第十一章《简单机械和功》-2024-2025学年九年级上册物理单元知识讲义(苏科版)
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1、2024-2025学年九年级上册物理单元知识速记清单第十一章简单机械和功一、杠杆1 杠杆的平衡条件:_动力臂=阻力_,或F1l1=F2l2。2 三种杠杆及应用举例: 省力杠杆:当时,F1F2。例:扳手,撬棍,指甲刀。 费力杠杆:当F2。例:钓鱼杆,船桨。 等臂杠杆:当=时,F1=F2。例:天平二、滑轮组1 滑轮组:滑轮组是_和_的组合;特点:既能改变_,也能_,但_。使用滑轮组时,有几段绳子吊着物体,提起物体所用的力就是物重的_,即(条件:不计动滑轮、绳重和摩擦)。注意:如果不忽略动滑轮的重量则:。2 注:有几股绳子与动滑轮相连,承担物重的绳子股数n就是几。如左图n=2,右图n=3;3 忽略绳
2、重、摩擦及动滑轮重:F=G/n;如只考虑滑轮重:F=(G物+G轮)/n;4 绳自由端移动速度和距离:s=nh,v绳=nv物三、功1 功和力对物体做功的两个必要因素:把_与_的乘积称为机械功。2 公式:_;1 J = 1 Nm3 力对物体不做功的三种情况: _。如足球离开脚后在水平面上滚动了一段距离,人对足球没有做功; _。如两名同学没有搬起石头,所以对石头没有做功;_。如搬着水桶水平移动一段距离,此情况叫“_”。四、功率1 定义:功率是表示_的物理量,物理学中,功与做功所用时间之比叫功率,它在数值上等于单位时间内所做的功;2 单位:单位_,简称瓦,用字母W表示。3 公式:P=_,1W = 1J
3、/s,推导式:P=_。五、机械效率1.有用功:为了的功。如提沙子上楼时对沙子做的功就是有用功。利用机械工作时对工作目的物做的功叫有用功。公式:W有用(提升重物)=;斜面:W有用=。2.额外功:对人们完成某件事情来说,但的功,如提沙子上楼时对桶、滑轮等做的功就是额外功。公式:W额= =(忽略轮轴摩擦的动滑轮、滑轮组);斜面: W额=。3.总功:使用机械时,做的功,例如:用桶从井中打水。由于工作目的是水,所以对水做的功是有用功,对桶做的功是额外功,人在过程中做的功是总功。公式:W总=。4.机械效率:物理学中,将与的比值称为机械效率。公式:= 100是一个没有单位的量,常用百分数表示。杠杆动态平衡及
4、计算1.杠杆的平衡条件是:动力动力臂=阻力阻力臂,或写为:F1L1= F2L22.注意:这个平衡条件就是阿基米德发现的杠杆原理。杠杆的平衡不是单独由力或力臂决定的,而是由它们的乘积来决定的。1.如图甲所示,AB为轻质杠杆,AC为轻质硬棒且与力传感器相连,图乙是物体M从A点开始向右匀速运动过程中力传感器读数大小与时间的关系图像,则物体M的质量大小为_g;已知OA的长度为30cm,OB足够长,AC能承受的最大弹力大小为15N,若要杆不断,物体从A点开始运动时间最长为_s(g=10N/kg)。2.如图所示,在一个轻质杠杆的中点挂一重物,在杆的另一端施加一个动力F,使杠杆保持静止,然后向右缓慢转动F至
5、水平方向,这一过程中F变化情况是()A一直增大B一直减小C先变大后变小D先变小后变大杠杆与密度结合注意杠杆平衡式的应用,以及方程组思想的应用3.小明用如图装置探究杠杆的平衡条件。(1)杠杆安装后静止在图甲所示位置,为使杠杆在水平位置平衡,应把杠杆两端的平衡螺母向右调节,这样做的目的是为了消除杠杆自身重力对实验的影响和便于_;(2)在位置A挂上两个钩码,位置B用弹簧测力计拉,如图乙所示,沿两个方向拉弹簧测力计,使杠杆保持水平平衡,则两次施加的拉力F1_F2(选填“”、“”或“”),你的依据是_;(3)为了继续探究杠杆的平衡条件,小明直接将右侧的弹簧测力计移到左侧C点,竖直向上拉杠杆,使之在水平位
6、置再次平衡,如图丙所示,读取弹簧测示数,请指出小明实验过程中的不足:_;(4)回到家后,小明想用探究所得的“杠杆的平衡条件”解决问题:为估算金属块的质量m和密度1,小明利用家中物品设计了如图丁所示装置。一把刻度均匀的均质刻度尺,用细线系于30cm刻度线处,恰能在水平位置平衡在左侧20cm刻度线处挂上金属块,右侧挂一只质量可忽略不计的保鲜袋,袋内装有250g的矿泉水,移动保鲜袋到38cm刻度线处,刻度尺再次水平平衡。则金属块质量m_g。将金属块浸没在装有水的杯中且不触底,移动保鲜袋位置至34.8cm刻度线处,刻度尺在水平位置平衡,则金属块密度金1=_g/cm3;妈妈想让小明估测一下消毒水的密度2
7、。小明思考后,继续操作如下:将杯中的水换成消毒水,将金属块浸没在消毒水中且不触底,移动保鲜袋位置至35.2cm刻度线处,刻度尺在水平位置平衡,则消毒水的密度2=_g/cm3。4.喜爱实验探究的小明用家中常见物品与刻度尺巧妙地测量出了一石块的密度,实验如图所示:A用细线将一直杆悬挂,调节至水平平衡,将一重物悬于支点O左侧的P点;B如图甲,保持重物的悬点P不变,将装水的轻质塑料袋挂在支点O的右侧并移动至直杆水平平衡,用刻度尺测得该点到O的距离L1;C如图乙,在溢水杯中装满水,将石块缓慢浸没水中,溢出的水全部装入轻质塑料袋中;D如图丙,保持重物的悬点P不变,将石块挂在支点O的右侧并移动至直杆水平平衡
8、,用刻度尺测得该点到O的距离L2;(1)上述实验步骤最佳顺序是_(填写字母);(2)已知水的密度为水,则石块密度石_(用字母水、L1、L2表示);(3)实验中,因为塑料袋本身重量,会导致测量结果偏_滑轮与滑轮组特点:可以省力,也可以改变力的方向。使用滑轮组时,有几段绳子吊着物体,提起物体所用的力就是物重的几分之一,即(条件:不计动滑轮、绳重和摩擦)。注意:如果不忽略动滑轮的重量则:。5.如图,在竖直向上的力F的作用下,重为10N物体A沿竖直方向匀速上升。已知重物上升速度为0.4m/s,不计绳与滑轮摩擦以及滑轮重和绳重,则拉力F的大小和滑轮上升的速度分别为()A20N 0.2m/sB20N 0.
9、8m/sC5N 0.2m/sD5N 0.8m/s6.小衡同学的最大拉力是400N,他想站在地上将重900N的物体提起2m,请你在图中选择可能的装置,帮他绕上绳子组成滑轮组解决问题(动滑轮重不计)()A只能选丁B只能选丙和丁C只能选乙、丙、丁D甲、乙、丙、丁都能选简单机械与功的计算1.注意杠杆阻力作用点移动距离、动力移动距离对功计算的影响2.用滑轮组竖直提升物体有用功、额外功和总功以及机械效率的求法:有用功W有用=Gh;总功W总=Fs;额外功W额外=W总W有用 s=nh其中h是重物G被提升的高度,s是动力F 移动的距离, n是动滑轮上的绳子段数。 滑轮组机械效率的求解。用滑轮组提升物体时,有用功
10、和总功的比值.称为滑轮组机械效率。滑轮组机械效率公式:(W有用/W总)100;(W有用/W总)100= (G / nF ) 1003.从斜面上滑下的物体,重力G对物体做功,物体在力的方向上移动的距离是斜面高h,而不是物体实际移动的距离即斜面的长,所以重力做的功是:W=Gh(省力的机械多移动距离,费力的机械省距离,总之任何机械都不省功,但使用机械可以给人们带来方便)7.如图所示,斜面与水平地面夹角为30,某快递员用500N的力,将重800N的货物沿斜面匀速推上车厢,不考虑斜面形变,货物所受摩擦力方向沿斜面向 _;斜面的机械效率为 _。不改变斜面与地面夹角和货物质量,采用 _的方法可以提高斜面的机
11、械效率。8. 工人师傅用如图所示的滑轮组将重为400N的货物匀速提升了1m,动滑轮重为100N,不考虑绳重和摩擦,工人师傅做的额外功为_J,该滑轮组的机械效率为_。简单机械与功率的计算1 注意杠杆动力作用点移动距离在功率中的计算2 注意拉力功率与物体上升功率的区别,计算时注意下标的运用3 注意斜面拉力做功功率的计算4 注意汽车恒定功率的理解9.(2023河南新乡河南师大附中校考三模)如图所示,在水平桌面上,一个质量m=0.5kg的物体P,通过一个定滑轮和一个动滑轮与三个总质量M=0.6kg的钩码相连,动滑轮重2N,绳子的质量以及绳与滑轮间的摩擦均可忽略不计,并且物体P以0.2m/s的速度向右做
12、匀速直线运动,要使物块P以0.1m/s的速度向左做匀速直线运动,应给物块P施加一个水平向左的_N的拉力,此时拉力做功的功率_W,2s内克服钩码重力所做的功_J。(g=10N/kg)10.(2021黑龙江大庆中考真题)小明同学设计了如图甲所示的滑轮组装置,当施加图乙所示随时间变化的水平拉力F时,重物的速度v随时间t变化的关系如图丙所示。不计绳与滑轮的重量及滑轮转动时的摩擦,绳对滑轮的拉力方向近似看成水平方向。在0-1s内,重物受到地面的摩擦力为_N,在2s-3s内,拉力F做功的功率为_W。机械效率计算1.总功也可以认为是人们使用机械时实际做的功。,式中是作用在机械上的动力,是动力通过的距离。2.
13、注意杠杆阻力作用点移动距离、动力移动距离对功计算的影响W有用=Gh;W总=Fs;W额=W总W有用;3.滑轮组的机械效率(不计滑轮重以及摩擦时) 滑轮组(竖直方向提升物体):(G为物重,h为物体提升高度,F为拉力,S为绳子自由端走的距离) 滑轮组(水平方向拉动物体):(f为摩擦力,l为物体移动距离,F为拉力,S为绳子自由端走的距离)4.斜面的机械效率:(h为斜面高,S为斜面长,G为物重,F为沿斜面对物体的拉力)11.一个工人用如图所示的滑轮组在4s内把重350N的货物匀速提起1m,所用的拉力是100N,则拉力做功的功率是_W,此滑轮组的机械效率是_。12.如图所示,重为800N的物体在100N水
14、平拉力F的作用下,以0.2m/s的速度沿水平地面向左匀速直线运动了10s,滑轮组的机械效率为60%。在此过程中,下列说法正确的是()A拉力F做的功为400JB物体与地面间的摩擦力为180NC额外功为240JD拉力做功的功率为40W1.如图所示,一轻质杠杆支在支架上,OA=20cm,G1为边长是5cm的正方体,G2重为20N,当OC=10cm时,此时G1对地面的压强为2104Pa,现用一水平拉力,使G2以2cm/s的速度向右匀速速运动,当G1对地面的压力恰好为0时,经过的时间是( )A25sB30sC35sD40s2.一根粗细均匀的木棒,斜靠在竖直墙壁上。墙壁光滑,地面粗糙,木棒受到的重力为G,
15、墙壁对木棒的弹力为F,如图所示,现让木棒的倾斜度变小一些至虚线所示位置,木棒仍能静止斜靠在墙上,则与原来相比,G和F变化情况为( )。AG不变,F变小BG不变,F变大CG变化,F变小DG变化,F变大3.如图所示,用F10N的水平推力推着重为20N的物体沿水平方向做直线运动,若推力F对物体做了40J的功,则在这一过程中()A重力做的功为40JB物体向前运动了2mC物体向前运动了4mD物体受到的摩擦力为10N4.如图所示是使用简单机械匀速提升同一物体的四种方式(不计机械自重和摩擦),其中所需动力最小的是()A;B;C;D5.如图所示,置于水平桌面上的物体A重1000N,物体B重600N,此时物体B
16、恰好能匀速下降;当用一水平向左的力F拉动物体A在5s内匀速向左移动1m,若不计动滑轮、绳重、以及滑轮轴间的摩擦,则下列说法正确的是A拉力F为300N ,拉力F的功率为60W B拉力F为600N,拉力F的功率为120WC物体A与桌面间的滑动摩擦力为600N D绳子拉力对物体B所做的功为600J6.如图所示,王瑞同学通过斜面用平行于斜面F200N的推力,将质量为30kg的物体在5s时间内匀速推到1m高的平台上,斜面长s2m。(g取10N/kg)下列说法中()推力的功率为40W斜面的机械效率为75%斜面对物体的摩擦力100N推力做的额外功100JA只有正确B只有正确C只有正确D都正确7.如图所示,用
17、相同的滑轮安装成甲。乙两种装置,分别将A、B两物体匀速向上提升,若所用拉力大小相等,绳端在相同时间内移动了相同的距离。不计绳重和摩擦,下列说法正确的是()A. 两物体上升的速度相同B. 两种装置的机械效率相等C. 两次提升物体所做的有用功相等D. 两种装置中拉力做功的功率相等8.如图是过去农村用的舂米工具的结构示意图。O为固定转轴,A处连接着石球,脚踏杆的B处可使石球升高,抬起脚,石球会落下去击打稻谷。石球重50N,不计摩擦和杆重。(1)脚沿与杆垂直方向至少用力F1才能将石球抬起。F1的力臂为_m,此时舂米工具是一个_(选填“省力”或“费力”)杠杆;(2)脚竖直向下至少用力F2为_N,才能将石
18、球抬起,F2和F1的大小关系为F2_F1。9.在水平地面上工人师傅沿水平方向推重的木箱做直线运动,木箱速度随时间变化的图像如图所示。已知在内木箱受到的推力恒为,则在这段时间()内,木箱受到的推力的功率是_,内木箱受到的摩擦力是_(忽略空气阻力)。10.在日常生活和工农业生产中,提高机械效率有着重要的意义。提高机械效率,要从研究影响机械效率的因素出发,寻求办法。(1)为了探究影响机械效率的因素,小明选取了大小相同的滑轮,利用图甲和图乙装置进行实验,并把数据整理记录在下表中。实验次数滑轮材质钩码重G/N提升的高度h/m有用功W有用/J拉力F/N绳端移动的距离s/m总功W总/J机械效率。1铝10.1
19、0.10.60.30.1856%2铝20.10.21.00.30.367%3铝20.20.41.00.60.667%4塑料20.20.40.80.60.4883%5塑料20.20.42.10.20.4295%比较1和2两次实验发现:在所用滑轮组一定时,提升的钩码,机械效率越高。比较3和4两次实验发现:滑轮组的机械效率还与有关。比较两次实验发现:在所用滑轮组一定时,机械效率与提升钩码的高度无关。第5次实验室利用了图的装置完成的,判断依据是。利用图甲的装置,把重4N的物体用2.5N的拉力迅速拉起,滑轮组的机械效率为。可见如果没有刻度尺,只有测力计,也可以测量出滑轮组的机械效率。(2)小明利用图丙装
20、置实验发现:斜面的机械效率与斜面的倾斜程度和摩擦有关,与物重无关。保持斜面倾斜程度不变,可以采用的方法减小摩擦,从而提高斜面的机械效率。(3)实验表明:额外功越小,总功越接近有用功:进一步推理得出:假设没有额外功,总功等于有用功;可见使用任何机械都。下列物理规律的得出运用了这种研究方法的是。A、焦耳定律B、牛顿第一定律C、阿基米德原理D、欧姆定律参考答案一、杠杆杠杆的平衡条件:动力动力臂=阻力阻力臂,或F1l1=F2l2。二、滑轮组滑轮组:滑轮组是动滑轮和定滑轮的组合;特点:既能改变力的方向 ,也能 省力,但 不省功 。使用滑轮组时,有几段绳子吊着物体,提起物体所用的力就是物重的几分之一,即(
21、条件:不计动滑轮、绳重和摩擦)。注意:如果不忽略动滑轮的重量则:。三、功功和力对物体做功的两个必要因素:把力与沿力的方向移动的距离的乘积称为机械功。公式:W=Fs;1 J = 1 Nm力对物体不做功的三种情况:有距离无力。如足球离开脚后在水平面上滚动了一段距离,人对足球没有做功;有力无距离。如两名同学没有搬起石头,所以对石头没有做功;力与距离垂直。如搬着水桶水平移动一段距离,此情况叫“垂直无功”。三、功率定义:功率是表示做功快慢的物理量,物理学中,功与做功所用时间之比叫功率,它在数值上等于单位时间内所做的功;单位:单位瓦特,简称瓦,用字母W表示。公式:P=W/t,1W = 1J/s,推导式:P
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