题源组助力学习“简单机械”

“简单机械”是人教版八年级《物理》的最后一章，也是综合性较强的一章．本文通过系统化题源题组为同学们的复习助力．相信这些训练对同学们的复习会有很大帮助．

题源1：从古至今，各种机械的使用给我们的生活带来了极大的便利，其中明代学者宋应星著的《天工开物》中记载了不少古代人们利用机械方便生产或生活的实例，蕴涵了古代人们的大量智慧．请同学们结合“简单机械”这章的知识一起来找出下列机械使用过程中体现的物理知识．

（1）图1甲是书中描绘古代劳动人民用桔槔汲水的场景，它是一种原始的汲水或灌溉用的简单机械，它前端用绳系一木桶，后端系坠石作为平衡重物，图1乙是桔槔汲水的简化装置．请你在该图中画出阻力F2.木桶盛满水后．为了减小人们向上提水时所需的拉力，可以采用的操作有哪些？请写出你的操作方法及采用的依据．

（2）图1丙是书中记载的舂（chong）米的场景，用脚连续踏杆的一端，另一端就会连续起落．该工具可以看成杠杆．此杠杆属于省力杠杆还是费力杠杆？你判断的依据是什么？

（3）图1丁是舂米工具的简化示意图．其中O点为支撑点，横木AB长1.6 m，A端离支撑点D的距离为1.2 m．在B端竖直向下施加600 N的压力时恰好能将A端的碓头抬起．不计横木AB的质量和摩擦，A端的碓头对4端的拉力大小是多少？

题源2：中国不断发展的工业带来了工作效率的提高，我们对机械的使用也更加普遍，比如我们身边常用的推土机、收割机、起重机等，建筑工地上常用的塔吊通过电动机带动图2所示的滑轮组．竖直吊起物体，某次吊起的钢材质量为2t，钢材以1 m/s的速度匀速直线上升，电动机对滑轮组钢丝绳上的水平拉力F为1.2×104 N，0.5 min后钢材运到指定位置．请你回答下列问题．（取g=10 N/kg，百分号前保留一位小数）

（1）拉力F的功率是多少？

（2）滑轮做的有用功为多少？总功为多少？额外功为多少？

（3）若不计滑轮组的钢丝绳质量及摩擦．则此滑轮组中动滑轮所受的重力是多少？

（4）这次起吊该滑轮组的机械效率是多少？若减小钢材的质量，该滑轮组的机械效率会怎样变化？写出你的判断依据．

题源3：一辆汽车不小心开进了泥潭中，司机取来一套滑轮组欲将汽车从泥潭中拉出来．利用图3所示的绕线方式．若该汽车所受重力为2×104 N，汽车受到的阻力为车所受重力的3%．滑轮组的机械效率为80%，不计滑轮自身所受重力和滑轮间的摩擦，请你回答下列问题．（取g=10 N/kg）

（1）汽车受到的阻力大小为多少？

（2）如图3所示，动滑轮上有几段绳子承担对汽车的拉力？该司机至少需用多大的力才能将汽车从泥潭中拉出？

（3）滑轮组的一端固定在大树上，拉动汽车时滑轮组对树的拉力大小为多少？

题源4：为方便居民生活，关爱老人，居民楼前设计了无障碍通道，如图4甲所示，图4乙是该通道中斜面的示意图，为了解推轮椅时所用力的大小．小红和小华进行了探究，她们从斜面底端A点沿斜面确定了相距1m处的B点．（取g=10 N/kg）

（1）使用斜面有什么优点？

（2）她们选用一小车为研究对象，该小车的车轮与轮椅的车轮具有相同的材质和花纹．她们进行了如下操作：

①用刻度尺测出B点的高度为9.00 cm;正确使用弹簧测力计，测出小车所受重力为2.0 N;将弹簧测力计与斜面平行放置并校零，然后沿斜面方向匀速拉动小车，如图4乙所示，此时弹簧测力计的示数为____N．

②利用此斜面将小车从斜面A点拉到B点．拉力所做的功为多少？有用功为多少？此时斜面的机械效率为多少？

③利用此斜面将小车从水平地面提升到B点时，额外功为多少？

④此小车运动过程中受到的摩擦力为多少？

参考答案：

题源1：（1）阻力F2如图5所示．减小提水的拉力可以将支点O向右移动一定距离，或者换成更长的杆增加支点到A端的距离，依据是增大动力臂、减小阻力臂可以省力.（2）此杠杆属于费力杠杆，依据是动力臂小于阻力臂．（3）A端的碓头对A端的拉力为200 N．

题源2：（1）拉力F的功率是2.4×104 W.（2）滑轮做的有用功为6×105 J，总功为7.2×105 J，额外功为1.2×105 J.（3）动滑轮所受的重力为4x103 N.（4）这次起吊该滑轮组的机械效率是83.3%：减小钢材的质量，该滑轮组的机械效率会降低，依据是钢材质量减小，相当于减小有用功，额外功不变，机械效率会降低．

题源3：（1）汽车受到的阻力大小为600 N．（2）动滑轮上有2段绳子承担对汽车的拉力．该司机至少需用300 N的力才能将汽车从泥潭中拉出.（3）滑轮组对树的拉力大小为900 N．

题源4：（1）使用斜面可以省力.（2）①0.3②拉力所做的功为0.3 J，有用功为0.18 J，此时斜面的机械效率为60%．③额外功为0.12 J．④此小车运动过程中受到的摩擦力为0.12 N．