【精选】2015年苏科版九年级物理同步导学上

1 说 明 本书是依据国家教育部全日制义务教育物理课程标准和江苏科技出版社义务教育课程标准实验教科书 物理九年级上册而编写的，供九年级第一学期使用。 本书旨在帮助同学们进一步理解和掌握课本内容，全面把握课本的学习体系，提高思维能力，掌握科学有效的学习方法。 “学习要求”结合课程标准对本节的学习提出具体的知识与技能、过程与方法、情感态度与价值观三个维度的学习要求。 “学习指导”对本节教材重点、难点的把握，学习方法方法的指导。 “典型范例”着重分析典型问题的解题思路、精析问题中的思考方法，帮助同学们 理解所学知识，学会科学地思考和解决问题的方法。并通过点评使同学们达到举一反三的目的。 “活动与探究”提供一些活动案例让同学们在课余时间进行探究。既丰富同学们的课外生活、巩固了所学物理知识，又帮助同学们形成合作探究的良好学习习惯。 “思考与练习”编入了三个维度的基本试题，便于同学们达到课标的基本要求。同时还有适量的拓展和提高，以利于同学们创新意识和开放思维的形成。 “相关链接”提供的是一些物理史科、趣味物理、思考性问题等阅读性短文，力求浅显具体、生动有趣，旨在扩大知识面，激发同学们科学探索的欲望。 本书聘请有 丰富教学实践经验的一线优秀教师和教研人员负责编写和统稿，本书编委会审稿、定稿。 由于时间仓促、水平有限，书中定有疏漏和不当之处，敬请广大读者在使用本书过程中多提宝贵意见，以便进一步修正，使之日臻完善。 本书编写组 2 第十一章、简单机械和功 一、杠杆 学习要求 1.知道什么是杠杆，能从常见的工具中 认出杠杆。 2.通过观察和实验了解杠杆的结构，熟悉有关杠杆的名称：支点、动力、阻力、动力臂、阻力臂。 3.理解力臂的概念，会画杠杆的动力臂和阻力臂。 4.经历探究 杠杆平衡条件的 过程， 理解杠杆平衡的条件，并能用它分析解决简单的有关杠杆平衡的问题。 5.知道杠杆的种类以及各种杠杆的特点。 6.知道杠杆在实际生活中的应用。 7.通过了解杠杆的应用，进一步认识物理学是有用的，提高学习物理的兴趣。 学习指导 1力臂的概念。力臂是本节的难点。对力臂的理解，注意以下几点： （ 1）力臂是指支点到力（动力或阻力）作 用线的距离，而不是从支点到力的作用点的距离。 （ 2）当作用在杠杆上的力的方向改变时，其力臂的大小一般也将发生改变。 （ 3）力臂不一定在杠杆上，如图所示 （ 4）若力的作用线过支点，则它的力臂为零。 （ 5）画力臂三步骤：找支点、画出力的作用线、作支点到力的作用线的垂线（有时需要将力的作用线进行正向或反向延长）。 2经历探究杠杆平衡条件的过程是本节学习的重点，探究的过程中要注意以下几点： （ 1）设计实验方案选取实验工具写出实验步骤设计记录数据的表格等 （ 2）调节杠杆水平平衡时，依照“ 右高右旋，左高左旋”的方法，即杠杆右边高则螺母向右移，杠杆左边高则向左移，直至杠杆水平平衡。注意杠杆水平平衡一旦调好，不得随意再旋转平衡螺母，否则会影响实验结果。 （ 3）实验中，每次改变动力、阻力、动力臂、阻力臂后都要使杠杆保持水平平衡，这样动力臂和阻力臂都可以直接读出。动力臂和阻力臂的长度单位不一定要用米，只要两个力臂的长度单位统一就可以了。 3根据已学过的杠杆知识，注意观察生活中各种形状的杠杆，如指甲剪、钓鱼竿、剪刀、筷子、天平、独轮车等。并能按照动力臂与阻力臂长短的关系分析和判断是省力杠杆、费F2 L2 L1 F1 O 3 力杠杆 还是等臂杠杆。根据杠杆平衡条件，生活中使用时要注意两点：（ 1）要省力就要多移动距离；（ 2）要省距离就要费力，省力又省距离的杠杆是没有的。 曲型范例 例 1 关于力臂 ,下列说法 k 正确的是（ ） A从动力作用点到支点的距离叫做动力臂 B力臂就是杠杆的长度 C从支点到阻力作用线的距离叫做阻力臂 D力臂一定在杠杆上 精析： 力臂是从支点到力的作用线的距离，简单地说，就是“点到线”的距离，而不是“点 ” 到“点”的距离。力臂不一定是杠杆的长度，也不一定在杠杆上。 如图所示。（图删去 ） 全解： 应选（ c） 点评： 力臂是从支点到力的作用线的距离。如图（ a)、（ b)所示，虽然力的作用点 A相同，但力的方向不同，画出力臂也不同。 例 2 张华和爸爸在公园玩跷跷板，张华重 250N，爸爸重 750N。当爸爸离跷跷板的转轴 0.5m时，张华应该坐在哪里才能使跷跷板平衡？ 精析： 利用杠杆平衡条件解题，首先要弄清动力、动力臂、阻力、阻力臂。本题中阻力为爸爸对杠杆的力 F2=750N，阻力臂为 L2=0.5m,动力为张华对杠杆的力 F1=250N，动力臂即为张华离转轴的距离。 全解：根据 杠杆平衡条件 F1L1=F2L2，得 L1=12FFL2=NN250750 0.5m=1.5m 答：张华应该坐在离转轴 1.5m处。 活动与探究 取一根粗细均匀的铁丝，在它的中点用线悬挂起来，铁丝恰好平衡。如把其右半段对折起来，那么它是否还能保持原来的平衡状态呢？为什么？动手做一做这个实验。 思考与练习 一、填空题 1.我们在日常使用的工具中很多是利用杠杆知识制成的，我们分析杠杆时，首先要找到杠杆绕着转动的固定点叫 ，然后分析杠杆的受力情况，即使杠杆转动的力叫 ，阻碍杠杆转动的力叫 。 L F A O L F A O 4 第 4 题图 2.杠杆有三类 ,既省力杠杆、费力杠杆和等臂杠杆。在撬棒、天平、铡刀、扳手、酒瓶起子、理发剪刀、钓鱼杆等常见杠杆中，属于省力杠杆的有 ,属于费力杠杆的有 ,属于等臂杠杆的有 。 3一把杆秤自重不计，提纽到秤钩的距离是 4， 秤砣重为 4.9N，用这样的杆秤来称量质量为 2的物体 ， 秤砣离提纽 时，秤杆平衡。 4.杠杆的应用非常广泛，工具车上的起重臂就是一个 费力杠杆使用它的具体好处是 。 二、选择题 5下图是一些日常生活中所使用的工具，其中属于省力杠杆的是 ( ) 6一根杆秤，如果秤砣被磨损掉一部分，用它称得的质量将比被称物体的实际质量（ ） A偏大 B偏小 C相等 D无法判定 7园艺师傅使用如图所示的剪刀修剪树枝时，常把树枝尽量往剪刀轴 O 靠近，这样做的目的是为了 （ ） A增大阻力臂，减小动力移动的距离 B减小动力臂，减小动力移动的距离 C增大动力臂，省力 D减小阻力臂，省力 8 .人体的运动系统相当复杂，但最基本的运动形式是，骨骼在肌肉提供的动力作用下绕关节转动 . 如图所示是手端起茶杯的情景，其前臂骨骼相当于杠杆，肱二头肌收缩提供动力 . 由图可以看出，这是一个（ ） A费力、省距离的杠杆 B省力、费距离的杠杆 C既费力，也费距离的杠杆 D既省力，也省距离的杠杆 9.一均匀杠杆 A处挂 2个钩码， B处挂 1个钩码，杠杆恰好平衡 .若钩码的质量均为 50g，在 A、 B两处再各加一个钩码，那么：（ ） A杠杆仍平衡 B杠杆的左边向下倾 C杠杆的右边向下倾 D无法确定杠杆是否平衡 三、作图、实验题 10如图所示，使用羊角锤拔钉子，动力作用在锤柄上 A 点 . 请作出拔钉子时所用最小动力F 的示意图 . (注意：请在图上保留为确保作图准确所画的辅助线 .) 第 7 题图 第 9 题图 第 8 题图 5 11.在“研究杠杆平衡条件”的实验中 ， 在如图所示的实验装置中： （ 1）实验前没有挂钩 码时，发现杠杆左端下倾，应将杠杆右端螺母向 _(选填“左”或“右” )边旋一些，使杠杆在水平位置平衡。 （ 2）实验时只有 8 个相同的钩码，杠杆上每格等距，当在 A 点挂 4 个钩码时，则怎样挂钩码可以使杠杆在水平位置平衡？ (请设计两种方案 ) ._ ； _ 。 （ 3）在实验中，王亮同学猜想：杠杆平衡的条件可能是：动力动力臂阻力阻力臂。马欣同学猜想：杠杆平衡的条件可能 是：动力动力臂阻力阻力臂。他们共同通过实验，获得了一组数据。如下表。 动力 F1/N 动力臂 L1/ 阻力 F2/N 阻力臂 L2/ 3 6 6 3 根据上表数据，他们都认为自己的猜想是对的、对方是错误的，那么你认为他们实验的验证方法存在什么问题？ 三、计算、论述题 12如图所示，一根轻质木杆 A 端细线下所挂 50N 的重物静止在水平地面上。 当在 B点加竖直向下的力 F=30N 作用时，木杆恰能在水平位置处于平衡状态，此时细线竖直。已知 OA=15cm， OB=5cm， 则重物对水平地面的压力为多少？ 相关链接 能把地球举起来吗？ 传说，阿基米德发现了杠杆原理后，曾产生过撬动地球的假想。他在给叙拉古国国王希罗的信中写道：“只要给我一个支点和立足点，我就能移动地球。”国王看信之后立即召见了阿基米德，并说：“当着众神起誓，你真的能移动地球吗？”阿基米德不慌不忙地用撬石头的例子作比喻，向国王讲了杠杆的原理，然后坦率地回答说：“不，我只是根据原理作了这样的假想。事实上，我也站不到地球以外的什么地方去，也找不到这样长和坚固的杠杆，也找不到搁杠杆的支点。”国 王弄懂了这个道理，很高兴。 第 11 题图 O A 第 10 题图 O B A F 第 12 题图 6 二、滑轮 学习要求 1.通过观察和实验，了解滑轮的结构，能区别定滑轮和动滑轮 2.理解滑轮的工作原理，会用这一原理对有关问题进行简单的计算 3.经历实验探究过程 ，了解使用定滑轮和动滑轮的特点：定滑轮不省力，但能改变力的方向；动滑轮省力，但不能改变力的方向 4.能识别生活和生产中常见的滑轮 5.了解滑轮组的特点：既可以省力又可以改变力的方向。学会组装简单的滑轮组，体验设计制作的乐趣。 6.了解轮轴的工作原理和斜面可以省力的原因 7.通过了解简单机械的应用，初步认识科学技术对人 类社会发展的作用 学习指导 1通过对定滑轮和动滑轮的杠杆变形分析，理解定滑轮不省力而动滑轮省一半力的结论。 如图 (a)所示是一个定滑轮的杠杆变形示意图。假定在某一瞬间滑轮静止不动，定滑轮的轴心为支点（支点不动），动力、阻力作用点分别在绳子与轮相切的圆周边缘。显然，动力臂、阻力臂都等于圆的半径，根据杠杆平衡条件，故 F=G，即不省力。 如图 (b)所示是一个动滑轮的杠杆变形示意图。假定在某一瞬间滑轮也静止不动。支点在一边绳子与轮相切的位置，支点上下移动，而动力作用点在绳子与轮相切的另一边 ，阻力的作用点在轴心。显然动力臂为阻力臂的两倍，故依据杠杆平衡条件 F=1/2G，即省一半力。 2 使用滑轮组要注意几个问题 （ 1）区分“最方便”和“最省力”的含义。“方便”是指人站在地上用力向下拉绳子，既省力又方便；而“最省力”是指尽量多地增加动滑轮上相连的绳子的股数。 （ 2）滑轮组一般是省力的，省力的多少是由吊起（或承担）动滑轮的绳子股数决定的。 （ 3） 设拉力移动距离为 s，拉力移动的速度为 v，重物上升的高度为 h，重物上升的速度为 v 物 ，则存在以下关系 s=nh,v=nv 物 ， n为动滑轮上绳子的股数。 （ 4）滑轮组绳子的绕 法是各种各样的，其绕法也是本节的一个重点。由关系式 F=n1G，当(b) (a) F G B A F G O A 7 n 为奇数时，绳子在动滑轮上打结开始绕；当 n 为偶数时，绳子在定滑轮上打结开始绕，也就是按“奇动偶定”的方法绕绳子。 (如下图所示 ) 曲型范例 例 1 图中给出两组滑轮组（ a）、（ b），若它们分别提起同一重物，请画出其中最省力的一组滑轮组的绕绳方法 .(不计滑轮重、绳重及摩擦 ) 精析： “省力”就是在动滑轮个数相同时，尽量采用绳子与动滑轮相连股数较多的方法；或在动滑 轮个数不同时选用动滑轮多的一组，因此，应选用（ b） 组滑轮组。 全解： 如图（ c） 所示 点评： 本题考查了两个知识点，一是滑轮组的省力多少是由绕过动滑轮的绳子的股数决定的；二是装配滑轮组。 例 2 用如图所示滑轮组匀速拉动重 1000N 的物体 A，所用拉力 F=100N。绳子自由端移动速度为 0.2m/s.求物体与地面之间的摩擦力 f和 2秒内物体移动的距离。（不计滑轮重和轮和轴之间的摩擦） 精析： 绳子自由端移动的距离 s 与物体移动的距离 s的关系为 s=n s，绳子自由端移动的速度 v也等于物体移动速度 v的 n倍，即 v=nv。 全解：设 n是动滑轮上绳子的股数， f为物体与水平平面之间的摩擦阻力。 通过动滑轮有 4 根绳子 通过动滑轮有 5 根绳子 (a) (b) （ c） 8 本题中， n=2，由 F=n1f得 f=nF=2 100N=200N 物体移动的速度 v =nv=2 /2.0 sm=0.1m/s 2s内物体移动的距离 S =v t=0.1m/s 2s=0.2m. 点评： 绳子自由端移动的距离、速度与物体移动的距离、速度是同学们容易混淆的问题，应特别注意。 活动与探究 设计一个升降装置 将 重物从楼下搬到楼上是很辛苦的。有一个同学学习了滑轮的知识后，运用所学知识，利用滑轮设计了一个升降装置，在爸爸的帮助下把它安装在家里的阳台上，通过它把物体吊上楼来。如果让你来设计，你能画出示意图吗？试试看。 思考与练习 一、填空题 1滑轮在使用时，根据轴的位置是否移动，分为定滑轮和动滑轮两种。定滑轮实际上就是 杠杆，所以使用定滑轮不能 ，但可以改变 。动滑轮实际上就是 杠杆 ,所以使用动滑轮可以 ,但不能改变 。如果 将定滑轮和动滑轮组合起来使用，就可以既省力又方便。 二、选择题 2.学校国旗的旗杆顶上有一个滑轮，升旗时往下拉动绳子，国旗就会上升。下列对这个滑轮的说法中正确的是（ ） A.这是一个动滑轮，可省力 B.这是一个定滑轮，可省力 C.这是一个动滑轮，可改变力的方向 D.这是一个定滑轮，可改变力的方向 3.用滑轮组匀速提升重物，当绳子的自由端被拉下 2m时，物体升高了 0.5m，被提 升的重物的质量为 20kg。若不计动滑轮重和摩擦阻力，则拉绳子的力应为（ ） A 40N B 49N C 98N D 5N 4.如图所示的装置中，物体 B 和动滑轮总重 10N，且恰好匀速下降。则 A 物体受到的摩擦力的方向和大小为 （ ） A水平向右 5N B水平向右 10N C水平向左 10N D水平向左 5N B A 第 4 题图 9 F 三、作图题 5.如图有一动滑轮提升重物，要求在图中标明支点 O，画出 F1 F2的力臂 L1 L2。 6.如图 5 所示，每个滑轮 （不分大小）重为 5N，要提升的重物重为 120N，用来串绕滑轮组的绳子能承受的最大拉力是 30N。请画出能安全提升重物的滑轮组的绕法。 三、计算、论述题 7.如图所示，物体 A以 1m/s的速度匀速运动，已知 F=100N，不计滑轮与绳子之间的摩擦，求：（ 1）物体 A受到地面的阻力；（ 2）在 5s内，绳子的自由端移动的距离。 8.某人利用如图所示的滑轮组，用 200N的拉力在 20s内将重为 G=480N的物体匀速提高 h=2m,若不计摩擦和绳重，求：（ 1）绳子的自由端移动的速度和动滑轮重； （ 2）若再增加 150N的重物，要使物体匀速上升，作用在绳子的自由端的拉力为多大。 相关链接 滑轮在生活和生产中有很多应用，例如，旗杆上的滑轮，起重机上的滑轮，以及利用滑轮移动收音机的指针以指示电台的频率位置等。 工厂里有一种特殊结构的滑轮，叫做差动滑轮（俗称神仙葫芦），它由两个直径相差不多的定滑轮和一个动滑轮组成，其示意图如图所示。有了它，只需一个人就可以缓缓吊起或移动很重的物体。你能分析一下其中的道理吗？ F2 F1 第 5 题图 G 第 6 题图 第 7 题图 第 8 题图 10 三、功 学习要求 1.理解功的概念，经历实验探究体验做功 的过程，理解做功的两个必要条件，并能正确判断某个力是否做功。 2.知道功的公式，会对有关功的问题进行简单的计算。 3.知道功的单位“焦耳（ J）”，并能在计算中正确应用。 4.通过观察、讨论和实验了解功的物理意义。 5.通过对实例的分析，体验并能知道做功是能量转化或转移的过程。知道使用任何机械都不能省功。 6.了解科学家进行科学探究的历史，进一步增强物理学习的兴趣，逐步形成献身科学的意识。 学习指导 1做功的两个必要因素。 物理学中的“做功”与日常生活中的“做工”是不同的，物理学中的做功必须要满足两个必要条件：一是作用在物体上的力，二是物体在力的方向上通过一段距离。只有满足这两个条件，我们才说力对物体做了功。因此有三种情况物理学中是不承认做功的：（ 1）物体虽然受力，但未通过距离。例如人用力推墙壁，由于墙壁未移动，所以人未做功。（ 2）物体虽然移动了一段距离，但无外力作用。例如冰块在光滑的水平冰面上匀速滑动，虽然冰块在水平方向移动了一段距离，但水平方向上并无作用力，因此不做功。（ 3）力的方向与物体运动的方向垂直。例如人提水桶在水平方向上移动一段距离，由于人对水桶的作用力是竖直向上的，因而这个力也不做功。 2功的大小。 功的大小等于力跟物体在该力方向上通过的距离的乘积。力对物体做功的多少只与这两个因素有关，与物体的运动状态（如竖直方向还是水平方向，匀速运动还是加速运动等）、物体的质量、支持面是否光滑无关。 3功的单位是焦耳（ J）， 1J 表示 1N 的力使物体在这个力的方向上移动 1m 所做的功。焦耳是一个比较小的单位，将两个鸡蛋匀速举高 1m做的功大约为 1J 曲型范例 例 1.下列四种情境中，人对物体做功的是 A提着水桶在水平地面上匀速前进 B举着杠铃原地不动 C用力搬石头但没有搬动 D推着小车前进 精析： 判断一 个力对物体是否做功，必须同时满足两个必要的因素，一是作用在物体上的力；二是物体在力的方向上通过的距离。 11 全解： A 选项中提水桶施力的方向是竖直向上，水桶的移动的方向为水平方向，虽然水桶受力了，也移动了距离，但是没有在力的方向上移动一段距离，所以没有对水桶做功。B选项对杠铃施力了，但没有移动距离，所以没有对杠铃做功。 C选项中对石头施力了，但没有移动距离，所以没有对石头做功。 D 选项推小车向前施力，且小车在向前的方向上移动一段距离，所以对小车做了功。答案为 D。 点评： 通过对这个问题的解析，学生能进一步理解做功的两个 必要因素。 例 2 一列火车以 20m/s 的速度在平直的轨道上匀速行驶，整列火车受的阻力是 9104N，问这列火车行驶 1min火车做了多少功？ 精析： 解此题时，首先注意火车做匀速直线运动，因此火车的牵引力和阻力是一对平衡力，则 F=f,另外距离可以利用 S=vt来求，最后可用公式 W=Fs求出火车在这段距离中所做的功。 全解：由 V=S/t得， S=Vt=20m/s 60s=1200m 根据： W=FS得 W=FS=fs=9 104N 1200m=1.08 108J 点评： 本题不仅训练了功的计算，而且训练了由物体的运动状态 来确定物体受力情况的思维过程。 活动与探究 九年级（ 10）班位于教学楼的三楼，若 一位中学生沿楼梯匀速爬上三楼， 请你估测一下 该学生在该过程中做功大约为多少。 思考与练习 一、填空题 1物理学中的做功包含两个必要的因素：（ 1） ，（ 2） 。功的计算公式是 ，国际单位制中功的单位是 。 2九年级（ 5）班的同学学习了功的知识后，他们讨论对物体做功的多少 。李壮同学用 10N的水平拉力将重 300N 的箱子沿水平地面移动了 5m，张强同学将这个箱子匀速举高 2m ,王明同学将这个箱子举起后在空中停留 5s。李壮同学做功是 J，张强同学做功是 J，王明将箱子在空中停留 5s 过程中做功 J。 3如图所示，在拉力 F 作用下，重为 120N 的物体竖 直向上做匀速直线运动，物体上升的速度为 0.4m/s， 则拉力 F 的大小为 N，在 5s 内拉力做功 J。 （不计动滑轮的重、绳子的重及各处的摩擦） 二、选择题 4.如图所示，用水 平力 F拉着重为 100N的物体在水平地面上向左匀速移动了 5m，物体所受地面的摩擦力大小为 20N，则（ ） 第 3 题图 F G 12 A.重力做的功是 500J B.拉力大小为 100N C.拉力大小为 120N D.拉力做的功为 100J 5以下事例中，重力做功的是（ ） A.冰球在 水平 的冰面上滚动 B.皮划艇在平静水面快速滑行 C.跳水运动员下落 D.举重运动员把杠铃举起停在空中静止不动 三、计算、论述 题 6一辆重为 20000N 的汽车在水平的公路上匀速行驶，汽车所受阻力为车重的 0.3 倍，汽车在 1 分钟内行驶 1.5Km，问在 1 分钟内牵引力做功多少焦？汽车受的重力做功多少焦？ 相关链接 功的原理及应用 使用动滑轮能省力，但不能省功，这个结论也适用于其他机械。大量的实验和理论研究表明： 使用任何机械都不能省功 ，这个结论叫 功的原理 。 任何复杂的机械都是由简单机械组合而成的，因此功的原理对一切机械都适用。这个结论在历史上曾被誉为“机械的黄金定律”，对机械的使用和研 制都具有重要的指导意义。下面我们利用功的原理来解释一下使用斜面为什么省力？如图所示，物体所受重力为 G，斜面长为 L、高为 h， F 为沿斜面拉物体的力。根据功的原理，我们知道使用任何机械都不能省功。如果不计物体与斜面之间的摩擦，用力 F 沿斜面把物体匀速推上去所做的功，应该等于直接将物体举高所做的功。据此请你推导出 F 的计算公式。 G F h L F 第 4 题图 13 四、功率 学习要求 1.理解功率的概念。了解功率的物理意义。 2.知道功率的公式 FvtWP ，会对有关功率的问题进行简单的计算。 3.知道功率的单位“瓦特（ W）”，并能在计算中正确应用。 4.经历探究人体的输出功率的过程，进一步熟悉科学探究的基本步骤。 5.进一步形成乐于探究自然现象和日常生活中的物理学道理的习惯，增强将科学技术应用于日常生活、社会实践的意识。 学习指导 1.功率是表示物体做功快慢的物理量。功率的定义为单位时间内完成的功。单位时间内完成的功越多，做功就越快，完成相同的功所需的时间就越短。由功率公式可见功率大小是由做功多少与所用的时间共同决定的，做功多，功率不一定大；时间长，功率也不一定小。 2.功率的单位 W是一个 导出单位，是从功率的定义中得出来的。 1W=1J/S，表示在 1S 的时间完成 1J的功。由于“ W”比较小，在实际应用中常用 kW 作为功率的单位： 1Kw=1000W。在学习中应分清功的符号和功率的单位。 3.在使用 P=进行计算时， P、 W、 t的单位分别为 w、 J和 S，请注意单位的统一性。 4.根据 W=FS，得到功率 P=tW=tFs=F.ts=Fv的另一种表达形式，它对解决车、船的速度、功率、牵引力的 问题较为方便。 曲型范例 例 1 下列 关于功率的说法正确的是（ ） A.功率大的机械比功率小的机械做功一定多 B. 功率大的机械比功率小的机械做功一定少 C.功率大的机械工作时所用的时间一定少 D.功率大的机械工作时做功一定快 精析： 功率定义为单位时间内完成的功，由所做功的多少和所用的时间决定，它反映了物体做功的快慢。 A、 B、 C中都缺少一个因素，判断是错误的。 全解： 物理学中用功率表示物体做功的快慢，所以功率大的机械做功一定快，故选 D。 点评： 类比是学习物理常用的方法，例 1中我们可以将功率与速度作 类比，物体运动的路程长，运动的速度不一定大；物体运动的速度小，运动的路程不一定短。我们可以用同样的方法来理解功率。 例 2 暑假中，明明和爸爸到花果山去游玩，同时他们进行了爬山比赛，已知明明和爸爸的体重之比为 23，从山底分别沿两条不同的路线爬上同一山顶所用的时间之比是 34，则明明和爸爸爬山的功率之比为 （ ） 14 A 2： 3 B 1： 2 C 9： 8 D 8： 9 精析：功率 P=tW=tGh，所以21PP=21GG12tt=3234=98全解： 选 D。 点评： 本题中明明和爸爸沿不同路线爬山，路径不同，但他们在力的方向上（竖直方向上）移动的距离是相同的。 例 3.一辆“奥迪” A4轿车用 3000N的牵引力以 72Km/h的速度在高速公路上行驶，这时轿 车的功率是多少 精析： 根据 P=tW=tFs=F.ts=Fv，已知力 F 和速度 v 就可以求出功率 P。不过要注意各量的单位， 72Km/h 要化成用 m/s作单位。 全解： v=72Km/h=20m/s P=FV=3000N 20m/s=6 104w 点评： 本题能训练学生根据不同的已知条件确定解题思路。 活动与探究 每台动力机械都有它的额定功率，也就是正常工作时的功率，常标在机械的铭牌上。下表 中列出了几种动力机械，请你至少调查其中的两种，把它的型号和额定功率填入表中。 机械名称 柴油机 拖拉机 汽车 摩托车 洗衣机 型号 额定功率 思考与练习 一、填空题 1如图为某举重运动员在 0.5s 内由支撑到起立将杠铃举起过程中拍摄 的两张照片，杠铃的质量为 100kg，则杠铃重为 N若这个过 程中运动员将杠铃举高约 0.5m，则该运动员在上述过程中对杠铃做 功的平均功率约 为 W（ g 取 10N/kg） 2.某人在水平地面上用 100N的水 平推力推动重 为 500N的物体，使物体以 0 2m s的速度匀速移动了 3m，此人做的功是 J，功率是 W 3.小刚要锯开厚度 均匀 的木板，每拉一次，据条移动的距离为 0.3m，所用的力为 180N，连续拉锯 50次用了 1min，这个过程中小刚做功为 _ J，功率是 _W 二、选择题 4李明同学快速地由一楼跑到三楼的过程中，他的功率与下列哪个值最相近 ( ) A.5W B.50W C.500W D.5000W 5在中考体育测试的跳绳项目中，某同学取得了每分钟跳 150次的好成绩。假设他每跳一次所用时间相等，每次跳离地面的平均高度为 6cm。则他跳绳时的功率最接近于： 15 （ ） A 7.5W B 75W C 4500W D 7500W 6.实验中学举行首届跑楼梯比赛，共有 20 名选手进入决赛。若要测量参赛者的功率大小，需测出的物理量是（ ） A.登楼所用的时间 B.参赛者的体重，所登楼层的高度 C.参赛者的体重，所登楼层的高度以及登楼所用的时 间 D.参赛者的体重，所登楼层的高度，登楼所用的时间以及参赛者通过的路程 三、计算、论述题 7.起重机把一个质量为 0.5t 的工件在 15s内提升了 6m，取 g 10N/kg。求： (1)起重机对工件所做的功； (2)起重机提升工件的功率。 8.一块水田面积为 2400m2 ，要灌平均 0.1m深的水。不计水渗透的损失，求：（ 1）所灌水的体积。（ 2）所灌水的质量。（ 3）若这些水是用水泵 (抽水机 )从距水田 2m深的水渠中抽上来的，水泵至少要做多少功？（ 4）若水泵的功率为 2. 4kw，抽这些水要用多长时间？（ 水 1.0 x103kg/m3,g=10N/kg) 相关链接 瓦特和蒸汽机 瓦特（ 1736 1819）是英国发明家。一个寒冷的冬天，瓦特和老奶奶围着火炉取暖的时候，发现烧开水的茶壶盖“扑扑”地发出响声，于是就留神地观察起来，想弄清楚是谁在推动壶盖；一会儿打开看看，一会儿又盖上看看。当他把茶壶嘴堵上时，蒸汽便顶开了壶盖。他想这一定是蒸汽的力量。瓦特长大后一直记着这件事。 17 岁时瓦特当了修理机械的学徒。后来他到格拉斯哥大学负责修理教学仪器，正巧学校里的一台蒸汽机模型坏了。瓦特在修理过程中，发现 蒸汽机的大部分热量都浪费了，他决心改进蒸汽机。经过一年的努力，在多次失败后，他终于造出了新型的蒸汽机，大大地提高了蒸汽机的效率。后来蒸汽机被广泛应用在冶金、采矿等行业。 1807 年美国的福尔顿把蒸汽机装在船上发明了轮船， 1814 年英国的斯蒂芬把蒸汽机装在车上发明了火车。人们为了纪念他，就用“瓦特”来命名功率的单位。 16 五、机械效率 学习要求 1 经历使用动滑轮的实验探究过程，了解什么是有用功、额外功和总功。理解三者之间的数量关系。 2 理解什么是机械效率。学会用机械效率的公式进行有关问题的简单计算。 3 了解常用机械的效率，通过讨论、分析，了解影响机械效率的因素。 4 通过对机械效率的了解，认识到做所有的事情都要讲究效率。 5 了解使用机械的历史过程，认识机械的使用对社会发展的作用。 学习指导 1有用功、额外功、总功。 正确认识机械效率，关键是弄清有用功、额外功和总功的含义。有用功是对人们有用的功，无论采用什么机械，有用功的数量是不变的。若使用机械的目的是提升物体，那么克服物体的重力所做的功就是有用功，即 W 有用 =Gh；若目的是在水平面上平移重物，那么克服物体与水平面间的摩擦力所做的功就是有用功，即 W 有用 =fs。额外功是指由于使用机械而额外多做的功，机械的摩擦和机械的自重往往是产生额外功的原因。 2机械效率总小于 1。 使用不同的机械做功，需要做的额外功是各不相同的，额外功在总功中所占的比例越小越好，或者说有用功在总功中所占的比例越大越好。机械效率是有用功跟总功的比例，即 =W有用 /W 总功 。由于 W 额外 是不可避免的，因此 W 有功 hB、），推动纸盒运动一段距离后静止。 要研究动能与质量的关系，我们应选择 两图来进行比较。 第 30 题图 38 要研究动能与速度的关系，我们应选择 两图来进行比较。 （ 3）从图中可以看出 A、 B、 C三个小球刚 到达水平面时， 球的动能最大。 五、 计算题 31 一自制家用太阳能热水器的效率在夏天可达 50%，从太阳能手册中查到：在地球表面，晴天时垂直于阳光表面接受到的辐射热为 1.26103J/（ m2s ） ，如果水箱内的水大约有40Kg，水箱接受阳光垂 直照射的面积始终为 1.5m2， 问 要使水温上升 30 需要多长时间？ 32 学习热学知识后，两位同学设计了一个测定液化气热值的实验：取 500g水放入锅中，用温度计测得水的初始温度为 20，读出液化气表的示数为 12.560m3。然后用液化气给水加热，当温度计的示数为 80时，液化气表的示数为 12.563m3。 C 水 4.2 103J/（ kg），1m3某种气体燃料完全燃烧时所放出的热量叫该种气体燃料的热值 （ 1）求实验过程中水吸收的热量 Q。 （ 2）他们用水吸收的热量 Q和液化气表的示数差 V（即所用液化 气的体积），根据 q=VQ计算出了液化气的热值。请回答这个实验方案是否可行？并说明理由 。 33 我国是世界上的垃圾 “生产 ”大国，垃圾的掩埋处理将占大量的土地，并污染土壤和水源，为各种菌毒、苍蝇提供了理想的栖生和繁衍场所。据 “全国城市生活垃圾处理及资源利用经验交流大会 ”资料显示，仅 1997 年，我国城市生活垃圾达 1.3108t，假设垃圾的平均密度为 103kg/m3。 （ 1） 若将这些垃圾铺放在 连云港 （银川市的城市面积 约 是 1.3107m2），将会形成多厚的垃圾层 ？ （ 2） 从 20 世纪 70 年代起，一些发达国家已着手利用垃圾发电，科学家预测，焚烧1t 垃圾，其中的有机可燃物可产生 1.51010J 的热量，试计算，若将 1997 年我国城市生活垃圾焚烧用来发电，与燃烧多少煤炭产生的热量相同（煤的热值为 3.0107J/kg） （删去） 39 阶段性自我检测（一） 一选择题 1 如 图所示的简单机械，在使用中属于省力杠杆的是 （ ） 2 如图所示，小明在玩蹦蹦杆，在小明将蹦蹦杆中弹簧向下压缩的过程中，小明的重力势能、弹簧的 弹性 势 能的变化是 （ ） A 重力势能减小，弹性势能增大 B 重 力势能增大，弹性势能增大 C 重力势能减小，弹性势能减小 D 重力势能增大，弹性势能减小 3如图所示，杠杆 AOB 的 A 端挂重为 GA的物体， B 端挂重 为 GB的物体，杠杆处于平衡状态， AO=BO，杠杆自身重力不计，则 （ ） A GA=GB B GAGB D无法判断 4掷出手的铅球在空中飞行的过程中，对它做功的是 （ ） A 手的推力 B. 重力 C惯性 D没有力对它做功 5 下列过程中动能转化为势能的是 （ ） A 钟表里旋紧的发条，带动齿轮转动 B 重锤从高处下落 C 压缩的弹簧将物体弹射出去 D 向上抛出的石块的上升过程 6初二物理兴趣小组的同 学学习了功率知识后，进行了 “比一比谁上楼功率大 ”的比赛其中某同学从一楼跑到三楼用了 10s，则他上楼过程中的功率大约是 （ ） A 3W B 30W C 300W 3000 W 7如图所示，在 “研究杠杆平衡条件 ”的实验中，杠杆上每格的长度都相同，两边挂上钩码后杠杆平衡，如果把两边的钩码都同时向里移动一个格，则杠杆 （ ） A仍能平衡 B不能平衡， A 端上升 C不能平衡 ， B 端上升 D无法判断 8 关于温度、热量和内能，下列说法中 正确的是 （ ） A 0 的冰 的 内能为零 B 物体温度越高，它所含 的 热量就越多 第 7 题图 第 2 题图 第 3 题图 40 C 两个物体的温度相同，它们之间就不能发生热传递 D 物体吸收了热量，物体的温度一定会升高 9下列事例中，通过热传递使物体内能增加的是 （ ） A阳光下铁板晒得发烫 B用锯子锯木头，锯条的温度升高 C天冷时两手相互摩擦，手感到暖和 D流星经过大气层时，燃 烧发光 10下列现象中，利用做功的方法增加物体内能的是 （ ） 水蒸气将锅盖顶起 铁锤猛击石块飞出火星 用酒精灯给水加热 点燃的爆竹腾空而起 11大伟同学用一个距离手 3m 高的定滑轮拉住重 100N 的物体，从滑轮正下方沿水平方向移动 4m，如图所示，若不计绳重和摩擦，他至少做多少功 （ ） A 200J B 3000J C 400J D 500J 二 、 填空题 12 热机工作时污染环境主要表现在两个方面： 和 。 13小明用 100N 的力沿竖直方向将杠杆的一端拉下 2m 时，杠杆的另一端把 320N 的重物提高了 0 5m，他做的有用功是 J，总功是 J，杠杆的机械效率是 14有甲、乙、丙三个物体在做不同的运动：甲在空中下落 (不计空气阻力 )，乙沿斜面匀速下滑，丙在水平面上做曲线运动且速度大小保持不变，那么在这三个物体中，机械能总 量不变的是 ，动能不变而势能减少的是 。 15 如图所示 ， 作用在杠杆左端且始终与杠杆垂直的力 F 将杠杆由水平位置 OA 缓慢拉至 OB，则在这个过程 中 F 将 _（选填 “变大 ”、 “变小 ”或 “不变 ”）。 16 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 500N，那么他将身体撑起，双手对地面的压力至少 为 _N。若他在 1min 内做了 30 个俯卧撑，每次肩部上升的距离均为 0.4m，则他的功率至少为 _W。 17 大量植树造林，可调节气温，对改善生态环境有重要意义。据资料介绍，一公顷森林每天吸收的太阳能约为 1.071010J，如果这些能量被面积为一公顷、一定厚度的3.96106kg 干泥土地面吸收，可使地面温度升高 _ 。 c 干泥土 =0.84103J/(kg ） 三、作图与实验 18 用滑轮组拉出陷人泥中的汽车在图中画出最省力的绳子绕法 19画出使杠杆 AB 在 如 图所示位置静止时，所用最小力 F 的作用点和方向 第 15 题图 A F O B 第 16题图 第 11 题图 41 20兰兰和芳芳运用如图所示的实验装置测定了滑轮组的机械效率，在全班交流实验结果时，老师提出：如果各组所用滑轮和串绕绳子的方式不变，改变其他因素，是否会影响它的机械效率呢 ?大家积极思考，提出了各种猜想，概括起来有如下几种： 猜想 l：可能与匀速提升的速度大小有关； 猜想 2：可能与被提升的钩码重力有关； 猜想 3：可能与匀速提升的速度大小和被提升的钩码重力都有关； 猜想 4：可能与钩码被提升的高度有关 兰兰和 芳芳分别根据各自的猜想进行了探究，实验记录如下表 兰兰的实验记录： 物理量 控制因素 钩码重 N 绳端拉力 N 机械效率 大致相同 10 4 2 79 4% 的速度提升 15 6 0 探究结果 芳芳的实验记录： 物理量 控制因素 钩码重 N 绳端拉力 N 机械效率 较小提升速度 10 4 2 79 4% 较大提升速度 10 4 2 79 4% 探究结果 (1)请帮助 兰兰 完成表中的一项计算； (2)请根据她们的实验记录分别在表中写出探究结果； (3)归纳她们的实验探究，你所得的结论是 _ 四、计算题 21 一园林工人用割草机进行割草。园林工人用 50N 的推力推动重为 100N 的割草机匀速沿水平方向割草 40m 远，割完草后，他又将割草机扛着水平走了 10m，随后扛着割草机上了 8m 高的三楼放下，求他对割草机做了多少功。 22. 假期里，小 芳 和爸爸、妈妈一起参加了一个家庭游戏活动 。活动要求是：家庭成员中的任意两名成员分别站在如图所示的木板上，恰好使木板水平平衡。 (1)若小 芳 和爸爸的体重分别为 400N 和 800N，小 芳 站在距离中央支点 2m 的一侧，爸第 18 题图 第 19 题图 第 20 题图 42 爸应站在距离支点多远处才能使木板水平平衡 ? (2)若小 芳 和爸爸已经成功地站在了木板上，现在他们同时开始匀速相向行走，小 芳 的速度是 0.5m s，爸爸的速度是多大才能使木板水平平衡不被破坏 ? 23 某单缸四冲程汽油机的 汽 缸活塞面积为 30cm2，一个冲程活塞在 汽 缸中移动的距离是 50mm，满负荷工作时做功冲程燃气的平均压 强为 9.0lO5Pa,飞轮 lmin转动 1800周，当汽油机满负荷工作时 (不计摩擦 )，求： (1)做功冲程中燃气对活塞的平均压力； (2)一个做功冲程中燃气对活塞做的功； （ 3） 汽油机的功率 24某市温泉镇蕴藏着极为丰富的地下热水，水层距地表约 200 300m，镇内拥有 7 口热水井，井孔深达 600m，日涌水总量 为 4000m3，