蘇教版九年級上冊物理知識點第十一章匯總

一、滑輪

1、豎直提升重物的典型例題

例1、在小型建筑工地，常用簡易的起重設備豎直吊運建筑材料，其工作原理相當于如圖所示的滑輪組。某次將總重G為4000N的磚塊勻速吊運到高為10m的樓上，用時40s，卷揚機提供的拉力F為2500N。求在此過程中：(1)有用功;(2)拉力F的功和功率;(3)滑輪組的機械效率。

難點突破： 所謂“有用功”，就是“對我們有用的功”。在利用定滑輪、動滑輪、或者滑輪組沿豎直方向提升重物時，我們的目的都是讓重物升到我們所需的高度。所以有用功就應是滑輪鉤克服物體重力向上拉物體的力和物體在此力作用下升高的高度的乘積。根據二力平衡知識，物體所受的重力和我們(滑輪鉤)克服物體重力向上拉物體的力應是一對平衡力。再根據功的定義，功“等于作用在物體上的力和物體在力的方向上通過的距離的乘積”，所以，此時克服物體重力做的有用功就是“物重乘以重物上升高度”，即W有用=G物h物。而我們做的總功就應是作用在繩子自由端的力和繩子自由端移動距離的乘積。即W總= F繩S繩。機械效率η=W有/W總=G物h物/F繩S繩。在動滑輪和滑輪組中，我們要注意S繩=nh物。

通過讀題，我們可以知道：G物=4000N ，h物=10m，t=40s，F繩=2500N。另外，從圖上我們還可知，動滑輪上有2段繩子，n=2。

正確解法：

(1)W有=G物h物=4000×10J=4×104J;

(2)W總=F繩S繩=F×2h物=2500×2×10J=5×104J，P=W/t=5×104J/40s=1.25×103W;

(3)η=W有/W總=4×104J/5×104J=80%。

2、水平拉動重物的典型例題

例2、小勇用右上圖所示滑輪組拉著物體勻速前進了0.2m，則繩子自由端移動的距離為 m。若物體與地面的摩擦力為9N，則他所做的功是多少?如果小勇對繩的拉力F=4N，該滑輪組的機械效率為多少?

難點突破：在使用定滑輪、動滑輪、或者滑輪組沿水平方向勻速拉動重物時，物體在滑輪鉤的水平拉力下勻速移動。我們的目的恰好也是讓物體在水平方向移動，所以我們做的有用功就滑輪鉤的拉力和物體在水平方向上移動的距離L的乘積。因物體勻速直線運動，根據二力平衡知識，滑輪鉤的拉力和物體與地面的摩擦力是一對平衡力，即拉力與摩擦力相等。所以有做功可以這樣計算：W有用=fL。特別強調此時的有用功不是W有=G物h物。總功就是作用在繩子上的拉力F和繩子自由端移動距離S的乘積。即W總=F繩S繩。所以機械效率η=W有/W總=fL/F繩S繩。

此題我們讀題不難知道f=9N，h物=0.2m ，F繩=4N。另外從圖知，動滑輪上有3段繩子，所以n=3;

正確解法：

(1)S繩=nh物=3×0.2m=0.6m

(2)W有=fL=9N×0.2m=1.8J

(3)η=W有/W總=fL/F繩S繩=1.8J/(4N×0.6m)=75%

二、斜面

例3、如圖所示，斜面長S=10m，高h=4m。用沿斜面方向的推力F，將一個重為100N的物體由斜面底端A勻速推到頂端B。運動過程中物體克服摩擦力做了100J的功。求：(1)運動過程中克服物體的重力做的功;(2)斜面的機械效率;(3)推力F的大小。

難點突破： 使用任何機械都不省功。斜面也不例外。我們使用斜面推物體時，雖然省了力但費了距離。如圖中S=10m>h=4m。不管我們使用斜面做了多少功，我們的目的只是把物體提到離地面一定高度的地方。所以我們做的有用功實際上就是克服物體重力向上提的力和物體被提高高度的乘積，即W有用=G物h物。因物體和斜面之間有磨擦，我們在推物體過程中還要克服摩擦力做100J的功。這個功不是我們所想要的，因此我們叫它額外功。額外功等于物體與斜面之間的摩擦力f與在斜面上移動的距離L的乘積，即W額外=fL。推力F和物體在斜面上通過的距離S的乘積就是總功了。即W總=F推S斜面長。有用功加上額外功等于總功，即W總=W有用+W額外。一般我們用L表示斜面的長，h表示斜面的高，f表示物體與斜面之間的摩擦力，G表示物重，F表示沿斜面向上推(拉)物體的力。則機械效率η=W有/W總=G物h物/FL= G物h物/( G物h物+FL)。

此題中，已知斜面的長L=10m，斜面的高h=4m，物重G=100N，W額外=100J。求W有用、斜面機械效率η、推力F。

正確解法：

(1)W有用=G物h物=100N×4m=400J ;

(2)W總=W有用+W額外=400J+100J=500J， η=W有/W總=400J/500J= 80%;

(3)F推=W總L斜面長=500J/10m=50N。

三、杠桿

例4.用一個杠桿來提升重物。已知動力臂是阻力臂的3倍，物體重600N，手向下壓杠桿的動力是210N，物體被提升20cm。求：(l)手壓杠桿下降的高度;(2)人做了多少總功;(3)人做了多少額外功;(4)杠桿的機械效率是多大。

難點突破：根據動力臂是阻力臂的3倍，可知動力移動距離是物體上升高度的3倍，即S=20cm×3=60cm=0.6m。我們的目的是把重物提升20cm，因此，和使用豎直滑輪、斜面提升重物一樣，我們做的有作功應是克服物體重力做的功，即W有用=G物h物。人做的總功等于手向下壓杠桿的動力乘以動力移動的距離，即W總=FS。額外功等于總功減去有用功(W額外=W總-W有用)，所以要先求有用功。杠桿機械效率等于有用功除以總功，即η=W有/W總=G物h物/(F動力S動力移動)。

通過讀題，我們可以知道，S動力移動=0.6m，G物=600N,F動力=210N, h物=20cm.我們要求：手壓杠桿下降的高度S動力移動、人做的總功W總、人做的額外功W額外、杠桿的機械效率η。

正確解法：

(1)物體上升高度h=20cm=0.2m，動力移動距離：S動力移動=3h=3×0.2m=0.6m;

(2)人做的總功：W總=FS=210N×0.6m=126J;

(3)W有用=G物h物=600N×0.2m=120J，W額=W總-W額=126J-120J=6J;

(4)η=W有/W總=120J/126J=95.2%。

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