人教物理八下-第十二章《简单机械》单元期末复习

第十二章简单机械单元期末复习【复习目标】：1.能认识杠杆，能熟练画出生活中简单机械的力臂；2.通过探究，了解杠杆的平衡条件，知道生活中常见的三种杠杆、特点及应用；3.能了解定滑轮和动滑轮的本质及其作用，知道轮轴和斜面也能省力；4.知道什么是有用功、额外功和总功；知道什么叫机械效率，知道计算公式，知道机械效率总小于1； 5.知道提高机械效率的意义和主要方法。【重点、难点】：1.【重点】:.杠杆的构造及力臂的画法；探究杠杆的平衡条件及其探究方法的设计；.根据三种杠杆的概念对常用的杠杆进行归类；.定滑轮、动滑轮的本质及其作用；.理解有用功、总功、机械效率。2.【难点】:.画出杠杆的力臂；滑轮组的装配及省力情况；.有用功、额外功的理解、机械效率计算。【知识构图】：本章思维导图【复习】：一、专题复习（一）、考点一：力臂作图1.【回眸要点夯实基础】定义：在力的作用下能绕 转动的硬棒称做杠杆。杠杆不一定是一根直棒,它可以是各种不同的形状。. 五要素组成杠杆示意图。支点：_的点。用字母o表示。动力：_力。用字母 F1 表示。阻力：_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，一个力是使杠杆顺时针转动，另一个力则是使杠杆逆时针转动。动力臂：从_到_的距离。用字母l1表示。阻力臂：从_到_的距离。用字母l2表示。【答案】：（1）固定点o （2）. 杠杆绕着转动的固定，. 使杠杆转动的力，. 阻碍杠杆转动的力，. 从支点到动力作用线的距离，. 从支点到阻力作用线的距离2.【典题探究提炼方法】（1）.【例1】：如图2所示为钓鱼竿钓鱼的示意图，O为支点，F1表示手对钓鱼竿的作用力，F2表示鱼线对钓鱼竿的拉力，请在图中画出力F1，F2的力臂L1，L2 【答案】： （2）.【点拨】：1. 画力臂方法：一找支点、二画线、三作垂线、四标签。即 找支点O； 画力的作用线； 画力臂（虚线，过支点垂直力的作用线作垂线）； 标力臂（大括号）。 2. 拉力F2的作用点为鱼线与杆的交点，阻力的方向沿绳子向下，过拉力F2的作用点表示出拉力的方向；3. 已知支点和动力的方向，根据力臂的定义过支点作力的作用线的垂线段。（3）.【练习】如图所示，粗细均匀的直棒一端搁在地上，另一端与支点O连接试作出地面对棒的支持力F的力臂L及棒所受重力G的示意图。 【答案】： （例题考察力臂的画法，一找支点、二画线、三作垂线、四标签。画力的作用线和过支点垂直力的作用线作垂线是解决此类问题的关键。体现的是小循环的思想。）（二）、考点二：杠杆的平衡条件1.【实验重现回眸要点】（1）.【探究过程】：实验调节杠杆两端的平衡螺母，使杠杆在 平衡(这样做的目的是排除杠杆自重对杠杆平衡的影响和便于 ，杠杆的调节方法是左倾 调，右倾 调；（2）.【探究结论】杠杆的平衡条件是： 文字式：动力动力臂阻力阻力臂；写成公式为： （3）.【评估交流】注意：不同的物理量不能进行加减，但可以乘除；如果实验中只测一组数据，具有偶然性，不能得出普遍结论。【答案】：（1）.水平位置 、从杠杆上直接读出力臂 、右和左 （2）. F1l1=F2l22.【典题探究提炼方法】（1）.【例2】：如图所示漫画描绘的是猴子和兔子分萝卜的情景，究竟谁分得的萝卜重，德州市育红中学的三位同学提出了自己的猜想：甲认为：猴子胜利了；乙认为：兔子胜利了；丙认为：猴子和兔子谁也没有沾光到底谁的猜想正确呢？为此，同学们设计了如图1所示的实验，根据该实验现象，可以判断猜想正确的同学是 （选填“甲”、“乙”或“丙”）根据图1的实验，同学们还得出结论：只要满足“动力动力作用点到支点的距离=阻力阻力作用点到支点的距离”，杠杆就能平衡。a你认为这个结论是 的。（选填“正确”或“错误”）b如何用图2的装置来验证你的观点？答： 【答案】：甲；a错误；b用弹簧测力计斜向下拉，比较“动力动力作用点到支点的距离和阻力阻力作用点到支点的距离”的大小（2）.【点拨】：三幅图中左边钩码个数和力臂都不变，但右边随着钩码个数的减少，力臂在变大可得重力越大，其力臂越小即甲同学猜想正确；实验时应将弹簧测力计钩在杠杆右侧的不同位置沿倾斜方向拉，使杠杆在水平位置平衡，会发现：“阻力阻力作用点到支点的距离动力动力作用点到支点的距离”可判断这个结论错误（3）.【练习】如图所示，在调节平衡后的杠杆两侧，分别挂上相同规格的钩码，杠杆处于平衡状态如果两侧各去掉一个钩码，则（） A.左端下降 B右端下降 C仍然平衡 D无法判断【答案】：选A。（设计意图：例题是一道趣味性较强的题目，用所学的杠杆的平衡条件解释分萝卜问题，并采用漫画的形式，比较新颖，考查对于杠杆平衡条件的理解。解题的关键是理解力臂的概念，它是指从支点到力的作用线的距离。）（三）、考点三：辨别生活中的杠杆类型1. 【回眸要点夯实基础】（1）. l1l2时，为 杠杆，如 、 等；（2）. l1 = l2时，为 杠杆，如 等；（3）. l1l2时，为 杠杆，如 等。 【答案】：（1）. 省力、撬棒、起子（2）. 等臂、天平（3）. 费力 、船桨2.【典题探究提炼方法】（1）.【例3】：以下杠杆中，属于费力杠杆的是（） A食品夹 B核桃夹 C羊角锤 D 撬棒【答案】：选A。（2）.【点拨】：结合图片和生活经验，先判断杠杆在使用过程中，动力臂和阻力臂的大小关系，再判断它是属于哪种类型的杠杆。（3）.【练习】：如图所示的器具，属于省力杠杆的是（） A 镊子 B 独轮车 C 托盘天平 D筷子【答案】：选：B（设计意图：例题和“练习” 结合图片和生活经验，先判断杠杆在使用过程中，动力臂和阻力臂的大小关系，再判断它是属于以下几种类型：省力杠杆，动力臂大于阻力臂；费力杠杆，动力臂小于阻力臂；等臂杠杆，动力臂等于阻力臂。）（四）、考点四：定滑轮、动滑轮和滑轮组1. 【实验重现回眸要点】（1）. 探究使用定滑轮的特点组装定滑轮，改变弹簧测力计拉力的方向，读取弹簧测力计的示数，记入表格。改变钩码个数，读取弹簧测力计的示数，记入表格。实验次数钩码所受重力G/N弹簧测力计法数F/N123实验结论：定滑轮实际上是 杠杆，它不省力，但能改变 。（2）. 探究使用动滑轮的特点组装好动滑轮，改变弹簧测力计拉力的方向，读取弹簧测力计的示数，记入表格。改变钩码个数，读取弹簧测力计的示数，记入表格。实验次数钩码所受重力G/N弹簧测力计法数F/N123 实验结论：动滑轮实际上是动力臂为阻力臂 倍的杠杆。它可以 ，但却不能 。（3）. 滑轮组既能 又能改变 。滑轮组若由几段绳子承担总重力，则拉力的大小为总重力的 ，动力拉动绳子移动的距离为滑轮组拉动物体运动距离的 倍。（4）.轮轴：由一个轴和一个大轮组成，能绕共同的轴转动的简单机械。（6）.斜面：斜面长是斜面高的几倍，推力就是物重的几分之一（摩擦不计），如汽车沿S形路线爬山时就利用斜面省力的原理。【答案】：（1）. 等臂、力的方向、（2）. 2、省力 、改变力的方向（3）. 省力、力的方向、几分之一、几2.【典题探究提炼方法】（1）.【例4】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（） A B C D 【答案】：选：C（2）.【点拨】：使用滑轮组时，有几段绳子承担动滑轮和物体的重，拉力就是重力的几分之一，因此承担动滑轮和物体的重的绳子段数越多越省力；拉力移动的距离就是物体移动距离的几倍。（3）.【练习】：工厂为搬运一个笨重的机器进车间，工人师傅设计如图所示的方案（机器下面的小圆圈代表并排放放置的圆形钢管），其中最省力的方案为（） A B C D 【答案】：选：D（设计意图：例题考查了承担动滑轮和物体的重的绳子段数越多越省力；“练习”考察了克服的阻力是物体与地面之间的摩擦力，同时也使用到了简单机械滑轮因此省力的情况要从两个方面考虑：减小物体与地面之间的摩擦力；使用的机械省力在三种都省力的方案中，要选择效果最好的，这就要求考虑问题要全面。）（五）、考点五：机械效率的概念及简单的计算1. 【回眸要点夯实基础】（1）.为达到目的，必须要做的功叫做 ，而为达到目的，不得不多做的功叫 ；把 和 的总和叫总功；动力做的功也是总功。（2）. 和 的比值叫机械效率。公式：机械效率总是小于1。【答案】：（1）.有用功 额外功 有用功 额外功（2）有用功 总功2.【典题探究提炼方法】（1）.【例5】张强同学利用如图所示的滑轮组将货物运送到楼上，图中每个滑轮等重，不计绳子重和摩擦如果所送货物重G从200N开始逐渐增加，直到绳子被拉断每次均匀速拉动绳子，且提升同样的高度图乙记录了在整个过程中滑轮组的机械效率随货物的重力的增加而变化的图象请根据有关信息完成以下问题：（1）每个滑轮的重是多少？（2）绳子能承受的最大拉力是多少？（3）当绳子的拉力最大时，滑轮组的机械效率是多少？【答案】：（1）由乙图可知：当G=时，=50%=W有/ W总 =Gh /（Gh+2 G滑h）解得：G滑=100N （2）由乙图可知：当G=时,绳子刚好被拉断；则绳子能承受的最大拉力：F大 =（G+2G滑）/4 =(1600N +200N) /4=450N（3）当绳子的拉力最大时，滑轮组的机械效率是：=100% W有/ (W有+ W额) =100%Gh /（Gh+2G滑h）=100%1600N/(1600N +200N)88.9%（2）.【点拨】：不计绳子重和摩擦，动滑轮不变，首先用物重G、动滑轮重G滑表示出机械效率，然后在-G的图象中，读取物重G=200N，此时的机械效率50%，代入计算即可求动滑轮重；从图象中可读出滑轮能提升的最大物重，此时绳子承受的拉力最大。图甲的滑轮组由4段绳子承担物重，那么最大拉力就是最大物重、动滑轮重之和的四分之一。利用F=（G物+G动）/n求绳子能承受的最大拉力。设提升高度为h，知道提升的最大物重，求出有用功和额外功，利用=W有/W总= W有/（W有+ W总） 求滑轮组的机械效率（3）.【练习】：小勇用如图所示滑轮组拉着物体匀速前进了0.2m，若物体与地面的摩擦力为9N，则他所做的功是 J如果小勇对绳的拉力F=4N，该滑轮组的机械效率为 %【答案】：1.8、75（设计意图：例题考查的是滑轮组机械效率的计算方法，掌握机械效率、物重、动滑轮重之间的关系是解答此题的关键。“练习”考查了使用滑轮组时承担物重绳子股数的确定方法、有用功、总功、机械效率的计算方法，确定克服摩擦力做功为有用功是本题的关键。）（六）、考点六：测量滑轮组的机械效率1. 【实验重现回眸要点】（1）. 【实验原理】 （2）. 【待测的物理量】物体的重力G、物体被提升的高度h、拉力F、绳子自由端移动的距离s（3）.【实验器材】钩码、铁架台、滑轮、细线；弹簧测力计、刻度尺【注意事项】 弹簧测力计要沿着竖直方向匀速拉动物体；沿竖直方向拉的目的是减小误差.匀速拉动的目的是使示数稳定. 如果物体静止时读数，测量的结果不包括摩擦，会使测量结果偏大.（4）.【实验表格】（5）.【实验结论】影响滑轮组机械效率高低的主要因素有： 【答案】：（1）. （2）.【实验结论】动滑轮重力大小和个数多少、物体的重力大小2.【典题探究提炼方法】（1）.【例6】在“探究滑轮组的机械效率”时，小明利用两组滑轮组进行了5次测量，用一个动滑轮和一个定滑轮测定前4组数据，用二个动滑轮和二个定滑轮得第5组数据，测得数据如下表：（1）请根据前四组数据，在图甲中画出实验中滑轮组的绕绳方法（2）实验中应沿竖直方向 拉动弹簧测力计（3）表格中变化处数据应为；根据图乙中弹簧测力计可知编号数据应为 N（4）由表中第1、2组数据可知，同一滑轮组的机械效率与 无关（5）由表中第3、4组数据可知，同一滑轮组的机械效率与摩擦和 有关（6）有的同学认为：“机械越省力，它的机械效率越高”你认为这句话是 的（填“正确”或“错误”）你是用小明收集的数据中 两组数据对比分析来判断的实验次数动滑轮重G动/N物重G/N钩码上升高度h/m动力F/N动力作用点移动距离s/m滑轮组的机械效率/%10.510.10.70.347.620.510.20.70.647.630.520.11.10.360.640.540.120.35140.10.5 甲 乙【答案】：（1）（2）匀速；（3）66.7；1.6；（4）物体被提升的高度；（5）被提升的物重；（6）错误；4、5（2）.【点拨】：根据h与s的关系（s=nh）结合表格中数据判断承担物重的绳子段数，然后绕线 为准确地测出拉力，需竖直向上匀速拉动测力计，注意测力计的分度值；根据公式计算机械效率分析机械效率的变化及前面物理量的变化得出结论，机械效率与物体被提升的高度无关分析3、4中机械效率和物理量的变化，得出机械效率与被提升的物重之间的关系； 计算出第5组数据与前面的几组机械效率比较，得出结论。（3）.【练习】：在“探究动滑轮的机械效率”时，某小组利用自重不同的两个动滑轮进行了如图所示的三次测量实验中应该使弹簧测力计竖直 。通过比较 两次实验数据（选填实验序号），可知动滑轮的机械效率与动滑轮的自重 （选填“有关”或“无关”）。小明认为“同一个机械，它的机械效率是一个定值”，通过比较 两次实验数据（选填实验序号），可知他的观点是错误的。【答案】：匀速；（1）；有关；（2）（设计意图：例题主要考查的是滑轮组机械效率的计算，根据数据分析影响滑轮组效率的因素，同时考查了有关滑轮组的组装及测力计的读数问题。“练习”考查了滑轮组的机械效率与提升物体的重力、动滑轮重力、绳子段数及摩擦有关。）二、测试达标1.如图所示的钢丝钳是 杠杆(选填“省力”或“费力”)，剪铁丝时动力臂长为10cm，阻力臂长为2cm，若铁丝被剪断需800N的力，小明至少用 N的力才能将铁丝剪断。2.为使如图所示的杠杆保持静止，在A点作用了一个动力F，力的方向不同，则大小也不同，请画出最小动力F的示意图和阻力的力臂。3.如图所示，小华同学在“测滑轮组机械效率”的实验中，应竖直向上_拉动绳子的自由端.若钩码G重为3N，小华所用拉力F为1.2N，则滑轮组的机械效率为_；若换成重为5N的钩码G再进行实验，此滑轮组的机械效率将_ (选填“变大”、“变小”或“不变”)。4.某实验小组的同学们在探究“斜面的机械效率”实验时，用弹簧测力计沿斜面匀速向上拉动物块，收集了下表中的实验数据。 （1）分析表中的数据可得出：在其它条件一定时，斜面越缓越 力（选填“省”或“费”）；斜面越陡，机械效率越 （选填“高”或“低”）。（2）该小组又进行了第4次实验，他们在斜面上铺上棉布，使斜面变粗糙，保持斜面高和长分别是0.5m和1m，用弹簧测力计拉动同一物块沿斜面向上做匀速直线运动，读出此时弹簧测力计的示数为4.5N，他们测得这种情况下斜面的机械效率为 。把第4次与第 次测量结果相比较，还能得出：在其它条件一定时，斜面越粗糙，斜面的机械效率越低。（3）当用弹簧测力计沿斜面匀速向上拉动物块时，物块所受的拉力 物块所受的摩擦力（选填“大于”、“小于”或“等于”）。（4）斜面在生产和生活中应用十分广泛，请你举出一个生产或生活中利用斜面的实例： 。5.小强同学自制的一种简易升降晾衣架由四个定滑轮和两个动滑轮组成，绳子的一端固定在天花板上，人用力拉绳子的自由端可以使晾衣架匀速上升，晾衣架在匀速上升过程中横梁保持水平，如图12-2-8所示将40N的衣物挂在晾衣架上，人拉绳的力为12.5N时，衣物匀速上升，忽略绳重及摩擦。求：（1）此时该装置的机械效率；（2）将60N的衣物挂在晾衣架上，使其匀速上升1米，人所做的总功。三、综合拓展1. 如图是小龙探究“杠杆平衡条件”的实验装置，用弹簧测力计在C处竖直向上拉，杠杆保持平衡。若弹簧测力计逐渐向右倾斜，仍然使杠杆保持平衡，拉力F的变化情况是（ ） A . 变小 B . 变大 C. 不变 D.无法确定2. (12包头) 如图所示，用三种方法拉动同一物体在相同的水平地面上做匀速直线运动，使物体以相等速度移动相同的距离.所用拉力分别是F1、F2、F3，这三个力的作用点移动距离分别是S1、S2、S3，移动速度分别为V1、V2、V3，不计滑轮摩擦，则（ ）A. F1:F2:F32:1:4 S1:S2:S32:1:4B. F1:F2:F32:1:4 S1:S2:S32:4:1C. F1:F2:F32:4:1 V1:V2:V32:1:4D. F1:F2:F32:1:4 V1:V2:V32:4:13.用如图所示的滑轮组匀速向左拉动重为100N的物体A，所用拉力F为10N(不计滑轮和绳重、及滑轮与绳之间的摩擦)，则A受到地面对它的摩擦力大小是_N，方向向_(填“左”或“右”)。 4. 如图所示，重为1140N的物体，它与水平地面的接触面积为1.5103 cm2，工人师傅用600N的力匀速提升物体，物体的速度为0.2 m/s（不计摩擦及绳重）。求：（1）工人师傅拉绳的功率；（2）滑轮组的机械效率；（3）体重为450N的小明用此滑轮组提升物体，但物体没有被拉动，物体对地面的最小压强为多大？5. (13达州)如图物体重100N，圆柱形容器底面积为400cm2，内盛有65cm深的水，当用图中滑轮组将物体浸没在水中后，容器中水面上升到70cm，物体完全浸没在水中时滑轮组的机械效率为80%（不计绳重和绳子与滑轮间的摩擦及水的阻力）水=1.0103kg/m3，g取10N/kg。求： （1）物体浸没在水中后，水对容器底增加的压强。（2）物体浸没在水中时受到的浮力。（3）若把物体完全拉出水面后，滑轮组的机械效率。四、小结测试达标【答案】：1.解析：根据动力臂和阻力臂的关系判断杠杆的种类；掌握杠杆平衡条件F1L1=F2L2，将已知量代入公式便可计算小明使用的拉力大小解答：钢丝钳在使用时动力臂大于阻力臂，所以比较省力，是省力杠杆；根据杠杆平衡条件：F1L1=F2L2则：F110cm=800N2cm解得：F1=160N故答案为：省力；1602.解析：（1）由图可见，连接OB就是最长的动力臂，根据杠杆平衡的条件，要使杠杆平衡动力方向向上，据此可画出最小的动力F1，如下图：（2）重物的重力为阻力，则O到重力作用点的垂线段就是阻力臂，用L2表示，如图：3.解析：（1）.用滑轮组竖直拉动物体时，绳端要竖直向上或向下匀速直线拉动；（2）.知道钩码重力、绳端的拉力，根据=W有/ W总 = Gh/Fs= Gh/3Fh= G/3F求出机械效率；（3）.同一滑轮组，提起的物体越重，做的有功越多，滑轮组的机械效率越高。故答案为：（1）.匀速；（2）.83.3%；（3）.变大4.解析：（1）分析表格数据时，显然拉力和机械效率的变化是因斜面的倾斜程度的改变而引起的斜面的省力情况通过弹簧测力计测力计的示数体现，弹簧测力计的示数越小越省力；斜面的机械效率的大小从表中可以直接看出来；（2）斜面的有用功是克服物块重力做的功，知道物块的重力和物块上升的高度，可利用公式W有用=Gh进行计算；总功是拉力做的功，知道拉力的大小和斜面的长，可利；用公式W总=FS进行计算；最后根据机械效率的计算公式=W有/ W总计算出斜面的机械效率。探究机械效率与斜面粗糙程度关系时，必须控制斜面高度和长度相同，根据要求进行选择即可；（3）用弹簧拉着物体沿斜面做匀速向上运动，首先进行受力分析，由运动状态判断物块所受的拉力与物块所受的摩擦力的大小关系；（4）在实际生活生产中应用了斜面工作原理的实例有盘山公路和螺丝钉的螺纹等，都是为了省力。故答案为：（1）省；高。 （2）55.6%；2。（3）大于。（4）盘山公路，螺丝钉的螺纹。5.解析：（1）由图可知，动滑轮上引出的承担物重的绳子段数为4，知道物体的重力和人拉绳的拉力，可利用公式=W有/ W总 = Gh/Fs= Gh/4Fh= G/4F计算出滑轮组的机械效率。（2）在（1）中知道物体的重力和人拉绳的拉力，设晾衣架横梁（含动滑轮）的总重G架，可利用公式F=（G架+G）/4的公式变形计算出晾衣架横梁（含动滑轮）的总重力，又知道第二次提升物体的重力，可利用公式F=（G架+G衣）/4计算出绳子自由端的力，知道物体上升的高度，从而可以计算出绳子末端移动的距离，再利用公式W=FS计算出人所做的总功。故答案为：（1）80%（2）70J。综合拓展【答案】：1. 解析： 读图可知，若弹簧测力计向右倾斜时，拉力不再与杠杆垂直，这样力臂会相应变短，根据杠杆的平衡条件，力会相应增大，才能使杠杆仍保持平衡。故选B。2. 解析： 由图可见，本题中三个滑轮都是克服摩擦力做功，假设物体与水平面的摩擦力f，物体移动的速度为V0，运动的时间为t，则对这三个图分析可得：（1）甲图：滑轮为定滑轮，因为定滑轮相当于一个等臂杠杆，不能省力，所以根据二力平衡，此时拉力F1=f；拉力的作用点移动的速度V1=V0，作用点移动的距离S1=V0t。（2）乙图：滑轮为动滑轮，因为动滑轮相当于一个动力臂是阻力臂2倍的杠杆，省一半的力，所以根据二力平衡，此时拉力F2=1/2f；但是费2倍的距离，拉力的作用点移动的速度V2=2V0，作用点移动的距离S2=2V0