简单机械复习1

1、1 简单机械复习 新港路学校 刘娟 2一、复习目标一、复习目标 ： v 通过科学探究，理解杠杆的平衡条件及其应用。v 了解定滑轮、动滑轮、滑轮组及其特点，理解它们是如何改变力的大小和方向。v 了解斜面的工作原理，理解功的原理。v 知道什么是有用功、额外功、总功。v 通过科学探究，掌握测定机械效率的方法，理解机械效率。v知道什么是杠杆。3本章知识网络简单机械杠杆滑轮其他简单机械定滑轮动滑轮滑轮组杠杆五要素斜面探究杠杆的平衡条件轮轴杠杆的分类探 究 动 滑轮的特点探 究 定 滑轮的特点功的原理探 究 斜 面的 机 械 效率4567重点知识讲解v重点重点1：会画杠杆所受力的力臂：会画杠杆所受力的力臂

2、 (1)找支点O (2) 画力作用线（需要时可沿作用线的方向正向或反向延长） (3)画力臂（从支点向力作用线作垂线，确定垂足的位置） (4)标力臂（从支点到垂足的线段）8画出支点、动力、阻力、动力臂、阻力臂画出支点、动力、阻力、动力臂、阻力臂F F1 1F F2 2L L1 1L L2 2O v注意注意:此题除了力臂此题除了力臂的画法外还应注意动的画法外还应注意动力和阻力都是杠杆受力和阻力都是杠杆受到的力，所以阻力是到的力，所以阻力是指钉子对杠杆的力，指钉子对杠杆的力，方向向下，而不是杠方向向下，而不是杠杆对钉子的力，方向杆对钉子的力，方向向上。复习时要注意向上。复习时要注意区别区别。练习9杠

3、杆杠杆平衡平衡螺母螺母v重点2.10实验探究：杠杆的平衡条件实验探究：杠杆的平衡条件杠杆平衡时，动力、动力臂、阻力、杠杆平衡时，动力、动力臂、阻力、阻力臂之间存在着怎样的关系？阻力臂之间存在着怎样的关系？F1+L1=F2+L2F1L1=F2L2F1/L1=F2/L2F1 L1=F2 L211思考与讨论思考与讨论 杠杆两端有两只可调节的螺母，能杠杆两端有两只可调节的螺母，能 起什么作用起什么作用? ? 为什么要求杠杆静止时，在水平位置呢为什么要求杠杆静止时，在水平位置呢? ?作用作用:调节杠杆自身的平衡调节杠杆自身的平衡能在杠杆上直接读出力臂的大小能在杠杆上直接读出力臂的大小12实验实验次数次数

4、动力动力F1/N动力臂动力臂l1/cm阻力阻力F2/N阻力臂阻力臂l2/cm123F1 L1F2 L213动力动力动力臂阻力动力臂阻力阻力臂阻力臂141 1在在“探究杠杆平衡条件探究杠杆平衡条件”实验中（实验中（1 1）实验前出现图甲所示情）实验前出现图甲所示情况，为了使杠杆在水平位置平衡，应将杠杆左端的螺母向况，为了使杠杆在水平位置平衡，应将杠杆左端的螺母向调调（填（填“左左”或或“右右”）（2）实验过程中出现图乙所示情况，为了）实验过程中出现图乙所示情况，为了使杠杆在水平位置平衡，这时应将右边的钩码向使杠杆在水平位置平衡，这时应将右边的钩码向（填（填“左左”或或“右右”）移动）移动格（格（

5、3）图乙中杠杆水平平衡后，在杠杆左）图乙中杠杆水平平衡后，在杠杆左右两边钩码下同时加一个相同的钩码，这时杠杆将右两边钩码下同时加一个相同的钩码，这时杠杆将 （填（填“保持水平保持水平”、“顺时针转动顺时针转动”或或“逆时针转动逆时针转动”）v注意：判断杠杆是否平衡比较的是力和力臂的注意：判断杠杆是否平衡比较的是力和力臂的乘积的大小，而不是比较力的大小！乘积的大小，而不是比较力的大小！练习右右右右两两顺时针转动顺时针转动15重点重点3.应用杠杆平衡条件的几种典型题型应用杠杆平衡条件的几种典型题型v（1）判断杠杆的类型：省力、费力还是等臂杠杆）判断杠杆的类型：省力、费力还是等臂杠杆v剖析：要判断杠

6、杆是省力的还是费力的，首先要剖析：要判断杠杆是省力的还是费力的，首先要确定杠杆的支点和受力，然后要画出它的动力臂确定杠杆的支点和受力，然后要画出它的动力臂和阻力臂，再进行比较。动力臂比阻力臂长的为和阻力臂，再进行比较。动力臂比阻力臂长的为省力杠杆，反之为费力杠杆，相等则为等臂杠杆省力杠杆，反之为费力杠杆，相等则为等臂杠杆。其中省力的杠杆费距离，费力的杠杆省距离，。其中省力的杠杆费距离，费力的杠杆省距离，等臂的杠杆既不费距离，也不省距离。等臂的杠杆既不费距离，也不省距离。16练习v(2)利用平衡条件求利用平衡条件求F1L1F2L2中任知三个求中任知三个求一个一个17例：如图所示，用撬棒撬石头，手

7、握在撬棒的末例：如图所示，用撬棒撬石头，手握在撬棒的末端端B B端，其中端，其中AOAO0.10.1米，米，ABAB1 1米，米，OCOC0.50.5米，米，要撬起石头需要要撬起石头需要500500牛的力，求在牛的力，求在B B端要用多少向端要用多少向下的力才能撬起石头？下的力才能撬起石头？AOBCF2F118v剖析：剖析：解此类题的一般步骤为（解此类题的一般步骤为（1）首先确认杠）首先确认杠杆模型，并确定支点的位置（杆模型，并确定支点的位置（2）分析杠杆受到）分析杠杆受到的动力动力F1和阻力和阻力F2（3）作出动力臂）作出动力臂l1和阻力臂和阻力臂l2 （4）由杠杆平衡条件）由杠杆平衡条件F

8、1l1=F2l2列方程求解列方程求解 v解：解：由题意知由题意知 L10.5米米 L2 0.1米米根据杠杆的平衡条件：根据杠杆的平衡条件： F1L1F2L2 F1 X 0.5米米 500N X 0.1米米 解得：解得： F1 100N 19练习v如左图所示，独轮车车斗和车内的煤如左图所示，独轮车车斗和车内的煤受到的总重力为受到的总重力为900N，可视为作用于，可视为作用于A点。车轴为支点，将车把抬起时，作点。车轴为支点，将车把抬起时，作用在车把向上的力是多少牛用在车把向上的力是多少牛?v分析：这也是一道杠杆求力的题目，这类问题经常分析：这也是一道杠杆求力的题目，这类问题经常在确定力臂上出错，很

9、多同学在做此题时误认为动在确定力臂上出错，很多同学在做此题时误认为动力臂为力臂为70cm.复习时要强化力臂的概念。复习时要强化力臂的概念。20杠杆平衡条件杠杆平衡条件F1L1F2L2判断动判断动力的变化力的变化F1。v（3）由杠杆平衡条件判断动力）由杠杆平衡条件判断动力F的变化的变化21例：如图，用例：如图，用始终与杠杆垂直的力始终与杠杆垂直的力F F将杠杆缓慢地由将杠杆缓慢地由位置位置1 1拉至位置拉至位置2 2，F F的大小如何变化？的大小如何变化？12F F/ /F FOBBAAGGL L2 2分析：由题意知分析：由题意知F2=G不变，不变， F始始终与杠杆垂直，终与杠杆垂直，所以所以L

10、1不变，由不变，由图知图知 L2变大，变大，F1L1F2L2知知F变大。变大。此题的易此题的易错点仍是力臂的错点仍是力臂的确定。确定。22v如图所示，轻质杠杆一如图所示，轻质杠杆一端因端因水平方向水平方向力力F作用作用而被逐步抬起，在此过而被逐步抬起，在此过程中程中F的大小及力臂变的大小及力臂变化是（化是（ ） A变大、变大变大、变大 B变大、变小变大、变小 C变小、变大变小、变大 D变小、变小变小、变小B练习23FGOBAL1L2（20112011烟台）如图，用烟台）如图，用始终竖直向上始终竖直向上的力的力F F将杠杆将杠杆缓慢地拉至水平位置，缓慢地拉至水平位置，F F的大小如何变化？的大小

11、如何变化？特例v此题由图知此题由图知F2=G不变，但不变，但L1 L2均变大由均变大由平衡条件无法平衡条件无法判断判断F 的变化的变化。由图知初末。由图知初末位置的位置的L1与与L2的比值相同，的比值相同，所以所以 F不变不变24v（4）由杠杆平衡条件判断动力）由杠杆平衡条件判断动力F的最小值的最小值v剖析：v确定最小动力的步骤：先在杠杆上离支点最确定最小动力的步骤：先在杠杆上离支点最远的点作为动力作用点（有些题目动力作用远的点作为动力作用点（有些题目动力作用点已指定），连接支点和力作用点的线段为点已指定），连接支点和力作用点的线段为最长力臂，过力作用点作力臂垂线找到力的最长力臂，过力作用点作

12、力臂垂线找到力的作用线，最后根据杠杆平衡确定动力的方向作用线，最后根据杠杆平衡确定动力的方向25G在在A点施加一个力，使杠杆点施加一个力，使杠杆AOB在图中位在图中位置平衡，画出最小的力置平衡，画出最小的力F1的方向的方向.F1ABO练习v注意：此种类型题即便掌握解题方法也很容易在注意：此种类型题即便掌握解题方法也很容易在确定动力的方向上出错，复习时要讲清细节。确定动力的方向上出错，复习时要讲清细节。26v模型一：用滑轮组匀速提升重物模型一：用滑轮组匀速提升重物特点特点：（1）省力即比较加在绳子自由端的省力即比较加在绳子自由端的拉力拉力F和和物物的关系。的关系。若不计绳和轮若不计绳和轮的摩镲可

13、用平衡法分析：的摩镲可用平衡法分析： 取动滑轮和物整体为研究对象，进行受力分析，取动滑轮和物整体为研究对象，进行受力分析，由平衡列方程。由平衡列方程。注意注意:分析绳给整体受力时要一分析绳给整体受力时要一股一股分析且每股绳子上受力都是相等的股一股分析且每股绳子上受力都是相等的v重点重点3：有关滑轮组解题：有关滑轮组解题275F4FG+GG+G5F=G+GF= (G+G)/54F=G+GF= (G+G)/4例例: :用受力分析法解二定二动滑轮组问题用受力分析法解二定二动滑轮组问题28hhS=5hS=4h 滑轮组有几股滑轮组有几股绳子承担物重，绳子承担物重，拉过的绳长就是拉过的绳长就是物体升高高度

14、的物体升高高度的几倍。几倍。v小结：省力公式小结：省力公式：总总n（物物动动）n （不计滑轮摩擦）（不计滑轮摩擦）v（2）省力但费）省力但费距离距离vS绳=n hvV绳=V物2929v(3)有用功： W有= G物h 额外功：不计绳重和摩擦 W额= G物h+ G轮h 总功：W总= W有+ W额=FS绳 机械效率： =WW有总=G hG hF SF S=v注意：此式子除了可以计算机械效率外还可以用以讨论考虑摩擦时F和G物的关系v 不计绳重和摩擦 = =v可见机械效率与物重和轮重有关，物越重，轮越轻，效率越高FGnWW总有hhhGGG轮物物=GG物轮1130练习v如图所示，是建筑工人利用滑轮组提升重

15、物的情形，某次操作中，工人用400N的拉力在一分钟内将总重为900N的重物匀速提升5米。（不计绳重和摩擦）求：（1）绳子自由端移动的速度（2）拉力F功的功率（3）滑轮组的机械效率（4）若用该滑轮组提升1200N的物体，所需要的拉力31v剖析：第一问中要注意弄清动滑轮上绳子的股数。第二问求拉力F功的功率可选用公式为P=FS绳/t和P=FV绳，此题用后一种公式更好。第四问号容易在两个方面出错，一是不计绳重和摩擦时求拉力用平衡法，应取整体为研究对象，而有些同学只取物漏掉动滑轮；二是用第三问得到的机械效率求后来的拉力F,而实际上物重改变，效率已改变。v答案：0.25m/s 100w 75% 500N3

16、2v模型二：用滑轮组水平匀速拉动重物AFv特点（特点（1）省力）省力分析：直接用手水平匀速拉动物体所需拉力等于分析：直接用手水平匀速拉动物体所需拉力等于地面给物体的摩擦力地面给物体的摩擦力f物物。用滑轮组拉动省力，。用滑轮组拉动省力，即比较作用在绳子自由端的拉力即比较作用在绳子自由端的拉力F与与f物物的关系的关系，当不计摩擦时，也可取动滑轮和物整体为研，当不计摩擦时，也可取动滑轮和物整体为研究对象，由平衡法求的。究对象，由平衡法求的。33例例: :用受力分析法解滑轮组问题用受力分析法解滑轮组问题f fF FF FF F3F= fF= f /33434v（2）费距离：S绳=nS物 V绳=nV物（

17、n是绕在动滑轮绳子的股数）（3）W有=f物S物 W总=FS绳=WW有总=f Sf S物物FSFS绳绳=nFfv(此式子除了可以计算机械效率，还可以用来分析考虑摩擦时F和f物的关系的题目。）v小结：省力公式：f物n（不计滑轮摩擦）35v1:如图所示如图所示,用滑轮组拉动重用滑轮组拉动重500牛的物体在水平支牛的物体在水平支持面上以持面上以2米米/秒的速度做匀速直线运动秒的速度做匀速直线运动,且物体所受且物体所受摩擦力是物重的摩擦力是物重的0.2倍倍,问问:v半分钟内物体移动的距离是多少半分钟内物体移动的距离是多少? (答案答案 60米）米）v若不计滑轮重及滑轮与轴之间的摩擦，则拉力若不计滑轮重及

18、滑轮与轴之间的摩擦，则拉力F是是多大多大? （答案（答案 50N)v若滑轮组的机械效率是若滑轮组的机械效率是80%，v则则F的大小是多大的大小是多大? (答案答案 62.5）注意：二三问中虽都求注意：二三问中虽都求F但条件不同解法不同，二中用但条件不同解法不同，二中用平衡法，三由效率求解。平衡法，三由效率求解。练习362如图所示，在如图所示，在50N的水平拉力的水平拉力F作用下作用下, 重重800的物体沿水平地面做匀速直线运动的物体沿水平地面做匀速直线运动, 物体与地物体与地面间滑动摩擦力为面间滑动摩擦力为120.则滑轮组的机械效率为则滑轮组的机械效率为 _ ；若物体的速度为；若物体的速度为0

19、.2m/s,则则1min内拉内拉力做的功为力做的功为 _ J v分析：第一问号由公分析：第一问号由公式求出即可，第二问式求出即可，第二问出错较多，很多同学出错较多，很多同学由物体移动的速度求由物体移动的速度求出的距离即认为是拉出的距离即认为是拉力作用的距离力作用的距离, 还有还有要是求拉力的功率要要是求拉力的功率要带带V绳，绳，复习时要反复复习时要反复强调。强调。80%180037v3.确定滑轮组的绕线确定滑轮组的绕线v（1）给定滑轮按要求绕线）给定滑轮按要求绕线v第一类：动滑轮上绳子的股数可确定。第一类：动滑轮上绳子的股数可确定。分析：当题目已知被提起的物体的重力G及自由端绳子拉力F或者已知

20、绳自由端移动的距离S及物上升的距离h时，可根据题目的具体条件，运用公式n=G/F或n=S/h求出动滑轮上绳子的股数n,然后根据“奇动偶定”的规律确定出绳固定端的位置，然后从固定端开始，由内向外绕线。38例：用如图所示两个滑轮组成滑轮组例：用如图所示两个滑轮组成滑轮组提升重物，要求拉力为物重的二分之提升重物，要求拉力为物重的二分之一（忽略摩擦和绳和轮的重力），请一（忽略摩擦和绳和轮的重力），请在图中画出绳子的绕法。在图中画出绳子的绕法。分析分析:由由n=G/F,可求出绕在动滑轮的可求出绕在动滑轮的绳子股数为绳子股数为2，依据，依据“奇动偶定奇动偶定”规规律可知，应从定滑轮的下端挂钩开始律可知，应

21、从定滑轮的下端挂钩开始由内向外绕线。由内向外绕线。FGn=2若上题的要求改为绳子自由端拉若上题的要求改为绳子自由端拉过过2米时，重物上升米时，重物上升1米。解法米。解法类似，只不过类似，只不过n有有s/h求得。求得。39v第二类：绳子自第二类：绳子自由端的拉力方向由端的拉力方向已知。已知。分析：此类滑轮组的绕线，一般采用从自由端绳子处入手，逆着拉力方向由外向里绕线。v例：运用此滑轮例：运用此滑轮组提升重物，要组提升重物，要求站在地面上便求站在地面上便可将种物提起可将种物提起v答案为：见左图答案为：见左图40FGn=3第三类：要求使用该滑轮组最第三类：要求使用该滑轮组最省力省力分析：当滑轮组一定

22、时，绕在动分析：当滑轮组一定时，绕在动滑轮上绳子的股数越多越省力，滑轮上绳子的股数越多越省力，所以从动滑轮的上侧挂钩开始绕所以从动滑轮的上侧挂钩开始绕线省力线省力。例：使用如图所示的滑轮组提起重物G，在图中画出最省力的绕线方法41v（2）未给定滑轮按要求绕线）未给定滑轮按要求绕线 分析：此类题目往往交代或暗示绳子自由端拉分析：此类题目往往交代或暗示绳子自由端拉力的方向，又能根据力的方向，又能根据n=G/F或或n=S/h求出绕在动求出绕在动滑轮上绳子的股数。然后从自由端绳子处入手，滑轮上绳子的股数。然后从自由端绳子处入手，逆着拉力方向由外向里绕线，直到动滑轮上绳子逆着拉力方向由外向里绕线，直到动

23、滑轮上绳子的股数满足题意（注意这样画绳子的终端在滑轮的股数满足题意（注意这样画绳子的终端在滑轮的挂钩处），再在绕线的拐弯处填上滑轮（这个的挂钩处），再在绕线的拐弯处填上滑轮（这个过程可先在演草纸上进行，再画在试卷上）。过程可先在演草纸上进行，再画在试卷上）。42v例：程跃要提起程跃要提起重重800N的物体，的物体，但他的最但他的最 大拉力大拉力为为300N,于是他找于是他找来一些滑轮，想来一些滑轮，想利用滑轮组提起利用滑轮组提起这个重物，已知这个重物，已知每个滑轮重每个滑轮重20N,他想站在地上向他想站在地上向下拉绳，请帮他下拉绳，请帮他设计滑轮组并正设计滑轮组并正确绕线。确绕线。v分析：由公

24、式分析：由公式n=G/F= 800N/ 300N=2.67 因为因为n为整数，所以为整数，所以取取n=3.又知他想又知他想站在地上向下拉站在地上向下拉绳，所以绳自由绳，所以绳自由端拉力方向向下端拉力方向向下。由上述解题思。由上述解题思路可得答案。路可得答案。43ABF斜面长是斜面高的几倍，则推力是物重的斜面长是斜面高的几倍，则推力是物重的几分之一。可见斜面是个省力机械。几分之一。可见斜面是个省力机械。FL = Gh所以所以 W 1= W2即即 F / G = h / L由功的原理知由功的原理知;因为使用任何机因为使用任何机械都不能省功械都不能省功v重点重点4.其他简单机械其他简单机械 1.斜面斜面v特点：（特点：（1）省力费距离（不计摩擦）省力费距离（不计摩擦）44 v（2）实际斜面vW有=G h W额=f L W总= W有+ W额= G h + f L=FLGFv例：斜面长例：斜面长5米高米高1.5米，米，把重为把重为8