一、單元重要考點(diǎn)歸納總結(jié)考點(diǎn)一：杠桿1.定義：一根在力的作用下能繞固定點(diǎn)轉(zhuǎn)動的硬棒。一根硬棒能成為杠桿要具備兩個條件：有力的作用；能繞某固定點(diǎn)轉(zhuǎn)動。兩個條件缺一不可，杠桿的形狀可以是直的，也可以是彎的，但必須是硬的，支點(diǎn)可以在杠桿的一端，也可以在杠桿上的其它位置處。2.杠桿的五要素（1）支點(diǎn)：杠桿繞著固定轉(zhuǎn)動的點(diǎn)，用字母“O”表示。（2）動力：促使杠桿轉(zhuǎn)動的力，常用字母“F1”表示。（3）阻力：阻礙杠桿轉(zhuǎn)動的力，常用字母“F2”表示。（4）動力臂：支點(diǎn)到動力作用線的距離，常用字母“L1”表示。（5）阻力臂：支點(diǎn)到阻力作用線的距離，常用字母“L2”表示。考點(diǎn)二：杠桿分類物理量杠桿力臂力特點(diǎn)應(yīng)用舉例省力杠桿L1＞L2F1＜F2省力費(fèi)距離撬棒費(fèi)力杠桿L1＜L2F1＞F2費(fèi)力省距離船槳等臂杠桿L1=L2F1=F2不省力也不費(fèi)距離天平考點(diǎn)三：杠桿的平衡條件1.杠桿的平衡條件是指杠桿靜止不動或勻速轉(zhuǎn)動。2.杠桿的平衡條件又稱杠桿原理，其表達(dá)式為：動力×動力臂=阻力×阻力臂（F1L1=F2L2）或3.從杠桿的平衡可知，力和力臂的大小成反比，即力臂越長，力就越小，計算時，單位要統(tǒng)一，即動力和阻力的單位要統(tǒng)一，動力臂和阻力臂的單位也要統(tǒng)一。定義實(shí)質(zhì)特點(diǎn)動滑輪滑輪可以和重物一起動動力臂是阻力臂二倍的杠桿不能改變力的方向但能省力定滑輪滑輪固定不動等臂杠桿不能省力但能改變力的方向考點(diǎn)四：定滑輪和動滑輪考點(diǎn)五：滑輪組1.定義：由若干個定滑輪和動滑輪匹配而成的叫滑輪組。2.特點(diǎn)：既能省力又能改變力的方向，但是要費(fèi)距離。3.省力特點(diǎn):使用滑輪組時，有幾段（股）繩子吊著物體，提起重物所用的力就是物重的幾分之一，即F=G，其中F為提起重物所用的力，G為物重，n為承受物重的繩子段（股）數(shù)，即繞在動滑輪上的繩子段（股）數(shù)。考點(diǎn)六：機(jī)械效率1.有用功(W有）：人們?yōu)榱诉_(dá)到工作目的的必須要做的功。2.額外功(W額）：利用機(jī)械時不想需要但不得不做的功。3.總功(W總）：外力所做的功，即有用功和額外功的總和。即W總=W有+W額。4.定義：機(jī)械效率是有用功與總功的比值，分析判定一個機(jī)械的機(jī)械效率高低要分析兩個因素：有用功與總功。任何機(jī)械的機(jī)械效率都小于1.5.計算公式:η=×100％。6.提高機(jī)械效率的途徑：盡可能增加提升物體的重力；減輕機(jī)械的自身重量；合理地減少部件間的有害摩擦。7.特點(diǎn)：機(jī)械效率總是小于1.二、單元重要例題及其解析【例題1】人體中的許多部位都具有杠桿的功能。如圖是人用手托住物體時手臂的示意圖，當(dāng)人手托5kg的物體保持平衡時，肱二頭肌收縮對橈骨所施加力的大小一定（）A．大于5kg B．大于49N C．小于49N D．等于49N【答案】B肱二頭肌的拉力為動力，物體對手的壓力為阻力，支點(diǎn)在肘，如圖所示：所以動力臂小于阻力臂，根據(jù)杠桿平衡條件：F1L1=F2L2因?yàn)長1＜L2所以F1＞F2即肱二頭肌收縮所承受的力一定大于49N．故B正確，CD錯誤?！纠}2】對物理概念的理解是學(xué)好物理的關(guān)鍵。關(guān)于功、功率和機(jī)械效率，下列說法正確的是（）A．通過改進(jìn)機(jī)械的性能可以使機(jī)械效率達(dá)到100%B．做功多的機(jī)械，功率一定大C．功率大的機(jī)械，做功一定快D．做功快的機(jī)械，機(jī)械效率一定高【答案】C【解析】A．使用任何機(jī)械都要做額外功，所以總功一定大于有用功，即有用功與總功的比值一定小于1，也就是機(jī)械效率小于100%．故A錯誤；B．功率是做功多少與所用時間的比值。做功多，時間不確定，功率大小不能確定。故B錯誤；C．功率反映做功的快慢，功率大則做功快，功率小，則做功慢。故C正確；D．機(jī)械效率與做功快慢沒有關(guān)系。故D錯誤。【例題3】如圖所示，用滑輪組提升重物時，重400N的物體在10s內(nèi)勻速上升了1m。已知拉繩子的力F為250N，則提升重物的過粒中（）A．做的總功是400J B．拉力F的功率是25WC．繩子自由端被拉下1m D．滑輪組的機(jī)械效率是80%【答案】D【解析】（1）（3）已知拉力大小，由圖可知使用滑輪組承擔(dān)物重的繩子股數(shù)n=2，則s=2h，求出拉力端移動距離，利用W=Fs可求總功；（2）知道做功時間，利用P=求出拉力F的功率；（4）已知物重和物體被提升高度，根據(jù)公式W=Gh可計算出有用功；利用效率公式η=求滑輪組的機(jī)械效率。A、C．由圖知，n=2，則繩子自由端移動的距離：s=2h=2×1m=2m，故C錯誤；拉力做的總功：W總=Fs=250N×2m=500J，故A錯誤；B．拉力F的功率：P===50W，故B錯誤；D．有用功：W有用=Gh=400N×1m=400J，滑輪組的機(jī)械效率：η=×100%=×100%=80%，故D正確?！纠}4】利用如圖所示的滑輪組，用F=1000N的力拉繩子自由端，貨物A以0.1m/s的速度勻速直線運(yùn)動l0s，整個過程中，滑輪組的機(jī)械效率為75%．求：（1）貨物A在10s內(nèi)移動的距離：（2）這個過程中拉力F的功率：（3）水平地面對貨物A的摩擦力大?。敬鸢浮浚?）貨物A在10s內(nèi)移動的距離為1m；（2）這個過程中拉力F的功率200W；（3）水平地面對貨物A的摩擦力大小1500N．【解析】根據(jù)s=vt算出貨物A在10s內(nèi)移動的距離由圖示可知，滑輪組承重繩子的有效股數(shù)：n=2，求出繩子自由端移動的距離；由功率公式P=Fv求出拉力的功率；根據(jù)機(jī)械效率公式η===求出摩擦力．（1）根據(jù)v=可知貨物A在10s內(nèi)移動的距離：sA=vAt=0.1m/s×10s=1m；（3）由η===得摩擦力：f=nηF=2×75%×1000N=1500N．《簡單機(jī)械》單元核心素養(yǎng)達(dá)標(biāo)測試題一、選擇題1.下圖所示的工具中，正常使用時屬于費(fèi)力杠桿的是（）A．瓶起子 B.我國人民發(fā)明的用餐工具筷子C．核桃鉗D.羊角錘【答案】B【解析】結(jié)合生活經(jīng)驗(yàn)，先判斷杠桿在使用過程中，動力臂和阻力臂的大小關(guān)系，根據(jù)杠桿平衡條件再確定動力和阻力的大小，最后判斷它是屬于哪種類型的杠桿．A.起子在使用過程中，動力臂大于阻力臂，是省力杠桿；B.筷子在使用過程中，動力臂小于阻力臂，是費(fèi)力杠桿；C.核桃鉗在使用過程中，動力臂大于阻力臂，是省力杠桿；D.羊角錘在使用過程中，動力臂大于阻力臂，是省力杠桿.2．如圖所示，兩個等高的托盤秤甲、乙放在同一水平地面上，質(zhì)量分布不均勻的木條AB重24N，A、B是木條兩端，O、C是木條上的兩個點(diǎn)，AO=B0，AC=OC．A端放在托盤秤甲上，B端放在托盤秤乙上，托盤秤甲的示數(shù)是6N．現(xiàn)移動托盤秤甲，讓C點(diǎn)放在托盤秤甲上。此時托盤秤乙的示數(shù)是（）A．8N B．12N C．16N D．18N【答案】C【解析】設(shè)木條重心在D點(diǎn)，當(dāng)A端放在托盤秤甲上，B端放在托盤秤乙上時，以B端為支點(diǎn)，托盤秤甲的示數(shù)是6N，根據(jù)力的作用是相互的，所以托盤秤對木條A端的支持力為6N，如圖所示：由杠桿平衡條件有：FA×AB=G×BD，即：6N×AB=24N×BD，所以：AB=4BD，BD=AB，當(dāng)C點(diǎn)放在托盤秤甲上時，仍以C為支點(diǎn)，此時托盤秤乙對木條B處的支持力為FB，因?yàn)锳O=BO，AC=OC，所以CO=OD=BD，BC=3BD，CD=2BD由杠桿平衡條件有：FB×BC=G×CD，即：FB×3BD=24N×2BD，所以：FB=16N，則托盤秤乙的示數(shù)為16N。3．如圖所示，工人用150N的拉力通過滑輪組吊起質(zhì)量為20kg的箱子。若箱子被勻速豎直提升了2m，不計繩重和摩擦，g取10N/kg，則（）A．箱子的重力勢能增大B．動滑輪的重力為100NC．工人施加的拉力做的功為300JD．滑輪組的機(jī)械效率為66.7%【答案】ABD【解析】（1）重力勢能大小的影響因素：質(zhì)量、被舉得高度。質(zhì)量越大，高度越高，重力勢能越大；（2）知道箱子的質(zhì)量，根據(jù)G=mg求出重力，由圖可知，滑輪組繩子的有效股數(shù)，利用F=（G+G動）求出動滑輪的重力；B．箱子受到的重力：G=mg=20kg×10N/kg=200N；由圖可知，n=2，則由F=（G+G動）可得動滑輪的重力：G動=nF﹣G=2×150N﹣200N=100N；故B正確；C．由圖可知，n=2，繩端移動的距離s=nh=2×2m=4m，工人做的總功：W總=Fs=150N×4m=600J；故C錯誤；D．有用功：W有=Gh=200N×2m=400J滑輪組的機(jī)械效率：η==≈66.7%．故D正確。4．小麗同學(xué)積極響應(yīng)“共享單車，綠色出行”的倡議，她在騎行中觀察到自行車的許多部件運(yùn)用了所學(xué)的物理知識．下列有關(guān)說法正確的是（）A．輪胎刻有凹凸不平的花紋，是為了增大摩擦B．車閘屬于費(fèi)力杠桿，是為了省距離C．車座制成弧面，是為了增大與人體的接觸面積，增大壓強(qiáng)D．軸承中裝有滾珠是為了增大摩擦【答案】A【解析】利用以下知識分析解答：（1）增大摩擦力的方法：在接觸面粗糙程度一定時，通過增大壓力來增大摩擦力；在壓力一定時，通過增大接觸面的粗糙程度來增大摩擦力．A．輪胎刻有花紋，是在壓力一定時，通過增大接觸面的粗糙程度來增大摩擦力．故A正確；B．車閘的動力臂大于阻力臂，是省力杠桿，但費(fèi)距離，故B錯誤；C．車座制成弧面，是在壓力一定時，通過增大受力面積來減小壓強(qiáng)；故C錯誤；D．軸承安裝滾珠，是用滾動代替滑動來減小摩擦．故D錯誤．5．小明在水平地面上推如圖所示的一只圓柱形油桶，油桶高40cm，底部直徑為30cm，裝滿油后總重2000N．下列說法中正確的是（）A．要使底部C稍稍離開地面，他至少應(yīng)對油桶施加600N的力B．他用水平力雖沒推動油桶，但他用了力，所以他對油桶做了功C．他用水平力沒推動油桶，是因?yàn)橥屏π∮谀Σ亮．油桶勻速運(yùn)動時，地面對油桶的支持力和油桶對地面的壓力是平衡力【答案】A【解析】（1）根據(jù)杠桿平衡原理，確定出使杠桿平衡的動力方向，然后利用幾何關(guān)系求出力臂，再利用平衡條件求出最小拉力的大小。（2）根據(jù)做功的條件分析；（3）根據(jù)二力平衡分析；（4）根據(jù)平衡力的條件分析。A．作用在B點(diǎn)的力，要使油桶C點(diǎn)稍離地面，必須以C點(diǎn)為支點(diǎn)，則BC作為動力臂最長，此時動力也最小，最省力，此時動力為F，阻力為G=2000N，動力臂L1===50cm，阻力臂L2=CD/2=30cm/2=15cm，由于F1L1=F2L2，則最小拉力F===600N，故A正確。B．他用水平力沒推動油桶，沒在力的方向上通過距離，故不做功，故B錯誤；C．他用水平力沒推動油桶，油桶處于靜止?fàn)顟B(tài)，推力等于摩擦力，故C錯誤；D．地面對油桶的支持力和油桶對地面的壓力沒有作用在同一個物體上，不是平衡力，故D錯誤。6．如圖所示，用力F拉著重為G的物體豎直勻速上升，在時間t內(nèi)物體上升的高度為h（物體未拉出水面），若物體的體積為V，水的密度為ρ，則下列算式正確的是（）A．η= B．η= C．W有=Gh D．P有=【答案】D【解析】用力F拉著重為G的物體豎直勻速上升時物體未拉出水面，排開水的體積和自身的體積相等，根據(jù)阿基米德原理求出受到的浮力，由圖可知滑輪組繩子的有效股數(shù)，根據(jù)s=mh求出繩端移動的距離，根據(jù)W=Fs求出拉力做的功，根據(jù)W=（G﹣F?。﹉求出有用功，根據(jù)P=求出有用功的功率，利用η=求出滑輪組的機(jī)械效率．因物體浸沒時排開液體的體積和自身的體積相等，所以，物體豎直勻速上升過程中，受到的浮力：F浮=ρgV排=ρgV；由圖可知，滑輪組繩子的有效股數(shù)n=3，有用功的功率：P有==，故D正確；滑輪組的機(jī)械效率：η===，故AB錯誤．7.如圖是一種切甘蔗用的鍘刀示意圖。下列有關(guān)說法正確的是（）A．刀刃很薄可以增大壓力B．鍘刀實(shí)質(zhì)上是一種費(fèi)力杠桿C．甘蔗放在a點(diǎn)比b點(diǎn)更易被切斷D．手沿F1方向用力比沿F2方向更省力【答案】C【解析】刀刃很薄是減小了受力面積，從而增大壓強(qiáng)，故A錯誤；鍘刀當(dāng)動力臂大于阻力臂時，是省力杠桿，故B錯誤；甘蔗放在a點(diǎn)比b點(diǎn)阻力臂小，根據(jù)F1L1=F2L2，可知甘蔗放在a點(diǎn)比b點(diǎn)更易被切斷，故C正確；動力臂垂直于力的方向，可知F2動力臂大于F1，因此F2更省力，故D錯誤；故應(yīng)選C。8．踮腳是一項(xiàng)很好的有氧運(yùn)動（如圖），它簡單易學(xué)，不受場地的限制，深受廣大群眾的喜愛，踮腳運(yùn)動的基本模型是杠桿，下列分析正確的是（）A．腳后跟是支點(diǎn)，是省力杠桿B．腳后跟是支點(diǎn)，是費(fèi)力杠桿C．腳掌與地面接觸的地方是支點(diǎn)，是省力杠桿D．腳掌與地面接觸的地方是支點(diǎn)，是費(fèi)力杠桿【答案】C【解析】如下圖所示，踮腳時，腳掌與地面接觸的地方是支點(diǎn)，小腿肌肉對腳的拉力向上，從圖中可知動力臂大于阻力臂，是省力杠桿，故應(yīng)選C。9．如圖所示，某工地用滑輪組將重為5000N的貨物勻速提升6m，所用時間為20s，在繩的末端所用拉力為2200N，下列說法錯誤的是（）A．M處滑輪的作用是改變力的方向B．提升貨物過程中的有用功是3×104JC．拉力的功率為660WD．若只增加貨物所受的重力，滑輪組的機(jī)械效率將增大【答案】C【解析】A．M處滑輪的軸的位置不變，是定滑輪，其作用是改變力的方向，故A正確；B．提升貨物過程中的有用功W有用=Gh=5000N×6m=3×104J，故B正確；C．由圖知n=3，則拉力端移動距離s=3h=3×6m=18m，拉力做的總功W總=Fs=2200N×18m=3.96×104J，拉力做功功率：P===1980W，故C錯；D．只增加貨物所受的重力，有用功增加，額外功不變，有用功占和總功的比值變大，滑輪組的機(jī)械效率也會隨之增大，故D正確．10．建筑工人用如圖所示的滑輪組，在4s內(nèi)將重為1500N的物體沿水平方向勻速移動2m的過程中，所用的拉力大小為375N，物體受到水平地面的摩擦力為物重的0.4倍．在此過程中下列說法正確的是（）A．繩子自由端沿水平方向移動了6mB．物體受到的拉力為750NC．拉力F的功率為750WD．滑輪組的機(jī)械效率為80%【答案】D【解析】本題考查了做功公式、功率公式、機(jī)械效率公式以及二力平衡條件的應(yīng)用，明確有用功和滑輪組繩子的有效股數(shù)是關(guān)鍵．（4）根據(jù)W有=FAsA求出拉力做的有用功，根據(jù)η=×100%求出滑輪組的機(jī)械效率．A．由圖可知，n=2，則繩子自由端沿水平方向移動的距離s=nsA=2×2m=4m，故A錯誤；B．物體沿水平方向勻速移動時處于平衡狀態(tài)，物體受到的拉力和摩擦力是一對平衡力，則物體受到的拉力FA=f=0.4G=0.4×1500N=600N，故B錯誤；C．拉力F做的功W總=Fs=375N×4m=1500J，則拉力F的功率P===375W，故C錯誤；D．有用功W有=FAsA=600N×2m=1200J，則滑輪組的機(jī)械效率η=×100%=×100%=80%，故D正確．11.如圖所示，小王通過滑輪組向高處提升重210N的物體，動滑輪重10N，定滑輪重15N，不計繩重及滑輪與軸之間的摩擦．8s內(nèi)物體勻速上升4m，則該8s內(nèi)（）A．小王做的有用功為840J B．小王做的額外功為100JC．小王做功的功率為110W D．小王對繩子的拉力為70N【答案】AC【解析】知道物體的重力和提升的高度，根據(jù)W=Gh求出有用功，不計繩重及滑輪與軸之間的摩擦，克服動滑輪重力做的功為額外功，根據(jù)W=G動h求出小王做的額外功，有用功和額外功之和即為小王做的功，根據(jù)P=求出小王做功的功率；由圖知滑輪組繩子的有效股數(shù)，根據(jù)F=（G+G動）求出小王對繩子的拉力．小王做的有用功：W有=Gh=210N×4m=840J，故A正確；不計繩重及滑輪與軸之間的摩擦，小王做的額外功：W額=G動h=10N×4m=40J，故B錯誤；小王做功的功：W總=W有+W額=840J+40J=880J，小王做功的功率：P===110W，故C正確；由圖可知，n=3，則小王對繩子的拉力：F=（G+G動）=（210N+10N）≈73.3N，故D錯誤．12.如圖所示，用完全相同的四個滑輪和兩根相同的細(xì)繩組成甲、乙兩個滑輪組，在各自的自由端施加大小分別為F1和F2的拉力，將相同的重物緩慢提升相同的高度（不計繩重和一切摩擦）．下列說法正確的是（）A．拉力F1小于拉力F2B．甲、乙兩滑輪組的機(jī)械效率相同C．甲、乙兩滑輪組中的動滑輪都是費(fèi)力機(jī)械D．甲、乙兩滑輪組中繩子自由端移動的距離相等【答案】BA．不計繩重及摩擦，因?yàn)槔=（G物+G動），n1=2，n2=3，所以繩端的拉力：F1=（G物+G動），F(xiàn)2=（G物+G動），所以F1＞F2，故A錯誤；B．因?yàn)閯踊喼叵嗤?，提升的物體重和高度相同，W額=G動h，W有用=G物h，所以利用滑輪組做的有用功相同、額外功相同，則總功相同；因?yàn)棣?，所以兩滑輪組的機(jī)械效率相同，故B正確；C．使用動滑輪能夠省力，動滑輪為省力杠桿，故C錯誤；D．因?yàn)槔K子自由端移動的距離s=nh，n1=2，n2=3，提升物體的高度h相同，所以s1=2h，s2=3h，則s1≠s2，故D錯誤；二、填空題13.一根均勻的長方體細(xì)長直棒重1.5牛，下底面積為20厘米2，將它放在水平桌面上，并有的長度露出桌面外，如圖所示。（1）直棒對桌面的壓強(qiáng)為帕。（2）在棒的右端至少應(yīng)施加牛的豎直向下的力，才能讓它的左端離開桌面?！敬鸢浮浚?）1000；（2）1.5。【解析】（1）直棒對桌面的壓力：F=G=1.5N；有的長度露出桌面外，直棒對桌面的壓強(qiáng)為：p===1000Pa；（2）在棒的右端施加力，使左端抬起，此時直棒相當(dāng)于杠桿，支點(diǎn)在桌邊，根據(jù)杠桿的平衡條件，要使動力最小，應(yīng)該使動力臂最長，所以應(yīng)在最右端施加一個豎直向下的力，如圖所示：設(shè)直棒的長為L，由題知L1=L，重力的力臂L2=﹣=L，根據(jù)杠桿的平衡條件可得：F?L1=G?L2，即：F×L=1.5N×L，解得：F=1.5N。14.如圖所示，將長為1.2米的輕質(zhì)木棒平放在水平方形臺面上，左右兩端點(diǎn)分別為A、B，它們距臺面邊緣處的距離均為0.3米。在A端掛一個重為30牛的物體，在B端掛一個重為G的物體。（1）若G=30牛，臺面受到木棒的壓力為牛。（2）若要使木棒右端下沉，B端掛的物體至少要大于牛。（3）若B端掛物體后，木棒仍在水平臺面上靜止，則G的取值范圍為牛?！敬鸢浮浚?）60；（2）90；（3）l0～90。（3）若以右邊緣為支點(diǎn)，右邊力臂最小，力最大為90N；若以左邊緣為支點(diǎn)，右邊力臂最大，力最小，此時L左′=0.3m，L右′=1.2m﹣0.3m=0.9m，最小為：F小===10N。15.工人利用斜面和滑輪將物體從斜面底端勻速拉到頂端，斜面高1m，長2m，物體重500N，平行于斜畫的拉力200N，所用時間10s。在此過程中，物體動能（選填“增大”、“減小”或“不變”）。重力勢能（選填“增大”、“減小”或“不變”）。拉力的功率為W，把物體直接提高到斜面頂端做的功為有用功，則這個裝置的機(jī)械效率為。【答案】不變；增大；80；62.5%?！窘馕觥浚?）將物體從斜面底端勻速拉到頂端，質(zhì)量不變，速度不變，則物體的動能不變。（2）物體沿斜面升高，質(zhì)量不變，高度變大，所以其重力勢能增大。（3）圖中滑輪是動滑輪，則繩端通過的距離為：s=2L=2×2m=4m；拉力做功為：W總=Fs=200N×4m=800J；拉力的功率為：P===80W；（4）此過程的有用功為：W有=Gh=500N×1m=500J；這個裝置的機(jī)械效率為：η==×100%=62.5%；16.如圖所示，工人用250N的拉力將重為400N的裝修材料勻速提升6m，所用時間為lmin，則工人做的有用功是J，工人做功的功率是W，動滑輪的機(jī)械效率是。【答案】2400；50；80%。【解析】（1）有用功：W有用=Gh=400N×6m=2400J；（2）由圖知n=2，則拉力端移動距離：s=2h=2×6m=12m，拉力做的總功：W總=Fs=250N×12m=3000J，工人做功的功率：P===50W；（3）動滑輪的機(jī)械效率：η=×100%=×100%=80%。17．如圖所示，在不計繩重和摩擦的情況下，用滑輪在10s內(nèi)將重為40N的物體勻速提升2m，已知拉力F為25N，則在這個過程中拉力做的功是J，滑輪組的機(jī)械效率是，若勻速提升重為80N的物體，則這個滑輪組的機(jī)械效率將（變大/變小/不變）?！敬鸢浮?00；80%；變大?！窘馕觥浚?）由圖可知，連接動滑輪繩子的股數(shù)n=2，繩子自由端移動的距離s=2h=2×2m=4m；則在這個過程中拉力做的功：W總=Fs=25N×4m=100J；（2）拉力做的有用功：W有=Gh=40N×2m=80J，則滑輪組的機(jī)械效率：η=W有/W總×100%=80J/100J×100%=80%；（3）由η=W有/W總×100%=（G/G+G動）×100%可知，滑輪組的機(jī)械效率與動滑輪重和物體重有關(guān)，動滑輪重力不變，物體重力變大，機(jī)械效率將變大。18．小金將長為0.6米、質(zhì)量可忽略不計的木棒擱在肩上，棒的后端A掛一個40牛的物體，肩上支點(diǎn)O離后端A為0.2米，他用手壓住前端B使木棒保持水平平衡，如圖所示，小金的質(zhì)量為50千克，則此時手壓木棒的壓力大小為牛，肩對木棒的支持力大小為牛，人對地面的壓力大小為牛（g=10牛/千克）【答案】20；60；560【解析】（1）由題根據(jù)杠桿的平衡條件有：F×OB=G×OA，即：F×（0.6m﹣0.2m）=40N×0.2m，所以：F=20N；即手壓木棒的壓力大小為20N；肩對木棒的支持力大小為F′=F+G=20N+40N=60N；人對地面的壓力大小為F″=G人+F′=mg+F′=50kg×10N/kg+60N=560N。19．某工人用如圖所示的裝置，將重150N的木塊在10s內(nèi)豎直向上勻速提升4m，此裝置是滑輪（選填“定”或“動”），該工人拉力的功率為W（滑輪和繩的重力、摩擦均不計）【答案】動；60．【解析】（1）圖中的滑輪隨物體一起運(yùn)動，此裝置是動滑輪；（2）滑輪和繩的重力、摩擦均不計，工人拉力做的功：W=Gh=150N×4m=600J，該工人拉力的功率：P===60W．20.某建筑工地用如圖所示的滑輪組提升重物，工人對繩的拉力F為400N，并能用10s的時間將96kg的重物勻速提升2m，則拉力F的功率為W，此時滑輪組的機(jī)械效率為%．（不計繩重和摩擦，取g=10N/kg）【答案】240；80．【解析】知道拉力大小，由滑輪組結(jié)構(gòu)得出承擔(dān)物重的繩子股數(shù)n=3，則s=3h，利用W總=Fs求拉力做功，再利用功率公式求拉力做功功率；知道物重G和提升的高度，利用W=Gh求有用功；再利用效率公式求滑輪組的機(jī)械效率．（1）由圖知，n=3，則繩端移動的距離：s=3h=3×2m=6m，拉力F做的功：W總=Fs=400N×6m=2400J；拉力F做功的功率：P===240W；（2）重物的重力：G=mg=96kg×10N/kg=960N，有用功：W有用=Gh=960N×2m=1920J；滑輪組的機(jī)械效率：η=×100%=×100%=80%．21.如圖所示，一卡車車廂車底底板距地面1.5m高，小張把一塊3m長的鋼板AB搭在車廂底板上，構(gòu)成一個斜面。他通過這個斜面，用F=600N的力，把一個大木箱從B處推到A處的車上，已知木箱重為1000N。則小張推木箱做功大小為________J,這個過程中，斜面的機(jī)械效率大小為_____（結(jié)果保留一位小數(shù)）。1.5m1.5m3mAFB【答案】（1）1800J（2）83.3%【解析】（1）W總=Fs=600N×3m=1800J（2）W有用=Gh=1000N×1.5m=1500Jη=W有用×100%/W總=1500J×100%/1800J≈83.3%22.要把重100N的沙子運(yùn)上三樓。下圖畫出了三種辦法， 種辦法最好， 種辦法最不好，這是因?yàn)? ?！敬鸢浮康谌N辦法最好，第一種辦法最不好。第一種辦法總共做的額外功最多，辦法最不好。第三種辦法做的額外功做少。辦法最好。第三種辦法不得不克服口袋和動滑輪的重力做90J的額外功。由此可見，第三種辦法總共做的功最少，辦法最好；第一種辦法總共做的功最多，辦法最不好。三、作圖題23．請在圖中畫出F的力臂L【答案】如圖所示：【解析】據(jù)力臂的正確畫法作圖，即過支點(diǎn)作力的作用線的垂線段．圖中杠桿支點(diǎn)為O，延長拉力F的作用線，過支點(diǎn)O作F作用線的垂線段，即力臂L。24．在探究杠桿平衡條件時，使輕質(zhì)彎曲杠桿在如圖所示的位置平衡，請畫出阻力F2和阻力臂L2．【答案】如圖所示：【解析】力臂的畫法：首先確定支點(diǎn)；然后找到動力和阻力，并用虛線延長動力和阻力的作用線；畫出支點(diǎn)到動力作用線和阻力作用線的垂線．由圖可知支點(diǎn)是O點(diǎn)，畫出阻力F2及其阻力作用線，從O點(diǎn)向阻力F2的作用線作垂線，支點(diǎn)到垂足的距離就是阻力臂L2．四、實(shí)驗(yàn)探究題25.在“探究杠桿的平衡條件”實(shí)驗(yàn)中，每個鉤碼重力相等，杠桿刻度均勻．（1）平衡時，應(yīng)該讓杠桿靜止在位置．（2）小周同學(xué)所在實(shí)驗(yàn)小組完成某次操作后，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象如圖1所示，他們記錄的數(shù)據(jù)為：動力F1=1.5N，動力臂L1=0.1m，阻力F2=1N，則阻力臂L2=m（3）下列四個因素中，不會帶來實(shí)驗(yàn)誤差的是A．鐵架臺自身的重力足夠大B．單個鉤碼的重力不完全相等C．懸掛鉤碼的繩套重力偏大D．杠桿與轉(zhuǎn)軸之間的摩擦偏大（4）小周同學(xué)所在實(shí)驗(yàn)小組在完成規(guī)定實(shí)驗(yàn)后，他們想進(jìn)一步探究，如果杠桿受到F2、F3兩個阻力，結(jié)構(gòu)會怎樣？通過實(shí)驗(yàn)，他們得到了如圖2所示的結(jié)果．根據(jù)這個結(jié)果，可以初步得出，在這種情況下杠桿的平衡條件為：F1L1=．（F1、F2、F3的力臂分別用L1、L2、L3表示）【答案】（1）水平；（2）0.15；（3）A；（4）F3L3+F2L2．（1）為了便于從杠桿上直接讀取力臂，在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時應(yīng)該使杠桿在水平位置平衡；（2）杠桿平衡條件為：F1l1=F2l2．由杠桿平衡條件得：1.5N×0.1m=1N×L2，得：l2=0.15m；（3）A．鐵架臺自身的重力足夠大目的使杠桿穩(wěn)定，但對杠桿的平衡無影響，故A符合題意；B．單個鉤碼的重力不完全相等，則多個鉤碼總重力無法確定，對實(shí)驗(yàn)結(jié)果有影響，故B不符合題意；C．懸掛鉤碼的繩套重力偏大，會對力的真實(shí)值有影響，故C不符合題意；D．杠桿與轉(zhuǎn)軸之間的摩擦偏大會影響杠桿的靈敏，對測量結(jié)果造成誤差，故D不符合題意，故選A．（4）設(shè)一個鉤碼的重力為G，杠桿一個格的長度為L，根據(jù)杠桿平衡條件可知，杠桿右側(cè)F3L3+F2L2=2G×2L+2G×4L=12GL；杠桿左側(cè)F1L1=4G×3L=12GL，故左側(cè)等于右側(cè)，故F3L3+F2L2=F1L1．26．圖甲是某學(xué)習(xí)小組“測量滑輪組的機(jī)械效率”的示意圖。用彈簧測力計豎直向上拉動繩子自由端，將重為4.5N的物體從A位置提升到A′位置，同時彈簧測力計從圖中的B位置上升到B′位置，在這個過程中，彈簧測力計的示數(shù)如圖乙所示。請你根據(jù)他們做的實(shí)驗(yàn)完成下列問題：（1）物體提升的高度是cm，拉力是N，該滑輪組的機(jī)械效率η=；（2）若在圖甲裝置的基礎(chǔ)上，增加一個動滑輪，改為圖丙所示的裝置，提升同一物體，則滑輪組的機(jī)械效率（選填“變大”、“變小”或“不變”）?！敬鸢浮浚?）5.0；2；75%；（2）變小?！窘馕觥浚?）測力計B位置勻速提升到B'位置，測力計上升的高度為：s=15.0cm；由圖可知，有3段繩子拉著動滑輪，則物體上的高度為：h=s=×15.0cm=5.0cm；由圖可知，測力計的示數(shù)為2N；該動滑輪的機(jī)械效率：η====75%；（3）若在圖甲裝置的基礎(chǔ)上，增加一個動滑輪，此時有用功不變，克服動滑輪重力所做的額外功變大，故機(jī)械效率變小。27．下面是小明和小紅的“測量滑輪組的機(jī)械效率”實(shí)驗(yàn)報告．實(shí)驗(yàn)名稱：測量滑輪組的機(jī)械效率實(shí)驗(yàn)步驟：（1）用彈簧測力計測量鉤碼所受的重力G并填入表格．（2）按如安裝滑輪組，分別記下鉤碼和彈簧測力計的位置．（3）拉動彈簧測力計并讀出拉力F的值，用刻度尺測出的鉤碼上升的高度h和彈簧測力計移動的距離s，將這三個量填入表格．（4）算出有用功W有、總功W總、機(jī)械效率η并填入表格．（5）改變鉤碼上升的高度，重復(fù)上面的實(shí)驗(yàn)，記錄并計算實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)．實(shí)驗(yàn)記錄：實(shí)驗(yàn)次數(shù)鉤碼重力G/N物體上升的高度h/cm有用功W有/J拉力F/N彈簧測力計移動的距離s/cm總功W總/J機(jī)械效率η163.0018.002.389.0021.4284.0%265.0030.002.4015.0036.0083.3%368.0048.002.3624.0056.6484.7%4610.0060.002.3530.0070.5085.1%實(shí)驗(yàn)結(jié)論：在忽略繩子的重力和摩擦的情況下，滑輪組的機(jī)械效率與所提升物體的重力和高度無關(guān)．請你評價小明和小紅的實(shí)驗(yàn)報告．（1）指出實(shí)驗(yàn)步驟中存在的錯誤和不足；（2）從理論上分析說明他們實(shí)驗(yàn)結(jié)論的局限性．【解析】（1）①表中有用功W有用=Gh和總功W總=Fs的計算值都是錯誤的，原因在于計算時，物體上升的高度和測力計通過的距離均以cm為單位，在計算時沒有換算成國際單位m；②在研究滑輪組機(jī)械效率與物體的重力關(guān)系時，應(yīng)改變提升的物體重力大小，由表中數(shù)據(jù)可知，小明和小紅沒有改變提升物體的重力大小，故無法得出機(jī)械效率大小與提升物體重力的關(guān)系；（2）研究滑輪組機(jī)械效率與所提升物體高度的關(guān)系時，要控制物體的重力相同，為使結(jié)論具有普遍性，應(yīng)換用不同的滑輪組多次實(shí)驗(yàn)；原實(shí)驗(yàn)只使用了一個滑輪組做了實(shí)驗(yàn)；研究滑輪組機(jī)械效率與所提升物體重力的關(guān)系時，應(yīng)改變物體的重力大小，使用不同的滑輪組做實(shí)驗(yàn)，而原實(shí)驗(yàn)沒有改變物體的重力用只使用了同一滑輪組做實(shí)驗(yàn)。五、計算題28．如圖所示，用甲、乙兩種滑輪組，分別勻速豎直向上提升同一重物，從相同位置開始提升至同一高度處，求：（1）若不計繩重，滑輪重及摩擦，兩次拉力F1和F2之比；（2）若不計繩重及摩擦，重物質(zhì)量為400g，動滑輪質(zhì)量為100g，勻速拉動過程中甲、乙兩裝置的機(jī)械效率?！敬鸢浮浚?）若不計繩重、滑輪重及摩擦，兩次拉力F1和F2之比為3：2；（2）若不計繩重及摩擦，甲、乙兩裝置的機(jī)械效率都是80%。【解析】（1）由圖知，甲圖中，n1=2；乙圖中，n2=3，若不計繩重、滑輪重及摩擦，則拉力F=G，兩次拉力F1和F2之比：F1：F2=G：G=：=3：2；（2）重物的重力：G=mg=0.4kg×10N/kg=4N，動滑輪的重力：G輪=m輪g=0.1kg×10N/kg=1N，不計繩重及摩擦?xí)r，滑輪組的機(jī)械效率η===，由于兩裝置中物重和動滑輪重均相同，所以甲、乙兩裝置的機(jī)械效率：η1=η2==×100%=80%。29．如圖是利用滑輪組打撈水中物體的簡化模型示意圖，工人用一滑輪組從水中打撈物體。已知：物體的質(zhì)量為90kg且以恒定速度勻速上升，當(dāng)物體完全露出水面，工人對滑輪組繩子自由端的拉力F1為400N，此時滑輪組的機(jī)械效率η1為75%（繩的質(zhì)量、滑輪與軸的摩擦以及水的阻力均忽略不計，g=10N/kg）。（1）請你根據(jù)題目中的條件，判斷出工人所使用的滑輪組是下列中的圖。（2）工人的質(zhì)量為60kg，雙腳與地面接觸面積為2.5×10﹣3m2，物體浸沒在水中和完全被打撈出水面時工人對地面的壓強(qiáng)變化了4×104Pa，求物體浸沒在水中時受到的浮力。（3）若物體完全浸沒在水中時，工人拉力的功率為180W，求物體上升的速度?！敬鸢浮浚?）A；（2）物體浸沒在水中時受到的浮力為300N；（3）物體上升的速度為0.2m/s。（2）由題知，繩的質(zhì)量、滑輪與軸的摩擦以及水的阻力