2025年江苏省盐城中考物理终极冲刺提分特训12-《简单机械和功》（押题猜想）

2025年盐城中考物理终极冲刺提分特训12-《简单机械和功》（押题猜想） 【押题解读】 在盐城中考物理中《简单机械和功》是必考内容，以下是具体考情分析： 1. 简单机械：包括杠杆五要素及作图、杠杆平衡条件的应用、三种杠杆的辨析及应用、定滑轮和动滑轮的特点、滑轮组的相关关系及作图等。 2. 功：做功的两个必要因素，判断对物体是否做功，功的计算常与功率、简单机械、机械效率综合考查。 3. 功率：结合速度、功、二力平衡进行功率大小的比较或计算。 4. 机械效率：机械效率的概念、影响因素、比较，滑轮组和斜面的机械效率的计算、测量等。 在盐城中考物理中简单机械和功常结合生活、生产中的实例，如塔吊、斜面运货等设置问题，可能会与物理其他板块知识，如压强、浮力等综合，也可能涉及到数学知识进行计算和分析。 注重实验探究：对探究杠杆平衡条件、测量机械效率等实验的考查，注重学生对实验原理、步骤、数据处理和误差分析等方面的理解和掌握。 【2025年中考考点梳理】 考点1 杠杆 1. 杠杆 (1)杠杆：在力的作用下能绕着固定点转动的硬棒就是杠杆。 (2)杠杆的五要素： ①支点：杠杆绕着转动的固定点(O)；②动力：使杠杆转动的力(F1)；③阻力：阻碍杠杆转动的力(F2)； ④动力臂：从支点到动力作用线的距离(l1)；⑤阻力臂：从支点到阻力作用线的距离(l2)。 2. 杠杆的平衡条件 (1)杠杆的平衡：当有两个力或几个力作用在杠杆上时，杠杆能保持静止或匀速转动，则我们说杠杆平衡。 (2)杠杆平衡的条件：动力×动力臂=阻力×阻力臂，即：F1l1=F2l2 (3)在探究杠杆的平衡条件实验中，调节杠杆两端的平衡螺母，使杠杆在不挂钩码时，保持水平并静止，目的是为了使杠杆的自重对杠杆平衡不产生影响，此时杠杆自重的力臂为0；给杠杆两端挂上不同数量的钩码，移动钩码的位置，使杠杆重新在水平位置平衡，目的是方便直接从杠杆上读出力臂的大小；实验中要多次试验的目的是获取多组实验数据归纳出物理规律。 3. 杠杆的应用 (1)省力杠杆：动力臂大于阻力臂的杠杆，省力但费距离。 (2)费力杠杆：动力臂小于阻力臂的杠杆，费力但省距离。 (3)等臂杠杆：动力臂等于阻力臂的杠杆，既不省力也不费力。 4. 三种类型杠杆的相关比较 名称 省力杠杆 费力杠杆 等臂杠杆 图示 力臂的大小关系 l1 < l2 l1 > l2 l1＝l2 力的大小关系 F1 > F2 F1 < F2 F1 = F2 特点 省力但费距离 费力但省距离 既不省力也不省距离，既不费力也不费距离 应用 铡刀、启瓶器、手推车、钢丝钳等 钓鱼竿、镊子、筷子、理发剪子、缝纫机脚踏板等 定滑轮、托盘天平等 考点2 滑轮 1. 定滑轮 (1)实质：是一个等臂杠杆。支点是转动轴，动力臂和阻力臂都等于滑轮的半径。 (2)特点：不能省力，但可以改变动力的方向。 2. 动滑轮 (1)实质：是一个动力臂是阻力臂二倍的省力杠杆。支点是上端固定的那段绳子与动滑轮相切的点，动力臂是滑轮的直径，阻力臂是滑轮的半径。 (2)特点：能省一半的力，但不能改变动力的方向，且多费一倍的距离。 3. 滑轮组 (1)连接：两种方式，绳子可以先从定滑轮绕起，也可以先从动滑轮绕起。 (2)作用：既可以省力又可以改变动力的方向，但是费距离。 (3)省力情况：由实际连接在动滑轮上的绳子段数决定。绳子段数：“动奇定偶”。 拉力 ，绳子自由端移动的距离s=nh，其中n是绳子的段数，h是物体移动的高度。 4. 轮轴和斜面 (1)轮轴：实质是可以连续旋转的杠杆，是一种省力机械。轮和轴的中心是支点，作用在轴上的力是阻力F2，作用在轮上的力是动力F1，轴半径r，轮半径R，则有F1R=F2r，因为R>r，所以F1<F2。 (2)斜面：是一种省力机械。斜面的坡度越小，省力越多。 5. 区分定滑轮、动滑轮和滑轮组 滑轮种类 定滑轮 动滑轮 滑轮组 图示 定义 使用时轴固定不动的滑轮 轴可以随被吊物体一起运动的滑轮 把定滑轮和动滑轮组合在一起，构成滑轮组 实质 等臂 杠杆 省力 杠杆 — 特点 可以改变力的方向，但不省力 可以省力，但不能改变力的方向，且费距离 既可以省力，又可以改变力的方向 拉力F移动的距离(s)和重力G移动的距离(h)的关系 S=h S=2h S=3h 拉力(F)和重力(G)的关系(忽略滑轮重及摩擦) F=G 2F=G 3F=G 应用 旗杆顶部的定滑轮 电动起重机的动滑轮 常使用滑轮组提升重物 【方法指导】滑轮组承担物重绳子段数n的判断 如图所示在动滑轮和定滑轮之间画一条虚线，有几段绳子通过动滑轮，就有几段绳子承担物重．如图甲、乙所示，图甲有3段绳子通过动滑轮，图乙有2段绳子通过动滑轮，所以图甲有3段绳子承担物重，即n＝3；图乙有2段绳子承担物重，即n＝2. 滑轮组绕线作图 1. 绕线方法 (1)首先确定承担物重的绳子股(段)数n； (2)若n为奇数，那么绕线从动滑轮出发，若n为偶数，那么绕线从定滑轮出发，且绕线由内向外进行；简称“奇动偶定”． 2. 最省力作图：保证动滑轮上连接的绳子股数最多，即绳子承担物重的股数n最大即可． 考点3 功 1. 功 （1）定义：如果一个力作用在物体上，物体在这个力的方向移动了一段距离，这个力的作用就显示出成效，力学里就说这个力做了功。 （2）做功的两个必要因素： ①作用在物体上的力， ②物体在这个力的方向上移动的距离。 （3）不做功的三种情况：①有力无距离；②有距离无力；③有力有距离，但是力垂直距离。 【归纳总结】不做功的三种情况 图示 特点 物体运动但在水平方向不受力，因惯性而动 物体受力，但静止 有力有距离，但力的方向与运动方向垂直 举例 踢出去的足球会继续往前滚动，但是人已经没有对它做功 推而未动，搬而未起 人提水桶水平前进，提水桶的力水桶的重力均不做功 2. 功的计算 (1)计算公式：物理学中，功等于力与力的方向上移动的距离的乘积。即：W=Fs。 (2)符号的意义及单位：W表示功，单位是焦耳(J)，1J=1N·m；F表示力，单位是牛顿(N)；s表示距离，单位是米(m)。 注意事项： ①分清是哪个力对物体做功，即明确公式中的F。 ②公式中的“s”是在力F的方向上通过的距离，必须与“F”对应。 ③F、s的单位分别是N、m，得出的功的单位才是J。 (4)变形公式：求距离：s＝ ；求力：F＝ ． (5)常考功的估算 a．将地面上的物理课本捡起放到课桌上，人对课本做的功约为2 J； b.从地上拿起一个鸡蛋，缓缓举过头顶做的功约为1 J； c.一名普通中学生从一楼走到三楼，克服自身重力做的功约为3 000 J. 考点4功率 1. 定义：功与做功所用的时间的比值叫做功率，它在数值上等于单位时间内所做的功，用符号“P”表示。 2. 物理意义：功率是表示物体做功快慢的物理量。 3. 公式：P＝．在国际制单位中，功的单位是焦耳，时间的单位是秒，则功率的单位是焦耳每秒，它有个专门的名称叫做瓦特，简称瓦，符号是W．工程技术上常用千瓦(kW)作为功率的单位． 4. 单位换算：1 kW＝1000W. 5. 变形公式：求物体所做的功：W＝Pt；求做功所用的时间：t＝. 6. 做匀速直线运动的物体的功率公式推导：P＝Fv. (1)要特别注意公式中速度v的单位必须是m/s，力F的单位是N，功率P的单位是W. (2)由公式可知，当功率一定时，减小速度可以增大牵引力．(如汽车上坡时换挡减速) 7. 功率的估测：中学生跳绳的功率约为60 W、中学生正常步行上楼的功率约为150 W、家用小轿车正常行驶的功率约为80 kW. 考点5 机械效率 1. 有用功—W有用：使用机械时，对人们有用的功叫有用功。 也就是人们不用机械而直接用手时必须做的功。在提升物体时，W有用=Gh。 2. 额外功—W额外 (1)使用机械时，对人们没有用但又不得不做的功叫额外功。 (2)额外功的主要来源： ①提升物体时，克服机械自重、容器重、绳重等所做的功。②克服机械的摩擦所做的功。 3. 总功—W总： (1)人们在使用机械做功的过程中实际所做的功叫总功，它等于有用功和额外功的总和。即：W总= W有用+ W额外。 (2)若人对机械的动力为F，则：W总=F•s 4. 机械效率—η (1)定义：有用功与总功的比值叫机械效率。 (2)公式：η= W有用/ W总。 (3)机械效率总是小于1。 (4)提高机械效率的方法：①改进结构，使它更合理、更轻巧；②经常保养，使机械处于良好的状态。 (5)功率与机械效率的区别： ①二者是两个不同的概念：功率表示物体做功的快慢；机械效率表示机械做功的效率。 ②它们之间的物理意义不同，也没有直接的联系，功率大的机械效率不一定大，机械效率高的机械，功率也不一定大。 5．滑轮组、斜面的机械效率的相关计算 机械类型 有用功 额外功 总功 机械效率 提高机械效率的方法 (考虑摩擦) (拉动物 体上升h) W有＝Gh W额＝G动h W总＝Fs＝W有＋W额＝Gh＋G动h，F是拉力，s是拉力移动的距离，s＝nh，n为承担物重的绳子段数 η＝＝＝＝或η＝＝＝ 增加物重；减小动滑轮重，减小绳子摩擦 (拉动物体 上升h) W有＝Gh W额＝fs W总＝Fs＝Gh＋fs，F是拉力，s是拉力移动的距离 η＝＝或η＝＝ 增大斜面倾斜程度；减小摩擦 (拉动物 体前进s) W有＝fs — W总＝Fns，F是拉力，ns为拉力移动的距离，n为动滑轮连接绳子的段数 η＝＝＝ 减小绳子摩擦 【押题猜想】 一．选择题（24分） 1. 如图是环卫工人用的垃圾夹结构示意图。拉绳的一端固定在手把上，另一端穿过空心管杆与两夹爪的一端相连。当用力捏手把时，夹爪在拉绳的作用下可夹持物体，同时弹簧被压缩；当松开手把时，夹爪在弹簧的作用下恢复原状。在使用过程中，手把和夹爪分别（ ） A. 费力杠杆，省力杠杆 B. 省力杠杆，费力杠杆 C. 省力杠杆，省力杠杆 D. 费力杠杆，费力杠杆 第1题图 第2题图 第3题图 2. 如图所示，杠杆处于平衡状态，下列操作中能让杠杆继续保持平衡的是（　　） A. 将左右两边的钩码均向外移动一格 B. 在左右两边钩码的下方各加一个钩码，位置保持不变 C. 将左右两边的钩码各去掉一个，位置保持不变 D. 将左边的钩码向里移动一格，同时将右边钩码去掉一个并保持位置不变 3.盐城是著名的“鱼米之乡”，渔民在使用传统木质杆秤称量鱼的质量时，下列说法正确的是（ ） A. 杆秤的秤砣相当于杠杆的支点 B. 称量较重的鱼时，需将秤砣向远离提纽方向移动 C. 杆秤上的刻度是均匀的，因为力臂与所测物体重力成反比 D. 若秤砣生锈变重，称量同一鱼时，测量值比实际值偏大 4. 如图，O是杠杆的支点，为了提高重物，用一个跟杠杆始终保持垂直的力，使杠杆由竖直位置缓慢转动到水平位置，在这个过程中，则 A. 杠杆始终是省力的 B. 杠杆始终是费力的 C. 杠杆始终是等力的 D. 以上说法都不对 第4题图 第5题图 第6题图 第7题图 第8题图 5. 如图，一质量分布均匀的12kg铁球与轻杆AB焊接于A点后悬挂于竖直墙壁的B点，轻杆的延长线过球心O，轻杆的长度是铁球半径的三分之二，要使铁球刚好离开墙壁，施加在铁球上的力至少为（ ） A. 27N B. 45N C. 72N D. 90N 6. 一根直杆可以绕O点转动，在直杆的中点挂一个重为G的重物，在杆的另一端施加一个力F，如图所示，在力F从水平方向缓慢转动到沿竖直向上的方向过程中，为使直杆保持在图示位置平衡，则拉力F的变化情况是（ ） A. 一直变大 B. 一直变小 C. 先变大，后变小 D. 先变小，后变大 7. 如图所示，一个重G = 20N的物体在拉力F的作用下被匀速提升了20 cm．若不计滑轮重和摩擦，则拉力F及其向上移动的距离s分别为（ ） A. F = 10 N，s = 0.2m B. F = 10N，s =0.4m C. F = 20 N，s =0.2m D. F = 20 N，s = 0.4m 9. 用F=20N的水平拉力，使重为200N的物体A沿水平方向在1s内匀速直线运动了1m，若滑轮和绳子的质量及其摩擦均不计，则下列说法中正确的是（ ） A. 滑轮组对物体的拉力大小为20N B. 物体受到地面的摩擦力的大小为20N C. 拉力做的功为10J D. 拉力F的功率为40W 第9题图 第10题图 第11题图 第12题图 10. 如图所示是锅炉上的安全阀门示意图，阀门C与蒸汽的接触面积为设为S，锅炉内气体的压强为p，钩码的重力设为G，则下列说法错误的是（ ） A. 安全阀门装置OAB是一支杠杆 B. 锅炉内蒸汽对阀门C的压力可表示为pS C. 当装置达到平衡时，满足下面关系式pS×OA=G×OB D. 当要控制锅炉内蒸汽压强较小时，可适当将钩码向远离O点移动 11. 使重60牛的物体沿着长5米、高1米的斜面匀速向上运动，必须用沿斜面向上的32牛的拉力F，如图所示．则物体所受的摩擦力大小为（ ） A. 12N B. 20N C. 32N D. 80N 12. 如图所示，用滑轮组提升重物时，重200N的物体在5s内匀速上升了1m。已知拉绳子的力F为120N，如果不计绳重及摩擦，则提升重物的过程中（　　） A. 绳子自由端被拉下3m B. 动滑轮重20N C. 滑轮组机械效率是83.3% D. 拉力F的功率是40W 二．填空题（24分） 13. 有一杠杆经过调节，处于水平平衡状态，所使用的钩码重均为0.5N．如图所示，在A点悬挂两个钩码，要使杠杆水平平衡，需在B点悬挂______个钩码．取走悬挂在B点的钩码，改用弹簧测力计在C点竖直向上拉，使杠杆水平平衡，测力计的拉力为_______N；如改变弹簧测力计拉力的方向，使之斜向左上方，杠杆仍然水平平衡，则测力计的读数将_______（选填“变大”、“变小”或“不变”）． 第13题图 第14题图 第15题图 14. 如图所示的两个滑轮中，不能改变力的方向的是_____滑轮，相当于等臂杠杆的是_____（前两空选填“甲”或“乙”）滑轮，不考虑滑轮重力及摩擦，分别用力匀速提起相同重物时，力FA_____FB（选填“＞”、“=”或“＜”）。 15. 如图（甲）所示，用弹簧测力计测量水平桌面上的钩码所受的重力．弹簧测力计从图示位置开始向上缓慢提升，其示数F与上升的高度h之间的关系如图（乙）所示．那么，钩码所受的重力为___N；当h=4cm时，弹簧测力计的示数是____N；从开始提升到h=16cm的过程中，弹簧测力计对钩码所做的功是____ J． 16. 在水平地面上，用100N的水平拉力拉重为200N的小车，使小车沿水平方向匀速前进3m，所用的时间是5s，在此过程中，小车受到的摩擦力是_____N，拉力做功的功率为_____，重力所做的功为_____． 17. 如图所示，用1.2N的拉力沿竖直方向匀速拉起重为2N的物体，物体上升0.1m所用时间为4s此过程中拉力的功率为_____W，动滑轮的机械效率为_____。在这个过程中，重物的机械能将_____。 第17题图 第18题图 第19题图 第20题图 18. 如图所示，现用一个滑轮组匀速拉动物体A，使物体A在5 s内沿水平地面向左运动了50 cm，已知物体A重600 N，物体与地面间的摩擦力为24 N，拉力F的大小为10 N，则使用滑轮组时所做的有用功为_____J，滑轮组的机械效率为_____，拉力F的功率为______W。 19. 连云港跨海大桥全长约4.5km，桥面道路单向宽度17m，若一辆洒水车以15km／h的速度匀速通过该大桥给路面洒水降温，则需要 ___ h；洒水车的机械能___________，（选填“增大”、“减小”或“不变”）以洒水车为参照物，桥是___________ （选填“运动的”或“静止的”），若该洒水车发动机的功率为60kW，则通过大桥发动机所做的功为___________ J． 20. 王波同学帮父母搬家，现有30捆书籍．每捆书籍的质量都为5kg．王波想尽快将它们搬上10m高处的新家．如图是王波可以提供的用于搬运物体的功率与被搬运物体质量之间的关系图象．由图可知，为了尽可能快地将这批书籍搬上新家，他每次应搬________捆．若每次下楼时间是上楼时间的一半，则他最快完成搬运任务并返回原地，所用的总时间为________s（g=10N/kg）． 三．解答题（共52分） 21.（4分）作图题 （1）如图所示，杠杆的B点挂一个重物，在A点施加一个最小的动力使杠杆平衡。请画出最小的动力F1和它的动力臂L1以及杠杆受到的阻力F2。 （2）一位同学站在地面上，要利用如图所示的滑轮组将重物提升到10 m高的楼上，请你帮他在图中画出符合要求且省力的绳子绕法。 22. （6分）在探究杠杆平衡条件的实验中 (1)杠杆的平衡状态是指杠杆处于________或匀速转动状态。实验前没有挂钩码时，调节平衡螺母，使杠杆在水平位置平衡，其主要目的是___________________________。 (2)实验中，用装置A的方式悬挂钩码，杠杆也能水平平衡（杠杆上每格等距），但老师建议同学不宜采用这种方式，该种方式的不足主要是因为（ ） A．一个人无法独立操作 B．力臂与杠杆不重合 C．力和力臂数目过多，不易得出结论 D．杠杆受力不平衡 (3)若用装置B进行实验，则此时弹簧测力计的示数是________ N；将弹簧测力计沿虚线方向拉，仍然使杠杆在原来的位置平衡，此时拉力的力臂将_______，弹簧测力计的示数将_______ （均选填“变大”、“变小”或“不变”）。 23．（8分）某小组在“测滑轮组机械效率的实验”中得到的数据如表所示，实验装置如图所示． 实验次数 钩码重（N） 钩码上升的高度（m） 绳端的拉力（N） 绳端移动的距离（m） 机械效率 1 4 0.1 2.7 0.2 74% 2 4 0.1 1.8 0.3 74% 3 8 0.1 3.1 0.3 86% 4 8 0.1 2.5 ＿＿＿ ＿＿＿ ( 甲 乙 丙 丁 ) （1）实验中应沿竖直方向＿＿＿缓慢拉动弹簧测力计． （2）小组同学发现实验过程中边拉动边读数，弹簧测力计示数不稳定，应该静止读数，你认为他的想法＿＿＿（选填“正确”或“不正确”），因为她没有考虑到＿＿＿对滑轮组机械效率的影响． （3）用丁图装置进行实验，得出表中第4次实验数据，请将表中的两个数据填写完整． （4）通过比较＿＿＿两次实验数据得出结论：使用同一滑轮组提升同一重物时，滑轮组的机械效率与绳子段数无关（填实验次数的序号） （5）通过比较＿＿＿两次实验数据得出结论：同一滑轮组提升重物时，物重越大，滑轮组的机械效率越高．（填实验次数的序号） （6）通过比较3、4两次实验数据可得出结论：＿＿＿。 24.（8分）在“探究斜面”的实验中 （1）设计实验：按如图所示的方式，将小车拉上斜面顶端，分别测出拉力F，小车沿斜面通过的距离s，小车和钩码总重力G，小车上升的高度h，比较Fs与________的大小关系． （2）实验注意点是：应该沿________拉动小车，使小车做________运动． （3）实验器材：斜面、小车、钩码、弹簧测力计和________等． （4）实验过程：I用弹簧测力计测出小车和钩码的总重力G，将小车从斜面底部按要求拉到斜面顶部，读出拉力F的示数．II用刻度尺测出小车沿斜面运动的距离s，小车上升的高度h．III改变放置的钩码数量，从而改变车重，重复上述步骤两次．进行实验步骤III的目的是：________． （5）实验记录：将相关实验数据记录于表格中，请你设计这个表格： （6）交流论证：分析实验数据发现F•s与G•h近似相等．这说明使用斜面虽然省力，但却________距离．小芳所在的实验小组用木块代替小车，结果发现F•s明显大于G•h，你认为出现这一现象的主要原因是________． 25. （8分）俯卧撑是一项常见的体育健身活动．如图所示是小明同学做俯卧撑时的示意图．小明重600N，1min钟内做俯卧撑30个，每做一次肩膀升高50cm．小明身体可视为杠杆，O为支点，A′为重心，OA=1m，B到O点的距离OB=1.5m．求： （1）地面对手的支持力； （2）1min钟内小明所做的功； （3）小明做功的功率． 26.（8分）如图甲所示，某建筑工地用起重机将质量为2.7 t的货箱以0.5 m/s的速度匀速提升，吊臂上的滑轮组如图乙所示，若忽略绳重和摩擦，该滑轮组的机械效率为90%。（） （1）求在10 s内货箱上升的高度； （2）求吊臂上电动机拉力F做功的功率； （3）求依然利用此机械提升质量为3.7 t的货箱，此时滑轮组的机械效率。 27.(10分)阅读短文，回答问题． 人工智能助力的智能仓储搬运系统 随着人工智能技术的飞速发展，智能仓储系统逐渐成为物流行业的新宠。某智能仓储搬运机器人搭载了先进的人工智能算法，能自动规划搬运路径。该机器人的核心搬运装置包含一套杠杆 - 滑轮组组合机械，用于搬运不同重量的货物。杠杆的动力臂与阻力臂长度之比为3:1，滑轮组由一个定滑轮和两个动滑轮组成（不计绳重和摩擦）。某次搬运中，机器人接到指令搬运一件重1200N的货物，它通过杠杆 - 滑轮组装置在10s内将货物匀速提升了2m，此过程中，机器人对杠杆的动力为1000N，滑轮组的绳子自由端移动速度为0.6m/s ，整个机械装置所做的额外功为1000J 。人工智能系统实时监测整个搬运过程的各项物理量，并根据数据优化搬运策略，提高工作效率。 （1）此次搬运中，滑轮组承担物重的绳子段数n = ______ ，货物上升的速度为 ______ m/s。 （2）杠杆对滑轮组施加的拉力所做的有用功为（ ） A. 1200J B. 2400J C. 3600J D. 4800J （3）该杠杆的机械效率为（ ） A. 40% B. 60% C. 80% D. 90% （4）整个杠杆 - 滑轮组装置的功率为（ ） A. 240W B. 340W C. 440W D. 540W （5）下列关于该智能仓储搬运系统的说法正确的是（ ） A. 人工智能系统通过减小物重提高机械效率 B. 滑轮组的机械效率只与物重有关 C. 机器人增大动力时，杠杆的机械效率不变 D. 人工智能优化搬运路径可减少额外功 学科网（北京）股份有限公司 $$ 2025年盐城中考物理终极冲刺提分特训12-《简单机械和功》（押题猜想） 【押题解读】 在盐城中考物理中《简单机械和功》是必考内容，以下是具体考情分析： 1. 简单机械：包括杠杆五要素及作图、杠杆平衡条件的应用、三种杠杆的辨析及应用、定滑轮和动滑轮的特点、滑轮组的相关关系及作图等。 2. 功：做功的两个必要因素，判断对物体是否做功，功的计算常与功率、简单机械、机械效率综合考查。 3. 功率：结合速度、功、二力平衡进行功率大小的比较或计算。 4. 机械效率：机械效率的概念、影响因素、比较，滑轮组和斜面的机械效率的计算、测量等。 在盐城中考物理中简单机械和功常结合生活、生产中的实例，如塔吊、斜面运货等设置问题，可能会与物理其他板块知识，如压强、浮力等综合，也可能涉及到数学知识进行计算和分析。 注重实验探究：对探究杠杆平衡条件、测量机械效率等实验的考查，注重学生对实验原理、步骤、数据处理和误差分析等方面的理解和掌握。 【2025年中考考点梳理】 考点1 杠杆 1. 杠杆 (1)杠杆：在力的作用下能绕着固定点转动的硬棒就是杠杆。 (2)杠杆的五要素： ①支点：杠杆绕着转动的固定点(O)；②动力：使杠杆转动的力(F1)；③阻力：阻碍杠杆转动的力(F2)； ④动力臂：从支点到动力作用线的距离(l1)；⑤阻力臂：从支点到阻力作用线的距离(l2)。 2. 杠杆的平衡条件 (1)杠杆的平衡：当有两个力或几个力作用在杠杆上时，杠杆能保持静止或匀速转动，则我们说杠杆平衡。 (2)杠杆平衡的条件：动力×动力臂=阻力×阻力臂，即：F1l1=F2l2 (3)在探究杠杆的平衡条件实验中，调节杠杆两端的平衡螺母，使杠杆在不挂钩码时，保持水平并静止，目的是为了使杠杆的自重对杠杆平衡不产生影响，此时杠杆自重的力臂为0；给杠杆两端挂上不同数量的钩码，移动钩码的位置，使杠杆重新在水平位置平衡，目的是方便直接从杠杆上读出力臂的大小；实验中要多次试验的目的是获取多组实验数据归纳出物理规律。 3. 杠杆的应用 (1)省力杠杆：动力臂大于阻力臂的杠杆，省力但费距离。 (2)费力杠杆：动力臂小于阻力臂的杠杆，费力但省距离。 (3)等臂杠杆：动力臂等于阻力臂的杠杆，既不省力也不费力。 4. 三种类型杠杆的相关比较 名称 省力杠杆 费力杠杆 等臂杠杆 图示 力臂的大小关系 l1 < l2 l1 > l2 l1＝l2 力的大小关系 F1 > F2 F1 < F2 F1 = F2 特点 省力但费距离 费力但省距离 既不省力也不省距离，既不费力也不费距离 应用 铡刀、启瓶器、手推车、钢丝钳等 钓鱼竿、镊子、筷子、理发剪子、缝纫机脚踏板等 定滑轮、托盘天平等 考点2 滑轮 1. 定滑轮 (1)实质：是一个等臂杠杆。支点是转动轴，动力臂和阻力臂都等于滑轮的半径。 (2)特点：不能省力，但可以改变动力的方向。 2. 动滑轮 (1)实质：是一个动力臂是阻力臂二倍的省力杠杆。支点是上端固定的那段绳子与动滑轮相切的点，动力臂是滑轮的直径，阻力臂是滑轮的半径。 (2)特点：能省一半的力，但不能改变动力的方向，且多费一倍的距离。 3. 滑轮组 (1)连接：两种方式，绳子可以先从定滑轮绕起，也可以先从动滑轮绕起。 (2)作用：既可以省力又可以改变动力的方向，但是费距离。 (3)省力情况：由实际连接在动滑轮上的绳子段数决定。绳子段数：“动奇定偶”。 拉力 ，绳子自由端移动的距离s=nh，其中n是绳子的段数，h是物体移动的高度。 4. 轮轴和斜面 (1)轮轴：实质是可以连续旋转的杠杆，是一种省力机械。轮和轴的中心是支点，作用在轴上的力是阻力F2，作用在轮上的力是动力F1，轴半径r，轮半径R，则有F1R=F2r，因为R>r，所以F1<F2。 (2)斜面：是一种省力机械。斜面的坡度越小，省力越多。 5. 区分定滑轮、动滑轮和滑轮组 滑轮种类 定滑轮 动滑轮 滑轮组 图示 定义 使用时轴固定不动的滑轮 轴可以随被吊物体一起运动的滑轮 把定滑轮和动滑轮组合在一起，构成滑轮组 实质 等臂 杠杆 省力 杠杆 — 特点 可以改变力的方向，但不省力 可以省力，但不能改变力的方向，且费距离 既可以省力，又可以改变力的方向 拉力F移动的距离(s)和重力G移动的距离(h)的关系 S=h S=2h S=3h 拉力(F)和重力(G)的关系(忽略滑轮重及摩擦) F=G 2F=G 3F=G 应用 旗杆顶部的定滑轮 电动起重机的动滑轮 常使用滑轮组提升重物 【方法指导】滑轮组承担物重绳子段数n的判断 如图所示在动滑轮和定滑轮之间画一条虚线，有几段绳子通过动滑轮，就有几段绳子承担物重．如图甲、乙所示，图甲有3段绳子通过动滑轮，图乙有2段绳子通过动滑轮，所以图甲有3段绳子承担物重，即n＝3；图乙有2段绳子承担物重，即n＝2. 滑轮组绕线作图 1. 绕线方法 (1)首先确定承担物重的绳子股(段)数n； (2)若n为奇数，那么绕线从动滑轮出发，若n为偶数，那么绕线从定滑轮出发，且绕线由内向外进行；简称“奇动偶定”． 2. 最省力作图：保证动滑轮上连接的绳子股数最多，即绳子承担物重的股数n最大即可． 考点3 功 1. 功 （1）定义：如果一个力作用在物体上，物体在这个力的方向移动了一段距离，这个力的作用就显示出成效，力学里就说这个力做了功。 （2）做功的两个必要因素： ①作用在物体上的力， ②物体在这个力的方向上移动的距离。 （3）不做功的三种情况：①有力无距离；②有距离无力；③有力有距离，但是力垂直距离。 【归纳总结】不做功的三种情况 图示 特点 物体运动但在水平方向不受力，因惯性而动 物体受力，但静止 有力有距离，但力的方向与运动方向垂直 举例 踢出去的足球会继续往前滚动，但是人已经没有对它做功 推而未动，搬而未起 人提水桶水平前进，提水桶的力水桶的重力均不做功 2. 功的计算 (1)计算公式：物理学中，功等于力与力的方向上移动的距离的乘积。即：W=Fs。 (2)符号的意义及单位：W表示功，单位是焦耳(J)，1J=1N·m；F表示力，单位是牛顿(N)；s表示距离，单位是米(m)。 注意事项： ①分清是哪个力对物体做功，即明确公式中的F。 ②公式中的“s”是在力F的方向上通过的距离，必须与“F”对应。 ③F、s的单位分别是N、m，得出的功的单位才是J。 (4)变形公式：求距离：s＝ ；求力：F＝ ． (5)常考功的估算 a．将地面上的物理课本捡起放到课桌上，人对课本做的功约为2 J； b.从地上拿起一个鸡蛋，缓缓举过头顶做的功约为1 J； c.一名普通中学生从一楼走到三楼，克服自身重力做的功约为3 000 J. 考点4功率 1. 定义：功与做功所用的时间的比值叫做功率，它在数值上等于单位时间内所做的功，用符号“P”表示。 2. 物理意义：功率是表示物体做功快慢的物理量。 3. 公式：P＝．在国际制单位中，功的单位是焦耳，时间的单位是秒，则功率的单位是焦耳每秒，它有个专门的名称叫做瓦特，简称瓦，符号是W．工程技术上常用千瓦(kW)作为功率的单位． 4. 单位换算：1 kW＝1000W. 5. 变形公式：求物体所做的功：W＝Pt；求做功所用的时间：t＝. 6. 做匀速直线运动的物体的功率公式推导：P＝Fv. (1)要特别注意公式中速度v的单位必须是m/s，力F的单位是N，功率P的单位是W. (2)由公式可知，当功率一定时，减小速度可以增大牵引力．(如汽车上坡时换挡减速) 7. 功率的估测：中学生跳绳的功率约为60 W、中学生正常步行上楼的功率约为150 W、家用小轿车正常行驶的功率约为80 kW. 考点5 机械效率 1. 有用功—W有用：使用机械时，对人们有用的功叫有用功。 也就是人们不用机械而直接用手时必须做的功。在提升物体时，W有用=Gh。 2. 额外功—W额外 (1)使用机械时，对人们没有用但又不得不做的功叫额外功。 (2)额外功的主要来源： ①提升物体时，克服机械自重、容器重、绳重等所做的功。②克服机械的摩擦所做的功。 3. 总功—W总： (1)人们在使用机械做功的过程中实际所做的功叫总功，它等于有用功和额外功的总和。即：W总= W有用+ W额外。 (2)若人对机械的动力为F，则：W总=F•s 4. 机械效率—η (1)定义：有用功与总功的比值叫机械效率。 (2)公式：η= W有用/ W总。 (3)机械效率总是小于1。 (4)提高机械效率的方法：①改进结构，使它更合理、更轻巧；②经常保养，使机械处于良好的状态。 (5)功率与机械效率的区别： ①二者是两个不同的概念：功率表示物体做功的快慢；机械效率表示机械做功的效率。 ②它们之间的物理意义不同，也没有直接的联系，功率大的机械效率不一定大，机械效率高的机械，功率也不一定大。 5．滑轮组、斜面的机械效率的相关计算 机械类型 有用功 额外功 总功 机械效率 提高机械效率的方法 (考虑摩擦) (拉动物 体上升h) W有＝Gh W额＝G动h W总＝Fs＝W有＋W额＝Gh＋G动h，F是拉力，s是拉力移动的距离，s＝nh，n为承担物重的绳子段数 η＝＝＝＝或η＝＝＝ 增加物重；减小动滑轮重，减小绳子摩擦 (拉动物体 上升h) W有＝Gh W额＝fs W总＝Fs＝Gh＋fs，F是拉力，s是拉力移动的距离 η＝＝或η＝＝ 增大斜面倾斜程度；减小摩擦 (拉动物 体前进s) W有＝fs — W总＝Fns，F是拉力，ns为拉力移动的距离，n为动滑轮连接绳子的段数 η＝＝＝ 减小绳子摩擦 【押题猜想】 一．选择题（24分） 1. 如图是环卫工人用的垃圾夹结构示意图。拉绳的一端固定在手把上，另一端穿过空心管杆与两夹爪的一端相连。当用力捏手把时，夹爪在拉绳的作用下可夹持物体，同时弹簧被压缩；当松开手把时，夹爪在弹簧的作用下恢复原状。在使用过程中，手把和夹爪分别（ ） A. 费力杠杆，省力杠杆 B. 省力杠杆，费力杠杆 C. 省力杠杆，省力杠杆 D. 费力杠杆，费力杠杆 【答案】B 【解析】手把和夹爪的杠杆示意图如下： 在使用手把时（右图），作用在手把处的力F是动力，拉绳对手把处的拉力是阻力F1；由图可以看出：动力臂要大于阻力臂，因此是手把处是省力杠杆．在使用夹爪时（左图），拉绳的拉力F′是动力，夹爪处受到的阻力F2是阻力；由图可以看出：动力臂要小于阻力臂，因此夹爪处是费力杠杆． 第1题图 第2题图 第3题图 2. 如图所示，杠杆处于平衡状态，下列操作中能让杠杆继续保持平衡的是（　　） A. 将左右两边的钩码均向外移动一格 B. 在左右两边钩码的下方各加一个钩码，位置保持不变 C. 将左右两边的钩码各去掉一个，位置保持不变 D. 将左边的钩码向里移动一格，同时将右边钩码去掉一个并保持位置不变 【答案】D 【解析】A．设杠杆的一个小格是1cm，一个钩码的重是1N。将左右两边的钩码均向外移动一格， ；杠杆的左端下沉，故A不符合题意；B．在左右两边钩码的下方各加一个钩码，位置保持不变；杠杆的右端下沉，故B不符合题意；C．将左右两边的钩码各去掉一个，位置保持不变 杠杆的左端下沉，故C不符合题意；D．将左边的钩码向里移动一格，同时将右边钩码去掉一个并保持位置不变；杠杆的平衡，故D符合题意。故选D。 3.盐城是著名的“鱼米之乡”，渔民在使用传统木质杆秤称量鱼的质量时，下列说法正确的是（ ） A. 杆秤的秤砣相当于杠杆的支点 B. 称量较重的鱼时，需将秤砣向远离提纽方向移动 C. 杆秤上的刻度是均匀的，因为力臂与所测物体重力成反比 D. 若秤砣生锈变重，称量同一鱼时，测量值比实际值偏大 【答案】B 【解析】选项A：使用杆秤称量时，提纽是杠杆绕着转动的固定点，即支点；秤砣是用来调节平衡的力，其作用点产生的力为动力，所以秤砣不是支点，A选项错误。选项B：根据杠杆平衡条件F1l1 = F2l2（在杆秤中，鱼的重力为阻力F1 ，阻力臂l1 固定，秤砣重力为动力F2 ，动力臂为l2），当称量较重的鱼时，即阻力F1增大，阻力臂l1和动力F2不变，为了保持杠杆平衡，需增大动力臂l2，也就是将秤砣向远离提纽方向移动，B选项正确。选项C：由杠杆平衡条件F1l1 = F2l2，变形可得l2=F1l1/F2，因为F2和l1固定，所以动力臂l2与所测物体重力F1成正比，杆秤刻度均匀，C选项错误。选项D：若秤砣生锈变重，即动力F2增大，称量同一鱼时（阻力F1和阻力臂l1不变） ，根据杠杆平衡条件F1l1 = F2l2，动力臂l2会变小，所以测量值比实际值偏小，D选项错误。综上，答案选B。 4. 如图，O是杠杆的支点，为了提高重物，用一个跟杠杆始终保持垂直的力，使杠杆由竖直位置缓慢转动到水平位置，在这个过程中，则 A. 杠杆始终是省力的 B. 杠杆始终是费力的 C. 杠杆始终是等力的 D. 以上说法都不对 【答案】D 【解析】动力始终跟杠杆保持，所以动力臂不变，如图，阻力为物体的重力，竖直位置时，重力过支点，阻力臂为零；拉离竖直位置时，重力作用线远离支点，所以阻力臂逐渐变大； 刚拉离竖直位置，动力臂大于阻力臂，为省力杠杆，随着杠杆接近水平位置，阻力臂会等于又大于动力臂，所以杠杆为先省力，再等力，最后费力。故ABC错误，D正确。故选D 第4题图 第5题图 第6题图 第7题图 第8题图 5. 如图，一质量分布均匀的12kg铁球与轻杆AB焊接于A点后悬挂于竖直墙壁的B点，轻杆的延长线过球心O，轻杆的长度是铁球半径的三分之二，要使铁球刚好离开墙壁，施加在铁球上的力至少为（ ） A. 27N B. 45N C. 72N D. 90N 【答案】B 【解析】由题意可知，铁球的重力G=mg=12kg×10N/kg=120N；由图示可知，当力F作用在球的下边缘，且与通过轻杆AB的直径垂直时，动力臂最长，如下图所示：由图知，球对杆拉力方向竖直向下，力臂为LG，由图知：LG=R；F的力臂等于杆的长度与球的直径之和，则 LF=R+2R=R根据杠杆的平衡条件G•LG=F•LF，代入数据120N×R=F×R解得F=45N。故选B。 6. 一根直杆可以绕O点转动，在直杆的中点挂一个重为G的重物，在杆的另一端施加一个力F，如图所示，在力F从水平方向缓慢转动到沿竖直向上的方向过程中，为使直杆保持在图示位置平衡，则拉力F的变化情况是（ ） A. 一直变大 B. 一直变小 C. 先变大，后变小 D. 先变小，后变大 【答案】D 【解析】由图示可知，当保持如图的状态不变时，重力的大小与重力的力臂的大小是不变的，所以重力与重力的力臂的乘积是一定的，当力F从水平方向缓慢转动到沿竖直向上的方向过程中，力F的力臂是先变大，当力F的方向与直杆垂直时，力臂最大，然后力臂又逐渐变小，根据杠杆的平衡条件可知，力F的变化是先变小，后变大的。故选D。 7. 如图所示，一个重G = 20N的物体在拉力F的作用下被匀速提升了20 cm．若不计滑轮重和摩擦，则拉力F及其向上移动的距离s分别为（ ） A. F = 10 N，s = 0.2m B. F = 10N，s =0.4m C. F = 20 N，s =0.2m D. F = 20 N，s = 0.4m 【答案】B 【解析】由图知，此时拉力：．拉力作用点上移的高度是物体上移的距离为：． 8. 如图所示，大人与小孩爬相同的楼梯所用时间相同，下列说法正确的是（ ） A. 大人与小孩做功相同，两人功率相同 B. 大人与小孩做功相同，小孩功率大 C. 大人比小孩做功多，大人功率大 D. 大人比小孩做功多，小孩功率大 【答案】C 【解析】大人与小孩爬相同的楼梯，h相同，但大人体重比小孩的大，由W=Gh可知大人做功多；爬楼梯所用时间相同，根据P=W/t可知大人的功率大．所以ABD错误，C正确． 9. 用F=20N的水平拉力，使重为200N的物体A沿水平方向在1s内匀速直线运动了1m，若滑轮和绳子的质量及其摩擦均不计，则下列说法中正确的是（ ） A. 滑轮组对物体的拉力大小为20N B. 物体受到地面的摩擦力的大小为20N C. 拉力做的功为10J D. 拉力F的功率为40W 【答案】D 【解析】B．由图知，滑轮组由两段绳子拉着物体，所以则摩擦力 故B错误； A．物体在拉力作用下匀速直线运动，处于平衡状态，所受拉力故A错误；C．拉力F移动的距离总功 故C错误；D．则拉力F的功率故D正确。 故选D。 第9题图 第10题图 第11题图 第12题图 10. 如图所示是锅炉上的安全阀门示意图，阀门C与蒸汽的接触面积为设为S，锅炉内气体的压强为p，钩码的重力设为G，则下列说法错误的是（ ） A. 安全阀门装置OAB是一支杠杆 B. 锅炉内蒸汽对阀门C的压力可表示为pS C. 当装置达到平衡时，满足下面关系式pS×OA=G×OB D. 当要控制锅炉内蒸汽压强较小时，可适当将钩码向远离O点移动 【答案】D 【解析】A．由图，安全阀门装置OAB在锅炉内蒸汽对阀门C的压力下可以绕O点转动，构成了一个杠杆，故A正确，A不符合题意；B．由可知，锅炉内蒸汽对阀门C的压力故B正确，B不符合题意；C．当装置达到平衡时，根据杠杆的平衡条件可知有 即故C正确，C不符合题意；D．由C中 可知，当控制锅炉内蒸汽压强较小时，pS减小，OA、G不变，所以OB减小，故应适当将钩码向靠近O点移动，故D错误，D符合题意。故选D。 11. 使重60牛的物体沿着长5米、高1米的斜面匀速向上运动，必须用沿斜面向上的32牛的拉力F，如图所示．则物体所受的摩擦力大小为（ ） A. 12N B. 20N C. 32N D. 80N 【答案】B 【解析】拉力做功等于克服重力做功和克服摩擦做功之和，即：FL=fL+Gh， 32N×5m=f×5m+60N×1m，解得：f=20N. 12. 如图所示，用滑轮组提升重物时，重200N的物体在5s内匀速上升了1m。已知拉绳子的力F为120N，如果不计绳重及摩擦，则提升重物的过程中（　　） A. 绳子自由端被拉下3m B. 动滑轮重20N C. 滑轮组机械效率是83.3% D. 拉力F的功率是40W 【答案】C 【解析】A．物重由两段绳子承担，因此，当物体提升高度h=1m时，绳子的自由端应被拉下的距离为故A不符合题意；B．动滑轮上绳子是2段，在不计绳重及摩擦时，拉力为动滑轮的重力是；故B不符合题意；C．滑轮组的机械效率；故C符合题意；D．拉力F的功率为总功功率，即故D不符合题意。故选C。 二．填空题（24分） 13. 有一杠杆经过调节，处于水平平衡状态，所使用的钩码重均为0.5N．如图所示，在A点悬挂两个钩码，要使杠杆水平平衡，需在B点悬挂______个钩码．取走悬挂在B点的钩码，改用弹簧测力计在C点竖直向上拉，使杠杆水平平衡，测力计的拉力为_______N；如改变弹簧测力计拉力的方向，使之斜向左上方，杠杆仍然水平平衡，则测力计的读数将_______（选填“变大”、“变小”或“不变”）． 【答案】 3 0.75 变大 【解析】由杠杆的平衡条件可得，2个钩码×3个格=B点钩码数×2个格，故需在B点悬挂3个钩码；若取走B点的钩码，在C点用测力上拉，则F拉×4个格=0.5N×2×3个格，则F拉=0.75N；如果将拉力的方向改为斜向上拉动，则拉力的力臂变小，故拉力变大． 第13题图 第14题图 第15题图 14. 如图所示的两个滑轮中，不能改变力的方向的是_____滑轮，相当于等臂杠杆的是_____（前两空选填“甲”或“乙”）滑轮，不考虑滑轮重力及摩擦，分别用力匀速提起相同重物时，力FA_____FB（选填“＞”、“=”或“＜”）。 【答案】 甲 乙 ＜ 【解析】甲图中滑轮随物体一块移动，是动滑轮，动滑轮的动力臂是阻力臂的2倍，不考虑滑轮重力及摩擦，使用动滑轮能省一半的力，但动滑轮拉力的方向与物体的运动方向相同，所以不能改变力的运动方向，即FA＜G；乙图中滑轮的轴随物体一块移动，是定滑轮，定滑轮的动力臂等于阻力臂，是等臂杠杆，动力就等于阻力，所用使用定滑轮不省力，即FB=G。 可知，FA＜FB。 15. 如图（甲）所示，用弹簧测力计测量水平桌面上的钩码所受的重力．弹簧测力计从图示位置开始向上缓慢提升，其示数F与上升的高度h之间的关系如图（乙）所示．那么，钩码所受的重力为___N；当h=4cm时，弹簧测力计的示数是____N；从开始提升到h=16cm的过程中，弹簧测力计对钩码所做的功是____ J． 【答案】4．5；3；0．45 【解析】钩码离开桌面后测力计的示数不再变化，此时示数即为钩码所受重力大小，故钩码所受的重力为4．5N；由图象知：当h=6cm时，弹簧测力计的示数为4．5N，因弹簧的拉力与伸长量成正比，所以，由4．5N/6cm=0．75N/cm可知，每伸长1cm所需的拉力为0．75N，当h=4cm时，弹簧测力计的示数是0．75N/cm×4cm=3N；由图象知，钩码移动的距离s=16cm-6cm=10cm=0．1m，弹簧测力计对钩码所做的功是W=Fs=4．5N×0．1m=0．45J． 16. 在水平地面上，用100N的水平拉力拉重为200N的小车，使小车沿水平方向匀速前进3m，所用的时间是5s，在此过程中，小车受到的摩擦力是_____N，拉力做功的功率为_____，重力所做的功为_____． 【答案】 100 60W 0J 【解析】小车沿水平方向匀速前进，拉力与摩擦力是一对大小相等的平衡力，即；拉力做功W＝Fs＝100N×3m＝300J；拉力做功功率 小车沿水平方向前进，在重力方向（竖直向下）上，没有移动距离，重力做功为0J。 17. 如图所示，用1.2N的拉力沿竖直方向匀速拉起重为2N的物体，物体上升0.1m所用时间为4s此过程中拉力的功率为_____W，动滑轮的机械效率为_____。在这个过程中，重物的机械能将_____。 【答案】 0.06 83.3℅ 增加 【解析】； ；重物匀速上升，质量不变、速度不变，动能不变；质量不变、高度增加，重力势能增加，总的机械能增加。 第17题图 第18题图 第19题图 第20题图 18. 如图所示，现用一个滑轮组匀速拉动物体A，使物体A在5 s内沿水平地面向左运动了50 cm，已知物体A重600 N，物体与地面间的摩擦力为24 N，拉力F的大小为10 N，则使用滑轮组时所做的有用功为_____J，滑轮组的机械效率为_____，拉力F的功率为______W。 【答案】 12 80% 3 【解析】使用滑轮组时所做的有用功为；由图可知，动滑轮上绳子段数是3，做的总功为拉力的功率为 滑轮组的机械效率为 19. 连云港跨海大桥全长约4.5km，桥面道路单向宽度17m，若一辆洒水车以15km／h的速度匀速通过该大桥给路面洒水降温，则需要 ___ h；洒水车的机械能___________，（选填“增大”、“减小”或“不变”）以洒水车为参照物，桥是___________ （选填“运动的”或“静止的”），若该洒水车发动机的功率为60kW，则通过大桥发动机所做的功为___________ J． 【答案】 0.3 减小 运动的 6.48×107 【解析】通过大桥的时间根t＝ ＝0.3h，通过大桥发动机所做的功W＝Pt＝60kw×0.36h＝21.6kw⋅h＝7.776×107J，以洒水车为参照物，桥相对于路标的位置发生了变化，所以桥是运动的．洒水车通过大桥发动机所做的功W＝Pt＝60000W 6.48×107J 20. 王波同学帮父母搬家，现有30捆书籍．每捆书籍的质量都为5kg．王波想尽快将它们搬上10m高处的新家．如图是王波可以提供的用于搬运物体的功率与被搬运物体质量之间的关系图象．由图可知，为了尽可能快地将这批书籍搬上新家，他每次应搬________捆．若每次下楼时间是上楼时间的一半，则他最快完成搬运任务并返回原地，所用的总时间为________s（g=10N/kg）． 【答案】 3 450 【解析】由P-m图像可知：当搬运质量为15kg物体时，人用于搬运物体的功率最大，其值为50W；30捆书籍包，总质量为150kg，每捆书籍的质量是5kg，由于搬运书籍所需要做的总功是一定的，为了尽可能快地将这批书籍搬上新家，要求人始终在最大功率（输出）状态下工作，因此每次应搬运质量15kg的书籍，即他每次应搬3捆．每次搬运的书籍的重力：；重力做的功：；每次上楼所用的时间：；每次下楼所用时间：，则一个来回需要的时间：，总共有30捆书籍，1次搬3捆，所以，要完成搬运任务需要10个来回，则他最快完成搬运任务并返回原地所用的总时间： 三．解答题（共52分） 21.（4分）作图题 （1）如图所示，杠杆的B点挂一个重物，在A点施加一个最小的动力使杠杆平衡。请画出最小的动力F1和它的动力臂L1以及杠杆受到的阻力F2。 （2）一位同学站在地面上，要利用如图所示的滑轮组将重物提升到10 m高的楼上，请你帮他在图中画出符合要求且省力的绳子绕法。 【答案】 【解析】（1）由图可知，O为支点，重物G对杠杆的拉力为阻力，作用点在杠杆上，方向竖直向下；根据杠杆平衡条件可知，在阻力、阻力臂一定的情况下，要使所用的动力最小，必须使动力臂最长；由图知，OA为动力臂时，动力臂最长，动力最小；连接OA即为最长的动力臂，过A点作垂直于OA的力F1，即为最小力的示意图，方向左上方，如图：（2）要省力，需要使用滑轮组，一定、一动组成的滑轮组有两种绕法，人站在地面上提升，绳子的自由端要在人的手中，需要利用滑轮组改变力的方向，正确的绕法如图。 22. （6分）在探究杠杆平衡条件的实验中 (1)杠杆的平衡状态是指杠杆处于________或匀速转动状态。实验前没有挂钩码时，调节平衡螺母，使杠杆在水平位置平衡，其主要目的是___________________________。 (2)实验中，用装置A的方式悬挂钩码，杠杆也能水平平衡（杠杆上每格等距），但老师建议同学不宜采用这种方式，该种方式的不足主要是因为（ ） A．一个人无法独立操作 B．力臂与杠杆不重合 C．力和力臂数目过多，不易得出结论 D．杠杆受力不平衡 (3)若用装置B进行实验，则此时弹簧测力计的示数是________ N；将弹簧测力计沿虚线方向拉，仍然使杠杆在原来的位置平衡，此时拉力的力臂将_______，弹簧测力计的示数将_______ （均选填“变大”、“变小”或“不变”）。 【答案】 （1）静止状态 便于测量力臂和避免杠杆自重对实验的影响 （2）C （3）1.8 变小 变大 【解析】(1)平衡状态是指静止状态和匀速直线运动状态，杠杆是转动的，杠杆的平衡状态是指杠杆处于静止状态或匀速转动状态。实验前没有挂钩码时，调节平衡螺母，使杠杆在水平位置平衡，其主要目的是便于测量力臂和避免杠杆自重对实验的影响。(2)实验中，用装置A的方式悬挂钩码，杠杆也能水平平衡（杠杆上每格等距），但老师建议同学不宜采用这种方式，该种方式的不足主要是因为力和力臂数目过多，不易得出结论。故选C。(3)若用装置B进行实验，则此时弹簧测力计的示数是1.8 N；将弹簧测力计沿虚线方向拉，仍然使杠杆在原来的位置平衡，此时拉力的力臂将变小，由F1l1=F2l2可知，在F1l1不变时，l2变小，弹簧测力计的示数F2将变大。 23．（8分）某小组在“测滑轮组机械效率的实验”中得到的数据如表所示，实验装置如图所示． 实验次数 钩码重（N） 钩码上升的高度（m） 绳端的拉力（N） 绳端移动的距离（m） 机械效率 1 4 0.1 2.7 0.2 74% 2 4 0.1 1.8 0.3 74% 3 8 0.1 3.1 0.3 86% 4 8 0.1 2.5 ＿＿＿ ＿＿＿ ( 甲 乙 丙 丁 ) （1）实验中应沿竖直方向＿＿＿缓慢拉动弹簧测力计． （2）小组同学发现实验过程中边拉动边读数，弹簧测力计示数不稳定，应该静止读数，你认为他的想法＿＿＿（选填“正确”或“不正确”），因为她没有考虑到＿＿＿对滑轮组机械效率的影响． （3）用丁图装置进行实验，得出表中第4次实验数据，请将表中的两个数据填写完整． （4）通过比较＿＿＿两次实验数据得出结论：使用同一滑轮组提升同一重物时，滑轮组的机械效率与绳子段数无关（填实验次数的序号） （5）通过比较＿＿＿两次实验数据得出结论：同一滑轮组提升重物时，物重越大，滑轮组的机械效率越高．（填实验次数的序号） （6）通过比较3、4两次实验数据可得出结论：＿＿＿。 【答案】（1）匀速 （2）不正确 摩擦 （3）0. 4 80% （4）1、2 （5）2、3 （6）不同滑轮组提升相同重物时，动滑轮越轻，滑轮组的机械效率越高（或不同滑轮组提升相同重物时，动滑轮越重，滑轮组的机械效率越低 【解析】1)实验中应沿竖直方向匀速拉动弹簧测力计;(2)若静止读数，则他的想法不正确，因为他没有考虑到摩擦力对滑轮组机械效率的影响;(3)第4次实验是用图丁的滑轮组做的，绳子的有效段数为4，绳端移动的距离:s=nh =4x 0.1m=0.4m;此时的机械效率: ；如下表所示: (4)根据s =nh变形公式可知，第1、2、3、4次实验绳子的有效段数分别为2、3、3、4，结合所给的物重和图示可知，实验分别是用甲、乙、丙、丁装置来完成的;通过比较1、2两次实验数据知，滑轮组和提升物体的重力相同，绳子段数不同，而机械效率相同，故得出结论:使用同一滑轮组提升同一重物时，滑轮组的机械效率与绳子段数无关;(5)通过比较2、3两次实验数据得出结论:同一滑轮组提升重物时，物重越大，滑轮组的机械效率越高;(6)通过比较3、4两次实验数据知，提升物体的重力相同，实验4中动滑轮的重力(2个动滑轮)大于实验3中动滑轮的重力(1个动滑轮)，且第4次实验中滑轮组的机械效率较低，故可得出结论:使用不同滑轮组提升同一重物时，动滑轮的重力越大，机械效率越低。 24.（8分）在“探究斜面”的实验中 （1）设计实验：按如图所示的方式，将小车拉上斜面顶端，分别测出拉力F，小车沿斜面通过的距离s，小车和钩码总重力G，小车上升的高度h，比较Fs与________的大小关系． （2）实验注意点是：应该沿________拉动小车，使小车做________运动． （3）实验器材：斜面、小车、钩码、弹簧测力计和________等． （4）实验过程：I用弹簧测力计测出小车和钩码的总重力G，将小车从斜面底部按要求拉到斜面顶部，读出拉力F的示数．II用刻度尺测出小车沿斜面运动的距离s，小车上升的高度h．III改变放置的钩码数量，从而改变车重，重复上述步骤两次．进行实验步骤III的目的是：________． （5）实验记录：将相关实验数据记录于表格中，请你设计这个表格： （6）交流论证：分析实验数据发现F•s与G•h近似相等．这说明使用斜面虽然省力，但却________距离．小芳所在的实验小组用木块代替小车，结果发现F•s明显大于G•h，你认为出现这一现象的主要原因是________． 【答案】（1）Gh （2）斜面向上；匀速 （3）刻度尺 （4）进行多次实验，得出普遍结论 （5）解：设计表格如下： 次数 拉力F/N 拉力移动距离s/m Fs 重力G/N 斜面高度h/m Gh 1 2 3 （6）费；克服摩擦力做了额外功 【解析】（1）按如图所示的方式，将小车拉上斜面顶端，拉力做的功为W总=Fs，克服重力做的功为W有用=Gh，比较二者的大小关系；（2）实验中注意拉力的方向应该和斜面平行，使小车做匀速直线运动，便于读出拉力大小；（3）实验中需要测量出斜面的长度s和高度h，要用到刻度尺；（4）进行实验步骤III的目的是：得出的结论具有普遍性，避免实验结论的偶然性；（5）表格中应该包含三次实验，测量的数据有拉力、重力、斜面长度、高度等，设计表格如下： 次数 拉力F/N 拉力移动距离s/m Fs 重力G/N 斜面高度h/m Gh 1 2 3 ·（6）分析实验数据发现拉力做的总功F•s与克服重力做的有用功G•h近似相等，虽然使用斜面能够省力，但是拉力移动距离s却比上升高度h要大．这说明使用斜面虽然省力，但却费距离；小芳所在的实验小组用木块代替小车，在拉动的过程中需要克服摩擦力做更多的额外功，使得总功F•s明显大于有用功G•h．故答案为：（1）Gh；（2）斜面向上；匀速；（3）刻度尺；（4）进行多次实验，得出普遍结论；（5）表格见上表；（6）费；克服摩擦力做了额外功．23.在“探究斜面”的实验中 25. （8分）俯卧撑是一项常见的体育健身活动．如图所示是小明同学做俯卧撑时的示意图．小明重600N，1min钟内做俯卧撑30个，每做一次肩膀升高50cm．小明身体可视为杠杆，O为支点，A′为重心，OA=1m，B到O点的距离OB=1.5m．求： （1）地面对手的支持力； （2）1min钟内小明所做的功； （3）小明做功的功率． 解：（1）如图，根据杠杠平衡条件F×OB=G×OA， 地面对双手的支持力：F=G×=400N； （2）W=nFS=30×400N×0.5m=6000J； （4）P==100W． 答：（1）地面对手的支持力为400N； （2）1min钟内小明所做的功为6000J； （3）小明做功的功率为100W． 26.（8分）如图甲所示，某建筑工地用起重机将质量为2.7 t的货箱以0.5 m/s的速度匀速提升，吊臂上的滑轮组如图乙所示，若忽略绳重和摩擦，该滑轮组的机械效率为90%。（） （1）求在10 s内货箱上升的高度； （2）求吊臂上电动机拉力F做功的功率； （3）求依然利用此机械提升质量为3.7 t的货箱，此时滑轮组的机械效率。 解：（1）由可得，在10 s内货箱上升的高度； （2）货箱的重力，滑轮组做的有用功，由可得吊臂上电动机拉力F做的总功；电动机拉力F做功的功率； （3）忽略绳重和摩擦，提升动滑轮做的功为额外功，，由可得动滑轮重力，忽略绳重和摩擦，利用此机械提升质量为3.7 t的货箱时，滑轮组的机械效率。 27.(10分)阅读短文，回答问题． 人工智能助力的智能仓储搬运系统 随着人工智能技术的飞速发展，智能仓储系统逐渐成为物流行业的新宠。某智能仓储搬运机器人搭载了先进的人工智能算法，能自动规划搬运路径。该机器人的核心搬运装置包含一套杠杆 - 滑轮组组合机械，用于搬运不同重量的货物。杠杆的动力臂与阻力臂长度之比为3:1，滑轮组由一个定滑轮和两个动滑轮组成（不计绳重和摩擦）。某次搬运中，机器人接到指令搬运一件重1200N的货物，它通过杠杆 - 滑轮组装置在10s内将货物匀速提升了2m，此过程中，机器人对杠杆的动力为1000N，滑轮组的绳子自由端移动速度为0.6m/s ，整个机械装置所做的额外功为1000J 。人工智能系统实时监测整个搬运过程的各项物理量，并根据数据优化搬运策略，提高工作效率。 （1）此次搬运中，滑轮组承担物重的绳子段数n = ______ ，货物上升的速度为 ______ m/s。 （2）杠杆对滑轮组施加的拉力所做的有用功为（ ） A. 1200J B. 2400J C. 3600J D. 4800J （3）该杠杆的机械效率为（ ） A. 40% B. 60% C. 80% D. 90% （4）整个杠杆 - 滑轮组装置的功率为（ ） A. 240W B. 340W C. 440W D. 540W （5）下列关于该智能仓储搬运系统的说法正确的是（ ） A. 人工智能系统通过减小物重提高机械效率 B. 滑轮组的机械效率只与物重有关 C. 机器人增大动力时，杠杆的机械效率不变 D. 人工智能优化搬运路径可减少额外功 【答案】（1）4；0.2；（2）B； （3）A； （4）B； （5）D 【解析】（1）滑轮组由一个定滑轮和两个动滑轮组成，通过动滑轮的绳子段数n = 4；货物在10s内上升了2m，根据速度公式v=s/t，货物上升速度v=2m/10s=0.2m/s。答案：4；0.2。 (2)有用功W有=Gh = 1200N×2m = 2400J，答案选B。(3)杠杆的阻力等于滑轮组对杠杆的拉力，根据滑轮组省力特点，杠杆的阻力F阻=1/4×(1200N + G动)（先不考虑动滑轮重计算），动力臂与阻力臂之比为3:1，根据杠杆平衡条件F1L1=F2L2，可得杠杆对滑轮组的拉力F=1000N×3/1=3000N，杠杆做的有用功等于滑轮组的有用功2400J，总功W总=F动s动=1000N×3×2m = 6000J，杠杆机械效率η=W有/W总=2400J/6000J= 40%，答案选A。(4)整个装置做的总功W总=W有+W额=2400J + 1000J = 3400J，功P=W总/t=3400J/10s=340W，答案选B。 (5)人工智能系统不能减小物重，A错误；滑轮组机械效率与物重、动滑轮重等有关，B错误；机器人增大动力时，额外功不变，有用功变化，杠杆机械效率改变，C错误；人工智能优化搬运路径可减少额外功，D正确。答案选D。 学科网（北京）股份有限公司 $$