資源簡介

第九章 機械與人
本章共有六節：第一節“科學探究：杠桿的平衡條件”主要講述生活和生產勞動中的各種杠桿、科學探究得出杠桿平衡的條件；第二節“滑輪及其應用”主要講述定滑輪、動滑輪、滑輪組的作用、識別并應用生活和生產中常見的滑輪；第三節“做功了嗎”主要講述功的概念，從物理現象中歸納簡單的規律，認識做功的幾個必要因素；第四節“做功的快慢”主要講述功率的概念、單位的含義并能形成具體的觀念，計算簡單的功率問題；第五節“機械效率”主要講述通過實驗探究得出機械效率的概念、計算簡單的機械效率問題；第六節“合理利用機械能”主要講述的機械能是最常見的一種形式的能，是學習各種不同形式的能的基礎，主要內容有動能、重力勢能、彈性勢能和機械能的初步概念，通過實驗和實例說明動能和重力勢能、動能和彈性勢能間的相互轉化。
隨著生產和生活中技術的改進和革新，本部分知識會越來越重要，考查的知識面會越來越多，越來越廣，因此，在學習中要重視與觀察生活的聯系。
第一節 科學探究：杠桿的平衡條件
【教材內容詳解】
一、課程標準
1.知識與技能
(1)能通過觀察生活和生產勞動中的各種杠桿提取處共同的特征，并能在杠桿上確認動力、阻力、支點、動力臂、阻力臂。
(2)能根據一定的標準對杠桿的使用、特點以及作用效果等進行分類。
(3)通過參與科學探究活動，能對杠桿的平衡條件進行猜想與假設，并設計出驗證的方案，對獲得的信息進行處理，得出杠桿平衡的條件。
2.過程與方法
(1)培養探索杠桿在日常生活中應用的興趣。
(2)結合我國古代勞動人民對杠桿的研究和應用實例的介紹，激發對祖國古代文明的自豪感。
二、快樂點擊
1.認識杠桿
探究
生活中常用的開瓶器、扳手、剪刀、天平、鉗子等都是杠桿，觀察它們的特點，總結一下什么是組成杠桿的要素。
討論交流
開瓶器、扳手、剪刀、天平、鉗子等，在力的作用下，都能繞某一固定點轉動，所以人們把在力的作用下，能繞某一固定點轉動的硬棒叫做杠桿。
2.認識杠桿的幾個概念
探究
用剪刀剪硬紙片，紙片放的位置不同，用力大小不同；用手動式抽水泵抽水時，手用力的位置不同，需要用的力的大小不同。說明利用杠桿工作時，有很多影響工作效果的因素，請你想想都有哪些？
討論交流
杠桿中的有關概念有：
(1)支點：杠桿繞著轉動的固定點；
(2)動力：使杠桿轉動的力；
(3)阻力：阻礙杠桿轉動的力；
(4)動力臂：從支點到動力作用線的距離；
(5)阻力臂：從支點到阻力作用線的距離。
3.杠桿的平衡
探究
杠桿靜止不轉或勻速轉動時，我們就說杠桿平衡了。設計實驗，探究杠桿平衡時，動力、動力臂、阻力、阻力臂存在怎樣的關系？
討論交流
通過實驗，我們會發現，當杠桿平衡時，動力、動力臂、阻力、阻力臂有如下關系：
動力×動力臂 = 阻力×阻力臂
公式：
①
② 即動力臂是阻力臂的幾倍，動力就是阻力的幾分之一。
利用上述兩個公式，可以解決很多有關杠桿的問題。
4.杠桿的分類
探究
“分類”是人們認識事物，將具體事物進行“歸類”的一種科學方法。要分類首先要制定分類的原則。對于杠桿的分類我們可以按照杠桿的使用效果分類。想一想，不同的杠桿的使用效果有何不同，如何進行分類呢？
討論交流
按照使用效果的不同，杠桿可以分為：
(1)省力杠桿：動力臂大于阻力臂，即 ， 動力小于阻力， 。如鉗子、起子等。
(2)費力杠桿：動力臂小于阻力臂，即， 動力大于阻力，。如鑷子、筷子等。
(3)等臂杠桿：動力臂等于阻力臂，即， 動力等于阻力，。如天平、蹺蹺板等。
省力的杠桿，需要多移動距離，即費距離。費力的杠桿，則可少移動距離，即省距離。
5.我國古代的杠桿
探究
杠桿是一種簡單的機械，我國很早就有關于使用杠桿的記載，查閱有關資料，看看都有哪些？
討論交流
杠桿在我國古代就有了許多巧妙的應用。古人進行稱量的天平、搗谷的舂及汲水的桔槔等都利用了杠桿的原理。
【廣視角】
“給我一個支點，我能把地球挪動”
??? 據說，當阿基米德專致于杠桿問題的研究時，國王責問阿基米德：“為什么你的研究只停留在學問的游戲上？你所研究的學問到底有什么用處？”阿基米德無比豪邁地回答：“如果給我一個支點，我就能把地球挪動！”一句話體現了一位科學家豐富的想象力、體現了科學家對力學定律的深沉理解和迷戀，也體現了阿基米德所特有的機智和理想。當然，這個支點是很難找到的，阿基米德也無法挪動地球。但據說當時他曾設計過一套杠桿滑輪系統，把一艘巨船輕松地從岸上推到水中，此舉在他的國家引起轟動，國王特為此下令：“以后凡阿基米德講的話，務必一律聽從”。???
【熱點考點聚焦】
1.命題趨勢：
(1)杠桿力臂的畫法是中考常考的知識點，題型以作圖題為主。
(2)杠桿的平衡條件是中考常考的知識點，題型有填空題、選擇題、計算題。
(3)杠桿的應用是中考的熱點，題型以選擇題、實驗題居多。
2.舉例
例1 （2003.鹽城市）在“研究杠桿平衡條件”的實驗中
（1）把杠桿掛在支架上，實驗前沒有掛鉤碼時，發現杠桿右端下傾，可將右端螺母向_____邊旋轉，使杠桿在水平位置平衡（填“左”或“右”）。
（2）實驗中共有6個鉤碼，杠桿上每格距離相等，調節好杠桿后，在杠桿左邊離支點2格的A處掛了3個鉤碼，如圖8-1-1所示，為使杠桿在水平位置平衡，請你在杠桿右邊掛上鉤碼（用一種方法）．你的方法是_________。
圖8-1-1
（3）實驗中改變支點兩側的鉤碼位置和個數，用同樣的方法一般要做三次，得到三組數據并進行分析.這樣做的目的是________。
剖析：
（1）把杠桿掛在支架上，若杠桿右端下傾，可將兩端的平衡螺母向左邊旋轉，若杠桿左端下傾，可將兩端的平衡螺母向右邊旋轉，使杠桿在水平位置平衡。
（2）實驗中共有6個鉤碼，杠桿上每格距離相等，調節好杠桿后，在杠桿左邊離支點2格的A處掛了3個鉤碼，則左邊的鉤碼數與格數的乘積為6，只要使右邊的鉤碼數與格數的乘積也為6，就可以使杠桿在水平位置平衡。可以在離支點6格處掛1個鉤碼、3格處掛2個鉤碼或2格處掛3個鉤碼，注意所用的總鉤碼數不能超過6個。
（3）實驗中要得到三組數據并進行分析.這樣做的目的是尋找杠桿平衡的普遍規律。
答案：（1）左 （2）2格處掛3個鉤碼或3格處掛2個鉤碼 （3）尋找杠桿平衡的普遍規律
金鑰匙：本題為探究杠桿平衡條件的實驗的考查，這個實驗對學生的操作能力和計算能力都有一定的要求，應當熟練掌握。
例2 （2003.遼寧省）如圖8-1-2所示，O為杠桿AC的支點，在B處掛一小球，AO＝OB＝BC，為使杠桿在水平位置平衡，畫出施加在杠桿上最小動力F1的力臂L1，并標出F1的方向。
圖8-1-2
剖析：動力要想最小，動力臂必須最長，距離0點最遠的點是C點，所以可以確定動力作用點為C點，動力的方向應該垂直于支點O與動力作用點C的連線。
答案：如圖8-1-3所示。

圖8-1-3
金鑰匙：求杠桿的動力臂的問題很多，關鍵是弄清動力臂的含義，以及理解杠桿的平衡條件。
【典型例題剖析】
例1 如圖8-1-4所示，在距杠桿右端20cm的B處掛有600N的重物。要使杠桿平衡，需要在距B處60cm的A處至少加 N的力，且方向為 。
圖8-1-4
剖析：掛在B處的重物，對杠桿的力為阻力用F2表示，阻力臂l2＝20cm，作用在A點的力用F1表示，當豎直向上用力時，所用動力F1最小，動力臂為l1＝20cm + 60cm＝80 cm，如圖8-1-5所示。利用杠桿平衡條件，求解。
應在A處加150N的力。 圖8-1-5
判斷力的方向的方法：作用在B點的F2×l2的作用效果是使杠桿繞支點沿順時針的方向轉動。要使杠桿平衡，作用在A點的F1×l1的作用效果應使杠桿沿逆時針方向轉動，因而動力F1的方向應是豎直向上。
答案：150N 豎直向上
金鑰匙：畫出杠桿示意圖，再利用杠桿平衡條件是解此題的關鍵，然后判斷出受力方向。
例2 如圖8-1-6，把重為G的金屬桿一端頂在墻上，在另一端加一個始終垂直于金屬桿的力F，當桿與水平面的夾角逐漸增大時，則所加力F將 （ ）
A.始終不變
B.逐漸變大
C.逐漸變小
D.無法確定
圖8-1-6
剖析：由圖8-1-6可知，該系統的阻力為金屬桿的重力，動力為F，F一直垂直于金屬桿，動力臂恒為金屬桿長L。阻力臂隨著杠桿角度的增大而減小，因此阻力×阻力臂在減小，由杠桿的平衡條件，動力×動力臂將減小，動力臂不變則動力減小。
答案：C
金鑰匙：判斷出本杠桿的阻力為金屬桿的重力是解此題的第一個關鍵；判斷出動力臂是常數是解此題的第二個關鍵；能熟練應用杠桿平衡條件是解此題的第三個關鍵。
例3 如圖8-1-7，杠桿，O為支點，在A點分別用、和作用在杠桿上都能使杠桿平衡。則最省力的是哪個力？最費力的是哪個力？
剖析：分別畫出三個力的力臂、和可看出其中最長，最短，則最省力，最費力。
圖8-1-7
答案：最省力，最費力。
金鑰匙：理解力臂是點（支點）到線（力的作用線）的距離，正確畫出三個力的力臂是解此題的關鍵。
例4 圖8-1-8是自卸車的示意圖，車箱部分可視為杠桿，則下列分析正確的是 （ ）
A.B點是支點，液壓桿施的力是動力，貨物重力是阻力
B.B點是支點，物體A放在車箱前可省力
C.C點是支點，物體A放在車箱后可省力
D.C點是支點，物體A放在車箱前可省力
圖8-1-8
剖析：在自動卸貨時，車箱繞C點轉動，此時車廂可看作是一根繞C點轉動的杠桿，且C點是該杠桿的支點；此時杠桿受液壓向上的推力F1作用而平衡，如圖8-1-9所示，根據杠桿的平衡條件，有，由于阻力F2和動力臂l1是一定的，要想省力（即減小F1），就只有通過減小l2來實現，故物體A與支點C的距離較小時省力些。因此，正確選項為C。
圖8-1-9
答案：C
金鑰匙：先找支點（杠桿繞著轉動的固定點）；再畫杠桿示意圖；最后應用杠桿的平衡條件進行判斷。
【易錯例題詳解】
例1．杠桿兩端各掛有重力不相等的實心鐵塊GA、GB，如圖8-1-10所示，且GA > GB，此時杠桿恰好平衡。如果把GA、GB都浸沒在水中，則杠桿將 （ ）
A．失去平衡，杠桿左端下沉
B．失去平衡，杠桿右端下沉
C．保持平衡狀態
D．條件不足，無法判斷
圖8-1-10
錯解：A、B
糾正：浸沒水中之前，杠桿水平平衡，杠桿左端受力FA，右端受力為FB，杠桿平衡，因為，所以，代入公式展開，所以。
A、B同時浸沒水中，杠桿左端受的力，右端受力，則左端
右端
因為相同
所以
正解：C
金鑰匙：本題的難點在于浮力對杠桿平衡的影響，由于兩側的力臂不同，使做題時的難度加大，應該進行詳細的分析，不能憑感覺解題。
例2. 如圖8-1-11所示，O為杠桿的支點，杠桿的重物G和力F1的作用下處于水平位置并且平衡。如果用力F2代替力F1使杠桿在圖中位置保持平衡，下面關系中正確的是 （ ）
圖8-1-11
A． B． C． D．
錯解：只選A
糾正：杠桿在重物和力F1作用下處于平衡。設杠桿平衡時，物體用在杠桿上的力為F，其力臂為l，作用力F1的力臂為l1，則Fl = F1l1。
當力F1改為F2時，F2的力臂為l2，如圖8-1-12所示，，杠桿仍然平衡，，所以，從圖中也可看出，所以，即。
圖8-1-12
正解：A、D
金鑰匙：本題往往忽略了G的大小判斷，所以容易出錯。
例3. 銅塊和鐵塊的質量不相等，將它們分別放在輕質杠桿的兩端，杠桿保持水平平衡狀態。若將它們分別浸沒在水中，如圖8-1-13所示，結果是 （ ）
圖8-1-13
A．杠桿仍能保持平衡
B．杠桿不能保持平衡，掛銅塊的一端下降
C．杠桿不能保持平衡，掛鐵塊的一端下降
D．條件不足，無法判斷
錯解：A、C
糾正：設杠桿的右端受到動力FB，左端受到阻力FA，則圖8-1-13中分別為動力臂和阻力臂，在沒入水中之前如（甲）圖，即。
將銅塊、鐵塊浸沒在水中，杠桿能否平衡，要看它是否符合杠桿平衡條件。在這種情況下，杠桿受到動力，則，同理，杠桿受到的阻力。
當銅塊、鐵塊未浸入水中水，杠桿處于平衡狀態。根據杠桿平衡條件，，因此只要比較的大小即可，具體的解法如下：
當鐵塊、銅塊浸沒在水中時，
由此得出銅塊、鐵塊浸沒在水中，杠桿不再平衡，并且掛銅塊一端下降，B是正確答案。
正解：B
金鑰匙：本題的難點在于浮力對杠桿平衡的影響，由于兩側的力與力臂的關系都不清楚，所以應當對浸沒前后的杠桿平衡情況進行分析比較，然后得出結論。
【創新例題點撥】
例1 在市區的主要街道兩旁都可以看到如圖8-1-14所示的公益廣告牌，其實它是一個處于平衡狀態的杠桿，若廣告牌自重為G=500N，支點在O點，請畫出這個杠桿的動力和阻力的示意圖。牌的長寬之比為2：1，則阻力為 N。
圖8-1-14
點撥：畫動力和阻力，先要分別找到它們的作用點，然后再找到它們的作用方向。本題的動力為重力，則作用點為牌子的重心，方向為豎直向下；阻力則為鐵桿的拉力，方向沿鐵桿向右。阻力的大小可以根據杠桿平衡條件求出。
答案：如圖8-1-15所示。 500
圖8-1-15
金鑰匙：本題的難點在于阻力的作用點和作用方向，但由于支點O已經確定，而且作用點必須在牌子上，所以只剩下O點上方的點，阻力的方向也就隨之確定了。
例2 “一個和尚挑水吃，兩個和尚抬水吃，三個和尚沒水吃”，這是民間流傳的一個故事，現給你兩根長度相同且自重忽略不計的扁擔和一只水桶，請你幫他們想出一個辦法來，使甲、乙、丙三個小和尚共抬一桶水且各自承受的壓力相同。要求畫出簡要示意圖，并算出水桶的懸掛位置。
點撥：如圖8-1-16所示，使一根扁擔的一端置于另一扁擔中點B處(可用細繩固定)，水桶懸掛在E點，三個和尚分別在A、C、D三點抬水。設桶及水重為G，扁擔長為L，根據杠桿平衡條件
圖8-1-16
答案：如圖8-1-16所示；
F動·L動=F阻·L阻得到：
當F甲=F乙時，LBC=LBD=L／2
此時：F甲=F乙=FB／2
若要F丙=F甲=F乙=FB／2，則LAB=2LBE。
金鑰匙：本題涉及到選不同點作為支點，然后進行分析的問題，對學生的分析能力提出了較高的要求。
【學用方法指導】
1.怎樣判斷動力、動力臂、阻力、阻力臂？
動力與阻力是相對的。通常情況下，使杠桿繞軸轉動的力為動力，而阻礙杠桿轉動的力為阻力。動力與阻力確定下來，動力臂與阻力臂也相應確定下來了。但是有些杠桿是很難區別動力與阻力的。例如：托盤天平是一個等臂杠桿，左右盤中被稱物對盤的壓力和砝碼對盤的壓力，它們哪個是動力，哪個是阻力？又例如：小朋友在玩蹺蹺板，誰是動力、誰是阻力也不好說。當然，可以認為規定。因此，動力與阻力的確定，要從杠桿使用的實際出發。
舉例：如圖8-1-17所示，圖甲表示用棒撬動物體，圖乙把棒抽象為杠桿，并作出了杠桿的支點、動力、阻力、動力臂和阻力臂，結合圖形回答：
圖8-1-17
(1)指出圖中支點、動力、阻力、動力臂和阻力臂。
(2)動力和阻力各起什么作用。
2. 使用杠桿時應注意哪些問題？
不同類型杠桿各具有不同的特點和用途。掌握了杠桿原理，就可根據需要有意識地選用不同類型的杠桿來使用。應明確：省力杠桿省力但要多移動距離，費力杠桿費力但省距離，等臂杠桿不省力也不省距離，又省力又省距離的杠桿是沒有的。有的杠桿是否省力或省距離，不是永恒不變的。根據使用情況的不同，會由省力變為省距離。例如，用鐵鍬鏟土，往車上裝土的過程都會有所改變。鏟土時支點在動力點及阻力點之間，在裝土時動力在支點與阻力點之間。
為此，在使用杠桿時應注意幾點：
(1)解答杠桿問題時，必須根據題意畫出示意圖，在圖上標出杠桿的支點、動力作用線和阻力作用線。同時用線段標明動力臂和阻力臂的大小，再根據杠桿平衡條件，列出方程，進行計算。
(2)力臂是一個重要的概念。力臂是從支點到力的作用線的垂直距離，不要理解為力臂是從支點到力的作用點的長度。動力和阻力都是指作用在同一杠桿上的力，而不是作用在重物或其他物體上的力。
(3)畫杠桿示意圖的方法：
①畫出杠桿：用粗直線表示直杠桿，用變曲的粗線表示曲杠桿。
②在杠桿轉動時找出支點，并在支點旁用箭頭表示杠桿轉動的方向。
③根據轉動方向判斷動力、阻力的方向。動力、阻力的作用點應畫在杠桿上，可用力的示意圖表示。
④用虛線表示力的作用線的延長線和力臂。
(4)杠桿的平衡條件，適用于任意一個平衡位置上，所謂杠桿的平衡是指杠桿靜止不轉動或勻速轉動。
3. 如何正確運用杠桿的平衡條件解題？
運用杠桿的平衡條件解題注意：
（1）在杠桿的示意圖上標明支點、動力、阻力、動力臂、阻力臂。
（2）再根據杠桿平衡條件列出方程，代入數據，求出結果。
在使用杠桿平衡條件解題時，等號兩邊力臂的單位可約去，所以只要動力臂和阻力臂單位相同就可以了。
4.為什么說天平、桿秤是測物體質量的工具？
答：天平的實質是等臂的杠桿，即，當使用調節好的天平稱物體質量時，被測物體放在左盤，砝碼放在右盤，重新平衡后，由杠桿平衡條件：，故，同理使用桿秤稱物體質量，桿秤平衡時，由杠桿平衡條件：，則（、分別為秤砣到提紐和物到提紐的距離），可見雖不在同一地點稱，值不同，但推導出的最終表達式中未出現，故杠桿類稱量工具測量的是物體質量，而不是重力。
【自我能力評估】
1.杠桿是生產和生活中經常使用的工具，人們把杠桿處于靜止或勻速轉動的現象稱為______________。阿基米德首先發現了使杠桿處于這種狀態的條件，條件是
，它的數學表達式是 。
2.（2003，黃岡市）在棉產區，每年秋天拔去地里的棉桿是農民的一項繁重體力勞動.王剛仿照鉗子的結構改制成的一種農具解決了這一問題.如圖8-1-18所示，使用時，將小鏟著地，用虎口夾住棉桿的下部，然后在套管上用力，棉桿就拔出來了.該農具整體視為杠桿，則支點、動力作用點、阻力作用點對應下列位置正確的是（ ）
A.轉軸—虎口—套管
B.小鏟—套管—虎口
C.小鏟—虎口—套管
D.虎口—轉軸—套管
圖8-1-18
3.某同學做“研究杠杠平衡條件”實驗時，他把杠桿掛在支架上，杠桿左端向下傾斜，如圖8-1-19所示。
（1）若使杠桿在水平位置平衡，需把螺母向 端調節。
（2）杠桿在水平位置平衡以后，他先在右端離支點2cm處掛3個鉤碼，那么他應將1個鉤碼掛在 端離支點 cm處，杠桿才能恢復平衡（鉤碼相同）。
圖8-1-19
4.下表是“研究杠桿的平衡條件”實驗中記錄的部分測量結果，請在空格中填入適當的數值。
實驗次數
動力f1（N）
動力臂l1（cm）
阻力f2（N）
阻力臂l2（cm）
1
0.49
12
0.98
2
6
2.94
4
5.如圖8-1-20所示杠桿處于平衡狀態，如在右邊a處加掛兩個等重的鉤碼，則左邊鉤碼的位置應向 移動 格。
圖8-1-20
6.（2002.長沙市）如圖8-1-21，杠桿每小格的長度相等，質量不計，以O點為支點杠桿的右端掛有重物M，支點左邊的A處掛鉤碼時，杠桿平衡。將重物M浸沒在水中，鉤碼移到B處，杠桿又平衡。則重物與鉤碼的質量之比為_________，重物M的密度是__________kg／m3。
圖8-1-21
7.天平是利用 工作的，它是一個 杠桿。
8.杠桿的力臂是指從杠桿的 點到 的距離，省力的杠桿，動力臂
于阻力臂。
9.（2003.上海市）阻力臂為動力臂4倍的杠桿是 杠桿（選填“省力”或“費力”）。若該杠桿受到的阻力為20N，則當動力為 N時，杠桿處于平衡狀態。
10.為了容易拉門，門的拉手應安在門的__________處。
11.某同學分別用如圖8-1-22所示的甲、乙兩種方法挑著同一物體行走。甲圖中肩受到的壓力 乙圖中肩受到的壓力；甲圖中手施加的動力 乙圖中手施加的動力。(選填“大于”、“等于”或“小于”)
圖8-1-22
12.（2003.南昌市）如圖8-1-23所示的兩種機械，屬于省力杠桿的是 。
圖8-1-23
13. 圖8-1-24是指甲刀的示意圖，其中ABC、OBD各是一個杠桿，用它剪指甲時，省力杠桿是________________________。
圖8-1-24
14.如圖8-1-25所示，杠桿處于平衡狀態，若在兩邊的鉤碼下面，再各掛一個同樣的鉤碼，則 （ ）
A.杠桿仍然保持平衡
B.杠桿B端下降
C.杠桿A端下降
D.無法判斷
圖8-1-25
15.有一刻度準確的桿秤，不慎將其秤砣碰掉了一塊。這時用它稱物體質量時，稱得的質量比物體的實際質量 （ ）
A.偏大 B.偏小 C.不偏大也不偏小 D.無法判斷
16.如圖8-1-26所示，要使杠桿平衡，在A點所用的力分別為，其中用力最小的是 （ ）
A．沿豎直方向的力F1最小
B．沿垂直于杠桿OA方向的力F2最小
C．沿水平方向力F3最小
D．無論什么方向，用力一樣大
圖8-1-26
17.如圖8-1-27所示，沿a、b兩個不同方向用力拉彈簧秤，使杠桿在水平位置平衡。觀察比較兩次彈簧秤的示數大小 （ ）
A.沿a方向拉時示數大
B.沿b方向拉時示數大
C.兩次示數一樣大
D.無法比較
圖8-1-27
18.（2003.天津市）如圖8-1-28所示的輕質杠桿，AO小于BO。在A、B兩端懸掛重物G1和G2后杠桿平衡。若將G1和G2同時向支點O移動相同的距離，則 （ ）
A.杠桿仍保持平衡
B.杠桿的A端向下傾斜
C.杠桿的B端向下傾斜
D.無法判斷 圖8-1-28
19.如圖8-1-29所示的杠桿，OA=2OB，B端懸掛重力為G的物體，在A端沿左下方用力使杠桿平衡，則 （ ）
A．
B．
C．
D．條件不足無法判斷
圖8-1-29
20.如圖8-1-30所示，用杠桿提升重物G，重物固定掛在桿中央。當杠桿分別在A、B、C所示位置靜止時，拉力分別為和，方向均豎直向上。則和的大小關系是 （ ）
A．
B．
C．
D．
圖8-1-30
21.體積相等的物體甲和乙，密度之比為2∶1，將它們掛在杠桿兩端使杠桿平衡，然后將甲、乙兩物體浸沒在水中，則 （ ）
A．甲下沉 B．乙下沉 C．保持平衡 D．無法判斷
22.有一準確的桿秤，若將該桿秤的標準秤砣換成一質量較小的秤砣，則其出售商品的質量（ ）
A.總比實際質量大
B.待測物體很輕時比實際質量小，待測物體較重時比實際質量大??
C.待測物體很輕時比實際質量大，待測物體較重時比實際質量小
D.總比實際質量小
23.用剪刀剪疊得較厚的紙片或布時，用剪刀的刀尖不容易剪斷，改用剪刀刀口的中部去剪，卻很容易剪斷。這是因為 （ ）
A．增大了動力 B．增大了動力臂 C．減小了阻力 D．減小了阻力臂
24. 圖8-1-31中各式各樣的剪刀都是一對杠桿，要剪開較硬的物體，使用哪種剪刀最合適 （ ）
A B 圖8-1-31 C D
25.(多選題)在下列工具中，屬于省力杠桿的是 （ ）
A．鍘刀 B．理發剪子 C．羊角錘 D．鑷子
26.（2002，北京市崇文區）下列器具中，使用的杠桿屬于費力杠桿的是（ ）
　　A.理發用的剪子和鍘刀 B.鑷子和縫紉機踏板
C.釣魚桿和撬棒 D.天平和汽車方向盤
27.用火鉗夾煤球時 （ ）
A.省力費距離 B.動力臂等于火鉗的長度
C.阻力臂等于火鉗的長度 D.動力臂小于阻力臂
28.如圖8-1-32是腳踩式垃圾桶的示意圖，下列說法正確的是 （ ）
A.兩杠桿均為省力杠桿
B.兩杠桿均為費力杠桿
C.ABC為省力杠桿
D.A′B′C′為省力杠桿
圖8-1-32
29. (多選題)如圖8-1-33所示，是用筷子夾魚的情景，下列敘述中正確的是 （ ）
A.筷子是省力杠桿
B.筷子是費力杠桿
C.用力夾魚是為了增大魚對筷子的阻力
D.用力夾魚是為了增大摩擦，避免魚滑脫
圖8-1-33
30.（2003.廣西桂林市）如圖8-1-34中杠桿平衡，貨物重為200N，在圖中畫出貨物重力的示意圖及拉力F的力臂。
圖8-1-34
31. 如圖8-1-35所示，O是杠桿的支點，請畫出力F的力臂。


圖8-1-35
32.如圖8-1-36所示，OA是一個可繞O點轉動的輕質杠桿，請畫出杠桿受力的示意圖。
圖8-1-36
33. 要用一個最小的力，推著一個圓筒越過障礙物，試在圖8-1-37上畫出此力的作用點和方向。
圖8-1-37
34.取一根粗細均勻的鐵絲，在它的中點用線懸掛起來，鐵絲恰好平衡。若把右半段對折起來，如圖8-1-38所示，那么它還能保持原來的平衡嗎？為什么？動手做做看。
圖8-1-38
35.某同學用如圖8-1-39所示的實驗裝置驗證杠桿的平衡條件。調節右邊鉤碼的個數和懸掛位置，使杠桿水平平衡時，讀出彈簧測力計的示數F1=2.79N，鉤碼對杠桿的拉力F2=1.96N；測得支點O到這兩個力作用點的距離OA=30cm，OB=30cm。他將所得數據直接代入杠桿平衡條件的公式中，發現F1·OA和F2·OB并不相等，從而認定杠桿的平衡條件不一定是F1l1= F2l2。這個同學的失誤在什么地方？
圖8-1-39

36.阿基米德發現杠桿原理后，按捺不住內心的激動對亥尼洛國王說：“陛下，根據這個原理，不管你用多么小的一點力，都能舉起任何一個重物來的！” 亥尼洛國王說：“阿基米德，你真能撬起地球嗎？”阿基米德真的能撬起地球嗎？有什么困難？這個幽默的例子說明了什么？
37.如圖8-1-40為手上托著重40N物體的手臂骨骼與肌肉的生理結構示意圖，手、手腕、尺骨和橈骨可以看成一支杠桿，重力不計，O為支點。
(1)在方框中畫出此杠桿的動力和阻力的示意圖，
(2)根據圖中標尺估算出肱二頭肌此時的收縮力約為 N。
圖8-1-40
38.如圖8-1-41所示，獨輪車車斗和車內的煤受到的總重力為900N，可視為作用于A點。車軸為支點，將車把抬起時，作用在車把向上的力為多少N?
圖8-1-41
39.（2003.福州市）學校組織同學們到農村參加社會實踐活動，小強第一次學習挑擔子，他做了以下三次試驗，請你根據各小題后的要求作答。
圖8-1-42
(1)他先在扁擔的兩端各掛上50N的重物，擔子很快就平穩地挑起來。這時他的肩膀應放在扁擔的什么位置?(只要回答，不要分析)
(2)接著，他又在扁擔的A端加上50N的重物，如圖8-1-42所示，但他掌握不好擔子的平衡。請你用杠桿平衡知識，幫助他計算出肩膀應距B端多遠，擔子才能重新水平平衡?(扁擔質量忽略不計)
40.有一個2m長的杠桿，左端掛一個6kg的物體，右端掛一個10kg的物體，要使杠桿平衡，支點應距左端多遠？若兩端各加2kg的物體，支點應向哪邊移，移多少？
41.桌子上放一根均勻米尺和一個質量為100g的砝碼，不用其它工具能否近似地測出這根米尺的質量？
42.容器中盛有密度為ρ0的液體，一根粗細均勻的木尺AB放置在容器上，恰好靜止，如圖8-1-43所示，此時木尺露出容器外的長度與浸入液體中的長度相等，且為木尺長度的1/4，求木尺的密度。
圖8-1-43
第二節 滑輪及其應用
【教材內容詳解】
一、課程標準
1.知識與技能
(1)知道定滑輪、動滑輪、滑輪組的作用。
(2)能識別生活和生產中常見的滑輪。
(3)會根據要求使用和組裝滑輪組。
2.過程與方法
通過參與科學探究活動，能對定滑輪、動滑輪、滑輪組的作用進行猜想與假設，并設計出驗證的方案，對獲得的信息進行處理，在探究活動過程中與同學合作、交流。
二、快樂點擊
1.定滑輪
探究
升旗時，利用旗桿上的定滑輪非常方便。根據杠桿平衡原理，結合實際應用，分析定滑輪有哪些特點？
討論交流
通過對定滑輪的觀察，可以發現定滑輪的中心相當于杠桿的支點，通過對它的動力臂和阻力臂的分析可知：定滑輪的實質是一個等臂的杠桿，使用定滑輪不省力，但能改變力的方向。
2.動滑輪
探究
人們常利用動滑輪來提升稍重一點的物體，根據杠桿平衡原理，結合實際應用，分析動滑輪為什么具有這樣的作用？
討論交流
動滑輪的支點不在它的中心，而是在它的一邊，所以動滑輪的實質是個動力臂(l1)為阻力臂 (l2)二倍的杠桿，使用動滑輪能省一半力，但費距離，且不能改變力的方向。
3.滑輪組
探究
當人們既需要改變用力的大小，又需要改變用力的方向時，就需要用到滑輪組了，你會判斷一個滑輪組能否改變力的方向，以及究竟省多少力嗎？反之，給你一個滑輪組，你能提供滿足需要的繞線方法嗎？
討論交流
判斷滑輪組究竟省多少力，我們可以在使用滑輪組時，觀察滑輪組用幾段繩子吊著物體，用幾段繩子，提起物體所用的力就是物重的幾分之一。，其中n表示吊著物體的繩子的段數。
【廣視角】
關羽和張飛比力氣
　　話說三國時期，劉備、關羽、張飛"桃園三結義"之后，張飛對自己排在第三位總感到不服氣。有一天，兄弟三人飲酒聚會，張飛喝了不少酒，趁著酒勁提出要與關羽比力氣，想出出這口氣。
　　他提出：誰能把自己提起來，誰的力氣就大。說罷，他用雙手緊抓自己的頭發，使勁向上提。盡管他使出了最大的力氣，憋得滿臉黑紫，甚至把頭發都拔掉了一大把，結果還是不能使自己離開地面。最后便氣呼呼地坐到自己的椅子上去了。
　　關羽想了一下，找來一根繩子，把繩子的一端拴在自己腰上，另一端跨過一個樹杈，雙手使勁向下拉，結果身體慢慢離開了地面。關羽勝了。
　　張飛為什么失敗呢？讓我們作一個受力分析，張飛用手向上拉自己的頭發，手給頭發一個向上的力，但頭發同時也給手一個向下的反作用力，這兩個力大小相等，方向相反，都是作用在張飛自己身上，所以不論誰都不能用這種方法把自己的身體提起來。關羽因為把繩子跨在樹杈上，通過樹杈使他的身體受到向上的力的作用，因此能把自己提起來。
【熱點考點聚焦】
1.命題趨勢：
(1)滑輪的作用和實質，是中考常考的知識點，題型有填空題、選擇題和實驗題。
(2)使用和組裝滑輪組，題型可以有實驗題。
2.舉例
例1 （2003.福州市）在圖8-2-1中,若胖者體重800N,瘦者體重500N，貨物重600N(繩重及摩擦力不計)。則：甲圖中，靜止站立在地面的胖者受到向上的合力是 N，他受力 (填“平衡”或“不平衡”)。乙圖中,瘦者在上升過程 做勻速運動(填“是”或“不是”)。
圖8-2-1
剖析：由于胖者的體重大于物重，所以他能夠靜止在地面上，處于平衡狀態，所受合力顯然為零；瘦者的體重小于物重，所受合力不能為零，所以不能處于平衡狀態，既不靜止，也不是勻速運動，而是加速運動。
答案：0 平衡 不是
金鑰匙：本題是對定滑輪的應用以及平衡力和合力的綜合考查，在平時的學習中，同學們就應當養成把學過的知識綜合起來的習慣。
例2. （2003.常德市）如圖8-2-2有一動滑輪提升重物，要求在圖中標明支點O，畫出F1 F2的力臂L1 L2。
圖8-2-2
剖析：動滑輪的支點在滑輪的邊上，先找到支點，然后在畫兩個力臂。動力臂為支點到動力作用線的距離，阻力臂為支點到阻力作用線的距離。
答案：如圖8-2-3所示
圖8-2-3
金鑰匙：要注意動滑輪和靜滑輪的支點位置是不同的，這也是兩種滑輪作用不同的原因。
例3 （2003.貴陽市）如圖8-2-4所示，用甲、乙兩個滑輪組勻速提升同一重物時，使用的拉力分別是F1和F2，則F1 F2。（旋填“大于”、“等于”或“小于”）
剖析：F1吊著重物的繩子段數為2段，所以F1是物重的；F2吊著重物的繩子段數為2段，所以F2是物重的。
答案：大于
金鑰匙：本題是對滑輪組的省力情況的考查，判斷滑輪組究竟省多少力，關鍵是看有幾段繩子吊著重物。
圖8-2-4
【典型例題剖析】
例1 用圖8-2-5所示的兩個滑輪組成一個滑輪組，不計動滑輪重和摩擦，要求用G／3的拉力將重為G的物體豎直向上勻速提起，試在圖上畫出繩子的繞法．

圖8-2-5
剖析：要求用G／3的拉力將重為G的物體豎直向上勻速提起，則吊著重物的繩子段數應當為3段。
答案：如圖8-2-6所示
圖8-2-7
金鑰匙：本題仍是對滑輪組的考查，不過它考查的不是根據繞法判斷省力情況，而是根據省力情況畫繞法，這也是應當掌握的內容。
例3 用如圖8-2-7的滑輪組將重力為60N的A物體，沿水平地面勻速拉動2m，地面對A的摩擦阻力是18N。則在不計滑輪組摩擦的情況下，在繩自由端用力F=？，拉繩移動距離S=？。
圖8-2-7
剖析：把A物沿水平地面勻速拉動。物體A受到二組平衡力（1）重力與支持力；（2）拉力與摩擦阻力；所以拉A的力只克服摩擦力。
答案：
滑輪組把拉A的力分擔在三段繩上
S＝3×2m＝6m
金鑰匙：根據物體沿水平地面勻速運動，判斷出拉力與摩擦阻力是一對平衡力是解此題的一個關鍵；判斷出本滑輪組n＝3是解此題的另一個關鍵。
【易錯例題詳解】
例 （2002.天津市）如圖8-2-8所示，放在水平地面上的物體所受重力為G，系著它的一根豎直輕繩繞過光滑滑輪，它的另一端受的拉力為F，地面對物體的支持力為N，下面關于這三個力大小的關系正確的是 （ ）
　　 A．F＝G B．G＝N
　　　　C．F＝N D．F+N＝G

圖8-2-8
錯解：B、 C
糾正：重物處于平衡狀態，所以它所受向上的力與向下的力大小相等，向上的力為F+N，向下的力為G，所以：F+N＝G
正解： D
金鑰匙：本題牽扯到三個力的平衡問題，不能只考慮重力和支持力或只考慮拉力和支持力。
【創新例題點撥】
例1 （2003.宜昌市）小華同學在測出滑輪組的機械效率后，想進一步探究影響滑輪組機械效率的因素有哪些，為此，他做出了如下猜想：
(1)可能與動滑輪的重力有關。
(2)可能與繩子的重力有關。
(3)可能與滑輪組的摩擦力有關。
(4)可能與被提升的物體的重力有關。
請你幫他設計一個實驗，探究滑輪組的機械效率是否與被提升的物體的重力有關。
(1)寫出所需的實驗器材。
(2)寫出實驗方法。
剖析：本題為一道探究題，同時也是一道過程開放的試題。(1)實驗目的：探究滑輪組的機械效率是否與被提升的物體的重力有關。實驗器材必須有滑輪組、彈簧測力計、可以做到重力不同的物體、刻度尺。(2)實驗方法要測出它的有用功、總功并計算出它的機械效率；改變重力，再次計算出它的機械效率；分析比較結果，得出實驗結論。
答案：(1)實驗器材：滑輪組、彈簧測力計、刻度尺、質量相同的鉤碼若干或質量不同的物體。
(2)實驗方法：①先用滑輪組掛上一定質量的鉤碼，測出它的有用功、總功并計算出它的機械效率。②保持滑輪組的裝置不變，增大（或減小）鉤碼的數目，再測一次，并計算出它的機械效率。③分析計算結果，如果兩次的機械效率不同，則驗證了其猜想是正確的。
金鑰匙：能夠根據實驗目的，選出實驗器材，
例2 （2003.煙臺市）小明同學利用定滑輪設計了一種拉動窗簾的簡易裝置（如圖8-2-9所示）。設計時他采用一根閉合的拉線繞在滑輪上，在右側拉動這根拉線，就可以實現窗簾的拉開與閉合。請你在圖上畫出這根拉線在滑輪上的繞法以及窗簾細線與拉線的連接。


圖8-2-9 圖8-2-10
點撥：由于左右窗簾是對稱的，所以在右側拉動這根拉線，就可以實現窗簾的拉開與閉合，必須使兩邊繩子的移動方向相反，此時就要用到定滑輪的性質，改變拉力的方向。
答案：如圖8-2-10所示。
金鑰匙：本題考查了定滑輪在實際生活中的應用，在平時的生活中，就應當養成對周圍的物理知識的應用多觀察，多思考的好習慣。
【學用方法指導】
怎樣確定承擔重物繩子的段數n？
方法是：首先要分清哪個是動滑輪，哪個是定滑輪。然后在動滑輪和定滑輪之間畫一條虛線，將它們隔離開來，只查繞在動滑輪上的繩子的段數，如圖8-2-11所示，甲圖中動滑輪上有4段繩子，乙圖動滑輪上有5段繩子。
甲 乙
圖8-2-11
【自我能力評估】
1.常用的滑輪有兩種類型_________和________，只能改變力的作用方向的是_______，只能改變力的大小的是_______。
2．如圖8-2-12所示，繩的一端通過彈簧秤L固定。當人對繩的拉力F是50N時，可使物體A勻速上升，若不計摩擦，彈簧秤的示數是 是 N；若滑輪重20N，則物體A重 N。
圖8-2-12
3.動滑輪是一種典型杠桿，使用動滑輪可以省 力，但不能改變 ，動滑輪實質上是一個 的省力杠桿；
4.在水平桌面上放一個重300N的物體，物體與桌面的摩擦力為60N，如圖8-2-13所示，若不考慮繩的重力和繩的摩擦，勻速移動物體時，水平拉力F＝_____。
圖8-2-13
5. 圖8-2-14為杠桿與滑輪的組合應用，滑輪下所掛重物的重力G＝500N，繩是光滑的輕質細繩，滑輪重20N，要使杠桿平衡，在杠桿的中點處所加之力F＝_____。
圖8-2-14
6.如圖8-2-15所示，OB=2 OA，杠桿處于平衡狀態時，G= N。
圖8-2-15
7．使用定滑輪將物體勻速成升高時，若分別向不同方向拉繩子的自由端，則 （ ）
A．不論什么方向拉繩子，拉力大小都等于物體的重量
B．水平拉繩子時，拉力量大
C．豎直向下拉繩時用力最小
D．豎直向下拉繩時，拉力才等于物體重量
8．如圖8-2-16所示，物重為G，在水平拉力F作用下勻速成前進，則物體受到的摩擦力為（不計動滑輪的摩擦） （ ）
圖8-2-16
A．F B．F C．2F D．F－G
9.用滑輪按圖8-2-17的三種不同方式，拉著物體在同一水平面上做勻速直線運動，拉力分別是、、，則 （ ）
A．>> B． >>
C．<< D．<<
圖8-2-17
10．使用滑輪組時，拉起重物所用力大小決定于 （ ）
A．定滑輪的個數 B．動滑輪的個數
C．定滑輪和動滑輪的個數 D．連接動沒輪繩子的條數
11．如圖8-2-18所示，物體重600N，要使人拉住繩子的一端使物體靜止，若不計滑輪的重力和摩擦，則人的拉力為 （ ）
圖8-2-18
A．200N B．300 N
C．400N D．150 N
12.畫出圖8-2-19中變形杠桿的力FA和FB的力臂。

圖8-2-19
13.如圖8-2-20所示，要拉動貨物向右移動，怎樣連接滑輪最省力？

圖8-2-20

14.（2002.長沙市）一位同學站在地面上，要利用如圖8-2-21所示的滑輪組提升重物，已知物重1000N，而繩子最多只能承受400N的拉力。請你幫他在圖中畫出符合要求的繩子繞法。
圖8-2-21
15.找一輛自行車，觀察它各部分的構造，并進行下列活動。
（1）把自行車架起來，使后輪可以自由轉動。慢慢轉動腳蹬，研究腳蹬的轉動是怎樣傳到后輪，帶動后輪轉動的。
（2）轉動車把，觀察車把是怎樣控制前輪方向的？
（3）依次捏緊左右兩個剎車把手，觀察它們是怎樣用前閘和后閘剎車的？
（4）說出自行車的哪些部分是杠桿，哪個部分是滑輪組？
第三節 做功了嗎
【教材內容詳解】
一、課程標準
1.知識與技能
(1)知道功的概念，能用生活、生產中的實例解釋功的含義
(2)能理解功的計算公式
2.過程與方法
從物理現象中歸納簡單的規律，認識做功的幾個必要因素
二、快樂點擊
1.機械功
探究
物理學中把力和物體在力的方向上移動的距離的乘機叫做機械功，簡稱功。根據前面學過的杠桿和滑輪的知識思考，利用簡單機械有時可以省力，有時可以省距離，但是能不能省功呢？
討論交流
物理中的做“功”跟日常生活中的“做工”或“工作”的含意不同。任何簡單機械都不省功，比如省力杠桿在省力的同時，要費距離；費力杠桿在省距離的同時要費力；動滑輪在省力時也要費距離。
2.怎樣才算做功
探究
根據機械功的定義，做功不為零的要素是什么？推一個物體，如果沒有推動，那么對它做功了嗎？一個物體在動，但沒有力作用在它上面，做功了嗎？如果作用在物體上的力和物體運動的方向垂直，力做功了嗎？
討論交流
做功的兩個必要因素：一是作用在物體上的力，二是物體在力的方向上通過的距離。在物理學中，做功是指兩個因素同時存在的物理過程，這兩個因素是，有力作用在物體上，物體在力的方向上通過一段距離，這兩個因素缺一不可，缺少了其中任何一個條件，物理上就說沒有做功。這就是我們所說的做功的兩個必要因素。
根據做功的兩個必要條件，下面的三種情況沒有做功。
（1）物體受到力的作用，但沒有通過距離，這個力對物體沒有做功，例如人用力推一個笨重的物體而沒有推動；一個人舉著一個物體不動，力都沒有對物體做功。
（2）物體不受外力，由于慣性做勻速線運動。物體雖然通過了一段距離，但物體沒有受到力的作用，這種情況也沒有做功。
（3）物體通過的距離跟它受到的力的方向垂直，這種情況，雖然有力的作用，物體也通過了一段距離，但這個距離不是在力的方向上的距離，這個力也沒有做功。例如人在水平面上推車前進，重力的方向豎直向下，車雖然通過了距離，但在重力方向上沒有通過距離，因而重力沒有對車做功。
3.怎樣計算功
探究
舉起兩個雞蛋，抗起一袋大米，拿起一瓶礦泉水，對它們都做了功，你能大體計算出做功的多少嗎？試試看。
討論交流
功的計算公式：W = FS 。在國際單位制中，功的單位是焦耳。當我們要計算一個力所做的功時，首先要求出這個力的大小，然后要找到哪個距離是物體在這個力的方向上移動的，再利用公式求解。
【熱點考點聚焦】
1.命題趨勢：
(1)功的含義，題型以填空題、選擇題為主。
(2)功的計算，題型有填空題、選擇題、實驗題、計算題。
2.舉例
例1 (2003.廣東省)圖8-3-1所示的四幅圖是小新提包回家的情景，小新提包的力不做功的是 ( )
A.將包提起來 B.站在水平勻速行駛的車上 C.乘升降電梯 D.提著包上樓
圖8-3-1
剖析：由于提包的力是豎直向上的，所以只要包向上運動，提包的力就做了功，觀察四個選項，只有B，包是水平移動，力沒有做功。
答案：B
金鑰匙：在物理學中，做功是指兩個因素同時存在的物理過程。這兩個因素是，物體受到力的作用和物體沿力的方向通過了一段距離。我們把它們叫做做功的兩個必要因素。
【典型例題剖析】
例1 下列哪種情況做了功 （ ）
A.依靠慣性在光滑水平面上運動的小車
B.舉重運動員舉著杠鈴靜止不動
C.某人提著水桶在水平路面上行走時的提力
D.登山運動員登山
剖析：當一個力作用在物體上，并使物體在力的方向上通過一段距離時，力學里就說這個力對該物體做了功。A中物體靠慣性在光滑水平面上運動，水平方向上沒有力的作用，談不上做功。B中運動員用力舉著杠鈴不動，因為杠鈴在舉力方向上沒有移動距離，舉力對杠鈴沒做功。C中人提水桶是豎直向上，人移動是水平方向 ，在提力方向上沒有移動舉力，提力對水桶沒有做功。D選項運動員克服重力往高處上，登山運動員克服重力做功。
答案：D
金鑰匙：判斷某種情況下力做沒做功，關鍵是看物體在力的方向上有沒有移動距離。
例2 下列關于做功的敘述哪項是正確的 （ ）
A.舉重運動員把杠鈴舉起后，舉在頭頂不動，運動員對杠鈴做了功
B.起重機吊著重物沿水平方向移動一段距離，起重機吊重物的力做了功
C.一個物體在光滑的水平面上，沿直線勻速前進了一段路程，物體做了功
D.手提書包從一樓上到二樓，手提書包做了功
剖析：根據做功的兩個必要因素，可判斷A不對。舉著杠鈴只用力，沒有移動距離不算做功。B也不對，起重機提重物的力是豎直向上的，而重物移動距離是在水平方向上。C還不對，物體在光滑水平面上，做勻速直線運動，沒有摩擦力也沒有受到推力，也不能算做功。D是正確的，提書包的力是豎直向上的，而書包在豎直向上的方向上由一樓升到二樓，所以提書包的力做功了。
答案：D
金鑰匙：正確理解做功的兩個必要因素是解此題的一個關鍵，根據描述正確進行情景分析是解此題的另一個關鍵。
例3 某人把200牛頓重的箱子，克服40牛頓的摩擦力，在水平地面上，沿水平方向向前勻速拉動10米，人拉箱子做功多少？
剖析：箱子在水平地面上做勻速運動時，箱子受到兩對平衡力，重力和支持力；拉力和摩擦力。所以，拉箱子的力與摩擦力達到平衡，F=f=40N。
答案：F=f=40N
W=F·S=40N×10m=40J
金鑰匙：根據箱子在水平地面上做勻速運動，判斷出物體的受力情況是解此題的關鍵。
【易錯例題詳解】
例 一學生用100N的力將重為50N的足球沿水平方向踢出20m遠，則該學生對球做的功是：
A．3000J B．1000 J C．2000 J D．無法確定
錯解：C
糾正：答案C的錯誤原因在于沒有從根本上理解做功兩必要因素同時存在，認為W = FS = 100N×20m = 2000J。
足球從被踢到落地停止，經歷了兩個過程。第一個過程從學生的腳與球接觸開始到腳離開球為止。在這一過程中，球受到學生的踢力，足球并在此力方向上移動，但移動的距離是不知道的，不是20m，因此這一過程中，學生對球做了功，W = FS = 100N×S，此功大小不能確定。第二個過程是球由于慣性而運動，在這一過程中，球雖然移動一段距離，但球不受學生踢力，因此，在此過程中，學生不對球做功。所以，學生將球踢出20m遠，而對球做功是不能確定的。
正解：D
金鑰匙：足球從被踢到落地停止，正確進行情景分析是解本題的關鍵。
【創新例題點撥】
例 一質量為40kg、直徑為60cm、高為1.2m的油桶橫臥在水平地面上，某工人在將該油桶直立起來的過程中，至少需做多少功？
點撥：將油桶直立起來的過程，油桶的重心升高，所做的功至少應與油桶增加的重力勢能相等。
答案：



所以所做的功至少為120J。
金鑰匙：在本題中，涉及了重心的問題，應當聯系思考。
【學用方法指導】
怎樣判斷力是否對物體做功?
在判斷力是否對物體做功時，經常會遇到三種不做功的情況：
(1)F≠0，s=0。比如小孩推汽車，但沒有推動。雖然小孩對汽車有力的作用，但汽車在力的方向上沒有移動距離，故他未對汽車做功。
(2)F=0，s≠0。如冰在光滑的水平面上依靠慣性勻速滑動，這時冰塊雖然在水平方向上移動了距離，但因冰面光滑可認為無摩擦力，故沒有力對它做功。
(3)F方向與s的方向垂直。如某同學手提一桶水在水平路面上勻速前進了一段距離，手提水桶的力豎直向上，但水桶在豎直方向上并沒有通過距離，所以該同學施于水桶向上的力沒有做功。
【自我能力評估】
1．物理學里所說的功包括兩個必要因素：
（1） ,
（2） 。
??? 2． 起重機把5×104N的貨物勻速吊起3m, 然后又沿水平方向移動2m, 問貨物在勻速上升時, 起重機的拉力做功是 ????????? , 在水平方向上, 起重機的拉力做功是????????? , 起重機的拉力一共做功是 ????????? 。
??? 3．沿長5米高3米的斜面把100N的物體勻速推向斜面頂端, 若斜面是光滑的推力為 ????????? N,若斜面不光滑所用推力為80牛頓則有用功為 ????????? , 總功為 ????????? , 此斜面的機械效率為 ????????? 。
??? 4．甲、乙兩人都上高5m的樓層, 甲的體重是400N, 乙的體重是500N, 那么 ???????? 做的功多。
5．重力為600N的人沿300m長的斜坡爬到100m高處, 他克服重力做功為 ?????? J。
6．下列幾種情況中, 哪種情況人對物體做了功 ( )
A. 人用力把重物舉起
B. 人用力推車, 車未被推動
C. 乘客提著重物站在一輛沿水平公路上勻速行駛的汽車里
?? ?D. 舉重運動員將杠鈴舉起, 并向前移動了兩步
7.下列敘述中正確的是 ( )
A．汽車在水平公路上行駛，路面的支持力對汽車做了功
B．小球從高處落下，重力對小球做了功
C．運動員舉著杠鈴不動，舉力對杠鈴做了功
D．木塊浮在水面上靜止時，浮力對木塊做了功
8.如圖8-3-2所示的四幅圖中，說明小孩對物體做了功的是 （ ）
小孩用力推汽車， 小孩用力搬石頭， 小孩用力 手托雞蛋不動
沒有推動 未能搬動 提起水桶
A B C D
圖8-3-2
9.一個人用同樣大小的水平方向的力拉著木箱，分別在光滑和粗糙兩種水平地面上前進相同的距離，關于拉力所做的功，下列說法中正確的是 （ ）
　　A．粗糙地面上做功較多
　　B．在光滑地面上做功較多
　　C．兩次做功一樣多
　　D．條件不夠，無法比較兩次做功的多少
10.若把掉在地面上的物理課本撿回桌面，根據你平時對物理課本質量及桌面的高度的觀察與了解，估算人手克服課本所受重力所做的功約為 （ ）
A．0.lJ B．10J
C．1J D. 0.01J
11.用動滑輪將重物勻速提高3m，人對繩的自由端所用的拉力100N。不計滑輪重和摩擦在提升重物時，人所做的功為 （ ）
A．150J B．300J C．600J D．1200J
12.如圖8-3-3所示，某人分別用300N和200N的力，將同一裝有水的容器從地面直接搬到車上和通過斜面搬到車上，下列說法中錯誤的是 （ ）
A.用300N的力搬容器時做了300J的功
B.用200N的力搬容器時做了200J的功
C.用200N的力搬容器時做了300J的功
D.通過斜面搬運容器不能省功
圖8-3-3
13.如圖8-3-4所示,水平地面上的物體 ,在水平恒定的拉力F的作用下,沿A、B、C方向做直線運動，已知AB＝BC，設AB段是光滑的，拉力F做功為W1；BC段是粗糙的，拉力F做功為W2，則W1和W2的關系是 （ ）
圖8-3-4
A.W1＝W2 B.W1＞W2
C.W1＜W2 D.不能確定。
14．用力推重100N的箱子使其沿水平地面勻速移動1m, 箱子受到的摩擦力是40N, 推箱子的力做功是 ( )
A. 100J B. 60J C. 40J D. 0J
???15.在水平地面上，用50N的水平推力推動重100N的箱子，前進了10m，推箱子的人做功為 ( )
A.50000J B.5000J C.1500J D.500J
??? 16.在水壓機小活塞上加較小的力, 在大活塞上就可以獲得較大的力, 所以使用水壓機 ( )
??? A. 可以省力 B. 可以省功
C. 即省力又省功 D. 省了力就一定省功
17.某同學用力推一張桌子卻沒有推動。該同學的推力對桌子是否做功?為什么?
18.王華覺得一口氣跑上樓比慢慢上累得多，他認為做功的多少與速度有關，這種想法對嗎？為什么？
19.一個工人用類似圖8-3-5所示的滑輪組提起1000N的貨物，所用的拉力是600N，繩子自由端被拉下4m。求：他所做的功是多少？
圖8-3-5
第四節 做功的快慢
【教材內容詳解】
一、課程標準
1.知識與技能
(1)知道功率的概念，能用比值的方法得出功率的概念
(2)知道功率單位的含義并能形成具體的觀念
(3)會計算簡單的功率問題
2.過程與方法
二、快樂點擊
1.怎樣比較做功的快慢
探究
把重物從一樓搬運到三樓，如果重物相同，用的時間越短做功越快；如果用的時間相同，重物越重做功越快。如果重物不同，用的時間也不同，你有方法判斷做功的快慢嗎？
討論交流
比較做功的快慢，必須考慮兩個因素，其一是物體做了多少功，其二是物體做功所用去的時間。如果所用時間相同，則做的功越多，做功越快；如果做的功相同，則用的時間越少，做功越快。
2.功率與測算功率的方法
探究
我們仿照速度概念引入的做法，可以取單位時間內物體做功的多少來表示物體做功的快慢，根據所學的和速度有關的知識，想想功率的計算方法。
討論交流
功率是表示做功快慢的物理量，物理學中把功跟完成功所用的時間的比值叫做功率。用公式表示。在國際單位制中，功率的單位是瓦特。
由定義式和功的計算式，推導，即，已知力和速度也可以計算功率。
如果發動機的功率是一定的，由，可知，F跟v成反比，牽引力較大時，速度相應減小，汽車爬坡時，司機采取的措施是換檔降速，以獲得較大的牽引力。
【廣視角】
童年時代的瓦特和茶壺的故事
一天晚上，瓦特和一個小女孩在家里喝茶。瓦特不停地擺弄茶壺蓋，一會兒打開，一會兒蓋上，當他把茶壺嘴堵住時，蒸汽頂開了茶蓋。在旁的外祖母對瓦特的這種無聊動作極為不滿，加以訓斥。瓦特并不介意，他一心想著蒸汽的力量，從此萌發制造蒸汽機的念頭。??
瓦特蒸汽機巨大的、不知疲倦的威力使生產方法以過去所不能想象的規模走上了機械化道路。
【熱點考點聚焦】
1.命題趨勢：
(1)功率的概念是中考常考的知識點，題型有填空題、選擇題。
(2)計算簡單的功率問題是中考必考的知識點，題型以填空題、選擇題、計算題居多。
2.舉例
例1 （2002.哈爾濱市）體育課上同學們進行爬桿比賽，質量為50kg的程堅同學以0.8m/s的速度勻速爬直立的桿，在爬桿過程中，他受到的摩擦力為__________N，爬桿的功率是__________W．（g＝10N/kg）
剖析：程堅同學勻速運動，應處于平衡狀態，在豎直方向上受的是平衡力，所以摩擦力與重力相等，爬桿的功率可以用求得。
答案：500 400
金鑰匙：本題將平衡力、摩擦力以及功率綜合考查，是今后出題的方向之一。
例2 （2003.福州市）某同學用圖8-4-1所示的牽引裝置來鍛煉關節的功能。重物質量為3kg，小腿拉繩使重物在4s內勻速上升0．5m，若不計繩重及摩擦，求：(1)小腿拉重物所做的功。(2)小腿拉重物的功率。

圖8-4-1
剖析：(1)G＝mg＝3kg×10N/kg＝30N
F＝G＝30N
W＝FS＝30N×0.5m＝15J
(2)P＝＝3.75W
答案：15J 3.75W
金鑰匙：本題考查的是做功以及功率問題，由于這是生活中的現象，而且利用了定滑輪，所以是非常好的一道題目，解此類題目時，應當學會透過現象看本質。
【典型例題剖析】
例1 某工人用200N的力將重為1000N的物體沿水平路面，以0.5m/s的速度勻速推行1min，求：（1）工人做功多少焦？
（2）工人推重物的功率多少瓦？
剖析：工人將重物沿水平方向勻速推行，重物受到兩對平衡力，重力和支持力，推力和摩擦阻力，所以推力F=f=200N。重物的重力在此過程中不做功。t=1min=60s
答案：做功6000J，功率為100W。
金鑰匙：求功要根據力的大小以及物體沿力的方向上移動的距離。求功率可以用功除以時間，也可以用力乘以物體在力的方向上移動的速度。
例2. 如圖8-4-2所示，在水平拉力F的作用下，物體A以0.1m/s的速度沿水平面勻速運動了5s，已知物體A重100N，物體A所受摩擦力，當物重的0.2倍，不計滑輪重及滑輪的摩擦，拉力F的功率是 W。
圖8-4-2
剖析：物體A與水平面摩擦力f = 0.2G = 0.2×100N = 20N，物體A在F作用下勻速運動，則F = = 10N，物體A移動的距離為SA = vAt = 0.1m/s×5s = 0.5m，則自由端移動的S = 2SA = 1m，拉力的功W = F·S = 10N×1m = 10J，拉力功率= 2W。
還可以先求出繩子自由端的速度，v = 0.2m/s，再根據P = Fv，求出功率的大小。P = F·v = 10N×0.2m/s = 2W。
答案：2W
金鑰匙：在求功率時，可以用功除以時間，也可以用力乘以物體在力的方向上移動的速度。
例3 如圖8-4-3所示是甲乙兩機械做功與所需時間的關系圖像，由圖象可知 （ ）
A.甲的功率大于乙的功率
B.甲的功率小于乙的功率
C.甲的功率等于乙的功率
D.無法比較
圖8-4-3
剖析：以橫坐標為基準，可以看出，在相同時間內乙做的功多；以縱坐標為基準，可以看出，做同樣多的功，乙用的時間少。
答案：B
金鑰匙：本題既考查了學生對做功快慢的比較，又考查了學生的讀圖能力，此類題目也是常見的題型，應多加注意。
【易錯例題詳解】
例 三廂富康轎車發動機的功率是60kW，解放牌CA141貨車的功率是99kW，兩車行使時 （ ）
A.富康轎車做的功少
B.解放牌貨車行使時間少
C.富康轎車的功率一定較低
D.條件不足，以上各項無法判斷
錯解：C
糾正：轎車的額定功率小于貨車，但發動機工作時間長短未定，車輛行使時的路況也沒界定，有時候富康轎車的實際功率未必小于解放牌貨車。
正解：D
金鑰匙：本題考查的是功率的實際物理意義和汽車的實際功率與額定功率問題。功率是表征物體做功快慢的物理量，做功多少與功率的關系可以用W=Pt來表示。
【創新例題點撥】
例 某人的心率為75次/min，心臟收縮時的平均功率為1.6W，則心臟收縮一次做功多少J？
點撥：所謂心率，指心臟每分鐘跳動的次數，由W=Pt可求出心臟每分鐘所做的功，再計算心臟每收縮一次所做的功。
答案：心臟每分鐘做功： W＝Pt＝1.6W×60s＝96J
心臟收縮一次所做的功：
金鑰匙：本題通過人體生理問題，考查了功和功率的計算，在計算時，抓住二者的關系：功率＝功/時間。
【學用方法指導】
怎樣理解功與功率的概念及區別？
功和功率是兩個不同的物理概念，這是因為做功的多少與做功的快慢不是一回事，物體做功多，但做功不一定快，也就是說功率不一定大；同樣，功率大，表明機械做功快，但做的功不一定多，事實上，做功的多少，不僅跟功率有關，還跟做功的時間有關。
【自我能力評估】
1.（2003，福州市）我們可以用兩種方法來判斷物體做功的快慢。圖8-4-4表示用挖掘機挖土與人力挖土做功的快慢不同，它所用的判斷方法是：做功時間相同，比較做功多少。另一種判斷方法是： 相同，比較 。

圖8-4-4
2．兩臺機械的功率之比為3：1，它們做同樣多的功所需時間之比是 ，在相同時間里所做功之比是 。
3. 起重機以0.2m/s的速度將一個重2000N的貨物勻速提高10m，起重機的功率是________W，合________________kW。
4.馬拉著質量為4t的車，在水平路面上前進500m，水平拉力為600N，拉力做功是???? 。
5. 如圖8-4-5所示，質量m=5kg的物體在力F的作用下，以5m/s的速度沿水平面作勻速直線運動(滑輪重及與繩間摩擦不計)，此時彈簧秤的讀數為2N，物體和水平面間的摩擦力是
N，在5秒內力F做功 J，做功的功率是 W。
圖8-4-5
6．甲機器的功率比乙機器的功率大。則 （ ）
A．甲比乙做功多 B．乙比甲做功多
C．在相同時間內，甲做功多 D．做相同的功，乙比甲的時間短
7. 兩個滑輪完全相同，其重力均為20N。分別用圖8-4-6所示的兩種方式，將重400N的物體以相同的速度勻速提升了10m，不計摩擦和繩重，則下列判斷正確的是　( )
圖8-4-6
A．F1做的功大于F2做的功
B．F1和F2做的功相等
C．F1做功的功率小于F2做功的功率
D．F1和F2做功的功率相等
8.小李在體檢中測得自己的平均血壓為1.5×104Pa（可視作心臟血壓），心臟每跳動一次約輸送0.8×10-4m3的血液，1min心跳60次，則其心臟工作的平均功率約為 （ ）
A.6W B.3W C.1.2W D.0.15W
9.（2003，四川省）小敏同學和她所騎的輕便自行車總重約600N，上學路上她騎車在20s內勻速通過了一段長100m的平直公路。若自行車所受路面的阻力約為人和車總重力的0.05倍，則通過該公路時，小敏同學蹬車的功率為 （ ）
A.150W B.300W C.1500W D.3000W
10.如圖8-4-7所示，繩子的一端固定，另一端繞過一個重為G的油桶，在繩子的自由端用大小不變的水平拉力F，使油桶沿水平地面勻速滾動一段距離S，在此過程中拉力F所做的功為 （ ）
A.FS B.GS C.2FS D.（G+F）S
圖8-4-7
第五節 機械效率
【教材內容詳解】
一、課程標準
1.知識與技能
(1)能理解機械效率
(2)會計算簡單的機械效率問題
2.過程與方法
通過實驗探究，能正確設計實驗、收集實驗數據、歸納出科學規律
二、快樂點擊
1.什么是機械效率
探究
利用機械做功時，對人們有用的功叫做有用功(W有)；對人們沒有用，但又不得不做的功叫做額外功(W額)；有用功加額外功是總共做的功，叫總功(W總)。它們之間有什么關系呢？有用功能等于或大于總共嗎？
討論交流
總功、有用功和額外功的關系為：。因此動力對機械所做的功總是大于機械所做的有用功。我們把有用功跟總功的比值叫做機械效率。
機械效率的公式：
因為有用功總小于總功，所以機械效率(總小于1。
2.機械效率總是一定的嗎？
探究
每個機械都有自己的機械效率，不同機械的機械效率一般不同，你知道怎么計算機械的機械效率嗎？如果想提高某機械的機械效率，你能想出什么方法嗎？
討論交流
機械效率是反映機械性能優劣的主要標志之一。
因為有用功占總功的一部分，顯然，有用功所占比例越大，機械對總功的利用率就越高，機械的性能就越好。物理中，用機械效率來表示機械對總功的利用率。
由 可得：對于理想機械，，而對于實際機械，。
【熱點考點聚焦】
1.命題趨勢：
(1)機械效率的含義和計算，題型有填空題、選擇題、計算題。
(2)滑輪組的機械效率。題型以選擇題、計算題居多。
2.舉例
例1 （2003.遼寧省）用圖8-5-1所示的滑輪組，將重為10N的物體勻速提升0.1m，拉力 F＝6N，在這一過程中，下列說法正確的是 （　 ）
A．所做的有用功為1J 圖8-5-1
B．所做的額外功為0.5J
C．所做的總功為1.2J
D．此滑輪組的機械效率為50%
剖析：本題中，有用功為Gh，即1J；總功為Fs，即1.2J；所以額外功就是0.2J。
答案：A、C
金鑰匙：有關滑輪組的機械效率的問題，有用功可以用Gh來求，總功可以用Fs來求，但要注意s等于nh，n指的是吊著重物的繩子段數。
例2 （2002.重慶市）一人用如圖8-5-2所示的滑輪組勻速提升物重為200N的物體，此時人對繩的拉力為120N，不計繩重和摩擦．求：
　 （1）滑輪組的機械效率．
　 （2）如果人的體重為600N，那么他用此滑輪組所提升物體的物重不能超過多少牛?
圖8-5-2
剖析：（1）η＝Gh/2Fh×100%＝83.3%
　　 （2）設動滑輪重G0，由2F＝G+G0，得G0＝40N
　　設提升的最大物重為G'，人的體重為G1，此時繩的拉力為F'，
　　則F'＝G1
　　由2F'＝G'+G0
　　得 所能提起物體的最大物重G'＝2F'-G0＝1160N
答案：(1) 83.3% (2) 1160N
金鑰匙：第一問是關于滑輪組的機械效率的問題，有用功可以用Gh來求，總功可以用Fs來求，但要注意s等于nh，n指的是吊著重物的繩子段數。第二問是關于力的平衡以及滑輪組拉力與重物的重力之間的關系，由于不是理想情況，所以不能簡單的用來計算。
【典型例題剖析】
例1 測圖8-5-3所示滑輪組的機械效率時，實驗中得到一組數據如下表：
物體重G（N）
0.4
物體上升高度h（m）
0.1
拉力F（N）
0.2
拉力移動距離S（m）
0.3

由這組數據可算出：有用功是　　　　J，總功是　　　　J，
這時滑輪組機械效率是　　　　　。 圖8-5-3
剖析：本題是滑輪組機械效率的知識與讀表的能力的綜合考查.有用功用Gh來求，總功可以用Fs來求，兩者之比就是機械效率.
答案：0.04J 0.06J 66.7%
金鑰匙：正確理解有用功、總功、機械效率的含義是解此題的關鍵。
例2 起重機把 5000 N的物體以 0.2 m/s的速度勻速向上提起，求：
(1) 1 min起重機將物體提升的高度是多少?
(2) 1 min起重機做了多少有用功?
(3) 若起重機做的總功是 75000 J，則起重機的效率是多少?
剖析：(1) 根據 s=vt
1 min內提升的高度 h=vt=0.2m／s×60s=12m
(2) 根據 W=Gh 在 1 min內起重機做的有用功
W有=Gh=5×10N×12m=6×104J
(3) 根據η= 這臺起重機的機械效率
η
答案：(1)12m (2) 6×104J (3)80%
金鑰匙：本題綜合考查了功、功率以及機械效率的知識，并且包括了速度、路程和時間的計算，這種綜合能力的考查應該重點把握。
例3 用圖8-5-4所示的滑輪組，將重為600N的物體勻速上拉2m，所用拉力為200N。求滑輪組的機械效率。
剖析：通過審題，應分析出物重G = 600N，重物被提高h = 2m，拉力F = 200N。
通過審圖，應能分析出有5段繩子承擔動滑輪和物體的重力。所以繩子的自由端移動的距離S = 5h = 5×2m = 10m。
滑輪組的目的是提升重物，所以提升重物所做的功就是有用功，拉力對滑輪組所做的功為總功，進而可以求出機械效率。計算過程如下：
W有用= Gh = 600N×2m = 1200J
=200N×10n=2000J
圖8-5-4
答案：滑輪組的機械效率為60%
金鑰匙：在簡單機械中，動力作用點移動的距離S與物體移動距離h的關系是由機械自身結構決定的，在滑輪組中，有n段繩子承擔午重物，則S = nh。它跟物體受到的重力、動力的大小以及機械效率的高低無關。
例4 用滑輪組勻速提升重為2000N的物體，作用在繩子自由端的拉力大小為625N，拉力做功的功率為1250W，滑輪組的機械效率為80%，不計摩擦和繩重。求：
(1)重物上升的速度。
(2)如果使用這個滑輪組勻速提升重3500N的物體，那么，每段繩子承擔的力是多少?
剖析：(1) η=(W有)/(W總)= v===0.5m/s
(2) v1==2m/s
繞在動滑輪上的繩子根數n==4
動滑輪重G0=4F-G =625N×4-2000N
=500N
每段繩承擔的力F?= (G+G0)
=
=1000N
答案：(1)0.5m/s (2)1000N
金鑰匙：本題綜合考查了功、功率、速度以及滑輪組的有關知識，此類綜合題目是應重點掌握的。
【易錯例題詳解】
例1 下列關于功率的說法中正確的是 （ ）
A.功率大的機械，做功一定多
B.機械效率高的機械，功率一定大
C.做功慢的機械，功率一定小
D.做功少的機械，功率一定小
錯解：A、B
糾正： “A”是錯的，功率大只能表示機械做功快，沒有給定時間，無法確定做功多少。
“B”也是錯的，機械的效率高低與功率之間沒有必然聯系。
“C”是正確的，功率小就表示機械做功慢。
“D”是錯誤的，做功少，如果是很短的時間內完成的，它的功率也不一定小。
正解： C
金鑰匙：功率是指做功的快慢，與時間與做功的多少是同時相關的，不能片面理解。
例2 有甲、乙兩臺機器，甲機器的機械效率是80%，乙機器的機械效率是60%，那么下列說法正確的是：
A．甲機器一定比乙機器省力
B．甲機器的功率一定比乙機器的功率大
C．甲機器工作時的有用功一定比乙機器多
D．以上說法均不正確
錯解：B、C
糾正：機械效率與功率是不同的，機械效率指有用功占總功的比例，功率指做功的快慢，二者不能混淆。機械效率高，則有用功占總功的比例大，但總量不一定多。
正解：D
金鑰匙：機械效率與功率的物理意義不同，應當理解并將二者區分開。
【創新例題點撥】
例 用如圖8-5-5所示的滑輪組將G＝100N的重物勻速提高，在繩自由端用拉力F=30N。求機械效率
點撥：判斷出滑輪組承擔重物的繩子段數為4。則重物升高h，拉繩自由端移動距離S＝4h
答案：83% 圖8-5-5
金鑰匙：有用功用Gh來求，總功用Fs來求，兩者之比就是機械效率，不必知道具體的上升的距離。
【學用方法指導】
1.怎樣區分機械效率與功率？
機械效率與功率是兩個完全不同的概念，這兩個物理量是從不同方面反映機械性能的。它們之間沒有必然的聯系。
功率大表示機械做功快；機械效率高表示機械對總功的利用率高。 功率大的機械不一定機械效率高，例如內燃機車功率可以達到幾千千瓦，但效率只有30%～40%，反之，機械效率高的機械功率不一定大。例如，安裝在兒童玩具汽車車里的電動機效率可達80%，但功率卻只有幾瓦特。
2. 既然使用任何機械都不省功，人們為什么還在不斷地設計和組裝機械？
盡管使用任何機械都不省功，但費距離的機械可以省力，使人們可以用較小的力提拉較重的物體；費力的機械可以省舉力，使人們在較小的空間力就可以控制物體在較大空間里活動；還有些機械能改變力的方向，使做功方便，在現代的組合機械中，還可以通過做功的方式，實現各種能量之間的相互轉化，如火箭發動機、發電機等。可以說，在各行各業中機械得到了廣泛的應用。因此，盡管使用機械不能省功，但使用機械可以給我們的生產、生活帶來巨大的便利，并加快了人類文明的進程。
【自我能力評估】
1.沿斜面把180N的物體推上去, 如果斜面長5m, 高1.5m, 如果推力為94N, 則額外功是 ??????? J, 斜面機械效率是 ???????? .
??? 2.用動滑輪將重80N物體升高0.5m, 人對繩的拉力為50N, 則動滑輪的機械效率為 ?????? .
3.用滑輪組將物體提高1m, 繩自由端被拉下了3m, 已知將重物勻速提升所用拉力是80N, 滑輪組的機械效率是80%, 則總功????? J, 有用功是???? J.
??? 4.在測定由一個定滑輪和一個動滑輪的滑輪組 (用三股繩子承擔重物) 的機械效率的實驗中:
??? (1) 需要測定的物理量有 ?????? 、 ??????? 、 ???????? 和 ??????? .
??? (2) 彈簧秤應沿 ????? 方向拉, 保持???? 運動, 在運動過程中讀數.
??? (3) 如果鉤碼升高hm, 則動滑輪升高???? m, 繩子拉過??? m, 滑輪組的機械效率計算式η=???? .
5.使用滑輪組做功，機械效率總不能達到100%，這是由于
?? ??????和 ?????? ??? 。
6.關于機械效率，下列說法中正確的是（　　）
A.做有用功越多的機械，機械效率也越高????
B.功率越大的機械，其機械效率也越高
C.做額外功越多的機械，其機械效率就越低??????
D.額外功與總功的比值越小，機械效率就越高
7．機械效率永遠小于1, 這是因為 ( )
??? A. 動力總是小于有用阻力 ???????????????? B. 總功總是小于有用功
??? C. 總功小于機械克服所有阻力所做的功 ?? D. 永遠存在額外功
??? 8.（多選題）下列有關機械效率的說法中正確的是 ( )
??? A. 有用功一定時, 額外功越小, 機械效率越高
??? B. 額外功一定時, 有用功越大, 機械效率越高
??? C. 機械越省力, 機械效率越高
??? D. 不斷革新技術, 機械效率可以等于1
9.下列關于機械效率和功率的說法中, 正確的是 ( )
??? A. 功率越大, 做功越多 ???????? B. 做的有用功越多, 機械效率越高
??? C. 機械效率越高, 功率越大 ???? D. 做功越快, 功率越大
10.將一只動滑輪改為定滑輪使用，這樣就一定能 （ ）
A.省功 B.提高功率 C.省力 D.提高機械效率
11.一斜面的機械效率為80%, 應用它可以用100N的力, 勻速地沿斜面拉起重400N的物體, 則斜面的高與長度之比為 ( )
??? A. 4 : 1???? B. 1 : 4 ???? C. 5 : 1???? D. 1 : 5
12.甲、乙兩種機械的效率分別是70%和50%，則下列說法正確的是（　　）
A.使用甲機械省力
B.使用甲機械做功快
C.在相同時間內，使用甲機械完成的功多
D.乙機械的額外功在總功中占的比例大
13.滑輪組的機械效率為80%，利用此滑輪組，用100N的拉力勻速提升400N的重物，則承擔動滑輪和重物總重的繩子的段數是 （　　）
A.3段 B.4段 C.5段 D.6段
14.在“測滑輪組機械效率”的實驗中，對于鉤碼提升的高度 h 和彈簧秤移動的距離 S，下面說法正確的是（　　）
A. h 和 S 都由尺測出
B. 只須用尺測出 h，對于已組合好的滑輪組，S 可由h 算出
C. S 和 h 不須用尺測出具體數值，對于已組合好的滑輪組， h 和 S 的比值是可以知道的，而知道這個比值再結合測得的G、F就可算出η
D.S 和 h 都不須用尺測出具體數值，對于已組合好的滑輪組，h=S，而知道這個 關系再結合測得的 G、F 就可算出η
15.用同一滑輪組提升同一重物, 第一次將重物提高hm. 第二次將重物提高2hm. 不考慮摩擦, 比較兩次實驗滑輪組的機械效率, 則 ( )
??? A. 第二次有用功是第一次的2倍, 因為機械效率增大一倍
??? B. 第二次總功是第一次的2倍, 因此機械效率減為一半
??? C. 第二次提升動滑輪做的額外功增大一倍, 所以機械效率減為一半
??? D. 兩次實驗滑輪組機械效率相同
16.斜面長5m, 高1m, 將一個重104N的物體勻速從斜面底端拉到頂端時, 拉力與斜面平行, 如果用拉力為2.5×103N.
求: (1) 斜面的機械效率? (2) 額外功為多少J?
17.重3000N的物體受到與斜面平行的拉力, 沿斜面由底部勻速運動到頂部. 該斜面長5m, 高2m, 拉力的功率是1000W, 斜面的機械效率為60%, 求:
??? (1) 拉力所做功中的有用功 (2) 物體沿斜面運動的速度
18.（2003.龍巖市）用一個動滑輪把重100N的物體提高了9m，所用的拉力為60N。求：①有用功W有=？ ②總功W總=？ ③動滑輪的機械效率η=？
???
第六節 合理利用機械能
【教材內容詳解】
一、課程標準
1.知識與技能
(1)能通過本節的學習，初步理解動能、勢能、機械能的概念。
(2)能知道決定動能、勢能大小的因素。
(3)能用實例說明物體的動能和勢能及它們的轉化。
2.過程與方法
能認識到能量與日常生活、生產的關系。
二、快樂點擊
1.動能和勢能
探究1
如果一個物體能夠對別的物體做功，我們就說這個物體具有能量。流動著的水、風、張開的弓，都能夠對別的物體做功，它們所具有的能量形式相同嗎？
討論交流
不同的物體做功的本領不同。一個物體能夠做的功越多，表示這個物體的能量越大。物體具有能量的多少可反映物體做功本領的大小。物體能夠做功說明物體具有能量，但不做功的物體不一定不具有能量。如：一塊石頭靜止在高山上時并沒有做功，但它還是具有能量的，因為它有做功的本領。只要它從高山上落下它就可以做功，所以它還是具有能量的。能量的單位和功的單位相同，也是“焦耳”。物體由于運動而且有的能，叫做動能。舉高的物體具有的能，叫做重力勢能。發生彈性形彎的物體具有的能叫彈性勢能。動能和勢能統稱為機械能。
探究2
運動的物體具有動能，一輛疾駛的卡車的動能比跑步的運動員的動能要大的多，究竟動能的大小跟哪些因素有關系呢？猜想并設計實驗加以驗證。
討論交流
風車被風吹著轉；急流的河水把石頭沖走；用磚頭可將玻璃砸碎，這說明流動的空氣、水流、運動的磚頭都能做功，也就是說它們具有能量。它們具有能量都是因為它們在運動，它們由于運動而具有的能量叫動能。運動物體的質量越大，速度越大，它的動能就越大。討論物體的動能時，要同時考慮這兩個因素，不能只看質量或只看速度。
探究3
砸鐵釘時，鐵錘舉得越高，效果越明顯；彎弓射箭時，弓張得越滿，放手后，箭就射得越遠。想一想，影響物體勢能大小的因素有哪些？猜想并設計實驗加以驗證。
討論交流
舉起同樣高度的鐵球和乒乓球，鐵球落下時做的功多，具有的重力勢能大。同一個鐵球被舉得越高，具有的重力勢能就越大。所以，重力勢能的大小與物體的質量和高度兩個因素有關：物體的質量越大，舉得越高，它具有的重力勢能就越大。在說明某個物體重力勢能的變化及比較兩個物體的重力勢能大小時，一定抓住物體的質量和高度兩個因素進行分析。
如：
(1)如果物體的質量和高度不變，物體的重力勢能也不變。如在某一高度飛行的飛機的重力勢能是不變的。
(2)甲物體被舉高的高度比乙物體高，但甲物體的重力勢能不一定比乙物體的重力勢能大；要比它們的重力勢能大小，還要知道它們的質量。
彎弓射箭時，弓張得越滿，放手后，箭就射得越遠。說明物體的彈性形變越大，具有的彈性勢能就越大。
2.動能和勢能的相互轉化
探究
動能和勢能統稱為機械能。一個物體可以既具有動能，又具有勢能，且動能可以轉化為勢能，勢能也可以轉化為動能。你能舉出幾個例子，并對其能量的轉化過程進行分析嗎？
討論交流
勢能也可以轉化為動能。高空的石塊相對于地面具有重力勢能，當石塊從高空落下的過程中，石塊相對的高度越來越小，它的重力勢能越來越小，而它的速度越來越大，則動能越來越大，勢能轉化為動能。用手把彈簧壓縮，松手后彈簧在恢復形變的過程中，可以把放在彈簧前面的木塊推動，在這一過程中，彈性勢能轉化為動能。
動能也可以轉化為勢能。向上拋出的石塊，位置越來越高，重力勢能越來越大，而速度越來越小，動能越來越小，勢能增大的同時，動能減小，在這一過程中，動能轉化為重力勢能。到達最高點時，重力勢能最大，而此時動能為零。
【廣視角】
鐘表小史
　　古時候沒有鐘表，人們根據太陽影子的長短來判斷時間。中國古代很早就用日晷計時。河南省登封縣告成鎮現存元代的一個觀星臺遺址，它臺高約9.5m，臺下有長約31.2m的南北向的"量天尺"，這是當時先進的計時建筑。
　　用日影測時受氣象限制，很不方便。于是人們發明了漏沙計時的“沙鐘”，燃香計時的“火鐘”，滴水計時的“水鐘”。我國北宋蘇頌等人發明了“水運儀象臺”，它是最早采用齒輪的機械計時儀，被已故著名科學史專家李約瑟譽為"現代天文鐘的鼻祖"。
　　17世紀中葉，意大利科學家伽利略發現了單擺的等時性。1656年，荷蘭物理學家惠更斯利用這一性質制出了第一個實用的機械擺鐘，從此人類掌握了比較精確的測量時間的方法。1658年英國物理學家胡克發明了有擺輪的懷表，1760年具有時、分、秒三個針的懷表問世，機械表更加具有實用價值。最精確的機械鐘要數1920年問世的邵特鐘，它一晝夜誤差只有千分之一秒，被當時的天文臺用來作天文鐘。
　　但是機械鐘怕震，一次小地震就可能使它停擺或產生較大的誤差，而且它的精度不能再提高了。20世紀30年代石英鐘問世了，它一晝夜誤差只有萬分之一秒，充當了天文鐘的角色。
　　后來人們發現某些物質的分子或原子有更為穩定的計時功能，于是出現了原子鐘。世界上第一臺原子鐘1949年在美國造出。原子鐘運行3000多年才產生1秒的誤差，所以目前天文臺使用的都是原子鐘。
【熱點考點聚焦】
1.命題趨勢：
(1)機械能的影響因素，是中考常考的知識點，題型有填空題、選擇題、實驗題。
(2)動能和勢能的轉化也是中考常考的知識點，題型有填空題、選擇題。
2.舉例
例1 （2003.南京市）如圖8-6-1所示，讓鋼球從斜面上滾下，打到一個小木塊上，能將木塊撞出一段距離。在同樣的平面上，木塊被撞得越遠，表示鋼球的動能越大。現用質量不同的鋼球從同一高度滾下，看哪次木塊被推得遠。回答以下問題：
圖8-6-1
⑴設計本實驗的目的是研究 。
⑵讓不同的鋼球從同一高度滾下是為了 。
⑶此實驗得出的結論是 。
⑷下表中給出了一頭牛慢步行走和一名普通中學生百米賽跑時的一些數據。
物體
質量m/kg
速度V/m.S－1
動能E/J
牛
約600
約0.5
約75
中學生
約50
約6
約900
分析數據,可以看出,對物體動能大小影響較大的因素是 , 你這樣判斷的依據是 。
剖析：
(1)在研究物體能量大小時，常通過比較能夠對外做功大小體現。
如果只看圖，這個圖既可以用來研究動能與哪些因素有關，也可以用來研究重力勢能與哪些因素有關。
題中提到：“現用質量不同的鋼球……，看哪次木塊被推得遠”，可知：設計本實驗的目的是研究“動能與質量關系”的實驗。
(2)因為動能大小不僅與質量有關，還與速度有關。為了研究動能與質量的關系，需要控制速度相同，讓鋼球從相同高度滾下能實現鋼球在水平面上時速度相同。
(3)因滾到水平面上的速度相同，通過實驗可知質量越大的鋼球，把木塊推的越遠，故做的功越多、動能越大，結論反映的就是動能與質量間的關系，即本實驗的研究目的。
(4)動能大小與物體質量和速度有關。
本題數據表中并沒有質量相同和速度相同時有關動能數據。控制變量做不到，但“比較質量變化的倍數、速度變化的倍數對動能變化的倍數的影響”這條思路是可行的。
由數據比較可知：質量變為倍，速度變為12倍，動能變為12倍，這說明動能受到速度變化影響比質量變化影響更大。
答案：(1)研究動能與質量關系。
(2)使鋼球到達斜面底端時的速度相同。
(3)物體速度相同時，物體質量越大，動能越大。
(4)速度 人的質量是牛的倍，人的速度是牛的12倍，人的動能是牛的12倍，說明人和牛“速度”不同對動能影響較大。
金鑰匙：在進行實驗探究時，要研究哪個物理量就讓哪個物理量改變，其他的則保持不變，然后進行分析論證。
例2 （2003.威海市）如圖8-6-2所示，是一種叫做蹦極的游戲。游戲者將一根有彈性的繩子一端系在身上，另一端固定在高處，從高處跳下。圖中a點是彈性繩自然下垂時繩下端的位置，c點是他所到達的最低點的位置。對于他離開跳臺至最低點的過程，下面說法正確的是 （ ）
A.他的重力勢能一直在減小 圖8-6-2
B.繩的彈性勢能一直在減小
C.他的動能在前一段時間在增加，后一段時間在減小
D.在最低點，重力勢能減到最小，動能為零，繩的彈性勢能最大
剖析：蹦極游戲中涉及動能、重力勢能和彈性勢能的相互轉化問題。在質量不變的情況下，動能的變化抓住速度的變化，從最高點到最低點，速度從慢到快再到慢；重力勢能的變化抓住高度的變化，高度越來越低；彈性勢能的變化抓住彈性形變的大小變化。從最高點到a點，繩自然下垂，未發生彈性形變，故沒有彈性勢能，僅僅是人的重力勢能轉化為人的動能；從a點到c點，繩發生了彈性形變，具有彈性勢能，人的動能和部分重力勢能轉化為繩的彈性勢能。
答案：ACD
金鑰匙：本題聯系生活實際，要想象出生活中的場景。
【典型例題剖析】
例1 如圖8-6-3所示是研究動能跟哪些因素有關的實驗情況示意圖，圖中A、B兩球是由同種材料制成的實心小球。下列哪組圖的比較可以說明當物體質量相同時，速度大的物體具有的動能大 （ ）
A. a圖和b圖
B. b圖和c圖
C. a圖和 c圖
D. b圖和 d圖
圖8-6-3
　　剖析：要說明當物體質量相同時，速度大的物體具有的動能大，則物體的質量應當相同，而速度應當不同，所
以選的球應為同一個，而高度不同以使速度不同。
答案：B
金鑰匙：在進行實驗探究時，要研究哪個物理量就讓哪個物理量改變，其他的則保持不變。
例2 下列說法中，屬于勢能轉化為動能的有 （ ）
A．人造衛星從遠地點飛向近地點 B．滾擺從低處轉向高處
C．拉開的弓把箭射出 D．汽車起動后速度加快
剖析：A正確，衛星從遠地點飛向近地點，是把重力勢能轉化為動能。
B不對，滾擺從低處轉向高處是把動能轉化為重力勢能。
C正確，拉弓射箭是把彈性勢能轉化為動能。
D不對，汽車起動是內能轉化為動能。
答案：A、C
金鑰匙：既然是勢能轉化為動能，那么勢能應當減小，動能應當增加，并且二者之間存在聯系。
例3 跳傘運動員在勻速下落的過程中，它的 （ ）
A.勢能增大，動能減小，機械能不變；
B.勢能減小，動能增大，機械能不變；
C.勢能增大，動能不變，機械能增大；
D.勢能減小，動能不變，機械能減小。
剖析：跳傘運動員勻速下降，因為速度保持不變，所以動能保持不變；但因跳傘運動員的高度在不斷減小，所以他的勢能在不斷減少，因而機械能減少。這個過程中機械能不守恒，這是因為跳傘運動員在下降過程中因克服空氣阻力而損失了一部分機械能。
答案：D
金鑰匙：在動能和勢能的轉化過程中，物體不受任何阻力且只發生動能和勢能的相互轉化時該物體的機械能守恒。
例4 下列關于水的各句詩詞中，和機械能沒有關系的是 （　　）
A.不盡長江滾滾來　　　B.飛流直下三千尺
C.白毛浮綠水　　　　　D.一江春水向東流
　 剖析：“不盡長江滾滾來”說明江水在運動，所以有動能，“飛流直下三千尺”說明水流從高處流下，所以有機械能，“一江春水向東流”說明江水在運動，所以有動能。“白毛浮綠水”和浮力有關系。
答案：　C
金鑰匙：　判斷物體有無機械能，可以通過分析物體是否具有動能或勢能，總之機械能和機械運動聯系在一起的。
例5 體操運動員在跳馬時，從腳剛接觸到彈性踏板到踏板被壓緊的過程 （ ）
A.踏板的彈性勢能轉化為運動員的動能
B.運動員的動能轉化為踏板的彈性勢能
C.踏板的動能轉化為運動員的彈性勢能
D.運動員的彈性勢能轉化為踏板的動能
剖析： 運動員的腳剛剛接觸到彈性踏板時，運動員具有動能，彈性踏板還沒有形變，故彈性踏板還沒有彈性勢能。彈性踏板被壓緊時，由于發生了彈性形變，因而有了彈性勢能。在彈性踏板被壓緊的過程，是運動員的動能轉化為踏板的彈性勢能的過程。
答案： B
金鑰匙：分析動能從質量和速度分析，分析重力勢能從質量和高度分析，分析彈性勢能從物體的彈性形變程度分析。
【易錯例題詳解】
例 在空中勻速水平飛行的飛機，在投放救災物資的過程中 （ ）
A.飛機的重力勢能不變，動能不變
B.飛機的重力勢能減小，動能不變
C.飛機的重力勢能減小，動能減小
D.飛機的重力勢能增加，動能減小
錯解：本題容易錯選A，忽略了飛機在投放救災物資的過程中，其質量減小。
糾正：飛機水平勻速飛行，高度、飛行速度不變，但由于投放救災物資時，飛機的質量減小，所以飛機的重力勢能和動能都減小。
正解：C
金鑰匙：分析動能從質量和速度分析，分析重力勢能從質量和高度分析，不能只看一個因素。
【創新例題點撥】
例 揚場機能把谷粒、谷糠和小石塊分開。這三種東西中哪一種的落地點距揚場機最近？哪一種最遠？同樣大小的谷粒和小石塊，為什么落地點的遠近不同？
點撥：三者速度相同，但落地點不同，是因為質量不同，質量大則動能大，落地點就遠。
答案：谷糠的落地點距揚場機最近。小石塊最遠。同樣大小的谷粒和小石塊，雖然飛出時的速度相同，但是由于質量不同，所以動能不同，小石塊的質量較大，動能也比較大，所以能夠克服空氣的阻力飛到更遠的地方。
金鑰匙 ：分析動能從質量和速度分析，分別看看這兩個因素是相同還是不同，再分析其的影響。
【學用方法指導】
怎樣判斷物體的機械能的變化？
判斷物體機械能的變化通常有兩種方法：
（1）別分析動能和勢能的變化，再比較二者的各如何變化，從而判斷出楊械能的變化。
（2）直接應用機械能地恒的條件，即在只有重力做功的情形下，物體的動能和重力勢能發生相互轉化，但機械能的總量保持不變。
【自我能力評估】
1.（2003.河南）李白曾用“飛流直下三千尺，疑是銀河落九天”的詩句描述廬山瀑布的壯觀，從物理學的角度來看，飛流直下的瀑布蘊藏著巨大的 。
2.跳水運動員從高臺上跳下，下落過程中重力勢能__________，動能__________，機械能 。（不計空氣阻力）
3.高山速降滑雪訓練中，運動員在下滑過程中重力勢能__________，動能__________。
4.(2003.南通市)“一代天驕，成吉思汗，只識彎弓射大雕。……”弓箭能射雕，說明拉緊的弓具有 能，離弦的箭具有______能。
5.飛行的子彈能穿越鋼板，是靠子彈的 能做功，蓄在高處的水能用來發電，是利用水的 能來做功，上發條的時鐘能走動，是靠發條的 能做功。
6.（2003. 蘭州）2003年3月20日美英聯軍對伊拉克的軍事打擊中，兩軍調用了大量的空投部隊，在空降兵離開機艙，尚未打開降落傘的一段時間里，他們在空中加速下落，如不計空氣的阻力，那么在這段時間里，空降兵的重力勢能 ，動能 ，機械
能 。
7.(2002.吉林)人造地球衛星繞地球沿橢圓軌道運動，它在近地點時的速度______(填“大于”、“小于”、“等于”)遠地點的速度。
8.兩發飛行中的炮彈，如果具有相同的機械能，那么 （　）
　　A．它們的質量一定相等 B．它們的速度一定相等
C．它們的高度一定相同 D．它們具有的動能與勢能之和一定相等
9.雜技里的繃床表演時演員從高處跳下落在繃床上，又被彈起，繃床的彈性勢能最大的時刻是 （ ）
A.演員剛要下落時 B.演員剛要向上運動時
C.演員下落到一半高度時 D.演員剛與繃床接觸時
10.自然災害會給工農業生產帶來影響，下列情況主要由機械能引起的是( )
A.大火燒毀房屋 B.洪水沖垮橋梁
C.雷電擊壞電力設備 D.干旱使莊稼枯死
11.關于彈性勢能，下列說法正確是 （ ）
A.只要物體的形狀發生變化，它就一定具有彈性勢能
B.發生了彈性形變的物體，一定具有彈性勢能
C.兩根彈簧的長度相同，它具有的彈性勢能一定相同
D.以上說法都不對
12.撐桿跳高比普通跳高的高度高得多，這是因為 （ ）
A.跳高運動員在進行撐桿跳時，充分發揮了自己跳高的潛能
B.撐桿跳高運動員跳步的動能總比普通跳高時大
C.撐桿彎曲時，運動員重力勢能大，因而跳的高些
D.撐桿彎曲時具有彈性勢能，當桿恢復原狀時，彈性勢能轉化為動能，使運動員上跳的速度增大
13.直升飛機在空中勻速下降的過程中，以下說法正確的是 （　）
　　A．直升飛機的動能不變，機械能也不變
　　B．直升飛機的重力勢能減小，機械能也減小
　　C．直升飛機的動能轉化為重力勢能
D．直升飛機的重力勢能轉化為動能
14．人騎自行車下坡的過程中，若不踩腳踏板，也不計摩擦阻力，則整個下坡過程中 （ ）
A．動能逐漸增大，機械能也逐漸增大
B．勢能逐漸減小，機械能也逐漸減小
C．勢能逐漸減小，動能逐漸增大，機械能不變
D．勢能減小，動能減小，機械能減小
15.下列過程中，屬于重力勢能轉化為動能的是（ ）
A．坐在雪橇上的人從山坡上滑下
B．水平公路上的汽車行駛得越來越快
C．玩具彈簧槍將“子彈”彈出
D．跳傘運動員勻速降落
16.滾擺運動過程中，每次上升的高度逐漸降低，對此以下說法中錯誤的是（ ）
　　A．滾擺運動到最高處時，動能為零．
　　B．滾擺下落過程中重力勢能轉變成動能
　　C．滾擺運動過程中克服阻力作功，機械能不斷減小
D．滾擺運動過程中它的重力勢能不變
17.足球落地又彈起的過程中，有關能量轉化的正確說法是（ ）
　　A.下落時，動能轉化為重力勢能
　　B.著地時，彈性勢能轉化為動能
　　C.反彈時，沒有能量轉化
　　D.上升時，動能轉化為重力勢能
18.行駛中的摩托車以不變的速度沖上斜坡，它在上坡的過程中
　　A.動能逐漸減少，重力勢能保持不變
　　B.動能逐漸減少，重力勢能逐漸增大
　　C.動能保持不變，重力勢能逐漸增大
　　D.機械能保持不變
19.為了防治棉花不被害蟲吞食，采用飛機噴灑農藥。飛機在高空水平方面上勻速飛行，同時向大地噴灑農藥。在飛機噴灑農藥的過程中，飛機的動能和重力勢能變化的情況是（ ）
A.重力勢能變小，動能增大
B.重力勢能變小，機械能不變
C.動能不變，機械能不變
D.重力勢能變小，動能變小
20.一個物體從斜坡上勻速滑下，下列說法中正確的是 （ ）
A．物體的動能增大，重力勢能減小
B．物體的動能不變，機械能不變
C．物體的重力勢能減小，機械能也減小
D．物體的動能和勢能都不變
21.在水平街道上勻速行使的灑水車工作時，機械能 （ ）
A.不變 B.增加 C.減少 D.無法確定
22.如圖8-6-4所示，根據滑動剎車和滾動剎車的速度—路程圖線，假如你在馬路上駕駛汽車、摩托車或騎自行車高速行使，一旦突然遇到無法回避的撞車危險時，應當機立斷，立即采用滑動剎車為好。為什么？
圖8-6-4
23.請從能量角度對下面的物體進行分類，并說明分類的依據。
流動的水、風、行駛的汽車、奔馳的駿馬、拉長的彈簧、張開的弓、桌上的課本、山頂的石頭。
24.小李在電視中看見了一種體育娛樂活動：一個人把自己懸吊在一根很長的橡皮繩下，自由地在空中上下振蕩。小李發現，不管這人運動的幅度如何，他上下一次所用的時間似乎總是相等的。小李想證實這個觀察結果的普遍性，甲、乙、丙、丁四位同學分別向他提出了建議。
甲：多問幾個人，以多數人的意見為準。
乙：問問老師。
丙：用一根橡皮繩吊一個沙袋做實驗，測量不同幅度的情況下來回一次所用的時間。
丁：直接打電話問問電視節目主持人。
如果以上四種途徑得出的結論存在分歧，你最相信的是哪一種？簡要說明理由。
本章總結
【本章知識綜述】
知識結構圖
杠桿五要素：支點、動力、阻力、動力臂、阻力臂
杠桿平衡條件：F1L1=F2L2
杠桿 省力杠桿：L1>L2
杠桿的應用 等臂杠桿：L1=L2
費力杠桿：L1 簡單機械 定滑輪：不省力，可以改變力的方向
滑輪 動滑輪：省一半力，不改變力的方向
滑輪組：既可以省力，又可以改變力的方向（F動=G）
做功的兩個必要因素
做功了嗎 計算公式：W=Fs
1J=1N·m=1W·s
理想狀態：W總=W有用
功的原理
非理想狀態：W總=W有用+W有用

機 功 定義：單位時間里完成的功
械 意義：表示做功的快慢
與 功率 計算公式：
人 單位：瓦（W）、千瓦（kW）
1W=1J/s
定義：有用功跟總功的比值
機械效率 計算公式：（η<1）

定義：物體由于運動而具有的能量
動能 物體的質量
大小取決于
物體的運動速度
機械能 定義：物體由于被舉高而具有的能量
重力勢能 物體的質量
大小取決與
勢能 相對高度
定義：物體由于發生彈性形變而具有的能量
彈性勢能
大小取決于：彈性形變的程度
二、重點難點
重點：1.杠桿平衡的條件。
　　　2.功、功率的概念。
3.計算簡單的機械效率問題。
4.決定動能、勢能大小的因素。
難點：1.計算滑輪的機械效率。
2.用實例說明物體的動能和勢能的轉化。
【規律方法指津】
1.模型法：
能繞某一固定點轉動的硬棒叫做杠桿。日常生活中的杠桿大多數不是一根硬棒，而是各種不同的形狀，排除這樣的次要因素，突出主要因素，把它們抽象成一個個杠桿，這就是模型法。
2.比值定義法：
單位時間內所做的功，叫做功率。這種物理概念的定義是采用比值定義法，公式是
。
3.理想化模型：
排除次要因素（機械自身重及摩擦等），突出主要因素（人做功與直接用手做功），即所謂用“理想化”的方法尋找規律，及從“個別”（動滑輪、杠桿、輪軸等）到“一般”（常見機械），歸納出普遍規律，是研究物理問題的重要方法。
實際上，機械自重、摩擦等總是存在的，因此實際使用機械時，人們所做的功總大于直接用手所做的功。
【中考試題縱覽】
例1 (2003.無錫市)某同學在做“研究杠桿平衡條件”的實驗時，已在調節好的杠桿左端A點處掛上了兩個鉤碼。若杠桿上每格等距，實驗時仍有足夠多的相同鉤碼可供選擇，為使杠桿處于水平平衡狀態，應在杠桿上如何懸掛鉤碼?請在圖8-7-1中分別畫出兩種不同掛法。

圖8-7-1
剖析：杠桿的平衡條件是，因為左邊等于6，所以右邊也選擇適當的鉤碼數和力臂格數，使其乘積等于6即可。
答案：如圖8-7-2所示
圖8-7-2
金鑰匙：本題考查了杠桿平衡條件，對這個實驗應當深刻理解。
例2 （2002，蕪湖市）如圖8-7-3所示，杠桿在水平位置處于靜止狀態，若在兩邊所掛鉤碼的下邊再掛一個等重的鉤碼，則杠桿 ( )
圖8-7-3
A.仍然平衡 B.不平衡，左端下沉
C.不平衡，右端下沉 D.無法判斷
剖析：杠桿的平衡條件是，都添加一個鉤碼后，左邊增加了2，右邊增加了3，所以右端下沉。
答案：C
金鑰匙：判斷杠桿是否平衡，不能只看鉤碼個數，要看鉤碼個數與力臂的乘積。

例3 （2003.連云港市）如圖8-7-4所示，要用滑輪組將陷入泥潭的汽車拉出，請在圖中畫出最省力的繩子繞法。
圖8-7-4
剖析：兩個滑輪組成的滑輪組有2股和3股兩種繞法，要想最勝利，應采取3股的繞法。
答案：如圖8-7-5所示
圖8-7-5
金鑰匙：從動滑輪開始繞，則繩子段數為奇數，從定滑輪開始繞，則繩子段數為偶數。
例4 （2002，長沙市）甲、乙二人均用100N水平向左的推力分別去推靜置于水平地面上的兩張不同的辦公桌A、B。甲在1min內將辦公桌A勻速移動了12m，乙沒有推動。問：
　　（1）地面對辦公桌A的摩擦力為多大?方向如何?
　　（2）甲、乙二人做的功分別為多大?
　　（3）甲、乙二人在1min內做功的功率分別為多大?
　　剖析：求摩擦力大小，根據二力平衡分析，求功則用力乘以物體在力的方向上通過的距離，求功率用功除以時間。
答案：（1）由二力平衡的條件可知：fA＝F甲＝100N，方向水平向右。
　　 （2）W甲＝F甲·S甲＝100N×12m＝1.2×103J
　　 W乙＝F乙·S乙＝0
　　 （3）P甲＝＝20W
P乙＝＝0
金鑰匙：本題考查了力、功和功率的計算，搞清三者的關系是本題的關鍵。
例5（2003.廣西桂林市）一個工人用圖8-7-6所示的滑輪組提升2000N的貨物，所用拉力600N，繩子自由端4s內拉下4m，不考慮繩重和摩擦，求：
(1)有用功和總功率；
(2)機械效率；
(3)若用此滑輪組提升3200N的貨物，所需拉力為多少?

圖8-7-6
剖析：有用功用gh來求，總功用Fs來求，二者之比為機械效率，總功率為總功除以時間，求滑輪組的拉力時，物重與動滑輪的自重都要考慮。
答案:(1)由滑輪組性質,重物升高h==1m
有用功W有=Gh=2000NX1m=2000J
總功W總=Fs=600NX4m=2400J
總功率P總==600W
(2)機械效率η==83.%
(3)額外功W額=W總-W有=2400N-2000J=400J
G動==400N
F==900N
金鑰匙：本題綜合考查了滑輪組的問題，對于考慮動滑輪自重的情況，應當全面分析。
例6 (2003.無錫市)如圖8-7-7，每個滑輪的重為225N，重物G的重量為1275N繩索重及摩擦均不計。則：
(1)人在勻速提起重物時所用拉力為多大?
(2)重物被勻速提起lm的過程中，人所做的總功為多少?
(3)此時，該滑輪組的機械效率為多大?

圖8-7-7
剖析：求滑輪組的拉力時，物重與動滑輪的自重都要考慮，有用功用gh來求，總功用Fs來求，二者之比為機械效率。
答案:(1) 3F=G輪+G物
F==500N
(2)W總=Fs=500N×3×1m=1500J
(3)η==85%
金鑰匙：本題綜合考查了滑輪組的問題，對于考慮動滑輪自重的情況，應當全面分析。
例7 （2002.荊州市）我國發射的一顆人造地球衛星，運行到離地球中心最遠的A點時速度是5.6km/s，運行到離地球中心最近的B點，速度是6.8km/s，下列說法中正確的是 （ ）
A.衛星在B點的動能比A點大 B.衛星在B點的勢能比A點大
C.衛星在B點的動能比A點小 D.衛星在B點的勢能比A點小
剖析：由于衛星的機械能總量不變，所以動能大時，勢能小。
答案：A、D
金鑰匙：動能和勢能的轉化問題是機械能部分的重點，應熟練掌握。
【智能檢測】
一、填空題
1.列車上有出售食品的手推車（如圖8-7-8所示）。若貨物在車內擺放均勻，當前輪遇到障礙物A時，售貨員向下按扶把，這時手推車可以視為杠桿，支點是______（寫出字母）；當后輪遇到障礙物A時，售貨員向上提扶把，這時支點是______，手推車可以視為______力杠桿。
2.實驗桌上為你準備了以下實驗器材：老虎鉗、扳手、溫度計、天平、固定在鐵架臺頂端的滑輪、鑷子、彈簧測力計、量筒、 圖8-7-8
螺絲起子、拖把、筷子、指甲鉗等。
（1）以上器材中，不能作為杠桿使用的有 。
（2）小楊同學將以上器材中的杠桿分成三類，在他的分類中，老虎鉗屬于第一類，天平屬于第二類，鑷子屬于第三類。他分類時所依據的標準是：
。
（3）小趙同學將以上器材中的杠桿分成兩類，在她的分類中，老虎鉗，天平等屬于第一類，鑷子，指甲鉗等屬于第二類。她分類時所依據的標準是：
。
3. （2003.煙臺市）小明同學學習簡單機械后，對各種剪刀進行了搜集調查，形成了下列調查表。請你將表中內容補充完整，并分析、比較，歸納得出結論
。
名稱
用途
刀把長度
刀口長度
用力情況
特點
縫紉剪
剪布料
短
長
費力
一次可剪較長一段布
理發剪
剪頭發
短
費力
一次可剪較多頭發
鐵匠剪
剪鐵皮
長
短
能剪堅硬鐵皮
修枝剪
剪花枝
長
短
省力
4.張明同學用300N豎直向上的力去拉質量為60kg、靜止放在水平地面上的物體，物體所受的合力為______N。接著他同學改用100N水平向右的力去推這物體，物體以0.2m/s的速度在水平地面上做勻速直線運動，此時物體受到地面的摩擦力的大小為_______N，方向為_________，物體受到的合力為_____N，運動10min后，張明撤去外力，小車繼續滑行了2m，求張明在整個過程中做的功為 J 。
5.為了給一座樓供水，每天要用水泵把10m3的水送到30m的高處，則水泵工作一天要對水做 J的功。
6.某工人在水平地面上，用100N的水平力以0.4m/s的速度勻速推動重為600N的物體，使它沿水平面前進了5m，這個工人所做的功是_____J，功率是_____W．
7.兩臺機器的功率之比為3:1，它們做同樣多的功所需的時間之比_________；在相同時間內所做的功之比為___________。　
8.李林同學利用一個動滑輪提升重為900N的物體，所用拉力是500N，物體在10s內勻速上升了2m，在此過程中，拉力做功為___________J，拉力做功的功率為___________W，該動滑輪的機械效率是_____________％。
9.有人用如圖8-7-9所示的裝置提升一頭牛，(1)若人的質量為60kg，滑輪的重力和摩擦均不計，在圖中靜止時人對地面的壓力剛好為零，則牛的質量是 kg。(2)若人勻速提升一頭小牛，小牛的質量為200kg，人收拉繩4m，提升的機械效率為50%，則人做功為 J。(g=10N/kg)
圖8-7-9
二、選擇題
1.使用簡單機械有下列好處，其中哪一句話是錯誤的 （ ）
A．可以省力 B．可以省功
C．可以改變力的方向 D．可以減少沿力方向上移動的距離
2.下面屬于省力杠桿的是 （ ）
A.手握鋼筆寫字
B.用筷子夾菜
C.用大掃帚掃地
D.開啟汽水瓶蓋的起子
3.有四種器材：(1)自行車座；(2)機械手表；(3)衣服夾子；(4)發令手搶。其中利用彈簧形變的勢能轉化為動能工作的有 （ ）
A．(1)和(2) B．(2)和(3)。
C．(1)和(4) D．(2)和(4)。
4.汽車在平直道路上做勻速直線運動時，則　( )
A．汽車的速度跟路程成正比
B．汽車的運動狀態不變，故牽引力為零
C．汽車發動機做功也為零
D．汽車受到的重力和地面支持力是一對平衡力
5.用5N的力推一下重10N的木球，球沿水平地面滾了20m后停下，則推力對木球所做的功是 （ ）
A．100J B．200J C．300J D．無法判定
6.在下列情況中，力對物體做功的是 （ ）
A.某人提著水桶上樓
B.在水平光滑路面上向前滑動的木塊
C.起重機的鋼絲繩豎直向上拉著重物，重物水平移動了一段距離
D.用力推車，車沒有被推動
7.下列說法中正確的是 （ ）
　　A．機械效率越高的機械做功越快
　　B．機械效率越高的機械做功越多
　 C．功率越大的機械做功越快
D．功率越大的機械做功越多
8.分別用定滑輪、動滑輪、滑輪組提升同一重物，對繩子自由端所用的拉力分別為100N、80N、60N，不計滑輪軸處的摩擦，則機械效率最高的是 （ ）
A.定滑輪 B.動滑輪
C.滑輪組 D.不知道
9.兩個完全相同滑輪，其重力均為10N。分別用如圖8-7-10所示的兩種方式，將重40N的物體勻速提升0.5m。則下列判斷正確的是(不計繩與滑輪的摩擦)( )

A.力F1和F2大小相等
B.兩機械做的有用功相等
C.兩繩子自由端移動距離相等
D.兩裝置的機械效率相等
圖8-7-10
10.關于動能和勢能下列說法正確的是 （ ）
A.從樹上落下的蘋果，勢能減小，動能不變
B.從樹上落下的蘋果，勢能減小，動能增大
C.汽車勻速上坡，動能減小，勢能增大
D.汽車勻速上坡，動能增大，勢能增大
三、實驗作圖題
1.（2003.蘇州市）如圖8-7-11所示，杠桿OA處于平衡狀態，在圖中分別畫出力F1和F2對支點O的力臂l1和l2。
圖8-7-11
2.某同學研究杠桿的平衡條件，已知杠桿處于平衡狀態，根據杠桿平衡條件在表內填入未知量的數值。
次數
動力
（N）
阻力
（N）
動力臂
（cm）
阻力臂
（cm）
1
1.96
10
15
2
0.98
1.47
10
3.一根長1m左右、粗細均勻的細木棒，一個已知質量為m的鉤碼，一把刻度尺，還有一些細繩和一只鉛筆.只用這些器材如何測出這根細棒的質量？寫出實驗步驟及導出計算木棒質量的公式.
4.（2002.安徽省）圖8-7-12示為電工常用的鋼絲鉗，請你指出其中所用到的兩種物理知識：
　　 ①_____________________________________________
　　 ②_____________________________________________
圖8-7-12
5.（2003.三明市）剪鐵用的剪刀是省力杠桿還是費力杠桿？人工剪鐵皮時，有時用兩根鐵管套在剪刀柄上（如圖8-7-13所示），這是什么道理？

圖8-7-13
6.自行車是中國老百姓最常用的交通工具，從自行車的結構和使用來看，它涉及了許多物理知識。請填寫下表中的“應用舉例”和“物理原理”（填寫時盡可能言簡意明）。
應用舉例
物理原理
如：
腳蹬半徑大于傳動齒輪半徑
相當于省力杠桿
1
急剎車時，緊捏制動把手
2
減小轉動軸的摩擦和能耗
3
騎快車易出危險事故
四、計算題
1.（2002.天津市）用圖8-7-14所示的滑輪組提起重為800N的重物G，已知動滑輪的總重為200N，若不計繩重及摩擦，求（1）勻速拉動繩端所用的拉力F為多大?（2）滑輪組的機械效率是多少?



圖8-7-14
2.（2003.廣東省）)如圖8-7-15所示，某人用機械效率為80％的滑輪組勻速提升重120 N的物體，在2 s內，繩的自由端移動了6m，求：

(1)物體上升的高度和速度．
(2)人的拉力為多大?
(3)人所做的額外功是多大?

圖8-7-15
3.（2003.常德市）一保潔工人，要清洗一高樓的外墻，他使用了如圖8-7-16所示的裝置進行升降，已知工人的質量為60kg，保潔器材的質量為20kg，人對繩的拉力為300N，吊籃在拉力的作用下1min勻速上升了10m，求：
（1）此過程中的有用功
（2）拉力F做功的功率；
（3）滑輪組的機械效率（結果保留一位小數）。
圖8-7-16

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