湖南省益阳市2020年中考物理一轮夺分复习 第三主题 力学 第13讲 简单机械课件

第十三讲简单机械,考点梳理知识点,一、杠杆1.杠杆：在力的作用下能绕着转动的硬棒叫做杠杆。2.杠杆的五要素（如图所示）(1)支点：杠杆绕着转动的点(o)。(2)动力：使杠杆转动的力(f1)。(3)阻力：杠杆转动的力(f2)。(4)动力臂：从支点o到动力f1作用线的距离l1。(5)阻力臂：从支点o到阻力f2作用线的距离l2。3.杠杆的平衡条件：。,固定点,阻碍,f1l1=f2l2,二、生活中的杠杆,1时是费力杠杆,f1/f21时是省力杠杆,f1/f2=1时是等臂杠杆;(2)动力和阻力在同侧:若阻力作用在支点和动力之间时,则是省力杠杆;若动力作用在支点和阻力之间时,则是费力杠杆,示例1如图是用螺丝刀撬骑马钉，螺丝刀可看成一根杠杆，它是一个杠杆。若用力往下撬时，其支点位于图中的点；若用力往上撬时，其支点位于图中的点，且后者比前者（选填“省力”或“费力”）些。,省力,c,a,省力,定滑轮、动滑轮、滑轮组的比较（不计绳重、摩擦及滑轮重）,等臂,省力,g,g/2,g/2,g/3,h,2h,2h,3h,1.滑轮省力情况的判断方法：承担动滑轮的绳子段数为n，不计摩擦、动滑轮自重和绳重时，拉力f=(1/n)g物；只忽略轮轴间的摩擦及绳重时，拉力f=(g物+g动)1/n。2.确定滑轮组中承担物重的绳子段数（n）的方法：直接数连接在动滑轮上的绳子段数。3.滑轮组水平方向拉力的计算方法：拉力ff阻/n（f阻为物体所受的摩擦阻力）。,1.轮轴：轮轴由轮和轴组成，是变形杠杆，动力作用在轮上省力（如汽车的方向盘），动力作用在轴上费力（如变速自行车的后轮）。2.斜面：斜面是一种省力、费距离的简单机械。例如：楼梯、盘山公路等。,示例2如图所示，物重g都为12n，当物体静止时（不计摩擦和机械自重），则f1=n，f2=n，f3=n。,12,6,4,一、有用功和额外功1.有用功：无论是否使用机械，必须要做的功，用w有表示。2.额外功：使用机械时，不是人们所需要的但又不得不做的功，用w额表示。3.总功：有用功和额外功之，用w总表示，即w总。,和,w有+w额,二、机械效率1.定义：有用功跟总功的叫做机械效率，用字母表示。2.公式：。【说明】使用任何机械都不可避免地要做额外功，总有w有w总，因此，机械效率总是小于1。3.提高机械效率的方法：增大提升物体的重力（增大有用功）；减小机械本身的重力（减小克服机械重力做的额外功）；定时润滑（减小克服机械间的摩擦而做的额外功）。,比值,=w有/w总,1.区分有用功与额外功的关键：看我们需要达到什么做功目的。例如：用桶将水从水井中提上来，克服水重做的是有用功，而克服桶重做的是额外功；如果是捞出掉入水井中的水桶，则克服桶重做的是有用功，而克服桶带出来的水的重力所做的功是额外功。2.机械效率与功率的辨析：功率反映的是力做功的快慢，而机械效率反映的是使用机械做功时，力所做的总功中有用功的占比大小。因此，机械效率与功率是两个不同的物理量，它们之间没有必然联系。,示例3关于机械效率，下列说法正确的是()a机械效率越高的机械，做的功越多b做功越快的机械，机械效率一定越高c做相同的有用功，做的额外功越小的机械，机械效率越高d减小摩擦、改进机械结构等方法可以使机械效率达到100%,c,考法聚焦重难点,1.画错力臂的情况：错把支点到力的作用点的连线当作力臂；未弄清楚动力和阻力的作用对象（力的作用点一定在杠杆上）导致力臂画法错误。2.杠杆最小力作图技巧（1）定点：在杠杆上找距支点最远处的点；（2）连线：连接动力作用点与支点，该线段就是力臂；（3）定向：根据动力和阻力使杠杆转动的方向相反，确定动力的方向；（4）画力：过动力作用点作该方向上与支点连线的垂线（标垂足），并标上字母。,样题1如图所示是关于f1力臂的作图，其中正确的是(),c,1.如图所示，用撬棍撬起石头时，o为支点，a为动力作用点，要求：（1）画出石头所受重力的示意图；（2）画出最小动力f1的示意图及其动力臂l1。,几种常见简单机械的机械效率,样题2如图所示，不计绳重和摩擦，用滑轮组提升400n的重物，重物在10s内匀速上升了3m，绳子自由端的拉力为300n。则绳子自由端移动的速度为m/s，动滑轮重为n，拉力所做的有用功为j，拉力做功的功率为w，滑轮组的机械效率为。若人的体重为600n，则此滑轮组的最大机械效率为。,0.6,200,1200,180,66.7%,83.3%,2.如图所示，用f=50n的力通过滑轮组水平拉重为80n的物体，使其向左匀速运动0.1m，已知物体受到水平地面的摩擦力为60n，则在此过程中，重力做的功为j，该滑轮组的机械效率为。（忽略绳子和动滑轮的重力）,0,60%,3.在斜面上将一个重5n的物体匀速拉到顶端，沿斜面向上的拉力为2n，斜面长4m，高1m，则拉力做的有用功为j，物体受到的摩擦力n，斜面的机械效率为。,5,0.75,62.5%,素养提升突破重点实验,1.实验操作要点及注意事项：（1）选择杠杆的中点作为支点：消除杠杆自重对实验的影响。（2）使杠杆在水平位置平衡的调节：实验前，左高左调，右高右调。注意：平衡后，实验过程中不能再调节平衡螺母。（3）调节杠杆使其在水平位置平衡：便于直接从杠杆上读出力臂。（4）测量多组数据的目的：避免实验的偶然性，使得出的结论具有普遍性。,2.实验数据及实验分析：（1）另一端换用弹簧测力计的好处：测力计可测出任何一个拉力的大小，实验操作更方便。（2）弹簧测力计从竖直拉杠杆变成倾斜拉杠杆时示数的变化：拉力力臂变小，弹簧测力计示数变大。（3）杠杆平衡条件的判断和相关计算：在杠杆平衡时，两边增减钩码后杠杆是否平衡以及杠杆再平衡的条件；计算力或力臂的大小。3.实验结论：杠杆的平衡条件是动力动力臂阻力阻力臂（或f1l1f2l2）。4.拓展：生活中杠杆的应用及杠杆类型的判断。,样题1利用如图所示的装置来探究“杠杆的平衡条件”。,（1）实验前,杠杆如图甲所示,可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,这样做的好处是可以直接从杠杆上读出。,右,力臂的大小,（2）杠杆平衡后,如图乙所示,在杠杆b点挂3个相同的钩码,可在杠杆的d点挂个相同的钩码,就可使杠杆重新在水平位置平衡。当杠杆在水平位置平衡后，若将左右两边所挂的钩码同时向外移动一格，杠杆会_（选填“左侧下降”“右侧下降”或“仍水平平衡”）。,6,右侧下降,（3）保持b点钩码数量和力臂不变,杠杆在水平位置平衡时,测出多组动力臂l1和动力f1的数据,绘制了l1-f1的关系图像,如图丙所示。请根据图像推算,当l1为0.6m时,f1为n。,0.5,（1）如图乙所示，实验时用弹簧测力计在杠杆c处竖直向上拉，当弹簧测力计逐渐向左倾斜时，使杠杆仍然在水平位置平衡，则弹簧测力计的示数将.（选填“变大”“变小”或“不变”）。（2）在做该实验时，小伟同学猜想杠杆的平衡条件是“动力+动力臂=阻力+阻力臂”，经过实验获得以下数据。于是小伟认为他的猜想得到了验证，你认为小伟的实验过程存在的问题是.,变大,只根据一组数据得出的结论具有偶然性(或不同的物理量不能相加),1.实验原理：=w有/w总。2.实验方法：控制变量法（1）探究滑轮组的机械效率与被提升物体重力大小的关系：控制同一滑轮组的绕线方式相同，改变滑轮组悬挂钩码的数量。（2）探究滑轮组的机械效率与动滑轮重力大小的关系：控制滑轮组悬挂钩码的数量相同，改变动滑轮的数量或换用重力不同的动滑轮。,3.实验操作要点及注意事项：（1）分别记下钩码和弹簧测力计的起始位置：测量钩码和弹簧测力计移动的距离。（2）弹簧测力计的使用及读数。（3）沿竖直方向匀速拉动弹簧测力计：使弹簧测力计的示数稳定，便于读出拉力的大小（拉力等于弹簧测力计的示数）。,4.实验数据及实验分析：（1）根据绳子自由端移动的距离和物体上升高度的关系判断实验装置：s=nh。（2）影响滑轮组机械效率的因素：跟物体的重力、动滑轮的重力、绳子与滑轮之间的摩擦力有关，与物体被提升高度、绕线方式等无关。（3）机械效率的计算：已知物重和拉力：=w有/w总gh/fs=g/(nf)；物重和动滑轮重(不计绳重和摩擦)：=w有/w总gh/(gh+g动h)=g/(g+g动)。,（4）提高机械效率的方法：增大被提升物体的重力、减小动滑轮的重力。5.实验结论：同一滑轮组，提升的物体越重，其机械效率越高；提升同一物体，动滑轮的总重力越小，滑轮组的机械效率越高；滑轮组的机械效率与滑轮组的绕线方式和重物被提升的高度无关。,样题2某物理兴趣小组在测量滑轮组机械效率实验中，利用如图所示的滑轮组进行了4次测量，测得数据如下表所示。,（1）实验中应竖直向上缓慢拉动弹簧测力计。（2）第4次实验测得的滑轮组机械效率为。,匀速,66.7%,（3）比较两次实验，小组同学发现：同一滑轮组的机械效率与重物被提升高度无关；比较第3、4次实验数据可知，同一滑轮组，越大，机械效率越高；第4次拉力做的额外功与第3次相比（选填“增大”“减小”或“不变”），由此可见机械效率提高的原因是:。,1、2,被提起的物体的重力,增大,有用功增加比额外功增加多得多，从而使有用功占总功的比值变大,（1）第1次实验中，拉力所做的额外功是j。（2）若将原实验装置的滑轮组换一种绕线方式，不计摩擦及绳重，提升相同的物体时，滑轮组的机械效率（选填“增大”“减小”或“不变”）。,0.11,不变,（3）一个滑轮组改进后提高了机械效率，用它将同一物体匀速提升同样的高度，改进后与改进前相比，有用功，总功。（均选填“增大”“减小”或“不变”）（4）在测拉力时，小梦觉得很难使弹簧测力计拉着物体做匀速直线运动，不便于读数，就让弹簧测力计拉着物体处于静止状态时读数，她的读数与实际值相比（选填“偏大”“偏小”或“不变”，下同），测得的机械效率，说明滑轮组的机械效率还与有关。,偏小,偏大,摩擦力,不变,减小,考场走进益阳中考,1.(2016益阳)使用下列简单机械费力的是(),c,2.(2013益阳)下列四个图中,所作力f的力臂l,正确的是(),a,3.(2019益阳)如图所示是吊车吊起货物的示意图,已知ab=4m,bc=6m吊臂是一个杠杆,当吊臂吊着2t的货物处于静止状态时,杠杆的支点是(选填“a”“b”或“c”)点,伸缩撑杆对吊臂的支持力大小为n(g=10n/kg),a,5104,4.(2018益阳)如图所示,轻质杠杆在中点处悬挂重物,在杠杆的最右端施加一竖直向上的力f,杠杆保持平衡,保持力f方向不变,当将重物向右移动时,要使杠杆继续保持平衡,力f将;将杠杆顺时针方向缓慢转动,力f将(均选填“变大”“变小”或“不变”),变大,不变,5.(2015益阳)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f=10n时,刹车拉线受到力的大小为n,杠杆,40,6.(2012益阳)如图所示,在已调节水平位置平衡的杠杆的左边挂一个钩码,下列操作中能使杠杆在水平位置重新平衡的是()a.在位置2挂6个相同的钩码b.在位置4挂2个相同的钩码c.在位置4挂4个相同的钩码d.在位置6挂2个相同的钩码,b,7.(2019益阳)在野外用滑轮组拉越野车脱困时的情景如图所示,有关力的分析正确的是()a.车对地面的压力与车的重力是一对平衡力b.车拉滑轮组的力与滑轮组对车的拉力是一对平衡力c.脱困必需2400n的拉力时,绳索自由端的力f至少为1200nd.脱困必需2400n的拉力时,绳索自由端的力f至少为800n,c,8.(2017益阳)如图所示,用完全相同的四个滑轮和两根相同的细绳组成甲乙两个滑轮组,在各自的自由端施加大小分别为f1和f2的拉力,将相同的重物缓慢提升相同的高度(不计绳重和一切摩擦)下列说法正确的是()a.拉力f1小于拉力f2b.甲乙两滑轮组的机械效率相同c.甲乙两滑轮组中的动滑轮都是费力机械d.甲乙两滑轮组中绳子自由端移动的距离相等,b,9.(2012益阳)如图所示是迫击炮供弹车钢缆绳以大小为100n的拉力f使炮弹匀速升高2m,若炮弹重为150n,求:(1)滑轮组提升炮弹所做的有用功;(2)拉力f做的总功;(3)滑轮组的机械效率,解:(1)滑轮组提升炮弹所做的有用功:w有=gh=150n2m=300j;(2)拉力f移动的距离:s=nh=22m=4m,拉力f做的总功:w总=fs=100n4m=400j;(3)滑轮组的机械效率:=w有/w总100%=300j/400j100%=75%,10.(2010益阳)用如图所示的滑轮组将货物缓慢提升3m,已知货物重850n,所用拉力f为300n(不计摩擦和绳重带来的影响)求:(1)有用功w有;(2)总功w总;(3)额外功w额;(4)动滑轮的重力;(5)滑轮组的机械效率,解:(1)滑轮组做的有用功:w有=gh=850n3m=2550j;(2)绳子自由端移动的距离:s=nh=33m=9m,滑轮组做的总功:w总=fs=300n9m=2