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(共23张PPT)
第十章 机械与人
第一节 科学探究：杠杆的平衡条件
第2课时 杠杆的运用
课时精要导练
课时分层提优
1.杠杆的类型
杠杆分类 省力杠杆 费力杠杆 等臂杠杆
力臂关系 l1　　l2 l1　　l2 l1　　l2
力的关系 F1　　F2 F1　　F2 F1　　F2
特点 省力，费距离 费力，省距离 既不省力，也不费力
举例 撬棒、老虎钳等 镊子、钓鱼竿等 天平、定滑轮等
＞
＞
＜
＜
＝
＝
2.动力最小的判断方法：根据杠杆平衡的条件，在阻力和阻力臂一定的情况下，杠杆平衡，要使动力最小，动力臂应最 。
大
3.最大动力臂的画法：①已知动力的作用点，支点与动力作用点的连线作为动力臂，动力臂最大；②如果不知动力的作用点，选择杠杆上距离支点最远的点作为动力作用点，支点与动力作用点的连线作为动力臂，动力臂最大。
判断杠杆的类型，关键是比较动力臂和阻力臂的大小，从而判断动力与阻力的大小，进而作出判断。
省力杠杆费距离，费力杠杆省距离，既省力又省距离的杠杆是不存在的。
最大动力臂的判断口诀“点点相连力最小”，就是把支点与动力作用点的连线作为动力臂，动力臂最大，动力最小。
知识点一　杠杆的类型
1.易错点　分不清杠杆的支点
(2023恩施州)我们用扫把扫地，左手握住柄的末端，右手向前推扫柄时，扫把是( )
A.省力杠杆 B.费力杠杆 C.等臂杠杆 D.都不正确
B
2.(2023怀化)生活中常用到各种各样的杠杆。有借助撬棒来撬动石头(如图甲)，撬棒属于 杠杆；有称量物体质量的天平(如图乙)，天平属于 杠杆。(均选填“省力”“费力”或“等臂”)
省力
等臂
知识点二　杠杆平衡的最小力
3.能使杠杆OA水平平衡的最小力的方向为( )
A.AB B.AC C.AD D.AE
A
4.停放自行车时，若要从图示四点中选择一点施加竖直向上的力，将后轮略微提起，其中最省力的点是( )
A.A点 B.B点 C.C点 D.D点
D
5.(2023连云港)如图所示，每个钩码的质量为50 g，在均匀杠杆的A处挂2个钩码，B处挂1个钩码，杠杆恰好水平平衡。在A、B两处再各加1个钩码，那么( )
A.杠杆仍水平平衡
B.杠杆的左边向下倾斜
C.杠杆的右边向下倾斜
D.将A处的钩码向左移动一格，杠杆仍能水平平衡
知识点三　动态杠杆问题
C
6.如图所示，一根质地均匀的木杆可绕O点自由转动，在木杆的右端施加一个始终垂直于木杆的作用力F，使木杆从OA位置匀速转到水平位置的过程中，力F的大小将( )
A.逐渐变大
B.逐渐变小
C.先变大，后变小
D.先变小，后变大
A
7.(教材P190“作业”T5改编) 建筑工人用独轮车搬运砖头，如图所示。推车时人手向上的作用力小于车厢和砖头的总重力，对此分析正确的是( )
A.以轮子轴心为支点，动力臂大于阻力臂
B.以轮子轴心为支点，动力臂小于阻力臂
C.以人手握车杆的点为支点，动力臂大于阻力臂
D.以人手握车杆的点为支点，动力臂等于阻力臂
A
8.某天，“生物”和“物理”两位大师在一起进行体育锻炼。“生物”大师伸出健硕的手臂对“物理”大师说：“看，我能提起很重的物体哦(如图)！”“物理”大师竖起大拇指说：“真厉害！其实，你的前臂就是物理学中的一根杠杆。”以下对于这根杠杆在提起重物的过程中，分析合理的是( )
A.前臂杠杆的支点O在肘关节处
B.肱二头肌给桡骨的力F1是阻力
C.重物给前臂的力F2是动力
D.前臂是一根省力杠杆
A
9.传统文化(2023无锡)如图所示是《天工开物》中记载的我国传统提水工具“桔槔”，用绳子系住一根直硬棒的O点作为支点，A端挂有重为40 N的石块，B端挂有重为20 N的空桶，OA长为1.2 m，OB长为0.6 m。使用时，人向下拉绳放下空桶，装满重为100 N的水后向上拉绳缓慢将桶提起，硬棒质量忽略不计。下列说法中正确的是( )
A.向下拉绳放下空桶时桔槔为省力杠杆
B.向下拉绳放下空桶时拉力为20 N
C.向上拉绳提起装满水的桶时桔槔为费力杠杆
D.向上拉绳提起装满水的桶时拉力为40 N
D
10.(2023广元)如图所示，杠杆OBA可绕O点在竖直平面内转动，OB＝2BA，在B点悬挂一个10 N的重物G，在A点施加竖直向上的动力F，使杠杆OBA水平平衡(杠杆重力及摩擦均忽略不计)，下列说法正确的是( )
A.在A点施加竖直向上的力F1时，该杠杆是费力杠杆
B.作用在A点的力F1的大小为5 N
C.如果重物的悬挂点B向O点移动，要使杠杆水平平衡，F1应变小
D.若将作用于A点的力F1变为图中F2，要使杠杆水平平衡，F2应小于F1
C
11.如图所示，在轻质木板中心O点挖孔，插一金属杆，固定在铁架台上，木板可以围绕O点自由转动(不计摩擦)。每个钩码的质量均相同，A、B、C、D、E、F为挂钩(不计挂钩重)，已知AB＝BO＝OC＝CD，ABOCD的连线水平，且与EDF的连线垂直。现在B处挂两个钩码，D处挂一个钩码，木板在水平位置平衡。下列做法仍能使木板在水平位置平衡的是( )
A.在B、D两处各加挂一个钩码
B.在B、D两处各加挂两个钩码
C.把B处钩码移到A处，把D处钩码挂在C处
D.保持B处钩码不动，把D处钩码挂到F处
D
12.(2023大连)如图所示，放置花盆的支架只在A、D两点用螺钉固定在墙壁上，BC保持水平。已知AC长为l1，CD长为l2，BC长为l3，花盆的重力为G，重力作用线恰好过BC中点。若不计支架的重力，则D点螺钉对支架的水平拉力F＝ 　(用已知量表示)。为了减小拉力F，花盆位置应离墙壁　　 一些。
近
13.(2023苏州)图中，用直棒提升重物，画出图示位置所用最小力F1和阻力F2的力臂l2。
1.新素材 如图，漫画中的猎人和熊处于平衡木的两端，保持着脆弱的平衡。利用杠杆平衡条件分析下列说法正确的是( )
A.若猎人把枪扔掉，则猎人一端会下降
B.若熊丢掉口中的猎物，则猎人一端会下降
C.若猎人端着枪向前趴下，则猎人一端会下降
D.若二者同时向远离支点的方向移动相同距离，则猎人一端会下降
B
2.如图所示，轻质杠杆AOB的支点是O，AO＝OB。若在A端和B端分别悬挂重力相等的两个重物，则杠杆( )
A.保持平衡　　　　B.A端下沉 C.B端下沉 D.以上均可能
B
3.分类讨论如图所示为“硬币玩转跷跷板”装置，跷跷板上相邻的硬币放置点间距相等，在放硬币之前，跷跷板在水平位置平衡，说明该跷跷板的重心在　　点，在A点叠放三枚硬币时，则可在E点叠放　　枚硬币能使　　
跷跷板再次水平平衡。保持A点叠放三枚硬币不变，在跷跷板上已标出的其余6个点中，有的点上无论叠放多少枚硬币都无法使跷跷板再次水平平衡，这样的点一共有　　个。
D
9
4
4.开放性试题(2023河北改编)在均匀直尺的中央挖一小凹槽，把一个薄金属片一端插入橡皮中，另一端支在直尺的凹槽内制成一个简易“天平”。静止时直尺水平平衡。在直尺的两侧各放一个相同的小盘，在小盘中倒入质量不等的大米和小米，调整小盘在直尺上的位置，使直尺再次水平平衡，如图所示。由图可知，大米的质量　　　(选填“大于”或“小于”)小米的质量。F是左盘对直尺施加的力，现向左盘中再加入少量大米，写出能够使直尺恢复平衡的方法：
小于
(1) ；
(2) ；
(3) 。
向右盘中加入适量小米
把左盘靠近支点
把右盘远离支点(共23张PPT)
第十章 机械与人
第二节　滑轮及其应用
课时精要导练
课时分层提优
1.定滑轮和动滑轮
定滑轮 动滑轮
定义 使用滑轮时，其轴 的滑轮 使用滑轮时，滑轮的轴随
的滑轮
特点 使用定滑轮不能省力，但 可以 力的方向 使用动滑轮能 ，但不能改变力的
实质 是一个 杠杆 是一个 的省力杠杆
固定不动
物体一起运动
改变
省力
方向
动力臂为阻力臂2倍
等臂
2.滑轮组
（1）概念：　　　 和 　　　 组合在一起的装置叫做滑轮组。
（2）特点
①使用滑轮组提起重物时，若不考虑绳重、动滑轮重及摩擦，从动滑轮上或与动滑轮相连的框上引出　　　股绳子，提起物体所用的力就是物重的
　　　分之一，即F＝G物。
②绳子自由端移动的距离s是物体上升高度h的n倍，即s＝　 h。
定滑轮
动滑轮
几(n)
几(n)
n
③滑轮组的应用
使用方式 图示 省力规律 距离关系
竖直方向上 F＝(G物＋G动) 不计摩擦 s＝nh
水平方向上 F＝f 不计摩擦 s绳＝ns物
使用滑轮提、拉物体时，一个装置中同一股绳子上的拉力都相等。
使用动滑轮时，不计绳重及摩擦，以动滑轮为研究对象，由力的平衡可知：
a.不计动滑轮重时，拉力的大小F＝G物；
b.考虑动滑轮重时，拉力的大小F＝(G物＋G动)。
滑轮组的绕绳方法“奇动偶定”，即n为奇数时，绳子的起点固定在动滑轮上，如图甲；n为偶数时，绳子的起点固定在定滑轮上，如图乙。
知识点一　定滑轮和动滑轮
1.(教材P193“作业”T1改编)(2023自贡)如图所示，用一根绳子绕过定滑轮，一端拴在钩码上，手执另一端，分别用力F1、F2、F3匀速拉起钩码。忽略绳子与滑轮的摩擦，下列说法正确的是( )
A.F1、F2、F3的大小相等 　　B.F1最大
C.F2最大 　 　D.F3最大
A
2.如图为家庭手摇升降晾衣架结构图，当顺时针摇动手柄时，横梁上升，下列滑轮属于动滑轮的是( )
A.甲 B.乙 C.丙 D.丁
D
3.(2023双鸭山宝清期末)如图所示，分别利用甲、乙两滑轮匀速提起两个重物，其中乙滑轮的自由端F2上升4 m，则物体升高 　 m；不计滑轮和绳子的重力及摩擦，若拉力F1＝F2，则GA 　 (选填“＜”“＝”或“＞”)GB。
2
＜
4.(2023武汉洪山区期末)利用图中的滑轮组匀速提升900 N的重物时，若忽略滑轮自重、绳重及摩擦，人对绳的最小拉力为　 N，使用滑轮组能省力，但费　 。
知识点二　滑轮组的特点及其应用
300
距离
5.两个滑轮用如图所示的方式组合，用力F拉动绳端时，滑轮甲的作用是
　 　 ，当物体移动0.1 m时，绳端移动 m。
改变力的方向
0.2
6.如图所示，用下列装置提升同一重物，若不计滑轮自重、绳重及摩擦，则最省力的是( )
C
7.如图所示，该装置处于静止状态。若不计滑轮重、绳重及一切摩擦，物体的重力分别为G1和G2，则G1∶G2等于( )
A.1∶2 B.2∶1 C.1∶1 D.无法判断
A
8.易错点 不能根据绳子有效股数来判断动滑轮中物体和绳端运动速度之间的关系
如图所示，物体M重100 N，滑轮重10 N，若不计摩擦及绳重，当滑轮在恒力F作用下，以0.2 m/s的速度匀速上升，物体M的速度及拉力F的大小分别为( )
A.0.1 m/s,110 N B.0.2 m/s,55 N
C.0.4 m/s,210 N D.0.4 m/s,110 N
C
9.(2023临沂费县期末)同一个物体分别用图中甲、乙两个滑轮组吊着，则　　(选填“甲”或“乙”)滑轮组更省力，　　(选填“甲”或“乙”)滑轮组能改变用力的方向。若物体重300 N，动滑轮重30 N，把物体提升1 m，则甲绳自由端移动的距离s甲＝　　m，拉力F乙＝　　N(不计绳重和摩擦)。
乙
甲
2
110
10.(2023泰州)工人站在地面上用如图所示的滑轮组提升重物，画出滑轮组的绕绳方式。
11.(2023宁夏)某校组织学生参观军事博物馆，学生发现潜水艇的形状如图甲所示，头部粗，尾部细，由此提出疑问：若潜水艇头部细，尾部粗，所受液体阻力是否不同。该同学选取完全相同的模型A和B，按照图乙组装并进行探究，所挂重物的质量为0.5 kg。(g取10 N/kg)
（1）图乙中两个滑轮为　 (选填“定滑轮”或“动滑轮”)，作用是
　 　 ；模型所受拉力是 　 N(忽略绳重和摩擦)。
（2）探究过程如图丙所示，t0时刻重物开始下落，t1时刻发现模型B运动较快，说明模型B在运动过程中，所受液体阻力较　 。
（3）实验中液体阻力大小是通过模型运动快慢来体现的，这种研究物理问题的方法叫做　 　 。
定滑轮
改变力的方向
5
小
转换法
12.(2023崇左天等县期末)体重为600 N的小明，用如图所示的滑轮组在10 s内将一个质量为40 kg的木箱从水平地面匀速提高2 m，所用的拉力为250 N，不计绳重和摩擦。求这个过程中：(g取10 N/kg)
（1）绳自由端的移动速度为多大？
[答案] n＝2，绳子自由端移动的距离
s＝2h＝2×2 m＝4 m
绳子自由端移动的速度v＝＝0.4 m/s
[答案]木箱的重力G＝mg＝40 kg×10 N/kg＝400 N
不计绳重和摩擦，由力的平衡可知，F＝(G物＋G动)，所以动滑轮的重力G动＝2F－G物＝2×250 N－400 N＝100 N
（2）动滑轮的重力；
[答案]因为小明的重力为600 N，绳子能承受的最大拉力为700 N，所以小明能施加的最大拉力F最大＝G小明＝600 N，
不计绳重和摩擦，由力的平衡可知，F最大＝(G最大＋G动)，提起物体的最大重力G最大＝2F最大－G动＝2×600 N－100 N＝1 100 N
（3）若绳子能承受的最大拉力为700 N，小明按图中方式拉绳能提起的最大物体重力。
13.新考法　科学探究 做物理实验要遵循实事求是的原则。芳芳同学按照如图所示装置对动滑轮特点进行了探究，记录的数据如下表：
实验次数 物重G/N 弹簧测力计的示数F/N
1 1.0 0.7
2 1.5 1.0
3 2.0 1.3
通过分析数据，她觉得与“使用动滑轮能省一半力”的结论偏差较大。你一定也做过这样的实验，回想你的实验经历，回答下列问题：
（1）该实验中有　 股绳子承担动滑轮，弹簧测力计示数应为物重的 分之一，但出现了上表中这样结果的主要原因是　 　 　 　 。
（2）除上述原因之外，还应满足什么条件时“使用动滑轮能省一半的力”？　
。
（3）在满足动滑轮省一半力的情况下，若物体重G＝20 N，则弹簧测力计的示数F＝　 N，若物体向上提起h＝5 m，则弹簧测力计移动距离H＝ m。
2
二
动滑轮有重力且存在摩擦
应匀速竖直向上拉
10
10(共24张PPT)
第十章 机械与人
第五节　机械效率
第1课时 机械效率
课时精要导练
课时分层提优
1.总功、额外功和有用功
（1）定义： 力(或 力)所做的功叫总功，用W总表示；使用机械时，克服 重力、摩擦阻力等做的功对我们 ，但又不得不做，这样的功称为额外功，用W额表示；从总功中 额外功，才是对我们有用的功，这部分功叫做有用功，用W有表示。
（2）计算：总功就是对机械做的功，用W总＝ 计算；有用功就是直接对物体做的功，用W有＝ 计算；W额＝ 。
（3）关系：三个功之间的关系是W总＝ 。
拉
动
机械
是无用的
减去
Fs
Gh
W总－W有
W有＋W额
2.机械效率
（1）定义：　　　　和　　　的比值叫做机械效率。
（2）公式：η＝　　　　　　　。
（3）理解：①机械效率没有单位，通常用　　　　表示；
②所有机械的机械效率都　　　100%；
③机械效率反映了机械的性能，机械效率越高，机械的性能越好。
有用功
总功
百分数
小于
×100%
机械效率的其他计算公式：
a.η＝(适用于竖直方向提升物体的动滑轮或滑轮组，n为从动滑轮上引出的绳子股数)；
b.η＝(适用于水平方向拉动物体的动滑轮或滑轮组，n为从动滑轮上引出的绳子股数)；
c.η＝(适用于只考虑动滑轮重力的机械效率计算)。
知识点一　有用功、额外功和总功
1.(教材P202图片改编)通过动滑轮将钩码提升至一定的高度，如图所示，该过程中所做的有用功是( )
A.克服钩码重力所做的功
B.克服摩擦力所做的功
C.拉动绳子所做的功
D.克服动滑轮重力所做的功
A
2.一台起重机将重3 600 N的货物提高4 m。如果额外功是9 600 J，则：
（1）起重机做的有用功是　 J。
（2）总功是　 J。
（3）起重机在哪些方面做了额外功？(写两条)　
　 　 　 　 ____ 。
1.44×104
2.4×104
①克服挂钩、钢绳、动滑轮等机械重力做的功；②克服部件之间的摩擦做的功
3.易错点　机械效率与功率、机械是否省力有关
(2023连云港)下列关于机械效率的说法正确的是( )
A.越省力的机械，机械效率越高
B.做功越快的机械，机械效率越高
C.所做有用功越多的机械，机械效率越高
D.有用功与总功的比值越大的机械，机械效率越高
知识点二　机械效率
D
4.(2023百色期末)甲、乙两机械的机械效率分别是80%和65%，则下列说法正确的是( )
A.使用甲机械，省力
B.使用甲机械，做功快
C.使用甲机械，有用功多
D.使用乙机械，额外功在总功中占的比例大
D
5.一个滑轮组经改进后提高了机械效率，用它将同一物体匀速提升同样的高度，改进后与改进前相比( )
A.有用功增加，总功增加
B.有用功不变，总功增加
C.有用功不变，总功不变
D.有用功不变，总功减少
D
6.质量为0.5 kg的塑料桶装满水后总质量为10 kg，小明将其从地面匀速搬到高度为1 m的桌面上，在竖直向上搬水的过程中所做的总功是 J，有用功是
J，机械效率是 。(g取10 N/kg)
100
95
95%
7.质量是40 kg的小王用重10 N的水桶，提起重力为100 N的水，从一楼沿楼梯送到三楼，每层楼高3 m，完成这一次提水，他对水做的功为有用功，他做的有用功和额外功分别是(g取10 N/kg)( )
A.600 J,2 400 J B.600 J,2 460 J C.600 J,60 J D.3 000 J,60 J
B
8.(2023丹东)如图所示，小潘用动滑轮将重为8 N的物体匀速提升，绳子自由端移动的速度为0.2 m/s，动滑轮的重力为2 N，忽略绳重和摩擦。下列说法正确的是( )
A.经过5 s，物体被提升1 m
B.经过5 s，小潘做的有用功为5 J
C.小潘对绳子的拉力F大小为4 N
D.此过程中该动滑轮的机械效率为80%
D
9.(2023鄂州)小刚用如图所示的滑轮组，将重为10 N的物体匀速提升0.5 m，已知动滑轮重2 N，不计绳重和摩擦。下列说法正确的是( )
A.拉力F为5 N
B.有用功为10 J
C.绳子自由端移动的距离为1.5 m
D.该滑轮组的机械效率为83.3%
D
10.(2023贵州期末)如图所示，借助滑轮用甲、乙两种方式匀速提升同一重物，下列说法正确的是(不计绳重和摩擦)( )
A.图甲中，滑轮质量越小，机械效率越低
B.图乙中，F2竖直向下时最省力
C.两图中，重物上升的距离均等于绳末端移动距离
D.将物体提升相同高度，F1做的功大于F2做的功
D
11.甲、乙两种机器所做的总功之比是2∶3，机械效率之比是3∶1，则它们所做的有用功之比是( )
A.2∶3 B.2∶1 C.2∶9 D.9∶2
B
12.(2023荆州)一位同学用如图所示的滑轮组拉着重500 N的物体，使物体以0.1 m/s的速度沿水平地面向右匀速直线运动10 s，已知物体与地面间的滑动摩擦力为150 N，滑轮组的机械效率为60%，在此过程中下列选项正确的是( )
A.绳子自由端移动的距离为3 m
B.拉力做的有用功为500 J
C.拉力做的额外功为150 J
D.拉力做功的功率为25 W
D
13.用如图甲所示的滑轮组提升重为550 N的物体M，卷扬机加在绳子自由端的拉力为F，物体M在20 s内沿竖直方向匀速提升10 m，拉力F做的功W随时间t变化的图像如图乙所示，在20 s内( )
A.拉力F为350 N
B.拉力F做功的功率为275 W
C.所做的额外功为500 J
D.该滑轮组的机械效率为83.3%
C
14.(2023重庆A卷)如图所示是小智同学在劳动实践基地体验的场景。他用160 N的拉力将重240 N的重物匀速提升2 m，用时10 s，此过程中重物上升的速度为　 m/s，滑轮组的机械效率为　 。
0.2
75%
15.图中测力计的示数F始终为2.5 N，测力计上升的高度s为0.2 m，物块重G为1.5 N，物块上升高度h为0.3 m，则拉力做的总功为 J，机械效率为
　 。
0.5
90%
16.新考法　科学推理 如图显示的是甲、乙两机械的参数，它们的有用功均为2 100 J，则机械效率较高的是　 ，总功较多的是　 ，(两空均选填“甲”或“乙”)乙额外功为　 J。
甲
乙
900
17.(2023深圳)如图甲所示，A、B是两个完全相同的物体，琴琴同学分别将A、B两物体拉到斜面顶端，对物体做功情况如图乙所示，则对物体A做的有用功是　 J，对物体B做的额外功是　 J。
2
0.5
18.一辆质量为1.5×103 kg的汽车陷入一泥泞路段，司机师傅利用滑轮组和周围环境，组装成了如图所示的拖车装置。已知汽车通过泥泞路段需移动8 m的距离，汽车在泥泞路段受到的阻力为车重的，滑轮组的机械效率为80%，g取10 N/kg。在将车匀速拖离泥泞路段的过程中，求：
（1）汽车受到的阻力；
解：汽车受到的阻力
f＝G＝mg＝×1.5×103 kg×10 N/kg＝1.5×103 N
（2）做的有用功；
（3）作用在绳子自由端的拉力大小。
[答案] 由图示可知n＝3，因为η＝＝＝，所以作用在绳子自由端的拉力F＝＝＝625 N
[答案] 做的有用功
W有＝fs车＝1.5×103 N×8 m＝1.2×104 J(共20张PPT)
第十章 机械与人
第一节 科学探究：杠杆的平衡条件
第1课时 杠杆及其平衡条件
课时精要导练
课时分层提优
1.杠杆
（1）定义：在 的作用下能绕着 转动的硬棒叫做杠杆。
（2）五要素
（3）力臂的画法：先找点(支点)，再找线(动力作用线和阻力作用线)，
从点到线作垂线。
支点 O 杠杆绕着　 的固定点
动力 F1 使杠杆　　的力
阻力 F2 　　杠杆转动的力
动力臂 l1 从支点到 　 　 的距离
阻力臂 l2 从支点到　 　的距离
力
固定点
转动
转动
阻碍
动力作用线
阻力作用线
2.杠杆的平衡条件
（1）杠杆平衡：在动力和阻力的作用下，杠杆 或 转动，我们就称为杠杆平衡，或者说杠杆处于平衡状态。
（2）探究实验：实验前要调节杠杆在水平位置平衡，目的是为了
；支点在杠杆的中心(重心)是为了 ；
进行多次实验的目的是 。
（3）平衡条件：　 　，用公式表示为 　。
静止
匀速
便于测量力臂
消除杠杆自身重力的影响
寻找普遍规律
动力×动力臂＝阻力×阻力臂
F1l1＝F2l2
&1& 动力和阻力的关系：动力和阻力的受力物体都是杠杆。动力的作用是使杠杆转动，阻力的作用是阻碍杠杆转动，据此可确定动力和阻力的方向。
&2& 力臂是支点到力的作用线的距离，不是支点到力的作用点的距离。力臂实际并不存在，作图时要用虚线表示，长度一般用大括号标记。
&3& 判断杠杆是否平衡的关键：比较动力与动力臂、阻力与阻力臂的乘积，若乘积相等，则杠杆平衡；否则杠杆不平衡，且乘积大的一端下沉。
知识点一　认识杠杆
1.易错点　把力臂看成支点到力的作用点的距离
(2023北京顺义区期末)如图所示，O点为杠杆支点，在杠杆右端施加力F，某同学
画出力F的力臂l，其中正确的是( )
C
2.用如图所示的“开瓶起子”开瓶盖，A、B两点中　 点是支点，开瓶盖时在C点处
施加 　 (选填“向上”或“向下”)的力。
向上
A
知识点二 杠杆的平衡条件
3.(2023乐山)李青同学在实验操作考试中进行“探究杠杆平衡条件”的操作，完成
杠杆调平后，给杠杆两侧挂上不同数量的钩码。已知每个钩码的重力都相同，其中
能让杠杆在水平方向平衡的是 ( )
D
4.传统文化(2023宜昌)如图为我国古人运送巨木的劳动情境示意图，他们通过横杆、
支架、石块等，将巨木的一端抬起。当巨木太重无法抬起时，下列改进方法可行的
是( )
D
A.减少横杆右端的人数
B.将支架向右移动
C.横杆右端的人向支架靠近
D.减小横杆上悬绳与支架间的距离
5.如图所示，某同学在做俯卧撑运动，可将他视为一个杠杆，他的重心在A点，
重力为600 N，那么他将身体撑起保持静止时，双手对地面的压力为　 N。
360
6.实验中，用如图所示的方式悬挂钩码，杠杆也能水平平衡，但采用这种方式是
不妥当的。主要是因为( )
A.一个人无法独立操作
B.需要使用太多的钩码
C.力臂与杠杆不重合
D.力和力臂数目过多
D
7.（2023自贡）杆秤是一种中国传统的称量工具，凝聚着中国人民的智慧。如图所示，
O为杆秤提纽，OA＝8 cm，秤砣质量m＝0.2 kg，不挂重物和秤砣时，手提提纽，杆秤
可水平平衡。用它称鱼，当秤砣置于B点时，杆秤再次水平平衡，此时测得OB＝32 cm，
则鱼的质量为( )
B
A.1.0 kg B.0.8 kg
C.0.6 kg D.0.4 kg
8.传统文化(2023天津)如图甲是我国古代汲水装置——桔槔，图乙是它水平静止时
的简化模型，该装置是 　 (填简单机械名称)，此时配重物重力为G1，水桶重力
为G2，l1∶l2＝2∶1，若不计杆重，则G1∶G2＝　 。
杠杆
1 ∶2
9.在图中，分别画出动力臂l1和阻力臂l2。
10.如图是一种活塞式抽水机的示意图，其手柄AOB是一个杠杆，杠杆在动力F1的
作用下绕O点匀速转动，请在图中画出杠杆在B点受到阻力的示意图和F1的力臂。
11.(2023永州)小明利用铁架台、杠杆、钩码和弹簧测力计等器材探究杠杆的平衡
条件，实验使用的钩码质量均相等，杠杆上每格长度均相等。
（1）当杠杆静止时如图甲所示，为了方便测量力臂，需要调节杠杆在水平位置平衡，应当将杠杆的平衡螺母向　 (选填“右”或“左”)调节；
右
（2）在杠杆两侧挂上钩码，设右侧钩码对杠杆施加的力为动力F1，左侧钩码对杠杆施加的力为阻力F2；测出杠杆平衡时的动力臂l1和阻力臂l2；多次换用不同数量的钩码，并改变钩码在杠杆上的位置，使杠杆在水平位置平衡，得到实验数据如表。
次数 动力F1/N 动力臂l1/cm 阻力F2/N 阻力臂l2/cm
1 0.5 20.0 1.0 10.0
2 1.0 15.0 1.5 10.0
3 1.5 10.0 0.5 30.0
…
分析表中的数据，得到杠杆的平衡条件是　 ；
F1l1＝F2l2
（3）本次探究经过多次实验的目的是　　；
A.减小实验误差　　　B.寻找普遍规律
（4）如图乙所示，将A、B位置的钩码个数都减少一个，杠杆将会　 　(选填“仍然平衡”“左端下沉”或“右端下沉”)；
（5）如图丙所示，用弹簧测力计先后在a、b位置拉杠杆上同一点C，杠杆都在水平位置平衡，弹簧测力计在a位置竖直向上的拉力为Fa，在b位置斜向上的拉力为Fb，则Fa 　 　(选填“大于”“等于”或“小于”)Fb。
B
右端下沉
小于
12.新考法(2023泸州)小明有一件重约15 N的工艺品，用细线悬挂两端点A、B处于
静止状态，如图甲所示。他想用平衡的知识，通过计算在A、B连线上找出O点的位置，
以便用一根细线系在O点将工艺品悬挂起来，静止时如图乙所示，并计算出工艺品的
重力。小明身边只有一把弹簧测力计(0～10 N)、一把刻度尺和若干细线，他设计了
如下实验，请完成以下实验步骤：
（1）取下工艺品，用刻度尺测出工艺品长度LAB＝　 cm，如图丙所示。
（2）用弹簧测力计拉住A端，B端用细线悬挂，平衡时如图丁所示，此时弹簧测力计
读数F1＝8.0 N。
（3）交换弹簧测力计和细线的位置，平衡时工艺品的位置也如图丁所示，弹簧测力计
读数F2＝6.0 N。
（4）由此可以计算出该工艺品的重力G＝ 　 N。
（5）计算出O点到端点A间的距离LOA＝　 cm。
（6）反思：要准确找出O点的具体位置，除准确测量外，关键实验条件
是 　 (只需写出一个条件即可)。
35.0
14
15
杠杆平衡条件(共25张PPT)
第十章 机械与人
第四节 做功的快慢
课时精要导练
课时分层提优
（1）时间相同比　 ，做功 的做功快；
（2）做功相同比　 ，时间 的做功快。
1.比较做功快慢的两种方法
做功
多
时间
少
2.功率
（1）定义：在物理学中，把一段时间内做的　　　与做功所用的这段　 的
　　　叫做功率。
（2）物理意义：表示做功的　　　 。
（3）公式：P＝　　　。
（4）单位：①国际单位：　　　 ，简称 　　，符号：　　，1 W＝　　 ；
②常用单位：　　 　 ，1 kW＝　　　 W。
功
时间
比
快慢
瓦特
瓦
W
1 J/s
千瓦(kW)
1 000
拓展公式：当物体在力F的作用下，以速度v做匀速直线运动时，则有P＝＝＝Fv，又得到一个功率的计算公式P＝Fv。由该公式可知，功率一定时，F与v成　　　 。如汽车上坡时，司机常常换挡减速，这样做的目的是通过 速度来使汽车获得较大的牵引力。利用该公式计算时，力的单位要用N，速度的单位要用m/s，功率的单位才为W。
（5）测量原理：P＝　　　。
反比
减小
比较做功的快慢时，如果时间和做功都不同，就应求功与时间的比值，比值大的做功快。
功率的定义采用的是比较做功快慢两种方法中的“时间相同比做功”的方法。
对功率的理解：功率表示物体做功的快慢，也可以理解为做功的“速度”，功率大即做功快，但做功不一定多，有可能在很短的时间内做少量的功，但功与时间的比值很大。反之，做功多功率不一定大，有可能做功用的时间很长，功与时间的比值很小。
知识点一　比较做功的快慢
1.(教材P199图片改编)如图所示，体重相同的两位同学将相同重物从一楼搬到三楼，所用时间不同。根据图中提供的信息，判断以下说法正确的是( )
A.图甲中同学做功多，做功快
B.图乙中同学做功多，做功快
C.两同学做功多少相同，图甲中同学做功时间少，做功快
D.两同学做功多少相同，图乙中同学做功时间多，做功快
C
2.如图所示，挖土机和人同时挖土，挖土机和人相比，　 做功快，
　 的功率大，这是采用 　 的方法比较做功的快慢。
挖土机
挖土机
时间相同比做功
3.(2023武汉洪山区期末)关于功率概念的理解，下列说法中正确的是( )
A.功率大的机械做的功多
B.功率大的机械做功用的时间少
C.单位时间内完成的功越多，则功率越大
D.机械功率大省力多
知识点二　对功率的理解
C
4.甲机器上标有“5 kW”字样，乙机器上标有“1 kW”字样，它们正常工作时，花相同的时间，做功多的一定是　 　机器；若做相同的功，花时间多的一定是　 机器。(均选填“甲”或“乙”)
乙
甲
5.(2023天津)第七届世界智能大会于2023年5月18日在天津开幕，大会上展示了可穿戴的“外骨骼”机器人。参观者戴上该设备，轻松地将50 kg的物体匀速举高1 m，用时2 s，此过程中对物体做功　 J，功率为　 W。(g取10 N/kg)
知识点三　功率的计算
500
250
6.一辆汽车匀速行驶时发动机的功率为200 kW，速度为80 km/h，则汽车行驶时的牵引力是　 N。
9×103
7.易错点　不能正确估测自行车的速度
小华骑着一辆普通自行车，在平直公路上以正常速度匀速行驶，若人和车所受的阻力为20 N，则通常情况下，骑车人消耗的功率最接近( )
A.10 W B.40 W C.100 W D.200 W
C
8.(2023大庆让胡路区期末)用弹簧测力计两次水平拉同一木块使它在同一水平木板上做匀速直线运动，图乙是它运动的路程随时间变化的图像，下列说法正确的是( )
A.木块两次匀速直线运动过程中，重力都做功了
B.木块两次所受拉力做功功率P1＞P2
C.木块两次受到的拉力F1＞F2
D.相等时间内两次拉力做功W1＜W2
B
9.星期天，小明和爸爸一起去登山。小明用了40 min登上山顶，爸爸用了50 min登上山顶，爸爸的体重是小明的2倍，则小明与爸爸登上山顶做功的功率之比是( )
A.2∶5 B.5∶2 C.5∶8 D.8∶5
C
10.在一次跳绳体能测试中，体重500 N的小明1 min内跳了120次，平均每次跳离地面的高度约为5 cm，则他跳绳时的功率约为( )
A.5 W B.50 W C.500 W D.5 000 W
B
11.(2023达州)如图所示，A、B两个粗糙程度相同的物体以甲、乙两种不同的方式叠放在同一水平地面上，分别用水平方向的拉力F甲和F乙使A、B一起向右运动，甲运动的s t图像和乙运动的v t图像分别如图丙、丁所示，已知F甲＝10 N，下列说法正确的是( )
D
A.F甲＜F乙
B.甲、乙两图中A、B之间的摩擦力均为10 N
C.拉力F甲与拉力F乙的功率相等
D.甲、乙两图中地面受到的摩擦力相等
12.如图所示，小华和小红一起坐在秋千凳上荡秋千，她们的重力分别是G1、G2，且G1＜G2，某次从最高点下摆到最低点的过程中，她们重力做功的大小分别为W1、W2，重力做功的功率分别为P1、P2。则W1　 W2，P1　 P2。(均选填“＞”“＜”或“＝”)
＜
＜
13.(2023广州)物体A重5 N，如图甲，A在水平拉力F1作用下，在水平面从M匀速直线运动到N用时3 s；如图乙，在A上放置一个砝码，A在水平拉力F2作用下，在另一水平面从P匀速直线运动到Q用时2 s。
（1）在MN、PQ段，A的速度分别为v1、v2，A所受摩擦力分别为f1、f2，则v1　 v2，f1　 f2。(均选填“＞”“＝”或“＜”)
（2）A从M运动到N，F1做的功为 　 J，功率为　 W，A所受重力做的功为　 J。
＜
＞
0.3
0.1
0
14.科学思维 如图所示，两个滑轮重相同，用F1和F2分别将同一物体以相同速度提升相同高度。不计绳重和摩擦，其中动滑轮的重力小于物体的重力，所用拉力大小F1　 F2；拉力F1和F2的功率P1　 P2。(均选填“＞”“＜”或“＝”)
＞
＜
15.(2023内江)如图是当今世界上最新研发的“侦探猎犬”超音速汽车，最大车速能达到1.6×103 km/h，它创造了短期内无法超越的世界纪录。在某次测试中，该超音速汽车以1.26×103 km/h的速度在水平轨道上匀速直线行驶时，汽车受到水平方向的阻力为1.8×105 N，求在这次测试中：
（1）汽车受到水平方向的牵引力；
解：超音速汽车在水平轨道上匀速直线行驶时，受力平衡，那么汽车受到水平方向的牵引力F＝f＝1.8×105 N。
（2）汽车牵引力的功率。
[答案]汽车的速度v＝1.26×103 km/h＝350 m/s，
汽车牵引力的功率P＝Fv＝1.8×105 N×350 m/s＝6.3×107 W
16.创新装置 风车是利用风力做功的装置。小明制作了一架小风车，他想粗略测定风车在一定风速下做功的功率，实验装置如图所示。除了图中的实验器材，还必需的测量工具有：天平、刻度尺和秒表。
（1）观察实验装置，小明是通过测量细线对
　 做功的功率来测定风车做功的功率。
回形针
（2）实验时，逐渐增加挂在细线下的回形针数量，直到细线恰好缓慢匀速提升回形针为止。若测得回形针匀速上升的高度h、所用的时间t、回形针的总质量m，回形针的个数n，则风车做功的功率P＝　　　 。(请用题中的符号写出表达式)
（3）实验过程中，风车转轴处总会有摩擦，摩擦较小时与摩擦较大时相比，较　 (选填“大”或“小”)时测得风车的功率值较大。
小(共19张PPT)
第十章 机械与人
专题九 功、功率、机械效率综合计算
1.(多选)(2023营口)如图所示，重100 N的物体A在F＝10 N的拉力作用下，3 s内沿水平地面匀速直线运动了1.5 m，不计绳和滑轮自重，滑轮组的机械效率为90%。下列说法正确的是( )
A.绳自由端移动的速度为1 m/s
B.在此过程中所做的额外功为15 J
C.物体与地面间的滑动摩擦力为18 N
D.拉力F增大时，物体A受到地面的摩擦力一定变大
类型一　与滑轮组有关的计算
AC
2.(2023眉山)如图所示，工人用滑轮组提升重物，已知重物重力G物＝1 000 N，动滑轮重力G动＝200 N。在工人用力F作用下，重物匀速上升，30 s达到规定高度6 m处。不计绳重和机械之间的摩擦。求：
(1)拉力做功的功率；
解：有用功W有＝G物h＝1 000 N×6 m＝6 000 J
额外功W额＝G动h＝200 N×6 m＝1 200 J
总功W总＝W有＋W额＝6 000 J＋1 200 J＝7 200 J
拉力做功的功率P＝＝＝240 W
（2）滑轮组的机械效率；
（3）若用该装置提升另一重物时，机械效率达到90%，则该重物的重力是多少？
[答案]滑轮组的机械效率
η＝×100%＝×100%≈83.3%
[答案]不计绳重和机械之间的摩擦，只考虑动滑轮的重力，所以有
η＝，即90%＝，
解得，重物的重力G′物＝1 800 N。
3.用如图所示的实验装置测量杠杆的机械效率。实验时，竖直向上匀速拉动弹簧测力计，使挂在较长杠杆下面的钩码缓缓上升。实验中，将杠杆拉至图中虚线位置，测力计的示数为　 N，钩码总重为1.0 N，钩码上升高度为0.1 m，测力计竖直上升距离为0.3 m，算得杠杆的机械效率为　 。在不计轴处摩擦的情况下，机械效率η＜1的主要原因是　 　 　 　 　 。
类型二　与杠杆有关的计算
0.5
66.7%
克服摩擦以及杠杆自重做功
4.如图所示装置可以用来提升货物，O为杠杆OAB的支点，货物P重为120 N，OA长为AB的两倍。在作用于B端竖直向上拉力F的作用下，杠杆从图中水平位置缓慢匀速转至虚线位置，此过程中重物P上升的高度为0.4 m，B端上升的高度为0.6 m，拉力F克服杠杆自重所做的额外功为12 J，不计支点O处的摩擦阻力。
（1）求拉力所做的有用功W有和拉力F的大小；
解：拉力做的有用功
W有＝G1h＝120 N×0.4 m＝48 J
拉力做的总功
W总1＝W有＋W额＝48 J＋12 J＝60 J
由W总＝Fs可得，拉力
F＝＝＝100 N
（2）若用此装置将另一重为180 N的货物Q缓慢提升0.4 m，求此时拉力所做的总功和杠杆的机械效率η。
[答案]将另一重为180 N的货物Q缓慢提升0.4 m，做的有用功
W′有＝G2h＝180 N×0.4 m＝72 J
不计支点O处的摩擦阻力，杠杆的重力不变，杠杆被提升的高度不变，所以额外功不变，此时拉力做的总功W总2＝W′有＋W额＝72 J＋12 J＝84 J
此时杠杆的机械效率
η＝×100%＝×100%≈85.7%
5.(2023江西)如图所示，利用斜面将箱子推进车厢，通常要比把箱子直接从地面搬进车厢省力多了。某同学用100 N的力沿斜面向上匀速推动箱子，已知箱子质量为20 kg，斜面长3 m，斜面高1.2 m，g取10 N/kg。求：
（1）箱子受到的重力；
类型三　与斜面有关的计算
解：箱子受到的重力
G＝mg＝20 kg×10 N/kg＝200 N
（2）箱子受到的摩擦力；
[答案]推力做的总功W总＝Fs＝100 N×3 m＝300 J
推力做的有用功W有＝Gh＝200 N×1.2 m＝240 J
沿斜面推箱子，克服摩擦力做的功为额外功，则W额＝W总－W有＝300 J－240 J＝60 J
由W额＝fs可得，箱子受到的摩擦力
f＝＝＝20 N
（3）斜面的机械效率；
（4）使用斜面推箱子时有哪些更省力的方法？
[答案]减小斜面的坡度、减小斜面的粗糙程度，都可以省力。
[答案]斜面的机械效率
η＝×100%＝×100%＝80%
6.如图，杠杆在水平位置平衡，物体M1重为500 N，OA∶OB＝2∶3，每个滑轮重为20 N，滑轮组的机械效率为80%，在拉力F的作用下，物体M2以5 m/s的速度匀速上升了5 m。(杠杆与绳的自重、摩擦均不计)求：
类型四　与复杂机械有关的计算
（1）物体M2的重力；
解：因杠杆与绳的自重、摩擦均不计，克服动滑轮重力做的功为额外功，滑轮组的机械效率η＝，即80%＝，
解得，物体M2的重力G物＝80 N。
（2）拉力F的功率；
[答案]由图可知，从动滑轮上引出2股绳子，绳的自重、摩擦均不计，则作用在绳子自由端的拉力F＝＝＝50 N
物体M2以5 m/s的速度匀速上升了5 m，绳子自由端移动的距离s＝2h，绳子自由端的速度v绳＝2v＝2×5 m/s＝10 m/s，
拉力F的功率
P＝Fv绳＝50 N×10 m/s＝500 W
（3）物体M1对水平地面的压力。
[答案]由力的平衡条件可得，B端对定滑轮向上的拉力
F′B＝3F＋G定＝3×50 N＋20 N＝170 N
则定滑轮对杠杆B端的拉力FB＝F′B＝170 N，
根据FA×OA＝FB×OB可得，绳子对杠杆A端的拉力FA＝×FB＝×170 N＝255 N
因为力的作用是相互的，可知绳子对M1向上的拉力F′A＝FA＝255 N，
根据力的平衡条件可知，水平地面对M1的支持力
F支＝G1－F′A＝500 N－255 N＝245 N
由力的相互性可知，物体M1对水平地面的压力F压＝F支＝245 N。
7.如图所示，在水平路面上行驶的汽车通过滑轮组拉着重G＝9×104 N的货物A沿斜面向上匀速运动。货物A的速度为v＝2 m/s，经过t＝10 s，货物A竖直升高h＝10 m。已知汽车对绳的拉力F的功率P＝120 kW，不计绳、滑轮的质量和摩擦，求：
（1）10 s内汽车对绳的拉力所做的功；
解：10 s内汽车对绳的拉力所做的功
W＝Pt＝1.2×105 W×10 s＝1.2×106 J
（2）汽车对绳的拉力大小；
[答案]10 s内货物A移动的距离
s物＝vt＝2 m/s×10 s＝20 m
n＝3，绳拉力端移动距离
s绳＝3s物＝3×20 m＝60 m
由W＝Fs可得，汽车对绳的拉力
F＝＝＝2×104 N
（3）斜面的机械效率。
[答案]不计绳、滑轮的质量和摩擦，滑轮组对重物的拉力
F拉＝3F＝3×2×104 N＝6×104 N，
通过斜面做的有用功
W有＝Gh＝9×104 N×10 m＝9×105 J
斜面的机械效率
η＝×100%＝×100%＝75%(共25张PPT)
第十章 机械与人
第三节 做功了吗
课时精要导练
课时分层提优
1.做功的两个必要因素：一是作用在物体上的　 ，二是物体在力的方向上　 　 　 。
力
通过了距离
2.功
（1）定义：物理学中把　 和物体在　 　 　 上通过　 的乘积叫做机械功，简称功。
（2）大小：功等于　 与物体在力的方向上通过的　 　 的　 　 。
（3）公式：W＝　 。在竖直方向上，常用W＝　 计算功的大小。
力
力的方向
距离
力
距离
乘积
Fs
Gh
（4）单位：国际单位制中，功的单位是　 　 ，简称　 ，符号为　 ，
1 J　 1 N·m。
①1 J表示的物理意义：在1 N的力的作用下，物体沿力的方向通过1 m的距离，该力做的功就是　 J。
②功的大小估测：将两个鸡蛋举高1 m做功约1 J；体重为600 N的中学生，从一楼走到二楼，做功约1 800 J；用手将一块普通橡皮从地上拿到课桌上，手对橡皮做功约为0.2 J。
注意：利用公式计算时，s必须是在力F的方向上通过的距离。物理量的单位要统一使用国际单位制中的单位。
焦耳
焦
J
＝
1
不做功的三种情况：a.有力无距离，如推而不动；b.有距离无力，如物体不受力因惯性运动；c.有力有距离，力的方向与运动方向垂直。
“物体克服某力做功”的理解：当物体运动方向与受力方向相反时，我们就说物体克服某力做功。a.克服重力做功：匀速向上提升物体时，物体克服重力做的功W＝Gh；b.克服阻力做功：沿水平方向匀速拉动物体时，物体克服摩擦力做的功W＝fs。
知识点一　做功的判断
1.易错点　不会判断力是否做功
(2023济宁微山县期末)下列过程中人对物体的力做功的是( )
A.人推一块大石头没推动
B.人举着哑铃不动
C.人将地面上的石块捡起来
D.人抱着箱子静止不动
C
2.图甲中的货物和图乙中的圆木都受到力的作用，而且都
　 ，所以我们就说力对这些物体做了功。
在力的方向上通过了距离
知识点二　比较功的多少
3.现有甲、乙两个质量不同的物体(m甲＞m乙)，在相等的恒力F作用下，分别在水平方向、沿斜面向上通过了相等的距离s，如图所示。F在两种情况下做的功分别为W甲、W乙，两者大小判断正确的是( )
A.W甲＞W乙 B.W甲＜W乙 C.W甲＝W乙 D.无法比较
C
4.(2023滨州惠民县期末)如图所示，水平木板上有甲、乙两个木块，甲的质量大于乙的质量。两木块下表面的粗糙程度相同。乙、甲分别在水平拉力F1和F2的作用下，以相同速度匀速直线运动了相同时间，下列说法中正确的是( )
A.F1等于F2 B.乙所受的重力大
C.F1比F2做功少 D.甲的重力做功较多
C
知识点三　功的计算
5.易错点　离开脚的足球仍受脚的力
用100 N的力将一个重为5 N的足球沿水平方向踢了出去，足球在地面上滚动了30 m才停下来。在足球滚动的过程中，脚对足球做的功是( )
A.3 000 J B.150 J C.3 150 J D.0 J
D
6.(2023鄂州)如图所示，水平桌面上放一物体A，物体A在3 N的水平推力F的作用下，运动0.2 m，从图甲位置运动到图乙位置。在此过程中，推力F对物体A做功　　J，物体A受到桌面的摩擦力　　　　(选填“变大”“变小”或“不变”)。
0.6
不变
7.小明将掉在地面上的物理书捡起来放在课桌上，他对物理书所做的功最接近( )
A.0.03 J B.0.3 J C.3 J D.30 J
C
8.下列说法中正确的是( )
A.作用在物体上的力越大，物体移动的距离越大，力做的功一定越大
B.对物体做的功越大，物体受到的力一定越大
C.力的大小一定时，力对物体所做的功与物体移动的距离成正比
D.以上说法都不对
D
9.(2023绵阳江油期末)教室内的桶装水，由学生自行搬运、更换。如图所示，某次搬运过程中，四名学生分别用背背、手抱、平拉、滚动的方式运满桶水，在粗糙程度相同的水平地面上匀速搬运相同路程，则对满桶水做功最多的是( )
C
10.如图所示，AC＞BC，把一个物体分别沿AC、BC推上顶端，所用推力分别为F1、F2，所做的功分别为W1、W2，在不考虑摩擦的情况下，下列选项正确的是( )
A.F1＞F2 B.F1＝F2 C.W1＝W2 D.W1＜W2
C
11.新考法 用大小不同的力F甲、F乙且F甲＞F乙，分别拉同一个物体，两个力所做的功W与物体在力的方向上移动的距离的关系图像描述正确的是( )
A
12.(多选)(2023株洲)某建筑工地上，一台起重机将两种材料同时从地面竖直匀速起吊送至两个不同的高度，整个过程中起重机提升材料所做的功W与提升高度h的关系如图所示。由图可知(g取10 N/kg)( )
A.两种材料总质量为1.5 t
B.两种材料总质量为3 t
C.吊到40 m高处的材料质量为1 t
D.吊到40 m高处的材料质量为1.5 t
BC
13.祝融号(天问一号任务火星车)，其高度有1.85 m，质量约为240 kg。2021年5月15日，天问一号着陆巡视器成功着陆于火星。已知物体在火星表面附近受到的重力约为地球表面附近所受重力的，若祝融号在火星表面上方竖直下落3 m，则重力对它做的功为　 J。(g取10 N/kg)
3 200
14.在水平地面上，李明用50 N的水平推力推着重100 N的箱子前进了10 m，如图所示，李明做了多少功？重力做了多少功？如果李明把这个箱子匀速举高1.5 m，他做了多少功？
解：李明推箱子所做的功
W1＝Fs＝50 N×10 m＝500 J
箱子水平前进时，重力做的功
W2＝Gh＝100 N×0 m＝0 J
李明把箱子举高所做的功
W3＝Gh′＝100 N×1.5 m＝150 J
15.如图所示，斜面长5 m，高3 m。小明用绳子沿斜面将重为300 N的木块由斜面底端匀速拉到顶端，拉力大小为240 N，绳重不计。求：
（1）木块克服重力做的功；
解：木块克服重力做的功
W1＝Gh＝300 N×3 m＝900 J
（2）小明做的功；
[答案] 小明做的功W2＝Fs＝240 N×5 m＝1 200 J
（3）分析为什么小明做的功不等于木块克服重力做的功。
[答案] 由于摩擦，小明克服摩擦做功，因此做的功大于木块克服重力做的功。
16.新考法 某跳伞运动员从飞机上跳下，沿竖直方向降落，一段时间后打开降落伞，最后安全着地。已知运动员和跳伞设备的总重力为700 N，图甲是跳伞过程中下降的速度与时间的关系图像，图乙是跳伞过程中部分阶段的情景及受力示意图。
（1）图甲中线段　 和　 表示跳伞运动员在匀速降落(填字母)。
（2）图甲中线段AB、BC、CD分别对应图乙中受力情况的编号是　 、　　 、　 (填编号)。
（3）计算运动员和跳伞设备的总重力在AB段所做的功。
AB
CD
④
①
③
解：由图甲可知，运动员在AB段下降的高度
h＝vt＝50 m/s×20 s＝1 000 m
运动员和跳伞设备的总重力在AB段所做的功
W＝Gh＝700 N×1 000 m＝7×105 J(共21张PPT)
第十章 机械与人
本章实验突破
实验一　探究杠杆的平衡条件
1.(2023仙桃改编)在探究“杠杆的平衡条件”实验中：
次数 动力F1/N 动力臂l1/cm 阻力F2/N 阻力臂l2/cm
1 0.5 16.0 1.0
2 1.0 15.0 1.0 15.0
3 2.0 15.0 1.5 20.0
（1）调节钩码的位置，使杠杆重新在水平位置平衡，读出实验数据并记录在表格中。如图甲所示，阻力臂l2为　 cm。
8.0
（2）第3次实验的杠杆类型属于 (选填“省力”“费力”或“等臂”)杠杆，教室里的劳动工具中有这类杠杆，请举一例： ，简要说明你的判断理由： 。
（3）如图乙，F始终与杠杆垂直，将杠杆缓慢地由位置A拉至位置B的过程中，F的大小将 (选填“不变”“变小”或“变大”)。
费力
扫帚
使用扫帚时，动力臂小于阻力臂
变大
2.如图甲是某实验小组探究“杠杆的平衡条件”的实验装置。
（1）挂钩码前，杠杆在图甲所示的位置静止，此时杠杆处于　 (选填“平衡”或“非平衡”)状态。
（2）图乙是一个平衡的杠杆，此时若推动右侧钩码的悬线(如图丙所示)，就会发现杠杆　 　 (选填“左端下沉”“仍然平衡”或“右端下沉”)。
平衡
左端下沉
（3）某同学提出，若支点不在杠杆的中点，杠杆的平衡条件是否仍然成立？于是该小组利用图丁所示的装置进行探究，在杠杆O点处挂上2个钩码，用弹簧测力计在A点处竖直向上拉，使杠杆在水平位置平衡，此时弹簧测力计示数为　 N。以弹簧测力计的拉力为动力F1，钩码处绳子的拉力为阻力F2，多次改变动力作用点的位置进行实验发现：当杠杆水平平衡时，F1l1总是　 (选填“大于”“等于”或“小于”)F2l2，其原因可能是
　 。
2.3
大于
杠杆自重对杠杆平衡有影响
3.创新装置 实验中小明曾提出“力的作用点到支点的距离影响杠杆的平衡”，为判断这一观点是否正确，小华制作了一个密度均匀的圆盘(相当于杠杆)，圆盘可以绕着圆心O转动(转轴阻力忽略不计)，如图所示。他先在圆盘的C点挂上4个钩码，又在G点挂上一定数量的钩码后，圆盘在图示位置平衡，此时CD水平；接着他将挂在G点的钩码先后挂在　 两个点又进行了两次实验，发现圆盘仍在图示位置平衡，则说明小明的观点是
　 (选填“正确”或“错误”)的。
D、N(或D、P或N、P)
错误
实验二　探究影响滑轮组机械效率的因素
4.(2023赣州大余期末)在“测滑轮组机械效率”的实验中，小华用大小相同的滑轮，组成如图所示的滑轮组进行了实验，并把数据整理记录在表中。
实验次数 滑轮材质 钩码重G/N 提升钩码的高度h/m 有用功W有/J 拉力F/N 绳端移动的距离s/m 总功 W总/J 机械效率η
1 铝 1 0.1 0.1 0.6 0.3 0.18 56%
2 铝 2 0.1 0.2 1.0 0.3 0.3 67%
3 塑料 2 0.1 0.2 0.8 0.3 0.24 ①
（1）本实验需要的测量工具除了如图所示的器材之外
还需要　　 　　。
（2）测量滑轮组机械效率的原理是η＝　　　　　　或
η＝　　　　　　。
（3）上表①处的正确数据是　　　(保留整数)。
（4）比较1、2两次实验可知：使用同一滑轮组提升不同的重物，钩码越重，滑轮组的机械效率越　　　。
刻度尺
83%
高
×100%
×100%
（5）比较2、3两次实验可推测，若将铝质滑轮更换为体积大小相同的铁质滑轮，再次将重2 N的钩码提升0.1 m，此时滑轮组的机械效率可能为　 。(只填序号)
A.72%　　　B.67%　　　C.53%
（6）在第3次实验中，若只考虑滑轮重，则塑料滑轮的重力是　 。
（7）实验表明：额外功越小，总功越接近有用功。进一步推理得出：假如没有额外功，总功等于有用功。由此可见，使用任何机械都　 。
C
0.4 N
不省功
5.建筑工地上矗立的塔吊，是用电动机来带动滑轮组提升重物的设备。如何提高滑轮组机械效率节约电能呢？为此同学们进行了“影响滑轮组机械效率因素”的实验探究，用到的装置如图所示，实验数据记录如下表所示：
（1）实验中应沿竖直方向　 缓慢拉动弹簧测力计，其中缓慢拉动弹簧测力计的目的是　 　 　 　 　 　 。
（2）分析表中数据可知：第4次实验是用　 图所示装置来完成的。
实验次数 钩码重G/N 钩码上升高度h/m 绳端拉力F/N 绳端移动距离s/m 机械效率η
1 2 0.1 1.2 0.3 55.6%
2 2 0.2 1.2 0.6 55.6%
3 4 0.1 1.9 0.3 70.2%
4 4 0.1 1.3 0.5 61.5%
匀速
使弹簧测力计的示数等于绳端的拉力
丙
（3）通过比较　 (填实验次数的序号)两次实验数据可得出：使用同一滑轮组提升相同重物，滑轮组的机械效率与重物上升高度无关。
（4）乙同学利用甲装置进行进一步研究，测出动滑轮的质量为100 g，根据表格中的数据得出：总功大于有用功与克服动滑轮重力所做的功之和，即W总＞W有＋W轮，你猜测还有什么因素影响机械效率？答：　 。
1、2
绳子与滑轮之间的摩擦
实验三　探究动能的大小跟哪些因素有关
6.改进措施(2023潍坊)为探究物体的动能跟哪些因素有关，利用斜槽、钢球、木块等器材在同一水平面上进行探究活动。钢球从高为h的斜槽上滚下，在水平面上运动，运动的钢球碰上木块后，能将木块撞出一段距离s，如图所示。
（1）实验中探究的“物体的动能”是指　 (选填字母)。
A.钢球在斜面上的动能
B.钢球撞击木块时的动能
C.木块被撞击后的动能
（2）若水平面是光滑的，　 (选填“能”或“不能”)达到探究目的。
（3）实验过程中，发现木块移动的距离较短而不易进行观察和比较。对此请你写出一条改进措施：　 　 　 　 。
B
不能
增大斜面的高度
7.(2023郴州改编)小明通过下面的实验，研究“动能的大小与物体运动的速度有关”的问题。质量相同的小球，从斜面上不同高度处自由滚下，小球到达水平面时的速度是　 (选填“相同”或“不同”)的。
不同
实验1　将小球从斜面顶端自由滚下(图甲)，观察到木块被撞出了一段距离。
实验2　将小球从斜面中间自由滚下(图乙)，观察到木块被撞出的距离比实验1的距离　 (选填“短”“长”或“相等”)。
由上述实验现象，我们可以得出结论：同一物体，　 ，动能越大。
实验3　将小球从一光滑斜槽轨道(OAB)O点自由滚下(图丙)，依次经过A、B两点到达C点(忽略空气阻力)，设A、B两点的机械能分别为EA和EB，则EA (选填“＞”“＝”或“＜”)EB。
短
速度越大
＝
8.影响因素 小智同学用如图所示的实验装置探究影响物体动能大小的因素。
（1）本实验通过观察木块B移动的距离长短，来判断小球A动能的大小，这种研究方法是　 (选填“控制变量法”或“转换法”)。
转换法
（2）小智通过实验探究发现质量和速度都是影响动能大小的因素，得出实验结论后，又提出了新的问题：物体的质量和速度对物体动能的影响一样大吗？小智查阅了相关资料，收集了一些物体的动能(如表所示)。结合生活经验分析表中数据，你认为在“质量”和“速度”这两个因素中，对物体动能影响较大的是　 。
一些物体的动能
行走的牛 约60 J
跑百米的运动员 约3×102 J
飞行的步枪子弹 约5×105 J
速度
（3）好学的小智在阅读课外书籍中了解到物体的动能可以用mv2、重力势能可以用mgh来计算。一个质量为2 kg、竖直上抛速度为5 m/s的小球具有的动能为　 J，若忽略空气阻力，小球能上升的高度为　 m。(g取10 N/kg)
25
1.25(共21张PPT)
第十章 机械与人
专题七 简单机械作图
1.传统文化(2023衡阳)桔槔是中国古代用于灌溉或汲水的一种器具，是杠杆的一种应用，如图甲所示。图乙是桔槔的简化示意图，请在图乙中作出水桶所受重力示意图，并画出动力的力臂l1。
类型一 力与力臂作图
2.(2023吉林)如图为用手写字时的示意图，笔可以看作是杠杆，O为支点，F为阻力，请画出F的力臂l。
3.易错点　从支点向绳子自由端作垂线
在图中画出物体A的重力示意图和杠杆的动力臂l。
4.如图所示，利用动滑轮来提升一个物体，拉力F竖直向上。动滑轮其实就是一个变形的杠杆，请在图中标出它的支点O，并画出F的力臂l。
5.中国古代人民为了抵御入侵，常在城池周围建造护城河，通过吊桥升降控制人员进出。如图是吊桥被拉起时的模型图，请在图中画出拉力F的力臂。
6.如图所示，轻质杠杆在力F1、F2的作用下(F2未画出)处于平衡状态，O为支点，l2是力F2的力臂，请在图中画出力F2的示意图。
7.画出杠杆上挂的重物受的重力，并在A点画出使杠杆静止在图示位置的最小力F。
类型二　最小力作图
8.如图所示，请在撬棍上A点画出工人拔钉子时施加最小动力F的示意图。
9.某轻质杠杆能够绕O点转动，在B点用细线悬挂了一个物体G，为了使杠杆在如图所示的位置保持平衡，请在杠杆上C点处作出所需施加的最小动力F。
10.(2023郴州)如图所示，O为支点，杠杆AB平衡时，画出施加在杠杆上最小动力F1的示意图。
11.(2023锦州)如图所示是中医用切刀切药材的示意图，请你在图中画出施加在手柄上A点的最小力F及其力臂l。
类型三　最小力与力臂作图
12.(2023衡阳衡南县三模)我们应养成随手关水龙头的好习惯，图甲所示的水龙头的手柄可简化为图乙所示的杠杆OA，其中O为支点，F2为关水龙头时手柄受到的阻力，请作出F2的力臂l2以及最小的动力F1的示意图。
13.(2023南充)如图甲所示是小菁自行车的手闸，其中ABO可视为一种杠杆，简化示意图如图乙，O为支点，F2为阻力。请在图乙中画出作用在A点的最小动力F1的示意图及其力臂l1。
14.(2023辽宁)如图甲是一台石材运输车，提起石材时，钢杆AB可看成一个杠杆。它能通过移动套管在AB上的位置来调节支点，其简化图如图乙所示，F1是作用在A点的动力。
（1）使用杠杆提起一石材，从图乙杠杆上已标明的两点中选择一点作为支点，使F1最小，在对应的括号内标明O，并作出对应的动力臂l1；
（2）在图乙中画出绳子对石材的拉力F。
15.如图所示，张师傅想用最省力的方法把一个油桶推上台阶。请在图中作出：
（1）杠杆的支点O；
（2）最省力的力臂l；
（3）最小力的方向。
16.(2023鞍山)图甲是一种常用的移动指示牌，图乙是它的模型，图丙是被风刮倒的指示牌。请在图丙中画出：将指示牌扶起的最小力及其力臂。
17.如图所示，若利用滑轮组向下拉绳将重物提升，请画出滑轮组绕绳方法。
类型四　滑轮作图
18.(2023金昌)如图所示，小亮用滑轮组将装修材料运到楼上，请用笔画线帮他组装最省力的滑轮组。
19.用如图所示的滑轮组拉动物体A，请画出滑轮组的连线(要求最省力)。
20.如图所示，用滑轮组提升物体，已知滑轮质量均为2 kg，物体重100 N，绳子能承受的最大拉力为50 N，请画出绳子的正确绕法，并在绳的末端标出力的方向。(不考虑绳重及摩擦，g取10 N/kg)(共14张PPT)
第十章 机械与人
专题八 功和功率的计算
1.一同学将100 N的矿泉水从一楼搬到二楼的教室中，一楼到二楼的高度是3 m，楼梯口到教室的水平距离是5 m，在此过程中该同学对矿泉水做的功是(不计同学的身高)(g取10 N/kg)( )　　　　　　　　　　
A.300 J B.500 J C.800 J D.0
类型一 利用W＝Fs和P＝进行计算
A
2.(2023长沙)如图，小明用一个动滑轮和几个相同的杠铃片自制了一个健身器，已知动滑轮的质量为5 kg，每个杠铃片的质量为10 kg。不计绳重和摩擦，g取10 N/kg，小明通过握杆竖直向上匀速拉动绳子提升杠铃片的过程中，求：
（1）杠铃片在0.5 s内上升0.2 m，杠铃片的速度；
解：杠铃片上升的速度
v＝＝＝0.4 m/s
（2）动滑轮下挂着两个杠铃片，握杆对绳子拉力的大小；
[答案]每个杠铃片的重力
G＝mg＝10 kg×10 N/kg＝100 N
动滑轮的重力
G动＝m动g＝5 kg×10 N/kg＝50 N
不计绳重和摩擦，当动滑轮下挂两个杠铃片时，握杆对绳子的拉力F＝(2G＋G动)＝×(2×100 N＋50 N)＝125 N
（3）动滑轮下挂着四个杠铃片，杠铃片上升了0.1 m，在此过程中握杆对绳子的拉力做的功。
[答案]不计绳重和摩擦，动滑轮下挂四个杠铃片时，握杆对绳子的拉力做的功
W＝4Gh＋G动h＝4×100 N×0.1 m＋50 N×0.1 m＝45 J
3.传统文化(2023重庆B卷)图甲是《天工开物》里记载的一种捣谷的舂，“横木穿插碓头，硬嘴为铁，足踏其末面舂之”。若碓头质量为20 kg，不计横木的重力和转动摩擦，捣谷人双手与扶手之间的作用力为0(g取10 N/kg)。
（1）求碓头的重力；
解：碓头的重力
G＝mg＝20 kg×10 N/kg＝200 N
（2）碓头竖直下落0.5 m，用时0.4 s，求重力做功的功率；
[答案]重力做的功W＝Gh＝200 N×0.5 m＝100 J
重力做功的功率P＝＝＝250 W
（3）质量为72 kg的捣谷人，左脚与地面的接触面积为200 cm2，当他右脚在B点用最小力踩横木使其刚好转动时，示意图如图乙，已知OA∶OB＝3∶2，求人左脚对地面的压强。
[答案]根据杠杆的平衡条件可得，F1×OB＝G×OA，
捣谷人右脚对横木的压力F1＝G＝×200 N＝300 N
横木对右脚的支持力F右支＝F1＝300 N，
捣谷人的重力G人＝m人g＝72 kg×10 N/kg＝720 N
以捣谷人为研究对象，根据力的平衡条件可得，G人＝F右支＋F左支，左脚受到地面的支持力F左支＝G人－F右支＝720 N－300 N＝420 N
左脚对地面的压力和左脚受到地面的支持力是一对相互作用力，即F压＝F左支＝420 N，
人左脚对地面的压强
p＝＝＝2.1×104 Pa
4.(2023黄石黄石港区期末)如图所示，木板A放在一水平面上，用16 N的水平拉力F拉滑轮，使足够长的木板A以0.3 m/s的速度在水平地面上匀速运动，物体B相对于地面静止，弹簧测力计示数为2 N，若不计滑轮重、弹簧测力计重、绳重和滑轮摩擦，则下列说法正确的是( )
A.木板A与地面的摩擦力为2 N
B.滑轮向右移动的速度为0.3 m/s
C.物块B受到的摩擦力为2 N，方向水平向左
D.绳子拉木板的功率为2.4 W
类型二 利用P＝Fv进行计算
D
5.新考法　创新装置 如图甲所示，虚线框内是由两个相同的滑轮安装成的滑轮组，利用该滑轮组提升质量为27 kg的物体所用的拉力为100 N。物体和绳子自由端的运动情况如图乙所示，不计绳重和摩擦(g取10 N/kg)，则滑轮组中动滑轮重力为　 N，拉力的功率为　 W。
30
1.5
6.如图甲所示为我国自主研发的新一代智能汽车，已知汽车空载质量为1 400 kg，最大载质量为600 kg，静止时每个车轮与地面的接触面积为200 cm2。不考虑外界因素影响，该汽车匀速行驶时受到的阻力为车总重的0.2倍，如图乙所示是汽车满载并以恒定功率行驶的v t图像(g取10 N/kg)。求：
（1）汽车在10～20 s内行驶的路程；
解：汽车在10～20 s内通过的路程
s＝vt＝25 m/s×10 s＝250 m
（2）满载的汽车静止在水平地面时对地面的压强；
[答案]满载时汽车对水平地面的压力
F压＝G总＝m总g＝(1 400 kg＋600 kg)×10 N/kg＝2×104 N
汽车对水平地面的压强
p＝＝＝2.5×105 Pa
（3）发动机在10～20 s内所做的功。
[答案]汽车匀速行驶时受到的阻力f＝0.2G总＝0.2×2×104 N＝4 000 N，
匀速直线行驶时，汽车的牵引力F＝f＝4 000 N，
汽车匀速行驶时的功率
P＝Fv＝4 000 N×25 m/s＝1×105 W
汽车的功率恒定不变，所以汽车匀速行驶时牵引力做的功
W＝Pt＝1×105 W×10 s＝1×106 J(共25张PPT)
第十章 机械与人
第六节 合理利用机械能
课时精要导练
课时分层提优
（1）定义：在物理学中，如果一个物体能够对别的物体　 ，我们就说这个物体具有能量，简称　 。
（2）物理意义：物体做功的过程就是　 　 过程，物体做的功越多，说明某种能　 为别的形式的能越多。
（3）单位：在国际单位制中，功的单位是　 ，能的单位也是　 。
1.能量
做功
能
能的转化
转化
焦(J)
焦(J)
2.机械能
（1）动能：物体由于 具有的能叫做动能。
（2）重力势能：物体由于 所具有的能叫做重力势能。
（3）弹性势能：物体因 而具有的能叫做弹性势能。
（4）机械能：人们将像重力势能、弹性势能这类能称为 能。动能和势能统称为 能。
运动
高度位置
弹性形变
势
机械
3.影响动能和势能大小的因素
（1）动能大小的影响因素：①质量相同时，　　　　越大的物体具有的
　　　　越大；②速度相同时，　　　　越大的物体具有的动能　　　　；③物体的动能与物体的　　　　和　　　　有关，质量越　　 ，速度越　　 ，物体具有的动能就越大。
（2）势能大小的影响因素：物体被举得越　　 ，质量越　　 ，它具有的重力势能就越大。物体的　　 越大，具有的弹性势能就越大。
速度
动能
质量
越大
质量
速度
大
大
高
大
弹性形变
4.机械能的转化
在一定的条件下，动能与势能可以相互　 。
转化
一个物体能够对别的物体“做功”，包括可能“正在做功”，也可能“并未做功”。
一个物体具有动能或势能，我们就说这个物体具有机械能。一个物体具有的机械能指的是该物体具有的动能和势能之和。
研究动能和势能大小影响因素的方法：控制变量法和转换法。
能量转化判断的方法：能量在转化过程中，是减少的能转化为增加的能。
机械能守恒的条件：当只有动能和势能互相转化时，机械能的总量保持不变，即机械能守恒。
知识点一　功与能
1.关于功和能的关系，下列几种说法中，正确的是( )
A.具有能的物体一定正在做功
B.物体具有的能越大，它做的功就越多
C.物体做的功越多，它具有的能越大
D.物体能够做的功越多，它具有的能就越大
D
2.请判断物体具有哪种能：在水平公路上行驶的汽车：　 ；悬挂在天花板上的吊灯： ；被拉开的弹弓： 。
动能
重力势能
弹性势能
3.(2023福建)东南海域水质的改善，给了中华白海豚一个温馨的家，如图所示。下列说法正确的是( )
A.海豚跃出海面减速上升过程，动能不变
B.海豚跃起到最高点时，重力势能最大
C.海豚从高处落回海面过程，重力势能不变
D.海豚在海面下加速下潜过程，动能变小
知识点二　动能和势能大小的影响因素
B
4.如图所示，探究重力势能的大小与哪些因素有关时，为了显示重力势能的大小，甲用橡皮泥代替沙子，乙用海绵代替沙子，你认为更合适的是 (选填“甲”或“乙”)的方法，理由是 。
甲
橡皮泥形变不能恢复，便于前后进行比较
5.(2023四平伊通期末)下列事例中，由弹性势能转化为动能的是( )
A.风吹树叶晃动
B.秋千从高处向低处摆动
C.汽车沿盘山公路匀速上山
D.拉弯的弓把箭射出
知识点三　动能和势能的相互转化
D
6.(教材P209图片改编)如图所示，把滚摆捻到最高点，然后松手，滚摆便由上往下运动，接着再由下往上运动。滚摆在上下运动过程中：
（1）滚摆在最高点时，高度最大，重力势能最　 ；滚摆在最低点时，速度最大，动能最　 。
（2）由上往下，重力势能　 　 ，动能　 　 ，所以我们认为是　 　 　
能转化为　 能。
（3）由下往上，动能　 　 ，重力势能　 　 ，所以我们认为是
　 能转化为　 　 能。
大
大
减小
增大
动
减小
增大
重力势
重力势
动
7.（2023济南历下区三模）雨滴在高空下落过程中，受到重力和空气阻力的共同作用。开始下落的一段时间速度越来越大，落到地面前一段时间匀速下落。若雨滴的质量不变，则它在空中下落的整个过程中( )
A.动能先增大后不变，重力势能保持不变
B.动能先增大后不变，重力势能一直减小
C.动能一直在增大，但重力势能保持不变
D.动能先减小后不变，重力势能一直减小
B
8.(2023烟台蓬莱区二模)质量相同的甲、乙两个小球，从同一高度自由下落经过如图所示的位置，不考虑空气阻力。下列说法正确的是( )
A.此时甲、乙两球的动能相等
B.此时甲球的速度大于乙球的速度
C.此时甲、乙两球的重力势能相等
D.此时甲球的重力势能大于乙球的重力势能
B
9.科学思维(2023株洲)投出的铅球在空中飞行，它在整个运动过程中的动能EK与距离地面高度h的关系如图所示。已知铅球出手高度h为2 m，铅球落到地面时重力势能为零，不计空气阻力，由图可知，铅球出手时其重力势能为( )
A.80 J B.100 J C.180 J D.280 J
A
10.如图所示是男孩荡秋千的一个瞬间，此时男孩具有的动能为E1，当男孩荡到最高点后返回，再次经过该点时，男孩具有的动能为E2，在空气阻力不能忽略的情况下，E1　 (选填“＞”“＝”或“＜”)E2。
＞
11.(2023齐齐哈尔)人造地球卫星沿椭圆轨道绕地球运行，如图所示，离地球最近的一点叫近地点，最远的一点叫远地点。已知卫星在运行过程中机械能保持不变，当卫星从远地点向近地点运动过程中，势能　 ，速度　 。(均选填“增大”或“减小”)
减小
增大
12.(2023南充)体育课上小唐同学进行传接排球训练，他将球斜向上抛出，球的运动轨迹如图所示。a、b、c、d为轨迹上的点，其中a、c两点高度相同，不计空气阻力，则球在a点的机械能　 (选填“大于”“小于”或“等于”)d点的机械能；球在a、b、c、d四点中 点的重力势能最大。
等于
b
13.易错点　忽略机械能守恒的条件
甲、乙是两个完全相同的网球。如图所示，在同一高度同时以大小相等的速度，将甲球竖直向下抛出、乙球竖直向上抛出，不计空气阻力，落地前瞬间甲球的动能　 (选填“大于”“等于”或“小于”)乙球的动能。
等于
14.(2023兰州)近年来，渣土车因“多拉快跑”而引发的交通事故时有发生，引起了交通管理部门的高度重视。小彤设计了如图所示的实验来模拟汽车超速、超载带来的危害，通过电磁铁的控制，让质量分别为m1和m2(m1＜m2)的小钢球从圆弧轨道的一定高度(h1＜h2)由静止滚下，撞击水平面上的纸盒并将纸盒推动一段距离(实验中的圆弧轨道、水平面和纸盒均不变)。
（1）分析甲、乙两图可知，　 (选填“甲”或“乙”)图中的小钢球在刚到达水平面时的速度更大。
（2）比较甲、乙两图可知，在　 　 一定时，小钢球的　 越大，动能越大。
（3）比较　 　 两图可以模拟汽车超载带来的危害。
（4）假如你是一名汽车驾驶员，请你从物理学的角度谈谈在安全行车方面需要注意哪些事项：　 　 　 　 　 。
乙
质量
速度
乙、丙
不超载行驶，不超速行驶
15.新考法　科学探究 小明在探究“弹簧弹性势能的大小跟哪些因素有关”的实验时，提出了如下猜想：
猜想一：弹簧弹性势能的大小与弹簧被压缩的程度有关；
猜想二：弹簧弹性势能的大小与弹簧的材料有关。
为了验证上述猜想，小明选用材料不同的三根弹簧A、B和C(长度和粗细均相同)，一把长刻度尺，小球、木块各一个，设计了如图所示的实验装置进行探究。实验中，木块起始位置相同，实验数据如下表所示。
实验次数 所使用的弹簧 弹簧被压缩后的长度/cm 木块移动的距离/cm
1 弹簧A 8 3.5
2 弹簧A 5 6.2
3 弹簧A 2 10.6
4 弹簧B 5 8.7
5 弹簧C 6 11.5
6 弹簧C 5 13.1
（1）弹簧将小球弹开的过程中，弹簧的弹性势能转化为小球的　 能。
（2）实验中通过比较　 来判断弹簧弹性势能的大小。
（3）为了验证猜想一，应选择表中1、2、3三组数据进行分析，由此得出的结论是：弹簧材料相同时，　 越大，弹簧的弹性势能越大。
（4）为了验证猜想二，应选择表中　 (填实验序号)三组数据进行分析。
动
木块移动的距离
弹簧被压缩的程度
2、4、6(共21张PPT)
第十章 机械与人
第五节　机械效率
第2课时　测量机械效率
课时精要导练
课时分层提优
（1）实验装置：如图所示。
（2）测量原理：η＝　　　　。
（3）实验器材：滑轮组、钩码、　 　　　　 、刻度尺。
（4）所测物理量：物重G、钩码上升的高度h、绳子自由端受到的拉力F、绳子自由端通过的距离s。
（5）实验结论：用同一滑轮组提升不同的重物，提升的重物重力越大，机械效率越　　 ；用不同的滑轮组提升相同的重物，动滑轮越　　 ，机械效率越低。
1.测量滑轮组的机械效率
弹簧测力计
高
重
(6)实验要点
①实验时，应　　 　向上　　 　拉动弹簧测力计，其目的是使弹簧测力计的示数稳定，便于读出拉力的大小。
②对某一滑轮组来说，s、h与从动滑轮上引出的绳子股数n之间的关系为s＝nh，滑轮组的机械效率η＝＝＝＝，可见，对于某一确定的滑轮组来说，不测h和s的数值，也能计算滑轮组的机械效率。
竖直
匀速
2.提高机械效率的方法
（1）改进机械结构，减小机械自重；
（2）减小机械间的　 。
摩擦
求解定滑轮机械效率的方法
求解杠杆机械效率的方法
求解斜面机械效率的方法
η＝
η＝
η＝
类型一　测量定滑轮的机械效率
1.课堂上，小宇利用如图甲所示的装置完成了“测量定滑轮的机械效率”的实验，记录的数据如下：钩码重2.5 N，拉力大小为2.6 N。回到家里，他又用图乙所示的装置进行测量，记录的数据如下：茶杯重2.5 N，拉力大小为3.2 N。请你完成下面的表格。
机械名称 机械效率 分析机械效率不同的原因　 设计一个验证该原因的实验，简述做法
装置甲 定滑轮 96.2%
装置乙
定滑轮
78.1%
摩擦阻力
使得额外
功不同
找一玩具小车用弹簧测力计测出滑动摩擦和滚动摩擦的大小进行比较
2.(2023福州马尾区期末)在“探究影响动滑轮机械效率的因素”实验时，某小组利用重力不同的两个动滑轮进行了如图所示的三次测量，数据记录如表：
类型二　测量动滑轮的机械效率
实验序号 钩码重/N 动滑轮重/N 拉力/N 钩码上升的高度/m 测力计移动的距离/m 有用功/J 总功/J 机械效率/%
1 4 0.5 2.3 0.2 0.4 0.8 0.92 87.0
2 4 0.9 2.5 0.2 0.4 ？ 1.0 80.0
3 6 0.5 3.3 0.2 0.4 1.2 1.32 90.9
（1）实验中，使用动滑轮提升重物时，应竖直向上缓慢 　 拉动弹簧测力计；
（2）请根据实验序号2中已有的数据，算出第2次实验的表格中“？”处的有用功为　 J；
匀速
0.8
（3）通过比较　 (填实验序号)两次实验数据，可知动滑轮的机械效率与动滑轮的自重　 (选填“有关”或“无关”)；
（4）小明认为“同一个机械，它的机械效率是不变的”，通过比较　 (填实验序号)两次实验数据，可知他的观点是　 (选填“正确”或“错误”)的。
1、2
有关
1、3
错误
3.小金为了研究滑轮组机械效率的影响因素，做了如图四组实验，每个钩码的重力为1 N，滑轮的重力如表，不计绳重和摩擦，机械效率最高的是( )
类型三　测量滑轮组的机械效率
名称 定滑轮 动滑轮1 动滑轮2
图示
重力/N 1.5 1 0.5
C
4.(2023绥化改编)如图所示，在“测量滑轮组机械效率”的实验中，利用图2甲、乙、丙三个实验装置进行实验，测得的实验数据如下表。(钩码规格相同，动滑轮个数越多，重力越大)
实验次数 钩码重力G/N 提升高度h/m 绳端拉力F/N 绳端移动距离s/m 机械效率η
1 4 0.1 0.3
2 8 0.1 3.2 0.3 83.3%
3 8 0.1 2.0 0.5 80.0%
（1）第1次实验中，如图1所示，弹簧测力计的示数是　 N，机械效率是
　 (精确到0.1%)。
（2）由1、2两次实验数据可得出结论：
　 _______________________。
1.8
74.1%
使用同一滑轮组，物重越大，机械效率越高
（3）由　 两次实验数据可得出结论：使用不同滑轮组提升相同重物，动滑轮越重，机械效率越低。
（4）在第三次实验操作的基础上，如图2丁所示，改变绳端拉力方向，测得的滑轮组机械效率将　 (选填“偏高”“偏低”或“不变”)。
2、3
偏低
5.用如图所示的装置按顺序依次做“探究滑轮组机械效率和哪些因素有关”的实验：(已知ρ塑料＜ρ铝＜ρ铁)
（1）实验时不考虑绳重及摩擦，塑料滑轮、铝制滑轮及铁制滑轮外形相同、材质不同，则拉力F1、F2、F3的大小关系是　 ；机械效率η1、η2、η3的大小关系是 ；
（2）若每个钩码重5 N，铝制滑轮的重力为2 N，将钩码匀速提升20 cm，不计绳重和摩擦，该铝制滑轮组的机械效率为　 。
F1＜F2＜F3
η1＞η2＞η3
83.3%
6.(2023西安碑林区模拟)小明用如图所示的装置探究杠杆的机械效率，每个钩码的质量为m，O为支点。
类型四　测量杠杆的机械效率
（1）他将2个钩码悬挂在B点，在A点竖直向上　
　　　拉动弹簧测力计，拉力为F1，测得A、B两点上升的高度分别为h1、h2，则此次杠杆的机械效率η＝　　　　　(用已知或测量物理量的符号表示)。
匀速
（2）他将2个钩码悬挂在C点，在A点竖直向上匀速拉动弹簧测力计，使C点上升高度为h2，则弹簧测力计的示数将　　 (选填“大于”“等于”或“小于”)F1，此次弹簧测力计做的功将　　 (选填“大于”“等于”或“小于”)第一次做的功，杠杆的机械效率将　　 (选填“变大”“变小”或“不变”)。
（3）他将3个钩码悬挂在C点，在A点竖直向上匀速拉动弹簧测力计，使C点上升高度仍为h2，则第3次杠杆的机械效率与前两次相比　　 (选填“最大”“最小”或“三次相等”)。
大于
小于
变大
最大
7.某实验小组的同学们在探究“斜面的机械效率”实验时，用弹簧测力计沿斜面匀速向上拉动物块，收集了如下表中的实验数据。
类型五　测量斜面的机械效率
实验次数 斜面长度s/m 斜面高度h/m 物块重力G/N 拉力F/N 机械效率η
1 1 0.2 5 2.5 40.0%
2 1 0.4 5 3.4 58.8%
3 1 0.6 5 4.2 71.4%
4 1 0.6 5 5.0
（1）分析表中实验1、2、3的数据可得出：斜面倾斜程度越小越 　 (选填“省”或“费”)力。
（2）该小组又进行了第4次实验，他们在斜面上铺上毛巾，目的是增大斜面的粗糙程度，保持斜面高和长与第3次实验相同，他们测得这种情况下斜面的机械效率为　 。
（3）把第4次实验数据与表中数据综合分析可得出：斜面的机械效率与　
　 　 　 　 和　 　 　 　 有关。
省
60%
斜面的倾斜程度
斜面的粗糙程度
（4）当用弹簧测力计沿斜面匀速向上拉动物块时，物块所受的拉力　 (选填“大于”“小于”或“等于”)物块所受的摩擦力。
（5）实验结束后，小明猜想斜面的机械效率与物体的重力有关。根据你学到的知识，分析、判断小明的猜想是　　 (选填“正确”或“错误”)的。
大于
错误(共23张PPT)
第十章 机械与人
章末复习·分层提优
一层 重点复习
二层 素养提升
重点一　简单机械
1.(2023自贡)如图所示的工具在正常使用过程中，属于省力杠杆的是( )
C
2.易错点　混淆定滑轮和动滑轮
(2023常德)如图所示，小明组装了甲、乙两种滑轮，用来提升同一物体，G物＝200 N(不计绳重、轮重和摩擦)，要使物体竖直匀速提升2 m。下列说法中正确的是( )
A.F甲＝200 N，并向上移动4 m
B.F甲＝100 N，并向上移动2 m
C.F乙＝200 N，并向上移动1 m
D.F乙＝400 N，并向上移动1 m
D
3.如图所示，某人用一根轻质木棒挑一重为80 N的物体静止在水平地面上，木棒AB保持水平，棒长AB＝1.2 m，重物悬挂处离肩膀距离BO＝0.8 m，则人的肩膀对木棒的支持力为　 N；若肩膀与B端的距离变小，肩膀的支持力
　 (选填“变大”“变小”或“不变”)。
240
变小
4.中国高铁运营里程突破4万公里，稳居世界第一。高速铁路的输电线，无论冬、夏都绷得直直的，如图甲采用坠砣牵引以保障列车电极与输电线的良好接触，图乙为输电线的牵引装置工作原理图，其中定滑轮可以
(选填“改变力的方向”或“省力”)，图乙中 选
填“A”或“B”)为定滑轮。钢绳通过滑轮组悬挂总重4×104 N的坠砣，不计滑轮和钢绳自重、摩擦，输电线P端受到的拉力大小为 N。
改变力的方向
A
8×104
5.模型构建(2023扬州)同学们在体育课上做仰卧起坐，前半段是背部由平躺地面变成脊柱弯曲，后半段是上半身完全离开地面。
（1）仰卧起坐时，人体可看成杠杆模型，O为支点，肌肉的拉力F为动力。如图所示，请画出杠杆模型的阻力臂l。
（2）先将头向前抬起，可以减小　 力臂。在平躺至坐起的过程中，运动员肌肉所施加的动力变化情况是　 。
（3）同学们可以改变仰卧起坐的快慢，来控制体育锻炼的效果，从物理学角度分析，其实质是改变　 的大小。
阻
变小
功率
6.(2023连云港)下列有关功的说法正确的是( )
A.用力推车没有推动，人对车也做了功
B.足球在水平地面上滚动时重力对足球没有做功
C.运动员举起杠铃在空中静止不动时对杠铃做了功
D.学生背着书包在水平路面匀速前进时对书包做了功
重点二　功、功率、机械效率
B
7.电动叉车托举质量为1 000 kg的货物，在25 s时间内沿水平方向行驶了100 m，如图甲所示；接着在10 s内把货物匀速竖直提升1 m，如图乙所示。下列说法正确的是(g取10 N/kg)( )
A.叉车水平行驶时克服货物重力做功
为1.0×106 J
B.叉车水平行驶时克服货物重力做功的功率为4.0×104 W
C.叉车提升货物的过程中，克服货物重力做功为1.0×104 J
D.叉车提升货物的过程中，克服货物重力做功的功率为1.0×104 W
C
8.(2023河南)如图所示，在200 N的拉力F作用下，用滑轮组将重为300 N的货物匀速提升，在20 s内货物竖直上升了2 m。不计绳重及滑轮上的摩擦。下列说法正确的是( )
A.滑轮组做的有用功为400 J
B.拉力F做功的功率为30 W
C.滑轮组的机械效率为75%
D.此滑轮组提升的货物越轻，机械效率越大
C
9.爸爸开着小轿车带小明去旅行，若汽车做直线运动，牵引力的功率恒为9×104 W，运动过程中受到的阻力保持不变，运动的速度v与时间t的关系如图所示，在0～10 s内，牵引力做功　 J，阻力为　 N，牵引力　 (选填“大于”“小于”或“等于”)阻力。
9×105
3 000
大于
10.(2023郴州)如图所示，物体重10 N，每个滑轮重1 N，在F＝2.5 N的拉力作用下，物体上升了1 m，则拉力做的有用功是　 J，克服绳重及滑轮与绳子之间的摩擦所做的额外功为　 J。
10
3
11.传统文化(2023益阳)早在3 000年前我们的祖先就设计了结构很合理的辘轳，通常用于从井中提水。如图所示是古代民间的提水设施辘轳，由辘轳头、支架、井绳、水桶等部分构成。某次取水时井绳拉着质量为10 kg的水缓慢上升了4 m，水桶的质量为1 kg，在这一过程中，人做的总功为500 J。g取10 N/kg。求此次取水的过程中：
（1）人做的有用功为多少？
（2）辘轳的机械效率多大？
[答案]辘轳的机械效率
η＝×100%＝×100%＝80%
解：提的水的重力G水＝m水g＝10 kg×10 N/kg＝100 N
人做的有用功W有＝G水h水＝100 N×4 m＝400 J
（3）人克服井绳重力与摩擦阻力做的功是多少？
[答案]该过程中的额外功
W额＝W总－W有＝500 J－400 J＝100 J
对水桶做的额外功
W桶额＝G桶h桶＝m桶gh桶＝1 kg×10 N/kg×4 m＝40 J
人克服井绳重力与克服摩擦阻力做的功
W额余＝W额－W桶额＝100 J－40 J＝60 J
12.易错点　把增大动能误认为增大惯性
跳远运动员助跑一段距离才起跳，是为了( )
A.增大惯性 B.增大动能 C.减小阻力 D.减小重力势能
重点三　机械能
B
13.如图所示，两人分别用水平方向的力在同一水平面上匀速直线推箱子，箱子在相同时间内均被向前推动10 m，两个箱子与水平面间接触面的粗糙程度相同，大箱子重300 N，小箱子重100 N。下列说法正确的是( )
A.推大箱子的人做的功多
B.推小箱子的人做功的功率大
C.两箱子运动过程中的动能相等
D.两箱子运动过程中受到的摩擦力相等
A
14.北京2022年冬奥会首钢滑雪大跳台局部示意图如图所示。运动员从a处由静止自由滑下，到b处起跳，c点为a、b之间的最低点，a、c两处的高度差为h。下列说法正确的是( )
A.三处动能比较b＞c＞a
B.三处重力势能比较a＞c＞b
C.三处动能比较c＞b＞a
D.三处重力势能比较b＞a＞c
C
15.如图所示是投篮过程中篮球运动的轨迹示意图(空气阻力不能忽略)，其中A、B两点距离地面等高，则篮球在A点时的动能E1和B点时的动能E2的大小关系是E1　 (选填“＞”“＝”或“＜”)E2。
＞
16.如图所示，不可伸长的轻绳一端固定在O点，另一端系一小球，O点正下方P点固定一个钉子，小球由A点自由释放。不考虑空气阻力，小球从A点到1点的过程中重力势能转化为　 能，摆到右侧最高点的位置是图中的　 点，若此时球所受的一切力全部消失，则球会处于　 　 (选填“匀速直线运动”或“静止”)状态。
动
静止
3
17.新考法　科学探究 如图甲为虎门大桥的示意图，“桥塔为什么要造这么高？”小强对此进行了研究，他将大桥的结构进行简化，抽象成图乙的模型，又画了桥塔高低不同的两幅图丙和丁。
（1）可以看出它用到了　 的相关知识，其中O是　 ， 代表桥重和过往车辆等产生的对桥的作用力。
（2）小强通过比较发现：适当增加桥塔的高度，可　 (选填“增大”或“减小”)斜拉索拉力的力臂，从而　 (选填“增大”或“减小”)斜拉索的拉力。
（3）假如让你来设计新的斜拉索式大桥，你还能提出什么方法可以减轻钢索承受的拉力？(说出一种方法即可)
杠杆
支点
F1
增大
减小
使用新型材料，减小桥自重。

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