寒假作业08 简单机械（巩固培优）九年级科学浙教版

限时练习：40min 完成时间： 月 日 天气： 作业08 简单机械 一、杠杆 1.定义：在力的作用下能绕着固定点转动的硬棒。 2.杠杆五要素：支点、动力、阻力、动力臂、阻力臂。 （1）动力、阻力都是杠杆受到的力，作用点在杠杆上。 （2）动力和阻力使杠杆转动的方向一定是相反的。 （3）动力和阻力是相对而言的，可根据人们的需要来确定。一般情况下，把人施加给杠杆的力或使杠杆按照需要方向转动的力叫动力，而把阻碍杠杆按照需要方向转动的力叫阻力。 3. 探究杠杆的平衡条件 杠杆平衡：杠杆静止不动或匀速转动。 （1）实验步骤：调节杠杆两端的螺母，使杠杆在不挂钩码时，保持水平并静止，达到平衡状态。给杠杆两侧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。这时杠杆两侧受到的作用力等于各自钩码所受的重力。测出杠杆平衡时的动力臂l1和阻力臂l2。 （2）实验结论（杠杆的平衡条件）：动力×动力臂＝阻力×阻力臂，即F1L1=F2L2。 （3）实验考点 ①杠杆在水平位置静止的目的是：一是使杠杆的重心在支点，以消除杠杆自身重力对实验的影响；二是便于直接读出力臂。 ②在实验前要调节杠杆两端的平衡螺母，使杠杆水平平衡。挂钩码后，不能再调节平衡螺母。 ③调节杠杆平衡时，要遵循“左高左调，右高右调”的原则。 ④将钩码换成弹簧测力计的好处是可以直接测出拉力的大小，实验操作更方便。 4.杠杆类型 （1）省力杠杆：l1＞l2。特点是省力费距离。 （2）费力杠杆：l1＜l2。特点是费力省距离。 （3）等臂杠杆：l1＝l2。特点是既不省力也不省距离，能改变力的方向。 二、滑轮 1.定滑轮与动滑轮 定滑轮 动滑轮 定义 轴固定不动的滑轮 轴可以随着被吊物体一起运动的滑轮 图示 实质 等臂杠杆 动力臂是阻力臂2倍的省力杠杆 特点 可以改变力的方向，但不能省力 不能改变力的方向，但能省力 F和G的关系 s和h的关系 s＝h（s为绳端移动距离，h为提升的高度） s＝2h 2.滑轮组 把定滑轮和动滑轮组合在一起的装置称为滑轮组，省力费距离，也可以改变力的方向。 （1）s＝nh（n是承担物重的绳子段数）。 （2）不计绳重、动滑轮重及摩擦，，不计绳重及摩擦，。 水平滑轮组：物体在滑轮组的作用下勾速直线运动时，绳子自由端移动的距离s＝ns物，不计动滑轮重、绳重及滑轮与绳之间的摩擦时。 三、机械效率 1.有用功、额外功与总功 有用功：我们需要的、有利用价值的、必须要做的功，用W有表示。 额外功：使用机械时，并非我们需要又不得不做的功，用W额表示。 总功：有用功与额外功之和，用 W总表示。 三种功的关系：W总＝W有＋W额。 2.机械效率 （1）定义：有用功与总功的比值，用η表示。 （2）公式：。 （3）特点：任何实际机械的机械效率，都小于1，且η是一个没有单位的量，常用百分数表示。 （4）提高机械效率的方法 滑轮组：改进机械结构，减小摩擦阻力；减小动滑轮重；增加物重。 斜面：增大斜面的倾斜程度、减小斜面的粗糙程度。 杠杆：减小杠杆自重、减小支点处的摩擦。 3.测量滑轮组的机械效率 （1）实验原理：。 （2）实验仪器及作用 1）弹簧测力计的使用与读数：实验时用弹簧测力计沿竖直方向匀速拉动绳子，此时拉力大小等于弹簧测力计的示数。 2）刻度尺测量钩码上升的距离和弹簧测力计移动的距离。 （3）实验步骤 1）用弹簧测力计测出钩码所受的重力G。 2）竖直匀速缓慢拉动弹簧测力计，使钩码升高，读出拉力F的值，并用刻度尺测出钩码上升的高度h和绳端移动的距离s。 3）改变钩码的数量，重复实验。换用不同的滑轮组，重复实验。 （4）实验结论 1）滑轮组的机械效率与物重有关。同一滑轮组，物体越重，机械效率越高。 2）滑轮组的机械效率与动滑轮重有关。物重相同，动滑轮越轻，机械效率越高。 4.不同机械的机械效率计算 有用功 总功 额外功 机械效率 竖直滑轮组 拉力做的功 （不计绳重及摩擦） （不计绳重及摩擦） 水平滑轮组 拉力做的功 -- 斜面 拉力做的功 三层必刷：巩固提升+能力培优+创新题型 1．陶山甘蔗是温州市瑞安陶山镇朝，经千年种植技术改良形成稳定特性，请回答4﹣7题： 如图是一种切甘蔗的铡刀，其实质是杠杆，下图中能正确表示该杠杆示意图的是（　　） A． B． C． D． 【答案】C 【解析】切甘蔗的铡刀，其实质是杠杆，能正确表示该杠杆示意图的是C。 2．工人利用如图所示的滑轮组将重150N的物体向上匀速提起3m用时6s。所用拉力为60N（不计绳重和摩擦力）。以下说法正确的是（　　） A．动滑轮的重力为30N B．绳子端的移动速度为0.5m/s C．该滑轮组的机械效率为85% D．将物体提升高度越高，机械效率越大 【答案】A 【解析】（1）由图可知n＝3，利用不计绳重和摩擦时F（G+G动）求动滑轮的重力； （2）绳子自由端移动的距离s＝nh，利用v求绳子自由端的移动速度； （3）利用η求滑轮组的机械效率并分析机械效率的变化。 A、由图可知n＝3，因为不计绳重和摩擦时F（G+G动），所以动滑轮的重力： G动＝nF﹣G＝3×60N﹣150N＝30N，故A正确； B、绳子自由端移动的距离s＝nh＝3×3m＝9m，绳子自由端的移动速度：v1.5m/s，故B错误； C、滑轮组的机械效率：η100%≈83.3%，故C错误； D、由滑轮组的机械效率η可知，滑轮组的机械效率与物体提升的高度无关，故D错误。 3．如图是汽车尾板可抽象成以O为支点的杠杆，尾板自重为G、绳长一定，绳按甲、乙方式悬挂，让尾板处于水平位置平衡，则此时绳对尾板的拉力分别为F1、F2，F1、F2的大小关系正确的是（　　） A．F1＞F2 B．F1＜F2 C．F1＝F2 D．无法比较大小 【答案】C 【解析】重力没有变，阻力臂没有变，动力臂为两次三角形斜边上的高线，由于两个三角形全等，故动力臂也没有变，根据杠杆的平衡条件，动力不变，即此时尾板受到绳的拉力F1＝F2。 4．停放自行车时，若要从如图的四点中选择一点施加竖直向上的力，将后轮略微提起。其中最省力是（　　） A．A点 B．B点 C．C点 D．D点 【答案】A 【解析】根据杠杆平衡的条件，F1×L1＝F2×L2，在杠杆中的阻力、阻力臂一定的情况下，要使所用的动力最省力，必须使动力臂最长。 由题可知，自行车可看作一个杠杆，根据杠杆平衡的条件当阻力和阻力臂一定时，动力臂越长，动力越小；如图所示，将后轮提起时，前轮的轴为支点，A点对应动力臂最长，所以，最省力的是A点，故A正确。 5．如图是杂技演员演出时的过程示意图。男演员从甲处用力向上起跳，落下后踩在翘翘板的a端，能把站在b端的女演员弹上乙处。由于存在阻力，则下列说法正确的是（　　） A．男演员的质量必须要大于女演员的质量 B．甲处男演员的势能一定要大于乙处女演员的势能 C．女演员弹起时的动能与她站在乙处时的机械能相等 D．男演员离开跳台时的机械能一定大于乙处女演员的势能 【答案】D 【解析】A、甲处的男演员要想把女演员弹起到乙处，由于乙处高于甲处，男演员的机械能一定大于女演员的机械能，男演员向上跳起，同时具有动能和重力势能，女演员到达乙处静止不动，只具有重力势能，所以男演员的质量不一定大于女演员质量。如果男演员自由下落时，男演员的质量一定大于女演员质量。不符合题意。 B、男演员向上跳起，同时具有动能和重力势能，女演员到达乙处静止不动，只具有重力势能，男演员的重力势能不一定大于女演员的重力势能。如果男演员自由下落时，男演员的重力势能一定大于女演员重力势能。不符合题意。 C、女演员弹起时动能转化为重力势能，由于存在阻力，克服阻力做功，动能没有完全转化为重力势能，所以女演员弹起时的动能大于她站在乙处时的机械能。不符合题意。 D、由于存在阻力，克服阻力做功，机械能转化为内能，机械能不断减小，所以男演员离开跳台时的机械能一定大于乙处女演员的势能。符合题意。 6．如图所示的四种工具中，正常使用时属于费力杠杆的是（　　） A．撬棒 B．筷子 C．瓶盖起子 D．核桃夹 【答案】B 【解析】ACD．撬棒、瓶盖起子、核桃夹在使用过程中，动力臂大于阻力臂，是省力杠杆，故ACD不正确；B．如图筷子的支点在食指的底部，动力为手指对筷子的力，阻力为前端小球对筷子的力，动力臂小于阻力臂，动力大于阻力，属于费力杠杆，故B正确。 7．如图甲所示在衣架的右侧挂了一条湿毛巾，衣架倾斜，把衣架看作一个杠杆，O为支点，如图乙，在A点施加的四个方向的力中，能使衣架在水平位置平衡的最小的力是（　　） A．F1 B．F2 C．F3 D．F4 【答案】D 【解析】根据杠杆平衡条件：动力×动力臂＝阻力×阻力臂，在阻力和阻力臂一定时，动力臂L越长，动力F最小，越省力；OA为动力臂时最长，连接OA是最长的力臂，根据杠杆的动力与阻力使得杠杆转动方向相反，故最小力垂直于OA向下，当动力方向越接近最小力F的方向时，动力越小，而F1、F2与右侧作用力都是使得杠杆顺时针转动的，不能平衡，故方向不正确，F3与F4相比，F4方向越接近最小力F的方向，则力臂较长，用力最小。 8．如图是已经调节平衡的杠杆，在某处挂上适当的钩码后，用弹簧测力计在图示位置竖直向上拉，使杠杆在水平位置重新平衡，则所挂钩码的位置和重力分别是（　　） A．A处、4N B．B处、2N C．C处、6N D．D处、3N 【答案】C 【解析】图中弹簧测力计的分度值为0.2N，弹簧测力计的示数为3.0N；设杠杆的一个小格为L，钩码的重力为G， 当在A处挂钩码时，根据杠杆平衡条件可得，G×3L＝3.0N×2L，则G＝2N，即在A处所挂钩码的重力为2N； 当在B处挂钩码时，根据杠杆平衡条件可得，G×2L＝3.0N×2L，则G＝3N，即在B处所挂钩码的重力为3N； 当在C处挂钩码时，根据杠杆平衡条件可得，G×L＝3.0N×2L，则G＝6N，即在C处所挂钩码的重力为6N； D处悬挂钩码，两个力都是使得杠杆转动，故不能平衡。 9．三个和尚挑水吃的故事相信大家耳熟能详。如图所示，甲图和尚们商量出新的挑水方案：胖和尚一人挑两小桶，瘦和尚和小和尚两人合抬一大桶，以下说法中正确的是（　　） A．乙图中水桶向后倾，胖和尚可以将他的肩往前移动一点距离 B．乙图中水桶向后倾，胖和尚可以将后面水桶往后移动一点距离 C．丙图中小和尚为减轻瘦和尚的负担，可以让瘦和尚往前移动一点距离 D．丙图中小和尚为减轻瘦和尚的负担，可以将水桶往前移动一点距离 【答案】C 【解析】找出动力、动力臂、阻力、阻力臂，根据杠杆平衡条件，判断胖和尚挑水时，如何使扁担在水平位置平衡。小和尚和瘦和尚抬水时，可以以小和尚的肩膀和扁担接触点为支点，如何减小瘦和尚施加的力。 如图乙，胖和尚挑水时，防止水桶后倾，要减小胖和尚后端的力臂，或增大前端的力臂，要使肩膀向扁担的后端移动，或使后面的水桶向前移动，或前面的水桶向前移动。 如图丙，以小和尚的肩膀为支点O，水桶为阻力，瘦和尚的肩膀施加的力是动力，OA是阻力臂，OB是动力臂，要使瘦和尚施加的力小一些，可以使瘦和尚远离支点O，向前移动一点。也可以使水桶靠近支点O，向小和尚方向移动。 10．小明分别用图甲和乙的滑轮组匀速提升同一重物到相同高度，实际测量F甲＝0.58N，F乙＝0.44N，则（　　） A．W有甲＜W有乙 B．W总甲＞W总乙 C．η甲＜η乙 D．η甲＞η乙 【答案】D 【解析】A、图甲和乙的滑轮组匀速提升同一重物到相同高度，则根据W有用＝Gh可知有用功相同，即：W有甲＝W有乙，故A错误； B、把同一重物G匀速提升相同的高度，图甲和乙拉力移动的距离为：s甲＝2h，s乙＝3h， 则W总甲＝F甲s甲＝0.58N×2h＝1.16N×h，W总乙＝F乙s乙＝0.44N×3h＝1.32N×h，所以，W总甲＜W总乙，故B错误； CD、已知W有甲＝W有乙，W总甲＜W总乙，根据η可知：η甲＞η乙，故C错误，D正确。 11．如图甲，大人、男孩、女孩用两根相同圆木棍和一根绳子玩“比力气”的游戏。该游戏装置与滑轮组类似，图乙是其示意图。绳的一端固定在一根木棍上，在两根木棍上绕几圈后女孩捆住绳的另一端向外拉，大人、男孩则各握住一根木棍向外拉，三人中被拉动者为负，他们都使出了最大力气，仍处于“僵持”状态，没能分出胜负。忽略绳与木棍之间的摩擦，以下做法中最有可能使女孩获胜的是（　　） A．仅将绳在两木棍上多绕1圈 B．仅将绳在两木棍上少绕1圈 C．仅增加绳的总长 D．仅减小绳的总长 【答案】A 【解析】AB、仅将绳在两木棍上多绕1圈，这样承担男孩所用木棍的绳子的段数增大，女孩更省力，可能使女孩获胜；同理可知，仅将绳在两木棍上少绕1圈，不能使女孩获胜，故A正确，B错误；CD、改变绳的总长，不能改变力的大小，故CD错误。 12．强风把公园的一棵小树吹倒了，两个工人把它扶起，工人们想到了四种方案： （1）方案乙中的小树可以看作_________（选填“定滑轮”或“动滑轮”）。 （2）若假设同一方案中每一个工人的用力大小相同。四个方案中最省力的是方案_________。 【答案】（1）动滑轮；（2）乙。 【解析】（1）方案乙中的小树可以看作动滑轮； （2）方案乙和丙中，乙方案将绳一端在左侧树上固定，再绕过右侧的树，相当于一个动滑轮，可省一半的力，而丙图、丁图直接用绳子拉，不能达到省力的效果，因此，若每人用力相同，四个方案中最省力的是方案乙。 13．如图甲所示，可调式握力器用于锻炼手部肌肉。锻炼时抓住手柄的左侧，用力抓紧使其碰触到右侧的读数按钮，即算完成一个握力动作。 （1）如图甲所示，握力器的力度可以通过调节器旋钮来调整，使弹簧下端在调节区域内左右移动。当弹簧下端向左移动时，小科要完成一个握力动作需要用_________（选填“更大”或“更小）的力。 （2）如图乙所示，小科用F1的力抓握力器的手柄，此时弹簧的拉力F2＝20N，阻力臂OA＝2.0cm，动力臂OB＝5.0cm，则此时F1＝_________N。 （3）小科完成一个握力动作可使弹簧伸长5厘米，弹性势能增加20焦，完成了60个握力动作花费的时间为2分钟，则小科做功的功率至少为_________瓦。 【答案】（1）更大；（2）8； （3）10。 【解析】（1）弹簧拉伸的形变程度越大，其弹力越大，所需的握力就越大，反之，所需的握力就越小。弹簧下端向左移动时向右调节调节器，可使弹簧的伸长量变大，小科要完成一个握力动作需要用更大的力； （2）根据杠杆的平衡条件有F2×OA＝F1×OB 20N×2.0cm＝F1×5.0cm 则此时F1＝8N （3）小科完成一个握力动作可使弹簧伸长5厘米，弹性势能增加20焦，完成了60个握力动作花费的时间为2分钟，增加的弹性势能为W＝60×20J＝1200J 则小科做功的功率至少为P10W。 14．如图所示，重100N的物体A在水平拉力F的作用下以0.1m/s的速度匀速运动10s，弹簧测力计的示数为20N，滑轮组的机械效率为75%。则拉力F所做的功是_________J，拉力F的功率是_________W，物体A受到的摩擦力是_________N。（不计绳重和滑轮重） 【答案】40；4；30 【解析】物体A移动的距离为：s1＝vt＝0.1m/s×10s＝1m； 由图可知，动滑轮上有2股绳，则绳子自由端移动的距离为：s2＝2s1＝2×1m＝2m； 弹簧测力计的示数为20N，则拉力F为20N，则拉力F所做的功：W＝Fs2＝20N×2m＝40J；拉力F的功率为：； 滑轮组的机械效率为75%，则拉力F对物体A做的功即有用功为：W有＝Wη＝40J×75%＝30J； 物体A做匀速运动，受到的摩擦力等于物体A受到的拉力，则物体A受到的摩擦力为：。 15．利用轻质木条和轻质透明塑料桶等器材制作了如图所示的测量密度的秤。只要把一定体积的待测液体倒入小桶中，就能通过移动秤砣的位置，从木条上的刻度读出液体的密度值。 （1）该秤的刻度是_________的（均匀/不均匀）。 （2）若木条上A、B中有一点是零刻度，应该是_________点。 （3）若让秤砣位置不变，仍可用该秤测量液体的密度。则应该把刻度标在塑料桶壁上，该刻度_________（上/下）边的数值大。 【答案】（1）均匀 （2）A （3）下。 【解析】在测量密度时，若保持小桶中液体的体积一定，则质量大的液体密度大；若保持秤砣的位置不变即液体的质量相同时，体积小的密度大。 （1）根据杠杆的平衡条件F1l1＝F2l2，可得：，力与力臂成反比，所以该秤的刻度是均匀的。 （2）对于杆秤来说，A点对应的质量为零，若体积一定，A点的密度为零。 （3）若让秤砣位置不变即质量不变，体积小的密度大，所以下边的刻度对应的数值大。 16．共享单车不但为出行带来很大方便，而且还健康、环保。 （1）自行车手刹如图1所示，用F1的力拉手刹，它属于_________（选填“省力”、“费力”或“等臂”）杠杆。 （2）如图2是车篮子示意图，AOB可视为一个杠杆，若以O为支点，物体放在篮子中心A点，则紧固螺丝B处对篮子的作用力方向是_________（选填“F1”、“F2”或“F3”）。 （3）小海停车时要略微提起后轮，其中最省力的是图3中的_________点。 【答案】（1）省力；（2）F3；（3）D。 【解析】（1）由图可知，动力臂大于阻力臂，所以刹车把手是一个省力杠杆； （2）根据杠杆中动力和阻力的定义可知，图中作用在点C的阻力使车篮子绕点A逆时针转动，作用在点B的动力应使车篮子绕点A顺时针转动，力F1使车篮子逆时会转动，力F2的作用线通过支点A，无法使杠杆的平衡，力F3使车篮子顺时针转动，故选F3； （3）根据杠杆平衡的条件F1×L1＝F2×L2，在杠杆中的阻力、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；若用如图所示向上的力将后轮略微提起，此时车身绕前轮与地面的接触点转动，由图示和动力臂的概念可知，D的力臂最长，所以最省力的是D。 17．杆秤在古籍中被称为“权衡器”，是我国从古代沿用至今的称量工具。《墨经》中最早对权衡器的杠杆原理做了理论上的探讨。小滨利用如图所示装置进行“探究杠杆的平衡条件”实验，并制作了一把杆秤。完成下列问题： （1）杠杆两端的平衡螺母的作用是：___________________________； （2）在杠杆两侧分别挂上不同数量的钩码，杠杆重新在水平位置平衡，如左图所示。多次实验收集实验数据如下表所示，分析数据可总结出杠杆的平衡条件是_________（以符号表示）； 次数 动力F1/N 动力臂l1/cm 动力F2/N 动力臂l2/cm 1 1.0 10 0.5 20 2 1.5 10 1.0 15 3 2.0 15 1.5 20 （3）小滨根据杠杆知识制作了如右图所示的杆秤。使用时，将待称量的物体挂在秤钩上，用手提起B或C处的秤纽，移动秤砣在秤杆上的位置，使秤杆达到水平平衡时即可读出待称物体的质量。已知秤砣质量为200克，秤砣最远可移至E点（秤杆和秤钩的质量忽略不计），秤杆上各点长度如图所示。请回答： ①使用不同的秤纽，杆秤的称量范围和精确度是不同的，选择秤纽_________（选填“B”或“C”），杆秤的称量更精确； ②使用小滨设计杆秤的最大称量是_________千克。 【答案】（1）调节杠杆在水平位置平衡；（2）F1×l1＝F2×l2；（3）C；5。 【解析】（1）实验中首先要调节杠杆两端的平衡螺母，其作用是调节杠杆在水平位置平衡； （2）分析表格中的数据可得出杠杆平衡的条件是动力×动力臂＝阻力×阻力臂（F1×l1＝F2×l2）； （3）[1]据杠杆的平衡条件知道，当提着B处秤纽、秤砣在E点时，A点所挂物体重为， 当提着C处秤纽、秤砣在E点时，A点所挂物体重为， 因BE＞CE、AB＜AC，故GA＞GA′， 即提B处秤纽时，此秤的称量最大，提C处秤纽时，此秤的称量更精确。 [2]由①知道，当提着B处秤纽、秤砣挂在E点、A点秤钩挂着物体时，秤杆可以在水平位置平衡，则可列式GA•AB＝G秤砣•BE， 由G＝mg知道mAg•AB＝m秤砣g•BE，故。 18．在实践活动基地，同学们体验使用劳动器具。如图所示，分别用甲、乙两种形式的滑轮组把重为400N的箱子匀速向上提起相同的高度，甲用时为10秒，乙用时为30秒。已知每个滑轮重为20N，忽略绳子的重力及滑轮与绳子的摩擦。下列判断正确的是（　　） A．甲方式对箱子做功比乙方式多 B．甲方式对箱子做功比乙方式快 C．乙方式人对绳子的拉力为220N D．使用甲方式不能省力，但能省距离 【答案】B 【解析】（1）对箱子做功就是克服箱子重力做功，据此分析； （2）由图乙知n＝2，忽略绳子的重力及滑轮与绳子的摩擦，根据F求出乙方式人对绳子的拉力； 功率是表示做功快慢的物理量，分别求出甲、乙两图中人做功的功率，即可解答； （3）使用定滑轮不能省力，也不能省距离。 A、分别用甲、乙两种形式的滑轮组把重为400N的箱子匀速向上提起相同的高度，根据W＝Gh可知，克服箱子重力做的功相同，故A错误； BC、由图乙知n＝2，忽略绳子的重力及滑轮与绳子的摩擦，乙方式人对绳子的拉力为： F210N； 图甲中，人做的功为：W甲＝F's'＝Gh＝400N×h， 人做功的功率为：P甲40hW， 图乙中，人做的功为：W乙＝Fs＝Fnh＝210N×2h， 人做功的功率为：P乙14hW， 即P甲＞P乙，甲方式对箱子做功比乙方式快，故B正确，C错误； D、因为图甲中两个滑轮都是定滑轮，忽略绳子的重力及滑轮与绳子的摩擦，F＝G＝400N，即使用定滑轮不能省力；物体上升的高度等于自由端移动的距离，说明使用定滑轮也不能省距离，故D错误。 19．杭州奥体中心体育场“大莲花”（图甲），它由28片大莲花瓣和27片小莲花瓣共同组成。在施工的过程中用到了很多机械，图乙所示的滑轮组是使用机械之一。 （1）工人用图乙所示的滑轮组将80kg钢材提升到5米高的位置，工人对钢材做的有用功是多少？ （2）若第（1）小题使用的滑轮组机械效率为80%，那么动滑轮的重力是多少？（不计摩擦和绳重） （3）有同学提出也可以搭建一个长10米，高5米的斜坡（图丙），将80kg的钢材推到5米高的平台上，推力是640N，此时斜面对钢材的摩擦力是多少？ 【解析】（1）根据W有＝Gh＝mgh求出工人对钢材做的有用功； （2）不计摩擦和绳重，根据η求出动滑轮重力； （3）利用斜面将80kg的钢材推到5米高的平台时，有用功不变，根据W＝FL求推力做的总功，根据W总＝W有+W额求克服斜面对钢材的摩擦力做的额外功，根据W＝fL求斜面对钢材的摩擦力。 解：（1）工人对钢材做的有用功为： W有＝Gh＝mgh＝80kg×10N/jg×5m＝4000J； （2）不计摩擦和绳重，根据η可知，动滑轮重力为：G动mg80kg×10N/kg＝200N； （3）利用斜面将80kg的钢材推到5米高的平台时，有用功不变， 推力做的总功：W′总＝FL＝640N×10m＝6400J， 则克服斜面对钢材的摩擦力做的额外功： W′额＝W′总﹣W有＝6400J﹣4000J＝2400J， 根据W＝fL可得，斜面对钢材的摩擦力： f240N。 答：（1）工人对钢材做的有用功是4000J； （2）动滑轮的重力是200N； （3）此时斜面对钢材的摩擦力是240N。 20．如图所示，轻质木棒AB平放在水平方形台面EF上，木棒AB可以绕E或F点在竖直平面内转动。已知：AE＝EF＝FB＝0.4m，A、B两端各用一轻质细绳悬挂物体C和D，物体C的质量为1kg、体积为800cm3。 请回答： （1）若物体D下沉，则此时杠杆的支点是_________ 。 （2）物体C完全浸没在水中时，所受到的浮力是_________ N。 （3）物体C完全浸没在水中时，为使木棒在水平台面保持平衡，求物体D的最小质量。 【解析】（1）支点是杠杆绕着转动的点，物体D下沉，则此时杠杆绕着F转动，故支点是F； （2）根据阿基米德原理知，浮力F浮＝ρ水gV排＝1.0×103kg/m3×10N/kg×800×10﹣6m3＝8N； （3）根据D最小时可能绕着E转动，结合杠杆平衡条件计算解答。 【答案】（1）F；（2）8； （3）解：D最小时可能绕着E转动，左侧的拉力FA＝G﹣F浮＝mg﹣F浮＝1kg×10N/kg﹣8N＝2N； 根据杠杆平衡条件F1l1＝F2l2得FA×EA＝mDg×EB； 代入数据有 2N×0.4m＝mD×10N/kg×0.8m； 解得 mD＝0.1kg。 答：物体D的最小质量0.1kg。 21．小金利用生活中常见物品巧妙地测出一石块的密度，实验过程如下： ①取一根筷子，用细线将其悬挂，调节悬挂位置，直至筷子水平平衡，悬挂位置记为O点，如图甲所示。 ②将矿泉水瓶剪成烧杯形状，倾斜固定放置，在瓶中装水至溢水口处，用细线系紧石块，将石块缓慢浸入水中，溢出的水全部装入轻质塑料袋中，如图乙所示。 ③取出石块，擦干水分；将装水的塑料袋和石块分别挂于筷子上O点两侧，移动悬挂位置使筷子仍水平平衡，用刻度尺分别测出O点到两悬挂点的距离l1和l2，如图丙所示。 （1）图甲中，筷子的重心在_________（填“O点”“O点左侧”或“O点右侧”）。 （2）已知水的密度为ρ水，则石块密度ρG＝_________（用字母ρ水和所测得的物理量表示）。 （3）采用上述实验方法，筷子粗细不均匀对实验结果_________（填“有”或“无”）影响。 （4）图乙所示步骤中，若瓶中的水未装至溢水口，实验结果将_________（填“偏大”“偏小”或“不变”）。 【答案】（1）O点；（2）ρ水；（3）无；（4）偏大。 【解析】（1）图甲中，筷子受重力和拉力一对平衡力，作用点在重心，所以重心在O点； （2）图丙中，根据杠杆的平衡条件F1l1＝F2l2可得： G水l1＝G石l2， 由于G＝mg＝ρVg可得：ρ水V水l1＝ρ石V石l2； 石块体积等于它排出水的体积，所以，V石＝V水， 则：ρ水l1＝ρ石l2， 所以，ρ石ρ水； （3）由于实验时调节悬挂位置，直至筷子水平平衡，此时重力的作用线通过支点，支点到重力的作用线的距离为零，则消除筷子自身重对杠杆平衡的影响，所以筷子粗细不均匀对实验结果无影响； （4）若瓶中的水未装至溢水口，则溢出的水的体积小于实际排开的水的体积，则溢出的水的重力小于排开的水的重力，当在图丙实验时，l1变大，根据ρ石ρ水；可知ρ石偏大。 22．如图是水中打捞物品时所用的起吊装置示意图，使用电动机和滑轮组（图中未画出钢缆绳）将底面积为1.5m2，高为2m的实心长方体A从江底沿竖直方向以0.3m/s的速度匀速吊起至上表面与水面相平的过程中，用时3min绳子自由端移动了216m，滑轮组挂钩通过钢缆绳对A的拉力大小为1×104N，绳子自由端拉力F的功率是P1。A完全离开水面后，A匀速上升的速度变为0.1m/s，绳子自由端拉力F的功率是P2，不计钢缆绳与滑轮间的摩擦及绳重，不考虑风浪、水流等因素的影响，已知P1：P2＝6：7，求： （1）A的重力是多少N？ （2）A被匀速吊起至上表面与水面相平的过程中滑轮组的机械效率是多少？（结果保留到0.1%位） （3）A完全离开水面后，绳子自由端移动10m拉力F做功多少J？ 【解析】（1）根据体积公式求出A的体积，根据阿基米德原理求出A浸没受到的浮力，根据力的平衡条件求出A的重力； （2）根据速度公式求出3minA上升的高度，根据绳子自由端移动的距离s＝nh求出承担动滑轮绳子的股数，利用不计绳重和摩擦时F（F拉+G动）表示出此时绳子自由端的拉力；A离开水面后，利用不计绳重和摩擦时F（G+G动）表示出此时绳子自由端的拉力，绳子自由端移动的速度v＝nv物，利用PFv表示出两次拉力的功率，结合P1：P2＝6：7求出动滑轮的重力，利用不计绳重和摩擦时η求此时滑轮组的机械效率； （3）利用不计绳重和摩擦时F（G+G动）求出A离开水面后绳子自由端的拉力，利用W总＝Fs求拉力做的功。 解：（1）A的体积：V＝Sh＝1.5m2×2m＝3m3， A浸没时排开液体的体积：V排＝V＝3m3， 此时A受到的浮力：F浮＝ρ水gV排＝1×103kg/m3×10N/kg×3m3＝3×104N， 由力的平衡条件可知，A的重力：GA＝F拉+F浮＝1×104N+3×104N＝4×104N； （2）A浸没时，由v可知，3minA上升的高度：h1＝vA1t＝0.3m/s×3×60s＝54m， 则承担动滑轮绳子的股：n4， 由不计钢缆绳与滑轮间的摩擦及绳重时F（F拉+G动）可知，此时绳子自由端的拉力：F1（F拉+G动），绳子自由端移动的速度：v11.2m/s， 拉力的功率：P1F1v1（F拉+G动）v1， A离开水面后，绳子自由端的拉力：F2（GA+G动） 此时绳子自由端移动的速度：v2＝nvA2＝4×0.1m/s＝0.4m/s， 拉力的功率：P2F2v2（GA+G动）v2， 则， 解得：G动＝2×103N； 因为不计钢缆绳与滑轮间的摩擦及绳重，不考虑风浪、水流等因素的影响， 所以A被匀速吊起至上表面与水面相平的过程中滑轮组的机械效率：η100%≈83.3%； （3）因为不计绳重和摩擦，所以绳子自由端的拉力：F2（GA+G动）（4×104N+2×103N）＝1.05×104N， 此时拉力F做的功：W总＝F2s＝1.05×104N×10m＝1.05×105J。 答：（1）A的重力是4×104N； （2）A被匀速吊起至上表面与水面相平的过程中滑轮组的机械效率是83.3%； （3）A完全离开水面后，绳子自由端移动10m拉力F做的功为1.05×105J。 15 / 15 学科网（北京）股份有限公司 $ 限时练习：40min 完成时间： 月 日 天气： 作业08 简单机械 一、杠杆 1.定义：在力的作用下能绕着固定点转动的硬棒。 2.杠杆五要素：支点、动力、阻力、动力臂、阻力臂。 （1）动力、阻力都是杠杆受到的力，作用点在杠杆上。 （2）动力和阻力使杠杆转动的方向一定是相反的。 （3）动力和阻力是相对而言的，可根据人们的需要来确定。一般情况下，把人施加给杠杆的力或使杠杆按照需要方向转动的力叫动力，而把阻碍杠杆按照需要方向转动的力叫阻力。 3. 探究杠杆的平衡条件 杠杆平衡：杠杆静止不动或匀速转动。 （1）实验步骤：调节杠杆两端的螺母，使杠杆在不挂钩码时，保持水平并静止，达到平衡状态。给杠杆两侧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。这时杠杆两侧受到的作用力等于各自钩码所受的重力。测出杠杆平衡时的动力臂l1和阻力臂l2。 （2）实验结论（杠杆的平衡条件）：动力×动力臂＝阻力×阻力臂，即F1L1=F2L2。 （3）实验考点 ①杠杆在水平位置静止的目的是：一是使杠杆的重心在支点，以消除杠杆自身重力对实验的影响；二是便于直接读出力臂。 ②在实验前要调节杠杆两端的平衡螺母，使杠杆水平平衡。挂钩码后，不能再调节平衡螺母。 ③调节杠杆平衡时，要遵循“左高左调，右高右调”的原则。 ④将钩码换成弹簧测力计的好处是可以直接测出拉力的大小，实验操作更方便。 4.杠杆类型 （1）省力杠杆：l1＞l2。特点是省力费距离。 （2）费力杠杆：l1＜l2。特点是费力省距离。 （3）等臂杠杆：l1＝l2。特点是既不省力也不省距离，能改变力的方向。 二、滑轮 1.定滑轮与动滑轮 定滑轮 动滑轮 定义 轴固定不动的滑轮 轴可以随着被吊物体一起运动的滑轮 图示 实质 等臂杠杆 动力臂是阻力臂2倍的省力杠杆 特点 可以改变力的方向，但不能省力 不能改变力的方向，但能省力 F和G的关系 s和h的关系 s＝h（s为绳端移动距离，h为提升的高度） s＝2h 2.滑轮组 把定滑轮和动滑轮组合在一起的装置称为滑轮组，省力费距离，也可以改变力的方向。 （1）s＝nh（n是承担物重的绳子段数）。 （2）不计绳重、动滑轮重及摩擦，，不计绳重及摩擦，。 水平滑轮组：物体在滑轮组的作用下勾速直线运动时，绳子自由端移动的距离s＝ns物，不计动滑轮重、绳重及滑轮与绳之间的摩擦时。 三、机械效率 1.有用功、额外功与总功 有用功：我们需要的、有利用价值的、必须要做的功，用W有表示。 额外功：使用机械时，并非我们需要又不得不做的功，用W额表示。 总功：有用功与额外功之和，用 W总表示。 三种功的关系：W总＝W有＋W额。 2.机械效率 （1）定义：有用功与总功的比值，用η表示。 （2）公式：。 （3）特点：任何实际机械的机械效率，都小于1，且η是一个没有单位的量，常用百分数表示。 （4）提高机械效率的方法 滑轮组：改进机械结构，减小摩擦阻力；减小动滑轮重；增加物重。 斜面：增大斜面的倾斜程度、减小斜面的粗糙程度。 杠杆：减小杠杆自重、减小支点处的摩擦。 3.测量滑轮组的机械效率 （1）实验原理：。 （2）实验仪器及作用 1）弹簧测力计的使用与读数：实验时用弹簧测力计沿竖直方向匀速拉动绳子，此时拉力大小等于弹簧测力计的示数。 2）刻度尺测量钩码上升的距离和弹簧测力计移动的距离。 （3）实验步骤 1）用弹簧测力计测出钩码所受的重力G。 2）竖直匀速缓慢拉动弹簧测力计，使钩码升高，读出拉力F的值，并用刻度尺测出钩码上升的高度h和绳端移动的距离s。 3）改变钩码的数量，重复实验。换用不同的滑轮组，重复实验。 （4）实验结论 1）滑轮组的机械效率与物重有关。同一滑轮组，物体越重，机械效率越高。 2）滑轮组的机械效率与动滑轮重有关。物重相同，动滑轮越轻，机械效率越高。 4.不同机械的机械效率计算 有用功 总功 额外功 机械效率 竖直滑轮组 拉力做的功 （不计绳重及摩擦） （不计绳重及摩擦） 水平滑轮组 拉力做的功 -- 斜面 拉力做的功 三层必刷：巩固提升+能力培优+创新题型 1．如图是一种切甘蔗的铡刀，其实质是杠杆，下图中能正确表示该杠杆示意图的是（　　） A． B． C． D． 2．工人利用如图所示的滑轮组将重150N的物体向上匀速提起3m用时6s。所用拉力为60N（不计绳重和摩擦力）。以下说法正确的是（　　） A．动滑轮的重力为30N B．绳子端的移动速度为0.5m/s C．该滑轮组的机械效率为85% D．将物体提升高度越高，机械效率越大 3．如图是汽车尾板可抽象成以O为支点的杠杆，尾板自重为G、绳长一定，绳按甲、乙方式悬挂，让尾板处于水平位置平衡，则此时绳对尾板的拉力分别为F1、F2，F1、F2的大小关系正确的是（　　） A．F1＞F2 B．F1＜F2 C．F1＝F2 D．无法比较大小 4．停放自行车时，若要从如图的四点中选择一点施加竖直向上的力，将后轮略微提起。其中最省力是（　　） A．A点 B．B点 C．C点 D．D点 5．如图是杂技演员演出时的过程示意图。男演员从甲处用力向上起跳，落下后踩在翘翘板的a端，能把站在b端的女演员弹上乙处。由于存在阻力，则下列说法正确的是（　　） A．男演员的质量必须要大于女演员的质量 B．甲处男演员的势能一定要大于乙处女演员的势能 C．女演员弹起时的动能与她站在乙处时的机械能相等 D．男演员离开跳台时的机械能一定大于乙处女演员的势能 6．如图所示的四种工具中，正常使用时属于费力杠杆的是（　　） A．撬棒 B．筷子 C．瓶盖起子 D．核桃夹 7．如图甲所示在衣架的右侧挂了一条湿毛巾，衣架倾斜，把衣架看作一个杠杆，O为支点，如图乙，在A点施加的四个方向的力中，能使衣架在水平位置平衡的最小的力是（　　） A．F1 B．F2 C．F3 D．F4 8．如图是已经调节平衡的杠杆，在某处挂上适当的钩码后，用弹簧测力计在图示位置竖直向上拉，使杠杆在水平位置重新平衡，则所挂钩码的位置和重力分别是（　　） A．A处、4N B．B处、2N C．C处、6N D．D处、3N 9．三个和尚挑水吃的故事相信大家耳熟能详。如图所示，甲图和尚们商量出新的挑水方案：胖和尚一人挑两小桶，瘦和尚和小和尚两人合抬一大桶，以下说法中正确的是（　　） A．乙图中水桶向后倾，胖和尚可以将他的肩往前移动一点距离 B．乙图中水桶向后倾，胖和尚可以将后面水桶往后移动一点距离 C．丙图中小和尚为减轻瘦和尚的负担，可以让瘦和尚往前移动一点距离 D．丙图中小和尚为减轻瘦和尚的负担，可以将水桶往前移动一点距离 10．小明分别用图甲和乙的滑轮组匀速提升同一重物到相同高度，实际测量F甲＝0.58N，F乙＝0.44N，则（　　） A．W有甲＜W有乙 B．W总甲＞W总乙 C．η甲＜η乙 D．η甲＞η乙 11．如图甲，大人、男孩、女孩用两根相同圆木棍和一根绳子玩“比力气”的游戏。该游戏装置与滑轮组类似，图乙是其示意图。绳的一端固定在一根木棍上，在两根木棍上绕几圈后女孩捆住绳的另一端向外拉，大人、男孩则各握住一根木棍向外拉，三人中被拉动者为负，他们都使出了最大力气，仍处于“僵持”状态，没能分出胜负。忽略绳与木棍之间的摩擦，以下做法中最有可能使女孩获胜的是（　　） A．仅将绳在两木棍上多绕1圈 B．仅将绳在两木棍上少绕1圈 C．仅增加绳的总长 D．仅减小绳的总长 12．强风把公园的一棵小树吹倒了，两个工人把它扶起，工人们想到了四种方案： （1）方案乙中的小树可以看作_________（选填“定滑轮”或“动滑轮”）。 （2）若假设同一方案中每一个工人的用力大小相同。四个方案中最省力的是方案_________。 13．如图甲所示，可调式握力器用于锻炼手部肌肉。锻炼时抓住手柄的左侧，用力抓紧使其碰触到右侧的读数按钮，即算完成一个握力动作。 （1）如图甲所示，握力器的力度可以通过调节器旋钮来调整，使弹簧下端在调节区域内左右移动。当弹簧下端向左移动时，小科要完成一个握力动作需要用_________（选填“更大”或“更小）的力。 （2）如图乙所示，小科用F1的力抓握力器的手柄，此时弹簧的拉力F2＝20N，阻力臂OA＝2.0cm，动力臂OB＝5.0cm，则此时F1＝_________N。 （3）小科完成一个握力动作可使弹簧伸长5厘米，弹性势能增加20焦，完成了60个握力动作花费的时间为2分钟，则小科做功的功率至少为_________瓦。 14．如图所示，重100N的物体A在水平拉力F的作用下以0.1m/s的速度匀速运动10s，弹簧测力计的示数为20N，滑轮组的机械效率为75%。则拉力F所做的功是_________J，拉力F的功率是_________W，物体A受到的摩擦力是_________N。（不计绳重和滑轮重） 15．利用轻质木条和轻质透明塑料桶等器材制作了如图所示的测量密度的秤。只要把一定体积的待测液体倒入小桶中，就能通过移动秤砣的位置，从木条上的刻度读出液体的密度值。 （1）该秤的刻度是_________的（均匀/不均匀）。 （2）若木条上A、B中有一点是零刻度，应该是_________点。 （3）若让秤砣位置不变，仍可用该秤测量液体的密度。则应该把刻度标在塑料桶壁上，该刻度_________（上/下）边的数值大。 16．共享单车不但为出行带来很大方便，而且还健康、环保。 （1）自行车手刹如图1所示，用F1的力拉手刹，它属于_________（选填“省力”、“费力”或“等臂”）杠杆。 （2）如图2是车篮子示意图，AOB可视为一个杠杆，若以O为支点，物体放在篮子中心A点，则紧固螺丝B处对篮子的作用力方向是_________（选填“F1”、“F2”或“F3”）。 （3）小海停车时要略微提起后轮，其中最省力的是图3中的_________点。 17．杆秤在古籍中被称为“权衡器”，是我国从古代沿用至今的称量工具。《墨经》中最早对权衡器的杠杆原理做了理论上的探讨。小滨利用如图所示装置进行“探究杠杆的平衡条件”实验，并制作了一把杆秤。完成下列问题： （1）杠杆两端的平衡螺母的作用是：___________________________； （2）在杠杆两侧分别挂上不同数量的钩码，杠杆重新在水平位置平衡，如左图所示。多次实验收集实验数据如下表所示，分析数据可总结出杠杆的平衡条件是_________（以符号表示）； 次数 动力F1/N 动力臂l1/cm 动力F2/N 动力臂l2/cm 1 1.0 10 0.5 20 2 1.5 10 1.0 15 3 2.0 15 1.5 20 （3）小滨根据杠杆知识制作了如右图所示的杆秤。使用时，将待称量的物体挂在秤钩上，用手提起B或C处的秤纽，移动秤砣在秤杆上的位置，使秤杆达到水平平衡时即可读出待称物体的质量。已知秤砣质量为200克，秤砣最远可移至E点（秤杆和秤钩的质量忽略不计），秤杆上各点长度如图所示。请回答： ①使用不同的秤纽，杆秤的称量范围和精确度是不同的，选择秤纽_________（选填“B”或“C”），杆秤的称量更精确； ②使用小滨设计杆秤的最大称量是_________千克。 18．在实践活动基地，同学们体验使用劳动器具。如图所示，分别用甲、乙两种形式的滑轮组把重为400N的箱子匀速向上提起相同的高度，甲用时为10秒，乙用时为30秒。已知每个滑轮重为20N，忽略绳子的重力及滑轮与绳子的摩擦。下列判断正确的是（　　） A．甲方式对箱子做功比乙方式多 B．甲方式对箱子做功比乙方式快 C．乙方式人对绳子的拉力为220N D．使用甲方式不能省力，但能省距离 19．杭州奥体中心体育场“大莲花”（图甲），它由28片大莲花瓣和27片小莲花瓣共同组成。在施工的过程中用到了很多机械，图乙所示的滑轮组是使用机械之一。 （1）工人用图乙所示的滑轮组将80kg钢材提升到5米高的位置，工人对钢材做的有用功是多少？ （2）若第（1）小题使用的滑轮组机械效率为80%，那么动滑轮的重力是多少？（不计摩擦和绳重） （3）有同学提出也可以搭建一个长10米，高5米的斜坡（图丙），将80kg的钢材推到5米高的平台上，推力是640N，此时斜面对钢材的摩擦力是多少？ 20．如图所示，轻质木棒AB平放在水平方形台面EF上，木棒AB可以绕E或F点在竖直平面内转动。已知：AE＝EF＝FB＝0.4m，A、B两端各用一轻质细绳悬挂物体C和D，物体C的质量为1kg、体积为800cm3。 请回答： （1）若物体D下沉，则此时杠杆的支点是_________ 。 （2）物体C完全浸没在水中时，所受到的浮力是_________ N。 （3）物体C完全浸没在水中时，为使木棒在水平台面保持平衡，求物体D的最小质量。 21．小金利用生活中常见物品巧妙地测出一石块的密度，实验过程如下： ①取一根筷子，用细线将其悬挂，调节悬挂位置，直至筷子水平平衡，悬挂位置记为O点，如图甲所示。 ②将矿泉水瓶剪成烧杯形状，倾斜固定放置，在瓶中装水至溢水口处，用细线系紧石块，将石块缓慢浸入水中，溢出的水全部装入轻质塑料袋中，如图乙所示。 ③取出石块，擦干水分；将装水的塑料袋和石块分别挂于筷子上O点两侧，移动悬挂位置使筷子仍水平平衡，用刻度尺分别测出O点到两悬挂点的距离l1和l2，如图丙所示。 （1）图甲中，筷子的重心在_________（填“O点”“O点左侧”或“O点右侧”）。 （2）已知水的密度为ρ水，则石块密度ρG＝_________（用字母ρ水和所测得的物理量表示）。 （3）采用上述实验方法，筷子粗细不均匀对实验结果_________（填“有”或“无”）影响。 （4）图乙所示步骤中，若瓶中的水未装至溢水口，实验结果将_________（填“偏大”“偏小”或“不变”）。 22．如图是水中打捞物品时所用的起吊装置示意图，使用电动机和滑轮组（图中未画出钢缆绳）将底面积为1.5m2，高为2m的实心长方体A从江底沿竖直方向以0.3m/s的速度匀速吊起至上表面与水面相平的过程中，用时3min绳子自由端移动了216m，滑轮组挂钩通过钢缆绳对A的拉力大小为1×104N，绳子自由端拉力F的功率是P1。A完全离开水面后，A匀速上升的速度变为0.1m/s，绳子自由端拉力F的功率是P2，不计钢缆绳与滑轮间的摩擦及绳重，不考虑风浪、水流等因素的影响，已知P1：P2＝6：7，求： （1）A的重力是多少N？ （2）A被匀速吊起至上表面与水面相平的过程中滑轮组的机械效率是多少？（结果保留到0.1%位） （3）A完全离开水面后，绳子自由端移动10m拉力F做功多少J？ 15 / 15 学科网（北京）股份有限公司 $