《2025年实验班提优训练九年级科学上册浙教版》

7. 教材 P96图3-50·拓展 (2024·扬州中考)如图所示,工人用动滑轮匀速提升重为400 N的窗玻璃,所用的竖直拉力为250 N,窗玻璃上升的高度为10m,用时50s。求:
(1)所做的有用功W有用;
(2)工人所用拉力的功率P;
(3)动滑轮的机械效率η。

答案：
(1)4000J　
(2)100W　
(3)80%
解析：
(1)利用动滑轮提升货物，做的有用功W有用=Gh=400N×10m=4000J。
(2)动滑轮绳端移动的距离为s=nh=2×10m=20m，则拉力做的总功W总=Fs=250N×20m=5000J，所以拉力的功率P=W总/t=5000J/50s=100W。
(3)动滑轮的机械效率η=W有用/W总×100%=4000J/5000J×100%=80%。

8. 教材 P97图3-52·变式 如图所示,斜面长5m,高3m,建筑工人用绳子在20s内将重500N的物体从其底端沿斜面向上匀速拉到顶端,拉力是400N(忽略绳子的重力)。

(1)求物体所受的摩擦力。
(2)求斜面的机械效率。
(3)试分析:若只增大斜面的倾斜角度,物体对斜面的压力减小,滑动摩擦力减小,克服摩擦力做的额外功______(填“变大”“变小”或“不变”,下同),有用功不变,所以斜面的机械效率______。
(1)100N
(2)75%
(3)变小变大

答案：
(1)100N　
(2)75%　
(3)变小　变大
解析：
(1)工人在斜面上拉物体做的有用功为W有用=Gh =500N×3m=1500J，工人在斜面上拉物体做的总功为W总=Fs=400N×5m=2000J，拉动物体时克服摩擦力做的功为额外功，则额外功为W额外=W总-W有用=2000J-1500J=500J，物体所受的摩擦力为f=W额外/s=500J/5m=100N。
(2)斜面的机械效率为η=W有用/W总×100%=1500J/2000J×100%=75%。
(3)在斜面上拉动物体克服摩擦力做的功为额外功，因此若只增大斜面的倾斜角度，物体上升相同高度，在斜面上的移动距离减小，物体对斜面的压力减小，滑动摩擦力减小，克服摩擦力做的额外功变小；总功为有用功和额外功之和，有用功不变，则总功变小，根据η=W有用/W总可知，机械效率会变大。
→斜面倾角与力的关系、正压力即物体对斜面的垂直压力FN=Gcosθ(θ为斜面的倾斜角度)，当倾角θ增大时，cosθ减小，FN减小。滑动摩擦力f与正压力成正比，f=μFN。所以θ增大，f减小，s不变，额外功W额外=fs减小。
中高考趋势：初中阶段只学习同一直线上力的合成、二力平衡和简单的力的分解与合成，高中阶段会建立矢量思维，比如平行四边形定则与正交分解法（将力分解到直角坐标系，如斜面问题中的x、y轴，Fx=Fcosθ，Fy=Fsinθ，本题中的启发式详解即应用了此部分知识）。初中阶段只学习摩擦力类型、方向判断和影响因素，而高中阶段会学习滑动摩擦力的计算f滑=μFN（μ为动摩擦因数，FN为正压力，本题启发式详解中即运用了此部分知识）。

9. 实验活动 探究滑动组机械效率的影响因素 控制变量法
(2025·绍兴越城区期末)小科在研究滑轮组机械效率与哪些因素有关的实验中,所用装置如图所示,每个钩码重2N,测得的数据如下表。

|次数|钩码总重G/N|钩码上升的高度h/m|测力计示数F/N|测力计移动距离s/m|机械效率η|
|1|4|0.1|1.8|0.3|74%|
|2|6|0.1|2.4|0.3|待填|
|3|4|0.1|1.4|0.5|57%|
|4|4|0.1|1.4|1.0|57%|

(1)计算得出第2次实验测得的机械效率为______83%。
(2)分析表中数据可知:第4次实验是用图______c(填“a”“b”或“c”)装置完成的,你判断的理由是______动滑轮上有5股绳子。
(3)分析表中的实验数据可得出结论是______同一滑轮组，提升物体越重，机械效率越高。

答案：
(1)83%　
(2)c　动滑轮上有5股绳子　
(3)同一滑轮组，提升物体越重，机械效率越高
解析：
(1)由表格中数据可知，第2次实验测得的机械效率η=W有用/W总×100%=Gh/Fs×100%=6N×0.1m/(2.4N×0.3m)×100%≈83%。
(2)由表格中数据可知，钩码上升的高度为0.2m时，测力计移动距离为1.0m，即测力计移动距离是钩码上升的高度的5倍，所以动滑轮上有5股绳，由图可知，c装置中动滑轮上有5股绳子，故第4次实验是用c装置完成的。
(3)由表格1、2数据可知，其他条件相同时，钩码的总重越大，滑轮组的机械效率越大；由3、4数据可知，其他条件相同时，滑轮组的机械效率与钩码上升的高度无关，所以可得出结论是同一滑轮组，提升物体越重，机械效率越高。

10. (2025·杭州上城区期末)许多实验器材在科学的探究实验中多次使用,斜面就是其中之一,但用法不尽相同。请完成下列利用斜面进行实验的有关内容。


(1)甲实验中,为了便于测量小车在斜面上的运动时间,应使斜面保持较小(填“较大”或“较小”)的坡度。
(2)在乙、丙这两个实验中,斜面的作用是控制物体到达水平面时的速度相同。
(3)丙实验,若将物体A从斜面的不同高度由静止释放撞击同一木块,探究的是物体动能的大小与速度的关系,用木块运动的距离显示物体A动能的大小。
(4)丁实验中,物体重为4N,斜面长1.2m、高0.3m。用弹簧测力计沿斜面拉物体到高处,实验中弹簧测力计示数如图2所示,则此时斜面上物体所受的摩擦力大小为1.5N。

答案：
(1)较小　
(2)速度相同　
(3)速度　木块运动的距离　
(4)1.5