第11章　机械与功 总结提升 章末复习（含答案） 2024-2025学年物理教科版八年级下册

第11章　机械与功 总结提升
一、杠杆
1.定义:只要在力的作用下能够绕　　　　 转动的坚实物体都可以看作杠杆。
2.五要素:杠杆绕着转动的支撑点叫作　　　　,使杠杆转动的力叫作　　　　,阻碍杠杆转动的力叫作　　　　。从支点到动力的作用线的距离叫作　　　　;从支点到阻力的作用线的距离叫作　　　　。
3.平衡条件:当杠杆在动力和阻力的作用下　　　　时,我们就说杠杆平衡了。杠杆的平衡条件是　　　　　　　　　　　　,用公式表示为　　　　　　。
4.分类:
(1)省力杠杆:L1　　　L2,平衡时,F1　　　F2,特点是　　　　　　　　。
(2)费力杠杆:L1　　　L2,平衡时,F1　　　F2,特点是　　　　　　　　。
(3)等臂杠杆:L1　　　L2,平衡时,F1　　　F2。
二、滑轮
1.定滑轮:使用时,滑轮的位置　　　　的叫作定滑轮。
2.动滑轮:滑轮的位置随　　　　　一起改变的叫作动滑轮。
3.滑轮组:为了既　　　又能改变动力的　　　,可以把定滑轮和动滑轮组合成滑轮组。
4.滑轮、滑轮组的特点及应用
装置 特点 应用
定滑轮 不省力也不省距离,可以改变用力的方向 旗杆顶端的滑轮
动滑轮 省力,费距离 起重机和帆船 上使用
滑轮组 有n段绳子承担总重的滑轮组:F=(理想情况),F=(不计绳重和摩擦);s=nh 电梯、吊车等使用
三、功
1.定义:如果　　　　作用在物体上,并使物体　　　　　移动一段距离,就说力对物体做了功。
2.计算:力学中,功等于力与物体　　　　移动距离的乘积。功的计算公式是　　　　。
3.单位:在国际单位制中,功的单位是牛顿·米,它有一个专门的名称叫作　　　　,简称　　　　,符号是　　　　。
4.使用任何机械都不能　　　　,这个结论叫作功的原理。
四、功率
1.定义:在物理学中,功率是表示做功　　　　的物理量。　　　　与　　　　　　　　之比叫作功率。
2.公式:功率的表达式为P=,其变形公式有　　　　、　　　　 。
3.单位:在国际单位制中,功率的单位是焦耳/秒,它有个专门的名称叫作　　　　,简称　　　　,符号是　　　　。工程技术上还常用千瓦(kW)作为功率的单位,1 kW=　　　　W。
五、机械效率
1.有用功:为了完成目的,无论采取哪种方法都必须做的功叫作有用功。用　　　　表示。
2.额外功:并非我们需要但又不得不做的功叫作额外功。用　　　　表示。
3.总功:有用功加上额外功是总共做的功,叫作总功。用W总表示。有用功、额外功、总功的关系式为　　　　　　　　。
4.机械效率:　　　　 跟　　　　 的比值叫作机械效率,机械效率常用　　　　表示,公式是η=×100%。因为　　　　总是小于　　　　,所以机械效率η总小于1。
5.测量滑轮组机械效率的实验原理是:　　　　。提高机械效率的主要方法是　　　　　　　　　
或　　　　　　　。
六、轮轴、斜面
1.轮轴
(1)定义:由两个半径不等的圆柱固定在同一轴线上组成,大的称为　　　　,小的称为　　　　。
(2)生活中常见的轮轴:扳手、螺丝刀、水龙头、自行车车把、汽车方向盘等。
2.斜面
(1)定义:一个与水平面成一定夹角的倾斜平面。
(2)斜面做功的特点: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(或拉)上去所做的功,应该等于直接将物体抬高相同的高度h所做的功,即　　　　。(物重为G,斜面长L、高h)
(3)生活中常见的斜面:盘山公路、楼梯、螺旋、大桥的引桥等。
教科八下11-1-3(b) 命题点:杠杆及其分类 1. 筷子是生活中每天都用到的用品,属于　　　　杠杆,可以　　　　 。
教科八下11-2-6(b) 命题点:滑轮组 2.小明利用图示滑轮组提升重为200 N的物体 ,则他的拉力至少为　　　　N。
教科八下11-3-2 命题点:功的定义 3.如图所示,小明水平推箱子,虽然费了力气,但箱子没有移动,那么小明对箱子　　　　 ;小聪用力将箱子拉动了,小聪对箱子　　　　。箱子的重力对箱子　　　　。
教科八下11-4-2 命题点:有用功　额外功 4.要把重100 N的沙子运上楼。图中画了三种方法,三种方法中对沙子做的功是　　　　,对动滑轮做的功是　　　　 。
教科八下11-5-5(b) 命题点:斜面的综合计算 5. 如图在粗糙斜面上将一个重为16 N的物体匀速拉到高h处,沿斜面向上的推力为10 N,斜面长s=2 m、高h=1 m。其中所做的有用功为　　　　 J,物体受到的摩擦力大小为　　　　 N,斜面的机械效率为　　　　。
探究杠杆的平衡条件
实验思路:探究杠杆的平衡条件,就是要找到影响杠杆平衡的各种因素并确定它们之间的关系,杠杆支点两侧所受的　　　　及　　　　、所受的　　　　及　　　　都会影响杠杆的平衡。
1.实验目的:探究杠杆的平衡条件。
2.实验器材:杠杆、支架、弹簧测力计、细线、质量相同的钩码若干。
3.实验准备
(1)实验前杠杆左端上翘,应怎样调节杠杆在水平位置平衡
　。
(2)实验前,使杠杆在水平位置平衡的目的是什么
　。
(3)为什么要进行多次实验
　。
(4)若用弹簧测力计取代阻力钩码的位置,则拉力应满足什么方向
　。
(5)动力、阻力都在支点同侧,杠杆能平衡吗 如何操作
　。
4.实验步骤
(1)调节杠杆两端的螺母,使杠杆在　　　　位置平衡。
(2)在杠杆两边挂上　　　　的钩码,调节位置,使杠杆重新平衡。
(3)把支点右边的钩码重力当作　　　　,支点左边的钩码重力当作　　　　,量出动力臂L1和阻力臂L2,将各数值填入表格中。
(4)改变　　　　　　　　,重复上面的步骤,得出三组数据。
实验次数 F1/N L1/cm F2/N L2/cm
1
2
3
5.实验结论:杠杆平衡的条件是:　　　　　　　　　　　,表达式为　　　　　　。
测量滑轮组的机械效率
实验思路:要测滑轮组的机械效率,就要想办法找出使用滑轮组工作时的有用功和总功,然后求出二者的比值。
1.实验目的:利用弹簧测力计将钩码(或重物)提起,比较同一滑轮组在不同使用情况下的机械效率。
2.实验原理:　　　　　　　　。
3.实验器材:　　　　、　　　　、　　　　、　　　　、　　　　、　　　　。
4.注意事项:用滑轮组提升钩码的过程中,匀速拉动还是加速拉动绳子,对拉力大小有影响,绳子是竖直拉还是斜拉,拉力大小也不同,因此在实验过程中要　　　　拉动弹簧测力计　　　　　　
运动。
5.实验过程
(1)按图所示,把滑轮组安装好,记下钩码和弹簧测力计的位置;
(2)匀速拉动弹簧测力计,使钩码升高,从弹簧测力计上读出拉力F的值,用刻度尺测出钩码上升的高度h和弹簧测力计移动的距离s,填入记录表格;
(3)计算出W有用、W总、机械效率η并填入表中;
次数 1 2 3
物重G/N
提升高度h/cm
有用功W有用/J
拉力F/N
绳端移动的距离s/cm
总功W总/J
机械效率η
(4)换不同数量的钩码重复上面的实验。
6.实验结论:同一滑轮组,提起的物重越　　　　,滑轮组的机械效率越高。
7.公式推导:η===,滑轮组的机械效率与物体被提升的高度　　　　。
杠杆
1.(2024达州中考)如图所示,轻质木杆AB的O点用细线悬挂在天花板上并保持水平,已知AB是OB长度的4倍,AO是AC长度的3倍。在杆的B点用细线竖直悬挂一边长为10 cm的正方体物块甲,该物块静止在水平地面上;O点左侧悬挂一可自由移动的质量为2 kg的物块乙。当乙悬挂在A点时,甲恰好对地面无压力,则甲的重力为　　　　N;当乙悬挂在C点时,甲对地面的压强为
　　　　Pa。(g取10 N/kg)
2.(2024淮安中考节选)小明学过杠杆知识后自制了一根杆秤(自重不计),如图所示,要想增大杆秤的测量范围,你有哪些方法 　　　　(写出一种方法即可)。小明猜想制作的杆秤刻度是均匀的,请你通过推理证实。　 　。
(写出推理过程,涉及的物理量用图中字母表示)
滑轮及滑轮组
3.(2024成都中考)小成在实验室组装如图所示的滑轮组进行实验探究,实验过程如下:先测得定滑轮的重力为0.2 N,动滑轮的重力为0.25 N,再使用组装好的滑轮组在10 s内将质量为100 g的钩码竖直匀速提升20 cm,此过程中弹簧测力计的示数为0.5 N。g取10 N/kg,下列说法正确的是(　　)
A.弹簧测力计对细绳拉力的功率为0.01 W
B.滑轮组的机械效率为80%
C.克服绳重和摩擦做的额外功为0.05 J
D.若增大提升钩码的质量,滑轮组的机械效率不变
4.(2024巴中中考) 图甲所示的塔吊是施工建设中最常见的设备,其结构可简化为图乙所示的滑轮组模型。已知物体质量为300 kg,在绳子自由端施加1 250 N拉力,物体以0.5 m/s的速度匀速上升10 s。求:
(1)绳子拉力端移动的距离。
(2)拉力的功率。
(3)在此过程中滑轮组的机械效率。
斜面
5.(2024自贡中考)如图所示,把重为40 N的物体从斜面底端匀速推到斜面顶端,斜面长2 m,高
0.6 m,沿斜面的推力F为20 N。那么,此过程中有用功是　　　　 J,斜面的机械效率是　　　　。
【详解答案】
教材要点梳理
一、1.支撑点
2.支点　动力　阻力　动力臂　阻力臂
3.静止　动力×动力臂=阻力×阻力臂　F1L1=F2L2
4.(1)>　<　省力但费距离
(2)<　>　费力但省距离
(3)=　=
二、1.固定不变　2.被拉动物体
3.省力　方向
三、1.力　沿力的方向
2.沿力的方向　W=Fs
3.焦耳　焦　J
4.省功
四、1.快慢　功　完成这些功所用时间
2.W=Pt　t=
3.瓦特　瓦　W　103
五、1.
2.
3.W总=W有用+W额外
4.有用功　总功　百分数　有用功　总功
5.η=×100%　改进机械结构　减小机械部件中的摩擦
六、1.(1)轮　轴　2.(2)Gh=FL
教材图片专练
1.费力　省距离　2.100　3.没有做功　做功　没有做功　4.有用功　额外功
5. 16　2　80%
教材实验突破
实验1
实验思路:动力　动力臂　阻力　阻力臂
3.(1) 平衡螺母向左调
(2)减少杠杆自身重力对实验的影响
(3)一次实验得出的结论具有偶然性,多次测量得出的结论才具有普遍性
(4)拉力的方向应与原所挂钩码重力的方向一致
(5)能平衡,动力与阻力的方向相反即可
4.(1)水平　(2)不同数量
(3)动力F1　阻力F2
(4)钩码数量和位置
5.动力×动力臂=阻力×阻力臂　F1L1=F2L2
实验2
2.η=×100%
3.刻度尺　钩码(50 g)　弹簧测力计　铁架台　滑轮　长约2 m的细绳
4.匀速　竖直向上
6.重
7.无关
高频考点过关
1.60　2 000
解析:乙物块的重力G乙=mg=2 kg×10 N/kg=20 N,当乙悬挂在A点时,甲恰好对地面无压力,根据杠杆平衡条件知G乙×OA=G甲×OB,G甲===60 N,当乙悬挂在C点时,G乙×OC=F甲×OB,F甲===
40 N,物块甲对地面的压力为F=G甲-F甲=60 N-40 N=20 N,物块甲对地面的压强为p===2 000 Pa。
2.换用质量更大的秤砣(或增大m2)
根据杠杆平衡条件可得m1g×OA=m2g×OB,则有OB==m1,因为OA和m2均为定值,所以OB和m1成正比,所以制作的杆秤刻度是均匀的
3.C　解析:A.由图可知,n=3,绳子自由端移动的距离s=nh=3×20 cm=60 cm=0.6 m,拉力所做的功为W总=Fs=
0.5 N×0.6 m=0.3 J,拉力的功率为P===0.03 W,故A错误;B.钩码的重力为G=mg=100×10-3 kg×10 N/kg=
1 N,滑轮组的机械效率为η=×100%=×100%=×100%=×100%=×100%≈66.7%,故B错误;C.所做有用功为W有用=Gh=1 N×0.2 m=0.2 J,克服滑轮重所做额外功为W额外1=G动h=0.25 N×0.2 m=0.05 J,因此克服绳重和摩擦做的额外功为W额外2=W总-W有用-W额外1=0.3 J-0.2 J-0.05 J=0.05 J,故C正确;D.若增大提升钩码的质量,则有用功增大,额外功不变,因此滑轮组的机械效率将变大,故D错误。
4.解:(1)绳子段数n=3,绳子拉力端移动的速度v'=3v=3×0.5 m/s=1.5 m/s,移动的距离s=v't=1.5 m/s×10 s=15 m。
(2)拉力F的功率P===Fv'=1 250 N×1.5 m/s=1 875 W。
(3)拉力所做的功W总=Fs=1 250 N×15 m=18 750 J,
物体上升的高度h=vt=0.5 m/s×10 s=5 m,
有用功为W有用=Gh=mgh=300 kg×10 N/kg×5 m=15 000 J,
机械效率η=×100%=×100%=80%。
5.24　60%
解析:此过程中有用功W有用=Gh=40 N×0.6 m=24 J。总功W总=Fs=20 N×2 m=40 J,斜面的机械效率η=×100%=×100%=60%。