說明

本書是依據國家教育部《全日制義務教育物理課程標準》和江蘇

科技出版社《義務教育課程標準實驗教科書?物理》九年級上冊而

編寫的，供九年級第一學期使用。

本書旨在幫助同學們進一步理解和掌握課本內容，全面把握課本

的學習體系，提高思維能力，掌握科學有效的學習方法。

“學習要求”結合課程標準對本節的學習提出具體的知識與技

能、過程與方法、情感態度與價值觀三個維度的學習要求。

“學習指導”對本節教材重點、難點的把握，學習方法方法的指

導。

“典型范例”著重分析典型問題的解題思路、精析問題中的思考

方法，幫助同學們理解所學知識，學會科學地思考和解決問題的方

法。并通過點評使同學們達到舉一反三的目的。

“活動與探究”提供一些活動案例讓同學們在課余時間進行探

究。既豐富同學們的課外生活、鞏固了所學物理知識，又幫助同學

們形成合作探究的良好學習習慣。

“思考與練習”編入了三個維度的基本試題，便于同學們達到課

標的基本要求。同時還有適量的拓展和提高，以利于同學們創新意

識和開放思維的形成。

“相關鏈接”提供的是一些物理史科、趣味物理、思考性問題等

閱讀性短文，力求淺顯具體、生動有趣，旨在擴大知識面，激發同

學們科學探索的欲望。

本書聘請有豐富教學實踐經驗的一線優秀教師和教研人員負責

編寫和統稿，本書編委會審稿、定稿。

由于時間倉促、水平有限，書中定有疏漏和不當之處，敬請廣大

讀者在使用本書過程中多提寶貴意見，以便進一步修正，使之日臻

完善。

本書編

寫組

第十一章、簡單機械和功

一、杠桿

學習要求

1.知道什么是杠桿，能從常見的工具中認出杠桿。

2.通過觀察和實驗了解杠桿的結構，熟悉有關杠桿的名稱：支點、

動力、阻力、動力臂、阻力臂。

3.理解力臂的概念，會畫杠桿的動力臂和阻力臂。

4.經歷探究杠桿平衡條件的過程，理解杠桿平衡的條件，并能用它

分析解決簡單的有關杠桿平衡的問題。

5.知道杠桿的種類以及各種杠桿的特點。

6.知道杠桿在實際生活中的應用。

7.通過了解杠桿的應用，進一步認識物理學是有用的，提高學習物

理的興趣。

學習指導

1.力臂的概念。力臂是本節的難點。對力臂的理解，注意以下幾點:

（1）力臂是指支點到力（動力或阻力）作用線的距離，而不是從支

點到力的作用點的距離。

（2）當作用在杠桿上的力的方向改變時，其力臂的大小一般也將發

生改變。

（3）力臂不一定在杠桿上，如圖所示

（4）若力的作用線過支點，則它的力臂為零。

（5）畫力臂三步驟：找支點、畫出力的作用線、作支點到力的作用

'o

線的垂線（有時需要將力的作用線進產蹤■返，延長1/

L2B

2.經歷探究杠桿平衡條件的過程是本節學習的重點，探究的過程中

要注意以下幾點：

（1）設計實驗方案①選取實驗工具②寫出實驗步驟③設計記錄數據

的表格等

（2）調節杠桿水平平衡時，依照“右高右旋，左高左旋”的方法，

即杠桿右邊高則螺母向右移，杠桿左邊高則向左移，直至杠桿水平

平衡。注意杠桿水平平衡一旦調好，不得隨意再旋轉平衡螺母，否

則會影響實驗結果。

（3）實驗中，每次改變動力、阻力、動力臂、阻力臂后都要使杠桿

保持水平平衡，這樣動力臂和阻力臂都可以直接讀出。動力臂和阻

力臂的長度單位不一定要用米，只要兩個力臂的長度單位統一就可

以了。

3.根據已學過的杠桿知識，注意觀察生活中各種形狀的杠桿，如指

甲剪、釣魚竿、剪刀、筷子、天平、獨輪車等。并能按照動力臂與

阻力臂長短的關系分析和判斷是省力杠桿、費力杠桿還是等臂杠桿。

根據杠桿平衡條件，生活中使用時要注意兩點：（1）要省力就要多

移動距離；（2）要省距離就要費力，省力又省距離的杠桿是沒有的。

曲型范例

例1.關于力臂，下列說法k正確的是（）

A.從動力作用點到支點的距離叫做動力臂

B.力臂就是杠桿的長度

C.從支點到阻力作用線的距離叫做阻力臂

D.力臂一定在杠桿上

精析：力臂是從支點到力的作用線的距離，簡單地說，就是“點

L

到線“瞅距離，而爾是“點個到"點”的?離。力臂不一定外桿

的長度，也不一定在杠桿上。如圖所示。漓地捧），，d

全解：應選（C）

點評：力臂是從支點到力的作用線的距離。如圖（a）、（b）所示,

雖然力的作用點A相同，但力的方向不同，畫出力臂也不同。

例2.張華和爸爸在公園玩蹺蹺板，張華重250N,爸爸重750N。

當爸爸離蹺蹺板的轉軸0.5m時，張華應該坐在哪里才能使蹺蹺板平

衡？

精析：利用杠桿平衡條件解題，首先要弄清動力、動力臂、阻力、

阻力臂。本題中阻力為爸爸對杠桿的力F2=750N,阻力臂為l_2=0.5m,

動力為張華對杠桿的力F1=250N,動力臂即為張華離轉軸的距離。

全解：根據杠桿平衡條件FL=F2L2,得

|_尸號|_2二二變XO.5m=1.5m

Fl250N

答：張華應該坐在離轉軸1.5m處。

活動與探究

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。如把其右半段對折起來，那么它是否還能保持原來的平衡狀

態呢？為什么？動手做一做這個實驗。

思考與練習

一、填空題

1.我們在日常使用的工具中很多是利用杠桿知識制成的，我們分析

杠桿時，首先要找到杠桿繞著轉動的固定點叫，然后分析

杠桿的受力情況，即使杠桿轉動的力叫，阻礙杠桿轉動的

力叫O

2.杠桿有三類，既省力杠桿、費力杠桿和等臂杠桿。在撬棒、天平、

鋤刀、扳手、酒瓶起子、理發剪刀、釣魚桿等常見杠桿中，屬于省

力杠桿的有,屬于費力杠桿的

有,屬于等臂杠桿的有。

3.一把桿秤自重不計，提紐到秤鉤的距離是4cm,

秤泥重為4.9N,用這樣的桿秤來稱量質量為2kg的物體《伸縮牙

秤坨離提紐cm時，秤桿平衡。

第4題

4.杠桿的應用非常廣泛，工具車上的起重臂就是一個

費力杠桿.使用它的具體好處是

二、選擇題

5.下圖是一些日常生活中所使用的工具，其中屬于省力杠桿的是

)

6.一根桿秤，如果秤坨被磨損掉一部分,用它稱得的質量將比被稱

物體的實際質量（）

A.偏大B.偏小C.相等D.無法判定

7.園藝師傅使用如圖所示的剪刀修剪樹枝時，常把樹枝盡量往剪刀

軸o靠近，這樣做的目的是為了（）

A.增大阻力臂，減小動力移動的距離第7題圖

B.減小動力臂，減小動力移動的距離

C.增大動力臂，省力

D.減小阻力臂，省力

8.人體的運動系統相當復雜，但最基本的運動形式是，骨骼在肌肉

提供的動力作用下繞關節轉動如圖所示是手端起茶杯的情景，其

前臂骨骼相當于杠桿，肱二頭

縮提供動力.由圖可以看出，

一個（）

A.費力、省距離的杠桿

B.省力、費距離的杠桿

C.既費力，也費距離的杠

D.既省力，也省距離的杠

9.一均勻杠桿A處掛2個鉤碼，B處掛1個鉤碼，杠桿恰好平衡.若

鉤碼的質量均為50g,在A、B兩處再各加一，匚匚膏斗匚宙

A.杠桿仍平衡B.杠桿的左邊向下9題圖

C.杠桿的右邊向下傾D.無法確定杠桿是否平衡

三、作圖、實驗題

10.如圖所示，使用羊角錘拔釘子，動力作用在錘柄上力點.請作出

拔釘子時所用最小動力廠的示意圖.(注意：請在圖上保留為確保

作圖準確所畫的輔助線.)

第10題圖

11.在“研究杠桿平衡條件”的實驗中，在如圖所示的實驗裝置中：

(1)實驗前沒有掛鉤碼時，發現杠桿左端下傾，應將杠桿右端

螺母向(選填“左”或“右”)邊旋一些，使杠桿在水平位置

平衡。

(2)實驗時只有8個相同的鉤碼，杠桿上每格等距，當在A點

掛4個鉤碼時，則怎樣掛鉤碼可以使杠桿在水平位置平衡？(請設計

兩種方案)

①.;②

______________________________________________________________________________________________O

(3)在實驗中，王亮同學猜想：杠桿平衡的條件可能是:動力

+動力臂=阻力+阻力臂。馬欣同學猜想：杠桿平衡的條件可能是:

動力義動力臂=阻力X阻力臂。他們共同通過實驗，獲得了一組數

據。如下表。

動力臂阻力臂

動力FJNL./cm阻力F2/NL2/cm

3663

根據上表數據，他們都認為自己的猜想是對的、對方是錯誤的,

那么你認為他們實驗的驗證方法存在什么問題?

三、計算、論述題

12.如圖所示，一根輕質木桿A端細線下所掛50N的重物靜止在水

平地面上。當在B點加豎直向下的力F=30N作用時，木桿恰能

在水平位置處于平衡狀態，此時細線豎直。已知0A=15cm,0B=5cm,

則重物對水平地面的壓力為多少？

//////

A__________________B

O

I~~I▼F

II

///////////

第12題圖

相關鏈接

能把地球舉起來嗎？

傳說，阿基米德發現了杠桿原理后，曾產生過撬動地球的假想。

他在給敘拉古國國王希羅的信中寫道：“只要給我一個支點和立足

點，我就能移動地球?！眹蹩葱胖罅⒓凑僖娏税⒒椎拢⒄f：

“當著眾神起誓，你真的能移動地球嗎？"阿基米德不慌不忙地用

撬石頭的例子作比喻，向國王講了杠桿的原理，然后坦率地回答說:

“不，我只是根據原理作了這樣的假想。事實上，我也站不到地球

以外的什么地方去，也找不到這樣長和堅固的杠桿，也找不到擱杠

桿的支點?！眹跖诉@個道理，很高興。

二、滑輪

學習要求

1.通過觀察和實驗，了解滑輪的結構，能區別定滑輪和動滑輪

2.理解滑輪的工作原理，會用這一原理對有關問題進行簡單的計算

3.經歷實驗探究過程，了解使用定滑輪和動滑輪的特點：定滑輪不

省力，但能改變力的方向；動滑輪省力，但不能改變力的方向

4.能識別生活和生產中常見的滑輪

5.了解滑輪組的特點：既可以省力又可以改變力的方向。學會組裝

簡單的滑輪組，體驗設計制作的樂趣。

6.了解輪軸的工作原理和斜面可以省力的原因

7.通過了解簡單機械的應用，初步認識科學技術對人類社會發展的

作用

學習指導

1.通過對定滑輪和動滑輪的杠桿變形分析，理解定滑輪不省力而動

滑輪省一半力的結論。

如圖（a）所示是一個定滑輪的杠桿變形示意圖。假定在某一瞬間

滑輪靜止不動，定滑輪的軸心為支點（支點不動），動力、阻力作用

點分別在繩子與輪相切的圓周邊緣。顯然，動力臂、阻力臂都等于

圓的半徑，根據杠桿平衡條件，故尸=6,即不省力。

如圖（b）所示是一個動滑輪的杠桿變形示意圖。假定在某一瞬間

滑輪也靜止不動。支點在一邊繩子與輪相切的位置，支點上下移動,

而動力作用點在繩子與輪相切的另一邊，阻力的作用點在軸心。顯

然動力臂為阻力臂的兩倍，故依據杠桿平衡條件F=1/2G,即省一半

力。

2.使用滑輪組要注意幾個問題

(1)區分“最方便”和“最省力”的含義?！胺奖恪笔侵溉苏驹诘?/p>

上用力向下拉繩子，既省力又方便；而“最省力”是指盡量多地增

加動滑輪上相連的繩子的股數。

(2)滑輪組一般是省力的，省力的多少是由吊起(或承擔)動滑輪

的繩子股數決定的。

(3)設拉力移動距離為s,拉力移動的速度為v,重物上升的高度

為h,重物上升的速度為v物，則存在以下關系s=nh,v=nv物，

n為動滑輪上繩子的股數。

(4)滑輪組繩子的繞法是各種各樣的，其繞法也是本節的一個重點。

由關系式尸二工6,當n為奇數時，繩子在動滑輪上打結開始繞；當n

n

為偶數時，繩子在定滑輪上打結開始繞，也就是按“奇動偶定”的

方法繞繩子。(如下圖所示)

通過動滑

輪有5根

n

曲型范例

例1圖中給出兩組滑輪組（a）、（b）,若它們分別提起同一重物,

請畫出其中最省力的一組滑輪組的繞繩方法.（不計滑輪重、繩重及

摩擦）

(a)(b)(c)

精析：“省力”就是在動滑輪個數相同時，盡量采用繩子與動滑

輪相連股數較多的方法；或在動滑輪個數不同時選用動滑輪多的一

組，因此，應選用（b）組滑輪組。

全解：如圖（c）所示

點評：本題考查了兩個知識點，一是滑輪組的省力多少是由繞過

動滑輪的繩子的股數決定的；二是裝配滑輪組。

例2.用如圖所示滑輪組勻速拉動重1000N的物體A,所用拉力

FFOON。繩子自由端移動速度為0.2m/s.求物體與地面之間的摩擦力

f和2秒內物體移動的距離。（不計滑輪重和輪和軸之間的摩擦）

精析：繩子自由端移動的距離s與物體移動的距離s，的關系為

s=ns，，繩子自由端移動的速度v也等于物體移動速度V，的n倍,

即v=nv'o

全解：設n是動滑輪上繩子的股數，f為物體與水平平面之間的

摩擦阻力。

本題中，n=2,由尸二工1:得

n

f二nF=2X100N=200N

物體移動的速度V,=上二絲也=0.1m/s

n2

2s內物體移動的距離

S'=v't=0.1m/sX2s=0.2m.

點評：繩子自由端移動的距離、速度與物體移動的距離、速度是

同學們容易混淆的問題，應特別注意。

活動與探究

設計一個升降裝置

將重物從樓下搬到樓上是很辛苦的。有一個同學學習了滑輪的

知識后，運用所學知識，利用滑輪設計了一個升降裝置，在爸爸的

幫助下把它安裝在家里的陽臺上，通過它把物體吊上樓來。如果讓

你來設計，你能畫出示意圖嗎？試試看。

思考與練習

一、填空題

1.滑輪在使用時，根據軸的位置是否移動，分為定滑輪和動滑輪兩

種。定滑輪實際上就是杠桿，所以使用定滑輪不

能，但可以改變O動滑輪實際上就是

杠桿,所以使用動滑輪可以，但不能改變O如果將

定滑輪和動滑輪組合起來使用，就可以既省力又方便。

二、選擇題

2.學校國旗的旗桿頂上有一個滑輪，升旗時往下拉動繩子，國旗就

會上升。下列對這個滑輪的說法中正確的是（)

A.這是一個動滑輪，可省力

B.這是一個定滑輪，可省力

C.這是一個動滑輪,可改變力的方向

D.這是一個定滑輪,可改變力的方向

3.用滑輪組勻速提升重物，當繩子的自由端被拉下2m時，物體升高

了0.5m,被提

升的重物的質量為20kg。若不計動滑輪重和摩擦阻力，則拉繩子

的力應為（）

A.40NB.49N

C.98ND.5N

4.如圖所示的裝置中，物體B和動滑輪總重10N,且恰好勻速舉。

則A物體受到的摩擦力的方向和大小為（）2

A.水平向右5NB.水平向右,而飛X

第4題圖'W

C.水平向左10ND.水平向左5N1

B

三、作圖題

5.如圖有一動滑輪提升重物，要求在圖中標明支點0,畫出FiF2的

力臂LiL20

6..如圖5所示，每個滑輪（不分大小）重為5N,要提升的重物重為

120N,用來串繞滑輪組的繩子能承受的最大拉力是30N。請畫出能安

全提升重物的滑輪組的繞法。

第5題圖第6題圖

三、計算、論述題

7.如圖所示，物體A以1m/s的速度勻速運動，已知F=100N,不計滑

輪與繩子之間的摩擦，求：（1）物體A受到地面的阻力；（2）在5s

內，繩子的自由端移動的距離。

第7題圖

8.某人利用如圖所示的滑輪組，用200N的拉力在20s內將重為

G=480N的物體勻速提高h=2m,若不計摩擦和繩重，求:干繩子的

自由端移動的速度和動滑輪重；（2）若再增加150N的重步,要使物

體勻速上升，作用在繩子的自由端的拉力為多大。M

第8題圖

相關鏈接

滑輪在生活和生產中有很多應用，例如，旗桿上的滑輪，起重機

上的滑輪，以及利用滑輪移動收音機的指針以指示電臺的頻率位置

等。

工廠里有一種特殊結構的滑輪，叫做差動滑輪（俗稱神仙葫蘆）,

/?irn

F

它由兩個直徑相差不多的定滑輪和一個動滑輪組成，其示意圖如圖

所示。有了它，只需一個人就可以緩緩吊起或移動很重的物體。你

能分析一下其中的道理嗎？

三、功

學習要求

1.理解功的概念，經歷實驗探究體驗做功的過程，理解做功的兩個

必要條件，并能正確判斷某個力是否做功。

2.知道功的公式，會對有關功的問題進行簡單的計算。

3.知道功的單位“焦耳（J）”，并能在計算中正確應用。

4.通過觀察、討論和實驗了解功的物理意義。

5.通過對實例的分析，體驗并能知道做功是能量轉化或轉移的過程。

知道使用任何機械都不能省功。

6.了解科學家進行科學探究的歷史，進一步增強物理學習的興趣，

逐步形成獻身科學的意識。

學習指導

1.做功的兩個必要因素。

物理學中的“做功”與日常生活中的“做工”是不同的，物理學中

的做功必須要滿足兩個必要條件：一是作用在物體上的力，二是物

體在力的方向上通過一段距離。只有滿足這兩個條件，我們才說力

對物體做了功。因此有三種情況物理學中是不承認做功的：（1）物

體雖然受力，但未通過距離。例如人用力推墻壁，由于墻壁未移動,

所以人未做功。（2）物體雖然移動了一段距離，但無外力作用。例

如冰塊在光滑的水平冰面上勻速滑動，雖然冰塊在水平方向移動了

一段距離，但水平方向上并無作用力，因此不做功。（3）力的方向

與物體運動的方向垂直。例如人提水桶在水平方向上移動一段距離,

由于人對水桶的作用力是豎直向上的，因而這個力也不做功。

2.功的大小。

功的大小等于力跟物體在該力方向上通過的距離的乘積。力對物體

做功的多少只與這兩個因素有關，與物體的運動狀態（如豎直方向

還是水平方向，勻速運動還是加速運動等）、物體的質量、支持面是

否光滑無關。

3.功的單位是焦耳（J）,1J表示1N的力使物體在這個力的方向上

移動1m所做的功。焦耳是一個比較小的單位，將兩個雞蛋勻速舉高

1m做的功大約為1J

曲型范例

例「下列四種情境中，人對物體做功的是

A提著水桶在水平地面上勻速前進

B舉著杠鈴原地不動

C用力搬石頭但沒有搬動

D推著小車前進

精析：判斷一個力對物體是否做功，必須同時滿足兩個必要的因

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。

全解：A選項中提水桶施力的方向是豎直向上，水桶的移動的方

向為水平方向，雖然水桶受力了，也移動了距離，但是沒有在力的

方向上移動一段距離，所以沒有對水桶做功。B選項對杠鈴施力了，

但沒有移動距離，所以沒有對杠鈴做功。C選項中對石頭施力了，但

沒有移動距離，所以沒有對石頭做功。D選項推小車向前施力，且小

車在向前的方向上移動一段距離，所以對小車做了功。答案為D。

點評：通過對這個問題的解析，學生能進一步理解做功的兩個必

要因素。

例2.一列火車以20m/s的速度在平直的軌道上勻速行駛，整列

火車受的阻力是9X104N,問這列火車行駛1min火車做了多少功？

精析：解此題時，首先注意火車做勻速直線運動，因此火車的牽

引力和阻力是一對平衡力，則F=f,另外距離可以利用S=vt來求，最

后可用公式W=Fs求出火車在這段距離中所做的功。

全解：由V=S/t得，S=Vt=20m/sX60s=1200m

根據：W=FS得

W二FS=fs=9X104NX1200m=1.08X108J

點評：本題不僅訓練了功的計算，而且訓練了由物體的運動狀態

來確定物體受力情況的思維過程。

活動與探究

九年級(10)班位于教學樓的三樓，若一位中學生沿樓梯勻速

爬上三樓，請你估測一下該學生在該過程中做功大約為多少。

思考與練習

一、填空題

1.物理學中的做功包含兩個必要的因素：

(1),

(2)o功的計算公式

是，國際單位制中功的單位是O

2.九年級(5)班的同學學習了功的知識后，他們討論對物體做功

的多少。李壯同學用10N的水平拉力將重300N的箱子沿水平地面移

動了5m,張強同學將這個箱子勻速舉高2m,王明同學將這個箱子舉

起后在空中停留5so李壯同學做功是J,張強同學做功是

J,王明將箱子在空中停留5s過程中做功Jo

3.如圖所示，在拉力F作用下，重為120N的物體豎而

直向上做勻速直線運動，物體上升的速度為0.4m/s,卜

則拉力F的大小為N,在5s內拉力做功曰

第3題圖

（不計動滑輪的重、繩子的重及各處的摩擦）

二、選擇題

4.如圖所示，用水平力F拉著重為100N的物體在水平地面上向左

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500J

B.拉力大小為100N

第4題

C.拉力大小為120N

D.拉力做的功為100J

5.以下事例中，重力做功的是（）

A.冰球在水平的冰面上滾動B.皮劃艇在平靜水面快速滑行

C.跳水運動員下落D.舉重運動員把杠鈴舉起停在空

中靜止不動

三、計算、論述題

6.一輛重為20000N的汽車在水平的公路上勻速行駛，汽車所受阻

力為車重的0.3倍，汽車在1分鐘內行駛1.5Km,問在1分鐘內牽引

力做功多少焦？汽車受的重力做功多少焦？

相關鏈接

功的原理及應用

使用動滑輪能省力，但不能省功，這個結論也適用于其他機械。

大量的實驗和理論研究表明：使用任何機械都不能省功，這個結論

叫功的原理。

任何復雜的機械都是由簡單機械組合而成的，因此功的原理對一

切機械都適用。這個結論在歷史上曾被譽為“機械的黃金定律”，對

機械的使用和研制都具有重要的指導意義。下面我們利用功的原理

來解釋一下使用斜面為什么省力？如圖所示，物體所受重力為G,斜

面長為L、高為h,F為沿斜面拉物體的力。根據功的原理，我們知

道使用任何機械都不能省功。如果不計物體與斜面之間的摩擦，用

力F沿斜面把物體勻速推上去所做的功，應該等于直接將物體舉高

所做的功。據此請你推導出F的計算公式。

四、功率

學習要求

1.理解功率的概念。了解功率的物理意義。

2.知道功率的公式P=?=Fv,會對有關功率的問題進行簡單的計

t

舁。

3.知道功率的單位“瓦特（W）”，并能在計算中正確應用。

4.經歷探究人體的輸出功率的過程，進一步熟悉科學探究的基本步

驟。

5.進一步形成樂于探究自然現象和日常生活中的物理學道理的習

慣，增強將科學技術應用于日常生活、社會實踐的意識。

學習指導

1.功率是表示物體做功快慢的物理量。功率的定義為單位時間內完

成的功。單位時間內完成的功越多，做功就越快，完成相同的功所

需的時間就越短。由功率公式可見功率大小是由做功多少與所用的

時間共同決定的，做功多，功率不一定大；時間長，功率也不一定

小。

2.功率的單位W是一個導出單位，是從功率的定義中得出來的。

1W=1J/S,表示在1S的時間完成1J的功。由于“W”比較小，在實

際應用中常用kW作為功率的單位：1Kw=1000W。在學習中應分清功

的符號和功率的單位。

3.在使用P二進行計算時，P、W、t的單位分別為w、J和S,請注意

單位的統一性。

4.根據歸FS,得到功率P=上=2二F.上二Fv的另一種表達形式，它對

ttt

解決車、船的速度、功率、牽引力的問題較為方便。

曲型范例

例1.下列關于功率的說法正確的是（）

A.功率大的機械比功率小的機械做功一定多

B.功率大的機械比功率小的機械做功一定少

C.功率大的機械工作時所用的時間一定少

D.功率大的機械工作時做功一定快

精析：功率定義為單位時間內完成的功，由所做功的多少和所用

的時間決定，它反映了物體做功的快慢。A、B、C中都缺少一個因素,

判斷是錯誤的。

全解：物理學中用功率表示物體做功的快慢，所以功率大的機械

做功一定快，故選D。

點評：類比是學習物理常用的方法，例1中我們可以將功率與速

度作類比，物體運動的路程長，運動的速度不一定大；物體運動的

速度小，運動的路程不一定短。我們可以用同樣的方法來理解功率。

例2.暑假中，明明和爸爸到花果山去游玩，同時他們進行了爬

山比賽，已知明明和爸爸的體重之比為2:3,從山底分別沿兩條不同

的路線爬上同一山頂所用的時間之比是3:4,則明明和爸爸爬山的功

率之比為（）

A.2：3B.1：2C.9：8D.8：9

精析:功率吟年所喝嘿x,|x片

全解:選Do

點評：本題中明明和爸爸沿不同路線爬山，路徑不同，但他們在

力的方向上（豎直方向上）移動的距離是相同的。

例3.一輛“奧迪”A4轎車用3000N的牽引力以72Km/h的速度在

高速公路上行駛，這時轎車的功率是多少

精析：根據P=上二2二F.士二Fv,已知力F和速度v就可以求出功

ttt

率P。不過要注意各量的單位，72Km/h要化成用m/s作單位。

全解：v=72Km/h=20m/s

P=FV=3000NX20m/s=6X104w

點評：本題能訓練學生根據不同的已知條件確定解題思路。

活動與探究

每臺動力機械都有它的額定功率，也就是正常工作時的功率，常

標在機械的銘牌上。下表中列出了幾種動力機械，請你至少調查其

中的兩種，把它的型號和額定功率填入表中。

機械名

柴油機拖拉機汽車摩托車洗衣機

稱

型號

額定功

率

思考與練習

一、填空題

1.如圖為某舉重運動員在0.5s內由支撐到起立將杠鈴舉勺個'

拍攝**”?

的兩張照片，杠鈴的質量為100kg,則杠鈴重為N.若這個

過

程中運動員將杠鈴舉高約o.5m,則該運動員在上述過程中對杠鈴做

功的平均功率約

為W.(g取10N/kg)

2.某人在水平地面上用100N的水平推力推動重為500N的物體，使

物體以0.2m/s的速度勻速移動了3m,此人做的功是J,

功率是W.

3.小剛要鋸開厚度均勻的木板，每拉一次，據條移動的距離為0.3m,

所用的力為180N,連續拉鋸50次用了1min,這個過程中小剛做功

為J,功率是W.

二、選擇題

4.李明同學快速地由一樓跑到三樓的過程中，他的功率與下列哪個

值最相近（）

A.5WB.50WC.500W

D.5000W

5.在中考體育測試的跳繩項目中，某同學取得了每分鐘跳150次的

好成績。假設他每跳一次所用時間相等，每次跳離地面的平均高

度為6cm。則他跳繩時的功率最接近于：（）

A.7.5WB.75WC.4500WD.7500W

6.實驗中學舉行首屆跑樓梯比賽，共有20名選手進入決賽。若要測

量參賽者的功率大小，需測出的物理量是（）

A.登樓所用的時間

B.參賽者的體重，所登樓層的高度

C.參賽者的體重，所登樓層的高度以及登樓所用的時間

D.參賽者的體重，所登樓層的高度，登樓所用的時間以及參賽者通

過的路程

三、計算、論述題

7.起重機把一個質量為0.5t的工件在15s內提升了6m,取g=

10N/kgo求：

（1）起重機對工件所做的功；

（2）起重機提升工件的功率。

8.一塊水田面積為2400m2,要灌平均0.1m深的水。不計水滲透的

損失，求：（1）所灌水的體積。（2）所灌水的質量。（3）若這些水

是用水泵（抽水機）從距水田

2m深的水渠中抽上來的，水泵至少要做多少功？（4）若水泵的功率

為2.4kw,抽這些水要用多長時間？（P水=1.0

x103kg/m3,g=10N/kg）

相關鏈接

瓦特和蒸汽機

瓦特（1736—1819）是英國發明家。一個寒冷的冬天，瓦特和老

奶奶圍著火爐取暖的時候，發現燒開水的茶壺蓋“撲撲”地發出響

聲，于是就留神地觀察起來，想弄清楚是誰在推動壺蓋；一會兒打

開看看，一會兒又蓋上看看。當他把茶壺嘴堵上時，蒸汽便頂開了

壺蓋。他想這一定是蒸汽的力量。瓦特長大后一直記著這件事。

17歲時瓦特當了修理機械的學徒。后來他到格拉斯哥大學負責

修理教學儀器，正巧學校里的一臺蒸汽機模型壞了。瓦特在修理過

程中，發現蒸汽機的大部分熱量都浪費了，他決心改進蒸汽機。經

過一年的努力，在多次失敗后，他終于造出了新型的蒸汽機，大大

地提高了蒸汽機的效率。后來蒸汽機被廣泛應用在冶金、采礦等行

業。1807年美國的福爾頓把蒸汽機裝在船上發明了輪船，1814年英

國的斯蒂芬把蒸汽機裝在車上發明了火車。人們為了紀念他，就用

“瓦特”來命名功率的單位。

五、機械效率

學習要求

1經歷使用動滑輪的實驗探究過程，了解什么是有用功、額外功和總

功。理解三者之間的數量關系。

2理解什么是機械效率。學會用機械效率的公式進行有關問題的簡

單計算。

3了解常用機械的效率，通過討論、分析，了解影響機械效率的因

素°

4通過對機械效率的了解，認識到做所有的事情都要講究效率。

5了解使用機械的歷史過程，認識機械的使用對社會發展的作用。

學習指導

1.有用功、額外功、總功。

正確認識機械效率，關鍵是弄清有用功、額外功和總功的含義。有

用功是對人們有用的功，無論采用什么機械，有用功的數量是不變

的。若使用機械的目的是提升物體，那么克服物體的重力所做的功

就是有用功，即W有用二Gh；若目的是在水平面上平移重物，那么克服

物體與水平面間的摩擦力所做的功就是有用功，即W有用二fs。額外功

是指由于使用機械而額外多做的功，機械的摩擦和機械的自重往往

是產生額外功的原因。

2.機械效率總小于1。

使用不同的機械做功，需要做的額外功是各不相同的，額外功在總

功中所占的比例越小越好，或者說有用功在總功中所占的比例越大

越好。機械效率是有用功跟總功的比例，即”二w有用/w總功。由于w額外

是不可避免的，因此w有功向總，機械效率總小于1。

曲型范例

例1.用一個動滑輪、一個定滑輪組成的滑輪組來勻速提升重物

G,如圖所示。已知物重G=600N,拉力F=250N,求重物升高0.5m時,

拉力所做的有用功、額外功及機械效率。若不計繩重和摩擦力，求

動滑輪的重。

精析：豎直方向提升物體過程中，有用也馨h,在不計繩重和摩

擦力的情況下，克服動滑輪重所做的功就等修外功，既W額外=6動六

全解：(1)W有用;Gh=600NX0.5m=300J.為

(2)S=3h=1.5m,W=Fs=250NX1.5m爸5J.

(3)W額外二W總-W有=375J-300J=75J,

n=x100%=^^X100%=80%

印總375J

(4)W額外二G動h,G動

h0.5m

點評：對動滑輪重的求解還可用3F=G物+G動，故G動=3X

250N-600N=150N.

例2.如圖所示，用一滑輪組將重為400N的物體A沿水平方向勻速

拉動10m,物體A與地面間的摩擦力是240N,水平拉力F為100N,

求總功、有用功、額外功和滑輪組的機械效率。

精析：水平方向拉動物體過程中，克服物體與地面間的摩擦力所做

的功為有用功W有用二fAS,額外功是克服滑輪軸間摩擦力所做的功。

全解：繩子自由端移動距離S=3SA=3X10m=30m,

W有用二fAS=240NX10m=2400J,

W額外二W總-W有=3000J-24004600J,

n=X100%=^^X100%=80%

W總3000/

點評：以上兩題均為求滑輪組的機械效率，做題的關鍵在于分析有

用功，第一題在提升物體過程中是克服物體受的重力做功，所以W有

用二Gh：第二題在勻速拉動物體前進過程中是克服物體與地面間的摩

擦做功，所以W有用二fAS。同學們一定要注意區分。

思考與練習

一、填空題

1.如圖所示，用一個動滑輪把重200N的物體提高了1m,所用的拉

力為125N,則動滑輪所做的有用功W有用;J,它的機械效率

n=。若不計摩擦，被提升的物重增加時，滑輪組的機械

效率將（選填“變大”、“變小”或“不變”）.

2.如圖所示，在50N的水平拉力尸作用下，重800N的物體沿水平

地面做勻速直線運動，物體與地面間的滑動摩擦力為120N,則滑輪

組的機械效率為;若物體的速度為0.2m/s,則1min內拉力

做的功為J.

3.小紅同學在利用如圖所示的滑輪組做“測滑輪組的機械效率”的

實驗中，用彈簧測力計勻速豎直拉起重3N的物體，物體升高了0.2m,

彈簧測力計的示數是N,在實驗過程中對物體所做的有用功是

J,滑輪組的機械效率是.

二、選擇題中

4.用如圖所示的滑輪組勻速提升600N的重物時，

人手實際需提供的拉力應該是（）*

第4題

A.小于200N

B.等于200N

C.大于200N

D.大于300N

5.利用如圖所示的滑輪組，工人師傅用500N的九至100s內把800N

的重物勻速提升10m.在此過程中（）

A.他做的有用功是8000W0

B.他做的總功是1000J

C.他做功的功率是80W

D.滑輪組的機械效率是80%

6.一個滑輪組經改進后提高了機械效率，用它把同一物體勻速提升

同樣的高度，改進后與改進前相比（）

A.有用功減少，總功減少B.有用功增加，總功增

加

C.有用功不變，總功不變D.有用功不變，總功減

少

三、實驗題

7.在測定滑輪組機械效率的實驗中，小剛同學測得的數據如下表所

機

鉤有總

彈簧測鉤碼移彈簧測力械

碼用功

力計讀動的距計移動的效

重功

數/N離/m距離/m/J率

/N/J

31.20.10.3

(1)在表中空白處分別寫出有用功、總功和機械效率Ef

(2)在右邊方框中畫出滑輪組及繞法；

(3)實驗時，應使彈簧測力計做

小剛同學在用彈簧測力計靜止時進行讀數，則他這樣得一血

機械效率與實際值相比o

(選填“偏小”、“偏大”或“相等”)。

四、計算、論述題

8.張明同學用如圖所示的滑輪組做“測滑輪組的機械效率”的實驗

時，拉線的繞法如圖所示。鉤碼重為2N,洛言孽勻速向上提升

20cm,彈簧測力計移動的距離為60cm,彈簧觀協計的示數為1N,

問f

⑴在實驗過程中，對鉤碼做的有用功是多少？

⑵滑輪組的機械效率是多少？

⑶為什么總功總是大于有用功？

相關鏈接

你知道起重機的構造嗎？

在建筑工地上我們經?？吹剑蔷薮蟮钠鹬貦C吊起上噸重物，你

知道它們的結構嗎？

鋼絲繩是起重機的重要零件之一，用于提升機構、變幅機構、牽

引機構，有時也用于旋轉機構。起重機系扎物品也采用鋼絲繩。此

外，鋼絲繩還用作桅桿起重張緊繩，纜索起重機與架空索道的支承

繩。

在起重機的提升機構中，滑輪起著省力和支承鋼絲繩并為其導

向的作用。滑輪的材料采用灰鑄鐵、鑄鋼等。

卷筒在提升機構或牽引機構中用來卷繞鋼絲繩。將旋轉運動轉

換為所需要的直線運行。卷筒有單層卷繞與多層卷繞之分。一般起

重機大多采用單層卷繞的卷筒。單層卷繞筒的表面通常切出螺旋槽,

以增加鋼絲繩的接觸面積，并防止相鄰鋼絲繩互相摩擦，從而提高

鋼絲繩的使用壽命。

本章檢測

一、選擇題

1.下列器具中，屬于省力杠桿的是（）

A.定滑輪B.食品夾C.鏡子

D.鋤刀

2.放學后，某同學背著重40N的書包沿水平路面走了200m,又登上

大約10m高的四樓才回到家，則他在回家的過程中對書包所做的

功約為（）

A.0JB.400JC.2000JD.2400J

3.登樓梯比賽時，某同學從底樓勻速登上五樓，共用了12s,該同

學登樓時克服重力的功率最接近于（）

A.500WB.100WC.50WD.10W

4.如圖所示是一個指甲刀的示意圖，它由藝打乎經■久叫和0ED

組成，用指甲刀剪指甲時，下列說法中

E一二

A.三個杠桿都是省力杠桿第4題圖

B.三個杠桿都是費力杠桿

c.ABC是省力杠桿，OBD、0ED是費力杠桿

D.ABC是費力杠桿，OBD、0ED是省力杠桿

5.“五一”假期，小林和爸爸一起去登花果山，小林用了15min登

上了山頂，爸爸用了20min登上了山頂，爸爸的體重是小林的1.5

倍，則小林與爸爸的登山功率之比為（）

A.9：8B.8：9C.1：2D.2：

1

6.如圖所示，用滑輪組將重為600N的重物勻速提升，如果拉力為

350N,則下列結論中正確的是（）M

A.如果將物體提升2m,拉力做功1200J附

古第6題圖

B.物體升高1m,機械所做的有用功為350J—

C.物體以0.5m/s速度勻速上升，拉力的功率為350W

D.此滑輪組的機械效率為80%

7.如圖所示利用動滑輪提升貨物，動滑輪重為20牛頓，繩與動滑輪

間的摩擦及繩子重不計。第一次把重為100牛頓的貨物勻1F,升，

這個過程動滑輪的‘

機械效率為第二次把重為200牛頓的貨物勻速提?寓人過

第7題圖

程動滑輪的機械效率為則（）

A.nVn2

B.nAn2

c.n2

D.Ib和口2的關系無法確定

8.如圖所示，在水平拉力F作用下，使重40N的物體A勻速移動5m,

物體A受到地面的摩擦力為5N,不計滑輪、繩子的重力及滑輪與

繩子間的摩擦，拉力F做的功為（）

二、填空題

9.起重機將1000N的重物豎直向上勻速提升15m后，又將重物勻速

水平移動了5m,整個過程中，豎直向上的拉力對重物做功J.

10.阻力臂為動力臂4倍的杠桿是（選填“省力”或“費力”）

杠桿。若該杠桿受到的阻力為20牛，則當動力為牛時，杠

桿處于平衡狀態。

11.一架我國自行研制的殲-8II戰斗機的質量為1.5X1（）3kg,發動機

用8X104N的推力使飛機在10s內前進5000m,則飛機受到的重力為

N,這段時間內飛機的平均速度為m/s,推力的

功率為Wo（g=10N/Kg）

12.如圖所示，物體G的重為16N,手拉繩的力為10N。當物體被勻

速拉動提高力時，動滑輪的機械效率為（不考慮摩擦）。

若想增大動滑輪的機械效率，可采用的方法

是o（答一種即可）

13.如圖所示，質量為50千克的物體A置于粗糙的水平地面上，用

兩個滑輪按圖連接，當水平拉力F為120牛時，物體A恰能勻速前

//〃//

第12題圖第13題圖

進。若物體A前進0.5米所用的時間為10秒（繩和滑輪的質量及它

們之間的摩擦都不計），則物體A受到的重力為牛頓，拉

力F做功的功率為瓦。（g取10牛/千克）

三、作圖、實驗題

14.畫出圖中F的力臂L.

15.用滑輪組提升重1000N的物體A.如果每個滑輪重50N,繩子能承

受的最大拉力為500N.請在圖中畫出繞繩方法.

16.如圖所示，0為杠桿AC的支點，在B處掛一小球，A0=0B=BC,

為使杠桿在水平位置平衡，畫出施加在杠桿上最小動力Fe勺力臂

L,并標出E的方向.

V

第15題圖第16題圖

17.在做“測滑輪組機械效率”的實驗中，小強和同學們組裝了如圖

所示的甲、乙兩個滑輪組（每只滑輪重都相同，不計摩擦和繩重）。

（1）對于甲圖所示的滑輪組，如果沒有刻度尺，只要測出鉤碼重

甲乙

第17題圖

G,然后豎直向上勻速拉動彈簧測力計使鉤碼升高，從彈簧測力計

上讀出拉力值F,即可算出該滑輪組的機械效率n=o

（2）比較甲、乙兩滑輪組的機械效率，

可知n甲丹（選填或“=”）。

（3）實驗后小強猜想，對于同一滑輪組

（例如圖乙），它的機械效率也可能不是

固定的，于是他用實驗進行了探究，并

證明自己的猜想是正確的。你認為小強應

采用的正確方法是什么？答：

四、計算題

18.剪鐵皮用的剪刀是省力杠桿還是費力杠桿？工人剪鐵皮時，有時

用兩根鐵管套在剪刀柄上（如圖），這是什勾J（該題刪去）

第18題圖

18.電動自行車輕便、安全、無污染，很受人們喜愛。某同學在雙休

日騎電動自行車到海濱、連島觀光，途經全長7000m、被人們稱

之為“神州第一堤”的連云港攔海大堤。若電動自行車以18km/h

的速度勻速行駛，電動自行車牽引力的功率為150W。求:

(1)該同學通過大堤全程所需的時間；

(2)電動自行車通過大堤全程牽引力所做的功；

(3)電動自行車的牽引力。

19.如圖所示是小明同學測滑輪組機械效率的實驗裝置圖.他做了

2.4J的有用功使重物勻速上升了0.4m,不計等

(1)小明所用的拉力是多少N?

(2)該滑輪組的機械效率是多少?

(3)根據題目所提供的相關信息，還可以求

出其它一些物理量.請從中任選兩個并加以解答.第2。題圖

第十二章機械能和內能

一、動能勢能機械能

學習要求

1.通過實例分析，理解運動的物體能做功，具有動能。

2.認識到動能的大小與物體的質量和運動速度有關，并能解釋

簡單的現象。

3.理解彈性勢能和重力勢能的概念和決定因素，并能解釋簡單

的現象。

4.通過觀察和實驗理解動能和勢能的轉化過程，能解釋一些有

關動能、重力勢能、彈性勢能之間相互轉化的簡單的物理現象。

5.能夠運用控制變量法進行實驗設計；逐步養成在實驗中認真

觀察、勤于思考的習慣。

學習指導

1.知識結構:

定義：物體由于運動而具有的能量

動能r

玨中甘卡?的田去物體的速度越大、質量越

機大，動能就越大

械Y

重力■定義：物體由于被舉高而具有的能量。

能

勢能川生甘同中美物體的質量越大、舉得越

決定其大小的因素：___..

出能《局，勢能ZP就越+大

彈性-定義：發生彈性形變的物體具有的能量。

勢能決定苴大小的因素?物體的彈性形變越大、彈