初中物理第12章简单机械知识点及同步练习【打印版】

1 第十二章第十二章 简单机械简单机械 一 杠杆一 杠杆 定义 在力的作用下绕着固定点转动的硬棒叫杠杆 说明 杠杆可直可曲 形状任意 有些情况下 可将杠杆实际转一下 来帮助确定支点 如 鱼杆 铁锹 五要素 组成杠杆示意图 支点 杠杆绕着转动的点 用字母 O 表示 动力 使杠杆转动的力 用字母 F1表示 阻力 阻碍杠杆转动的力 用字母 F2表示 说明 动力 阻力都是杠杆的受力 所以作用点在杠杆上 动力 阻力的方向不一定相反 但它们使杠杆的转动的方向相反 动力臂 从支点到动力作用线的距离 用字母 L1表示 阻力臂 从支点到阻力作用线的距离 用字母 L2表示 画力臂方法 一找支点 二画线 三连距离 四标签 找支点 O 画力的作用线 虚线 画力臂 虚线或实线 过支点垂直力的作用线作垂 线 标力臂 大括号 研究杠杆的平衡条件 杠杆平衡是指 杠杆静止或匀速转动 实验前 应调节杠杆两端的螺母 使杠杆在水平位置平衡 这样做的目的是 可以方便的从杠杆上量出力 臂 结论 杠杆的平衡条件 或杠杆原理 是 动力 动力臂 阻力 阻力臂 写成公式 F1L1 F2L2也可写成 F1 F2 L2 L1 解题指导 分析解决有关杠杆平衡条件问题 必须要画出杠杆示意图 弄清受力与方向和力臂大小 然后 根据具体的情况具体分析 确定如何使用平衡条件解决有关问题 如 杠杆转动时施加的动力如何变化 沿什 么方向施力最小等 解决杠杆平衡时动力最小问题 此类问题中 阻力 阻力臂为一定值 要使动力最小 必须使动力臂最大 要使动力臂最大需要做到 在杠杆上找一点 使这点到支点的距离最远 动力方向应该是过该点且和该连线 垂直的方向 4 应用 名称结构特征特 点应用举例 省力 杠杆 动力臂大于阻力臂省力 费距离撬棒 铡刀 动滑轮 轮轴 羊角锤 钢丝钳 手推车 费力 杠杆 动力臂小于阻力臂费力 省距离缝纫机踏板 起重臂 人的前臂 理发剪刀 钓鱼杆 等臂 杠杆 动力臂等于阻力臂不省力不费力天平 定滑轮 说明 应根据实际来选择杠杆 当需要较大的力才能解决问题时 应选择省力杠杆 当为了使用方便 省 距离时 应选费力杠杆 二 滑轮二 滑轮 1 定滑轮 定义 中间的轴固定不动的滑轮 实质 定滑轮的实质是 等臂杠杆 特点 使用定滑轮不能省力但是能改变动力的方向 对理想的定滑轮 不计轮轴间摩擦 F G 2 绳子自由端移动距离 S 或速度 vF 重物移动的距离 h 或速度 vG 2 动滑轮 定义 和重物一起移动的滑轮 可上下移动 也可左右移动 实质 动滑轮的实质是 动力臂为阻力臂2倍的省力杠杆 特点 使用动滑轮能省一半的力 但不能改变动力的方向 理想的动滑轮 不计轴间摩擦和动滑轮重力 则 F G 2 1 只忽略轮轴间的摩擦则 拉力 F G物 G动 绳子自由端移动距离 S 或 vF 2倍的重物移动的距离 h 或 2 1 vG 3 滑轮组 定义 定滑轮 动滑轮组合成滑轮组 特点 使用滑轮组既能省力又能改变动力的方向 理想的滑轮组 不计轮轴间的摩擦和动滑轮的重力 拉力 F G 只忽略轮轴间的摩擦 则拉力 n 1 F G物 G动 绳子自由端移动距离 S 或 vF n 倍的重物移动的距离 h 或 vG n 1 组装滑轮组方法 首先根据公式 n G物 G动 F 求出绳子的股数 然后根据 奇动偶定 的原则 结 合题目的具体要求组装滑轮 三 机械效率 三 机械效率 有用功 定义 对人们有用的功 公式 W有用 Gh 提升重物 W总 W额 W总 斜面 W有用 Gh 2 额外功 定义 并非我们需要但又不得不做的功 公式 W额 W总 W有用 G动h 忽略轮轴摩擦的动滑轮 滑轮组 斜面 W额 fL 3 总功 定义 有用功加额外功或动力所做的功 公式 W总 W有用 W额 FS W有用 斜面 W总 fL Gh FL 4 机械效率 定义 有用功跟总功的比值 公式 斜 面 定滑轮 动滑轮 滑轮组 有用功总小于总功 所以机械效率总小于 1 通常用百分数表示 某滑轮机械效率为 60 表示有用功占 总功的 60 提高机械效率的方法 减小机械自重 减小机械间的摩擦 增加物重 5 机械效率的测量 原 理 应测物理量 钩码重力 G 钩码提升的高度 h 拉力 F 绳的自由端移动的距离 S W有用 W总 Gh FL Gh FS Gh Fh G F Gh FS Gh F2h G 2F Gh FS Gh Fnh G nF W有用 W总 Gh FS 3 器 材 除钩码 铁架台 滑轮 细线外还需 刻度尺 弹簧测力计 步骤 必须匀速拉动弹簧测力计使钩码升高 目的 保证测力计示数大小不变 结论 影响滑轮组机械效率高低的主要因素有 A 动滑轮越重 个数越多则额外功相对就多 B 提升重物越重 做的有用功相对就多 C 摩擦 若各种摩擦越大做的额外功就多 绕线方法和重物提升高度不影响滑轮机械效率 四 简单机械的机械效率四 简单机械的机械效率 1 斜面 W有用 G h W额外 f S W总 F S G h fS 2 杠杆 W有用 G物 h W额外 W总 F S 3 定滑轮竖直方向提升重物 a W有用 Gh W额外 摩擦及绳重 W总 F S F h 4 定滑轮水平方向拉动物体 b W有用 f S物 W额外 滑轮转动摩擦 W总 F SF F S物 5 动滑轮 a 及竖直方向滑轮组 W有用 G物 h W额外 W总 F S F nh G物 G动 h n 为连接动滑轮绳子段数 6 动滑轮 b 及水平方向滑轮组 不计绳重和摩擦时 4 W有用 fS物 W额外 绳重及滑轮转动摩擦 W总 F S F nS物 n 为连接动滑轮绳子段数 注 注 a 所有机械克服自身摩擦做功均是额外功的组成部分 故对机械进行润滑一般都可以所有机械克服自身摩擦做功均是额外功的组成部分 故对机械进行润滑一般都可以 提高机械效提高机械效 率率 b 所有的有用功均等于不使用机械时所做的功所有的有用功均等于不使用机械时所做的功 c 对于所有机械均有对于所有机械均有 第一节第一节 杠杆杠杆 1 人的肱二头肌收缩使人曲臂时的情况如图 8 4 1 所示 图中已标出了支点的位置 桡骨及茶杯的受力 方向 人的前臂是一个 力杠杆 这种结构给人带来的好处是 2 研究杠杆平衡条件条件的实验中 杠杆静止时的位置如图 8 4 2 所示 此时应调节左端的螺母使其 向 或者调节右端的螺母 使其向 才能使杠杆在水平位置平衡 3 三国的时候 曹操和袁绍大战 有个叫刘晔的建议 可做发石车来破袁军 当如图 8 4 3 发石车将 石头抛射到袁军 袁军大乱 死伤很多 请问 刘晔的发石车是利用 原理向外抛出石头 仔细看 着抛石车 它的阻力臂 动力臂 日常生活中这类机械很多 如 等 4 如图 8 4 4 所示 轻质杠杆OA中点悬挂一重G 60N 的物体 在A端施加一竖直向上的力F 杠杆在水 平位置平衡 则F N 保持F的方向不变 将杠杆A位置匀速提到B位置的过程中 力F将 填 变大 不变 或 变小 来 5 杆称 又叫中国称 是运用不等臂的杠杆的特点制作的 测量物体 的工具 如图 8 4 5 所示 若秤砣质量为 0 75kg OA OB 20 该称最多能称量 kg 的物体 不计秤杆 秤钩的质量 若把杆秤的秤砣磨掉一些 则秤得物体的质量比物体真实质量 填 偏大 或 偏小 图 8 4 1 图 8 4 2 图 8 4 3 图 8 4 4 图 8 4 5 5 6 下列关于杠杆的说法正确的是 A 杠杆必须是一根直棒 B 杠杆的支点一定在杠杆的中间 C 杠杆可以是直的 也可以是弯曲的 D 所谓动力 阻力都是杠杆给其它物体的力 7 人在踮脚时主要靠腓肠肌收缩 如图 8 4 6 所示 若某人的重量为 500N MO 2NO 则双脚同时踮起时 每只脚的腓肠肌的作用力是 A 125N B 250N C 500N D 1000N 8 如图 8 4 7 所示杠杆中费力杠杆的是 来源 9 用扳手拧生锈的螺母时 工人师傅常在扳手柄上再套一节管子 这样就能容易的拧下螺母 A 套上的管子较重 可以省些力 B 套上的管子较粗 使用比较方便 C 套上管子后 可以用较大的力 D 套上管子后 增大了力臂 10 请你仔细观察如图 8 4 8 所示的漫画 究竟小猴和小兔谁分的萝卜重 简要说明理由 11 用一根细棉线把一段直铁丝吊起来 让铁丝能在水平位置平衡 再将棉线右边的铁丝对折一下 铁 丝还能在水平位置平衡吗 实际做一做 然后回答 你看到的现象是 猜想可能的原因是 猜想的依据是 12 在探究杠杆平衡条件的实验中 在实验时 使杠杆在 位置平衡 其目的是 实验中共有 6 个钩码 杠杆上每格距离相等 调节好杠杆后 在杠杆左边离支点 2 格的 A 处挂有 3 个 钩码 为使杠杆在水平位置平衡 请你在杠杆的上挂上钩码 用一种方法 你的方法是 有一组同学猜想杠杆的平衡条件可能是 动力 动力臂 阻力 阻力臂 他们经过实验 获得了以下 数据 于是 他们认为自己的猜想得到了验证 你认为他们的实验过程存在什么问题 动力 F1 N 动力臂 L1 cm 阻力 F2 N 阻力臂 L2 cm 4554 图 8 4 6 图 8 4 7 BCDA 图 8 4 8 6 第二节第二节 滑轮滑轮 1 升旗时 人站在地面上向 拉绳子 旗向上运动 这是因为旗杆顶部有个 2 如图 8 5 2 所示 甲图中使用的是 使用这种机械的好处是 缺 点是 乙图使用的是 使用这种机械的好处是 缺点是 3 用一根最多能承受 200N 拉力的细绳 一个定滑轮和一个动滑轮组成的滑轮组 在不考虑摩擦 绳重 和滑轮重的情况下 最多能吊起 N 的重物 4 如图 8 5 3 图中的滑轮是 滑轮 如果重物重 100N 滑轮重不计 滑轮上升速度 5cm s 则拉 力 F N 重物上升速度为 分析以下 这样使用滑轮组的好处在哪里 5 如图 8 5 4 所示 用一根结实的绳子在两根光滑的木棒上绕几圈 一小朋友用力一拉 两位大力士竟撞 在一起了 这幅漫画说明了 6 有一位举重运动员 他的体重为 600N 他最多能举起 800N 的杠铃 这位运动员运用一个定滑轮提升 一个重物时 A 最多能提起 600N 的重物 B 最多能提起 800N 的重物 C 最多能提起大于 600N 小于 800N 的重物 D 最多能提起 1400N 的重物 7 使用定滑轮沿不同方向将物体匀速拉起时 拉力分别为 F1 F2 F3 如图 8 5 5 所示 则三个力之间的 关系是 A F1 F2 F3 B F1 F2 F3 C F1 F2 F3 D F1 F2 F3 8 一滑轮组承担动滑轮和货物总重的绳子股数为 6 段 若一个动滑轮重 10N 作用在绳子自由端的力 F 50N 摩擦不计 则货物重为 A 15N B 270N C300N D 900N 9 工厂为了搬运一根笨重的机械近车间 某工人设计了如图 8 5 6 所示的四种方案 机械下方的小圆表 示圆形钢管的截面 其中最省力方案是 10 一根绳子只能承受 1000N 的拉力 要用它提起 2400N 的重物 要求使用的滑轮的个数最少 且人的 拉力方向向下 画出符合要求的滑轮组的装置图 滑轮重和摩擦不计 图 8 5 3图 8 5 4 图 8 5 5 图 8 5 6 图 8 5 2 7 11 如图 8 5 7 所示 观察这幅漫画并回答 这幅漫画有什么科学道理 如果你是图中的瘦子 为了防止图中出现的尴尬场面 你会如何改进装置 画图说明 12 小红学习了简单机械后发现 所有的简单机械 省力 必然费距离 没有即省力 又省距离的 如果想省一半的力 是否就要费一倍的距离呢 为了弄清这个问题 她设计了实验装置 如图 8 5 8 所示来进 行探究 请你回答 实验中不用刻度尺能行吗 应该记录的数据 除砝码和滑轮总重外 还应有哪些 画一个记录数据的表格 探究结论 有可能用一个等式来表示吗 第三节第三节 机械效率机械效率 1 对完成工作任务无用而又必须做的功叫做 有用功和额外功之和叫做 2 因为 功总小于 功 所以机械效率总小于 1 提高机械效率的途径是减小 功 3 板车上装有货物 一人拉着该板车将货物送到目的地 对货物所做的功叫 功 对板车所做 的功叫 功 如果目的是送板车 则对板车所做的功叫 功 对货物所做的功叫 功 图 8 5 7 图 8 5 8 8 4 一台起重机将 3600N 的货物提高 4m 如果额外功是 9600N 起重机做的有用功是 总功 是 机械效率是 5 利用一个动滑轮将重 70N 的物体匀速提高 6m 设动滑轮重 10N 绳重和摩擦不计 则利用动滑轮所做 的额外功是 总功是 这个滑轮组的机械效率是 6 如图 1 所示 物重 40N 滑轮重 10N 用力 F 匀速向上提起重物时 拉力 F 的大小为 滑轮 组的机械效率是 绳重和摩擦不计 7 某机械的机械效率为 80 使用它做 400J 的有用功 需同时做 J 的额外功 8 如图 2 是测定滑轮组的机械效率的实验装置 除了图中器材外 还需要 和 除钩码重外 还要测出的数据有 弹簧测力计的拉力方向应 钩码应 上升 将图中钩码减少一个 则滑轮组的机械效率将 9 如图 3 所示 物体 A 的质量是 100kg 在力 F 的作用下物体以 0 5m s 的速度沿水平方向匀速前进 若 A 与水平面间的摩擦力为物重的 1 2 滑轮组的机械效率为 80 则 5s 内拉力的有用功是 J 拉力 F 是 N g 取 10N kg 10 用图 4 所示的滑轮组甲和乙 提起同样重的物体时甲滑轮组的机械效率为 甲 乙滑轮组的机械效 率为 乙 则可判定 甲 乙 如果用乙滑轮组第一次提起重 G1的重物 机械效率为 1 第二次提 起重为 G2的重物 G1 G2 机械效率为 2 则可判定 1 2 不考虑绳重和摩擦的影响 且动滑 轮的重力相等 二 选择题二 选择题 每题 3 分 共 30 分 1 分别用杠杆 斜面和滑轮组将同一物体举升相同高度 做的有用功 A 杠杆最多 B 斜面最多 C 滑轮组最多 D 一样多 2 在下列有关机械效率说法中正确的是 A 机械效率较大的 所做功少 B 机械效率较大的 所做的额外功较少 C 机械效率较大的 有用功和额外功的比值较大 D 机械效率较大的 额外功和有用功的比值较大 3 若把一个定滑轮改成动滑轮使用 除了可以省力外 还 A 可以省功 B 提高了机械效率 C 机械效率不变 D 降低了机械效率 4 机械效率不可能大于 1 的原因是 A 动力总大于有用阻力 B 动力功总是大于机械克服全部阻力所做的功 C 阻力功总是大于动力功 D 它符合功的原理 5 如图 5 所示 用甲 乙两个滑轮组来提相同重物 G 甲图中两个动滑轮共重 5N 乙图中一个动滑轮重 3N 不计摩擦和绳重 则两个滑轮组的机械效率 来源 A 甲比乙大 B 甲比乙小 C 一样大 D 以上三种情况都可能 6 如图 6 所示 用两个滑轮组提升货物 所用的动力 之比为 F1 F2 4 3 被提升货物的重力之比为 9 G1 G2 1 2 则两个滑轮组的机械效率之比为 A 4 3 B 3 8 C 3 4 D 1 3 7 利用一个滑轮组提升物体 不计摩擦阻力 则用这个滑轮组 A 提升的物体重力越小 机械效率越高 B 提升的物体重力越大 机械效率越高 C 把物体提的越高 机械效率越高 D 自由端拉力越大 机械效率越高 8 如图 7 所示的两个滑轮组分别把重力相等的两个物体提升相同的高度 所用的拉力 F1 F2 比较两拉力所做的功 W1 W2及两滑轮组的机械效率 1 2 则有 来源 A W1 W2 1 2 B W1 W2 1 2 C W1 W2 1 2 D W1 2 9 用两个定滑轮和两个动滑轮组成一个滑轮组 动滑轮的重力不能忽略 用此滑轮组提起重力为 200N 的物体 如果提起物体所需要的力是 50N 则此滑轮组的机械效率为 A 60 B 65 C 80 D 85 10 用相同的定滑轮和动滑轮 组成甲 乙两个滑轮组 如图 8 所示 用 它们来提升同一重物 甲滑轮组将重物举高 1m 乙滑轮组将重物举高 2m 在不计绳重和摩擦的条件下 下列说法正确的是 A 甲滑轮组拉力大 机械效率低 B 乙滑轮组省力 所以它的机械效率高 C 乙滑轮组将重物举得高 所以它的机械效率高 D 乙滑轮组做的有用功多 但甲 乙机械效率相等 三 多选题三 多选题 以下各题至少有两个答案符合题意 请把正确序号填入括号内 选对但不全得 1 分 不填或 填错不得分 每题 3 分 共 15 分 1 下列关于机械效率的说法中 正确的是 A 机械效率总小于 1 B 机械效率可能大于 1 或等于 1 C 增加机械做功时间可以提高机械效率 D 有用功一定时 减少额外功可以提高机械效率 2 一个工人用如图 9 所示的滑轮组提起重 2000N 的货物 所用的拉力是 800N 绳子自由端被拉下 4m 下列说法正确的是 A 总功是 3200J 机械效率是 40 B 有用功是 2000J 总功是 3200J C 有用功是 3200J 机械效率是 62 5 D 总功是 3200J 机械效率是 62 5 3 两个动滑轮和两个定滑轮组成的滑轮组提升物体 若已知物重 400N 绳子自由端的拉力为 120N 则滑 轮组的机械效率可为 A 30 B 67 C 83 D 100 4 用一个定滑轮和一个动滑轮组成的滑轮组 把重物匀速提起 绳子的最大承受力为 300N 滑轮组的机 械效率为 60 这样一次提升的重物最多有多重 10 A 360N B 540N C 600N D 1000N 5 有一人用同一滑轮组分别将重 1000N 和 2000N 的物体匀速提升 5m 动滑轮重 200N 不计绳重和摩擦 则上述两种情况中正确的是 A 滑轮组的机械效率不相等 B 人做的额外功相等 C 人做的总功相等 D 绳子自由端移动的距离相等 四 作图和实验题四 作图和实验题 每空 1 分 2 题 4 分 共 13 分 测定滑轮组的机械效率 选用的滑轮每个重 0 6N 每个钩码重 2N 弹簧测力计的最大量程为 2 5N 现 挂 3 个钩码 1 要完成此实验最少需 个定滑轮 个动滑轮 2 在方框中画出实验装置图 3 绳子自由端的拉力至少为 N 4 在实验中 拉动绳子时 弹簧测力计示数为 2 5N 钩码升高 10cm 则有用功为 J 总功为 J 机械效率为 5 在实验中若被提升的物体重力一定 则适当 填 增加 或 减小 动滑轮个数 就越省力 滑轮组 的机械效率就越 五 计算题五 计算题 1 题 6 分 2 题 6 分 共 12 分 1 某建筑工地的工人利用滑轮组把一车砖匀速拉到 5m 高的 楼上 共做有用功 1 5 104J 1 这车砖重多少牛 2 如果滑轮组的机械效率是 60 要用 200N 的力把车拉上去 绳子要拉下多少米 2 方芳用一杠杆把重 1000N 的重物从地面匀速提升到二楼阳台上 她设计的杠杆动力臂与阻力臂之比为 4 1 假定在提升过程中其力臂比不变 则在理想情况下 用多大的力就可达到目的 实际上她用 300N 的力 才把重物提起 则此杠杆在提升过程中的机械效率约为多大 提示 动力臂与阻力臂之比为 4 1 则动力 移动距离与阻力移动距离之比就是 4 1 11 第一节第一节 杠杆参考