意图，在它的前端A处用一根轻质细杆系一个水桶，在后端B处绑一块配重的石块，为支点且。汲水时，先缓慢向下拉杆；装水后，缓慢向上提杆。配重石块质量为30kg，桶重20N，桔槔的自重及摩擦不计。（g取） (1)当人沿AC方向向下拉杆时，桔槔是 杠杆；若移动支架，以为支点，则拉力的大小将 ； (2)向上提杆时人不施力，只借助配重石块，一次最多可以提起 kg水； (3)为满足不同场合的提水需求，可以更换配重石块。若汲水时，向下拉杆的力为，装满水后，水和桶总重为200N，向上提桶的力为，当和的大小相等时，配重石块质量应为 kg。 【答案】(1) 省力 变大 (2)8 (3)33 【详解】（1）[1][2]向下拉绳放下空桶时，在A端的力为动力，B端的力为阻力，动力臂O1C大于阻力臂O1D，属于省力杠杆；若移动支架，以O2为支点，阻力的大小不变，拉力的力臂减小，而阻力臂变大，根据杠杆平衡条件可知，拉力变大。 （2）向上提杆时人不施力，杠杆与水平方向的夹角不断变化，，只借助配重石块，根据杠杆的平衡条件可得 解得 （3）若汲水时，向下拉杆的力为，装满水后，水和桶总重为200N，向上提桶的力为，当和的大小相等时，根据杠杆的平衡条件可得，下拉时，由于杠杆支点两侧与是平面的夹角相等，则有 向上提水时有 联立以上两式解得 13．【新情境】 古代农业机械——“筒车” 阅读短文，回答问题。 材料一：《天工开物》是世界上第一部关于农业和手工业生产的综合性著作，其中关于一种叫“筒车”的古代农业机械这样记载道：“凡河滨有制筒车者，堰陂障流绕于车下，激轮使转，挽水入筒，一一顷于机内，流入亩中，昼夜不息，百亩无忧”。图甲为文中记载的筒车，图乙为筒车的简化示意图。 材料二：现代灌溉系统具有定时、循环灌溉功能，结合土壤检测系统和气象监控站，可实现智能控制设施和农业大田自动灌溉需求，高效又节省人力资源。使用水泵灌溉梯田时，如图丙，水泵依靠电机运转抽水浇灌秧苗，利用电机做功是为了对水产生稳定的压力，可以将水以一定速度推到高处，某水泵出水管横截面积为1.2×10-2m2，出水速度恒定为2m/s，灌溉不同高度所需的水压和电机效率如下表所示。 灌溉高度h/m 所需压强p/（×106Pa） 电机效率η/% 8 0.25 62.5 40 0.55 85 50 0.65 80 (1)材料一中，筒车工作时是把 ⁠能转化为重力势能； (2)取水筒的容积越大，筒车旋转一周提升的水就越多，那么对进入接水槽的水所做的功越 ⁠，当水流变湍急后，筒车提升水的功率会变 ⁠； (3)若接水槽离取水处高4m，水轮上有12个取水筒，一个取水筒每次可取水4kg，筒车旋转一周所用时间为60s，水流冲击筒车的总功率为40W，水流做的总功为 J，筒车旋转一周取水的机械效率为 ⁠；（接水槽离倒水处的高度忽略不计，g取10N/kg） (4)材料二中，分析表中信息可知，灌溉高度为 m时，电机效率最高；若用水泵灌溉50m高的田地，此时电机的总功率为 W。 【答案】(1)动 (2) 多 大 (3) 2400 80% (4) 40 1.95×104W 【详解】（1）筒车工作时，水流冲击筒车使筒车转动，将水带向高处，这个过程是动能转化为重力势能的过程。 （2）[1]取水筒的容积越大，筒车旋转一周提升的水就越多，由W=Gh可知，高度相同时，对进入接水槽的水所做的功越多。 [2]当水流变湍急后，筒车旋转一周的时间变短，根据可知，筒车提升水的功率会变大功率会变大。 （3）[1]筒车旋转一周所用时间为60s，水流冲击筒车的总功率为40W，水流做的总功为 [2]接水槽离取水处高4m，水轮上有12个取水筒，一个取水筒每次可取水4kg，筒车旋转一周对水做的有用功为 筒车旋转一周取水的机械效率为 （4）[1] 由表中数据可知，灌溉高度为40m时，电机效率最高。 [2]由题意可知，水泵出水管横截面积为S=1.2×10-2m2，灌溉高度为50m时所需压强为p=0.65×106Pa，故由F=pS可得，需要电机提供的压力为 抽水的速度为v=2m/s，根据可得抽水的功率为 因电机效率为80%，根据 可得 1 / 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