简单机械专题

1 简单机械简单机械 知识点 1 杠杆 1 在力的作用下可以绕固定点转动的硬棒 叫做杠杆 2 杠杆的五要素 3 杠杆的平衡 杠杆在动力和阻力作用下静止时的状态 4 平衡条件 F1L1 F2L2 2 滑轮和滑轮组 类型定义实例特点重物提升的 高度 h 与绳 子通过的距 离 s 的关系 重物提升速 度 v 与绳子 自由端速度 v 的关系 定滑轮在使用过程 中 轴固定 不动的滑轮 不省力也不省距离 可以改变力的 S V 动滑轮在使用过程 中 轴随物 体一起移动 的滑轮 可省 的力 但不能改变力的方 向 S V 滑轮组将动滑轮和 定滑轮组合 在一起 既可以 又可 以 的方向 若承担物重的绳子 为 n 股 则绳端施 加的力为物重的 1 n S V 3 功 功率 机械效率 1 功 力和物体在力的方向上移动的距离的 叫做功 计算公式 2 功率 单位时间内所做的 叫功率 计算公式 3 有用功 根据目的想要做的功 2 4 额外功 不想做 但为达到目的又 的功 5 总功 为达到目的总共所做的功 6 机械效率 有用功跟总功的比值叫做机械效率 公式 四 滑轮组的组装 方法 奇动偶定 五 利用简单机械做功 条件W有W额W总 W有 GhW额 G动hW总 Fs 或 W总 W有 W额或 W 总 Gh G动h WGh WFs Gh GhG h G GG 有 总 动 动 W有 GhW额 G动hW总 Fs Fnh Gh G 动h W Gh WFs Gh GhG h G GG 有 总 动 动 W有 fs物W总 Fs Fns物 W W f s F s f n F 有 总 物 3 W有 GhW额 flW总 Fl 或 W总 Gh fl W W Gh Fl Gh Ghfl 有 总 说明不计绳重和摩擦 六 计算有用功 额外功和总功的方法 1 总功的计算方法 1 定义法 W总 Fs 2 总功等于有用功和额外功之和 W总 W有 W额 3 公式法 1 WW WW 额有 总总 或 2 有用功的计算方法 1 定义法 W有 G物h fs物 2 W有 W总 W额 3 W有 W总 3 额外功的计算方法 1 定义法 W额 G轮h 2 W额 W总 W有 3 W额 W总 1 例题例题 1 为使轻质杠杆 AB 在如图所示位置静止 请你在杠杆上画出所施加 最小动力 Fl的示意图 并作出阻力 F2的力臂 例题例题 2 使用如图所示的装置来提升物体时 既能省力又能改变力的方向的 装置是 A A B C D 例题例题 3 如图是手臂的简化图 手托住重物时 肌肉对前臂的拉力沿图中 ab 4 线 1 在图中画出重物对手的压力 2 画出肌肉对前臂的拉力方向 3 画出拉力的力臂 4 根据公式 判断肌肉对前臂的拉力 重物对手的压力 选填 大于 等于 小于 例题例题 4 如图甲所示 木块放在水平面上 用弹簧测力计沿水平方向 拉木块使其做直线运动 两次拉动木块得到的 s t 图象分别是图乙中 的图线 两次对应的弹簧测力计示数分别为 F1 F2 两次拉力 的功率分别为 P1 P2 则 F1 F2 P1 P2 均选填 或 例题例题 5 如图所示 在水平地面上 小聪用力将箱子拉走了 小明用力推箱子 但箱子没有移走 下面关 于做功的分析 正确的是 A 小明用了力 他对箱子做了功 B 小聪用力拉动了箱子 她对箱子做了功 C 小聪在拉箱子的过程中 箱子的重力做了功 D 小明 小聪都没有对箱子做功 例题例题 6 甲乙两个滑轮组如图所示 其中每一个滑轮的重量都相同 用它们分别将重 物 G1 G2提高相同的高度 不计绳重和摩擦 下列说法正确的是 A 若 G1 G2 则拉力做的总功相同 B 若 G1 G2 则甲的机械效率大于乙的机械效率 C 若 G1 G2 则拉力做的有用功相同 D 用甲 乙中的任何一个滑轮组提起不同的重物 机械效率不变 例题例题 7 小聪测量了如图所示的滑轮组的机械效率 他先后进行了两次实验 将钩码分别匀速竖 直提升 h1和 h2的高度 h1 h2 对两次实验中一些物理量进行比较 正确的是 其中 s 为绳 子自由端通过的距离 H 为动滑轮上升的高度 A s1 s2 B H1 H2 C 1 2 D W有用 1 W有用 2 例题例题 8 某建筑工地上 工人用如图所示的动滑轮将重 450N 的物体匀速竖直提升了 6m 若已 知动滑轮此时的机械效率为 90 请计算 1 工人提升重物所做的有用功是多少 5 2 工人提升重物所做的总功是多少 例题例题 9 在 测定动滑轮机械效率 的实验中 小明用如图所示的动滑轮提升钩码 改变钩码的数量 正 确操作 实验数据如下 实验序号钩码重钩码上升的高度 h cm拉力 F N 绳端移动的距离 s c m 1 020 000 740 00 2 020 001 240 00 3 020 001 740 00 1 实验时 用手 拉动弹簧测力计 使挂在动滑轮下的钩码缓缓上升 2 第 次实验时测得动滑轮的机械效率为 3 第 次实验时 钩码上升的速度为 0 05m s 则拉力的功率为 W 静止时拉力 F 的大 小 选填 大于 小于 等于 1 7N 4 由表中实验数据分析可知 同一动滑轮 所提升物重增大 机械效率将 选填 增大 减小 或 不变 课堂练习课堂练习 1 在图中所示的简单机械中 属于费力杠杆的是 A a b B c d C a c D b d 2 校工用如图所示的剪刀修剪树枝时 常把树枝尽量往剪刀的轴处靠近 这样做是为了 6 A 增大阻力臂 省力 B 减小阻力臂 省力 C 增大动力臂 方便 D 减小动力臂 方便 3 如图是吊车起吊货物的结构示意图 伸缩撑杆为圆弧状 工作时它对吊臂的支持力始终与吊臂垂直 使 吊臂绕 O 点缓慢转动 从而将货物提起 下列说法正确的是 A 吊臂是一省力杠杆 但要费距离 B 吊臂是一个费力杠杆 但可以省功 C 匀速顶起吊臂的过程中 伸缩撑杆支持力的力臂变小 D 匀速顶起吊臂的过程中 伸缩撑杆支持力渐渐变小 4 如图 AB 为能绕 B 点转动的轻质杠杆 中点 C 处用细线悬挂一重物 在 A 端施加一个竖直向上大小为 10N 的拉力 F 使杠杆在水平位置保持平衡 则重 物 G N 若保持拉力方向不变 将 A 端缓慢向上提升一小段距离 在提 升的过程中 拉力 F 将 选填 增大 不变 或 减小 5 在 探究杠杆的平衡条件 实验中 1 实验前 发现杠杆左端偏高 应向 端调节螺母 使杠杆在水平位置 平衡 2 如图所示 把钩码挂在杠杆左侧 A 点 为使 OB 成为力臂 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 3 若每个钩码重为 0 5N 将 A 点的钩码全部移到 B 点 弹簧测力计作用在 C 点 为使杠杆在水平位置 平衡 所加最小力为 N 6 图中 OA 为轻质杠杆 可绕 O 点转动 在点 B 处用细绳悬挂一重物 在 A 端施加 动力 F1 使杠杆在水平位置平衡 请画出杠杆受到的阻力 F2及动力臂 L1 7 物理实验复习时 小美和小丽再探有关杠杆平衡的问题 1 小美先将杠杆调节至水平位置平衡 在左右两侧各挂如图甲所示的钩码后 杠杆的 端下降 要使杠杆重新在水平位置平衡 如果不改变钩码总数和悬挂点位置 只需将 即可 2 小丽还想探究当动力和阻力在杠杆同侧时杠杆的平衡情况 于是 她将杠杆左侧的所有钩码拿掉 结果杠杆转至竖直位置 如图乙所 示 小丽在 A 点施加一个始终水平向右的拉力 F 却发现无论用多大的 力都不能将杠杆拉至水平位置平衡 你认为原因是 3 他们认为 2 问中拉力是做功的 如果水平向右的拉力 F 大小不 变 OA 长 L 将杠杆从竖直位置拉着转过 30 的过程中 拉力 F 做功为 8 用一个动滑轮将重为 4N 的物体匀速提升 1m 拉力大小如图所示 则 7 A 拉力是 2 2N B 有用功是 2 2J C 总功是 4 8J D 机械效率是 120 9 AC 硬棒质量忽略不计 在棒的 B C 两点施加力 F1 F2 F2的方向沿 OO 线 棒在如图所示位置处于静止状态 则 A F1 F2 B F1S1 S2F2 C F1力臂小于 s1 D F2方向沿 OO 线向下 10 如图所示 不计摩擦和绳重 把一个重为 20N 的物体沿竖直方向在 4s 内匀速提升了 2m 所用拉力 F 为 12 5N 下列说法中正确的是 A 动滑轮重 7 5N B 4s 内拉力 F 做功 25J C 4s 内拉力 F 的功率为 6 25W D 滑轮组的机械效率为 80 11 多选 如图所示 用大小相等的拉力 F 分别沿斜面和水平面拉同一木箱 拉力方向和运动方向始终一 致 运动时间 tab tcd 运动距离 sab scd 比较两种情况 A ab 段拉力做功较多 B ab 段与 cd 段拉力做功一样多 C cd 段拉力做功的功率较大 D ab 段拉力做功的功率较大 12 在水平地面上 用 50N 的力沿水平方向拉着重为 100N 的小车前进 4m 拉力做功为 J 重力做功 为 J 13 如图是挖井时从井中提升沙土的杠杆示意图 杠杆 AB 可以在竖直平面内绕固定 点 O 转动 已知 AO OB 3 2 悬挂在 A 端的桶与沙土所受的重力为 200N 悬挂 在 B 端的配重所受的重力为 80N 当杠杆 AB 在水平位置平衡时 加在配重下面绳 端的竖直向下的拉力 F 是 N 不计杆重和绳重 14 用图甲所示的滑轮组运送货物上楼 每件货物重 100N 每次运送的量不定 图乙记录了在整个过程中 滑轮组的机械效率随货物重力增加而变化的图象 由图可知动滑轮重为 N 当某次运送 4 件货物时 绳子的拉力 F 是 N 滑轮组的机械效 率为 不考虑绳重和摩擦 15 在 测量滑轮组的机械效率 的实验中 某组同学用同样的滑轮安装了如 8 图甲 乙所示的滑轮组 实验测得的数据如表所示 次 数 物体的重力 G N 提升高度 h m 拉力 F N 绳端移动的距离 s m 机械效率 120 110 366 7 230 11 40 371 4 340 11 80 374 1 420 11 50 2 1 表格内的第 4 次实验中应补充的数据是 结果精确到 0 1 这次 数据是用图中 填 甲 或 乙 所示的滑轮组测得的 2 分析比较第 1 2 3 次实验数据可以判定 若要增大滑轮组的机械效率 应 该 在第 1 次实验中 拉力 F 所做的额外功为 J 3 某同学认为 使用相同的滑轮所组成的滑轮组提升同一个重物时 越省力的 滑轮组其机械效率越大 他的想法正确吗 请你利用补充完整后的表格中的数据说 明你的判断 16 如图 1 所示 工人沿斜面把一箱货物从底端拉进车厢 货 物移动的距离 s 与时间 t 的关系如图 2 所示 在此期间 工人 拉这箱货物沿斜面匀速运动时的拉力为 594N 此斜面的长为 5m 高为 1m 这箱货物重为 1500N 1 0 5s 内 这箱货物处于 状态 工人所做的功为 J 2 5 30s 内 这箱货物运动的速度是多少 拉力做功的功率是多大 3 该斜面的机械效率是多少 17 如图所示 重力不计的木棒 AOB 可绕支点 O 无摩擦转动 木棒 AB 长为 3m 均匀正方体甲的边长为 10cm 物体乙的质量为 5 6kg 当把甲乙两物体用细绳分别挂在木棒的两个端点 A B 上时 木棒在水平位 置平衡 此时物体甲对地面的压强为 3000Pa 支点 O 距 A 点 1 6m 求 9 1 物体乙受到的重力 2 物体甲受到的支持力 3 物体甲的密度 课后练习课后练习 1 如图所示 物体 A 重 120N 物体 B 的体积是 1dm3 此时 A 恰能沿着 水平桌面以 0 2 米 秒向右做匀速直线运动 若将 B 始终浸没在水中并以 原速度匀速上升 需要对 A 施加 100N 水平向左的拉力 则下列选项正 确的是 不计摩擦 绳重及滑轮重 g 取 10N kg A 物体 B 匀速下降的速度是 0 1 米 秒 B 物体 A 向左做匀速直线运动与桌面之间的摩擦力为 100N C 物体 B 在水中匀速上升时 绳的拉力功率为 2W D 物体 B 密度是 3 103千克 米 3 2 如图所示 杠杆 AOB 的 A 端挂重为 GA的物体 B 端挂重为 GB的物体时 杠杆处 于平衡状态 若 AO BO 杠杆自身重力不计 则 A GA GBB GA GBC GA GBD 无法判断 3 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 A B C D 4 班里组织一次比赛活动 从一楼登上三楼 比比谁的功率最大 为此 需要测量一些物理量 下列物理 量中必须测量的量是 三楼地面到一楼地面的高度 从一楼到达三楼所用的时间 每个同学的质量或体重 一楼到三楼楼梯的长度 10 A B C D 5 工地上 工人用滑轮组吊起一堆质量为 500kg 的砖块 如图所示 若将砖块匀速拉升 20m 拉力 F 的 功率为 2500W 机械效率为 80 不计绳重和摩擦 g 10N kg 则 A 拉力所做的功为 105J B 拉力所做的有用功为 104J C 物体上升的速度为 0 4m s D 若重新吊起 300kg 的物体 其机械效率不会改变 6 小红做 探究杠杆的平衡条件 的实验 1 当杠杆如图所示静止时 杠杆处于 状 态 选填 平衡 或 非平衡 2 调节杠杆水平平衡后 小红在杠杆的 A 点挂上 2 个钩码 每个钩码重 1N 杠杆上相邻刻线距离相等 如图所示 若使杠杆恢复水平平衡状态 可以在 点挂上 4 个钩码 或者使用弹簧测力计在 C 点用 N 的力沿着竖直向上的方向拉住杠杆 7 用如图所示的滑轮组 将重为 10N 的物体以 0 2m s 的速度匀速提升 拉力 F 6N 拉力的功率 为 W 滑轮组的机械效率为 若不计绳重及摩擦 动滑轮的重力为 N 8 如图所示 将质量为 100kg 的木箱 用一平行于斜面向上 的力从底端匀速拉到斜面顶端 斜面长 5m 高 1 6m 在此 过程斜面的机械效率为 80 则拉力做的功为 J 拉 力所做的额外功为 J g 10N kg 9 下面是小王利用刻度均匀的轻质杠杆进行探究 杠杆的平衡条件 的实验 每个钩码重 0 5N 1 实