机械与人Microsoft Word 文档 (4)难点.doc

第十章机械与人 知识点1：杠杆1. 概念：一根硬棒，在力（动力和阻力）的作用下能绕着固定点转动，这根硬棒就叫杠杆2.杠杆的五要素支点：杠杆绕着转动的固定点，用“O”来表示动力：使杠杆转动的力，用“F1”来表示 阻力：阻碍杠杆转动的力，用“F2”来表示无论是动力还是阻力，都是杠杆受到的力； 动力臂：从支点O到动力作用线的距离，用“L1”表示阻力臂：从支点O到阻力作用线的距离，用“L2”表示【力臂画法】找支点画力作用线过支点画垂线段用大括号标符号3.杠杆的平衡条件杠杆的平衡：指杠杆静止不动(静平衡)或匀速转动(动平衡)实验前应先调节杠杆两端的螺母，使杠杆在水平位置平衡，目的是：方便测量力臂；调节方法：左高左调，右高右调杠杆的平衡条件：实验探究实验次数动力F1/N动力臂L1/m阻力F2/N阻力臂L2/m123杠杆平衡条件：动力动力臂=阻力阻力臂，即F1L1=F2L24.杠杆的分类省力杠杆：优点：省力；缺点：费距离；如：撬棒、钉锤翘钉子、独轮车、核桃钳、铡刀.费力杠杆：优点：省距离；缺点：费力；钓鱼竿、筷子、镊子、人手的前臂、船桨.等臂杠杆：使用等臂杠杆不省力，不费力；不省距离，也不费距离。如：天平、定滑轮例1.（1）如图A所示，杠杆在力F1、F2作用下处于平衡状态，L2为F2的力臂。请你根据力F1在图中作出力臂L1，根据力臂L2作出力F2。（2）如图B所示，杠杆的N端挂一重物，在M点施加一个最小的动力使杠杆平衡。试画出这个最小的动力F1、动力臂L1和杠杆受到的阻力F2。 图A 图B例2.如图是开瓶盖的起子，可以看成是一个杠杆，能正确表示出杠杆的支点、动力和阻力的图是（）例3.在探究杠杆平衡条件的实验中：（1）安装好杠杆，调节杠杆两端的平衡螺母，使杠杆在水平位置平衡；把钩码挂在杠杆A点如图甲，为方便直接从杠杆上读出力臂，应在B点沿着_的方向拉动弹簧测力计，使杠杆在水平位置平衡。（2）如图乙，当弹簧测力计由位置1转至位置2的过程中，杠杆在水平位置始终保持平衡，测力计示数将_。例4.如图是人抬独轮车车把时的简化示意图，此时独轮车相当一个_杠杆；若动力臂是阻力臂的3倍，物体和车总重G为1 200 N，则抬起车把的力F为_N。例5.如图是自行车手闸示意图，手闸是一个简单机械，这种简单机械的名称是_；当图中手对车闸的作用力F10 N时，刹车拉线受到力的大小为_N。例6.如图的杠杆中，O是支点，在B端挂一个重物，为使杠杆水平平衡，要在A端加一个力，下列说法中正确的是（）A在水平方向用力F1最小 B在竖直方向用力F2最小 C在跟OA连线垂直的方向F3最小 D在各个方向上用力一样大 知识点2：滑轮1.概念：滑轮是一个周边有槽可绕轴转动的轮2.定滑轮：使用时，中间的轴固定不动的滑轮实质上是一个等臂杠杆特点：使用定滑轮不能省力，但可以改变力的方向3.动滑轮：使用时，滑轮的轴随物体一起移动的滑轮。实质上是一个动力臂是阻力臂二倍的省力杠杆特点：通常情况下使用动滑轮省一半的力，但同时要费一倍的距离，不能改变力的方向4. 滑轮组：由若干个定滑轮和动滑轮匹配而成的特点：由几段绳子吊着动滑轮，提起重物所用的力就是物重的几分之一，但是动力移动的距离(速度)是物体移动的距离(速度)的几倍例1.如图所示，在水平拉力F作用下，使重40N的物体A匀速移动，物体A受到地面的摩擦力为5N，不计滑轮、绳子的重力及摩擦，拉力F的大小是（）A5N B10N C40N D20N例2.如图所示，用滑轮或滑轮组提起同一重物，不计摩擦及滑轮的重，其中最省力的是（）例3.如图所示，在竖直向上大小为10 N的力F的作用下，重物A沿竖直方向匀速上升。已知重物A上升速度为0.2 m/s，不计滑轮重、绳重及绳与滑轮间的摩擦，则物体的重力大小和滑轮上升的速度分别为()A20 N 0.4 m/sB20 N 0.1 m/s C5 N 0.4 m/sD5 N 0.1 m/s例4.如图所示的滑轮组，每个滑轮重为20 N，绳重及摩擦不计。用它匀速提升重为100 N的物体，所用的拉力F是()A50 NB60 N C70 N D120 N 知识点3：其他简单机械1.斜面：斜面是一种省力、费距离的简单机械。如：盘山公路。2.轮轴：由具有公共转轴的轮和轴组成，轮轴也可以看成是杠杆的变形。如：门把手、方向盘、扳手。 知识点4：功1.功的概念：力和物体在力的方向上移动距离的乘积，叫做机械功，简称功2.一个物体对另一物体做功的必备条件：1）作用在物体上的力；2）物体在力的方向上通过距离。3.没有做功的三种情况：1）有力没有距离（F0，S=0）劳而无功 2）没有力有距离（F=0，S0）不劳无功 3）有力也有距离（F0，S0）垂直无功4.功的计算：功等于力跟物体在力的方向上通过的距离的乘积，即：功=力距离公式：W=FS W=Gh重力做功或克服重力做功 单位：J 1J=1Nm5.功的原理：使用机械时，人们所做的功，都不会少于直接用手所做的功，也就是使用任何机械都不省功 知识点5：功率1.意义：功率是用来描述物体做功快慢的物理量2.概念：一段时间内做的功与做功所用这段时间的比值，叫功率，即：物体单位时间所做的功3.公式：P=可以知道：人上楼、攀岩的功率PP= 可以知道：汽车上坡减速，是为了增大上坡时的牵引力F4.单位：瓦特，简称瓦(W)，1W=1J/s；1kW=103W例1.下列说法中正确的是()A用手从地面竖直提起水桶，手竖直向上的拉力对水桶做了功B提着水桶在路面上水平向前移动一段距离，手竖直向上的拉力对水桶做了功C抛出手的铅球在空中向前运动的过程中，推力对铅球做了功D用力推一辆汽车，汽车静止不动，推力在这个过程中对汽车做了功例2.小华同学用60 N的水平推力推放在水平地面上重500 N的物体，使其做匀速直线运动。若该物体在10 s内移动了5 m,10 s后小华松开手，物体又向前运动了2 m，在此过程中小华对物体做的功是_J，功率是_W。例3.下列有关功和功率的说法中正确的是()A机械做功少，功率一定小B功率小的机械做功不一定慢C功率大的机械做功一定快D功率大的机械一定比功率小的机械做功多例4.如甲图所示，小明用弹簧测力计拉木块，使它先后两次沿水平木板匀速滑动相同的距离，乙图是他两次拉动同一木块得到的距离随时间变化的图象下列说法正确的是（） A两次木块运动的速度相同 B木块第一次受到的摩擦力较大 C两次拉力对木块做的功一样多 D两次拉力对木块做功的功率一样大例5.如图，小丽和爷爷进行爬楼比赛。他们同时从一楼出发，爬到五楼，结果小丽先到达，已知小丽的体重比爷爷的体重小，下列说法正确的是（）A爬到五楼时，小丽做的功比爷爷做的功多B爬到五楼时，爷爷做的功比小丽做的功多C小丽做功的功率一定比爷爷做功的功率大D爷爷做功的功率一定比小丽做功的功率大 知识点6：机械效率1.有用功、额外功、总功：有用功（W有）：对人们有用的功；通常情况下用机械匀速提升物体时，W有用=Gh通常情况下用机械水平匀速拉动物体时,W有=fs额外功（W额）：对人们没用但又不得不做的的功；凡是为克服机械本身的摩擦和克服机械本身重力而做的功都是额外功总功（W总）：有用功和额外功的总和，即W总=W有+W额外，或等于作用在机械上的动力与动力作用点移动距离的乘积，即W总=Fs。2.机械效率：意义：反映机械性能的一个物理量,指有用功占总功的百分比。定义：机械效率就是有用功与总功的比值，一般以百分比的形式表示：由于使用机械一定存在额外功，有用功是总功的一部分，所以机械效率总小于1两机械甲、乙，如果：甲乙1）如果甲乙做相同的有用功，甲做的总功（或额外功）比乙少； 2）如果甲乙做相同的总功，甲做的有用功比乙多3. 滑轮组的机械效率：1）使用同一滑轮组，被提升的物体重力越大，滑轮组的机械效率越高。2）物重一定时，动滑轮越重、绳与滑轮之间的摩擦越大，额外功占总功的比例越大，所以机械效率越小3）提高机械效率的途径有：减小摩擦；减轻机械重力；增加提升物体的重力。例1.做值日时，小阳将一桶水从一楼提到二楼。一楼到二楼的高度是h，水的重力是3 G，桶的重力是G ，小阳的重力是6G。在此上楼的整个过程中，关于做功的说法，正确的是()A做的有用功是4GhB做的额外功是6GhC做的总功是9GhD机械效率是30%例2.斜面也是一种简单机械。如图，斜面高为1 m，长为3 m，工人用400 N沿斜面方向的力将重为840 N的木箱推到车上，在这个过程中所做的有用功是_J，总功是_J，机械效率是_。例3.如图所示，用滑轮组提升重物时，重800 N的物体在10 s内匀速上升1 m。已知拉绳子的力F为500 N，则提升重物的过程中()A绳子自由端被拉下3 mB做的有用功是800 J C拉力F的功率是80 WD滑轮组的机械效率是60% 例4.如图所示，斜面长为2.5m，高为1m，当平行于斜面的拉力F为50N时，刚好能将重为100N的物体从底端匀速拉至顶端，下列说法中正确的是（） A整个过程中克服物体重力做的功为125J B斜面对物体的摩擦力为10N C斜面对物体的摩擦力为50N D斜面的机械效率为90%例5.如图所示，重为50N的物体A在拉力F作用下沿水平面做匀速直线运动已知滑轮组机械效率为80%，物体运动的速度为1m/s，下列分析计算正确的是（） A物体所受合力为5NB物体受到的摩擦力为12N C拉力F做功的功率为5W D在10s内机械所做的有用功为500J D在10s内机械所做的有用功为500J 知识点7：机械能1.能量：一个物体能够做功，这个物体就具有能量；物体能够做的功的越多，这个物体具有的能量就越大。 在国际单位制中，功的单位是焦耳(J)，能的单位也是焦耳(J)2.动能：物体由于运动而具有的能量，叫做动能一切运动的物体都具有动能影响因素(1)速度：质量相同的物体，运动的速度越大，它的动能越大。(2)质量：运动速度相同的物体，质量越大，它的动能越大。3.势能：重力势能和弹性势能。重力势能(1)定义：物体由于在高处所具有的能。(2)影响因素：质量：高度相同时，质量越大的物体，重力势能越大；高度：质量相同时，位置越高，重力势能越大。弹性势能(1)定义：物体由于发生弹性形变而具有的能。(2)影响因素：物体的弹性形变越大，它具有的弹性势能越大。4.机械能：动能、重力势能和弹性势能的统称。【注意】一个物体具有动能，可以说是具有机械能，但反过来一个物体具有机械能，却不一定具有动能，因为它可能只具有势能。机械能守恒：如果只有动能和势能的相互转化，尽管动能、势能的大小会变化，但机械能的总和不变；或者说机械能是守恒的。若在转化中存在摩擦力等消耗能量的因素，则机械能总量要减少，机械能不守恒。例：人造地球卫星在近地点时的动能最大，势能最小；在远地点时动能最小，势能最大。所以它从近地点向远地点运动时，质量不变，速度变小，高度变大，动能转化为重力势能。5.水能和风能：水电站是利用水的机械能来发电的；风力发电机是利用风的机械能来发电的。例1.草原发生大面积蝗灾时，农业部门利用飞机喷洒农药消灭蝗虫。当飞机在某一高度水平匀速飞行喷洒农药时，它的()A动能不变，重力势能不变B动能减小，重力势能增加C动能增加，重力势能减小D动能减小，机械能减小例2.如图是将一个小球放到光滑的半圆形容器顶端由静止放手后， 从A点经过B点到达C点的频闪照片。分析小球在不同位置时动能和重力势能的大小，下列说法中正确的是()A小球在A处的机械能比在B处的机械能大B小球在A处的动能比在B处的动能大C小球在A点和C点的高度相同，重力势能相同D小球到达C点后如果继续拍照，可以拍到小球高出C点的画面例3.如图所示，人骑自行车下坡，速度会越来越快，在此过程中()A人和车的动能保持不变B人和车的动能增大 C人和车的动能减小D人和车的重力势能增大 例4.如图所示，小明用绳子拴住一个锁头并悬挂下来，把锁头拉近自己的鼻子静止，松手后，锁头将向前摆去，接着又反向摆回来，小明在原地不动。请你根据实验回答下面问题：(1)锁头会不会打到小明的鼻子？_。(2)锁头在摆动过程中，是能与能在相互转化。(3)锁头在摆动一段时间后，机械能的总量将_。(选填“变大”、“变小”或“不变”)【达标训练】机械与人一、选择题：1.“给我一个支点和一根足够长的棍，我就能翘起整个地球”下列杠杆中与阿基米德设想的杠杆属于同一类型的是（）2.如图所示的器具，属于费距离杠杆的是（）3.如图所示，杠杆AOB用细线悬挂起来，分别在A、B两端分别挂上质量为m1、m2的重物时，杠杆平衡，此时AO恰好处于水平位置，AO=BO，不计杠杆重力，则m1、m2的关系为（）Am1m2 Bm1m2 Cm1=m2 D无法判断4.如图所示，杠杆处于平衡状态，如果将物体A和B同时向靠近支点的方向移动相同的距离，下列判断正确的是（）A 杠杆仍能平衡 B杠杆不能平衡，左端下沉C杠杆不能平衡，右端下沉 D无法判断5.水平地面上的购物车在水平推力的作用下，沿推力的方向运动一段距离，则下列判断中正确的是()A重力对购物车做了功 B支持力对购物车做了功 C推力对购物车做了功 D没有力对购物车做功 6.如图所示，自动扶梯把陈老师从一楼匀速送到二楼的过程中，她的（）A动能增大，势能增大，机械能增大B动能增大，能增大，机械能不变 C动能不变，势能增大，机械能不变 D动能不变，势能增大，机械能增大7.在图中，某人提着重100 N的物体，在水平路面匀速前进10 m，然后走完长10 m、高5 m的斜坡，则在全程中()A人对物体做功500J B人对物体做功1000 JC人对物体做功1500 J D人对物体做功2000 J8.一个人先后用同样大小的力F将不同质量的物体分别在光滑水平面、粗糙水平面和粗糙斜面上沿力的方向移动相同的距离S（如图所示），该力在这三个过程中所做的功分别为W1、W2、W3，关于它们之间的大小关系说法正确的是（）AW1W2W3 BW1W2=W3CW1=W2=W3 DW1=W2W39.举重是我国的优势体育项目一位身高170cm的运动员和一位身高160cm的运动员，在挺举项目中用相同时间，把同样重的杠铃举起，如图所示如果他们对杠铃所做的功分别为W1和W2，功率分别为P1和P2，则下列关系式中正确的是（） AW1=W2 P1=P2 BW1W2 P1=P2 CW1W2 P1P2 DW1W2 P1P210.分别用杠杆、动滑轮和滑轮组将同一物体提升到相同的高度，做的有用功()A杠杆最多 B动滑轮最多 C滑轮组最多 D一样多11.小燕同学用如图7所示的装置探究动滑轮的机械效率，则下列有关此实验过程的说法中正确的是()A拉起的物体质量越大，机械效率越高B动滑轮的质量越大，机械效率越高C拉起的物体速度越大，机械效率越高D物体被拉起的越高，机械效率越高12某一个滑轮组经过改进后机械效率提高了，把同一个重物提高相同高度，改进后与改进前相比()A做的有用功减少，机械效率减小 B做的有用功减少，功率减小C做的总功减少，机械效率增大 D做的总功减少，功率增大13.用四只完全相同的滑轮组成如图8所示的甲、乙两个滑轮组，把相同的物体匀速提升相同的高度。若用甲、乙表示甲、乙两滑轮组的机械效率，W甲、W乙表示拉力所做的功(不计绳重与摩擦)，则()A甲乙，W甲W乙 B甲乙，W甲W乙C甲乙，W甲W乙 D甲乙，W甲W乙14.如图所示为小球在地面弹跳的频闪照片，根据此图，以下分析正确的是（）A小球在下落时，它的重力势能减小，动能不变B小球在上升时，它的重力势能减小，动能减小C小球在弹跳过程中，它的高度下降，机械能减小D小球在弹跳过程中，它的高度下降，机械能不变15.跳远运动的几个阶段如图所示，则运动员（）A助跑阶段动能不变B起跳时机械能为零C起跳后由于惯性继续前进D惯性越大，跳得越远16.如图是高速公路避险车道示意图，当高速行驶的汽车出现刹车失灵时，可通过进入避险车道快速降低车速直至停止。避险车道的作用是降低汽车因高速行驶而具有的哪种能量带来的危害（）A动能 B势能 C内能 D电能14.如图是小球从某高度处由静止下落h过程的路程与时间关系图，在下面的四个选项中，描述重力对该球做功大小与时间关系正确的图线是（）MODABCF1F2F315.如图所示，可绕O点转动的轻质杠杆，在D点挂一个重为G的物体M用一把弹簧测力计依次在A、B、C三点沿与圆O相切的方向用力拉，都使杠杆在水平位置平衡，读出三次的示数分别为F1、F2、F3，它们的大小关系是（）AF1F2F3GBF1F2F3GCF1=F2=F3=GDF1F2=F3=G16.用细绳系住厚度不均匀的木板的O处，木板恰好处于静止状态，且上表面保持水平如图所示，两玩具车同时从O点附近分别向木板的两端匀速运动，要使木板在此过程始终保持平衡，必须满足的条件是（） A两车的质量相等 B两车的速度大小相等 C质量较小的车速度较大 D两车同时到达木板两端17.如图所示,长1.6m、粗细均匀的金属杆可以绕O点在竖直平面内自由转动,一拉力位移传感器竖直作用在杆上,并能使杆始终保持水平平衡该传感器显示其拉力F与作用点到O点距离x的变化关系如图所示据图可知金属杆重（）A5N B10N C20N D40N18.如图所示，用20N的力F拉着重为100N的物体，使其沿水平面以2m/s的速度匀速运动了5s，若每个滑轮重10N，忽略绳重和滑轮轴的摩擦，则下列说法正确的是（）A拉力F做的功为200JB拉力F的功率为120WC滑轮组对物体做的有用功为400JD滑轮组对物体所做有用功的功率为60W二、填空题：19.小华用100 N的水平推力，推着重500 N的物体，在水平地面上10 s内匀速直线运动了5 m，小华做的功是_J，功率是_W。20.中国是掌握空中加油技术的少数国家之一。如图所示，加油机与受油机沿同一方向以相同的速度匀速水平飞行，加油过程中，加油机的重力势能_，受油机的动能_(选填“增大”、“减小”或“不变”) 。21.如图（甲）所示，用弹簧测力计测量水平桌面上的钩码所受的重力。弹簧测力计从图示位置开始向上缓慢提升，其示数F 与上升的高度h之间的关系如图（乙）所示。试解答下列问题 （1）钩码所受的重力为_N。 （2）当h=4cm 时，弹簧测力计的示数是_ N，桌面对钩码的支持力是_N。 （3）从开始提升到h=16cm，弹簧测力计对钩码所做的功是_J。22.如图所示，质量不计的木板AB处于水平位置平衡，且可绕O点无摩擦转动OA0.2 m，OB0.5 m，在A端挂一个重3 N的物体甲，另一重2.5 N的小滑块乙在水平拉力作用下，以0.1 m/s的速度从O点匀速向右滑动，在此过程中，甲对地面的压力_(选填“变大”、“变小”或“不变”)，小滑块在木板上水平滑动的时间为_s。23.如图所示，分别用图甲、乙两种形式滑轮组合组合，把重为500N的物体以0.5m/s的速度匀速向上提起，忽略绳子的重力以及滑轮与绳子的摩擦，图甲中车对绳子的拉力为N，图乙中人所做有用功的功率为W三、作图题：24.用一杠杆提一重物，如图所示，请画出图中力F的力臂25.如图是某同学在研究滑轮组的实验时的示意图，若用最小的力来提升砝码，请用铅笔画线表示细线，将滑轮组组装起来。四、简答题：26.某城市铁路车站的设计方案如图所示，进站和出站的轨道都与站台构成一个缓坡从能量利用的角度看，这种设计的优点是什么？五、实验探究题：27.在探究“杠杆的平衡条件”实验中：(1)实验前，将杠杆的中点置于支架上，当杠杆静止时，发现杠杆右端下沉，这时应将平衡螺母向_(选填“左”或“右”)端调节，直到杠杆在水平位置平衡，此时杠杆自身重力的力臂为_。(2)实验前将杠杆的中点置于支架上，目的是_；并调节杠杆在水平位置平衡，目的是_。(3)杠杆平衡后，小明同学在图7甲所示的A位置挂上两个钩码，可在B位置挂上_个钩码，使杠杆在水平位置平衡。(4)实验时加减钩码应使杠杆在水平位置平衡，这样做的好处是：_。(5)小明改用弹簧测力计在图7乙中的C位置斜下拉，若每个钩码重1 N，当杠杆在水平位置平衡时，弹簧测力计示数将_(选填“大于”、“等于”或“小于”)1 N。(6)某同学在杠杆左右两侧分别挂上不同数量的钩码，同时调节平衡螺母使杠杆平衡，你认为他们的做法是_(选填“正确”或“错误”)的。(7)小明在实验中记录了三次实验数据如下表：实验次数动力F1/N动力臂L1/cm阻力F2/N阻力臂L2/cm11.0100.52022.0101.02033.0204.010由实验数据可得杠杆的平衡条件是_。(8)测量多组数据的目的是_(选填“得出普遍规律”或“避免实验错误”)。(9)在探究杠杆平衡条件的实验时，先在杠杆两侧挂钩码进行实验探究，再用弹簧测力计取代一侧的钩码继续探究，如图7乙所示。这样做的最终目的是()A便于直接读出拉力的大小 B便于提供不同方向的拉力C便于正确认识力臂 D便于测量力臂的大小28.如图为测量