专题02 简单机械 功和能 （考点清单)-2024-2025学年八年级物理下学期期末考点大串讲（沪科版（五四制）2024）

专题02 简单机械 功和能 考点清单 •考点1 杠杆 •考点2 滑轮 •考点3 功与功率 •考点4 机械能及其转化 •考点5 机械效率 考点1：杠杆 一、杠杆 1.定义：图 8-1-2 中的工具在使用时，可以看作为一根在力的作用下绕固定点转动的硬棒，我们把它叫做杠杆。 2.杠杆的要素 在图 8-1-3中，①硬棒绕着转动的固定点 O叫做支点，②促使杠杆转动的力 F1叫做动力（通常将人对杠杆的作用力视为动力），③阻碍杠杆转动的力F2叫做阻力，④支点到动力作用线（通过力的作用点沿力的方向所引的直线）的距离 l1叫做动力臂，⑤支点到阻力作用线的距离l2叫做阻力臂。 二、探究杠杆平衡的状态 如果杠杆静止不动或绕支点匀速转动，杠杆就处于平衡状态。 大量实验表明，杠杆的平衡条件为：动力×动力臂 = 阻力×阻力臂，即 F1 l1 = F2 l2。 三、杠杆的应用 　　根据杠杆的平衡条件，可知杠杆的应用有三种情况。 （1）动力臂大于阻力臂：这种杠杆用较小的动力就可以克服较大的阻力， 由于使用起来省力，常被称为省力杠杆。这类杠杆虽然省力，但会费距离。 （2）动力臂小于阻力臂：这种杠杆要使用比阻力大的动力才能克服阻力， 由于使用起来费力，常被称为费力杠杆。这类杠杆虽然费力，但能省距离。 （3）动力臂等于阻力臂：这种杠杆只要动力与阻力大小相等，就能保持平 衡了。这类杠杆既不省力，也不费力，常被称为等臂杠杆。 　　列表如下： 杠杆种类 构造 特点 应用举例 优点 缺点 省力杠杆 L1＞L2 省力 费距离 钳子、起子 费力杠杆 L1＜L2 省距离 费力 钓鱼杆、理发剪刀 等臂杠杆 L1=L2 改变力的方向 天平、翘翘板 注意：没有既省力、又省距离的杠杆。 考点2：滑轮 一、滑轮 1.滑轮：滑轮是周边有槽，能绕着中心轴转动的轮子。将绳嵌在槽内，拉动绳子，滑轮便可绕轴转动。 2.定滑轮与动滑轮：使用时，轴固定，不随物体一起移动的滑轮叫做定滑轮（图 8-2-2）；轴随物体一起移动的滑轮叫做动滑轮（图8-2-3）。 3.定滑轮与动滑轮的特点： 大量实验表明： 用定滑轮匀速提升物体时，可以改变用力的方向，但不能省力，物体和绳子提拉端移动的距离相等。 用动滑轮匀速提升物体时，若忽略动滑轮自重和摩擦，且滑轮两侧绳子都沿竖直方向，则可以省一半力，绳子提拉端移动的距离是物体移动距离的 2倍，但不能改变用力的方向。 4.定滑轮与动滑轮的实质 ①如图 8-2-5（a）所示，定滑轮可以看作为一个等臂杠杆，滑轮的轴就是杠杆的支点 O，杠杆的动力臂和阻力臂都等于滑轮的半径。如图 8-2-5（b）所示，即使改变施力方向，动力臂和阻力臂仍然等于滑轮的半径。 ②如图 8-2-6 所示，动滑轮可以看作为一个省力杠杆，O 为杠杆的支点，滑轮的轴为阻力的作用点，被提升的物体对滑轮轴的作用力是阻力，绳子提拉端对滑轮的作用力是动力。若两侧绳子都沿竖直方向，则阻力臂等于滑轮的半径，动力臂等于滑轮的直径。 二、滑轮的应用 滑轮在日常生活中有着广泛的应用。升国旗时，人只需站在地面不断向下拉绳子，国旗就能随着另一侧的绳子上升，这是利用旗杆顶部的定滑轮可改变用力方向实现的。建筑工人利用动滑轮可以较省力地将建筑材料提升至高处（图 8-2-7 ）。 考点3：功与功率 一、功 1.物理学中规定，如果一个力作用在物体上，并使物体在这个力的方向上移动了一段距离，就称这个力对物体做了机械功， 简称做功。做功包含两个必要因素：一是作用在物体上的力，二是物体在这个力的方向上移动的距离。这两个因素中，缺少任何一个都不能说力对物体做了功。 2.不做功的三种典型情况 F≠0,S＝0 有力无距离（劳而无功） F＝0,S≠0 无力有距离（不劳无功） F≠0,S≠0 有力有距离，但力和距离垂直（垂直无功） 二、功的计算 如图 8-3-4 所示，如果用 F 表示力，s表示物体在力 F的方向上移动的距离，那么这一过程中力F所做的功 W等于F与s的乘积。 要点： 1、公式 W＝Fs， W：功；F：力；s:距离。 　　2、单位 焦耳(J)， 3、注意事项 　　（1）有力才有可能做功，没有力根本不做功。 　　（2）F与s的方向应在同一直线上。 （3）做功的多少，由W＝Fs决定，而与物体的运动形式无关。 三、功的估算 在日常生活中，我们可估计一些力做功的大概值。例如，将两个鸡蛋举高 1 m ，做功约 1 J；将一瓶 500 mL 的矿泉水从地上拿起并举过头顶，做功约10 J；将一袋10 kg 的大米从地面扛到肩上，做功约150 J。 4、 描述做功的快慢 描述做功的快慢：①在相同时间内，比较做功的多少；②做相同的功，比较所用时间的多少。 运动的快慢用速度描述。与之类似，我们可以用做功的“速度”—功率表示做功的快慢。 功率的定义：物理学中，将功与做功所用时间之比叫做功率，用P表示，功率在数值上等于单位时间内所做的功。 5、 功率的计算 1、定义式： 。 　 2、国际单位：瓦特，简称瓦，符号W；常用单位还有千瓦（KW）、毫瓦（mW）等等。 1KW=1000W，1W=1000mW，1W=1J/s。 注：为了纪念英国发明家、工程师瓦特在改进蒸汽机方面所作的重要贡献， 我们把焦/ 秒（J/s）叫做瓦特，简称瓦，符号是W。 3、推导公式：。 要点：功率与功是两个不同的物理量，“功”表示做功的“多少”，而“功率”则表示做功的“快慢”，“多少”与“快慢”的意义不一样，只有在做功时间相同时，做功多的功快；否则做功多不一定做功就快，即“功率”不一定就大，也就是说：功率与功和时间两个因素有关。 4、生活中一些常见的功率如图 8-3-7 所示。 考点4：机械能及其转化 一、能 如果一个物体能够对外做功，表示这个物体具有能量，简称能。 要点： 1、物体具有做功的本领，即说明此物体具有能。但是有能不一定正在做功。物体能做多少功，就说它具有多少能。 2、功就是能转化多少的量度。功代表了能量从一种形式转化为一另种形式，因而功和能的单位也是相同的。功的单位是焦耳（J），能的单位也是焦耳（J）。 二、动能 动能：物体由于运动而具有的能量叫做动能。 大量实验和研究表明，物体的动能大小与它的速度和质量都有关系。质量相同的物体，速度越大，动能越大；速度相同的物体，质量越大， 动能越大。 要点： 1、物体动能的大小与两个因素有关：一是物体的质量，二是物体运动的速度大小。当物体的质量一定时，物体运动的速度越大其动能越大，物体的速度越小其动能越小。具有相同运动速度的物体，质量越大动能越大，质量越小动能越小。 2、动能是“由于运动”这个原因而产生的，一定不要把它理解成“运动的物体具有的能量叫动能”。例如在空中飞行的飞机，不但有动能而且还具有其它形式的能量。 三、势能 1. 重力势能：物理学中把物体由于受重力作用而具有的与高度有关的能量叫做重力势能。 大量实验和研究表明，物体的重力势能与其质量和所处位置的高度有关。高度相同的物体，质量越大，重力势能越大；质量相同的物体，位置越高，重力势能越大。 2. 弹性势能：物体由于发生弹性形变而具有的能量叫做弹性势能。 物体的弹性形变越大，具有的弹性势能就越大。 3. 重力势能、弹性势能这类能统称为势能。 4. 物理学中将动能和势能（包括重力势能和弹性势能）统称为机械能 动能、势能等各种能的单位与功的单位相同。在国际单位制中，功的单位是焦（J ）， 能的单位也是焦（J ）。 要点： 1、重力势能的大小与质量和高度有关。物体的质量越大，被举得越高，则它的重力势能越大。 2、重力势能是“被举高”这个原因而产生的，一定不要把它理解成“被举高的物体具有的能量叫重力势能”。例如在空中飞行的飞机，不但有重力势能而且还具有其它形式的能量。 3、弹性势能的大小与弹性形变的程度有关。 四、动能和势能之间的相互转化 1、如图8-4-8 所示，小滑块自光滑斜面由静止下滑至水平面的过程中，高度降低，速度增大。小滑块的重力势能转化为动能。 2、运动员持竿助跑、撑竿起跳过程中，运动员的动能转化为运动员的重力势能和撑竿的弹性势能（图 8-4-9）。 3、在物体自由下落时，重力对物体做功，物体的重力势能减少，动能增加，部分势能转化为动能。人举高物体，物体的重力势能增加，在这个过程中人对物体做功，而人自身消耗一定的能量，我们也将这一过程称为克服重力做功，人体的能量转化为重力势能。 要点： 1、在一定的条件下，动能和重力势能之间可以相互转化。如将一块小石块，从低处抛向高处，再从高下落的过程中，先是动能转化为重力势能后，后来又是重力势能转化为动能。 2、在一定的条件下，动能和弹性势能之间可以相互转化。如跳板跳水运动员，在起跳的过程中，压跳板是动能转化为弹性势能，跳板将运动员反弹起来是弹性势能转化为动能。 *3、机械能守恒。如果一个过程中，只有动能和势能相互转化，机械能的总和就保持不变。这个规律叫做机械能守恒。 考点5：机械效率 一、使用机械不能省功 迄今为止，人类所有的实践表明，为了达到同一效果，使用机械所做的功都不会少于不用机械所做的功，也就是使用任何机械都不能省功。这是一个普遍的结论，对任何机械都适用。 二、有用功、额外功、总功 在图 8-5-2中，使用动滑轮提升重物时， 除了要克服重物的重力做功，同时也需要克服动滑轮本身所受的重力而多做一些功。 其中，使重物上升所做的功是有用的，是必须做的功，这部分功叫做有用功W有用；除了有用功以外，其他的功叫做额外功 W额外 ，额外功通常来自克服机械部件间的摩擦以及克服机械自重所做的功；最终拉力所做的功是有用功与额外功的总和，叫做总功W总，即 W总 = W有用 + W额外 三、机械效率 我们把有用功和总功之比叫做机械效率，符号为η。机械效率通常用百分率表示。 要点： 1、公式为，式中η表示机械效率，它是一个百分数。η的值越大，表明有用功在总功中所占的比例越大，做功的效率越高。 2、η的值总小于100%，由于机械本身的摩擦力或重力不可能为零，所以额外功总是存在的，即有用功总是小于总功。 3、知道增大机械效率的方法： 　　根据公式可知：如果有用功不变，我们可以通过减小额外功来增大机械效率，（例如我们用轻便的塑料桶打水，而不用很重的铁桶打水，就是运用这个道理）；如果额外功不变，我们可以通过增大有用功来提高机械效率；如果能在增大有用功的同时，减小额外功更好。 考点1：杠杆 【典例1】．图示的工具中，属于费力杠杆的是（　　） A． 滑轮 B．核桃夹 C．钢丝钳 D．镊子 【答案】D 【详解】A．如图A所示，国旗顶端是定滑轮，定滑轮是等臂杠杆，故A不符合题意； B．如图B所示，核桃夹的动力臂大于阻力臂，是省力杠杆，故B不符合题意； C．如图C所示，钢丝钳的动力臂大于阻力臂，是省力杠杆，故C不符合题意； D．如图D所示，镊子的动力臂小于阻力臂，是费力杠杆，故D符合题意。 故选D。 【典例1】．如图所示的等刻度均匀杠杆保持水平平衡，弹簧测力计竖直向上的拉力作用在杠杆的j点，若测力计示数为2牛，则一个重为1牛的钩码一定挂在杠杆的（    ） A．b点 B．e点 C．j点 D．n点 【答案】D 【详解】弹簧测力计竖直向上的拉力作用在杠杆的j点，力的大小为2N，力臂的长度为3l，重为1N的钩码挂在杠杆上，对杠杆的力竖直向下，若要使杠杆保持平衡，则钩码所在的位置为杠杆的右侧，根据可知 解得，因此钩码要挂在n点，故D符合题意，ABC不符合题意。 故选D。 【典例1】．要想使图所示的杠杆平衡，可以采取的做法是（　　） A．支点O向左端移动一格 B．支点O向右端移动一格 C．支点两边A、B处各增加一个钩码 D．支点两边A、B处各减少一个钩码 【答案】C 【详解】设杠杆上每格长度是L，每格钩码的重力是G； A．支点O向左端移动一格，则 左侧=3G×2L=6GL 右侧=2G×5L=10GL 力和力臂的乘积不相等，杠杆不平衡，故A不符合题意； B．支点O向右端移动一格，则 左侧=3G×4L=12GL 右侧=2G×3L=6GL 力和力臂的乘积不相等，杠杆不平衡，故B不符合题意； C．支点两边A、B处各增加一个钩码，则 左侧=4G×3L=12GL 右侧=3G×4L=12GL 力和力臂的乘积相等，杠杆平衡，故C符合题意； D．支点两边A、B处各减少一个钩码，则 左侧=2G×3L=6GL 右侧=G×4L=4GL 力和力臂的乘积不相等，杠杆不平衡，故D不符合题意。 故选C。 考点2：滑轮 【典例1】．如图所示，分别用力F1、F2、F3匀速提起同一重物。若不计滑轮重与摩擦，则（　　） A．F1=F2>F3 B．F1＜F2=F3 C．F1=F2=F3 D．F3=F1＜F2 【答案】A 【详解】不计滑轮重力和摩擦时，左边的滑轮是定滑轮，只能改变力的方向，不省力也不费力，则有 F1=G，F2=G 右边的滑轮是动滑轮，能够省一半的力，故。 所以有 F1=F2>F3 故A符合题意，BCD不符合题意。 故选A。 【典例1】．如图所示，用5牛的拉力F匀速竖直提升重为G的物体，使其上升了0.2米。若不计滑轮自重及摩擦，关于物体的重力G和绳子自由端移动的距离s，下列判断中正确的是（　　） A．G=2.5牛　　s=0.1米 B．G=2.5牛　　s=0.4米 C．G=10牛　　s=0.1米 D．G=10牛　　s=0.4米 【答案】D 【详解】由图可知，该装置为动滑轮，使用动滑轮可以省一半的力，费一倍的距离，物体上升的高度为0.2m，则绳子自由端通过的距离为 s=0.2m×2=0.4m 不计滑轮自重及摩擦，则 解得 G=2F=2×5N=10N 故ABC错误，D正确。 故选D。 【典例1】．如图所示，分别用力F1、F2匀速提升相同质量的物体。其中可以看作省力杠杆的是图 中的滑轮【选填“（a）”或“（b）”】；此过程中，物体的 不变（选填“动能”“重力势能”或“机械能”）；不计滑轮重及摩擦，若拉力F1的大小为20牛，则拉力F2的大小为 牛。 【答案】 （b） 动能 10 【详解】[1][2][3]图（a）中的滑轮为定滑轮，不能省力，拉力F1的等于物重G，即F1=G=20N 图（b）中的滑轮为动滑轮，其实质是动力臂为阻力臂二倍的杠杆，因此，可以省一半的力；若不计滑轮重及摩擦 如图所示，分别用力F1、F2匀速提升相同质量的物体，此过程中，物体的质量和速度都不变，即动能不变。 考点3：功与功率 【典例1】．某同学手持一只鸡蛋从一楼走到二楼，此过程中该同学对鸡蛋所做功的大小最接近的是（　　） A．0.15焦 B．1.5焦 C．15焦 D．150焦 【答案】B 【详解】一只鸡蛋大约50g，则其重力大小为 一楼走到二楼，克服鸡蛋的重力做功为 故ACD不符合题意，B符合题意。 故选B。 【典例1】．如图所示是小明同学扔实心球的情景（包含四个过程），其中手对实心球做功的是（　　） A．①③ B．②④ C．①②④ D．①③④ 【答案】A 【详解】某力对物体做功的前提是有力的作用，且在力的方向移动了一段距离，图①和③中，人对球有力的作用且在力的方向移动了一段距离，所以①和③中手对实心球做功。②中有力的作用但是没有移动距离，④中球和人不再接触，所以没有力的作用。 故选A。 【典例1】．木块在大小为5牛的水平拉力作用下，10秒内在水平面上沿拉力方向前进2米，拉力做功为 焦，功率为 瓦；若木块重20牛，在此过程中重力对木块做功为 焦。 【答案】 10 1 0 【详解】[1]由题知，拉力做的功为 [2]拉力做功的功率为 [3]木块在水平方向上运动，在重力方向上没有移动距离，重力做的功为0J。 考点4：机械能及其转化 【典例1】0．下列过程中，由重力势能转化为动能的是（　　） A．自由下落的篮球 B．拉满弦的弓把箭射出 C．垫起的排球向上运动 D．正在进站的列车 【答案】A 【详解】A．自由下落的篮球，质量不变，高度减小，重力势能减小，速度增大，动能增大，重力势能转化为动能，故A符合题意； B．拉满弦的弓把箭射出，弓具有弹性势能，箭具有动能，弹性势能转化为动能，故B不符合题意； C．垫起的排球向上运动，质量不变，高度增大，重力势能增大，速度减小，动能减小，动能转化为重力势能，故C不符合题意； D．正在进站的列车，速度减小，动能减小，势能不变，没有将重力势能转化为动能，故D不符合题意。 故选A。 【典例1】．如图所示，小朋友沿着滑梯匀速下滑的过程中，下列说法中正确的是（　　） A．动能减少 B．重力势能增大 C．机械能减少 D．机械能增大 【答案】C 【详解】AB．小朋友从滑梯上匀速下滑的过程中，小朋友的质量不变，速度不变，故动能不变，同时质量不变，高度减小，重力势能变小，故AB错误； CD．机械能等于动能和重力势能的和，故机械能减小，故C正确，D错误。 故选C。 【典例1】．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。 考点5：机械效率 【典例1】．一台起重机将重3000N的货物提高5m，起重机做的有用功是 J；如果额外功是9000J，总功是 J；机械效率是 。 【答案】 15000 24000 62.5% 【详解】[1]起重机提升货物时所做的有用功W有=Gh=3000N×5m=15000J [2]总功W总=W有＋W额=15000J＋9000J=24000J [3]起重机的机械效率 【典例1】．下列有关机械做功、功率、机械效率的说法，正确的是（    ） A．效率越高的机械，功率越大 B．越省力的机械，其功率就越大 C．做有用功越多的机械，效率越高 D．功率越大的机械，做功越快 【答案】D 【详解】A．机械效率与功率无关，功率越大的机械，机械效率不一定越高，故A错误； B．功率是描述物体做功快慢的物理量，功率与机械的省力情况无关，故B错误； C．总功大小未知，做有用功越多的机械，机械效率不一定越高，故C错误； D．功率是反映做功快慢的物理量，做功越快的机械，功率越大，故D正确。 故选D。 【典例1】．王老师要利用如图所示的装置提升一批规格相同的玻璃来封阳台，使用该装置 （选填“一定”或“不一定”）能起到省力的作用。已知货篮重30N，工人用该装置匀速提升一块玻璃时拉力为150N，提升两块玻璃时拉力为250N，不计绳重及摩擦，则动滑轮重 N。若绳子能承受的最大拉力为700N，该装置匀速提升这批玻璃时，所能达到的最大机械效率为 %（保留一位小数）。 【答案】 不一定 70 92.9 【详解】[1]由图可知，滑轮随物体一块运动是动滑轮，使用动滑轮不一定能省力，还跟动滑轮与物体的重力有关。 [2]由图可知，绳子的段数n=2，已知货篮重30N，工人用该装置匀速提升一块玻璃时拉力为150N，不计绳重及摩擦，根据可得 提升两块玻璃时拉力为250N，则有 由①②可得 [3]若绳子能承受的最大拉力为700N，根据可得，不计绳重及摩擦，能提升的最大物重为 所能达到的最大机械效率为 一、单选题 1．一个中学生从教学楼一楼爬到三楼，克服重力所做的功最接近于（    ） A．50焦 B．350焦 C．3500焦 D．35000焦 【答案】C 【详解】中学生的重力约为500N，一层楼高约3m，三楼的高度 h=2×3m=6m中同学爬楼做的功 W=Gh=500N×6m=3000J故C符合题意，ABD不符合题意。 故选C。 2．下列物体中。既具有动能又具有势能的是（　　） A．停在空中的热气球 B．被拦河大坝拦住的河水 C．正在操场上进行800m赛跑的运动员 D．从空中匀速下落的羽毛 【答案】D 【详解】运动的物体具有动能，高处的物体具有重力势能，发生弹性形变的物体具有弹性势能。 A．停在空中的热气球只有重力势能，没有动能，故A不符合题意； B．被拦河大坝拦住的河水，没有动能，也没有重力势能，故B不符合题意； C．正在操场上进行800m赛跑的运动员没有重力势能，只有动能，故C不符合题意； D．从空中匀速下落的羽毛既具有动能又具有重力势能，故D符合题意。 故选D。 3．用下列轻质简单机械缓慢提起同一物体，不计摩擦、机械自重及绳的重，用力最小的是（　　） A． B． C． D． 【答案】B 【详解】不计摩擦、机械自重及绳的重。 A．图中滑轮是定滑轮，拉力； B．图中滑轮是动滑轮，拉力； C．设杠杆一格长为L，由杠杆平衡条件得 F3×2L=G×5L D．设杠杆一格长为L，由杠杆平衡条件得 F4×3L=G×2L 由此分析比较可知F2最小，故B符合题意，ACD不符合题意。 故选B。 4．如图所示，作用在A点上的4个力中，力臂最长的是（　　） A． B． C． D． 【答案】B 【详解】在杠杆中，力臂是指从支点到力的作用线的垂直距离。由图可知，F2与杠杆垂直，其力臂等于OA的长，F1、F3与杠杆不垂直，力臂小于OA的长，F4的作用线过支点，力臂为零，故F2的力臂最长。 故选B。 5．如图所示是甲，乙两物体做功与所用时间之间的关系图像，由图可知，甲物体的功率与乙物体的功率相比较（　　） A． B． C． D．无法确定 【答案】A 【详解】由图可知，在相同时间内，甲物体做的功多，乙物体做的功少，根据功率的公式可知，甲物体的功率大于乙物体的功率，即，故A符合题意，BCD不符合题意。 故选A。 6．将一圆柱体油桶推上台阶，现分别在A、B和C点用力，力的方向如图所示，则最小的推力是（    ） A． B． C． D．一样大 【答案】B 【详解】如图，动力FA、FB、FC的力臂，FB的力臂最长，因为阻力G和阻力臂一定，FB的力臂最长，根据杠杆平衡条件可知，力臂越长，力越小，故FB最小。 故选B。 二、填空题 7．小华参加跳高比赛时，通过助跑使速度不断增大，是为了获得较大的 （选填“动能”或“势能”）；起跳后的上升过程中，他的重力势能将 （选填“变大”、“不变”或“变小”）；越过横杆后下落过程中，由于 ，人的重力势能便转化为动能。 【答案】 动能 变大 重力做功 【详解】[1]运动员在起跳前进行一段助跑，速度增大，因而获得大量的动能，运动员的高度不变其重力势能不变。 [2]运动员起跳后，他的身体不断上升，他的高度增大，运动员的重力势能变大。 [3]当运动员越过横杆下落的过程中，由于重力做功，人的重力势能减小，动能增大，重力势能转化为动能。 8．跳伞战士从飞机上跳下，当打开降落伞匀速下落时，重力势能 ，动能 ，机械能 。（均选填“增大”、“减小”或“不变”） 【答案】 减小 不变 减小 【详解】[1]当打开降落伞匀速下落时，跳伞战士质量不变，高度降低，则重力势能减小。 [2]当打开降落伞匀速下落时，跳伞战士质量不变，速度不变，则动能不变。 [3]跳伞战士的机械能等于势能和动能的总和，重力势能减小，动能不变，则机械能变小。 9．如图所示，一轻质杠杆可绕O点转动，在杠杆的A点挂一重为60N的物体甲，在B端施加一个力F1，已知OA、OB的长度分别为0.1m、0.3m。为使杠杆水平平衡，作用在B端的力F1的最小值为 N，方向为 ，此时该杠杆属于 杠杆（选填“省力”或“费力”）。 【答案】 20 竖直向上 省力 【详解】[1][2][3]O为支点，F1为动力，物体的重力为阻力，OA为阻力臂，当阻力和阻力臂一定，动力臂越长，动力越小，因而当F1竖直向上时，动力臂最长为OB，动力最小，此时动力臂大于阻力臂，是省力杠杆；根据杠杆的平衡条件F1×OB=G×OA 代入数据有F1×0.3m=60N×0.lm 解得F1=20N。 10．如图所示，滑轮A可看作是一个 杠杆（选填“省力”、“等臂”或“费力”）。物体D所受重力为10牛，不计摩擦和滑轮重力，在拉力F2的作用下，物体D在10秒内匀速上升2米，则在这一过程中，拉力F2的大小为 牛，功率为 瓦，物体D的机械能 （选填“增加”、“不变”或 “减小”）。 【答案】 等臂 5 2 增加 【详解】[1]滑轮A是一个定滑轮，可看作是一个等臂杠杆。 [2]滑轮B为动滑轮，其实质是动力臂为阻力臂二倍的杠杆，因此，可以省一半的力；不计摩擦和滑轮重力，拉力为 [3]拉力F2做的功为 功率为 [4]物体匀速上升，质量不变、速度不变，动能不变；质量不变、高度增加，重力势能增大，由于机械能是动能与势能之和，所以物体D的机械能增大。 11．如图所示，杠杆AC（刻度均匀，不计杠杆的重力）可绕支点O自由转动，在B点挂一重为120N的物体。为使杠杆平衡，应在杠杆施加的最小作用力为 N；如在C点施力，为使杠杆水平平衡，此力的方向必须 。 【答案】 30 向下 【详解】[1]物体挂在B点，对杠杆拉力的力臂是OB，阻力和阻力臂不变，根据杠杆的平衡条件可知，动力臂最大时，动力最小。由图可知，最大动力臂是OA，可得 则 [2]由图可知，物体对杠杆的拉力是使杠杆逆时针转动，为使杠杆水平平衡，作用在C点的力的方向必须使杠杆顺时针转动，方向应向下。 15 / 25 学科网（北京）股份有限公司 $$ 专题02 简单机械 功和能 考点清单 •考点1 杠杆 •考点2 滑轮 •考点3 功与功率 •考点4 机械能及其转化 •考点5 机械效率 考点1：杠杆 一、杠杆 1.定义：图 8-1-2 中的工具在使用时，可以看作为一根在力的作用下绕固定点转动的硬棒，我们把它叫做杠杆。 2.杠杆的要素 在图 8-1-3中，①硬棒绕着转动的固定点 O叫做支点，②促使杠杆转动的力 F1叫做动力（通常将人对杠杆的作用力视为动力），③阻碍杠杆转动的力F2叫做阻力，④支点到动力作用线（通过力的作用点沿力的方向所引的直线）的距离 l1叫做动力臂，⑤支点到阻力作用线的距离l2叫做阻力臂。 二、探究杠杆平衡的状态 如果杠杆____________或绕支点____________，杠杆就处于平衡状态。 大量实验表明，杠杆的平衡条件为：动力×动力臂 = 阻力×阻力臂，即 ____________。 三、杠杆的应用 　　根据杠杆的平衡条件，可知杠杆的应用有三种情况。 （1）动力臂大于阻力臂：这种杠杆用较小的动力就可以克服较大的阻力， 由于使用起来省力，常被称为省力杠杆。这类杠杆虽然省力，但会费距离。 （2）动力臂小于阻力臂：这种杠杆要使用比阻力大的动力才能克服阻力， 由于使用起来费力，常被称为费力杠杆。这类杠杆虽然费力，但能省距离。 （3）动力臂等于阻力臂：这种杠杆只要动力与阻力大小相等，就能保持平 衡了。这类杠杆既不省力，也不费力，常被称为等臂杠杆。 　　列表如下： 杠杆种类 构造 特点 应用举例 优点 缺点 省力杠杆 L1＞L2 省力 费距离 钳子、起子 费力杠杆 L1＜L2 省距离 费力 钓鱼杆、理发剪刀 等臂杠杆 L1=L2 改变力的方向 天平、翘翘板 注意：没有既省力、又省距离的杠杆。 考点2：滑轮 一、滑轮 1.滑轮：滑轮是周边有槽，能绕着中心轴转动的轮子。将绳嵌在槽内，拉动绳子，滑轮便可绕轴转动。 2.定滑轮与动滑轮：使用时，轴固定，不随物体一起移动的滑轮叫做定滑轮（图 8-2-2）；轴随物体一起移动的滑轮叫做动滑轮（图8-2-3）。 3.定滑轮与动滑轮的特点： 大量实验表明： 用定滑轮匀速提升物体时，可以改变____________，但不能____________，物体和绳子提拉端移动的距离____________。 用动滑轮匀速提升物体时，若忽略动滑轮自重和摩擦，且滑轮两侧绳子都沿竖直方向，则可以省____________，绳子提拉端移动的距离是物体移动距离的____________，但不能改变____________。 4.定滑轮与动滑轮的实质 ①如图 8-2-5（a）所示，定滑轮可以看作为一个____________，滑轮的轴就是杠杆的支点 O，杠杆的动力臂和阻力臂都等于滑轮的____________。如图 8-2-5（b）所示，即使改变施力方向，动力臂和阻力臂仍然等于滑轮的____________。 ②如图 8-2-6 所示，动滑轮可以看作为一个____________，O 为杠杆的支点，滑轮的轴为阻力的作用点，被提升的物体对滑轮轴的作用力是阻力，绳子提拉端对滑轮的作用力是动力。若两侧绳子都沿竖直方向，则阻力臂等于滑轮的____________，动力臂等于滑轮的____________。 二、滑轮的应用 滑轮在日常生活中有着广泛的应用。升国旗时，人只需站在地面不断向下拉绳子，国旗就能随着另一侧的绳子上升，这是利用旗杆顶部的定滑轮可改变用力方向实现的。建筑工人利用动滑轮可以较省力地将建筑材料提升至高处（图 8-2-7 ）。 考点3：功与功率 一、功 1.物理学中规定，如果一个力作用在物体上，并使物体在这个力的____________上移动了____________，就称这个力对物体做了机械功， 简称做功。做功包含两个必要因素：一是作用在物体上的____________，二是物体在这个力的方向上移动的____________。这两个因素中，缺少任何一个都不能说力对物体做了功。 2.不做功的三种典型情况 F≠0,S＝0 有力无距离（劳而无功） F＝0,S≠0 无力有距离（不劳无功） F≠0,S≠0 有力有距离，但力和距离垂直（垂直无功） 二、功的计算 如图 8-3-4 所示，如果用 F 表示力，s表示物体在力 F的方向上移动的距离，那么这一过程中力F所做的功 W等于F与s的____________。 要点： 1、公式 W＝Fs， W：功；F：力；s:距离。 　　2、单位 焦耳(J)， 3、注意事项 　　（1）有力才有可能做功，没有力根本不做功。 　　（2）F与s的方向应在同一直线上。 （3）做功的多少，由W＝Fs决定，而与物体的运动形式无关。 三、功的估算 在日常生活中，我们可估计一些力做功的大概值。例如，将两个鸡蛋举高 1 m ，做功约____________；将一瓶 500 mL 的矿泉水从地上拿起并举过头顶，做功约____________；将一袋10 kg 的大米从地面扛到肩上，做功约____________。 4、 描述做功的快慢 描述做功的快慢：①在相同时间内，比较做功的多少；②做相同的功，比较所用时间的多少。 运动的快慢用速度描述。与之类似，我们可以用做功的“速度”—功率表示做功的____________。 功率的定义：物理学中，将功与做功所用时间____________叫做功率，用P表示，功率在数值上等于____________内所做的____________。 5、 功率的计算 1、定义式： 。 　 2、国际单位：瓦特，简称瓦，符号W；常用单位还有千瓦（KW）、毫瓦（mW）等等。 1KW=1000W，1W=1000mW，1W=1J/s。 注：为了纪念英国发明家、工程师瓦特在改进蒸汽机方面所作的重要贡献， 我们把焦/ 秒（J/s）叫做瓦特，简称____________，符号是____________。 3、推导公式：。 要点：功率与功是两个不同的物理量，“功”表示做功的“多少”，而“功率”则表示做功的“快慢”，“多少”与“快慢”的意义不一样，只有在做功时间相同时，做功多的功快；否则做功多不一定做功就快，即“功率”不一定就大，也就是说：功率与功和时间两个因素有关。 4、生活中一些常见的功率如图 8-3-7 所示。 考点4：机械能及其转化 一、能 如果一个物体能够对外__________，表示这个物体具有_________，简称__________。 要点： 1、物体具有做功的本领，即说明此物体具有能。但是有能不一定正在做功。物体能做多少功，就说它具有多少能。 2、功就是能转化多少的量度。功代表了能量从一种形式转化为一另种形式，因而功和能的单位也是相同的。功的单位是焦耳（J），能的单位也是焦耳（J）。 二、动能 动能：物体由于____________而具有的能量叫做动能。 大量实验和研究表明，物体的动能大小与它的____________和____________都有关系。质量相同的物体，速度越大，动能越____________；速度相同的物体，质量越大， 动能越____________。 要点： 1、物体动能的大小与两个因素有关：一是物体的质量，二是物体运动的速度大小。当物体的质量一定时，物体运动的速度越大其动能越大，物体的速度越小其动能越小。具有相同运动速度的物体，质量越大动能越大，质量越小动能越小。 2、动能是“由于运动”这个原因而产生的，一定不要把它理解成“运动的物体具有的能量叫动能”。例如在空中飞行的飞机，不但有动能而且还具有其它形式的能量。 三、势能 1. 重力势能：物理学中把物体由于受____________作用而具有的与____________有关的能量叫做重力势能。 大量实验和研究表明，物体的重力势能与其质量和所处位置的高度有关。高度相同的物体，质量越大，重力势能越大；质量相同的物体，位置越高，重力势能越大。 2. 弹性势能：物体由于发生____________而具有的能量叫做弹性势能。 物体的弹性形变越大，具有的弹性势能就越____________。 3. ____________、____________这类能统称为势能。 4. 物理学中将____________和____________（包括重力势能和弹性势能）统称为机械能 动能、势能等各种能的单位与功的单位相同。在国际单位制中，功的单位是焦（J ）， 能的单位也是焦（J ）。 要点： 1、重力势能的大小与质量和高度有关。物体的质量越大，被举得越高，则它的重力势能越大。 2、重力势能是“被举高”这个原因而产生的，一定不要把它理解成“被举高的物体具有的能量叫重力势能”。例如在空中飞行的飞机，不但有重力势能而且还具有其它形式的能量。 3、弹性势能的大小与弹性形变的程度有关。 四、动能和势能之间的相互转化 1、如图8-4-8 所示，小滑块自光滑斜面由静止下滑至水平面的过程中，高度降低，速度增大。小滑块的____________转化为____________。 2、运动员持竿助跑、撑竿起跳过程中，运动员的动能转化为运动员的重力势能和撑竿的弹性势能（图 8-4-9）。 3、在物体自由下落时，重力对物体做功，物体的重力势能减少，动能增加，部分势能转化为动能。人举高物体，物体的重力势能增加，在这个过程中人对物体做功，而人自身消耗一定的能量，我们也将这一过程称为克服____________做功，人体的____________转化为____________。 要点： 1、在一定的条件下，动能和重力势能之间可以相互转化。如将一块小石块，从低处抛向高处，再从高下落的过程中，先是动能转化为重力势能后，后来又是重力势能转化为动能。 2、在一定的条件下，动能和弹性势能之间可以相互转化。如跳板跳水运动员，在起跳的过程中，压跳板是动能转化为弹性势能，跳板将运动员反弹起来是弹性势能转化为动能。 *3、机械能守恒。如果一个过程中，只有动能和势能相互转化，机械能的总和就保持不变。这个规律叫做机械能守恒。 考点5：机械效率 一、使用机械不能省功 迄今为止，人类所有的实践表明，为了达到同一效果，使用机械所做的功都不会少于不用机械所做的功，也就是使用任何机械都不能____________。这是一个普遍的结论，对任何机械都适用。 二、有用功、额外功、总功 在图 8-5-2中，使用动滑轮提升重物时， 除了要克服重物的重力做功，同时也需要克服动滑轮本身所受的重力而多做一些功。 其中，使重物上升所做的功是有用的，是必须做的功，这部分功叫做有用功W有用；除了有用功以外，其他的功叫做额外功 W额外 ，额外功通常来自克服机械部件间的摩擦以及克服机械自重所做的功；最终拉力所做的功是有用功与额外功的总和，叫做总功W总，即 W总 = ____________ 三、机械效率 我们把有用功和总功之比叫做机械效率，符号为η。机械效率通常用____________率表示。 要点： 1、公式为，式中η表示机械效率，它是一个百分数。η的值越大，表明有用功在总功中所占的比例越大，做功的效率越高。 2、η的值总小于100%，由于机械本身的摩擦力或重力不可能为零，所以额外功总是存在的，即有用功总是小于总功。 3、知道增大机械效率的方法： 　　根据公式可知：如果有用功不变，我们可以通过减小额外功来增大机械效率，（例如我们用轻便的塑料桶打水，而不用很重的铁桶打水，就是运用这个道理）；如果额外功不变，我们可以通过增大有用功来提高机械效率；如果能在增大有用功的同时，减小额外功更好。 考点1：杠杆 【典例1】．图示的工具中，属于费力杠杆的是（　　） A． 滑轮 B．核桃夹 C．钢丝钳 D．镊子 【典例2】．如图所示的等刻度均匀杠杆保持水平平衡，弹簧测力计竖直向上的拉力作用在杠杆的j点，若测力计示数为2牛，则一个重为1牛的钩码一定挂在杠杆的（    ） A．b点 B．e点 C．j点 D．n点 【典例3】．要想使图所示的杠杆平衡，可以采取的做法是（　　） A．支点O向左端移动一格 B．支点O向右端移动一格 C．支点两边A、B处各增加一个钩码 D．支点两边A、B处各减少一个钩码 考点2：滑轮 【典例4】．如图所示，分别用力F1、F2、F3匀速提起同一重物。若不计滑轮重与摩擦，则（　　） A．F1=F2>F3 B．F1＜F2=F3 C．F1=F2=F3 D．F3=F1＜F2 【典例5】．如图所示，用5牛的拉力F匀速竖直提升重为G的物体，使其上升了0.2米。若不计滑轮自重及摩擦，关于物体的重力G和绳子自由端移动的距离s，下列判断中正确的是（　　） A．G=2.5牛　　s=0.1米 B．G=2.5牛　　s=0.4米 C．G=10牛　　s=0.1米 D．G=10牛　　s=0.4米 【典例6】．如图所示，分别用力F1、F2匀速提升相同质量的物体。其中可以看作省力杠杆的是图 中的滑轮【选填“（a）”或“（b）”】；此过程中，物体的 不变（选填“动能”“重力势能”或“机械能”）；不计滑轮重及摩擦，若拉力F1的大小为20牛，则拉力F2的大小为 牛。 考点3：功与功率 【典例7】．某同学手持一只鸡蛋从一楼走到二楼，此过程中该同学对鸡蛋所做功的大小最接近的是（　　） A．0.15焦 B．1.5焦 C．15焦 D．150焦 【典例8】．如图所示是小明同学扔实心球的情景（包含四个过程），其中手对实心球做功的是（　　） A．①③ B．②④ C．①②④ D．①③④ 【典例9】．木块在大小为5牛的水平拉力作用下，10秒内在水平面上沿拉力方向前进2米，拉力做功为 焦，功率为 瓦；若木块重20牛，在此过程中重力对木块做功为 焦。 考点4：机械能及其转化 【典例10】．下列过程中，由重力势能转化为动能的是（　　） A．自由下落的篮球 B．拉满弦的弓把箭射出 C．垫起的排球向上运动 D．正在进站的列车 【典例11】．如图所示，小朋友沿着滑梯匀速下滑的过程中，下列说法中正确的是（　　） A．动能减少 B．重力势能增大 C．机械能减少 D．机械能增大 【典例12】．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。 考点5：机械效率 【典例13】．一台起重机将重3000N的货物提高5m，起重机做的有用功是 J；如果额外功是9000J，总功是 J；机械效率是 。 【典例14】．下列有关机械做功、功率、机械效率的说法，正确的是（    ） A．效率越高的机械，功率越大 B．越省力的机械，其功率就越大 C．做有用功越多的机械，效率越高 D．功率越大的机械，做功越快 【典例15】．王老师要利用如图所示的装置提升一批规格相同的玻璃来封阳台，使用该装置 （选填“一定”或“不一定”）能起到省力的作用。已知货篮重30N，工人用该装置匀速提升一块玻璃时拉力为150N，提升两块玻璃时拉力为250N，不计绳重及摩擦，则动滑轮重 N。若绳子能承受的最大拉力为700N，该装置匀速提升这批玻璃时，所能达到的最大机械效率为 %（保留一位小数）。 一、单选题 1．一个中学生从教学楼一楼爬到三楼，克服重力所做的功最接近于（    ） A．50焦 B．350焦 C．3500焦 D．35000焦 2．下列物体中。既具有动能又具有势能的是（　　） A．停在空中的热气球 B．被拦河大坝拦住的河水 C．正在操场上进行800m赛跑的运动员 D．从空中匀速下落的羽毛 3．用下列轻质简单机械缓慢提起同一物体，不计摩擦、机械自重及绳的重，用力最小的是（　　） A． B． C． D． 4．如图所示，作用在A点上的4个力中，力臂最长的是（　　） A． B． C． D． 5．如图所示是甲，乙两物体做功与所用时间之间的关系图像，由图可知，甲物体的功率与乙物体的功率相比较（　　） A． B． C． D．无法确定 6．将一圆柱体油桶推上台阶，现分别在A、B和C点用力，力的方向如图所示，则最小的推力是（    ） A． B． C． D．一样大 二、填空题 7．小华参加跳高比赛时，通过助跑使速度不断增大，是为了获得较大的 （选填“动能”或“势能”）；起跳后的上升过程中，他的重力势能将 （选填“变大”、“不变”或“变小”）；越过横杆后下落过程中，由于 ，人的重力势能便转化为动能。 8．跳伞战士从飞机上跳下，当打开降落伞匀速下落时，重力势能 ，动能 ，机械能 。（均选填“增大”、“减小”或“不变”） 9．如图所示，一轻质杠杆可绕O点转动，在杠杆的A点挂一重为60N的物体甲，在B端施加一个力F1，已知OA、OB的长度分别为0.1m、0.3m。为使杠杆水平平衡，作用在B端的力F1的最小值为 N，方向为 ，此时该杠杆属于 杠杆（选填“省力”或“费力”）。 10．如图所示，滑轮A可看作是一个 杠杆（选填“省力”、“等臂”或“费力”）。物体D所受重力为10牛，不计摩擦和滑轮重力，在拉力F2的作用下，物体D在10秒内匀速上升2米，则在这一过程中，拉力F2的大小为 牛，功率为 瓦，物体D的机械能 （选填“增加”、“不变”或 “减小”）。 11．如图所示，杠杆AC（刻度均匀，不计杠杆的重力）可绕支点O自由转动，在B点挂一重为120N的物体。为使杠杆平衡，应在杠杆施加的最小作用力为 N；如在C点施力，为使杠杆水平平衡，此力的方向必须 。 15 / 25 学科网（北京）股份有限公司 $$