第6課 簡單機(jī)械與功計算專題（原卷版）

第6課簡單機(jī)械與功計算專題學(xué)習(xí)目標(biāo)學(xué)習(xí)目標(biāo)掌握簡單機(jī)械的特點(diǎn)及作用；會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h(不計繩重和摩擦)W額=W總－W有用W額=G動h(不計繩重和摩擦)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探究提升知識點(diǎn)一：杠桿計算靈活運(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求解動力，用變形公式F1＝F2L2/L1③求解動力臂，用變形公式L1＝F2L2/F1④掌握杠桿平衡條件公式中各個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是動力F移動的距離。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，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：動力×動力臂=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決定的。機(jī)械效率：有用功跟總功的比值。機(jī)械效率計算公式：。

【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，末端掛一個重為150N的物體，拉力F沿水平方向，當(dāng)θ=45°時，拉力F=_________N。若保持拉力沿水平方向，讓細(xì)桿順時針緩慢旋轉(zhuǎn)到圖中虛線位置，則拉力將__________（選填“變大”或“變小”）?！眷柟逃?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，若桿秤水平靜止時，被測物體和秤砣到秤紐的距離分別為0.05m和0.2m，則被測物體的質(zhì)量為__kg，若秤砣上粘有油污，則測量值比被測物體的真實(shí)質(zhì)量要____（選填“偏大”或“偏小”）知識點(diǎn)二：滑輪組計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是動力F移動的距離，n是動滑輪上的繩子段數(shù)。滑輪組機(jī)械效率的求解。用滑輪組提升物體時，有用功和總功的比值.稱為滑輪組機(jī)械效率。滑輪組機(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是動力F移動的距離，s2是重物水平移動的距離，f是物體勻速運(yùn)動受到的阻力，n是動滑輪上的繩子段數(shù)?；喗M機(jī)械效率的求解。用滑輪組水平拉動物體時，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)?？既＃┤鐖D所示，分別使用滑輪或滑輪組勻速提升質(zhì)量為的物體，每個滑輪的質(zhì)量為，在相同的時間內(nèi)物體被提升的高度均為1m，不計繩重和摩擦，下列說法正確的是（）

A．滑輪組中A滑輪可以省功 B．動滑輪的重力為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，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了3m，用時10s，滑輪組的額外功是100J。對于這一過程，下列說法正確的是（）

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．動滑輪所受的重力為100N知識點(diǎn)三：斜面計算以斜面為載體的綜合計算題，考查的知識點(diǎn)一般包括斜面的機(jī)械效率；速度公式及其應(yīng)用；功率的計算．在解題時會用到速度公式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是動力F沿著斜面移動的距離，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?！咎骄恐攸c(diǎn)】①用斜面提升物體時，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5m、高2m，貨物質(zhì)量為160kg。對此，下列說法正確的是（g取10N/kg）（）A．貨物的重力和斜面對貨物的支持力是一對平衡力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。在此過程中，下列說法正確的是（）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．對物體所做的有用功為500J D．該斜面的機(jī)械效率為知識點(diǎn)四：功與功率計算【探究重點(diǎn)】功的公式：功等于力跟物體在力的方向上通過的距離的乘積。公式：。功的單位：國際單位制中，功的單位是：焦耳，符號是J，1J=1N·m。功率公式：。單位：在國際單位制中，功率單位是瓦特，符號是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，則拉力做功的功率等于力與物體速度的乘積，即。【例題精講】（2023·湖北黃岡二模）跳繩是冬季的一種健身運(yùn)動，旁人看起來似乎很簡單，然而親自跳起來就會感到運(yùn)動量是相當(dāng)大的。有位同學(xué)對此作了專門研究：跳繩者的質(zhì)量是50kg，跳繩者的重心高度隨時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______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，木箱速度隨時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，使木箱沿斜面勻速從底端運(yùn)動到頂端的過程中，關(guān)于木箱所受的力對木箱做的功，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個鉤碼（每個鉤碼的質(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，其路程(s)—時間(t)關(guān)系如圖所示，下列正確的是()A．物體20s時的速度大于8s時的速度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______牛，此時物體甲所受合力的大小為______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______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．問：（1）物體在0點(diǎn)，杠桿水平靜止時細(xì)繩AC的拉力是多少？（2）物體運(yùn)動到距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如圖所示的滑輪組將建筑材料勻速提升，用時。（）求：（1）建筑材料放在水平地面上時對地面的壓強(qiáng)；（2）拉力的功率；（3）滑輪組的機(jī)械效率。（2023河南信陽一模）如圖所示，一均勻杠桿可以繞中點(diǎn)O自由轉(zhuǎn)動，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)同時點(diǎn)燃蠟燭，經(jīng)時間t，它們減少了相等的質(zhì)量，下列說法正確的是（）A．點(diǎn)燃前A、B蠟燭重力之比為1∶2B．經(jīng)時間t，杠桿右端下沉C．經(jīng)時間t，杠桿左端下沉D．經(jīng)時間t，杠桿繼續(xù)保持水平平衡（2023·四川成都二模）如圖所示，豎直固定的測力計下端掛一個滑輪組，繩子A、B能承受的最大拉力分別為400N和160N，每個滑輪重力均為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．測力計的示數(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)的過程中，繩的拉力對甲做的功為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)，在此過程中的拉力對乙做的功為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、乙兩人各自推動一輛小車，從同一地點(diǎn)同時向西做直線運(yùn)動，乙的推力是50N，運(yùn)動情況如圖所示。以乙為參照物，則甲向______運(yùn)動；乙推車功率是______W。（2023四川內(nèi)江一模）用一個動滑輪把80N的沙袋從地面提到6m高的腳手架上，所用的力是50N，這一過程所做的有用功是__________J，這個動滑輪的機(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，不計繩重和摩擦，求：（1）工人做功的總功率；（2）動滑輪的重力；

（3）若用此滑輪組勻速吊起另一物體時，該滑輪組的機(jī)械效率達(dá)到80%，求此時工人所用的拉力。（2022·福建福州·二模）如圖，一質(zhì)量不計的跳板，兩端分別與河岸和浮箱連接，且可以在豎直方向轉(zhuǎn)動（不計轉(zhuǎn)動過程摩擦）。浮箱上放著5包相同的貨物，一位工人逐個將貨物通過跳板搬至岸上。浮箱為長方體，上下浮動時上表面保持水平，水面相對河岸位置不變。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始搬運(yùn)時，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，浮箱受到浮力（不計跳板形變）；（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，斜面長為s，高為h，用沿斜面向上的力把一個重為G的物體勻速拉到坡頂，下列說法中正確的是（）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：一個杠桿受到多個力的作用時，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，AO=OC，在A、C兩點(diǎn)分別掛有兩個和三個相同的鉤碼，木棒處于水平平衡．如在木棒的A、C兩點(diǎn)各增加一個同樣的鉤碼，則木棒()A．繞O點(diǎn)順時針方向轉(zhuǎn)動 B．繞O點(diǎn)逆時針方向轉(zhuǎn)動C．仍保持平衡