《2025年零障碍导教导学案九年级物理全一册沪粤版》

18.某同学用如图所示的实验装置测量滑轮组的机械效率,相关数据记录在表中。
|实验次数|钩码重/N|钩码上升的高度/m|绳端的拉力/N|绳端移动的距离/m|机械效率|
|1|4|0.1|1.8|0.3|74.1%|
|2|6|0.1|2.5|0.3|80%|
|3|6|0.15|2.5|0.45|80%|


(1)实验中,使用滑轮组提升重物时,应竖直向上匀速拉动弹簧测力计。
(2)第2次实验中,2 s内钩码上升的高度为0.1 m,则它运动的速度为0.05m/s。
(3)第3次实验中,绳端移动的距离为0.45m,滑轮组的机械效率为80%。
(4)分析比较第1、2两次实验数据,有用功$W_1$有＜$W_2$有,滑轮组的机械效率$η_1$＜$η_2($前两空均选填“＞”“=”或“＜”)。由此可知,可采用增加物重的方法来提高滑轮组的机械效率。

答案： 【解析】：
本题主要考查滑轮组机械效率的测量实验，涉及实验操作、速度计算、机械效率计算以及数据分析等知识点。
（1）在实验中，为了准确测量滑轮组的机械效率，需要确保滑轮组处于平衡状态。因此，当使用滑轮组提升重物时，应竖直向上匀速拉动弹簧测力计。
综上所述，答案为：匀速。
（2）根据速度的定义，速度等于路程除以时间。在第2次实验中，钩码在2s内上升了0.1m，所以其运动的速度为$v = \frac{s}{t} = \frac{0.1}{2} = 0.05m/s$。
综上所述，答案为：0.05。
（3）根据滑轮组的特点，绳端移动的距离s与钩码上升的高度h和承担重物的绳子段数n有关，即$s = nh$。由图可知，承担重物的绳子段数$n=3$，所以在第3次实验中，绳端移动的距离为$s = 3 × 0.15 = 0.45m$。滑轮组的机械效率可以通过公式$\eta = \frac{W_{有用}}{W_{总}} × 100\% = \frac{Gh}{Fs} × 100\%$计算得出。将第3次实验的数据代入公式，得到$\eta = \frac{6 × 0.15}{2.5 × 0.45} × 100\% = 80\%$。
综上所述，答案为：0.45；$80\%$。
（4）分析比较第1、2两次实验数据，有用功分别为$W_{1有} = 4 × 0.1 = 0.4J$和$W_{2有} = 6 × 0.1 = 0.6J$，显然$W_{1有} ＜ W_{2有}$。而滑轮组的机械效率分别为$\eta_1$和$\eta_2$，由于$\eta = \frac{W_{有用}}{W_{总}} × 100\%$，且第2次实验的有用功更大，所以$\eta_1 ＜ \eta_2$。由此可知，可采用增加物重的方法来提高滑轮组的机械效率。
综上所述，答案为：＜；＜；增加物重。
【答案】：
(1)匀速；
(2)0.05；
(3)0.45；$80\%$；
(4)＜；＜；增加物重。

19.一辆小轿车以20 m/s的速度在水平公路匀速行驶,受到的阻力是1100 N。小轿车沿水平路面匀速行驶1 min。设行驶过程中小轿车的功率始终保持不变。求:
(1)在水平路面行驶时小轿车牵引力所做的功。
(2)行驶过程中小轿车的功率。

答案： 【解析】：
本题主要考查了功和功率的计算。
(1)小轿车在水平公路上匀速行驶，所以其受到的牵引力和阻力是一对平衡力，大小相等。由此可得牵引力大小，再根据速度公式计算出行驶距离，最后根据功的公式$W = Fs$计算出牵引力所做的功。
(2)功率是单位时间内所做的功，根据功率的公式$P = \frac{W}{t}$，将功和时间代入公式即可求出功率。
【答案】：
(1)由于小轿车在水平公路上匀速行驶，所以牵引力$F$等于阻力$f$，即$F = f = 1100 N$。
小轿车行驶的时间$t = 1 min = 60 s$，速度$v = 20 m/s$，
根据速度公式$v = \frac{s}{t}$，可得行驶的距离$s = vt = 20 × 60 = 1200 m$。
再根据功的公式$W = Fs$，可得牵引力所做的功$W = Fs = 1100 × 1200 = 1.32 × 10^{6} J$。
(2)根据功率的公式$P = \frac{W}{t}$，可得小轿车的功率$P = \frac{W}{t} = \frac{1.32 × 10^{6}}{60} = 2.2 × 10^{4} W$。
答：
(1)在水平路面行驶时小轿车牵引力所做的功为$1.32 × 10^{6} J$。
(2)行驶过程中小轿车的功率为$2.2 × 10^{4} W$。

20.一辆质量是$3.5×10^3 kg$的汽车不慎陷入泥泞地面,汽车司机组织人们用如图的滑轮组将汽车拖出。已知整个过程中,水平拉力F保持$1.5×10^3 N,$汽车沿水平方向匀速移动了2 m,滑轮组的机械效率为90%。求:
(1)拉力F做的总功。
(2)有用功的大小。
(3)汽车受到的阻力大小。

答案： 解：
(1)由图可知，滑轮组绳子段数$n = 2$，
绳子自由端移动距离$s_{绳}=n× s_{车}=2×2\,m=4\,m$，
拉力做的总功$W_{总}=F× s_{绳}=1.5×10^{3}\,N×4\,m=6×10^{3}\,J$。
(2)由$\eta=\frac{W_{有}}{W_{总}}$得，有用功$W_{有}=\eta× W_{总}=90\%×6×10^{3}\,J=5.4×10^{3}\,J$。
(3)汽车匀速移动，有用功$W_{有}=f× s_{车}$，
阻力$f=\frac{W_{有}}{s_{车}}=\frac{5.4×10^{3}\,J}{2\,m}=2.7×10^{3}\,N$。
(1)$6×10^{3}\,J$
(2)$5.4×10^{3}\,J$
(3)$2.7×10^{3}\,N$