1、专题六 简单机械 功和功率专题六 简单机械 功和功率知识要点一、杠杆1.杠杆(1)杠杆：在力的作用下能绕着固定点 的硬棒就是杠杆。(2)杠杆的五要素：支点：杠杆绕着转动的固定点(O)；动力：使杠杆 的力(F1)； 阻力： 杠杆转动的力(F2)；动力臂：从支点到 的距离(l1)； 阻力臂：从支点到 的距离(l2)。2.杠杆的平衡条件(1)杠杆的平衡：当有两个力或几个力作用在杠杆上时，杠杆能保持 或 ，则我们说杠杆平衡。 (2)杠杆平衡的条件： ，即公式： 3.杠杆的应用(1)省力杠杆：动力臂 阻力臂的杠杆，省力但费距离。(2)费力杠杆：动力臂 阻力臂的杠杆，费力但省距离。(3)等臂杠杆：动力臂
2、阻力臂的杠杆，既不省力也不费力。二、其他简单机械1.定滑轮(1)实质：是一个 杠杆。支点是转动轴，动力臂和阻力臂都等于滑轮的半径。(2)特点：不能省力，但可以 。2.动滑轮(1)实质：是一个动力臂是阻力臂 的省力杠杆。支点是上端固定的那段绳子与动滑轮相切的点，动力臂是滑轮的直径，阻力臂是滑轮的半径。(2)特点：能省 的力，但不能改变动力的方向，且多费一倍的距离。3.滑轮组(1)连接：两种方式，绳子可以先从定滑轮绕起，也可以先从动滑轮绕起。(2)作用：既可以 又可以 ，但是费距离。(3)省力情况：由实际连接在动滑轮上的绳子段数决定。拉力 ，绳子自由端移动的距离s=nh，其中n是绳子的段数，h是物
3、体移动的高度。4.轮轴和斜面(1)轮轴：实质是可以连续旋转的杠杆，是一种省力机械。轮和轴的中心是支点，作用在轴上的力是 力F2，作用在轮上的力是 力F1，轴半径r，轮半径R，则有F1R=F2r，因为Rr，所以F1F2。(2)斜面：是一种 机械。斜面的坡度越 ，省力越多。三、功1、功(1)力学中的功：如果一个力作用在物体上，物体 移动了一段距离，这个力的作用就显示出成效，力学里就说这个力做了功。(2)功的两个因素：一个是 ，另一个是 。(3)不做功的三种情况：物体受到了力，但 。物体由于惯性运动通过了距离，但 。物体受力的方向与运动的方向相互 ，这个力也不做功。2、功的计算(1)计算公式：物理学
4、中，功等于力与力的方向上移动的距离的 。即：W= 。(2)符号的意义及单位： 表示功，单位是 (J)，1J=1Nm； 表示力，单位是 (N)；s表示距离，单位是米(m)。(3)计算时应注意的事项：分清是哪个力对物体做功，即明确公式中的F。公式中的“s”是在力F的方向上通过的距离，必须与“F”对应。F、s的单位分别是N、m，得出的功的单位才是J。3、功的原理使用任何机械 。四、机械效率1、有用功W有用：使用机械时，对人们有用的功叫有用功。也就是人们不用机械而直接用手时必须做的功。在提升物体时，W有用= 。2、额外功W额外(1)使用机械时，对人们没有用但 的功叫额外功。(2)额外功的主要来源：提升
5、物体时，克服机械自重、容器重、绳重等所做的功。克服机械的 所做的功。3、总功W总：(1)人们在使用机械做功的过程中实际所做的功叫总功，它等于有用功和额外功的 。即：W总= 。(2)若人对机械的动力为F，则：W总= 4、机械效率(1)定义： 叫机械效率。 (2)公式：= W有用/ W总。(3)机械效率总是小于 。 (4)提高机械效率的方法减小 ，改进机械，减小自重。五、功率1、功率的概念：功率是表示物体 的物理量。2、功率(1)定义：单位时间内所做的功叫做功率，用符号“P”表示。单位是瓦特（W）。(2)公式：p= 。式中 表示功率，单位是瓦特(W)；W表示功，单位是焦耳(J)；t表示时间，单位是
6、秒(s)。(4)功率与机械效率的区别：功率表示物体做功的 ；机械效率表示机械做功的效率。【例题解析】例1、 画出下列图中所示的杠杆（支点为O）的力臂。例2、 扁担长m，两端物体的重力分别为G1=500N，G2=300N。若不考虑扁担的重力。人的肩头应在什么位置,扁担才平衡?若扁担两端同时增加G=100N的重力,肩头应在什么位置?例3、一根长为的均匀木条，支点在中点时正好平衡，如果把其左端的一半锯下迭放在剩余部分上面（如图）木条还能保持平衡吗？为什么？例4、有一个结构不明的滑轮组，只知道拉力F向下拉绳子时，每拉下12m，重物就上升3m，拉力F=400N，重物为多大，试画出滑轮的结构图。例5、如图
7、甲所示，用F=10N的力，拉着物体在地面上匀速运动，则物体与地面的摩擦力是多大？若物体向前移动1m，绳子要拉过多少m？例6、用100N水平拉力，将质量为100kg的物体沿水平地面匀速拉动10m，则拉力对物体做多少功？重力对物体做多少功？物体受到的阻力是多少？例7、一台拖拉机耕地的最大牵引力是25N，若每小时拖拉机行驶72千m，它的功率多大？每小时作功多少？例8、在100m深的矿井里，每分钟积水9m3，要想不让水留在矿井里，应该用至少多大功率的水泵抽水？例9、某人用如图所示的滑轮组（不计磨擦）提升某一重物，所用拉力F为200N，若滑轮组的机械效率为80%。求（1）被提升的物重？（2）动滑轮重？例
8、10、测“滑轮组机械效率”的实验中所用的测量仪器有_(1)画出测量由一个动滑轮和一个定滑轮组成的滑轮组的机械效率装置示意图 （2）若动滑轮重0.5牛，弹簧秤测量范围是02.5牛，则实验时，被提起的重物不得超过_。（3）为记录本实验的数据，请你设计一个表格（4）实验时，必须使弹簧秤做_运动。例11、如图是一个竖直放置的半圆轨道半径R=1米,G=1牛的小球从A点由静止滚下,(1)小球滚到最低点O时重力做功W多大。（2）小球滚到与A点等高的B点后还能上升吗？例12、图中所示装置的机械效率是90%，物体A在拉力F的作用下，以1.5米/秒的速度在水平面上匀速移动。已知物体A重200牛，A运动时受的阻力是
9、72牛，求拉力F的功率。同步训练一选择题1在图中的四种情境中，人对物体做功的是（ ）2如图所示，在水平拉力F作用下，使重40N的物体A匀速移动5m，物体A受到地面的摩擦力为5N，不计滑轮、绳子的重力及摩擦，拉力F做的功 ( )A50J B25J C100J D200J 3下列说法中，最接近实际情况的是 ( ) A成年人走两步的距离大约是1.5m B家用白炽灯功率约为1000W C一名中学生体重约为50N D物理课本质量是16kg4图3中的铡刀、瓶盖起子、手推车、铁锨都属于杠杆，其中费力杠杆是( ) 图3 图45如图4所示，杠杆AOB的A端挂重为GA的物体，B端挂重GB的物体，杠杆处于平衡状态，
10、AO=BO，杠杆自身重力不计，则 ( )AGA=GB BGAGB D无法判断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（）A3W B30W C300W3000 W7如图5所示，在“研究杠杆的平衡条件”的实验中，杠杆上每小格的长度都相同，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 图5 图6 图78如图6为脚踩式垃圾桶的示意图，在开盖子的过程中，是杠杆ABC和杠杆A，B，C，在起作用，对两个杠杆的认识正确
11、的是 （ ） AABC和ABC，都是省力杠杆 BABC和A，B，C，都是费力杠杆 CABC是省力杠杆，A，B，C，是费力杠杆DABC是费力杠杆，A，B，C，是省力杠杆9小明同学用40N的水平推力沿水平地面推重为200N的小车，匀速前进了5m,所用时间为20s，在这个过程中 （ ）A重力做功1000J B推力做功200Jc小车所受合力为160N D小明做功功率为50W10、某人将一根木头的一端匀速抬起，另一头仍放在地上，在抬起过程中（没有达到竖直以前）所用的力F始终竖直向上，则F的大小 （ ）A、保持不变 B、逐渐变小 C、逐渐变大 D、先减小后增大11、当杠杆平衡时，若作用在杠杆上的阻力是动力
12、的1/n，则动力臂是阻力臂的 （ ）A、1/n B、n C、1/n2 D、n2倍12、下列杠杆示意图中，哪个能平衡（ ）13、用剪刀剪叠得较厚的纸片时，用刀口中部比用刀口头部去剪容易把纸剪断，这是因为（ ）A、增加了动力 B、增加了动力臂 C、减少了阻力 D、减少了阻力臂14、将两根均匀实心的圆柱金属棒焊接在一起，已知两根棒的长和短、粗细均一样，在焊接处平支起来正好平衡，如果这两棒的原重分别为GA和GB，则（ ）A、GAGB B、GAGB C、GA=GB D、GA与GB的大小无法比较15、如图要使车轮从图中障碍物上翻过去，其中最省力的是（ ）A、F1 B、F2 C、F3 D、F4二.填空题1、
13、使用6个滑轮组成的滑轮组提重物，要提350牛的重物，使用最小的力是 牛，要使物体上升1米，那么绳子自由端要移动 米的距离。2、杠杆的五要素是动力、阻力、动力臂、阻力臂和 。一根杠杆，动力臂和阻力臂之比是10:1，阻力和动力之比为 。3、图示是一把镊子，使用时支点在字母 处，动力作用点在字母 处。4、如果杠杆不平衡，在不改变动力和阻力大小，方向的情况下，我们可移动 来达到平衡。5、一个静止的杠杆在受到力F作用后，仍保持静止，则F的力臂大小是 ，力的作用线一定通过杠杆的 。6.如图9所示，某同学用一个动滑轮匀速提起一袋质量为18kg的面粉，所用的拉力为100N，则动滑轮的机械效率为_若用此动滑轮匀
14、速提起一袋质量为25Kg的大米，当拉绳子的速度为_ms时，拉力的功率为54W(取g=10Nkg，绳重与摩擦不计)7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05m，他做的有用功是_J，总功是_J，杠杆的机械效率是_ 图9 图10三、作图与实验1.用滑轮组拉出陷人泥中的汽车在图11中画出最省力的绳子绕法 图11 图 12 图13 图142.画出图12中杠杆的支点、动力、阻力、动力臂和阻力臂 3画出使杠杆AB在图13所示位置静止时，所用最小力F的作用点和方向4如图14所示，重200 N的均匀木板AB在细绳拉力作用下保持静止请你根据所给出的标度画出木板受到
15、的重力和拉力的图示，以及拉力的力臂5在研究物体的重力势能与哪些因素有关的实验中，三个完全相同的木桩被从空中静止释放的铁块撞击，陷入沙坑中的情况如图10所示，在此实验中，我们是通过观察_来比较重力势能的大小；若A、B两铁块质量相等，则两铁块下落高度的关系是hA_ hB，若A、C两铁块下落的高度相同时，则两铁块质量关系mA_ mB,实验得出的结论是：物体重力势能大小与_有关6如图15为农用扬场机的示意图谷物脱粒后，谷粒、糠皮及少量碎石的混合物在快速转动的轮形和皮带曰的带动下被抛出，谷粒、糠皮、碎石落地的远近不同，从而形成l、2、3三堆，达到分离的目的其中1是_，2是_从能量的角度看，它们在运动过程
16、中能够分离，是因为_ 图15 图16 图177兰兰和芳芳运用如图16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 42 794% 的速度提升 15
17、 60 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 42 794% 较大提升速度 10 42 794% 探究结果(1)请帮助芳芳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1如图17所示的滑轮组匀速提起重1000N的物体，10S内绳子的自由端拉下16m，已知做的额外功是800J，若绳重和摩擦不计，试求：(1)绳自由端拉力的功率；(2)滑轮组的机械效率；(3)动滑轮的总重；(4)若用此装置匀速提起1200N的重物，则拉力为多少N? 2在某工地上，工人师傅用滑轮组起吊重为6
18、00N的物体，他站在地面上用200N、的力往下拉绳，使物体匀速上升3m，滑轮组工作时的效率为75(1)求滑轮组提升重物所做的有用功和该工人的拉力所做的总功；(2)求该滑轮组中吊起动滑轮的绳子股数n，并画出这个滑轮组的示意图 3、如图所示，一根长2米的轻木板支于中点O水平放置，左端放一质量m1=200克的圆柱体A，中点放一m2=100克的圆柱体B，人用力F在左端向上托住使杠杆平衡，若A以v1=4厘米/秒，B以v2=2厘米/秒的速度同时向右移动，求经多长时间手的托力为零。4、轻质杠杆两端分别挂质量不等的铁块m1和m2，杠杆平衡，若将两铁块同时浸没在水中，杠杆是否平衡？5、一根绳子能承受的最大拉力为
19、250牛，现想用这根绳来提起900牛的物体，并要求用力方向向下，请设计一个滑轮组，画出其装配图。6、某人利用图示的滑轮组用200牛的拉力将重为G=480牛的物体匀速提高h=2米，若不计摩擦和绳重。求：动滑轮的重力和绳子自由端拉下的距离。若再增加150牛的重物，要使物体匀速上升，作用在绳自由端的拉力为多大？7、如图，用一根绳把图中两个定滑轮和两个动滑轮连成滑轮组画出最省力的装配图；若每个滑轮重100牛，绳能承受的最大拉力为200牛，不计摩擦时，此滑轮组最多可提起多重的物体；若实际拉力为180牛，且在物体上升1米时，克服了轮与轴的摩擦做了100焦的功，求此时提升的物体重多少？8：有一体积是0.1米
20、3、重力为6860牛的铸铁件，不慎落入水池，现用图2所示滑轮组进行打捞，将铸铁件在水中匀速上提2米（不计水的阻力），则： （1）铸铁件受到的浮力、动滑轮挂钩A受到的拉力各是多少？ （2）若每个滑轮重均为120牛，不计绳重及滑轮的摩擦，拉绳的力F做的功是多少？ （3）滑轮组的机械效率和位力的功率各是多少？（若物体在水中上升的速度是0.1米/秒）。9、一辆重牛的汽车，以的速度在一条平直的公路上匀速行驶3千米。若汽车在这段路程中的汽车发动机的功率是30千瓦，求： （1）汽车在这段路程上所做的功； （2）汽车行驶中所受阻力的大小。10、如图4所示，人通过绳子拉住木块，使它恰能没入水中，若，水的阻力不计，滑轮上的摩擦可以忽略，当匀速将木块拉入水面下15厘米深处时，拉力F做了1.2焦的功，则木块的体积为多少厘米3？（）
