《機(jī)械與人》章末復(fù)習(xí)2

第十章機(jī)械與人章節(jié)復(fù)習(xí)第十章機(jī)械與人┃思維感悟成體系┃┃回眸教材析知識┃1．杠桿直接搬動很重的大石頭很困難，利用撬棒就可以較容易辦到，在力的作用下，撬棒就是能繞著一個固定點轉(zhuǎn)動的硬棒，叫

。撬棒屬于省力杠桿，但是費了

；用筷子夾食物，筷子就是一種費力杠桿，只要手指稍微一動，筷子就可以夾很多東西，雖然費了

，但省了

，使操作更加方便。杠桿距離距離力2．滑輪和滑輪組觀察人們生活中利用簡單機(jī)械的情景，有時人們利用動滑輪，目的是省

，但費了

；有時利用定滑輪，不省力，但改變了

，使操作更為方便。要想即省力又改變力的方向，就可以將兩者組合，組成

，起重機(jī)上的滑輪組合就是實例之一。力距離滑輪組力的方向3．功的必要因素某同學(xué)踢足球，球離開腳后飛出10m遠(yuǎn)，足球飛出10m的過程中人不做功。物理學(xué)中規(guī)定：功等于

的乘積。功包括兩個必要因素：①作用在物體上的

；②物體在

的方向上通過的距離。不做功的三種情況：有力無距離，例如提重物卻沒有提起；有距離無力，彈珠在水平桌面上被彈出繼續(xù)前進(jìn)，但人沒有做功；力和距離垂直，例如物體在水平冰面上勻速滑行，水平方向沒有力做功，此時雖然有重力作用在物體上，但重力方向與物體運動方向垂直沒有做功。力跟物體在力的方向上通過的距離力力4．功的原理事實告訴我們，使用扳手?jǐn)Q螺絲要省力必費

，釣魚時要省距離必須費

，既

的機(jī)械是沒有的。使用機(jī)械時，人們所做的功，都不會少于直接用手所做的功，即：

。使用機(jī)械雖然不能省功，但人類仍然使用，是因為使用機(jī)械或者可以

、或者可以

、也可以改變

，給人類工作帶來很多方便。理想機(jī)械(忽略摩擦和機(jī)械本身的重力)：使用機(jī)械時，人們所做的功(Fs)

直接用手對重物所做的功(Gh)。距離力省力又省距離使用任何機(jī)械都不省功等于力的方向省距離省力5．功率功率是指機(jī)械在

里完成的功，表示做功

的物理量。例如，某小轎車功率66kW，它表示：小轎車1s內(nèi)做功66000J。對于功率一定的機(jī)械，由公式P＝—＝Fv可知，當(dāng)速度越小時，產(chǎn)生的拉力越大，例如：汽車載重上坡時，要掛低擋來獲得較大的拉力。6．機(jī)械效率(1)機(jī)械效率是指有用功跟總功的

。不同機(jī)械的機(jī)械效率表達(dá)式及其特點：單位時間快慢比值tW公式：η＝———斜面：η＝——定滑輪：η＝——＝——＝—動滑輪：η＝——＝——＝——滑輪組：η＝——＝——＝——W有用W總GhFLGhFsGhFhGFGhGhFsF2h2FGGnFFnhGhGhFs(2)提高機(jī)械效率的方法：減小機(jī)械自重、減小機(jī)件間的摩擦。7．機(jī)械能及其轉(zhuǎn)化蕩秋千人處于最高點時，由于人被舉高而具有

能；下降過程中，高度減小，重力勢能

，速度逐漸增大，動能

，即人的重力勢能向動能轉(zhuǎn)化；到達(dá)最低點，人的速度最大，動能最大，高度最小，重力勢能最??；繼續(xù)向最高點上升過程中，

又轉(zhuǎn)化為

；再次到達(dá)最高點時，動能減小到零，轉(zhuǎn)化的重力勢能最大。轉(zhuǎn)化過程中，若沒有能量損失，機(jī)械能的總量不變，即兩者之和不變，這就是機(jī)械能守恒。重力勢減小增大動能重力勢能動能不僅與速度有關(guān)，還與物體的質(zhì)量有關(guān)，速度相同時，質(zhì)量越大，動能越

，同速行駛的火車動能大于汽車的動能；重力勢能不僅與高度有關(guān)，還與物體的質(zhì)量有關(guān)，高度相同時，質(zhì)量越大，重力勢能也越

，高度相同的鐵釘和鐵錘，鐵釘重力勢能要

鐵錘的重力勢能。小于大大典例1：杠桿平衡條件的探究和應(yīng)用例1在驗證杠桿平衡條件時，某實驗小組得到了如圖10－1所示的杠桿平衡狀態(tài)，已知每個鉤碼的質(zhì)量均相等。┃典例精析把方向┃圖10—1

(1)若鉤碼所掛位置不動，將左邊的鉤碼去掉一個，為使杠桿仍然保持平衡，右邊的鉤碼該拿掉

個。(2)杠桿的平衡條件為

。2動力×動力臂＝阻力×阻力臂

例2如圖10－2所示，杠桿OA可繞支點O轉(zhuǎn)動，B處掛一重物G，A處作用一豎直向上的力F。當(dāng)杠桿和豎直墻之間的夾角逐漸增大時，為了使杠桿平衡，則(

)A.F大小不變，但F＜GB.F大小不變，但F＞GC.F逐漸減小，但F＞GD.F逐漸增大，但F＜GA圖10—2

[解析]當(dāng)杠桿和豎直墻之間夾角逐漸增大時，由于動力是豎直向上的，所以動力臂和阻力臂的比值是不變的，由杠桿平衡條件——＝——可知，力的大小不變。方法點撥：本題屬于動態(tài)平衡問題，解決此類問題的關(guān)鍵在于找到不變量和動態(tài)量。根據(jù)杠桿平衡條件F1L1＝F1L2，代入不變量，進(jìn)而判斷動態(tài)量的變化情況。F1F2L2L1典例2：滑輪組的應(yīng)用與設(shè)計例3

請在圖10－3中畫出用滑輪組提升重物，拉力F＝的繩子的繞法。(不計動滑輪重、繩重和摩擦)[答案]如圖所示圖10—3方法點撥：關(guān)于滑輪組提升(或水平拉)物體時，承擔(dān)重物繩子的股數(shù)的判斷和根據(jù)題目的具體要求設(shè)計滑輪組的組裝的解題步驟：①根據(jù)公式n＝，求出繩子的股數(shù)；②利用“奇動偶定”原則解決相關(guān)問題。G物+G動F典例3：功的計算例4

如圖10－4所示，用水平力F拉著重為100N的物體，在水平地面上向右勻速移動了5m，物體所受地面的摩擦力大小為20N，則(

)A．重力做的功是500JB．拉力大小為100NC．拉力大小為120ND．拉力做的功為100JD圖10—4方法點撥：計算功的大小時，要特別注意：力與距離二者要在同一個方向上。還要注意通過物體的平衡條件判斷物體的受力情況，求力的大小。典例4：功率的測量例5如圖10－5所示，粗略測量小明同學(xué)引體向上運動的功率時，下列物理量不需要測量的是(

)A．小明的質(zhì)量B．單杠的高度C．每次身體上升的高度D．做引體向上的時間B圖10—5方法點撥：測量功率的大小的思路：根據(jù)功率的計算公式P＝—確定所需測量的物理量，測量功率需要得到功和對應(yīng)做功所需要的時間，測量功時注意力和距離的對應(yīng)。Wt典例5：機(jī)械效率的探究例6

用如圖10－6所示的實驗裝置測量杠桿的機(jī)械效率。實驗時，豎直向上勻速拉動彈簧測力計，使掛在較長杠桿下面的鉤碼緩緩上升。圖10—6

(1)實驗中，將杠桿拉至圖中虛線位置，測力計的示數(shù)F為

N，鉤碼總重G為1.0N，鉤碼上升高度h為0.1m，測力計移動距離s為0.3m，則杠桿的機(jī)械效率為

%。請寫出使用該杠桿做額外功的一個原因：___________________________________

。

0.566.7使用杠桿時需要克服杠桿自重(克服摩擦力)等做功實驗次數(shù)鉤碼懸掛點鉤碼總重G/N鉤碼移動距離h/m拉力F/N測力計移動距離s/m機(jī)械效率η/%1A點1.50.100.70.3071.42B點2.00.151.20.3083.3(2)為了進(jìn)一步研究杠桿的機(jī)械效率與哪些因素有關(guān)，一位同學(xué)用該實驗裝置，先后將鉤碼掛在A、B兩點，測量并計算得到下表所示的兩組數(shù)據(jù)。根據(jù)表中數(shù)據(jù)，能否得出“杠桿的機(jī)械效率與所掛鉤碼的重有關(guān)，鉤碼越重其效率越高”的結(jié)論？答：

；請簡要說明兩條理由：①

；②

。方法點評：杠桿的機(jī)械效率：杠桿的支點改變，懸掛點的改變都會使額外功的大小改變，即克服杠桿自重所做的功改變。不能兩次實驗時鉤碼沒有掛在同一位置

僅根據(jù)一次對比實驗所得結(jié)論是不可靠的

典例6：機(jī)械能的轉(zhuǎn)化例7同學(xué)們都玩過秋千吧，閉上眼睛，那種時高時低的感覺如同在飛……你知道其中能量的轉(zhuǎn)化嗎？圖10－7是小孩蕩秋千的示意圖，下列分析正確的是(

)

C圖10—7A．小孩在A點具有最大動能B．小孩從C蕩到B的過程中，動能轉(zhuǎn)化為勢能C．小孩從B蕩到C的過程中，動能轉(zhuǎn)化為勢能D．小孩從A蕩到B的過程中，在B點的機(jī)械能大于A點的機(jī)械能方法點撥：判斷動能、勢能的轉(zhuǎn)化時，首先看變化前的物體所具有的能的狀態(tài)，再看變化后物體所具有的能的狀態(tài)，前后比較就可以判斷哪種能發(fā)生了變化，由何種能轉(zhuǎn)化為何種能。1．如圖10－8所示是安置在小區(qū)門口的欄桿的示意圖，當(dāng)在A處施加一個動力時，可將欄桿拉起來，它是一根(

)A．省力杠桿B．費力杠桿C．等臂杠桿D．無法確定┃實戰(zhàn)演習(xí)成高手┃B圖10—8[解析]當(dāng)在A處施加一個動力時，左側(cè)立柱是支點，桿的重心在桿的中間，則阻力臂約為桿長的一半，而動力臂只是A點到支點的距離，所以動力臂遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于阻力臂，屬于費力杠桿。2．將一個省力的機(jī)械和一個省距離的機(jī)械組裝成一個組合機(jī)械，當(dāng)利用這個組合機(jī)械做功時(

)A．一定不能省功B．一定可以省力C．一定可以省距離D．一定能省功A3．如圖10－9所示的四種情景中，人對物體做功的是(

)B圖10—9[解析]A、C、D選項中有力沒有距離，所以不做功。4．中考體育跳繩項目測試中，小明同學(xué)在1min內(nèi)跳了120次，則他跳繩時的功率大約是(

)A.0.5WB.5WC.50WD.500W[解析]小明體重約500N，每次升高5cm，P＝——————————＝50W。CWt500N×0.05m×12060s

5．如圖10－10所示，用F＝50N的水平拉力，通過一個動滑輪，使重為200N的物體A水平向右勻速移動了3m，在這個過程中(

)A．拉力F做了150J的功B．拉力F做了300J的功C．重力做了600J的功D．重力做了1200J的功B圖10—106．如圖10－11所示是某跳水運動員正在進(jìn)行訓(xùn)練的情景，從起跳至落到水面的過程中，運動員的動能與重力勢能變化的情況是(

)A．動能一直減小，重力勢能一直增大B.動能一直增大，重力勢能一直減小C．動能先增大后減小，重力勢能先減小后增大D.動能先減小后增大，重力勢能先增大后減小D圖10—117．如圖10－12所示，若人手拉力F＝50N，則貨物重

N(不考慮動滑輪和摩擦)，A鉤所受的拉力為

N，B鉤所受的拉力為

N。100圖10—12501008．某人在水平地面上用100N的水平推力推動重500N的物體，使物體以0.2m/s的速度勻速移動了3m，地面對物體的摩擦力是

N，此人對物體做的功是

J，功率是

W。100300209．如圖10－13所示，運動員射箭時用力將弓斜向上拉開，在放開箭的瞬間，弓的

能轉(zhuǎn)化為箭的

能，箭在空中向上飛行的過程中，箭的

___________能增大。圖10—13彈性勢重力勢動10．如圖10－14所示，在課桌的C點用最小的力把桌腿B抬離地面，在抬起時桌腿A沒有滑動，請在C點畫出這個力的示意圖，并標(biāo)出它的力臂L。圖10—14[答案]如圖所示11．小芳同學(xué)設(shè)計了一個高度可調(diào)節(jié)的斜面來探究斜面的省力情況、斜面的機(jī)械效率與斜面的傾斜程度之間的關(guān)系，如圖10－15所示，她首先測出小車重，然后用彈簧測力計沿斜面拉動小車。調(diào)節(jié)斜面傾角θ的大小，多次測量，得到下表所示的數(shù)據(jù)：圖10—15(1)請你替小芳在上表中的空格處填上適當(dāng)?shù)臄?shù)據(jù)。斜面傾斜角θ小車重G/N斜面高h(yuǎn)/m斜面長s/m拉力F/N有用功W有/J總功W總/J機(jī)械效率η12°50.212.112.148%30°50.513.62.569%45°50.714.33.54.33.681%(2)分析上表中的數(shù)據(jù)，可以得出的探究結(jié)論是：斜面傾斜角θ越大，

。(3)實驗過程中拉力的方向應(yīng)與斜面

。(4)若想探究斜面的機(jī)械效率與物重的關(guān)系，則要保持

不變，斜面的光滑程度不變，只改變

。機(jī)械效率越大平行(保持一致)

斜面傾斜角θ

小車重12．江西省三清山是我國著名的道教圣地和旅游景點。三清山索道全長2426m，上、下高度差約600m，單個吊車載滿兩人后的總重是2500N。以單個吊車載滿兩人為例，試回答下列問題。

圖10—16(1)吊車與索道的接觸面積以0.01m2計，索道上掛吊車處的鋼索承受的壓強(qiáng)是多大？(2)單個吊車從索道最高處運行到最低處，吊車和人的重力做多少功？(3)若單個吊車從索道最高處運行到最低處，用時20min，吊車和人的重力做功的功率是多少？

[答案](1)2.5×105Pa

(2)1.5×106J(3)1250W[解析](1)p＝—＝————＝2.5×105Pa；(2)W＝Gh＝2500N×600m＝1.5×106J；(3)P＝—＝—————＝1250W。FS2500N0.01m2Wt1.5×106J1200s1．如圖10－17甲所示的開瓶器，在使用時相當(dāng)于一個

(選填“省力”或“費力”)杠桿，其杠桿簡化圖如圖乙所示(不計自重)，O為支點。若動力F1和阻力F2都與杠桿垂直，且AO＝6cm，BO＝1cm，F(xiàn)1＝30N，則F2＝

________N。省力圖10—171802．如圖10－18所示是一種拉桿式旅行箱的示意圖，使用時相當(dāng)于一個

(選填“省力”或“費力”)杠桿，若箱和物品共重100N，設(shè)此時動力臂是阻力臂的5倍，則抬起拉桿的力F

為

N。省力180圖10—18

3．吳曉是一名釣魚愛好者。如圖10－19所示，吳曉用力向上拉魚竿，把魚拉出水面。此時，釣魚竿可以看成一個(

)A．省力杠桿，增大兩只手之間的距離能省力一些B．省力杠桿，減小兩只手之間的距離能省力一些C．費力杠桿，減小兩只手之間的距離能省力一些D．費力杠桿，增大兩只手之間的距離能省力一些D圖10—19

4．如圖10－20所示，在用杠桿撬石頭的過程中，該杠桿屬于

(選填“省力”、“費力”或“既不省力也不費力”)杠桿。在用力方向不變的情況下該人想用更小的力撬起石頭，那么他的手應(yīng)該向

(選填“遠(yuǎn)離”或“靠近”)支點O方向移動。省力圖10—20遠(yuǎn)離5．關(guān)于定滑輪、動滑輪，下列說法中不正確的是(

)A．使用定滑輪雖然不省力，但可以改變力的方向B．定滑輪實質(zhì)是等臂杠桿，而動滑輪實質(zhì)是不等臂杠桿C．又省力又省距離的動滑輪是無法實現(xiàn)的D．使用一個定滑輪和一個動滑輪組成的滑輪組，只能省一半力D

6．如圖10－21所示的裝置中，圖乙使用的是____(選填“定”或“動”)滑輪。如果要勻速提起重100N的物體A(不計滑輪重力和摩擦)，需要用的拉力F甲等于________

N，F(xiàn)乙等于

N。動圖10—21501007．如圖10－22所示，若胖者體重為800N，瘦者體重為500N，貨物重600N(繩重和摩擦力不計)，則圖甲中，靜止站立在地面上的胖者受到向上的繩拉力為

N，圖乙中，瘦者會被繩拉離地面，在他被提升的過程中，手受到的拉力為

N。600600圖10—22

1．如圖10－23所示，已知物體A和B質(zhì)量相等，A在粗糙的水平地面，B在光滑的斜面上?，F(xiàn)它們分別在同樣大小的力F作用下沿F的方向分別移動了距離s，則F對物體做的功(

)A．對A做功多B．對A和B做功一樣多C．對B做功多D．條件不足，無法確定圖10—23B

2．在下列四種情況中，推力做功最多的是(

)A．用10N的水平推力把質(zhì)量為m的物體在光滑水平面上推著前進(jìn)1mB．用5N的水平推力把質(zhì)量為2m的物體在光滑水平面上推著前進(jìn)2mC．用10N的水平推力把質(zhì)量為2m的物體在粗糙水平面上推著前進(jìn)1mD．用5N的水平推力把質(zhì)量為m的物體在光滑水平面上推著前進(jìn)3mD3．如圖10－24所示，用拉力F使物體豎直勻速上升，下列說法中正確的是(

)A．拉力F對物體做的功是額外功B．拉力F做的功是有用功C．拉力F移動的距離是物體移動距離的2倍D．增加物體重力可以提高滑輪組的機(jī)械效率D圖10—24

4．工人用如圖10－25所示的滑輪組將重為1200N的建筑材料從地面上勻速運到高20m的樓上，耗時5min，手豎直向上的拉力是500N，在這個過程中，工人做功的功率為

W，滑輪組的機(jī)械效率是

。100圖10—2580%5．小星用如圖10－26所示的滑輪組，將質(zhì)量為30kg的物體A勻速提升了0.5m。已知繩子自由端所用的拉力F為200N，則在這個過程中拉力做了

J的功，該滑輪組的機(jī)械效率為

。(g取10N/kg)300圖10—2650%

6．如圖10－27所示，用F＝50N的水平拉力，通過一個動滑輪，使重為200N的物體A水平向右勻速移動了3m，在這個過程中(

)A．拉力F做了150J的功B．拉力F做了300J的功C．重力做了600J的功D．重力做了1200J的功B圖10—277．如圖10－28所示，物體重為180N，所用拉力F＝100N，方向豎直向上，將物體勻速提高1m時，繩子自由端提高了

m，拉力做了

J的功。2圖10—28200

8．如圖10－29所示的裝置，在水平方向力F的作用下，使重為40N的物體A在水平方向上勻速移動了5m，已知A所受地面的摩擦力為5N，則拉力F的大小為

N，拉力F做的功為

J。(滑輪、繩重及繩之間的摩擦不計)10圖10—2925

1．某人用如圖10－30所示的滑輪組勻速提起260N的物體，所用的力為100N，物體提高1m。則下列說法中正確的是(

)A．拉力做的有用功是100JB．拉力做的總功是260JC．滑輪組的機(jī)械效率是65%D．物體上升過程中動能轉(zhuǎn)化為勢能C圖10—30

2．如圖10－31所示，重為500N的物體與地面間的摩擦力為144N，為使物體勻速移動6m，必須在繩的自由端加60N的水平拉力。那么拉力做的有用功是

J，此滑輪組的機(jī)械效率為

。864圖10—3180%

3．使用一個滑輪組吊起重物，若拉繩子的力為200N，且繩子的自由端被移動5m時，重物被提升1m，那么重物的重力為

N。(滑輪重及摩擦不計)1000

4．下列說法中正確的是(

)A．在相同的時間內(nèi)做的功越多，機(jī)械效率越高B．在相同的時間內(nèi)做的功越多，功率就越大C．功率大的機(jī)器，機(jī)械效率一定高D．功率大的機(jī)器，做的功一定多B

5．滑輪組既能省力又能改變力的方向。亮亮用自制的滑輪組來提起500N重物(如圖10－32所示)，繩自由端的拉力F＝200N，重物以0.2m/s的速度勻速上升，不計摩擦和繩重，則動滑輪重

N，拉力做功的功率是

W，該滑輪組的機(jī)械效率等于

，當(dāng)被提起的重物變重時，滑輪組的機(jī)械效率就

(選填“變大”、“變小”或“不變”)。100圖10—3212083.3%變大6．如圖10－33所示，小松媽媽去百貨大樓購物，自動扶梯把她從一樓勻速送到二樓的過程中，她的(

)A．動能增大，勢能增大，機(jī)械能增大B．動能增大，勢能增大，機(jī)械能不變C．動能不變，勢能增大，機(jī)械能不變D．動能不變，勢能增大，機(jī)械能增大D圖10—33

7．2003年10月15日，我國成功地發(fā)射了“神舟五號”載人飛船，在火箭載著飛船剛剛離開地面升空的過程中，飛船的動能逐漸

，勢能逐漸