12.1 杠杆（杠杆）
【基础堂清】
1.在力的作用下能绕着某个固定点 的硬棒叫作杠杆。杠杆的支点 在杠杆上,杠杆的支点 在杠杆的中点。(后两空均选填“一定”或“不一定”)
2.如图所示,匀质杠杆可绕着O点转动,作用在杠杆一端且始终与杠杆垂直的力F,将杠杆缓慢地由与水平方向夹角为30°的位置拉至水平位置(忽略摩擦阻力),在这个过程中,动力臂 ,阻力臂 。(选填“变大”“不变”或“变小”)。
3. 列车上有出售食品的手推车,如图所示。当前轮遇到障碍物A时,售货员向下按扶把,若把手推车视为杠杆,这时杠杆的支点是 点;当后轮遇到障碍物时,售货员向上抬扶把,这时杠杆的支点是 点。
4.如图所示,开瓶盖的起子可以看作是一个杠杆,下列能正确表示开瓶盖时,杠杆的支点、动力和阻力的是 ( )
A B C D
5.如图所示,杠杆AB在力F1、F2的作用下处于静止状态,L2是力F2的力臂。在图中画出力F1的力臂L1和力F2。
【素养日清】
6.如图所示的是同学们常用的燕尾夹,当用力按住C点打开该夹子口时,可把 点看作支点,动力的作用点为 点,阻力的作用点为 点。
7.利用如图所示的杠杆提升静止在地面上的重物。请画出重物刚离开地面时重物的受力示意图和在杠杆A点施加最小动力F1的示意图。
8.如图所示,一木杆可绕固定轴O自由转动,木杆在水平拉力F的作用下处于平衡状态。请在图上画出拉力F的力臂L1和木杆所受重力G的力臂L2。
9.如图,这是撑竿跳运动员起跳动作的示意图,请在图中画出运动员对撑竿A点竖直向下的拉力F及其力臂L。
参考答案
基础堂清
1.转动 一定 不一定
2.不变 变大
3.C B
4.C
5.答案:
素养日清
6.B C A
7.答案:
8.答案:
9.答案:12.1 杠杆（杠杆的平衡条件 生活中的杠杆）
【基础堂清】
1.杠杆的平衡条件是 ,用等式表示为 。这个平衡条件是 发现的。
2. 如图所示,这是人用撬棒撬起石块的情景,若人对撬棒的力竖直向下,则此时撬棒是 (选填“省力”或“费力”)杠杆;在动力方向不变的情况下,他想用更小的力撬起石块,那么他的手应该向 (选填“远离”或“靠近”)支点的方向移动。
3.如图所示,杠杆OA重力不计,O为支点,用拉力F提起重为30 N的物体时,恰好在水平位置平衡。已知OA=80 cm,AB=50 cm,杠杆与转轴间摩擦忽略不计,下列说法正确的是 ( )
A.拉力F的力臂为80 cm
B.拉力F的力臂为30 cm
C.拉力F的大小为22.5 N
D.拉力F为作用在A点的最小动力
【素养日清】
4.如图所示,在轻质杠杆OB的中点A处挂有一物体,在杠杆的最右端B点用一个竖直向上的力F拉着,使杠杆保持水平位置平衡。已知物体的密度为5×103 kg/m3,体积为4×10-4 m3。求:(g取10 N/kg)
(1)物体的质量m;
(2)物体所受的重力G;
(3)拉力F。
5. 以下是“探究杠杆的平衡条件”实验的过程。
(1)首先调节杠杆两端的 ,使杠杆在 位置平衡,这样做的目的是使杠杆的动力臂与 都恰好在杠杆上,便于在杠杆上直接测量 。
(2)某同学将杠杆悬挂起来,发现杠杆的右端低、左端高,他应该将杠杆两端的平衡螺母向 调节,使杠杆在 位置平衡。
(3)在杠杆两端挂钩码,改变动力或动力臂的大小,调节阻力或阻力臂的大小,使杠杆在原来的位置重新平衡,记录数据如下表:
实验次序 动力F1/N 动力臂L1/cm 阻力F2/N 阻力臂L2/cm
1 2.0 5 1.0 10
2 2.0 10 2.0 10
3 3.0 10 2.0 15
根据表中的数据,你得出杠杆的平衡条件是 。
(4)根据第2次实验数据,有同学得出杠杆的平衡条件:动力+动力臂=阻力+阻力臂。他得出此错误结论的原因是 。
参考答案
基础堂清
1.动力×动力臂=阻力×阻力臂 F1L1=F2L2 阿基米德
2.省力 远离
3.C
素养日清
4.解:(1)物体的质量:
m=ρV=5×103 kg/m3×4×10-4 m3=2 kg
(2)物体所受的重力:
G=mg=2 kg×10 N/kg=20 N
(3)根据杠杆的平衡条件可得,F×OB=G×OA,则拉力:
F====10 N
5.(1)平衡螺母 水平 阻力臂 力臂
(2)左 水平
(3)F1L1=F2L2
(4)将不同的物理量进行了加法运算12.1 杠杆（巩固训练）&12.2 跨学科实践：制作简易杆秤
【基础堂清】
1.如图所示,小明用撬棍撬石头,因为动力臂 阻力臂,所以撬棍是一个 (选填“省力”或“费力”)杠杆。
2.如图所示的钳子,它的橡胶手柄上带有花纹,这是为了 ;钳子是一个 (选填“省力”“费力”或“等臂”)杠杆,如果动力F的作用点A靠近O点,则动力将 (选填“增大”“减小”或“不变”)。
3. 如图所示,小敏在运动会上竖直举着班牌匀速前进,前进时班牌遇到水平阻力为20 N,作用在A点上。若将班牌视为杠杆,AC间的距离是BC间距离的3倍。为了更省力,她将图中B点作为支点,手对C点施加的力为 N,这个力的方向 (选填“水平向前”或“水平向后”)。
4.在如图所示的简单机械中,属于费力杠杆的是 ( )
A.起子 B.镊子
C.钢丝钳 D.订书机
5.园艺师傅使用剪刀修剪树枝时,常把树枝尽量往剪刀轴靠近,这样做的目的是 ( )
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,更省力
D.减小阻力臂,更省力
【素养日清】
6.如图所示,杆秤秤砣的质量为0.1 kg,杆秤的质量忽略不计。若杆秤水平静止,被称物和秤砣到秤纽的距离分别为0.05 m、0.2 m,则被称物的质量为 kg。若秤砣有缺损,则杆秤所显示的质量值 (选填“大于”“小于”或“等于”)被称物的真实质量值。
7.如图所示,小明正在做俯卧撑,把他的身体看作一个杠杆,脚尖O为支点,A 点为重心,他的质量为55 kg。地面对手的支持力F 的力臂是 m,大小为 N。(g取10 N/kg)
8.如图,O点为轻质杠杆的支点,左端挂一重物,施加动力使杠杆在图示的位置平衡,请作出最小动力F1和阻力的力臂L2的示意图。
9.如图所示,轻质杠杆AB上悬挂一重物。为了使杠杆在图中位置静止,需要施加一个动力F1,请在杠杆上画出阻力臂L2和动力最小时F1的示意图。
10. 如图所示,轻质杠杆 AD放在钢制水平凹槽 BC中,杠杆AD能以B点或C点为支点在竖直面内转动。AB=2BC=2CD=0.4 m,D端挂有一重物,现在A点施加一个竖直向下的力F,使得杠杆保持水平平衡。
(1)若重物的重为10 N,求能保持杠杆水平平衡的最大力Fmax的大小。
(2)若重物的重为6 N,求能保持杠杆水平平衡的最小力Fmin的大小。
(3)若施加在杠杆上的力F在某一范围内变化,能使得杠杆保持水平平衡,且这个范围内的力的最大变化量ΔF=12 N,求重物受到的重力G的大小。
11.我们在农贸市场、中药房还能看见杆秤,俗话说“秤砣虽小压千斤”,由此学习小组开展有关杆秤的项目式学习。
【项目任务】制作简易杆秤。
【产品制作】
(1)如图甲,用木棒作为秤杆,用细线系一个20 g的钩码作为秤砣,把小空盆挂在A点作为秤盘,在B点挂粗绳作为提纽,则 点相当于支点。
(2)调节秤砣位置使杆秤水平平衡,标记此时细线的位置,则该位置对应的质量刻度值为
g。
(3)在秤盘中逐个添加50 g的砝码,当杆秤水平平衡时,记录细线的位置、标记相应的质量,再测出细线距离B点的长度(如表),根据表中数据,应将250 g的刻度值标记在距离B点
cm处。
托盘中砝码总质量/g 50 100 150 200
距离B点的长度/cm 6 11 16 21
【产品使用】
(4)在称重过程中,若杆秤左低右高,如图乙,要将杆秤调至水平平衡,秤砣应往 (选填“左”或“右”)侧移动。
参考答案
基础堂清
1.大于 省力
2.增大摩擦力 省力 增大
3.40 水平向后
4.B 5.D
素养日清
6.0.4 大于
7.1.5 330
8.答案:
9.答案:
10.解:(1)要使AD杆水平平衡,当以B为支点时,动力臂L1=AB,阻力臂:
L2=BD=BC+CD=0.4 m
此时能保持杠杆水平平衡的力为最大力,最大力:
Fmax===10 N
(2)以C为支点时,拉力F最小,能保持杠杆水平平衡的最小力:Fmin===2 N
(3)由(1)可得,以B为支点时,拉力F等于G;由(2)可得,以C为支点时,拉力F最小,等于G。拉力最大变化量:
ΔF=Fmax'-Fmin'=G-G=12 N
解得重物的重力:
G=18 N
11.(1)B
(2)0
(3)26
(4)右12.3 滑轮
【基础堂清】
1.如图所示的是一座吊桥的结构示意图,图中定滑轮的作用是 。吊桥可以看作杠杆,钢索对它的拉力是动力,吊桥的重力是阻力,不计绳重及摩擦,将吊桥从A位置匀速拉起至B位置的过程中,拉力F将变 。
2.如图所示,利用滑轮吊起重物。下方滑轮为 (选填“动”或“定”)滑轮;若弹簧测力计的拉力为图示大小时,重物能在空中静止,不计绳重和摩擦,则重物及滑轮的总重为 N。
3.如图,用一滑轮组来提升物体,不计滑轮和绳子的重力以及摩擦力,若作用在绳子上的力为100 N时,刚好能使物体匀速上升,则物体重 N;若绳子移动了4 m,则物体要移动 m。
4.下列工具在使用时,既能省力,又能够改变力的方向的是 ( )
A.托盘天平 B.定滑轮
C.动滑轮 D.滑轮组
5. 一个同学站在地面上,要利用如图所示的滑轮组提升重物,请在图中画出绳子的绕法。(要求所给的滑轮都利用到)
【素养日清】
6.用如图所示的滑轮组匀速水平向左拉动重为100 N 的物体A,所用拉力F为10 N,不计滑轮重、绳重及滑轮与绳之间的摩擦,则物体A受到水平地面对它的摩擦力大小为 N,方向水平向 (选填“左”或“右”)。
7.小明利用如图所示的简单机械移动物体,当沿不同方向分别用F1、F2、F3的力,以不同速度匀速拉动物体时,已知v1A.F1B.F1>F2>F3
C.F1=F2>F3
D.F1=F2=F3
8. 如图,这是使用简单机械匀速提升同一物体的四种方式(不计机械重力和摩擦),其中最省力的是 ( )
参考答案
基础堂清
1.改变力的方向 变小
2.动 4.8
3.200 2
4.D
5.答案:
素养日清
6.30 右
7.D 8.A12.4 机械效率（巩固训练1）
【基础堂清】
1.如图所示,这是一根均匀的细木棒OC,OA=OC,B为OC的中点,在C点施力将挂在A点的重为180 N的物体匀速提升0.2 m,木棒的机械效率为90%。这里的木棒是一种简单机械,称为 ,提升该物体做的有用功是 J,木棒重为 N。(不计摩擦)
2.如图,有人利用该滑轮将G=100 N的物体匀速提升了20 cm,此过程克服物体重力做的功为
J,若动滑轮重10 N,则F= N。(不计绳重和摩擦)
3.小明用如图所示的滑轮组将重为400 N的物体匀速提升了1 m,拉动过程中小明对绳子的拉力F为250 N,在此过程中有用功为 J,该滑轮组的机械效率为 。
4.工人师傅借助如图所示的装置,在20 s内将重700 N的货物匀速提升了4 m,已知他对绳子的拉力为500 N,该过程中,动滑轮上升的速度为 m/s,工人所用装置的机械效率为 ,工人对绳子拉力的功率为 W。
5.如图所示,斜面长s=8 m,高h=3 m。用平行于斜面F=50 N的拉力,将重为100 N的物体,由斜面的底端匀速拉到顶端,用时t=10 s。求:
(1)有用功W有;
(2)拉力做功的功率P;
(3)物体受到的摩擦力f;
(4)该斜面的机械效率η。
【素养日清】
6.(中考真题)如图,甲、乙两人用不同的装置,在相同时间内把质量相等的货物匀速提升到同一平台,不计绳重及滑轮的摩擦。下列说法正确的是 ( )
A.甲做的有用功多
B.乙做的总功多
C.甲做总功的功率大
D.乙所用装置的机械效率小
7.用如图所示的滑轮组拉动物体A,使物体A以0.2 m/s的速度水平向左匀速运动10 s。已知物体A重500 N,物体A受到的摩擦力为120 N,拉力F的功率为30 W。下列说法正确的是 ( )
A.绳子自由端移动的距离为2 m
B.拉力F的大小为40 N
C.滑轮组的机械效率为80%
D.滑轮组对物体A所做的功为1 000 J
8.在“探究影响滑轮组机械效率的因素”实验中,小明用同一滑轮组进行了三次实验,实验数据如表:
序号 动滑轮重 G动/N 物重 G/N 物体上升的高 度h/m 绳端受到的拉 力F/N 绳端移动的距 离s/m 滑轮组的机械 效率η
1 0.5 1 0.1 0.6 0.3 55.6%
2 0.5 2 0.1 1.0 0.3 66.7%
3 0.5 4 0.1 0.3
(1)根据表格中的数据,在图甲中画出滑轮组的绕绳方法。
(2)实验中,沿竖直方向匀速拉动弹簧测力计,使物体缓缓上升,在测量绳端所受的拉力时,弹簧测力计应 (选填“保持静止”或“匀速上升”)。
(3)第三次实验时,弹簧测力计示数如图乙所示,此时绳端受到的拉力为 N,滑轮组的机械效率约为 %。
(4)根据表格中的数据分析可知:
①随着物重的增大,额外功 (选填“变大”“变小”或“不变”),原因是 。
②要提高同一滑轮组的机械效率,可以采取 的措施。
参考答案
基础堂清
1.杠杆 36 10
2.20 210
3.400 80%
4.0.2 70% 200
5.解:(1)有用功:
W有=Gh=100 N×3 m=300 J
(2)拉力所做的功:
W总=Fs=50 N×8 m=400 J
拉力做功的功率:
P===40 W
(3)额外功:
W额=W总-W有=400 J-300 J=100 J
物体受到的摩擦力:f===12.5 N
(4)斜面的机械效率:
η=×100%=×100%=75%
素养日清
6.C 7.C
8.(1)答案:
(2)匀速上升
(3)1.8 74.1
(4)①变大 动滑轮和绳子间的摩擦变大
②增大提升物体的质量(或减小动滑轮重)12.4 机械效率（巩固训练2）
【基础堂清】
1.如图所示,在粗糙斜面上用拉力F=10 N将一个重为16 N的物体从斜面底部匀速拉到斜面顶端,斜面长s=2 m,高h=1 m。拉力F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 。
2.由相同的滑轮和绳子组成如图所示的甲、乙两个滑轮组,把相同的重物匀速提升相同的高度。若不计绳重及摩擦,则F1 F2,拉力做功W1 W2,滑轮组机械效率η1 η2。(均选填“>”“<”或“=”)
3.如图所示的动滑轮,拉着物体A沿水平方向匀速运动,弹簧测力计的示数为50 N,整个装置的机械效率是80%。则拉力大小为 N,物体A受到地面的摩擦力是 N。
4.晓丽和晓华分别用如图所示的甲、乙两个滑轮组(每个滑轮重相同)在相同时间内把相同重物G提升相同高度。若F1和F2也相等,不计绳重及摩擦,关于这两次使用对比的说法正确的是 ( )
A.力F1和F2做的总功相同
B.力F1和F2做功的功率不相同
C.两个滑轮组机械效率相同
D.两个滑轮组完成的有用功不相同
5.如图,用甲、乙两机械分别匀速提升重为GM、GN的两物体M、N,物体上升高度分别为h甲、h乙,对绳子的拉力分别为F甲、F乙,机械效率分别为η甲、η乙。下列说法正确的是 ( )
A.若h甲=h乙、GM=GN,则F甲=F乙
B.若GM=GN、F甲>F乙,则η甲>η乙
C.若GMD.若GM>GN、F甲=F乙,则η甲>η乙
【素养日清】
6.如图所示,斜面长s=20 m,高h=4 m。用沿斜面方向的拉力F将一个重为125 N的物体由斜面底端A匀速拉到顶端B,运动过程中物体克服摩擦力做了100 J的功,则该斜面的机械效率为 ,拉力F的大小为 N,摩擦力f的大小为 N。
7.(多选)如图甲所示,小欢用力F向下拉绳子,使物体M在水平地面匀速移动,地面ab、bc粗糙程度不同。物体M重为400 N,动滑轮重为5 N,ab=2 m,bc=3 m。物体M从a点到c点过程中,拉力F与M移动距离s的关系如图乙,不考虑物体大小对运动的影响,忽略绳子重力及滑轮转轴摩擦,对此过程的分析,下列结论正确的是 ( )
A.绳子自由端移动的距离为15 m
B.拉力F做的功为840 J
C.拉力F在ab段做的额外功等于在bc段做的额外功
D.物体从ab段到bc段,滑轮组的机械效率变大
8.某人用如图所示的滑轮组匀速提升480 N的重物,所用的拉力F为300 N,绳子的自由端被拉下2 m。求:
(1)拉力F所做的功;
(2)滑轮组的机械效率;
(3)滑轮组中动滑轮所受的重力(不计摩擦和绳重)。
9.体重为600 N的小明使用如图甲所示的滑轮组匀速提升水中体积为0.01 m3的重物A时(重物始终未露出水面),他对地面的压强为8.75×103 Pa。当他用此滑轮组在空气中匀速提升重物B时,滑轮组的机械效率是80%。已知小明与地面的接触面积为400 cm2,重物A和重物B受到的重力之比为GA∶GB=5∶12。(不计绳重和摩擦,g取10 N/kg,ρ水=1.0×103 kg/m3)
(1)求提升重物A时小明对地面的压力。
(2)求重物A的密度。
(3)用该滑轮组在水中拉重物B时(重物始终未露出水面),小明拉绳子所用的拉力做的功与绳子自由端移动的距离的关系如图乙所示。现用该滑轮组在某液体中(重物始终未露出水面)匀速提升重物B,已知此时滑轮组的机械效率是64%,求该液体的密度。
参考答案
基础堂清
1.16 2 80%
2.> = =
3.50 80
4.B 5.D
素养日清
6.83.3% 30 5
7.BD
8.解:(1)拉力F做的功:
W总=Fs=300 N×2 m=600 J
(2)由图可知n=2,物体升高的高度:
h===1 m
滑轮组做的有用功:
W有=Gh=480 N×1 m=480 J
滑轮组的机械效率:
η=×100%=×100%=80%
(3)额外功:
W额=W总-W有=600 J-480 J=120 J
动滑轮所受的重力:G动===120 N
9.解:(1)小明对地面的压力:
F压=pS=8.75×103 Pa×400×10-4 m2=350 N
(2)提起重物A时,小明对地面的压力与地面对小明的支持力是一对相互作用力,地面对小明的支持力:
F支=F压=350 N
小明对绳子的拉力:
F1=G人-F支=600 N-350 N=250 N
A受到的浮力:
F浮A=ρ水gV排A=1.0×103 kg/m3×10 N/kg×0.01 m3=100 N
由力的平衡条件可得:
GA+G动=2F1+F浮A=2×250 N+100 N=600 N
即GA+G动=600 N ①
在空气中拉起重物B时,滑轮组的机械效率是80%,不计绳重和摩擦,则:
ηB1=×100%=×100%=80%
化简可得:GB=4G动 ②
由题知,GA∶GB=5∶12 ③
由①②③式解得:
GA=375 N
G动=225 N
GB=900 N
重物A的密度:
ρA===3.75×103 kg/m3
(3)由图乙可知,拉起水中重物B时绳子自由端的拉力:
F2===250 N
提起水中重物B和动滑轮时,设B受到水的浮力为F浮B1,B的体积为VB,由力的平衡条件可得:
GB+G动=2F2+F浮B1
所以:F浮B1=GB+G动-2F2=900 N+225 N-2×250 N=625 N
根据阿基米德原理可得:
F浮B1=ρ水gVB=625 N ④
拉起浸没在液体中的B时,设B受到液体的浮力为F浮B2,不计绳重和摩擦,此时滑轮组的机械效率:
ηB2=×100%=×100%=64%
即×100%=64%
解得:F浮B2=500 N
即F浮B2=ρ液gVB=500 N ⑤
由④⑤式解得:
ρ液=ρ水=×1.0×103 kg/m3=0.8×103 kg/m312.4 机械效率
【基础堂清】
1.俗话说“竹篮打水一场空”,此过程中,对 做的功是有用功,对 做的功是额外功,这一现象所包含的物理道理是机械效率 (选填“高”或“低”)。
2.某机械在使用时机械效率为75%,这个机械使用时W有用∶W额外= ,额外功占总功的 。
3.如图,把质量为12 kg的物体从底端匀速拉到最高处,沿斜面向上的拉力F=100 N,斜面长2 m,高1 m。其有用功是 J,机械效率是 %,物体所受的摩擦力是 N。(g取10 N/kg)
4.关于功和机械效率,下列说法错误的是 ( )
A.完成同一项工作,额外功越少,机械效率越大
B.使用机械时,可以尽可能减小额外功,但是不可能让额外功为0
C.使用滑轮组提升物体,所用力越大,物体运动速度越快,机械效率越大
D.用机械做功时,有用功总是会小于总功,因此机械效率总是小于100%
5.如图所示,用动滑轮匀速提起重物的过程中,下列选项对动滑轮的机械效率的分析正确的是 ( )
A.重物升得越快,机械效率越高
B.重物升得越高,机械效率越高
C.物体越重,机械效率越高
D.动滑轮越重,机械效率越高
【素养日清】
6.从深为5 m的井中将一桶水提出井口,已知桶重10 N,桶中水重90 N。若此人的目的是捞桶,则有用功是 J,额外功是 J,总功是 J,机械效率为 。
7.如图所示,用动滑轮将重为10 N的物块竖直向上匀速提升0.2 m,拉力为6 N,此过程中拉力做的功为 J,动滑轮的机械效率为 (结果保留至0.1%)。
8.如图所示,工人用250 N的力F将重为400 N的物体在10 s内匀速提升2 m,在此过程中:
(1)工人做的功是多少
(2)工人做功的功率是多少
(3)工人做的有用功是多少
(4)滑轮组的机械效率是多少
参考答案
基础堂清
1.水 竹篮 低
2.3∶1 25%
3.120 60 40
4.C 5.C
素养日清
6.50 450 500 10%
7.2.4 83.3%
8.解:(1)由图可知n=2,拉力F移动的距离:
s=2×2 m=4 m
工人做的功:
W总=Fs=250 N×4 m=1 000 J
(2)工人做功的功率:
P===100 W
(3)工人做的有用功:
W有=Gh=400 N×2 m=800 J
(4)滑轮组的机械效率:
η=×100%=×100%=80%第12章 简单机械 综合训练
一、填空题
1.如图所示,一辆轿车用3 000 N的牵引力以20 m/s的速度在盘山公路上行驶,这时轿车的功率是 W,盘山公路相当于斜面,利用斜面可以 (选填“省功”或“省力”)。
2.如图所示,人的前臂可以看成是以肘关节为支点的杠杆,当手托铅球曲肘时,胳膊上的肱二头肌会对前臂施加一个动力,铅球对前臂施加一个阻力。前臂属于费力杠杆,这种结构的好处是 ;假设阻力臂L2的长度为25 cm,铅球的重为30 N,动力臂的长度为5 cm,则肱二头肌对前臂拉力为 N。
3.图是生产生活中常用的三种类型剪刀的示意图。现在要用剪刀剪铁皮,你会选择 (选填“A”“B”或“C”)剪刀,此剪刀是 (选填“省力”“等臂”或“费力”)杠杆。
二、选择题
4.下列杠杆在使用时需要费距离的是 ( )
A.独轮车 B.筷子
C.笤帚 D.船桨
5.工人用滑轮组把一箱货物从一楼提升到五楼,在滑轮组上加润滑油后,机械效率提高了,则加润滑油后工人将同样重的货物从一楼提升到五楼时,做的 ( )
A.有用功不变,总功不变
B.有用功增加,总功增加
C.有用功不变,总功减小
D.有用功减小,总功减小
6.如图所示,不计动滑轮与绳之间的摩擦和重力,在水平拉力F的作用下,重为100 N的物体M以0.2 m/s的速度向左匀速直线运动5 s,弹簧测力计的示数为20 N,以下说法正确的是 ( )
A.M受到地面摩擦力水平向左
B.M受到地面的摩擦力为10 N
C.拉力F 大小为40 N
D.拉力F跟物体所受摩擦力是一对相互作用力
7.如图所示,质地均匀的直尺AB放在水平桌面上,尺子伸出桌面的部分OB是全尺长的三分之一。当B端挂5 N的重物G时,直尺的A端刚刚开始翘起,则这把直尺受到的重力是 ( )
A.2.5 N B.5 N
C.10 N D.15 N
8.如图所示,用滑轮组提升重物时,重80 N的物体在10 s内匀速上升1 m。已知拉绳子的力F为50 N,则提升重物的过程中 ( )
A.绳子自由端被拉下3 m
B.做的有用功是80 J
C.拉力F的功率是8 W
D.滑轮组的机械效率是60%
三、实验题
9.在“探究杠杆的平衡条件”实验中。
(1)如图甲所示,安装杠杆时,为了使杠杆在水平位置平衡,应调节杠杆右端的平衡螺母向
移动。
(2)如图乙所示,杠杆上每一格的长度为5 cm,在杠杆左边挂钩码,弹簧测力计对杠杆竖直向下的拉力是动力,则动力臂为 cm。
(3)如果要用弹簧测力计向上拉,需要对图乙所示的实验设计进行的调整是 。
(4)如图丙所示,当杠杆绕支点转动时,杠杆上A点的速度方向总是和杠杆垂直。作用在A点的三个大小相等、方向不同的力F1、F2、F3,请指出为什么力臂最大的力F2对杠杆转动的作用最大 。
四、计算题
10.在美丽乡村建设中,政府为某村购置一批健身器材。工人在往车上搬运装有健身器材的箱子时,用长木板搭了一个3 m长的斜面,把120 kg的箱子沿斜面匀速推到1 m高的车厢上,如图所示。推箱子做的额外功是300 J。(g取10 N/kg)求:
(1)推箱子做的有用功;
(2)斜面的机械效率;
(3)沿斜面的推力。
五、实践作业
作业内容 了解人体中的杠杆
活动建议 1.观察人体日常活动,找出人体中的杠杆。 2.分析人体中的杠杆,并将分析结果记录在表格中,如 项目支点动力阻力杠杆类型人的头颅脊柱的顶端肌肉提供头颅所受的重力费力杠杆人的手臂
3、简述人体中的这些杠杆为我们的生活、工作、学习带来了哪些便利
自我评价
参考答案
1.60 000 省力
2.省距离 150
3.C 省力
4.A 5.C 6.C 7.C 8.B
9.(1)右
(2)25
(3)将测力计移到左端第5个格处
(4)F2与其力臂的乘积最大
10.解:(1)推箱子做的有用功:
W有=Gh=mgh=120 kg×10 N/kg×1 m=1 200 J
(2)所做的总功:W总=W有+W额=1 200 J+300 J=1 500 J
故机械效率:η=×100%=×100%=80%
(3)推力所做的功为总功,由W总=Fs得,推力:
F===500 N功和机械能、简单机械综合情境训练
一、学科融合
1.(物理与安全)“高空抛物”已成为城市的痛,法律规定社会公民严禁高空抛物。一个重0.5 N的鸡蛋从高约70 m的25楼落下,可使人颅骨破裂,说明鸡蛋的重力势能与物体的 有关,重力做的功为 J,鸡蛋在下落过程中,动能 (选填“变大”“变小”或“不变”)。
2.(物理与地理)如图所示的是一座高山的等高线图(等高线上每点的高度均相同),登山运动员从A点匀速到达B点时,运动员在A点的动能 在B点的动能,在A点的机械能 在B点的机械能。(均选填“大于”“等于”或“小于”)
3.(物理与数学)跳绳是某校运动会的比赛项目之一,如图所示的是体重为480 N的某同学某次跳绳时重心移动的高度h随时间t变化的图像。由图可知,他每跳一次克服自身重力所做的功为 J,他1 min内跳绳 次,克服重力做功的平均功率为 W。
4.(物理与生物学)人体中有多个杠杆,如图所示的人体杠杆中,属于省力杠杆的是 ( )
A.① B.② C.①② D.都不是
5.(物理与传统文化)如图所示的是古代人利用滑轮打水的场景。井架上安装一个滑轮,绕过滑轮的绳索一端悬吊水桶,当人用力向下拉动绳索的另一端,即可让水桶上升。该滑轮的作用是 ( )
A.减小拉力的大小
B.减小拉绳的距离
C.改变拉力的方向
D.增大机械效率
6.(物理与体育)小华同学在中考体育测试中,两次推铅球的出手点分别是a点和d点,出手时铅球的速度大小相同,b、e分别是两次运动过程的最高点,如图所示。不计空气阻力,下列说法正确的是 ( )
A.铅球从a点到b 点重力势能增大
B.铅球在a 点时的动能大于d 点的动能
C.铅球在a 点时的动能小于d 点的动能
D.两次推铅球过程中机械能都不守恒
二、实际应用
7.(工程应用)如图所示的是某轻轨车站的设计方案,与站台连接的轨道有一个小的坡度。从能量利用的角度看,这种设计的优点是:机车进站时的部分动能转化为 能,减少因刹车损耗的机械能;机车出站时储存的重力势能又转化为 能,起到节能的作用。
8.(生活应用)如图所示,沿无障碍通道至入口和直接走楼梯相比较,可以 (选填“省功”“省力”或“省距离”);若将重900 N的小车沿4 m长的无障碍通道推至1 m高的入口处,沿斜面所用的推力为250 N,在此过程中所受斜面摩擦力大小为 N,该斜面的机械效率为 。
9.(科技应用)中国高铁运营及技术稳居世界第一。高速铁路的输电线需要绷直,为此设置了如图甲所示的牵引装置。图乙为该装置的工作原理图,其中滑轮 (选填“A”或“B”)为定滑轮,若输电线P端向左移动2 cm,坠砣将会下降 cm。
10.(工程应用)如图甲所示的是某斜拉索桥的实景图,可逐步抽象成图乙、图丙所示的模型,为了减小钢索承受的拉力,在可能的前提下,下列做法可行的是 ( )
A.增加桥塔高度
B.降低桥塔高度
C.选用更粗的钢索
D.增加桥面厚度
三、创新思维
11.(模型法)如图所示的是家庭电路常用的两种墙壁开关,这种开关可以看作 (填一种简单机械)。其中 (选填“甲”或“乙”)较易损坏,按动这种开关时,相当于 较小,故按动需用的力较大。
12.(科学思维)如图所示的是小明设计的过山车的轨道示意图,将小球从斜轨道顶端A点静止释放后,你认为小球能否经B、C所在圆轨道到达D点 。理由是: 。
参考答案
1.高度 35 变大
2.等于 小于
3.24 150 60
4.B 5.C 6.A
7.重力势 动
8.省力 25 90%
9.A 4
10.A
11.杠杆 甲 动力臂
12.不能 由于A点的高度低于C点,小球静止释放后,即使没有机械能损失,仍上升不到圆形轨道的最高点(或在考虑阻力的情况下,小球能上升的最大高度低于释放时的高度,不可能到达圆形轨道顶端)
