湖南省邵阳市中考物理 第十二章 简单机械复习课件.ppt

第十二章简单机械 一 杠杆1 定义 在 的作用下能绕着 转动的一根硬棒 2 五要素 1 支点 杠杆可以绕其转动的点o 2 动力 使杠杆 的力f1 3 阻力 杠杆转动的力f2 4 动力臂 从支点到 的距离l1 5 阻力臂 从支点到 的距离l2 力 固定点 转动 阻碍 动力作用线 阻力作用线 3 平衡状态 杠杆 或 转动 4 杠杆的平衡条件 静止 匀速 f1l1 f2l2 5 生活中的三类杠杆 省力费距离 费力省距离 二 滑轮 等臂 动力臂是阻力臂 2倍的 改变力的方 向 省力 省力 改变力的方向 省力 力的方向 s h s 2h s nh 三 机械效率1 三类功 1 有用功 为了达到目的必须要做的功 2 额外功 对达到某一目的没有用又不得不做的功 3 总功 和 的总和 有用功 额外功 2 机械效率 1 公式 2 规律 机械效率总 1 3 提高滑轮组机械效率的主要方法 物重 动滑轮 小于 增加 减少 读 练 1 画一画 杠杆的力臂画出自行车的刹车手柄的动力的力臂 答案 2 判一判 杠杆的种类赛艇的桨属于 杠杆 费力 3 辨一辨 滑轮和机械效率a装置是 滑轮 使用它的目的是 b装置是 滑轮 使用它的目的是 滑轮机械效率高 定 改变用力的方向 动 可以省力 定 4 填一填 杠杆综合用撬棒撬石头 撬棒是 杠杆 在力的方向不变的情况下 要用更小的力撬起石头 他的手应该向 选填 远离 或 靠近 支点o方向移动 图中o为支点 f1的力臂为l1 f2的力臂为l2 当杠杆平衡时 f1与f2的定量关系式为 省力 远离 f1l1 f2l2 考点1杠杆力臂的画法 失分盲点 1 力臂要用大括号或箭头表示出来 并标注符号 不能有遗漏 2 画力时 不要漏画力的方向 示范题1 2015 邵阳中考 如图是用钓鱼竿钓鱼的情景 其中动力为f1 阻力为f2 请在图中作出阻力f2的力臂l2 解题探究 解答本题时思考以下三个问题 1 如何画力的作用线 2 力臂是哪一点到哪一条线的距离 3 力臂是线段还是射线 提示 1 沿力的方向将作用线延长或反向延长 沿力的方向的直线即为力的作用线 2 力臂是支点到力的作用线的距离 3 力臂用线段表示 解析 本题考查力臂的作图 从支点开始向力f2的作用线作垂线 并标出力臂 答案 如图所示 备选例题 1 2015 衡阳中考 请根据杠杆的平衡条件作出拔钉子时所用最小动力f的示意图和它的动力臂l1 解析 本题考查杠杆平衡条件的应用和杠杆力臂的画法 根据杠杆的平衡条件可知 在阻力 阻力臂一定的情况下 动力臂越长越省力 最长的力臂即支点与作用点的连线 然后根据力臂的画法作出垂直于力臂的作用力即可 答案 如图所示 2 2014 来宾中考 如图所示 请画出力f对支点o的力臂l 解析 本题考查力臂的画法 沿力f的方向画出力的作用线 从支点o向力f的作用线作垂线段 在垂线段与力f的作用线相交处标上垂直符号 垂线段即是力臂 答案 如图所示 知识拓展 找最长力臂的三种情况求最小动力 就是转化为找最长力臂问题 找最长力臂 一般分三种情况 1 在动力的作用点明确的情况下 就是以支点到力的作用点的连线作为力臂 这个力臂最长 过力的作用点作力臂的垂线 正确确定力的方向从而作最小的力 2 在动力作用点未明确规定时 首先应找出距支点最远的点作为动力作用点 然后再按 1 的步骤完成 3 在支点不明确的情况下 首先要通过比较找出合适的支点 进而找到动力作用点 再按 1 的步骤完成 考点2杠杆平衡条件的应用1 判断杠杆的类型 根据力臂大小 1 省力杠杆 动力臂大于阻力臂 动力小于阻力 2 费力杠杆 动力臂小于阻力臂 动力大于阻力 3 等臂杠杆 动力臂等于阻力臂 动力等于阻力 2 计算动力或阻力 根据f1l1 f2l2 已知其中的三个量 计算第四个物理量 3 判断杠杆是否平衡 若f1l1 f2l2 杠杆平衡 若f1l1 f2l2 杠杆向力与力臂乘积大的方向偏转 示范题2 2015 邵阳中考 如图 下列工具中属于费力杠杆的是 解析 选b 本题考查杠杆的分类 由生活常识可知 起子 钢丝钳 独轮车都是动力臂大于阻力臂 属于省力杠杆 镊子的支点是镊子的顶端 阻力的作用点是镊子的末端 动力的作用点是手与镊子的接触点 故阻力臂大于动力臂 属于费力杠杆 故选b 示范题3 2015 怀化中考 如图所示 一处于水平平衡状态的杠杆 杠杆上所标刻度每小格长为3cm 某同学在研究杠杆平衡实验时 在杠杆上的a点挂四个钩码 每个重为1n 用弹簧测力计在b点竖直向上拉杠杆 使杠杆水平平衡 此时弹簧测力计拉力的力臂为cm 弹簧测力计的示数为n 解析 本题考查杠杆的平衡条件的应用 已知杠杆上所标刻度每小格长为3cm 则弹簧测力计拉力的力臂为8 3cm 24cm 由杠杆平衡条件可知 g钩码 12cm f 24cm 即4n 12cm f 24cm 解得f 2n 答案 242 示范题4 2014 邵阳中考 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 1 从质量角度来看 小猴有没有吃亏 答 2 从图乙可以看出 造成上述现象的原因是 a端重力的力臂 选填 大于 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 小于 或 等于 b端的质量 解析 本题考查杠杆平衡条件及其应用 题中 以o为支点 左端的重心在a处 右端的重心在b处 根据杠杆的平衡条件 ga oa gb ob 因为oagb 根据g mg可知 a端的质量大些 所以小猴没有吃亏 是小白兔吃亏了 答案 1 小猴没有吃亏 2 小于大于 备选例题 2014 南宁中考 如图所示 有一质量不计的长木板 左端可绕o点转动 在它的右端放一重为g的物块 并用一竖直向上的力f拉着 当物块向左匀速运动时 木板始终在水平位置保持静止 在此过程中 拉力f a 变小b 变大c 不变d 先变大后变小 解题关键 解答本题抓住以下关键 关键1 确定阻力和阻力臂 判断阻力和阻力臂是否变化 关键2 确定动力的方向和动力臂 解析 选a 本题考查杠杆平衡条件的应用 由题图及题意可知 随着物块向左匀速运动且木板始终在水平位置保持静止 则阻力不变 阻力臂变小 动力臂不变 木板的长度 由杠杆平衡条件f1l1 f2l2得 动力即拉力f减小 故选a 互动探究 若杠杆竖直悬于o点 在其下端施一水平拉力f 让杠杆缓慢转到图中虚线所示位置 在转动的过程中 a 动力臂逐渐变大b 阻力臂逐渐变小c 动力f逐渐变大d 动力f逐渐减小 解析 选c 本题考查杠杆平衡条件的应用 分析杠杆的转动过程可以看出 动力是力f 阻力是杠杆的重力 在竖直位置 动力的力臂最大 是杠杆的长度 转动到虚线位置过程中 动力的力臂逐渐变小 而阻力的力臂在竖直位置时是0 转动到虚线位置的过程中 阻力的力臂逐渐变大 在整个转动过程中阻力大小不变 因为阻力臂变大 因此阻力与阻力臂的乘积变大 即动力与动力臂的乘积变大 又因为动力臂逐渐变小 所以动力逐渐变大 考点3机械效率1 规律 使用机械时 不得不做一些额外功 所以机械效率 总小于1 2 机械效率的计算 3 影响因素 1 有关因素 物重 同一滑轮组 物重越重 机械效率越大 动滑轮重 不同滑轮组 提升物重相同时 动滑轮越重 机械效率越小 2 无关因素 有用功或额外功的多少 机械的省力情况 物体移动距离 绳子股数等 失分盲点 1 不要认为滑轮组不变 滑轮组的机械效率不变 对于同一滑轮组 提升的物重不同 机械效率不同 2 水平方向上拉动物体时 克服摩擦力做的功为有用功 而不是额外功 示范题5 2014 邵阳中考 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 解析 选a 本题考查功 功率和机械效率的计算 工人做的有用功w有用 gh 400n 2m 800j a正确 工人做的总功w总 fs f 2h 250n 2 2m 1000j b错误 滑轮组的机械效率 100 100 80 c错误 拉力做功的功率p 100w 故d错误 故选a 示范题6 2015 南充中考 如图所示 沿斜面向上拉一个重为4 5n的物体到斜面顶端 斜面长1 2m 高0 3m 拉力做功为2 16j 则这个斜面的机械效率是 物体受到的摩擦力是n 解析 本题考查斜面机械效率的基本计算 有用功 w有用 gh 4 5n 0 3m 1 35j 总功 w总 2 16j 斜面的效率 额外功 w额 w总 w有用 2 16j 1 35j 0 81j 因为w额 fs 所以摩擦力大小 答案 62 50 675 示范题7 2013 衡阳中考 某物体在竖直方向受到90n的拉力 以0 2m s的速度匀速向上运动 空气阻力不计 求 1 物体在10s内上升的距离 2 物体受到的重力 3 如图所示 若改用机械效率为80 的滑轮组 用10n的拉力使物体仍以0 2m s的速度匀速向右移动 求10s内人对物体所做的有用功率 解题关键 解答本题抓住以下关键点 1 路程的计算公式s vt 2 物体处于平衡状态时 g f 3 用滑轮组水平拉动物体 拉力做的功为总功 克服物体与水平面摩擦做的功为有用功 解析 本题考查功 功率及机械效率的综合计算 1 根据速度公式计算物体上升的距离 因为 所以物体上升的距离 s vt 0 2m s 10s 2m 2 物体竖直向上做匀速直线运动 处于平衡状态 由平衡条件得 g f 90n 3 使用滑轮组沿水平方向匀速拉动物体 克服物体与地面间的摩擦力所做的功是有用功 拉力所做的功是总功 物体的路程 s vt 0 2m s 10s 2m 由图示滑轮组可知 有三段绳子拉着物体 即n 3 所以绳子自由端移动的距离s ns 3 2m 6m 拉力做的总功w总 fs 10n 6m 60j 因为 所以w有用 w总 80 60j 48j 有用功率答案 1 2m 2 90n 3 4 8w 备选要点 一 滑轮组的判断及特点1 判断滑轮组的股数 1 切线法 在动滑轮和定滑轮之间画一条虚线 数出与动滑轮相接触的绳子段数n 2 根据f和g的关系 n 若n计算结果不是整数 采取 进一法 使n取整数 2 省力情况 1 不计摩擦和机械本身重力 f g物 2 不计摩擦和绳重 f g物 g动 3 组装滑轮组 按 奇动偶定 的原则 1 n为奇数 绳子的固定端在动滑轮的挂钩上 2 n为偶数 绳子的固定端在定滑轮的挂钩上 技法攻略 1 绕线时 按从内到外的顺序且所有滑轮都有绕线 2 所画的线要直 与滑轮的边缘相切 知识拓展 滑轮组的设计 1 n为偶数时 绳子的固定端应拴在定滑轮上 即 偶定 如果不需要改变用力的方向 例如 自由端向上拉 则需要的动滑轮个数为 定滑轮的个数比动滑轮少一个 如图甲所示 如果需要改变用力的方向 例如 自由端向下拉 则动滑轮和定滑轮个数都等于 如图乙所示 2 n为奇数时 绳子的固定端应拴在动滑轮上 即 奇动 如果不需要改变用力的方向 则动滑轮和定滑轮的个数相等 都等于 如图丙所示 如果需要改变用力的方向 则需要加一个定滑轮 即动滑轮的个数为 定滑轮个数为 如图丁所示 综上所述 滑轮组设计原则归纳为 偶定奇动 一动配一定 偶数减一定 变向加一定 滑轮组在绕绳时如果动滑轮少 那么绳的起始端就固定在动滑轮上向定滑轮绕起 反之定滑轮少 则绳的起始端就固定在定滑轮上向动滑轮绕起 绕绳时 绳不可相交 示范题1 2014 衡阳中考 如图 某人站在a处通过一根绳子和两个滑轮匀速提起物体b 所用的拉力f 100n 物体b重300n 不计滑轮重和绳重 不计摩擦力 画出滑轮组的绕线 解题关键 解答本题需明确如何求承担总重的绳子股数 解析 本题考查滑轮组的组装 由f 100n g 300n知f g 所以由三股绳子承担重力 即绳子的起点在动滑轮的钩上 然后依次穿过定滑轮 动滑轮 答案 如图所示 示范题2 2015 广东中考 如图所示 已知物体a和动滑轮的总重为200n 当物体a匀速上升高度为1m时 绳子移动的距离为m 人对绳子的拉力为n 拉力所做的功为j 绳子与滑轮的摩擦力 空气阻力忽略不计 解析 本题考查滑轮组的特点以及功的计算 由题图可知 动滑轮和物体的总重是由2段绳子承担的 所以绳子移动的距离 s 2h 2 1m 2m 人对绳子的拉力 f g总 200n 100n 拉力所做的功 w fs 100n 2m 200j 答案 2100200 二 简单机械的特点1 常见种类 杠杆 滑轮 斜面 2 特点的比较 特别提醒 使用机械可以省力或省距离 但不能省功 示范题3 2013 黄石中考 下列关于简单机械的描述不正确的是 a 钓鱼竿是省力杠杆b 动滑轮是省力机械c 天平是等臂杠杆d 利用斜面可以省力 解析 选a 本题考查简单机械的知识 生活中常见的简单机械有杠杆 滑轮 斜面和轮轴 杠杆又分为省力杠杆 费力杠杆和等臂杠杆 钓鱼竿动力臂小于阻力臂 为费力杠杆 斜面是个省力的机械 并且在斜面高度一定时 斜面越长越省力 动滑轮可以省一半的力 为省力杠杆 天平是等臂杠杆 故选a 示范题4 2013 淄博中考 如图是使用简单机械匀速提升同一物体的四种方式 不计机械重和摩擦 其中所需动力最小的是 解题指南 解答本题抓住以下关键 关键1 判断简单机械的类型 关键2 判断滑轮的类型及承担总重的绳子股 段 数 关键3 判断动力臂和阻力臂之间的关系 解析 选d 本题考查对简单机械的理解 不计摩擦和机械自重 因此机械都是理想机械 a项斜面长为斜面高的2倍 则拉力为物体重力的二分之一 b项滑轮组有3端绳子拉着 则拉力为物体重力的三分之一 c项定滑轮不省力 即拉力等于重力 d项杠杆的动力臂是阻力臂的4倍 根据杠杆平衡原理 则拉力为物体重力的四分之一 故选d 示范题5 2014 德州中考 如图所示 在斜面上拉一重50n的木块到0 3m高处 木块沿斜面向上移动了1m 共耗时5s 已知拉力为20n 则拉力的功率为w 此斜面的机械效率为 解析 本题考查功率的计算 斜面的机械效率 有用功 w有 gh 50n 0 3m 15j 拉力做的总功 w总 fs 20n 1m 20j 拉力的功率 p 斜面的机械效率 答案 475 知识拓展 对机械效率小于1的理解 1 用问题引出机械效率的定义 当你用水桶提水时 有两只大小相同的水桶可供选择 一只是轻质塑料桶 另一只是厚铁皮桶 你选择哪一只水桶 为什么 答 选择轻质塑料水桶 因为提同样多的水 用塑料桶需要做的额外功较少 通过回答 使学生意识到 我们在使用机械做功时 额外功是不可避免的 但我们总希望做的额外功越少越好 也就是有用功在总功中所占的比例越大越好 至此 可以引导学生自己总结出机械效率的定义和公式 如何计算比例 引出有用功在总功中占的比例 机械效率 2 通过讨论问题加深理解 机械效率的高低表示的物理意义是什么 答 有用功在总功中所占比例的高低 机械效率的单位是什么 答 机械效率是两个功 w有 w总 的比值 没有单位 为什么机械效率总小于1 能不能等于1 使用机械做功时 一般情况下 不可避免地要做一部分额外功 有用功总小于总功 所以机械效率总小于1 3 使用机械做功总是希望机械效率越大越好 以打水为例 引导学生讨论如何提高机械效率呢 方法一 额外功一定时 增加有用功 方法二 有用功一定时 减少额外功 4 让学生了解有关滑轮组机械效率的计算题 帮助学生从具体应用中理解有用功 额外功和总功 熟悉机械效率的计算公式 找到解答此类问题的关键 主题一探究杠杆的平衡条件 实验装置 实验关键 1 调平衡 调杠杆两端的平衡螺母 使杠杆在 位置静止 2 测力和力臂 杠杆两侧受到的作用力等于各自钩码的重力 力臂为l1和l2 3 分析数据 多次改变力和力臂 得到不同数据 并分析动力 动力臂和阻力 阻力臂的关系 水平 要点探究 1 实验前 如何调节平衡螺母使其在水平位置平衡 提示 按 左偏 低 右调 右偏 低 左调 的原则 2 为什么要使杠杆在水平位置平衡 提示 便于读出力臂大小 克服杠杆自身重力的影响 3 实验中 为什么要多次实验 收集不同数据 提示 使实验结论更具有普遍性 示范案例 2015 长沙中考 小刚和小明等同学一起做 探究杠杆的平衡条件 的实验 1 小刚将杠杆中点置于支架上 当杠杆静止时 发现杠杆的左端上翘 此时 他应将杠杆两端的平衡螺母向 选填 左 或 右 调节 使杠杆在水平位置平衡 2 如图甲所示 若每个钩码重0 5n 且杠杆上每格相等 小明在杠杆左端图示位置处挂上3个钩码 为使杠杆在水平位置平衡 他在图中a处施加一个方向向上的力f1 此力大小至少为n 3 若撤去力f1 改在杠杆右端b处施加一个方向向下的力f2 如图乙所示 仍使杠杆平衡 请在图乙中画出力f2的力臂 解析 本题考查杠杆平衡条件的探究 1 调节杠杆在水平位置平衡时 按照左偏右调 右偏左调的原则 杠杆的左端上翘 则右端下沉 应将平衡螺母向左调 2 通过实验分析得出 动力 动力臂 阻力 阻力臂 当力的方向与杠杆垂直时 力臂最短 故0 5 3n 4l f1 3l 故f1 2n 3 力臂是支点到力的作用线的距离 故将力f2的作用线反向延长 从支点o作力的作用线的垂线 垂线段用大括号表示出来 即为力臂 答案 1 左 2 2 3 备选例题 2014 衡阳中考 小明和小红利用如图甲所示装置 在杠杆支点的两边分别挂上钩码来探究杠杆的平衡条件 1 如图甲 为使杠杆在水平位置平衡 应将左端的平衡螺母向 选填 左 或 右 移动 2 小明在实验中记录了三次实验数据如下表 由实验数据可得杠杆的平衡条件是 3 小红调节好杠杆平衡后 在杠杆两端挂上钩码 杠杆的状态如图乙所示 为此 小红又调节两端的平衡螺母 使杠杆重新回到水平平衡位置 然后正确记录下钩码重 动力臂oa和阻力臂ob的值 分析实验数据后发现得不到教材中的 杠杆的平衡条件 小红的哪一步操作导致了实验结果与教材中的结论不一致 答 解析 本题考查杠杆平衡条件的探究 1 图甲中左低右高 应将左 或右 端的平衡螺母向右调节 2 分析表中数据