第6課 簡(jiǎn)單機(jī)械與功計(jì)算專題（原卷版）

第6課簡(jiǎn)單機(jī)械與功計(jì)算專題學(xué)習(xí)目標(biāo)學(xué)習(xí)目標(biāo)掌握簡(jiǎn)單機(jī)械的特點(diǎn)及作用；會(huì)用杠桿平衡條件解題；理解功和功率的概念，了解功和功率在實(shí)際生活和生產(chǎn)中的應(yīng)用；知道有用功、額外功、總功間的關(guān)系，能計(jì)算機(jī)械效率；能在具體實(shí)際中找到提高機(jī)械效率的辦法。002預(yù)習(xí)導(dǎo)學(xué)簡(jiǎn)單機(jī)械有用功總功額外功機(jī)械效率杠桿W有用=GhW總=FsW額=W總－W有用滑輪組W有用=GhW總=FsW總=Gh+G動(dòng)h(不計(jì)繩重和摩擦)W額=W總－W有用W額=G動(dòng)h(不計(jì)繩重和摩擦)斜面W有用=GhW總=FlW總=Gh+fl(f為摩擦力)W額=W總－W有用W額=fl(f為摩擦力)003探究提升知識(shí)點(diǎn)一：杠桿計(jì)算靈活運(yùn)用杠桿平衡條件公式及其變形公式：①杠桿平衡條件公式公式F1L1＝F2L2②求解動(dòng)力，用變形公式F1＝F2L2/L1③求解動(dòng)力臂，用變形公式L1＝F2L2/F1④掌握杠桿平衡條件公式中各個(gè)字母代表的物理量用杠桿提升物體有用功、額外功和總功求法：①用杠桿提升物體做的有用功W有用=Gh②用杠桿提升物體做的總功W總=Fs③用杠桿提升物體做的額外功W額外=W總—W有用其中h是重物G被提升的高度，s是動(dòng)力F移動(dòng)的距離。h與s的關(guān)系可以根據(jù)相似三角形建立。杠桿機(jī)械效率的求解①用杠桿提升物體時(shí)，有用功和總功的比值.稱為杠桿機(jī)械效率。②杠桿機(jī)械效率公式：η＝(W有用/W總)×100％【探究重點(diǎn)】杠桿的平衡條件是：動(dòng)力×動(dòng)力臂=阻力×阻力臂，用字母表示為：；杠桿的平衡不是單獨(dú)由力或力臂決定的，而是由它們的乘積來(lái)決定的。機(jī)械效率：有用功跟總功的比值。機(jī)械效率計(jì)算公式：。

【例題精講】（2022·廣西百色·中考真題）如圖所示，輕質(zhì)細(xì)桿可繞豎直墻上的O點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)，末端掛一個(gè)重為150N的物體，拉力F沿水平方向，當(dāng)θ=45°時(shí)，拉力F=_________N。若保持拉力沿水平方向，讓細(xì)桿順時(shí)針緩慢旋轉(zhuǎn)到圖中虛線位置，則拉力將__________（選填“變大”或“變小”）。【鞏固訓(xùn)練】（2021·甘肅蘭州·二模）如圖所示，桿秤秤砣的質(zhì)量為0.2kg，桿秤自身質(zhì)量忽略不計(jì)，若桿秤水平靜止時(shí)，被測(cè)物體和秤砣到秤紐的距離分別為0.05m和0.2m，則被測(cè)物體的質(zhì)量為_(kāi)_kg，若秤砣上粘有油污，則測(cè)量值比被測(cè)物體的真實(shí)質(zhì)量要____（選填“偏大”或“偏小”）知識(shí)點(diǎn)二：滑輪組計(jì)算用滑輪組豎直提升物體有用功、額外功和總功以及機(jī)械效率的求法：有用功W有用=Gh；總功W總=Fs；額外功W額外=W總—W有用s=nh其中h是重物G被提升的高度，s是動(dòng)力F移動(dòng)的距離，n是動(dòng)滑輪上的繩子段數(shù)。滑輪組機(jī)械效率的求解。用滑輪組提升物體時(shí)，有用功和總功的比值.稱為滑輪組機(jī)械效率?；喗M機(jī)械效率公式：η＝(W有用/W總)×100％；η＝(W有用/W總)×100％=(G/nF)×100％【探究重點(diǎn)】用滑輪組水平拉動(dòng)物體有用功、額外功和總功以及機(jī)械效率的求法：有用功W有用=fs2；總功W總=Fs1額外功W額外=W總—W有用s1=ns2其中s1是動(dòng)力F移動(dòng)的距離，s2是重物水平移動(dòng)的距離，f是物體勻速運(yùn)動(dòng)受到的阻力，n是動(dòng)滑輪上的繩子段數(shù)?；喗M機(jī)械效率的求解。用滑輪組水平拉動(dòng)物體時(shí)，有用功和總功的比值.稱為滑輪組機(jī)械效率?；喗M機(jī)械效率公式：η＝(W有用/W總)×100％η＝(W有用/W總)×100％=(fs2/Fs1)×100％【例題精講】（2023·廣東珠?！ぶ楹Ｊ凶锨G中學(xué)桃園校區(qū)校考三模）如圖所示，分別使用滑輪或滑輪組勻速提升質(zhì)量為的物體，每個(gè)滑輪的質(zhì)量為，在相同的時(shí)間內(nèi)物體被提升的高度均為1m，不計(jì)繩重和摩擦，下列說(shuō)法正確的是（）

A．滑輪組中A滑輪可以省功 B．動(dòng)滑輪的重力為5NC．滑輪組的機(jī)械效率越高，拉力做功越少 D．每次提升重物時(shí)，滑輪組做的額外功為10J【鞏固訓(xùn)練】（2023·北京海淀二模）如圖所示，用滑輪組提升所受重力為400N的物體，在拉力F的作用下，繩子自由端豎直向上勻速移動(dòng)了3m，用時(shí)10s，滑輪組的額外功是100J。對(duì)于這一過(guò)程，下列說(shuō)法正確的是（）

A．滑輪組的機(jī)械效率是80%B．滑輪組提升物體所做的有用功是1200JC．拉力F的功率是40WD．動(dòng)滑輪所受的重力為100N知識(shí)點(diǎn)三：斜面計(jì)算以斜面為載體的綜合計(jì)算題，考查的知識(shí)點(diǎn)一般包括斜面的機(jī)械效率；速度公式及其應(yīng)用；功率的計(jì)算．在解題時(shí)會(huì)用到速度公式v=s/t，功率P=Fv，根據(jù)W=Gh求出有用功，推力做的功W=Fs即總功，然后根據(jù)機(jī)械效率的計(jì)算公式可求出斜面的效率．用斜面提升物體有用功、額外功和總功求法：①有用功W有用=Gh②總功W總=Fs③額外功W額外=W總—W有用其中s是動(dòng)力F沿著斜面移動(dòng)的距離，h是重物上升的高度，s和h的關(guān)系，通常可由解三角函數(shù)得到，一般斜面傾斜角給出。【探究重點(diǎn)】①用斜面提升物體時(shí)，有用功和總功的比值.稱為斜面的機(jī)械效率。②斜面的機(jī)械效率：，【例題精講】（2023·河南鄭州二模）如圖所示，工人用10s沿斜面把一箱貨物從底端勻速拉到頂端，拉力為800N，斜面長(zhǎng)5m、高2m，貨物質(zhì)量為160kg。對(duì)此，下列說(shuō)法正確的是（g取10N/kg）（）A．貨物的重力和斜面對(duì)貨物的支持力是一對(duì)平衡力B．貨物受到的摩擦力大小為800NC．拉力的功率為400WD．斜面的機(jī)械效率是75%【鞏固訓(xùn)練】（2022·甘肅蘭州·中考真題）如圖所示，斜面長(zhǎng)10m，高4m。用平行于斜面F=50N的拉力，將重100N的物體，從斜面的底端勻速拉到頂端。在此過(guò)程中，下列說(shuō)法正確的是（）A．利用此裝置既可以省力，也可以省功 B．物體受到的摩擦力為50NC．對(duì)物體所做的有用功為500J D．該斜面的機(jī)械效率為知識(shí)點(diǎn)四：功與功率計(jì)算【探究重點(diǎn)】功的公式：功等于力跟物體在力的方向上通過(guò)的距離的乘積。公式：。功的單位：國(guó)際單位制中，功的單位是：焦耳，符號(hào)是J，1J=1N·m。功率公式：。單位：在國(guó)際單位制中，功率單位是瓦特，符號(hào)是W。常用單位還有千瓦(kW)、馬力。功率公式的解釋：物體在拉力F的作用下，以速度v沿拉力的方向做勻速直線運(yùn)動(dòng)，則拉力做功的功率等于力與物體速度的乘積，即?！纠}精講】（2023·湖北黃岡二模）跳繩是冬季的一種健身運(yùn)動(dòng)，旁人看起來(lái)似乎很簡(jiǎn)單，然而親自跳起來(lái)就會(huì)感到運(yùn)動(dòng)量是相當(dāng)大的。有位同學(xué)對(duì)此作了專門(mén)研究：跳繩者的質(zhì)量是50kg，跳繩者的重心高度隨時(shí)間變化的情況如圖所示。根據(jù)所給條件可估算出此跳繩者在1min內(nèi)做功的平均功率為_(kāi)_____W（g取10N/kg）?！眷柟逃?xùn)練】（2023婁底市婁星區(qū)一模）在水平地面上，小明沿水平方向推重400N的木箱做直線運(yùn)動(dòng)，木箱速度隨時(shí)間變化的圖像如圖所示。已知在4s~8s內(nèi)木箱受到的推力恒為150N，在這段時(shí)間（4s~8s）內(nèi)，木箱受到的推力的功率是________W，8s-10s內(nèi)木箱受到的摩擦力是________N（忽略空氣阻力）。00601強(qiáng)化訓(xùn)練(2020·四川省瀘州市)（多選）如圖所示，已知固定斜面長(zhǎng)5m、傾角為30°，木箱重150N。某同學(xué)用大小為100N的推力沿斜面向上推木箱，使木箱沿斜面勻速?gòu)牡锥诉\(yùn)動(dòng)到頂端的過(guò)程中，關(guān)于木箱所受的力對(duì)木箱做的功，下列判斷正確的是()A.木箱克服重力做功的大小為500JB.木箱克服斜面摩擦力做功的大小為125JC.推力做功的大小為500JD.斜面支持力做功的大小為375J（2023天津紅橋一模）如圖所示，在處于水平平衡的杠桿A點(diǎn)，掛上4個(gè)鉤碼（每個(gè)鉤碼的質(zhì)量為50g），若使杠桿在水平位置保持平衡，作用在杠桿B點(diǎn)的力最小為（g取10N/kg）(

)A．15N B．6N C．3N D．1.5N(2021·黑龍江大慶·中考真題)一定質(zhì)量的物體在水平拉力的作用下沿同一水平面做直線運(yùn)動(dòng)，其路程(s)—時(shí)間(t)關(guān)系如圖所示，下列正確的是()A．物體20s時(shí)的速度大于8s時(shí)的速度B．0~12s物體所受的拉力大于12s~24s物體所受的拉力C．0~12s拉力做的功大于12s~24s拉力做的功D．0~12s拉力做功的功率小于12s~24s拉力做功的功率（2023·上海長(zhǎng)寧二模）如圖所示的輕質(zhì)杠桿，在A點(diǎn)懸掛重為20牛的物體甲，在B點(diǎn)施加豎直向上的動(dòng)力F，使杠桿在水平位置處于靜止?fàn)顟B(tài)。若杠桿上每一格的距離均相等，則該杠桿屬于______杠桿（選填“省力”或“費(fèi)力”），所需力F的大小為_(kāi)_____牛，此時(shí)物體甲所受合力的大小為_(kāi)_____牛。（2023安徽亳州一模）如圖所示，明明同學(xué)在10s內(nèi)用滑輪組將物體A沿水平地面勻速移動(dòng)60cm，已知物體受到水平地面的摩擦力為120N，滑輪組的機(jī)械效率為80%，則拉力F做功的功率為_(kāi)_____W。（2022·廣東·東莞市茶山中學(xué)一模）如圖所示，一輕質(zhì)杠桿的B端掛一質(zhì)量為10千克的物體，A端用一細(xì)繩將杠桿系于地上，細(xì)繩與杠桿間的夾角為30°，OA=1m，OB=0.4m，此時(shí)杠桿在水平位置平衡，現(xiàn)在0點(diǎn)放一質(zhì)量為5kg的物體，用F=10N的水平拉力使物體以0.1m/s的速度向左勻速滑動(dòng)．問(wèn)：（1）物體在0點(diǎn)，杠桿水平靜止時(shí)細(xì)繩AC的拉力是多少？（2）物體運(yùn)動(dòng)到距A點(diǎn)多遠(yuǎn)的地方，細(xì)繩AC的拉力恰好為零？

（2023·廣東茂名·校聯(lián)考三模）小明家裝修房屋，一箱質(zhì)量為的建筑材料放在水平地面上，它與水平地面的接觸面積是。裝修工人用的拉力通過(guò)如圖所示的滑輪組將建筑材料勻速提升，用時(shí)。（）求：（1）建筑材料放在水平地面上時(shí)對(duì)地面的壓強(qiáng)；（2）拉力的功率；（3）滑輪組的機(jī)械效率。（2023河南信陽(yáng)一模）如圖所示，一均勻杠桿可以繞中點(diǎn)O自由轉(zhuǎn)動(dòng)，杠桿上垂直粘有A、B兩根粗細(xì)相同的蠟燭且剛好在水平位置平衡，兩蠟燭所處位置到O點(diǎn)的水平距離lAO＝2lBO，現(xiàn)同時(shí)點(diǎn)燃蠟燭，經(jīng)時(shí)間t，它們減少了相等的質(zhì)量，下列說(shuō)法正確的是（）A．點(diǎn)燃前A、B蠟燭重力之比為1∶2B．經(jīng)時(shí)間t，杠桿右端下沉C．經(jīng)時(shí)間t，杠桿左端下沉D．經(jīng)時(shí)間t，杠桿繼續(xù)保持水平平衡（2023·四川成都二模）如圖所示，豎直固定的測(cè)力計(jì)下端掛一個(gè)滑輪組，繩子A、B能承受的最大拉力分別為400N和160N，每個(gè)滑輪重力均為50N。當(dāng)滑輪組下端掛重340N的物體，用水平向右的力F拉繩子自由端，物體在10s內(nèi)上升了2m，不考慮繩重和滑輪轉(zhuǎn)軸的摩擦，下列分析正確的是（）A．測(cè)力計(jì)的示數(shù)為330NB．繩子自由端拉力F的功率為78WC．此裝置提升重物的最大機(jī)械效率約為88.9%D．滑輪組做的額外功為200J（2023江蘇蘇州一模）如圖所示，把重為G的物體甲從A點(diǎn)豎直向上勻速拉至B點(diǎn)的過(guò)程中，繩的拉力對(duì)甲做的功為WAB；用平行于斜面的拉力把重也為G的物體乙沿斜面從C點(diǎn)勻速拉至與B等高的D點(diǎn)，在此過(guò)程中的拉力對(duì)乙做的功為WCD，斜面的機(jī)械效率為（）A． B．C． D．(2021·黑龍江綏化市·中考真題)甲、乙兩人各自推動(dòng)一輛小車，從同一地點(diǎn)同時(shí)向西做直線運(yùn)動(dòng)，乙的推力是50N，運(yùn)動(dòng)情況如圖所示。以乙為參照物，則甲向______運(yùn)動(dòng)；乙推車功率是______W。（2023四川內(nèi)江一模）用一個(gè)動(dòng)滑輪把80N的沙袋從地面提到6m高的腳手架上，所用的力是50N，這一過(guò)程所做的有用功是__________J，這個(gè)動(dòng)滑輪的機(jī)械效率是_______．（2022·甘肅武威·二模）某工人利用如圖所示的滑輪組提升重900N的物體，物體在18s內(nèi)勻速上升了3m，繩子末端的拉力為400N，不計(jì)繩重和摩擦，求：（1）工人做功的總功率；（2）動(dòng)滑輪的重力；

（3）若用此滑輪組勻速吊起另一物體時(shí)，該滑輪組的機(jī)械效率達(dá)到80%，求此時(shí)工人所用的拉力。（2022·福建福州·二模）如圖，一質(zhì)量不計(jì)的跳板，兩端分別與河岸和浮箱連接，且可以在豎直方向轉(zhuǎn)動(dòng)（不計(jì)轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程摩擦）。浮箱上放著5包相同的貨物，一位工人逐個(gè)將貨物通過(guò)跳板搬至岸上。浮箱為長(zhǎng)方體，上下浮動(dòng)時(shí)上表面保持水平，水面相對(duì)河岸位置不變。已知人、浮箱和每包貨物的重均為500N，浮箱底面積為。求：（1）人站在浮箱上還未開(kāi)始搬運(yùn)時(shí)，漂浮的浮箱受到浮力；（2）當(dāng)人背著最后一包貨物走到中點(diǎn)C時(shí)，浮箱受到浮力（不計(jì)跳板形變）；（3）將貨物從B搬運(yùn)到A，搬第一包貨物與最后一包貨物，貨物克服重力做功相差多少?（2023天津紅橋一模）如圖所示，斜面長(zhǎng)為s，高為h，用沿斜面向上的力把一個(gè)重為G的物體勻速拉到坡頂，下列說(shuō)法中正確的是（）A．若斜面的機(jī)械效率η＝1，則拉力F＝GB．若斜面的機(jī)械效率η＝1，則拉力C．若斜面的機(jī)械效率η＜1，則拉力D．若斜面的機(jī)械效率η＜1，則物體與斜面間的摩擦力(2021云南二模)現(xiàn)給出結(jié)論：一個(gè)杠桿受到多個(gè)力的作用時(shí)，杠桿支點(diǎn)左側(cè)力與力臂乘積之和等于杠桿支點(diǎn)右側(cè)力與力臂乘積之和。如圖所示，一根木棒AB在O點(diǎn)被懸掛起來(lái)，AO=OC，在A、C兩點(diǎn)分別掛有兩個(gè)和三個(gè)相同的鉤碼，木棒處于水平平衡．如在木棒的A、C兩點(diǎn)各增加一個(gè)同樣的鉤碼，則木棒()A．繞O點(diǎn)順時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng) B．繞O點(diǎn)逆時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)C．仍保持平衡