2019屆中考物理 第十二章 簡單機(jī)械課件.ppt

第十二章簡單機(jī)械,一、杠桿1.定義:在_的作用下能繞著_轉(zhuǎn)動(dòng)的一根硬棒。,力,固定點(diǎn),2.五要素:(如圖所示)(1)支點(diǎn):杠桿可以繞其轉(zhuǎn)動(dòng)的點(diǎn)O。(2)動(dòng)力:使杠桿_的力F1。(3)阻力:_杠桿轉(zhuǎn)動(dòng)的力F2。(4)動(dòng)力臂:從支點(diǎn)到_的距離l1。(5)阻力臂:從支點(diǎn)到_的距離l2。,轉(zhuǎn)動(dòng),阻礙,動(dòng)力作用線,阻力作用線,3.平衡狀態(tài):杠桿_或_轉(zhuǎn)動(dòng)。4.杠桿的平衡條件:_。,靜止,勻速,F1l1=F2l2,5.生活中的三類杠桿:,>,<,=,=,距離,費(fèi)力,二、滑輪,等臂,動(dòng)力臂是阻力,臂2倍的,改變力,的方向,省力,省力,改變力,的方向,省力,力的方向,s=h,s=2h,s=nh,三、機(jī)械效率1.三類功:(1)有用功:為了達(dá)到目的必須要做的功,用W有表示。(2)額外功:對達(dá)到某一目的沒有用但又不得不做的功,用W額表示。(3)總功:_和_的總和,用W總表示。,有用功,額外功,2.機(jī)械效率:(1)定義:_跟_的比值。(2)公式:_。(3)規(guī)律:機(jī)械效率總_1。(4)影響滑輪組機(jī)械效率的因素(忽略繩重和摩擦):_。_。,有用功,總功,小于,提升的物重,動(dòng)滑輪重,【教材圖解診斷自測】1.如圖所示,賽艇的船槳是_杠桿,使用這種杠桿可以省_。,費(fèi)力,距離,2.如圖所示,A裝置是_滑輪,使用它的目的是改變_。B裝置是_滑輪,使用它的目的是可以_。_裝置的機(jī)械效率高。,定,用力的方向,動(dòng),省力,A,3.如圖是自行車手閘的示意圖,手閘是一個(gè)_杠桿,當(dāng)圖中手對車閘的作用力F=10N時(shí),剎車?yán)€受到力的大小為_N。,省力,40,考點(diǎn)1杠桿力臂作圖1.畫杠桿力臂的方法:,2.根據(jù)力臂找“最小動(dòng)力”:,【規(guī)避失分點(diǎn)】(1)力臂要用帶雙箭頭的實(shí)線或虛線加大括號(hào)并加上垂直符號(hào)表示,標(biāo)注符號(hào)l,不能有遺漏。(2)畫力時(shí),不要漏畫力的方向。,【典例1】(2017西寧中考)如圖所示,請?jiān)趫D中畫出力F的力臂l及物體所受重力的示意圖。,【精講精析】由題圖可知支點(diǎn)是O點(diǎn),從O點(diǎn)向動(dòng)力F的作用線作垂線,支點(diǎn)到垂足的距離就是力臂l;物體所受重力的作用點(diǎn)在物體的重心,重力的方向是豎直向下的。,答案:如圖所示,【典例2】(2017廣東中考)如圖所示,利用羊角錘撬起釘子,請你在羊角錘A點(diǎn)處畫出所能施加的最小動(dòng)力F1,并畫出阻力F2的阻力臂L2。世紀(jì)金榜導(dǎo)學(xué)號(hào)59944149,【精講精析】解答本題應(yīng)明確以下關(guān)鍵點(diǎn):關(guān)鍵點(diǎn)1:明確力臂越長越省力,最長的力臂即支點(diǎn)與作用點(diǎn)的連線,并畫出最長的動(dòng)力臂;關(guān)鍵點(diǎn)2:明確過點(diǎn)A作出動(dòng)力,根據(jù)動(dòng)力與阻力使杠桿轉(zhuǎn)動(dòng)的方向相反,確定動(dòng)力的方向;關(guān)鍵點(diǎn)3:過O點(diǎn)作垂直于F2的垂線即為阻力F2的力臂L2。,答案:如圖所示:,【知識(shí)拓展】找最長力臂的三種情況求最小動(dòng)力,就是轉(zhuǎn)化為找最長力臂問題。找最長力臂,一般分三種情況:(1)在動(dòng)力的作用點(diǎn)明確的情況下,就是以支點(diǎn)到力的作用點(diǎn)的連線作為力臂,這個(gè)力臂最長,過力的作用點(diǎn)作力臂的垂線,正確確定力的方向從而作最小的力。,(2)在動(dòng)力作用點(diǎn)未明確規(guī)定時(shí),首先應(yīng)找出距支點(diǎn)最遠(yuǎn)的點(diǎn)作為動(dòng)力作用點(diǎn),然后再按(1)的步驟完成。(3)在支點(diǎn)不明確的情況下,首先要通過比較找出合適的支點(diǎn),進(jìn)而找到動(dòng)力作用點(diǎn),再按(1)的步驟完成。,考點(diǎn)2杠桿平衡條件的應(yīng)用1.判斷杠桿的類型:根據(jù)力臂大小,(1)省力杠桿:動(dòng)力臂大于阻力臂,動(dòng)力小于阻力。(2)費(fèi)力杠桿:動(dòng)力臂小于阻力臂,動(dòng)力大于阻力。(3)等臂杠桿:動(dòng)力臂等于阻力臂,動(dòng)力等于阻力。,2.計(jì)算動(dòng)力或阻力:根據(jù)F1l1=F2l2,已知其中的三個(gè)量,計(jì)算第四個(gè)物理量。3.判斷杠桿是否平衡:若F1l1=F2l2,杠桿平衡;若F1l1F2l2,杠桿向力與力臂乘積大的方向偏轉(zhuǎn)。,【典例3】(2017宜賓中考)指甲刀是生活中常用的小工具,如圖所示,它包含三個(gè)杠桿,關(guān)于這三個(gè)杠桿的說法正確的是()A.一個(gè)省力杠桿,兩個(gè)費(fèi)力杠桿B.一個(gè)費(fèi)力杠桿,兩個(gè)省力杠桿C.三個(gè)都是省力杠桿D.三個(gè)都是費(fèi)力杠桿,【精講精析】選A。本題考查杠桿的分類。按照題圖,指甲刀中包含三個(gè)杠桿:ABC、OBD和OED。分析杠桿ABC的受力,并畫出示意圖。從圖中可以看出:動(dòng)力臂大于阻力臂,因此,杠桿ABC為省力杠桿。,使用指甲刀剪指甲時(shí),杠桿OBD在B點(diǎn)受到向下的壓力F1,在D點(diǎn)受到阻力F2,其支點(diǎn)為O點(diǎn)。分析杠桿OBD的受力,并畫出示意圖。從圖中可以看出:動(dòng)力臂小于阻力臂,因此,杠桿OBD為費(fèi)力杠桿。,使用指甲刀剪指甲時(shí),杠桿OED在E點(diǎn)受到活動(dòng)柱對其向上的拉力F1,在D點(diǎn)受到阻力F2,其支點(diǎn)為O點(diǎn)。分析杠桿OED的受力,并畫出示意圖。從圖中可以看出:動(dòng)力臂小于阻力臂,因此,杠桿OED也為費(fèi)力杠桿。,綜上所述,指甲刀中含有一個(gè)省力杠桿,兩個(gè)費(fèi)力杠桿,只有選項(xiàng)A正確。,【典例4】(2017棗莊中考)如圖是小明探究“杠桿平衡條件”的實(shí)驗(yàn)裝置,實(shí)驗(yàn)中杠桿始終處于水平平衡狀態(tài),若在C處逐漸改變彈簧測力計(jì)拉力的方向,使其從,則拉力的變化情況是世紀(jì)金榜導(dǎo)學(xué)號(hào)59944150()A.先變小后變大B.先變大后變小C.逐漸變大D.逐漸變小,【精講精析】選A。本題考查杠桿的平衡條件。解答本題應(yīng)明確以下關(guān)鍵:關(guān)鍵1:明確測力計(jì)在位置時(shí),其動(dòng)力臂等于OC,此時(shí)動(dòng)力臂最長;關(guān)鍵2:明確測力計(jì)從的過程中,動(dòng)力臂從小變大,根據(jù)杠桿平衡條件,可知此過程測力計(jì)示數(shù)變小;,關(guān)鍵3:明確測力計(jì)從的過程中動(dòng)力臂變短,根據(jù)杠桿平衡條件,可知此過程測力計(jì)示數(shù)變大;關(guān)鍵4:綜上所述:測力計(jì)由的過程中動(dòng)力臂先變長后變短,根據(jù)杠桿平衡條件可知,測力計(jì)的示數(shù)先變小后變大。,【典例5】(2017哈爾濱中考)如圖所示,杠桿水平放置且自重忽略不計(jì),O是支點(diǎn),左側(cè)掛一重物,動(dòng)力F1大小為3N,整個(gè)裝置處于靜止?fàn)顟B(tài),則物體的重力為_N。此時(shí)杠桿屬于_(選填“省力”或“費(fèi)力”)杠桿。,【精講精析】本題考查杠桿的平衡條件和省力杠桿的特點(diǎn)。F1L1=F2L2,代入3N4=F22,F2=6N。由于L1>L2,所以是省力杠桿。答案:6省力,【備選例題】(2016株洲中考)園藝師傅使用如圖所示的剪刀修剪樹枝時(shí)()A.盡量讓樹枝靠近O點(diǎn),手握剪刀的位置遠(yuǎn)離O點(diǎn)B.盡量讓樹枝遠(yuǎn)離O點(diǎn),手握剪刀的位置靠近O點(diǎn)C.樹枝和手離O點(diǎn)的距離無論遠(yuǎn)近,修剪樹枝時(shí)都費(fèi)力D.樹枝和手離O點(diǎn)的距離無論遠(yuǎn)近,修剪樹枝時(shí)都省力,【精講精析】選A。解答本題需要注意以下關(guān)鍵:關(guān)鍵1:明確在運(yùn)用題中剪刀修剪時(shí),該剪刀保證省力。關(guān)鍵2:明確根據(jù)杠桿平衡條件可知,要想省力盡可能減小阻力臂(即樹枝向支點(diǎn)O靠近),增大動(dòng)力臂(即手遠(yuǎn)離支點(diǎn)O)。,考點(diǎn)3滑輪、滑輪組的判斷及特點(diǎn)1.判斷繩子的股數(shù):(1)切線法:在動(dòng)滑輪和定滑輪之間畫一條虛線,數(shù)出與動(dòng)滑輪相接觸的繩子段數(shù)n。,(2)根據(jù)F和G的關(guān)系:n=,若n計(jì)算結(jié)果不是整數(shù),采取“進(jìn)一法”,使n取整數(shù)。,2.省力情況:(1)不計(jì)摩擦和機(jī)械本身重力:F=G物。(2)不計(jì)摩擦和繩重:F=(G物+G動(dòng))。3.組裝滑輪組:按“奇動(dòng)偶定”的原則(1)n為奇數(shù),繩子的固定端在動(dòng)滑輪的掛鉤上。(2)n為偶數(shù),繩子的固定端在定滑輪的掛鉤上。,【規(guī)避失分點(diǎn)】(1)繞線時(shí),按從內(nèi)到外的順序且所有滑輪都有繞線。(2)所畫的線要直,與滑輪的邊緣相切。,【知識(shí)拓展】滑輪組的設(shè)計(jì)(1)n為偶數(shù)時(shí),繩子的固定端應(yīng)拴在定滑輪上(即“偶定”),如果不需要改變用力的方向(例如:自由端向上拉),則需要的動(dòng)滑輪個(gè)數(shù)為,定滑輪的個(gè)數(shù)比動(dòng)滑輪少一個(gè),如圖甲所示;如果需要改變用力的方向(例如:自由端向下拉),則動(dòng)滑輪和定滑輪個(gè)數(shù)都等于,如圖乙所示。,(2)n為奇數(shù)時(shí),繩子的固定端應(yīng)拴在動(dòng)滑輪上(即“奇動(dòng)”),如果不需要改變用力的方向,則動(dòng)滑輪和定滑輪的個(gè)數(shù)相等,都等于,如圖丙所示;如果需要改變用力的方向,則需要加一個(gè)定滑輪,即動(dòng)滑輪的個(gè)數(shù)為,定滑輪個(gè)數(shù)為,如圖丁所示。,綜上所述,滑輪組設(shè)計(jì)原則歸納為:偶定奇動(dòng),一動(dòng)配一定,偶數(shù)減一定,變向加一定?；喗M在繞繩時(shí)如果動(dòng)滑輪少,那么繩的起始端就固定在動(dòng)滑輪上向定滑輪繞起,反之定滑輪少,則繩的起始端就固定在定滑輪上向動(dòng)滑輪繞起;繞繩時(shí),繩不可相交。,【典例6】(2016樂山中考)如圖所示的兩個(gè)滑輪中,屬于動(dòng)滑輪的是_,若滑輪的自重和摩擦不計(jì),當(dāng)分別用F1、F2勻速提起同一物體時(shí),則F1、F2的大小關(guān)系是:F1_F2。,【精講精析】解答本題明確關(guān)鍵點(diǎn):關(guān)鍵點(diǎn)1:動(dòng)滑輪是指軸隨物體一起運(yùn)動(dòng)的滑輪;關(guān)鍵點(diǎn)2:定滑輪是指滑輪在工作時(shí),輪轉(zhuǎn)動(dòng),但軸不動(dòng)的滑輪,從而可判斷出乙為動(dòng)滑輪;關(guān)鍵點(diǎn)3:動(dòng)滑輪可以省一半的力,定滑輪只能改變動(dòng)力方向。答案:乙大于,【典例7】(2017淮安中考)畫出圖中使用滑輪組提升物體最省力的繩子繞法。,【精講精析】本題考查滑輪組的裝配。由一個(gè)定滑輪和一個(gè)動(dòng)滑輪組成的滑輪組,承擔(dān)物重的繩子最多3段,此時(shí)最省力。答案:,【備選例題】(2016徐州中考)如圖所示,要用向下的力提升重物,請畫出滑輪組繩子的繞法。,【解題關(guān)鍵】解答本題應(yīng)明確繩子的自由端向下,繩子的始端在定滑輪上?！揪v精析】本題考查滑輪組的裝配方法。由一個(gè)定滑輪和一個(gè)動(dòng)滑輪組成的滑輪組,當(dāng)拉力的方向向下時(shí),只有一種裝配方法:繩子的始端和末端均在定滑輪上。,答案:如圖所示:,考點(diǎn)4影響滑輪、滑輪組機(jī)械效率的因素1.有關(guān)因素:(1)物重:同一滑輪組,提升的物體越重,機(jī)械效率越大。(2)動(dòng)滑輪重:不同滑輪組,提升物重相同時(shí),動(dòng)滑輪越重,機(jī)械效率越小。2.無關(guān)因素:有用功或額外功的多少、機(jī)械的省力情況、物體移動(dòng)距離、繩子股數(shù)等。,【規(guī)避失分點(diǎn)】不要認(rèn)為滑輪組不變,滑輪組的機(jī)械效率就不變。對于同一滑輪組,提升的物重不同,機(jī)械效率也不同。,【典例8】(2017東營中考)如圖所示,物理興趣小組分別用甲、乙兩個(gè)滑輪組勻速提起質(zhì)量相同的物體,不計(jì)繩重及摩擦。若每個(gè)滑輪質(zhì)量相同,對比兩個(gè)滑輪組,下列說法正確的是()世紀(jì)金榜導(dǎo)學(xué)號(hào)59944151,A.甲更省力,甲機(jī)械效率大B.乙更省力,機(jī)械效率一樣大C.乙更省力,乙機(jī)械效率大D.甲更省力,機(jī)械效率一樣大,【精講精析】選B。本題考查滑輪組的機(jī)械效率。由甲、乙可知,拉力的大小與動(dòng)滑輪繩子的股數(shù)有關(guān),甲圖中n=2,乙圖中n=3,所以乙圖更省力。而機(jī)械效率與提升物體的重力、動(dòng)滑輪的重力有關(guān),與其他的因素都無關(guān)。,【典例9】(2017福建中考)如圖所示,用相同的滑輪安裝成甲、乙兩種裝置,分別用FA、FB勻速提升重力為GA、GB的A、B兩物體,不計(jì)繩重和摩擦。若GA>GB,則甲_乙;若FA=FB,則GA_GB。(均選填“>”“GB時(shí),甲>乙;由圖可知,n甲=2,n乙=3,由F=(G+G動(dòng))可得,提升物體的重力:G=nF-G動(dòng),則FA=FB時(shí),提升物體的重力關(guān)系為GA”“F2;不計(jì)繩重,所以使用定滑輪時(shí)沒有額外功,而使用動(dòng)滑輪時(shí),要對動(dòng)滑輪做額外功,故1>2。答案:>>,考點(diǎn)5機(jī)械效率的相關(guān)計(jì)算1.規(guī)律:使用機(jī)械時(shí),不得不做一些額外功,所以機(jī)械效率總小于1。,2.機(jī)械效率的計(jì)算:,【規(guī)避失分點(diǎn)】水平方向上拉動(dòng)物體時(shí),克服摩擦力做的功為有用功,而不是額外功。,【典例10】(2016徐州中考)如圖所示,一根均勻的細(xì)木棒OC,OA=OC,B為OC的中點(diǎn),在C點(diǎn)施力將掛在A點(diǎn)的重為180N的物體勻速提升0.2m,木棒的機(jī)械效率為90%,這里的木棒是一種簡單機(jī)械,稱為_,提升該物體做的有用功是_J,木棒重為_N(不計(jì)摩擦)。,【解題關(guān)鍵】關(guān)鍵點(diǎn)1:簡單機(jī)械包括杠桿、斜面等,根據(jù)圖示可知該機(jī)械屬于杠桿;關(guān)鍵點(diǎn)2:根據(jù)W有=Gh可求出有用功;根據(jù)=和W額=G木h可求出木棒的重力。,【精講精析】根據(jù)圖示可知,木棒可以繞O點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng),故該木棒相當(dāng)于杠桿;有用功:W有=Gh=180N0.2m=36J;因?yàn)镺A=OC,B為OC的中點(diǎn),所以O(shè)B=2OA;故當(dāng)物體上升0.2m時(shí),B點(diǎn)將上升0.4m;不計(jì)摩擦,由=和W額=G木h可得:90%=解得G木=10N。答案:杠桿3610,【典例11】(2017玉林中考)如圖所示,重為100N的物體A在拉力F=5N作用下沿水平面做勻速直線運(yùn)動(dòng),已知滑輪組機(jī)械效率為60%,物體A運(yùn)動(dòng)的速度為0.5m/s,則物體A在20s內(nèi)通過的路程為_m,該機(jī)械所做的有用功的功率為_W。(忽略繩子和滑輪的重力)世紀(jì)金榜導(dǎo)學(xué)號(hào)59944152,【精講精析】本題考查功與功率、機(jī)械效率的計(jì)算。物體A在20s內(nèi)通過的路程是s=vt=0.5m/s20s=10m;該滑輪組有3段繩子承擔(dān),所以拉力移動(dòng)的距離是30m,拉力所做的總功是W總=Fs=5N30m=150J,則有用功是:W有=W總=150J60%=90J;有用功的功率是P=4.5W。答案:104.5,【典例12】(2017煙臺(tái)中考)往車上裝重物時(shí),常常用長木板搭個(gè)斜面,把重物沿斜面推上去,如圖所示,工人用3m長的斜面,把120kg的重物提高1m,假設(shè)斜面很光滑,則需要施加的推力為_,若實(shí)際用力為500N,斜面的機(jī)械效率為_,重物受到的摩擦力為_。(g取10N/kg),【精講精析】本題考查機(jī)械效率的有關(guān)計(jì)算。若斜面很光滑,則人做的有用功等于利用斜面所做的功,即Fs=mgh,則F=400N;人做的有用功W有=mgh=120kg10N/kg1m=1200J,所做的總功W總=Fs=500N3m=1500J,斜面的機(jī)械效率:=100%=100%=80%;額外功W額=W總-W有=1500J-1200J=300J,摩擦力f=100N。,答案:400N80%100N,【典例13】(2017棗莊中考)如圖所示是一輛汽車通過滑輪組將深井中的物體拉至井口的裝置圖,已知井深10m,物體重G=4103N,汽車重G車=3104N,汽車勻速拉繩子時(shí)的拉力F=2103N,汽車受到的阻力為車重的0.05倍。請計(jì)算:世紀(jì)金榜導(dǎo)學(xué)號(hào)59944153,(1)若汽車運(yùn)動(dòng)的速度為1.2m/s,則將物體由井底拉至井口,需要多長時(shí)間?(2)滑輪組的機(jī)械效率是多少?(保留一位小數(shù))(3)汽車的牽引力是多大?(4)將物體由井底拉至井口,汽車的牽引力做的功是多少?,【解題關(guān)鍵】解答本題的關(guān)鍵(1)確定承擔(dān)物重的繩子股數(shù):動(dòng)滑輪上共有三股繩子,所以n=3。(2)根據(jù)繩子的段數(shù)和汽車的速度確定物體上升的速度;從而計(jì)算物體上升需要的時(shí)間。(3)有用功就是提升物體所做的功,即:W有=Gh。,(4)機(jī)械效率:=100%。(5)根據(jù)拉力和阻力計(jì)算汽車的牽引力:F牽=F拉+f。(6)牽引力做功:W牽=F牽s車。,【規(guī)范解答】本題考查速度、機(jī)械效率、功。(1)由圖可知,滑輪組中由3段繩子承擔(dān)重物,則物體上升的速度為:v物=v車=1.2m/s=0.4m/s;物體由井底拉至井口需要的時(shí)間:,(2)滑輪組的機(jī)械效率為:,(3)由題意可得,汽車受到的阻力為:f=0.05G車=0.053104N=1500N;汽車勻速直線運(yùn)動(dòng),受到平衡力作用,在水平方向上,汽車受到向右的牽引力、向左的拉力、向左的阻力作用;由牛頓第三定律得,F拉=F,由力的平衡條件可得牽引力:F牽=F拉+f=2103N+1500N=3500N。,(4)汽車運(yùn)動(dòng)的距離:s車=s繩=3h=310m=30m;牽引力做功為:W牽=F牽s車=3500N30m=1.05105J。答案:(1)25s(2)66.7%(3)3500N(4)1.05105J,【備選例題】1.(2015遵義中考)如圖所示,用滑輪組拉動(dòng)重為70N的物體A,使物體A在水平方向上移動(dòng)5m,所用拉力F為20N,地面對物體A的摩擦力為30N。則拉力F做的功為_J,滑輪組的機(jī)械效率為_。,【精講精析】解答本題明確的關(guān)鍵點(diǎn):關(guān)鍵點(diǎn)1:提取圖形信息:由圖可知繩子的有效股數(shù)為2;關(guān)鍵點(diǎn)2:根據(jù)s=ns求出繩子自由端移動(dòng)的距離,利用W=Fs求出拉力做的功。物體移動(dòng)距離s1=5m,則力F移動(dòng)的距離s2=25m=10m,所以F做的功即總功為W總=Fs2=20N10m=200J;有用功為:W有=fs1=30N5m=150J;滑輪組機(jī)械效率:=75%。答案:20075%,2.(2016威海中考)如圖所示,把重力為600N的物體勻速推到斜面頂端,斜面長為3m,高為0.9m,實(shí)際推力為300N,那么物體與斜面之間的摩擦力是_N,斜面的機(jī)械效率是_。,【精講精析】本題考查了使用斜面時(shí)摩擦力和機(jī)械效率的計(jì)算。由題知,斜面長s=3m,斜面高h(yuǎn)=0.9m,物體重G=600N,推力F=300N;有用功:W有用=Gh=600N0.9m=540J,推力做的總功:W總=Fs=300N3m=900J,額外功:W額外=W總-W有用=900J-540J=360J,由W額外=fs得摩擦力:f=120N;斜面的機(jī)械效率:=100%=100%=60%。答案:12060%,3.(2016廣安中考)小坤家新買的房子在12m高的樓上,裝修時(shí)為了節(jié)省人工、加快進(jìn)度,小坤設(shè)計(jì)了如圖所示的滑輪組來提升裝修材料。小坤爸爸站在地面上用1min時(shí)間勻速把100kg的水泥吊到了樓上,所用的拉力是625N。求此過程中:(g取10N/kg),(1)小坤爸爸的功率有多大?(2)滑輪組的機(jī)械效率是多少?,【解題關(guān)鍵】解答本題抓住以下關(guān)鍵:關(guān)鍵1:判斷繩子的股數(shù)n=2。關(guān)鍵2:判斷哪個(gè)力做的是有用功和總功。關(guān)鍵3:機(jī)械效率的計(jì)算公式:=,【規(guī)范解答】(1)由題圖可知,連接動(dòng)滑輪繩子的股數(shù)n=2,則繩子自由端移動(dòng)的距離:s=nh=212m=24m,拉力做的總功:W總=Fs=625N24m=1.5104J,所用時(shí)間t=1min=60s,小坤爸爸做功的功率:P=250W。,(2)水泥的重力:G=mg=100kg10N/kg=1000N,拉力做的有用功:W有=Gh=1000N12m=1.2104J;則滑輪組的機(jī)械效率:=80%。答案:(1)250W(2)80%,【規(guī)律方法】計(jì)算題的解題步驟(1)認(rèn)真審題,剖析題意確定各量間的關(guān)系。(2)根據(jù)已知量和待求量的關(guān)系,結(jié)合相應(yīng)的公式或物理量規(guī)律建立關(guān)系式。(3)逐步分析、計(jì)算中間物理量,直至導(dǎo)出所求量。,【知識(shí)拓展】對機(jī)械效率小于1的理解(1)用問題引出機(jī)械效率的定義。當(dāng)你用水桶提水時(shí),有兩只大小相同的水桶可供選擇,一只是輕質(zhì)塑料桶,另一只是厚鐵皮桶,你選擇哪一只水桶?為什么?(答:選擇輕質(zhì)塑料水桶,因?yàn)樘嵬瑯佣嗟乃?用塑料桶需要做的額外功較少),通過回答,使學(xué)生意識(shí)到:我們在使用機(jī)械做功時(shí),額外功是不可避免的,但我們總希望做的額外功越少越好,也就是有用功在總功中所占的比例越大越好。至此,可以引導(dǎo)學(xué)生自己總結(jié)出機(jī)械效率的定義和公式。(如何計(jì)算比例?引出有用功在總功中占的比例機(jī)械效率),(2)通過討論問題加深理解。機(jī)械效率的高低表示的物理意義是什么?(答:有用功在總功中所占比例的高低)機(jī)械效率的單位是什么?答:機(jī)械效率是兩個(gè)功(W有、W總)的比值,沒有單位為什么機(jī)械效率總小于1?能不能等于1?(使用機(jī)械做功時(shí),一般情況下,不可避免地要做一部分額外功,有用功總小于總功,所以機(jī)械效率總小于1),(3)使用機(jī)械做功總是希望機(jī)械效率越大越好,以打水為例,引導(dǎo)學(xué)生討論如何提高機(jī)械效率呢?方法一:額外功一定時(shí),增加有用功;方法二:有用功一定時(shí),減少額外功。(4)讓學(xué)生了解有關(guān)滑輪組機(jī)械效率的計(jì)算題,幫助學(xué)生從具體應(yīng)用中理解有用功、額外功和總功,熟悉機(jī)械效率的計(jì)算公式,找到解答此類問題的關(guān)鍵。,【備選要點(diǎn)】簡單機(jī)械的特點(diǎn)1.常見種類:杠桿、滑輪、斜面。,2.特點(diǎn)的比較:,【特別提醒】使用機(jī)械可以省力或省距離,但不能省功。,【典例1】下列關(guān)于簡單機(jī)械的描述不正確的是()A.釣魚竿是省力杠桿B.動(dòng)滑輪是省力機(jī)械C.天平是等臂杠桿D.利用斜面可以省力,【精講精析】選A。本題考查簡單機(jī)械的知識(shí)。生活中常見的簡單機(jī)械有杠桿、滑輪、斜面和輪軸。杠桿又分為省力杠桿、費(fèi)力杠桿和等臂杠桿。釣魚竿動(dòng)力臂小于阻力臂,為費(fèi)力杠桿;斜面是個(gè)省力的機(jī)械,并且在斜面高度一定時(shí),斜面越長越省力。動(dòng)滑輪可以省一半的力,為省力杠桿;天平是等臂杠桿。故選A。,【典例2】用下列簡單機(jī)械,使物重同為G的物體都處于靜止?fàn)顟B(tài),不計(jì)摩擦、機(jī)械自重及繩重,其中用力最小的是(),【精講精析】選A。本題考查杠桿的平衡條件、定滑輪和動(dòng)滑輪的特點(diǎn)。在不計(jì)摩擦、機(jī)械自重及繩的重量的理想狀況下,根據(jù)杠桿的平衡條件F1l1=F2l2可知,F1=定滑輪不省力,F2=G;動(dòng)滑輪省一半的力,F3=G;滑輪組由兩段繩子承擔(dān),F4=G。由此分析比較可知F1最小。故選A。,主題一探究杠桿的平衡條件【實(shí)驗(yàn)裝置】,【實(shí)驗(yàn)關(guān)鍵】(1)調(diào)平衡:調(diào)節(jié)杠桿兩端的平衡螺母,使杠桿在_位置靜止。(2)測力和力臂:杠桿兩側(cè)受到的作用力等于各自鉤碼的重力,力臂為l1和l2。(3)分析數(shù)據(jù):多次改變力和力臂,得到不同數(shù)據(jù),并分析動(dòng)力、動(dòng)力臂和阻力、阻力臂的關(guān)系。,水平,【要點(diǎn)探究】1.實(shí)驗(yàn)前,如何調(diào)節(jié)平衡螺母使杠桿在水平位置平衡?提示:按“左偏(低)右調(diào),右偏(低)左調(diào)”的原則。2.為什么要使杠桿在水平位置平衡?提示:便于讀出力臂大小;克服杠桿自身重力的影響。3.實(shí)驗(yàn)中,為什么要多次實(shí)驗(yàn),收集不同數(shù)據(jù)?提示:使實(shí)驗(yàn)結(jié)論更具有普遍性。,【示范案例】(2017成都中考)在“探究杠桿的平衡條件”實(shí)驗(yàn)中,每個(gè)鉤碼重力相等,杠桿刻度均勻。世紀(jì)金榜導(dǎo)學(xué)號(hào)59944154,(1)平衡時(shí),應(yīng)該讓杠桿靜止在_位置。(2)小周同學(xué)所在實(shí)驗(yàn)小組完成某次操作后,實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象如圖甲所示,他們記錄的數(shù)據(jù)為:動(dòng)力F1=1.5N,動(dòng)力臂L1=0.1m,阻力F2=1N,則阻力臂L2=_m。,(3)下列四個(gè)因素中,不會(huì)帶來實(shí)驗(yàn)誤差的是_。A.鐵架臺(tái)自身的重力足夠大B.單個(gè)鉤碼的重力不完全相等C.懸掛鉤碼的繩套重力偏大D.杠桿與轉(zhuǎn)軸之間的摩擦偏大,(4)小周同學(xué)所在實(shí)驗(yàn)小組在完成規(guī)定實(shí)驗(yàn)后,他們想進(jìn)一步探究,如果杠桿受到F2、F3兩個(gè)阻力,結(jié)果會(huì)怎樣?通過實(shí)驗(yàn),他們得到了圖乙所示的結(jié)果。根據(jù)這個(gè)結(jié)果,可以初步得出,在這種情況下杠桿的平衡條件為:F1L1=_。(F1、F2、F3的力臂分別用L1、L2、L3表示),【解析】(1)杠桿平衡時(shí),讓杠桿靜止在水平位置,便于測量力臂。(2)結(jié)合圖甲和題中給出的F1、L1、F2的已知數(shù)據(jù)分析:動(dòng)力臂L1=0.1m,所以圖中一個(gè)刻度表示0.05m;阻力臂占三個(gè)刻度,因而阻力臂L2=0.15m。,(3)A選項(xiàng)是為了平衡杠桿以消除杠桿自重對實(shí)驗(yàn)影響。B選項(xiàng)單個(gè)鉤碼重力不相等,則多個(gè)鉤碼總重力無法確定。C選項(xiàng)繩套重力偏大,會(huì)對F1、F2的真實(shí)值造成影響。D選項(xiàng)杠桿與轉(zhuǎn)軸之間的摩擦?xí)绊懜軛U的靈敏,對測量結(jié)果造成誤差。,(4)由圖乙知,杠桿左邊F1L1=42=8;右邊F2L2+F3L3=21+32=8,故得出結(jié)論F1L1=F2L2+F3L3。答案:(1)水平(2)0.15(3)A(4)F2L2+F3L3,【延伸探究】結(jié)合【示范案例】思考以下問題:(1)實(shí)驗(yàn)前,發(fā)現(xiàn)杠桿左端高右端低,這時(shí)應(yīng)將平衡螺母向_(選填“左”或“右”)調(diào)節(jié),使杠桿在水平位置平衡。,(2)杠桿在圖甲的水平位置平衡后,用手使杠桿緩慢地轉(zhuǎn)過一個(gè)角度(如圖乙)后松手,杠桿_(選填“能”或“不能”)保持靜止。,(3)如圖丙是已經(jīng)調(diào)節(jié)平衡的杠桿,用彈簧測力計(jì)在杠桿C處豎直向上拉,在A處掛上適當(dāng)?shù)你^碼,使杠桿在水平位置平衡,則彈簧測力計(jì)讀數(shù)為_,鉤碼總質(zhì)量為_kg。(g取10N/kg),【解析】(1)杠桿傾斜時(shí),杠桿的重心偏向杠桿下沉的一端,故應(yīng)將平衡螺母向杠桿上翹的一端調(diào)節(jié),即向左調(diào)節(jié)。(2)用手使杠桿緩慢地轉(zhuǎn)過一個(gè)角度后,動(dòng)力臂和阻力臂的比值不變,杠桿的平衡條件仍然成立,故杠桿仍然能夠保持靜止。(3)圖中彈簧測力計(jì)的分度值為0.2N,彈簧測力計(jì)的示數(shù)為3.0N;,設(shè)杠桿的一個(gè)小格為L,鉤碼的重量為G,根據(jù)杠桿平衡條件可得,G3L=3.0N2L,解得G=2N,所以鉤碼的總質(zhì)量:m=0.2kg。答案:(1)左(2)能(3)3.0N0.2,【備選例題】(2016河源中考)甲、乙兩位同學(xué)一起做探究杠桿的平衡條件的實(shí)驗(yàn),以杠桿中點(diǎn)為支點(diǎn),如圖甲、乙所示。,(1)若杠桿右端低左端高,為使其在水平位置上靜止,應(yīng)將左端的平衡螺母向_調(diào)節(jié)。(2)如圖甲所示,杠桿在水平位置平衡,記錄數(shù)據(jù)。根據(jù)這一次實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),甲同學(xué)立即分析得出杠桿的平衡條件,這種做法的不足是:_。,(3)如圖乙所示,乙同學(xué)設(shè)計(jì)了兩種實(shí)驗(yàn)方案:第一種彈簧測力計(jì)沿豎直方向拉,其讀數(shù)為F1;第二種彈簧測力計(jì)傾斜拉,其讀數(shù)為F2,第_(選填“一”或“二”)種實(shí)驗(yàn)方案更方便。在同等條件下,兩次彈簧測力計(jì)讀數(shù)F1_F2(選填“”)。(4)乙同學(xué)用圖丙裝置進(jìn)行探究,發(fā)現(xiàn)當(dāng)杠桿水平平衡時(shí),與甲同學(xué)得出的杠桿平衡條件不相符,其可能的原因是:_。,【精講精析】(1)右端低左端高,應(yīng)將平衡螺母向較高的一端調(diào)節(jié),即將左邊或右邊的平衡螺母向左端調(diào)節(jié),使杠桿在水平位置平衡。(2)只由一次實(shí)驗(yàn)得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論是不合理的,一次實(shí)驗(yàn)具有偶然性,要多進(jìn)行幾次實(shí)驗(yàn),避免偶然性。,(3)力臂等于支點(diǎn)到力的作用線的距離,當(dāng)杠桿在水平位置平衡時(shí),力的方向與杠桿垂直,力臂可以從杠桿標(biāo)尺刻度上直接讀出來,因此第一種實(shí)驗(yàn)方案更方便,此時(shí)彈簧測力計(jì)的拉力與杠桿垂直,能從杠桿上直接讀出力臂;因?yàn)榈谝环N方案的動(dòng)力臂要大于第二種方案的動(dòng)力臂,根據(jù)杠桿的平衡條件,在阻力和阻力臂都相同的情況下,動(dòng)力臂越大的越省力,所以,F1<F2。,(4)圖丙中,杠桿的重心不在支點(diǎn)上,杠桿的重力對杠桿轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生了影響,導(dǎo)致拉力F的大小比由杠桿平衡條件計(jì)算出來的數(shù)值偏大。答案:(1)左(2)實(shí)驗(yàn)次數(shù)太少,結(jié)論具有偶然性(3)一”“=”或“<”)。由此可知,可采用_的方法來提高滑輪組的機(jī)械效率。,【解析】(1)實(shí)驗(yàn)過程中不但要豎直拉動(dòng)彈簧測力計(jì),同時(shí),為了使示數(shù)穩(wěn)定便于讀數(shù),還應(yīng)勻速拉動(dòng)彈簧測力計(jì)。(2)根據(jù)速度公式得,鉤碼運(yùn)動(dòng)的速度為v2=0.05m/s。(3)繩端移動(dòng)的距離為s3=nh3=30.15m=0.45m;機(jī)械效率為3=80%。(4)W1有=G1h1=4N0.1m=0.4J,W2有=G2h2=6N0.1m=0.6J,故W1有<W2有;1=74%,2=80%,故1<2,由此可知,可采用增加鉤碼重(增加物重)的方法來提高滑輪組的機(jī)械效率。答案:(1)勻速(2)0.05(3)0.4580%(4)<<增加鉤碼重(增加物重),【延伸探究】結(jié)合【示范案例】思考以下問題:另一同學(xué)在測滑輪組機(jī)械效率的實(shí)驗(yàn)中得到的數(shù)據(jù)如表所示,實(shí)驗(yàn)裝置如圖甲、乙所示。,(1)通過表中數(shù)據(jù)可分析出第2次實(shí)驗(yàn)是用_(選填“甲”或“乙”)圖所示裝置做的實(shí)驗(yàn)。(2)通過第1次實(shí)驗(yàn)和第2次實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)分析可得出結(jié)論:使用不同的滑輪組提升相同的重物時(shí),動(dòng)滑輪的個(gè)數(shù)越多(動(dòng)滑輪的質(zhì)量越大),滑輪組的機(jī)械效率_(選填“越高”“不變”或“越低”)。,(3)該同學(xué)再用第2次實(shí)驗(yàn)中使用的裝置做第3次實(shí)驗(yàn),表中第3次實(shí)驗(yàn)中繩端移動(dòng)距離s漏記,但仍然計(jì)算出第3次的機(jī)械效率=_(保留3位有效數(shù)字)。,【解析】(1)由表中實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可知,根據(jù)s=nh,由第2次實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)n=4,由圖示滑輪組可知,使用的是乙圖所示裝置做的實(shí)驗(yàn)。(2)由表中第1次實(shí)驗(yàn)和第2次實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)可知,使用不同的滑輪組提升相同的重物時(shí),動(dòng)滑輪的個(gè)數(shù)越多(動(dòng)滑輪的質(zhì)量越大),滑輪組的機(jī)械效率越低。,(3)由表中第2次實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可知,繩端移動(dòng)的距離是鉤碼上升高度的4倍,第3次實(shí)驗(yàn)使用同樣的裝置,則第3次實(shí)驗(yàn):繩端移動(dòng)距離s=4h;機(jī)械效率:=83.3%。答案:(1)乙(2)越低(3)83.3%,