最新九年级科学功和简单机械练习题Word文件下载.docx
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米=1焦耳
(4)下列情况下力对物体没有作功:
①物体没有受到力的作用,但因为惯性而通过一段距离;
②物体受到力作用,但没有移动一段距离;
③物体受到力的作用,同时物体也移动距离,但力的方向始终与运动方向垂直。
2、功率:
表示做功快慢的物理量
(1)功率:
单位时间内所做的功。
(2)功率的公式:
P=W/t=Fν
(3)功率的单位:
瓦特(W),1瓦特=1焦/秒
(4)功率大就是做功快,但做功多不一定做功快,做功时间长也不一定做功慢。
(5)功率是机器的主要技术性能之一,选用机器要根据需要选择功率合适的型号。
三、滑轮
1、滑轮:
也是一种简单机械。
2、定滑轮和动滑轮
(1)工作时轴的位置固定不动的滑轮是定滑轮。
它的实质是一个等臂杠杆。
如图3.2所示,支点O, 动力臂OA和阻力臂OB等长。
使用定滑轮不省力,但可以改变力的方向。
(2)使用动滑轮时,滑轮、轴与重物一起移动。
如图3.3所示,它的实质是动力臂OA是阻力臂OB的2倍的杠杆。
在不计滑轮摩擦与重力时,应用动滑轮能省一半力,是一个省力杠杆。
3、滑轮组:
使用滑轮组既可省力又可改变力的方向。
4、机械效率
(1)指的是有用功与总功的比值,总功是指动力对机械作的功,它也就是机械克服有用阻力做的有用功和克服摩擦阻力(或叫额外阻力)做的额外功之和。
(2)计算公式η=(W有/W总)×
100%
(3)机械效率总小于1,功率与机械效率是完全不同的概念。
四、杠杆
1、杠杆:
一根硬棒在力的作用下,如果能绕着固定点转动,这根硬棒就叫杠杆。
(1)杠杆的形状不一定是直的,也可以是弯的,可以是圆的、方的。
例如,撬石头的撬棒属于直臂杠杆,抽水机手柄属曲臂杠杆。
(2)杠杆的五要素:
支点O,动力F1、阻力F2、动力臂L1、阻力臂L2。
动力臂是指支点到动力作用线的垂直距离。
阻力臂是指支点到阻力作用线的垂直距离。
如图3.4为撬石头图示。
2、各种杠杆
(1)在复杂的机械中找出杠杆,例如,自行车中刹车把手,脚踏板连杆、车把手等。
(2)联系生活实际认识各种杠杆:
筷子、剪刀、钓鱼竿、镊子、老虎钳等。
(3)人体上的杠杆:
手臂提物、抬起脚跟、移动手指、移动胳膊、移动脚趾等时,我们实际上已经在使用人体骨骼杠杆。
3、研究杠杆的平衡
(1)杠杆平衡是指杠杆在动力和阻力作用下处于静止或匀速转动的状态。
(2)杠杆平衡条件是指杠杆平衡时它受到的力应该符合的条件,反之如果杠杆受到的力符合这样的条件,那杠杆也应该处于平衡状态。
实验表明该条件是:
F1×
L1=F2×
L2或F1/F2=L2/L1
(3)要注意:
动力使杠杆的转动方向与阻力使杠杆的转动方向相反。
(4)杠杆的转动取决于力和力臂乘积的大小。
4、杠杆的类型
(1)省力杠杆:
动力比阻力小,动力臂大于阻力臂,但动力移动距离比阻力移动的距离大,则费距离。
例:
老虎钳、剪铁皮剪刀、活塞式抽水机手柄。
(2)费力杠杆:
动力比阻力大,动力臂小于阻力臂,但动力移动的距离比阻力移动的距离小,则省距离。
钓鱼竿、镊子、理发剪刀。
(3)等臂杠杆:
动力臂等于阻力臂,不省力也不费力,主要能改变力的方向。
天平、定滑轮。
(4)合理选用各种杠杆:
必须同时考虑力的作用点和方向。
五、机械能
一个物体能够做功,我们就说它具有能量,物体能够做的功越多,它具有的能量就越大。
能量反映了物体具有做功的本领。
1、动能
(1)物体由于运动而具有的能量叫做动能。
例如拦河大坝放出的水流使水轮机转动带动发电机发电。
(2)动能大小跟运动物体的质量大小和速度有关,物体的速度越快,质量越大,动能就越大。
2、势能
(1)被举高的物体具有的能量叫重力势能。
(2)重力势能的大小与物体的质量大小和高度大小有关,处于某一位置物体相对于不同的参考平面,具有不同的高度值,在初中阶段讨论重力势能时,我们一般默认地平面为参考平面。
(3)弹性势能:
物体由于发生弹性形变具有的能量,物体的弹性势能还与物体自身的材料、结构、形状等因素有关。
对不同物体,由于发生形变的难易程度不同,即使发生相同的弹性形变,其弹性势能也可能不同。
3、机械能
(1)动能和势能统称机械能,动能和势能之间可以相互转化。
期间如果没有其它形式的能量参与转化,则动能和势能的总量(或总的机械能)守恒。
(2)能量的单位跟功的单位一样,是焦耳;
机械能是能量的一种,它的单位也是焦耳。
【启迪与拓展】
例1在水平地面上用500N的水平推力使重为1000N的木箱移动了80cm,那么推力对木箱做的功和重力对木箱做的功分别为多大?
分析:
本题要明确是哪几个力做功:
推力和重力,其次找出推力的方向及重力方向上分别移动的距离。
推力方向上移动距离S1=0.8m,在重力方向上没有移动距离S2=0
解:
推力对木箱做的功为:
W1=FS1=500N×
0.8m=400J
重力对木箱做的功:
W2=GS2=1000N×
0=0J
答:
推力对木箱做的功为400J,重力对木箱做的功为0J,要注意用W=FS计算时要明确F、S意义,并注意单位统一。
例2某人用一动滑轮将1000N的重物匀速举高2m,如图3.5绳子自由端所需拉力为600N,求:
该人在此过程中做了多少功?
本题所求是人做的功,也就是拉力F所做的功,所以代入功的公式时力的大小应为600N,移动距离应是绳子自由端移动的距离,绳子自由端移动的距离和重物移动距离不是同一个距离,前一个距离是后一个距离的2倍(你能分析一下其中的理由吗?
)即S=2h=2×
2m=4m。
W=FS=600N×
4m=2400J
该人在此过程中做了2400J。
对于以上计算必须明确求谁做的功,区分重物移动的距离和绳子自由端移动的距离。
例3如图3.6所示的装置来匀速拉动重为150N的物体A,使之通过10m路程,拉力F为10N,滑轮、绳子的自重和滑轮轴间的摩擦力均不计,则拉力F做了多少功?
重物与水平地面间的摩擦力FA为多大?
由于动滑轮上向左拉的有三段绳子,所以绳子自由端移动的距离S是物体A移动距离S'的3倍,S=3S',又由于不计滑轮、绳子的自重和滑轮轴间的摩擦力,滑轮组机械效率等于1,它是一个理想机械。
拉力所做的功:
W=FS=10N×
30m=300J
滑轮组(机械)克服有用阻力(即右边拉动滑轮的力)所做的功:
W'=F'S'
因为W=W',所以F'=FS/S'=300J/10m=30N
因为物A做匀速直线运动,所以FA=F'=30N
拉力F做了300J的功,摩擦力FA为30N。
注意:
这儿重力不做功,有用阻力是指A受到的摩擦力或者说是右边拉动滑轮的力。
例4作出下图中各杠杆的动力臂和阻力臂,并指出哪些是省力杠杆,哪些是费力杠杆。
(1)
(2)(3)(4)
图3.7
要作出杠杆图,先找杠杆的支点,羊角锤起钉子的A为支点,缝纫机踏板与铡刀支点为O点,滚轮上台阶中支点是E,根据杠杆示意图抽象出杠杆图形,分别作出动力臂和阻力臂,量出力边臂的长度即知是省力杠杆还是费力杠杆,如图3.8。
(1)
(2)(3) (4)
图3.8
解得:
羊角锤的动力臂大于阻力臂是省力杠杆,铡刀也是省力杠杆,滚轮上台阶也是省力杠杆,缝纫机踏脚板是费力杠杆。
例5如图3.9中是汽车过拉索桥示意图,图中桥AO为20m,拉索与桥夹角30º
汽车重2×
104N,速度2m/s,当车运动8秒时钢丝拉索上拉力多大?
桥AO是杠杆,O为支点,当车行驶8s时,车离桥头O点的距离是S=vt=2m/s×
8s=16m,此时应用杠杆平衡条件,可求得拉力F的大小。
汽车在桥上运动8s时到达B点,如图3.10所示,此时OB=16m,根据杠杆平衡条件可得:
G·
OB=F·
L L=AO/2=1/2×
20m=10m
F=OB·
G/L=16m×
2×
104N/10m=3.2×
104N
汽车运动8秒时,钢拉索绳子上受拉力2.4×
104N,在实际中轮渡上斜拉跳板也类似上题。
例6滚摆运动过程中,每次上升的高度逐渐降低,对此以下说法中错误的是:
A、滚摆运动到最高处时,动能为零
B、滚摆下落过程中重力势能转变成动能
C、滚摆运动过程中克服摩擦阻力做功,机械能不断减少
D、滚摆运动过程中,它的重力势能不变
滚摆上升过程高度增加,速度减慢,动能转化为重力势能,在滚摆上升到最高点,速度为零,动能为零,选项A正确。
同理,下落过程中,滚摆重力势能减少,速度增大,重力势能转化为动能,选项B也正确。
滚摆运动过程中,若没有能量损失,机械能总量守恒,题目的条件是“每次上升的高度逐渐降低“说明机械能不守恒,滚摆克服阻力做功,必定要损失一部分机械能,选项C也正确。
滚摆运动过程中,高度不断变化,重力势能不断变化,选项D是错误的,答案为D。
【思考与练习】
1、功包括两个必要的因素,一是________________,二是___________________。
2、功率是表示____________的物理量。
__________________完成的功,叫功率。
3、在下列哪种情况中,力对物体做了功( )
A、踢出去的足球在草地上滚动了一段距离
B、举重运动员举着杠铃不动
C、旅客提着箱子在水平路面上行走了一段路程
D、沿斜木板把货物推上卡车车箱
4、若用98牛的水平拉力,使质量为100千克的物体沿水平方向匀速前进10米,则拉力做的功是_________,重力做的功是__________,物体受到的阻力是__________。
5、一颗质量为20克的子弹从枪膛中水平射出,子弹在枪膛中受火药爆炸后产生气体的平均作用力是600牛,枪膛长60厘米,子弹从枪膛射击后飞行1200米,气体对子弹做的功为()
A、018B、120焦C、360焦D、7.2×
105焦
6、解放牌载重汽车的功率是85千瓦,它每分钟做功__________焦,400毫米台扇的功率是60瓦,它每分钟做功__________焦。
7、下列关于功率的叙述正确的是()
A、做功越多功率越大B、做功时间越长,功率越小
C、功率越大,做功用的时间越多D、在相同时间内,功率越大做功越多
8、使杠杆转动的力叫__________,阻碍杠杆转动的力叫_______,杠杆绕着转动的点叫________。
9、为了_____________,我们应该用动力臂比阻力臂的杠杆,为了__________,我们应该用动力臂比阻力臂短的杠杆,既________又_________的杠杆是没有的。
10、杠杆的平衡条件()
A、动力等于阻力
B、动力臂等于阻力臂
C、动力与动力臂之比等于动力臂与阻力臂之比
D、动力与动力臂的乘积等于阻力与阻力臂的乘积
11、定滑轮的实质是一个_______杠杆,动滑轮的实质是____________________的杠杆。
12、用滑轮组提起重物所用力的大小取决于()
A、穿绕滑轮组的绳子长短
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