中考物理 专题12 简单机械复习学案.doc

第十二章 简单机械一、考点知识梳理（一）杠杆1.杠杆概念：一根硬棒，在力的作用下能绕着固定的点o转动，这根硬棒就是杠杆。2.杠杆的五要素：支点：杠杆可以绕着其转动的点，通常用点o表示。支点可以在杠杆的任意位置，在杠杆转动是，支点是相对固定的。动力：使杠杆转动的力，用f1表示。阻力：阻碍杠杆转动的力，用f2表示。动力臂;从支点o到动力f1作用线的距离，用l1表示。阻力臂：从支点o到阻力f2作用线的距离，用l2表示。3. 力臂的画法： 找出支点并用o表示。提示：支点一定在杠杆上，可以在杠杆的某的端点，也可以在杠杆中间的某处。在杠杆转动时这个点是相对固定的。 通过力的作用点画出力的作用线。 从支点o向力的作用线作垂线。 标力臂;用大括号或背向双箭头。 练习： 4. 杠杆平衡条件： 动力动力臂阻力阻力臂 公式：f1l1=f2l2 5、杠杆的分类及应用 杠杆类型杠杆特点杠杆优点杠杆缺点应用省力杠杆l1l2 f1f2(动力阻力) 省力费距离撬棒、铡刀、动滑轮、羊角锤、手推车费力杠杆l1f2(动力阻力)费力省距离起重机的前臂、理发剪刀、钓鱼竿等臂杠杆l1f2(动力阻力)既不省力也不费力天平、定滑轮（2） 、滑轮 1、滑轮：a、定义：滑轮是个周边有槽，能绕轴转运的小轮。 b、实质：滑轮实质上是一种变形的杠杆。 2、定滑轮：a、定义：轴固定不动的滑轮叫做定滑轮 b、实质：是一个等臂杠杆 c、特点：使用定滑轮不省力也不省距离，但可以改变力的方向。练习：一杆红旗重10n，绳子重和摩擦不计，问红旗手要用多大的力升旗？拉力方向和重力方向相同吗？如果不用定滑轮会怎么样？点拨：旗杆顶部是一个定滑轮，旗手向下拉，红旗就向上升，根据：定滑轮特点：使用定滑轮不省力也不省距离，但可以改变力的方向。可得：红旗手要用10n的拉力升旗。拉力方向和重力方向相反。如果不用定滑轮就必须搭一个高台，红旗手扛着红旗爬上去。可见改变力的方向是一个很大的优点。3、动滑轮：a、定义：轴可以随物体一起运动的滑轮叫动滑轮 b、实质：动力臂为阻力臂两倍的杠杆。 c、特点：使用动滑轮可以省一半力，但不能改变力的方向，且要花费双倍的距离。练习：已知物体g重20n，动滑轮重2n，不计绳重和摩擦，求拉力的大小。若物体上升了1m,则绳子向上移动了几m？解析：根据动滑轮特点：使用动滑轮可以省一半力，但不能改变力的方向，且要花费双倍的距离。物体g重20n，动滑轮重2n，总重为22n，则拉力f为22n的一半，即11n。物体上升了1m,则绳子向上移动了2m。解：f（g物+g动）（20n+2n）=11ns=2h=21m=2m答：拉力f为11n，绳子向上移动了2m4、滑轮组：a、定义:定滑轮和动滑轮组合在一起使用 b、特点：使用滑轮组既可以省力又可以改变力的方向，但要多移动距离。 c、滑轮组的计算：有几股绳子吊在动油轮上，拉力就是物体重（包括动滑轮重）的几分之一（不计绳重和摩擦）。 d、公式：f=g/n(g=g物+g动) 绳子自由端移动距离：s=nh点拨：组装滑轮组时，吊在动滑轮上绳子股数为n，若n为奇数时，则绳子的固定端挂在动滑轮上，若n为偶数时，绳子的固定端挂在定滑轮上。口诀:奇动偶定练习：已知动滑轮重5n，每一个钩码重5n，不计绳重和摩擦，问拉力是多少n，物体上升1m,弹簧测力计向上移动了几m? 解析：根据“滑轮组的计算：有几股绳子吊在动油轮上，拉力就是物体重（包括动滑轮重）的几分之一（不计绳重和摩擦）。”物体重为5n4=20n,物体与动滑轮总重为20n+5n=25n.则拉力为25n的1/5 ,即为5n,拉力移动的距离为1m的5倍。即5m.解：拉力：f（g物+g动）（5n+25n）=5n 绳子自由端移动距离：s=nh=51m=5m.答：拉力是5n，弹簧测力计向上移动了5m.5、轮轴：由一个轴和一个大轮组成，能绕共同的轴转动的简章机械，它实质上是一个可以连续转动的杠杆，使用轮轴右以省力。 6、斜面：是一种费距离但能省力的简单机械 公式：fl=gh（3） 机械效率1、有用功、额外功、总功 a、有用功:为了达到目的人们必须要做的，对人们有用的功，用w有表示。 b、额外功：为了达到目的人们不需要但以不得不额外做的功，用w额表示。 c、总功：有用功与额外功之和。2、机械效率 a、概念：有用功跟总功的比值。 b、公式：=100% 总是小于1 c、影响机械效率的因素;物体重，机械自身重力，绳子重，摩擦力等。机械效率与是否省力无。同一滑轮组所挂物体越重，有用功越多，机械效率越高，不同滑轮组挂同一物体，动滑轮越重额外功越多，机械效率越低。 d、提高机械效率的方法： 增大有用功：表现为在机械可承受范围内，增大提升物体的重力。 减小额外功：表现为 a、改进机械结构，减小机械自身重力。 b、定时润滑，减小摩擦 e、滑轮组提升物体是的机械效率： （因为s=nh） f、斜面机械效率：二、重点难点解读1.重点实验再现：杠杆的平衡条件实验器材:铁架台 杠杆 钩码 弹簧测力计注意事项:实验前通过调节平衡螺母,使杠杆水平平衡:挂钩码后,不能再移动平衡螺母:读数时,杠杆仍要处于水平平衡状态,以便直接读出力臂的长度.多次实验归纳出共同规律,避免一两次实验的偶然性造成错误结论.2. 经典例题分析例1:（2014浙江丽水）如图所示，杠杆oab能绕o点转动，在a点挂一重物g，为保持杠杆在水平位置平衡，在b点分别作用的四个力中最小的是（） a f1 b f2 c f3 d f4【答案】c【解析】：例2:（2014邵阳）如图所示，工人用250n的力f将重为400n的物体在10s内匀速提升2m，则此过程中（ ） a工人做的有用功为800jb工人做的总功为500jc滑轮组的机械效率为60%d拉力做功的功率为20w例3:（2014安徽）工人师傅使用一个动滑轮将400n的重物匀速提升到3m高处，假如所用的拉力方向竖直向上、大小为250n，则（ ）a拉力所做的功为750jb机械的效率为80%c若用该动滑轮提升更重的货物，机械效率将保持不变d若采用轻质滑轮完成原任务，机械效率将保持不变考点：功的计算；机械效率；机械效率的计算例4:（2014青岛）小雨受到的重力为640n，他站在水平地面上时对地面的压强为1.6103pa（1）他用图甲所示滑轮组匀速提升物体a，滑轮组的机械效率为90%（不计绳重和摩擦），此时他对水平地面的压强为6103pa则物体a重力ga=？（2）如图乙所示，若他用此滑轮组从水下缓慢提起边长为0.3m的正方体b（不计水的阻力、绳重和摩擦），当物体b的下表面所受水的压强为2103pa时，小雨对水平地面的压强为匀速提升物体a时对水平地面压强的，则物体b的密度b=？物体受到的浮力f浮=gv排=1103kg/m310n/kg0.018m3=180n，三、巩固练习热身：1.（2014黄冈）如图所示是液压起重车意图使用时液压杆将起重臂顶起，可将重物吊起并安放到需要的地方请在图中分别画出：（1）重物对起重臂的作用力的示意图及该力的力臂；（2）液压杆对起重臂最小作用力的示意图 【答案】【解析】2.（2014青岛）运用知识解决问题： 如图2所示的轻质杠杆ab，oa=20cm，ob=40cm物体m的密度为3103kg/m3体积为8103m3叶子姐姐在b端施加100n的力使杠杆水平平衡，则此时物体m受到水平面的支持力fm=n，请画出物体m的受力示意图3.（2014邵阳）小猴和小白兔同时发现了一个实心胡萝卜，它们都想多分点小猴提出分配方案：将胡萝卜放在三角形石块的尖端，调节胡萝卜位置，使胡萝卜静止时保持水平，然后沿支点处竖直切开，各拿一份，如图甲所示小白兔说：“我要长的那一头！”，小猴却暗自高兴 请问：（1）从质量角度来看，小猴有没有吃亏？答： （2）从图乙可看出，造成上述现象的原因是：a端重力的力臂 （选填“大于”或“小于”或“等于”）b端重力的力臂，根据杠杆平衡的条件可得出：a端的质量 （选填“大于”或“小于”或“等于”）b端的质量4.（2014株洲）如图是运动员在水平地面上做俯卧撑时的情景已知地面对两个手掌的支持力为360n，对两个脚尖的支持力为240n，手掌到脚尖的距离为1.5m，则运动员所受的重力为 n，人体重心到脚尖的水平距离为 m 5.（2014宜宾）如图所示，以下杠杆中属于费力杠杆的是（ ）a拦道木升起 b活塞式抽水机抽水c手推车d羊角锤拨钉子故选a考点：杠杆的分类6.皮划艇是我国奥运优势项目之一，如图所示，比赛中运动员一手撑住浆柄的末端（视为支点），另一手用力划浆下列说法正确的是（ ）a为省力，可将用力划浆的手靠近支点b为省力，可将用力划浆的手远离支点c为省距离，可将用力划浆的手远离支点d将用力划浆的手靠近支点，既能省力又能省距离7.（2014南京）如图所示的器具，属于省力杠杆的是（）d、筷子在使用过程中，动力臂小于阻力臂，是费力杠杆，故d错误故选：b考点：杠杆的分类 8.（2014安徽）身高相同的兄弟二人用一根重力不计的均匀扁担抬起一个900n的重物已知扁担长为1.8m，重物悬挂点与哥哥的肩之间的距离oa=0.8m，如图所示则（ ） a以哥哥的肩a为支点，可计算出弟弟承担的压力为400nb以o为支点，可计算出兄弟二人承担的压力之比为4：9c以o为支点，可计算出兄弟二人承担的压力之比为9：5d以弟弟的肩b为支点，可计算处哥哥承担的压力为600n 考点：杠杆的平衡分析法及其应用9.（2014泰安）一辆质量是3.5103kg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是1103n，汽车沿水平方向匀速移动了2m，滑轮组的机械效率为90%求：（1）拉力f做的总功（2）有用功为多大？（3）汽车受到的阻力大小10.（2014威海）小刚和小明分别用沿斜面向上的力f甲、f乙把同一重物匀速拉到两个斜面的顶端，若两个斜面光滑、等高，甲斜面长4m，乙斜面长5m，所做的功跟别是w甲、w乙，则下列说法正确的是（）a使用甲斜面比使用乙斜面要省功b甲斜面的机械效率比乙斜面的机械效率高c拉力f甲与f乙之比为5：4d两个拉力做功w甲与w乙之比为4：5【答案】：c【解析】：11.（2014威海）如图甲所示是某船厂设计的打捞平台装置示意图a是动滑轮，b是定滑轮，c是卷扬机，卷扬机拉动钢丝绳通过滑轮组ab竖直提升水中的物体，可以将实际打捞过程简化为如图乙所示的示意图在一次打捞沉船的作业中，在沉船浸没水中匀速上升的过程中，打捞平台浸入水中的体积相对于动滑轮a未挂沉船时变化了0.4m3；在沉船全部露出水面并匀速上升的过程中，打捞平台浸入水中的体积相对于动滑轮a未挂沉船时变化了1m3沉船浸没在水中和完全露出水面后卷扬机对钢丝绳的拉力分别为f1、f2，且f1与f2之比为3：7钢丝绳的重、轴的摩擦及水对沉船的阻力均忽略不计，动滑轮的重力不能忽略（水的密度取1.0103kg/m3 g取10n/kg）求：（1）沉船的重力；（2）沉船浸没水中受到的浮力；（3）沉船完全露出水面匀速上升1m的过程中，滑轮组ab的机械效率则打捞平台增大的浮力：f浮=gv排=1103kg/m310n/kg1m3=104n，即沉船的重力为g=104n；考点：重力的计算；阿基米德原理；滑轮（组）的机械效率次数钩码重g/n钩码上升高度h/m有用功w有用/j测力计拉力f/n测力计移动距离s/m总功w总/j机械效率140.10.41.10.50.5572.7%240.10.41.60.30.4883.3%320.10.20.90.30.2712.（2014广安）某实验小组在“测滑轮组机械效率”的实验中得到的数据如把表所示，第1、2、3次实验装置分别如图的甲、乙、丙所示（1）第3次实验中的机械效率是 （2）比较第2次实验和第3次实验，可得出初步结论：使用同样的滑轮组，提起的钩码越重，滑轮组的机械效率越 （3）第1次实验中动滑轮个数比第2次实验多，动滑轮自重增大，对动滑轮所做的额外功 （选填“增大”或“减小”）因而，由第1、2次实验可知：滑轮组的机械效率可能与动滑轮自重力大小有关13.（2014东营）“蛟龙号”创造了“中国深度”下潜7062m今年“蛟龙号”将远赴印度洋探索2700m深处活火山的奥秘已知：海水密度1.03103kg/m3，声音在海水中的传播速度是1500m/s，取g=10n/kg问：（1）“蛟龙号”下潜到2700m深度时受到的海水的压强是多少？（2）电磁波传播速度太大，在海水中的传输时间太短,测量误差就大母船与“蛟龙号”信息传递要借助于声呐在2700m深处的“蛟龙号”收到正上方母船的指令需要多长时间？（3）“蛟龙号”到达海底扔掉部分配重后，排开的水所受的重力是5103n，它受到的浮力是多少？（4）任务完成后，起重机把重2.2105n的“蛟龙号”吊到母船上，起重机滑轮装置原理如图乙，在滑轮装置作用下，“蛟龙号”离开水面后缓慢竖直上升10m后到达甲板，绳子自由端的拉力为68750n，移动的距离是40m，则滑轮装置的机械效率是多少？（5）你认为“蛟龙号”面临的主要技术难题是什么（答出一条即可）？ 【答案】：（1）受到的海水的压强是2.78107pa；（2）收到正上方母船的指令需要1.8s；14.（2014黄冈）当前城镇化建设进程中，在一些场馆和楼房建设工地上，常见一种“塔吊”的起重设备，其主要组成为电动机和机械两部分，如图所示假设某“塔吊”配置的电动机铭牌上标有：额定电压380v，额定功率38kw，线圈电阻0.5在一次起吊中，该“塔吊”电动机正常工作25s，把质量为3t的重物吊起22m（g取10n/kg）求：（1）电动机吊起重物的过程中消耗的电能（2）电动机正常工作过程中线圈产生的热量（3）该次起吊过程中“塔吊”机械部分的机械效率【答案】：（1）电动机吊起重物的过程中消耗的电能9.5105j（2）电动机正常工作过程中线圈产生的热量1.25105j（3）该次起吊过程中“塔吊”机械部分的机械效率80%【解析】：15.（2014福建福州）小明在测量物重时， (1)弹簧测力计侧甲物体重.如图所示，甲物体重是 _n。 (2)估测乙物体重约10 n.请你利用下列器材帮他设计一个测量乙物体重的实脸方案。器材:乙物体，弹簧测力计(0一5 n).已调平衡的杠杆.刻度尺和细线。简述主要测量步骤或在图30中画图出测量方案的示意图，并标出需测量的物理量符号。(提示：作图时.弹簧测力计对杠杆的拉力f1用力的示意图表示，可不画出弹簧测力计实物图。)乙物体重力的计算表达式:g乙= _(用测量的物理量符号表示）。【答案】（1）4.4；（2）如图：四、中考预测展望：1.（2014苏州）如图所示，在“测滑轮组机械效率”的实验中，若物体重6n.（1）实验时应沿竖直方向 拉动弹簧测力计若物体上升高度为10cm，此时弹簧测力计的示数如图所示，则滑轮组的机械效率是 （2）若仅增加物体的重力（不计摩擦），该滑轮组的机械效率将 考点:弹簧测力计的读数,滑轮组和机械效率的计算2.（2014南京）如图所示，搬运工人用滑轮组在20s内将重为540n的重物匀速提升3m，所用拉力为200n，则他所做的有用功是j，额外功是j，拉力的功率是w，滑轮组的机械效率是3.一名工人用如图所示的滑轮组提起450n的重物，绳自由端的拉力f为200n，重物在5s内匀速上升了1m则拉力的功率是_w，滑轮组的机械效率是_【答案】：120w；75%【解析】：4.如图所示，用甲、乙两种装置分别将重1n的物体匀速提升相同的高度，滑轮重0.2 n，不计摩擦和绳重，所用的拉力分别是f甲和f乙，机械效率分别是甲和乙，则（ ）a. f甲 f乙 b. f甲= f乙 c. 甲乙 d. 甲 乙 5.（2014浙江宁波）利用如图所示的装置，工人用力f把重为100n的物体以0.2ms的速度匀速提升6m。若不计绳重和摩擦，则这一过程中（ ）a拉力f的大小为50n b绳子自由端的速度为0.4msc拉力f所做的功为600j d拉力f的功率为low【答案】：c【解析】：6.如图所示,是用道钉撬撬道钉的示意图。当道钉对道钉撬的阻力f2是4000n时,要把道钉撬起，需要的动力f1最小为（不计道钉撬重）（ ）a、20n b、200n c、2000n d、20000n 7.（08江苏连云港）如图是搬运工人用滑轮组将仓库中的货物沿水平轨道拉出的示意图。已知货物的质量为600kg，所受轨道的摩擦力为其重力的0.1倍，滑轮组的机械效率为75。若人以0.5m/s的速度匀速前行，经100s将货物拉出仓库，g取10n/kg,。求在此过程中： （1）人做的有用功为多大？ （2）人的拉力为多大？ （3）人拉力的功率为多大？【答案】：15000j 400n 200w【解析】：8.如图所示，轻质杠杆的a点挂一重