苏科版九年级物理 第十一章 简单机械和功（原卷版）

第十一单元简单机械和功

r：j

01,单元时空

j定义：在力的作用下能够绕固定点转动的硬棒，

杠杆的五要素：支点、动力、阻力、动力臂、阻力臂

杠杆1杠杆的平衡条件：动力X动力臂=阻力X阻力臂

「智力杠并

〔三种杠杆4费力杠杆

简单机械＜〔等臂杠杆

、滑轮［第却特点、实质GG

〔滑轮组省力情况：F=物+%（忽略绳子重和轨）

n

，定义：力与物体在力的方向上通过的距离的祠只

物理意义：功的多少

公式：W=Fs

,单栉.隹（j）

简功1：khmr一是对物体要有力的作用

单做功的两I必要因素t二是物体要在力的方向上逋过一定的距离

机

「有力无距离

械I不做功的三种情况1有距离无力

和I力和在力的方向上移动的距离垂直

功「定义：功与做功所用时间的比

物理意义：做功的快慢

功率j公式：P=?=向

〔单位：瓦（W）1W=1J/S

「有用功：我们所需要的功。

额外功：对于额外负担所不得不做的功。

总功：有用功与额外功的总和。

'机械效率＜

定义:有用功与总功的比值

w

公式・不二一^X1OO%

一、杠杆

I.杆杆的平衡条件：X动力臂=阻力x,或FJ=F/°

2.三种杠杆及应用举例：

①省力杠杆：当/1>/2时，F1<F2O例：扳手，撬棍，指甲刀。

②费力杠杆:当"</2H寸，FDF2。例：钓鱼杆，船桨。

③等臂杠杆：当/1=/2时,F1=F2。例：天平

二、滑轮组

1.滑轮组：滑轮组是和的组合；

特点：些能改变,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,即尸=；G物（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：

”="物+%）。

2.注：有儿股绳子与动滑轮相连，承担物重的绳子股数n就是儿。如左图n=2,右图n=3；

3.忽略绳重、摩擦及动滑轮重：F=G/n；如只考虑滑轮重：F=（G物+G纶）/n；

4.绳自由端移动速度和距离：s=nh,vQTV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：；1J=1N-m

3.力对物体不做功的三种情况：

①。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：

②o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/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付用=（提升重物尸=；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»=.（忽略轮轴摩擦的动滑轮、滑轮组）：斜而：W*.

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===O

4.机械效率：物理学中，将与的比值称为机械效率。

公式：n='丝xioo%n是一个没有单位的量，常用百分数表示。

03/素养提共

易错分析杠杆动态平衡及计算

1.杠杆的平衡条件是：动力义动力臂=阻力x阻力臂，或写为：F】L尸F2L2

2.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.（2022・江苏无锡•一模）如图甲所示，A/3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,08足够长，AC能承受的最大弹力大小为15N,若要杆不断，物体从4点开始运动时间最长为

s（g=10N/kg）。

/7N

10

05

举一反三,

2.如图所示，在一个轻质杠杆的中点珪一重物，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至水平方向，这一过程中F变化情况是（）

C.先变大后变小D.先变小后变大

易错分析杠杆与密度结合

注意杠杆平衡式的应用，以及方程组思想的应用

错题纠正

3.（2022・江苏无锡•一模）小明用如图装置探究杠杆的平衡条件。

甲乙丙丁

（1）七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5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，则两次施加的拉力向氏2（选填“>〃、"="或"V"）,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：

①为估算金属块的质显加和密度⑶，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〃尸g/cm3：

②妈蚂想让小明估测一下消毒水的密度〃2。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，则消毒水的密度々=g/cm3。

举一反三

4.（2022•江苏•苏州市平江中学校一模）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•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。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持在支点。的右侧并移动至百杆水平平衡，用刻度尺测

得该点到。的距离

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。的右侧并移动至直杆水平平衡，用刻度尺测得该点到。的

距离b;

（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（用字母0小L、匕表示）；

（3）实验中，因为塑料袋本身重量，会导致测量结果偏.

易错分析滑轮与滑轮组

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，即产二4G物（条件：不计动滑轮、绳重和摩擦）。

n

如果不忽略动滑轮的重量则：/=3（G物+G滑）。

注意:

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（）

▲F

777777

C.5N0.2m/sD.5N0.8m/s

6.小衡同学的最大拉力是400N,他想站在地上将重900N的物体提远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）（）

甲乙.丙丁

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

易错分析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：有用功亚制=6卜；总功W£=FS：额外

功W总一W行用

①s=nh其中力是重物G破提升的高度，s定动力F移动的距离，n是动滑轮上的绳子段数。

②滑轮组机械效率的求解”用滑轮组提升物体时，有用功和总功的比值.称为滑轮组机械效率。滑轮组机械效

率公式：n=（Wffffl/Wg）x100%；n=（W有用/W总）X1OO%=（G/nF）>100%

3.从斜面上滑卜•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）

错题纠正

7.（2022•湖北十堰）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

匀速椎上车厢,不考虑斜而形变.货物所受摩擦力方向沿斜而向:斜面的机械效率为____。不改变斜而与

地面夹角和货物质量，采用____的方法可以提高斜面的机械效率。

举一反三

8.（2022•四川凉山）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1OON,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—

易错分析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，一个质量根=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的速度向右做匀速直线运动，要使物块P以O.lm/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）

举一反三

1（）.（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Wo

易错分析机械效率计算

1.总功也可以认为是人们使用机械时实际做，的功。W"F动・s,式中F动是作用在机械上的动力，s是动九F动

通过的电离。

2.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

%Gh

W./F5；WQW总一W制;7=-=—

叫iFs

3.滑轮组的机械效率（不计滑轮重以及摩擦时）

①滑轮组（竖直方向提升物体）：〃=父（（；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）

FS

②滑轮组（水平方向拉动物体）：？=4（f为摩擦力，/为物体移动距离，F为拉力，S为绳子自由端走的距离）

FS

4.斜面的机械效率：，7=篝（1］为斜面高，S为斜面长，G为物重，F为沿斜面对物体的拉力）

错题纠正

11.（2023•天津和平•统考一:模）一个工人用如图所示的滑轮如在4s内杷重35ON的货物匀速提起1m,所用的折力

是100N,则拉力做功的功率是W,此滑轮组的机械效率是

z/=-XxlOO%=^21x100%=70%

1/500J

12.（2021•黑龙江中考真题妆口图所示，重为800N的物体在100N水平拉力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180N

C.额外功为240JD.拉力做功的功率为40W

04,单元小结

［如图所示,一轻质杠杆支在支架上，O/4=20cm,Gi为边长是5cm的正方体,G2重为20N,当OC=10cm时，此时

电对地面的压强为2xlC）4pa,现用一水平拉力，使G?以2cm/s的速度向右匀速速运动，当G］对地面的压力恰好为0

时，经过的时间是（）

A.?SsR.MC.ZS，D.4（k

2.一根粗细均匀的木棒，斜靠在竖直滴壁上。墙壁光滑，地面粗糙，木棒受到的重力为G,墙壁对K棒的弹力为匕

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（）。

A.G不变，F变小B.G不变，F变大

C.G变化，F变小D.G变化，F变大

3.如图所示，fflF=10N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2m

C.物体向前运动了4mD.物体受到的摩擦力为ION

4.如图所示是使用简单机械匀速提升同一物体的四种方式（不计机械臼重和摩擦），其中所需动力最小的是（）

5.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60WB.拉力F为600N,拉力F的功率为120W

C.物体A与桌面间的滑动摩擦力为COOND.绳子拉力对物体B所做的功为600J

6.如图所示，王瑞同学通过斜面用平行于斜面F=200N的推力，将质量为30kg的物体在5s时间内匀速推到Im高

的平台上，斜面长s=2m。（g取10N/kg）下列说法中（）

①推力的功率为40W②斜面的机械效率为75%③斜面对物体的摩擦力100N④推力做的额外功100J

A.只有①正确B.只有②④正确C.只有③®正确D.③④都正确

7.如图所示，用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阂示意图。。为固定转轴，A史连接着石球，脚踏杆的8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人才能将石球抬起。Q的力臂为m,此时舂米工具是一个（选填"省力〃

或"费力"）杠杆;

⑵脚竖直向下至少用力后为N,才能将石球抬起，后和拈的大小关系为同_____Flo

9.（2021•黑龙江齐齐哈尔市・中考真题）在水平地面上工人师傅沿水平方向推重30（）N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4s~8s内木箱受到的推力恒为100N,则在这段时间（4s〜8s）内，木箱受到的

推力的功率是W,8s~10s内木箱受到的摩擦力是N（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。

甲乙丙

⑴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。

实脸滑轮钩码重提升的高有用功拉力绳端移动总功机械效率,

次数材质G/N度h/mW仃用/JF/N的距离