江苏省东台市唐洋镇中学九年级物理上册《第十一章 简单机械和功》知识梳理（无答案） 苏科版.doc

第十一章 简单机械和功知识梳理知识梳理 简单机械杠杆类-杠杆、滑轮、轮轴；斜面类-斜面、劈、螺旋。 1杠杆 a. 概念 a.杠杆的定义：一根硬棒在力的作用下能绕固定点转动，这根硬棒叫做杠杆 杠杆可以是直的，也可以是弯的 b支点：杠杆绕着转动的点叫做支点，用o表示 c动力：使杠杆转动的力叫做动力，用f1表示 d阻力：阻碍杠杆转动的力叫做阻力，用f2表示. 动力和阻力是相对的，如利用杆秤称物体时，就无法确定哪个力为动力，哪个力为阻力，此时可以人为规定 e力的作用线：过力的作用点沿力的方向所引的一条直线叫做力的作用线力的作用线用虚线表示 f动力臂：从支点到动力作用线的垂直距离，叫做动力臂用l1表示 g阻力臂：从支点到阻力作用线的垂直距离，叫做阻力臂用l2表示 力臂可能在杠杆上，也可能不在杠杆上当力的作用线通过支点时，该力的力臂为零，该力对杠杆的转动没有影响 b作力臂的程序 先找出支点，再作力的作用线，然后从支点作力的作用线的垂线 c杠杆的平衡条件 a.杠杆平衡：杠杆静止不转或者匀速转动都叫做杠杆平衡 b力矩 i物理意义：力矩是度量力对物体产生转动效应的物理量 ii定义：力和力臂的乘积叫做力对支点的力矩力矩用字母m表示，m=fl iii.单位：牛米(nm) iv分类：根据力的作用效果，分为顺时针力矩和逆时针力矩两种 c.杠杆平衡的条件(杠杆原理)；动力乘以动力臂等于阻力乘以阻力臂，即：动力矩=阻力矩 数学表达式：fll1=f2l2，即m动=m阻 说明：i在使用公式时，公式等号两边相同物理量的单位要一致 ii若动力矩和阻力矩不止一个时，杠杆的平衡条件可扩展为：顺时针的力矩之和等于逆时针的力矩之和用公式表示为：m顺=m逆 d杠杆的分类杠杆：等臂杠杆、不等臂杠杆（省力杠杆和费力杠杆）杠杆原理若用比例式表示，可以写成： 上式表明，杠杆平衡时l1是l2的几倍，fl就是f2的几分之一 i等臂杠杆(l1=l2，fl=f2) 常见的有：定滑轮、天平的横梁等 ii省力杠杆(l1l2，flf2) 常见的有：撬棒、铡刀、羊角锤、道钉撬、手推车、行李车、钢丝钳、核桃钳、铁匠剪刀、抽水机的柄、开瓶盖的起子等 利用省力杠杆可以省力，但要多移动距离 iii费力杠杆(l1f2) 常见的有：铁锹、铲车、镊子、火钳、筷子、笤帚、船桨、钓鱼杆、汽车吊、理发剪刀、人的前臂、缝纫机的踏脚板等 利用费力杠杆虽然费力，但可以省距离 在日常生活中不少器具是由多种杠杆组合起来的，如指甲剪、垃圾桶等器具上既有省力杠杆，又有费力杠杆 e测量物体质量的工具 i天平 天平的横梁是一根等臂杠杆 用天平称物体质量时，移动游码相当于向天平右盘中加小砝码，因此横梁平衡时m物=m砝+m游 ii杆秤、案秤、台秤和磅秤，它们都不是等臂杠杆，因此利用它们可以称量质量比秤砣(或槽码)的质量大得多的物体的质量 f最小动力问题 由fll1=f2l2可得： 上式表明，杠杆平衡时，若f2l2一定，则l2最大时，fl最小 据几何知识可知： i若已知支点和动力作用点，则这两点之间的线段是最大的动力臂 ii对于圆轮，若支点和动力作用点均在圆周上，则直径是最大的动力臂 有些较复杂的最小动力问题，还需利用数学上其他的一些极值知识来求解 2滑轮和滑轮组 a.滑轮 周边有槽，能绕轴心转动的圆轮叫做滑轮 滑轮：定滑轮工作时轴心不随重物一起移动的滑轮 动滑轮工作时轴心随重物一起移动的滑轮 i定滑轮 定滑轮实质上是一个等臂杠杆 使用定滑轮不省力，但可以改变施力的方向 ii动滑轮 通常使用的动滑轮实质上是一个动力臂为阻力臂二倍的省力杠杆 使用动滑轮可以省一半力，但不能改变施力的方向 b滑轮组 定滑轮和动滑轮的组合叫做滑轮组 使用滑轮组可以省力，可以省距离，可以改变施力的方向，但不可以同时既省力、又省距离 滑轮组的省力情况，通常采用隔离法和整体法结合起来分析即先将动滑轮和重物从整个系统中隔离出来作为一个整体，再全面分析该整体的受力情况，然后据力的平衡条件即可得出动力和阻力大小之间的关系 3轮轴 由轮和轴组成、能绕共同轴线旋转的简单机械，叫做轮轴 轮轴实质是可以连续旋转的杠杆 i当动力作用在轮上，阻力作用在轴上时，使用轮轴省力，但要多移动距离 常见的有：辘轳、手摇卷扬机、汽车驾驶盘、自行车的龙头、拧螺丝的板手、拧螺丝钉的螺丝刀、自行车上的龙头和前叉、脚踏板和大齿轮组成的轮轴等 ii当动力作用在轴上，阻力作用在轮上时，使用轮轴费力，但可少移动距离如自行车上的飞轮和后轮组成的轮轴等 在现代工农业生产中，很多机械和机器是由多种简单机械组合起来的，如差动滑轮就是由轮轴和动滑轮组合起来的，起重机就是由杠杆和滑轮组组合起来的 4机械功 a.定义 物理学中把力和物体在力的方向上移动距离的乘积叫做机械功，简称功 b做功的两个必要因素 作用在物体上的力和物体在力的方向上通过的距离 c定义式和决定式 w=fs 功是一个过程量 d单位 在国际单位制中，功的单位是焦耳，简称焦，符号为j 1 j=1 nm e说明 i力与运动方向相反时，力对物体做负功 ii力与运动方向不一致时，可利用力的分解和三角函数的知识计算功 iii力的大小和方向在变化时，可采用分段处理(力变化的阶段取力的平均值)以及等效处理(根据是机械功原理、功能原理)等方法来计算功 5功率 a.物理意义 功率是表示物体做功快慢的物理量 b.定义 单位时间里完成的功叫做功率 c定义式和决定式 d单位 在国际单位制中，功率的单位是瓦特，简称瓦，符号是w 1 w=1 js 1 kw=103 w l mw=106 w e推导式 p=fv 式中的v表示物体在力f方向上移动的速度，若可为即时速度，则p为即时功率；若v为平均速度，则p为平均功率 由p=fv得：f=p/v，此式表明：当p一定时，f与v成反比 f配套功率 动力机的功率要略大于工作机的功率 6机械功原理(功的原理) a.文字表述 利用任何机械做功时，动力对机械所做的功(w1)，等于机械克服所有阻力所做的功(w2)即利用任何机械都不能省功 b公式 w1=w2 c斜面及斜面类简单机械 斜面是一种常见的简单机械设斜面长为l、高为h、物重为g，使物体沿斜面匀速向上移动的动力为f，若不考虑物体与斜面的摩擦，则在物体从斜面底端匀速移动到顶端的过程中，据功的原理wl=w2有： fl=gh f=hg/l 因为hl，所以fg，即利用斜面可以省力对同样高的斜面，斜面越长越省力，但也要多移动距离 劈是斜面类简单机械设人用水平力f将劈推过距离s时，物重为g的物体被举高h若不考虑摩擦和支架的自重，则据功的原理w1=w2有： 因为hs，所以ffb c. a处的弹力减小，b处的弹力增大，且lifa ifb da处的弹力增大，b处的弹力减小，且fa ifb l 7. 如图所示，七块完全相同的砖块按照图示方式叠放起来，每块砖的长度均为l，为保证砖块不倒下，6号砖块与7号砖块之间的最大距离s将不超过 ( ) 8. 某商店有一不等臂天平(砝码准确)，一顾客要买2千克糖，营业员先在左盘放一包糖右盘加l千克砝码；接着又在右盘放一包糖左盘加l千克砝玛然后把两包糖交给顾客，则两包糖的总质量a. 大于2千克 b. 小于2千克 c. 等于2千克 d无法知道9. 如图所示，a、b为两个半径、材料都相同的，转向相反的轮子，它们的转轴互相平行且在同一水平面内，有一把均匀直尺c，它的长度大于两轮子转轴距离的2倍，把该尺静止地搁在两转轮上，使尺的重心在两轮之间且离8轮较近，然后放手，考虑到轮子和尺存在摩擦，则直尺将 ( )a. 保持静止b. 向右运动，直至落下c. 开始时向左运动，以后就不断作左右来回运动d开始时向右运动，以后就不断作左右来回运动10. 如图所示，水平地面上有甲、乙两辆平板车，人站在乙车上用50 n的水平力拉甲车，如果甲车向右移动的距离是10 m，同时乙车向左移动的距离是4 m，人做的功是 ( )a. 700 j b. 500 j c. 300 j d200 j11. 用滑轮组以不同速度匀速提升重物a，作用在滑轮组绳子自由端的拉力均为f，如图所示，不计绳重和摩擦当拉力f的功率为p1时，重物a以速度口l匀速上升川听用的时间为tl；当拉力f的功率为p2时，重物a以速度2匀速上升h所用的时间为t2；当拉力f的功率为p1+p2/2时，重物a以速度3匀速上升h所用的时间为 ( ) 12. 估测天平游码的质量(1)观察并读出天平横梁标尺的最大刻度值为a(g)(2)测得天平横梁标尺上从0到a刻度线之间的距离为b(mm)(3)测得天平左、右两臂的长均为c(mm)由以上数据，可估算出该游码的质量为 g13. 如图甲所示是一均匀圆薄板，半径r=30cm. 现从圆板上挖出一个半径为r=15cm的内切圆，试求剩余部分的重心与大圆圆心的距离14. 如图所示，一根杠杆的长为l，支点在o处，a端挂一物重为g的物体为保持杠杆在水平位置平衡，现用一根定长为s的绳子拉住(s铁)重复以上操作，那么最后横杆将 10. 如图所示，互成900角重量不计的硬棒，在b点挂重为200 n的物体，要使棒在水平位置平衡，则在a点作用最小的力是 11. 如图所示的三角形物块重心在。点，所受重力为19.6 n，l=0.1 m，球半径r=0.1 m，系统的绳长0.1 m为使整个系统不致翻倒，球的质量不能超过 12. 如图所示，每块砖长为l，四块砖一块压在另一块上面；而且每块砖都比下面的一块突出一些当四块砖不用水泥粘结，就能保持平衡时，从上向下三块砖，每块砖突出部分的最大长度分别为 、 、 。13. 现有一架总质量为m的喷气式飞机，已知该飞机飞行时所受空气阻力的大小与速度平方成正比，即f=kv2(式中k为已知量)若飞机飞行过程中的耗油量可忽略不计(1)该飞机在空中沿水平方向飞行时，飞机所受向上的升力是由机翼上、下表面气流速度不同所产生的若以机翼为参照物，则机翼上表面附近气流的速度 机翼下表面附近气流的速度(2)在该飞机沿水平直线匀速飞行时，它的上、下表面所受到的压力差为 (3)若该飞机以速度铆沿水平方向匀速直线飞行的时间为t，则它在这段时间内克服空气阻力所做的功w为 14. 在新农村建设中，为解决村民饮水，政府和村民共同共建了一批蓄水池吕兵家二楼顶上的蓄水池长3 m，宽2 m，高l m，楼房每层高3 m水池最大储水量是 t；若这些水是从深2 m的井中抽上来的，水泵至少做功 j若要求一次灌水的时间不超过8 min，他家所购水泵的功率至少要 kw.15. 如图所示，是一工人师傅用于粉刷楼房外墙壁升降装置示意图，上端固定在楼顶若动滑轮质量为2.5 kg，工作台板质量为7.5 kg，涂料和所有工具质量为20 kg，工人师傅的质量为60kg，绳重及摩擦不计当工作台停在距地面l0m高处时，工人师傅对绳子的拉力为 n；若工人师傅站在地面上向下拉绳，拉力为 n若升降装置上升l m，则绳的自由端下降 m(g取lo nkg)16. 小明用图所示的健身装置来锻炼腿部和手臂的肌肉使用时，当绳a端固定不动，手在b端用力fb拉绳，使总重为g的物体匀速上升，若每个滑轮重g/20，则fb= ；当绳b端固定不动，腿在a端用力fa拉绳，仍使该重物匀速上升，则fa= (不考虑绳重和摩擦)17. 如图所示，小民利用滑轮组先后竖直向上匀速提升物体a和物体b当提升物体a时，滑轮组的机械效率为75，小民对地面的压力为fl；当提升物体b时，小民对地面的压力为f2已知小民的质量为65 kg，物体a的质量为90 kg，物体b的质量为50 kg假设在拉绳子的过程中，小民对绳子的拉力与对地面的压力始终竖直向下且在同一直线上，不计绳重和摩擦则f2：fl= 18. 如图所示，两个定滑轮同轴，大的半径为r，小的半径为r，绳子保证不会滑动，匀速提升重物g，绳子拉力为f，则该装置的机械效率为 19. 林场内堆积圆木如图所示，在缺少大型机械情况下，利用一长板ab斜搁在木堆上，用一根粗绳绕过圆木g，另一端固定于木板上端a，将其拉上已知木板ab长5 m，a离地高1 m，若不计摩擦的影响，将重3000 n的圆木拉上去，力f应为 n请你说出此过程中林业工人利用哪些省力的方法：(1) (2) (3) 二、选择题20. 电工上水泥杆用的脚扣结构如图，它由一根钢条做成约3/5的弧状，在前后a、b处绑上橡皮，踏板d上有一个固定脚的皮带c，a、b不在一个水平面上，在竖直方向有一个高度差下列分析错误的是 ( )a. 脚扣可等效为一个杠杆，b是支点b. 在a、b处绑上橡皮是为了减小摩擦力c脚踏板做得宽而大是为了减小脚受到的压强da、b间有一定高度差是为了保证脚扣对水泥杆产生足够的压力21. 如图所示杠杆aob，0为支点，b端挂一重物g，在竖直向下的力f作用下绕支点0转动到aob的位置，且杠杆始终保持平衡，则力f的大小 ( )a. 一定变大 b. 可能变大 c. 不变 d一定变小22. 如图所示，在两伸直的食指上水平地放一根质量均匀的横棍，起初两指分开一定的距离，棍的位置左右不对称在横棍不掉下的情况下，缓慢移动两指，缩小其间距离，直到并拢，这时会发现两指会合的地方在 ( )a. 若左边手指先移动，则会合处在棍的中央右侧b若左边手指先移动，则会合处在棍的中央左侧c. 由于开始时左边手指离中心近，会合处在棍的中央右侧d不管开始情况如何，会合处总在棍的中央附近23. 如图所示，轻质细杆abc的a端用铰链固定在竖直墙面上，c端悬挂一重物p，b点与一细绳相连，细绳的另一端系于墙面d点整个装置平衡时，细杆正好呈水平关于细杆在a端所受外力的示意图正确的是 ( )24. 如图是手负重(指能承受的最大物重)示意图，当手臂按图示方向伸展时，下列图像最能表示负重大小与手臂伸展程度大致关系的是 ( )25. 如图所示，某轻质杆aob可绕0点在竖直平面内转动，且0a与ob的夹角始终保持不变，a端通过细绳系一质量为l kg 的秤盘，b端固定一平衡球当秤盘中不放物品时，0a杆恰好成水平，ob杆与竖直方向的夹角为(=300)；当秤盘中放入一物体时，0b与竖直方向的夹角增大了600那么该物体的质量为( )a. 1kg b2 kg c. 3 kg d4 kg26. 如图所示，将一根均匀的木棒ab放在支点0上，由于0aob，木棒不能保持水平，现在木棒右端截去与oa等长的一段并置于oa上，木棒恰好能平衡，则oa：db为( )a. b. 1：2 c. 1 1 3 d1：427. 现有一台旧天平，虽然共两臂长不等长，但是可以设法将其调节到平衡状态，砝码盒中有各种规格的砝码，其中最小质量的砝码为0.1g用此天平称质量为4g的药品，先放在左盘中称，再放入右盘中称，记下两次结果，其记录数据可能是下列的哪一组 ( )a. 3.5g、4.6g b. 3.4g、3.6g c. 3.3g、3.7g d3.2g、4.7g28. 用一根长为l重为g0的均匀铁棒，插入一个边长为a、重为g的正方体物块的底部，在另一端施加一个向上的力，将物块撬起一个很小的角度(如图所示，图中的角度已被放大)如果铁棒插入物块底部的长度为物块边长的三分之一，则要撬动物块，作用在铁捧最右端的力至少为( ) 29. 一根轻棒，一端固定在0点，可以在竖直面内转动，如图所示在棒的另一端a点系一根轻绳，绳跨过一个定滑轮，在绳的另一端挂一个重物p，在棒的b点挂一个重物q当棒在水平位置时，整个装置处于平衡状态若将a端稍许向上移动而离开平衡位置后放开，那么 ( )a. 棒将继续向上转动b. 棒将回到水平位置而保持平衡 c棒将回到水平位置后继续向下转动d棒将保持不动30. 如图为教室里两块可上下拉动的活动黑板两块黑板形状和质量均相同通过两只定滑轮相连擦黑板时，某同学推拉其中一块黑板觉得较“费力”则下列说法中正确的是( )a. 定滑轮不能省力，向上推黑板的力等于一块黑板的重力b. 定滑轮不能省力，向下拉黑板的力等于两块黑板的重力c. 向上推黑板时推力做功，向下拉黑板时拉力也做功d向上推黑板时推力做功，向下拉黑板时拉力不做功31. 木块重l0 n，在2 n的水平拉力作用下，恰能在水平桌面上做匀速直线运动若使此木块在3 n的水平拉力作用下，沿该水平桌面前进0.1 m，则在此过程中 ( )a. 木块所受到的合力为零 b. 木块的运动状态发生了改变c. 木块受到3 n的摩擦力 d此过程中拉力做功为03 j32. 重g=50 n的物体通过一个不计摩擦的定滑轮被悬挂，如图所示此时人拉绳自由端恰巧在滑轮正下方a点，0a=h=4 m，现人拉绳慢慢地由a水平移动到b，ab=s=3 m，则此过程中人做功为 ( )a. 50 j b. 120 j c. 150j d. 不好判断33. 现有30个相同的货箱，总质量为150千克要你尽可能快地把这批货箱搬到l2米高的楼上假设你身体可以提供的功率如图那样取决于你搬的箱子数的多少不考虑搬起箱子、放下箱子和下楼的时间，则要使搬运时间最短，每次搬动箱子数为 ( )a. 2个 b. 3个 c. 4个 d5个34. 俯卧撑是同学们经常做的健身活动做俯卧撑时，身体俯卧、伸直，两手用力撵地，使身体上半部分抬起，直至两臂伸直此过程中可将人体看成以脚的着地点为支点的杠杆张扬同学身高1.70 m，手臂的长度为0.4 m，体重500 n，1 min内做了30个俯卧撑，假定他的重心在身体的中心，请你估算一下张扬同学做功的功率大约是 ( )a. 600 w b. 60 w c. 6 w d无法估算35. 利用如图所示的滑轮组拉一金属块在地面上以0.2 ms的速度匀速运动，若动滑轮重15 n，金属块重75 n，地面对金属块的摩擦力是金属块重力的0.4倍(不计轮与轴间的摩擦)，则拉力f和它的功率p分别为 ( )a. 30 n，18 n b. 30 n，6 w c. 15 n，3 w d15 n，9 w36. 如图所示，这是斧头劈木柴的剖面图，图中bc边为斧头背，ab,ac 为斧头的刃面。要使斧头容易劈开木柴，则应该是 ( )a. bc边短一些，ab边短一些 bbc边长一些，ab边短一些c. bc边短一些，ab边长一些 dbc边长一些，ab边长一些37. 如图所示，重为g的物块放在光滑的斜面上，现用水平推力f使物块匀速地从斜面底端运动到顶端，则 ( ) 38. 如图所示工人用动滑轮把重物匀速提升到一定高度，重物的重力为g物，动滑轮的重力为g动，此装置的机械效率为叩，不计绳重和摩擦，则工人所用的拉力为 ( ) 39. 如图所示，斜面长l，高h，现在用力f沿斜面把质量为m的物体从斜面的底端匀速拉到顶端，已知物体与斜面的摩擦力为f，则计算斜面机械效率的表达式可写为 ( ) 40. 在不计绳重和摩擦的情况下，利用如图所示的甲、乙两装置，分别用力把相同的物体匀速提升相同的高度，若用甲、乙表示甲、乙两装置的机械效率，w甲、w乙表示拉力所做的功，则 ( ) 41. 一台水泵每分钟可把4.8 t的水扬高l0cm，若水泵效率为80，带动水泵的电动机效率为85，则电动机与水泵的配套功率应为( )a. 15 kw b. l2 kw c. 9 kw d6 kw三、作图题42. 许多居民楼墙外用铁三角架搁放空调主机，如图所示，要使铁架较为牢固、安全，应把主机放在a处还是b处，请你在选择的主机上画出它的重力示意图和重力对0点的力臂43. 在做研究杠杆平衡条件的实验时，小红根据如图甲所示的实验现象得出的杠杆平衡条件是：“动力支点到动力作用点的距离=阻力支点到阻力作用点的距离”为了说明这一结论并不正确，请你在图乙所示的杠杆上画出需要对杠杆施加的力的示意图和这个力的力臂44. 如图所示，用一根硬棒撬一个大石块，棒的上端a是动力作用点(1)在图上标出，当动力f方向向上时，杠杆的支点a；当动力f方向向下时，杠杆的支点b(2)在杆上画出橇动石块的动力f为最小时的方向45. 小明同学利用定滑轮设计了一种拉动窗帘的简易装置设计时他采用一根闭合的拉线绕在滑轮上，在右侧拉动这根拉线，就可以实现窗帘的打开与闭合请你在图上画出这根拉线在滑轮上的绕法以及窗帘细线与拉线的连接四、探究题46. 如图所示，弹簧测力计的量程是05 n，木块重力大约为7 n，轻质滑轮重为1 n、铁架台、刻度尺、足够大的量杯、足量的水和细棉线(自重不计)图中每种器材各有一件请你利用图中的一些器材，设计一个测量木块重力的实验方案：(1)写出选用器材的名称： .(2)请用文字简要地写出需要测量的物理量及符号： (3)木块重力的表达式： 47. 一个地质勘探小分队，在野外河边休息时发现了一种矿石，他们非常想尽快知道这种矿石的密度大约是多少，但是手中只有皮尺、直木棍和针线包中缝衣服用的针和细线，请你帮助他们利用现场可利用的物品，设计一个测定矿石密度的方案，并推导出