1、第八章机械与人基础巩固一.知识回顾1.杠杆（1）定义：在力的作用下能够绕着固定点转动的叫杠杆，杠杆可以是直的，也可以是曲的。 （2）杠杆五要素：支点：杠杆绕着转动的，可以在棒的一端，也可以在棒上其他位置，用字母表示。动力和阻力：叫做动力，而的力叫做阻力，动力用字母表示，阻力用表示。动力臂和阻力臂：分别用、表示，力臂是从支点到力的的距离。（3）分类： 省力杠杆：L 1 L 2 F 1F 2 如；费力杠杆：L 1L 2 F 1F 2 如；等臂杠杆：L 1 L 2 F 1F 2 如。（4）平衡条件：杠杆平衡指的是杠杆处于或运动状态。条件： 即：。2.滑轮（1）分类：定滑轮的实质是杠杆，优点是；动滑轮
2、的实质是的杠杆，优点是能省的力，不足是。（2）滑轮组优缺点：滑轮组由若干个定滑轮和动滑轮组合而成，优点是既能又能改变，不足是要。省力规律：在不考虑绳子重及滑轮重和摩擦力的情况下，使用滑轮组时，有几段绳子吊着物体，所用的拉力就是物重的，即 F。3.机械功（1）意义：当一个力作用在物体上，物体在这个力的作用下，沿的方向通过了一段，物理学中就说这个力做了功。（2）做功的条件：一是，二是。（3）公式：功等于作用在物体上的与物体在力的方向上通过的乘积。用公式表示为 W。（4）单位：，如果物体受 1N 的力且在力的方向上通过了 1m 的距离，则力对物体做功。4.功率（1）概念：物体在内完成的叫功率，功率表
3、示的是物体做功的。（2）公式：如果用表示功，用表示时间，则功率 P=。（3）单位：如果功的单位用，时间的单位用，则功率的单位是。5.机械效率（1）定义：有用功：使用机械做功时，对人们的功，也就是人们为了达到目的必须做的功叫有用功，用符号表示为；额外功：使用机械做功时，对人们但又的功叫额外功，用符号表示为；总功：使用机械做功时，人们把所做的功叫做总功，用符号表示为；机械效率：跟的比值叫机械效率，用符号表示为。（2）求机械效率的公式是。因机械效率是一个比值，所以单位，且总1。（3）影响因素：和。6.机械能（1）分类：动能：物体由于而具有的能叫动能，动能的大小与和有关。势能：分和两种，物体由于被举高
4、而具有的势能叫做，其大小与和有关。物体由于发生弹性形变而具的势能叫做，其大小与有关。（2）机械能守恒动能与势能之间是可以相互的。即动能可以转化成势能，势能也可以转化成动能，在动能与势能转化的过程中，机械能的总量。 二.自主检测1.（2008株洲）图 81 中属于费力杠杆的是（ ）图 812.（2009山东德州）正在运动着的物体如果它受到的所有外力同时消失，它的速度将_,动能将_。(选填“增大” 、 “减小”或 “不变”)3.（2008河南）为了省力，工人师傅常用图 82 所示的斜面把物体搬运到汽车上。设斜面长为 s，高为 h，把重为 G 的物体沿斜面匀速推到车上所用力的大小为 F，则搬运物体所
5、做的有用功为 ，该斜面的机械效率为 100%（用题中代表各物理量的字母表示） 。图 824.（2009江苏省）小强推着小车，30s 内在水平地面上匀速前进了 15m，则小车的速度为 m/s如果水平推力为 10N，在此过程中小强对小车做的功为 J，功率为 W5. （2008青岛）回顾实验和探究：如图 83 所示，是研究动能大小与什么因素有关的实验。实验中通过 知道动能的大小。 两次实验是为了研究运动与速度的关系。 在研究“牛顿第一定律”时，让小车每次都从斜面 位置由静止滑下，先后滑到 、棉布、木板表面。其中让小车运动状态最难改变的是表面。图 836.(2009福建惠安)跳绳是一项很好的体育健身活
6、动，经测重力为 500N 的某同学 1 min 跳绳 120 次，每次离地约 0.05m(假设每次离地高度相同)(1) 该同学 1 min 做功多少焦耳?(2) 他在这 1 min 的锻炼中功率是多大?7.（2009兰州市）如图 84 所示，重物 A 是体积为 10dm3，密度为 7.9 103 kg/m3的实心金属块，将它完全浸没在水中，始终未提出水面。若不计摩擦和动滑轮重，要保持平衡，求：图 84（1）作用于绳端的拉力 F 是多少？（2）若缓慢将重物 A 提升 2m，拉力做的功是多少？（3）若实际所用拉力为 400N，此时该滑轮的效率是多少？（g=10Nkg）考点点睛考点一：杠杆的五要素及
7、平衡条件方法技巧：在杠杆的五要素中，最难理解的是力臂。（1）力臂：杠杆的力臂从几何上来看是“点”到“直线”的距离，可以理解为：过支点向力的作用线作垂线，支点到垂足的距离叫做力臂。注意力臂指的是从支点到力的作用线（或作用线的反向延长线）的垂直距离，不是到力的作用点的垂直距离。画力臂的方法：确定支点；画好力的作用线，作用线的延长线要用虚线；从支点 O 向力的作用线或延长线作垂线；标上相应的符号。（2）杠杆的平衡条件：实验中要先调节杠杆在水平位置平衡，这样做的目的是便于测量力臂大小。要多次测量，使结论具有普遍性，其平衡条件为：F 1L1=F2L2.命题特点：力臂的作图杠杆的平衡条件的应用在中考中出现
8、的概率很大，一般以填空、选择、作图或实验题的形式出现，分值为 3 分左右，难度系数约为 0.8，作图的规范性必须要注意。典型例题：例 1：(2008钦州)如图 85 所示,杠杆在水平位置处于平衡状态,杠杆上每格均匀等距,每个都相同.下列四项操作中,会使杠杆右端下倾的是（ ）图 85将杠杆两侧的钩码同时各向外移动一小格将杠杆两侧的钩码同时各向内移动一小格、在杠杆的两侧同时各减掉一个钩码在杠杆的两侧钩码下同时各加挂一个相同的钩码A. B. C. D.答案：C解析：若将钩码同时向外移动一小格，则力与力臂的乘积为 2433，右端会下降，所以可以；若将钩码同时向内移动一个小格，则力与力臂的乘积为 221
9、3，杠杆的左端会下降，所以不可以；若将杠杆的两侧各减一个钩码，则力与力臂的乘积为1322，则杠杆的右端会下降，所以可以；若将两侧同时各加挂一个相同的钩码，则力与力臂的乘积变为 3324，所以杠杆的左端会下降，所以不可以。规律总结：此题考查杠杆的平衡条件，哪边力与力臂的乘积大，杠杆就会向哪端倾斜。考点巩固1.（2009江苏模拟）如图 86 是一种拉杆式旅行箱的示意图，使用时相当于一个 （填“省”或“费” ）力杠杆；若箱和物品共重 100N，动力臂是阻力臂的 5 倍，则抬起拉杆的力至少为 N图 862.（2009黄冈模拟）把正方体甲放在水平地面上，对地面的压强是 5.4105Pa。 AB是重力可忽
10、略不计的杠杆，支点为 0，且 OA： 0B =1：2。将正方体甲挂在杠杆的 A 端，在B 端施 40N 竖直向下的拉力时，杠杆在水平位置平衡，如图 87 所示，此时正方体甲对地面的压强变为 1.8105Pa。下列结果正确的是（ ）图 87A当正方体甲对地面的压力刚好为零时,在杠 杆 B 端应施加竖直向下的拉力是 60N B当正方体甲对地面的压力刚好为零时,在杠 杆 B 端应施加竖直向下的拉力是 20NC正方体甲的重力是240N D正方体甲的体积约是 9.310-6m3 3.（2009福州）如图 88 所示，使用中属于费力杠杆的工具是（ ）图 884. （2009江苏模拟）如图 89 是某同学扫
11、地的示意图，若将上面的手看作支点，下面的手施加的力看作动力 F，请在图中画出动力 F 和相应的力臂图 89考点二：定滑轮、动滑轮和滑轮组方法技巧：（1）动滑轮与定滑轮：在不考虑绳子重及滑轮重的情况下，使用定滑轮不省力，无论绳子朝哪个方向拉动，拉力的大小都等于物体的重力。使用动滑轮时，只有拉力的方向竖直向上时，拉力大小才等于物重的一半，即拉力的大小与拉力的方向有关。（2）滑轮组：确定承担重物绳子的段数 n 是一个关键环节，主要看最后一根绳子出自哪个滑轮，如果最后的拉绳出自动滑轮，则绳子都承担了物重；如果最后一根拉绳出自定滑轮，则最后一根绳子不算，其余的绳子承担了重物。连接：滑轮组的绕线方法可以概
12、括为“偶定奇动” ，即当绳子的段数是偶数时，要先连接定滑轮，即第一段绳子要绕到定滑轮上；如果绳子的段数是奇数，则要先连接动滑轮，即第一段绳子要绕在动滑轮上。同时在连接滑轮组时，还要注意最后一段绳子的方向。 命题特点：滑轮组的应用在中考中出现的概率很大，一般以填空、选择、作图、实验或计算题的形式出现，分值为 3-5 分左右，难度系数约为 0.8，主要考查两种滑轮的用法，滑轮组的考查常与功、功率和机械效率结合在一起。典型例题：例 2：（2008上海）某小组同学研究动滑轮的使用特点，他们先用弹簧测力计缓慢提起钩码，如图 810(a)所示，再分别用重力不同的动滑轮甲、乙、丙(G 甲 G 乙 G 丙 )
13、缓慢提起相同钩码，如图(b)、(c)、(d)所示。请仔细观察图示的操作和弹簧测力计的示数，然后归纳得出结论。（1）比较图(a)与(b)或(a)与(c)，或(a)与(d)两图可得：_；（2）比较图(b)与(c)与(d)三图可得_。图 810答案：（1）使用动滑轮可以省力，但是不可以改变动力的方向（2）使用动滑轮缓慢提升相同的重物时，所用动滑轮的重力越小，所用的拉力越小。解析：（1）比较图(a)与(b)或(a)与(c)，或(a)与(d)两图可以看出，使用动滑轮提升物体时，弹簧测力计的示数要小，所以说明了使用动滑轮可以省力，但不能改变动力的方向，动力的方向都是竖直向上的；（2）比较图(b)与(c)与
14、(d)三图可以看出，在物体的重力不变的情况下，动滑轮的重力越大，弹簧测力计的示数越大。规律总结：用动滑轮提升物体时，拉力的大小等于物体与动滑轮总重力（摩擦力不计情况下）的 n 分之一，n 指与动滑轮连接的绳子的段数。考点巩固：5. （2009广东模拟）如图 811 所示的装置中，若不考虑滑轮重力和绳子与滑轮之间的摩擦力，拉力最小的是。 （填 A、B、C、D）图 811考点三：功和功率方法技巧：功和功率是两个完全不同的物理量，其区别如下：功 功率概念 当物体受力且在力的方向上通过了距离，则力对物体做了功物体在单位时间内完成的功叫功率物理意义表示做功的多少表示做功的快慢影响因素力和距离 功和时间公
15、式 W=Fs P=W/t单位 焦耳（J） 瓦特（W）（1）判定物体是否做功的方法：首先明确是哪个力对哪个物体做了功，或哪个施力物体对哪个受力物体做了功；距离 s 是否是沿力 F 的方向移动的距离； 力 F 在使物体沿着 F 方向移动 s 距离过程中，其大小与方向是否变化。（2）在运用 P=W/t 进行计算时，功和时间必须要对应起来，不能“张冠李戴” 。（3）根据 PW/tFs/tFv，如果一个物体受力 F，且在力 F 的作用下匀速直线运动，则力 F 做功的功率 PFv。（4）在进行功率测定时，依据公式 PW/t，所以要测出功 W 和时间 t 两个量，而要测功，如果是克服物体重力所做的功，则要测
16、出物体的重力和在重力方向上通过的距离，即G 和 h。命题特点：功和功率的计算在中考中经常出现的，一般以填空、选择、实验或计算题的形式出现，分值为 5 分左右，难度系数约为 0.8，主要考查公式的应用。典型例题：例 3：（2008宜昌）某同学身高 1.8m，体重为 70，在迎奥运田径运动会上他参加背跃式跳高比赛，起跳后身体横着越过了 1.8m 高的横杆（图 812）。请问：(1)他在跳高的过程中克服重力所做的功约是多少？（人体在站立时重心离地面高度约为身高的 0.6 倍；g 取 10N/kg）(2)若他在月球上跳高，所跳的高度与在地球上一样吗？为什么？（月球对物体的引力约为地球对同一物体引力的
17、1/6）图 812答案：（1）运动员的重力：G=mg=7010N/=700 N 运动员重心上升的高度： h =1.8m-1.8m0.6=0.72 m 克服重力所做的功： W= G h =700 N0.72m=504J （2）不一样 。根据 W = G h，同一个人在地球上与在月球上所做的功是一定的，由于 G 减小，h 要增加，所以他在月球上所跳的高度要高些。解析：（1）人克服重力做的功 WGh，所以本题要先求出该同学的重力，其中上升的高度 h 是越过的最高高度减去人原来的重心位置，这是解决第一问的关键；（2）人无论在地球还是月球上，克服重力做的功不变，所以重力与高度 h 成反比。规律总结：在求
18、第一问时，一定不要将高度 h 算成 1.8m，应减去原来人的重心高度。考点巩固：6.（2009河南模拟）一名工人用如图813所示的滑轮组提起重450N的重物，绳自由端的拉力为200N，重物在5s内匀速上升了1m则拉力的功率是_W，滑轮组的机械效率是_图8137. （2009福州）上海自主研发了一种氢燃料汽车，它使用氢气代替汽油。在一次测试中，汽车在水平路面受到 2400N 的水平牵引力，5min 内匀速直线行驶了 9000m。（1）汽车受到水平方向的阻力是多少？（2）汽车牵引力所做的功和功率是多少？考点四：机械效率方法技巧：（1）机械效率是反映机械性能的物理量，它表示的是有用功在总功中所占的比
19、值，有用功与总功的比值越大，机械效率越高，机械性能越好。由于用机械时不可避免地要做额外功，因此机械效率总小于 l，且无单位，通常用百分数表示。（2）影响滑轮组机械效率的因素：使用滑轮组提升物体时，不得不把动滑轮一起提起来，对动滑轮做的功是额外功，动滑轮越重，做的额外功就越多，有用功在总功中所占的比例就越小，滑轮组的机械效率就越低；当其他条件都相同时，即克服动滑轮的重力和绳与轮间的摩擦力所做的额外功相等，所提升的物体越重，做的有用功越多，则有用功在总功中所占的比例就越大，滑轮组的机械效率就越高。 命题特点：机械效率的计算在中考中出现的概率很大，一般以填空、选择、计算或实验题的形式出现，分值为 4
20、 分左右，难度系数约为 0.8，经常与功和功率的计算结合在一起，是中考计算题的重要来源。典型例题：例 4：（2008南京）一物体质量为 18kg，其所受重力为 N如图 814 所示，小明用定滑轮将该物体在 4s 内匀速提高 2m所用拉力为 200N此过程中，小明做的有用功是 J，定滑轮的机械效率是 ，拉力的功率是 w(取g10N/kg)图 814答案：180 360 90% 100解析：重力 G=mg=18kg10N/kg=180N有用功 W 有用 =Gh=180N2m=360J，机械效率 =W 有用 /W 总 =360J(200N2m)=90%拉力的功率 P=W 总 /t=400J/4s=1
21、00W。规律总结：掌握基本的公式，区别清物体上升高度和绳子通过距离的关系，这类题相对来说难度不大。考点巩固：8.（2009江西模拟）小芳同学设计了一个高度可调节的斜面来探究斜面的省力情况、斜面的机械效率与斜面的倾斜程度之间的关系，如图 815 所示。她首先测出小车重，然后用弹簧测力计沿斜面拉动小车，调节斜面倾斜角 的大小多次测量，得到下表所示的数据：图 8 15 请你替小芳在上表中的空格处填上适当的数据。 分析上表中的数据，可以得出的探究结论是：斜面倾斜角 越小，斜面的机械效率越 。若想探究斜面的机械效率与物重的关系，则要保持 不变，斜面的光滑程度不变，只改 。9.（2009福州）如图 816
22、 所示,是 2008 北京残奥会开幕式最后一棒火炬手侯斌，靠自己双手的力量，攀爬到火炬台底部并最终点燃圣火的照片，该点火仪式充分体现了残疾人自强自立、拼搏向上的勇气和精神.已知他和轮椅总质量为 80kg，攀爬高度 39m，历时约 3min20s.（1）如果不计机械装置的额外功，求他的平均功率多大？（2）小明同学看到火炬手攀爬很费劲，想到物理课上学过利用滑轮组可以省力.小明同学如果站在地面上,用如图 817 所示的哪个滑轮组拉起火炬手侯斌最合适,理由是什么?如果该滑轮组机械效率为 80，求小明同学的拉力至少要多大？（ g 取 10N/kg）图 816 图 817考点五：机械能及其转化方法技巧：动
23、能是指物体由于运动而具有的能量，只与物体的运动速度和质量有关；重力势能是指物体由于被举高而具有的能量，与高度和质量有关，弹性势能与发生弹性形变的程度有关。动能与势能之间是可以相互转化的。即动能可以转化成势能，势能也可以转化成动能，在动能与势能转化的过程中，机械能的总量保持不变。要注意，在只有重力、引力、弹力做功时，机械能是守恒的，其他力做功，机械能不守恒。命题特点：机械能的考查在中考中出现的概率不是很大，一般以填空、选择题的形式出现，分值为 2 分左右，难度系数约为 0.7，常考机械能的转化与守恒定律。特别要注意物体做“匀速”运动的情况。典型例题： 例 5：（2008广州）如图 818 所示，
24、钢珠沿竖直平面上的光滑轨道 abcd 从 a 点运动到 d 点，则下列说法中正确的是（ ）图 818A通过 d 时的速度比通过 c 时大B在 c 点比在 b 点的重力势能小C从 a 运动到 b 的过程中，动能转化为重力势能D从 b 运动到 c 的过程中，机械能转化为重力势能答案：A解析：在 a 点的重力势能最大，当从 a 向 b 运动时，重力势能减小，动能增加，重力势能转化为动能，从 b 点运动到 c 点时，动能转化为重力势能，所以 c 点的重力势能比 b点大，当从 c 向 d 运动时，重力势能转化为动能，所以通过 d 时的速度比通过 c 时大。规律总结：同一物体判定动能的大小主要看速度，判定
25、重力势能的大小主要看高度。考点巩固：10.（2009江苏模拟）随着我国经济的发展，城市的建筑越修越高。但如果不注意放在建筑物上的物体(例如放在阳台上的花盆 ) 就会有“高空抛物砸伤人”的危险。在物体落下的过程中, 它具有的_能转化成_能，如果高度越高，物体落下来做的功越_(大/小)，所以危险性也越大。11.（2009苏州模拟）如图 819 所示，小松妈妈去百货大楼购物，自动扶梯把她从一楼匀速送到二楼的过程中，她的（ ）A、动能增大，势能增大，机械能增大B、动能增大，能增大，机械能不变C、动能不变，势能增大，机械能不变D、动能不变，势能增大，机械能增大图 81912. （2009贵州）2008
26、年 5 月 12 日，汶川特大地震发生后， 抗震救灾指挥部决 定采用空降的方法抢救被困的灾民。图 820 为解放军 15 名空降兵勇士在地形十分复杂、气候特别恶劣，又无地面指挥引导、无地面标识的情况下，奋不顾身地从米高空跳伞的情 景。他们跳出飞机舱门,在打开降落伞之后匀速下降 , 这一过程中伞兵勇士的动能 ，机械能 （选填“增大” 、 “ 减小”或“不变” ） 。 学科网 图 820真题集合一.选择题1.（2008乌鲁木齐）如图 821 所示，均匀木棒 AB 长为 1m，水平放置在 O、O两个支点上。已知 AO、OB 长度均为 0.25m。若把 B 端竖直向上稍微抬起一点距离，至少需要用力 2
27、0N；若把 B 端竖直向下稍微压下一点距离，则至少需要用力（ ）图 82120N 40N 60N 8ON 2. （2009江苏模拟）图 822 中，属于费力杠杆的是 （ ） 图 822A.开啤酒瓶盖的开瓶器 B剥核桃壳的核桃钳C钩鱼者手中的鱼杆D撬钉子的钉锤3. （2009晋江市）在北京奥运会上，我国蹦床运动实现零的突破，图 823 为蹦床运动员何雯娜从蹦床弹向空中表演技巧动作的过程中，则运动员具有的A.动能增加，势能减少 B.动能增加，势能增加C.动能减少，势能减少 D.动能减少，势能增加图 8234（2008济宁）园艺师傅使用如图 824 所示的剪刀修剪树枝时，常把树枝尽量往剪刀轴 O 靠近，这样做的目的是为了（ ）图 824A增大阻力臂，减小动力移动的距离
