第十章简单机械

1、第十一章 简单机械定义：杠杆：一根硬棒，在力的作用下能绕着固定点转动，一、知识框架：1. 支点O：杠杆绕着转动的点（要求会找支点）2. 动力F1：使杠杆转动的力（要求会根据动力臂画出动力的示意图）。3. 动力臂L1：动力到动力作用线的垂直距离4. 阻力F2：阻碍杠杆转动的力（要求会根据阻力臂画出阻力的示意图）。5. 阻力臂L2：动力到动力作用线的垂直距离 五要素杠杆1. 有用功W有用：对人们有利用价值的功2. 额外功 W额外：无利用价值但又不得不做的功3. 总功W总：外力所做的功，即有用功和额外功的总和，即W总=W有用+W额4. 机械效率定义： 有用功与总功的比值叫机械效率.表达式：有没有机械

2、效率为100%的机械？为什么？没有！因为额外功的存在，有用功总小于总功，所以机械效率总小于1 1、 省力杠杆：动力臂>阻力臂, （省力、费距离）2、 费力杠杆：动力臂<阻力臂, （费力、省距离3、 等臂杠杆：动力臂=阻力臂,轮轴：一个大轮和一个小轮绕同一个轴转动，例如：门把手、水龙头、方向盘平衡条件：、F1.L1 =F2.L2分类;动滑轮1、 定义：轴的位置固定不动的滑轮2、 实质：等臂杠杆3、 特点; 不省力，可以改变施的方向定滑轮滑轮1、 定义：轴的位置随被拉物体一起运动的滑轮2、 实质：省力杠杆3、 特点：省一半力但不改变力的方向。若不计摩擦时，F=1/2（G动+G物）简单机

3、械斜面：省力杠杆，省力不省距离。例如：楼梯、盘山公路、机械效率1. 滑轮组特点：既可以省力，又能改变力的方向2滑轮组提升物体（若不计绳重、滑轮摩擦）总n（物动滑轮）n Snhh为物体上升高度 S为绳自由端移动的距离 n为与动滑轮相连的绳子的股数3. 滑轮组的机械效率：W有=G·hW总=FS=F·n·h忽略摩擦和绳重：W有=G·hW总=（ G+G轮）·h（G轮应是所有动滑轮的重力）4. 提高滑轮组机械效率的方法：（1）增大物重；（2）减小动滑轮重；（3）减小绳重及摩擦5.同一滑轮组，物重越大，机械效率越高；提升同一重物，动滑轮的个数越多越省力，滑

4、轮组的机械效率越低。滑轮组竖放简单机械滑轮组横放1. f物地n2. W有=f·h W总=FS=f·n·h 1.斜面的机械效率：W有=G·h W总=FS 2.斜面的倾角越大，斜面越光滑，斜面的机械效率越高斜面二、中考考点清单考点一 杠杆 定义：一根硬棒，在力的作用下能绕 转动， 这根硬棒就是杠杆. 五要素支点杠杆围绕其转动的点，用字母 表示 使杠杆转动的力，用字母 表示 阻碍杠杆转动的力，用字母 表示动力臂从支点到 的距离，用字母 表示阻力臂从支点到 的距离，用字母 2表示杠杆的平衡条件：动力 ×动力臂 阻力 ×阻力臂生活中的杠杆名称省

5、力杠杆费力杠杆等臂杠杆结构特征动力臂 阻力臂动力臂 阻力臂动力臂 阻力臂力的关系动力 阻力动力 阻力动力 阻力特点省力， 费力， 不省力， 应用举例撬棒、铡刀、动滑轮、轮轴、羊角锤、钢丝钳、手推车、花枝剪刀缝 纫 机 踏 板、起重臂、人的前臂、理发的剪刀、钓鱼杆、筷子、镊子天平、定滑轮、跷跷板考点二 滑轮 定滑轮和动滑轮项目定滑轮动滑轮示意图实质 杠杆动力臂是阻力臂 倍的 杠杆力的关系（，） /距离的关系（·） 作用改变 滑轮组 （）把 和 组合在一起构成滑轮组 （）滑轮组的省力情况和绕线情况有关，绳子段数由 上的绳子段数决定即动滑轮上有 段绳子承担，拉力就是物重的 分之一，拉力 （

6、不考虑动滑轮重和摩擦），绳子自由端移动的距离 为物体上升距离的倍 滑轮组既可以 ，又可以 轮轴和斜面也属于简单机械，并且都可以是省力机械，若使用轮轴或斜面能省力，则一定要 距离轮轴的应用如轻轻转动门把手，就可以把门 锁打开；司机用不大的力转动方向盘，在轴上就能产生 较大的力使汽车转弯；斜面的应用如盘山公路考点三 机械效率 有用功、额外功、总功（）无论是否使用机械，必须要做的功，叫 ，用 表示（）使用机械时，并非我们需要又不得不做的功，叫 ，用 表示（）有用功与额外功之和，叫 ，用 表示，总 机械效率（）物理学中，将 跟 的比值叫做机械效率，用符号 表示（）计算公式： 使用任何机械都不可避免地要

7、做额外功，有用功总是 总功，所以机械效率总是 提高机械效率的方法：改进结构，使它更合理轻巧 在使用中按照技术规程经常保养，使机械处于良好的状态常考类型剖析类型一 杠杆的分类 例1（14铁岭）同学们的文具盒里，有许多学习用品的使用属于杠杆原理的应用.例如：打开文具盒，将盒盖上翻过程中，文具盒的盒盖相当于_杠杆;用墨色水笔答题时，笔相当于_（均选填“省力”、“费力”或“等臂”）杠杆.变式题1（12南宁）如图是一个指甲剪的示意图，它是由三个杠杆，ABC、OBD和OED组成.用它剪指甲时，属于省力杠杆的是（ ） A. ABC B. OBD C. OED D. 三个都是类型二 杠杆平衡条件的应用 例2（

8、13本溪）大家在吃自助餐时，用食品夹夹取自己喜欢的美食（如图所示），若要使拿餐盘的手用力小一些，夹取的食物应放在盘中离手较_（选填“远”或“近”）的地方，食品夹属于_（选填“省力”或“费力”）杠杆. 变式题2 钓鱼时，钓鱼竿可看成一根杠杆，它是一个_杠杆，要使钓起鱼时省力一些，则钓鱼者两只手之间的距离应_一些（选填“增大”或“减小”）. 类型三 杠杆力臂作图例3（14河南）如图所示，用瓶起开启瓶盖,请画出在A点所用最小力的示意图. 1.杠杆力臂作图的步骤（1）找点：找出杠杆的支点；（2）画线：画出动力作用线和阻力作用线，必要时用虚线将力的作用线正向延长或反向延长；（3）作垂线段：从支点向力的作

9、用线作垂线，画出垂足；（4）确定力臂：支点到垂足之间的垂线段就是该力的力臂；（5）标示：用大括号勾出力臂，在旁边标上字母L1或L2. 2.杠杆最省力的作图方法（1）动力作用点要选在杆的最远端（指距支点最远处）；（2）连接动力作用点与支点（用虚线）即为最长动力臂，此时动力最小；（3）根据动力与阻力使杠杆的旋转方向相反来确定动力的方向；（4）以动力作用点为垂足，沿动力方向作动力作用点与支点连线的垂线.变式题3（14苏州）图中，杠杆OBA在图示位置静止，请画出作用在A点的最小力F及其力臂L. 类型四 滑轮与滑轮组 例4、使用如图所示的滑轮_（选填“能”或“不能”）省力.使用该滑轮匀速提升货物时，使货

10、物上升h的高度，则拉力F需要移动的距离是_.变式题4（13沈阳）如图所示，分别用定滑轮、动滑轮把重力相同的甲、乙两物体在相同时间内匀速提升相同的高度（不计机械自重和摩擦），则所用拉力F甲_F乙（选填“>”、“<”或“=”），拉力做功的功率P甲_P乙（选填“>”、“<”或“=”）. 类型五 机械效率的计算 【例5、】如图所示，用滑轮组将物体提升2 m，绳子末端所用的拉力是250 N，那么拉力所做的功是_J；如果适当增加物体的重力，该滑轮组的机械效率将_.变式题5（13沈阳）如图所示，斜面长1 m，高0.4 m，用大小为5 N沿斜面向上的拉力F，将重10 N的铁块从底端匀速

11、拉到顶端，斜面的机械效率为_；若仅使倾角逐渐增大，沿斜面向上的拉力将逐渐_（选填“增大”、“不变”或“减小”），此斜面的机械效率将逐渐_（选填“增大”、“不变”或“减小”）.实验突破实验一 探究杠杆的平衡条件1.让支点处于杠杆中央的目的（减小杠杆自身重对实验造成的影响）2.实验开始需调节杠杆在水平位置静止（方便读出杠杆的力臂）3.杠杆平衡螺母的调节（左高左调，右高右调）4.控制变量法的应用5.实验多次测量的目的（一次实验数据具有偶然性，多次实验结论才具有普遍性）6.测力计从竖直拉杠杆变成倾斜拉杠杆，测力计的示数的变化（测力计的示数将变大，因为拉力的力臂变小了）7.分析数据，总结平衡条件8.利用

12、平衡条件调节杠杆平衡9.杠杆平衡条件的应用实验结论：杠杆的平衡条件是动力×动力臂=阻力×阻力臂，即F1L1=F2L2 例1（14昆明）在探究“杠杆平衡条件”的实验中，采用了如图1所示的实验装置.（1）调节杠杆平衡时，都应该使它在 _ 位置平衡.根据图示杠杆所处的位置，应将平衡螺母向 调整（选填“右”或“左”）. （2）挂上钩码，正确调节使杠杆再次平衡.此时挂在杠杆上的钩码施加的动力、阻力方向恰好与杠杆 ，挂钩码位置所对应的刻度值就等于 _. （3）某小组同学在杠杆左右两侧分别挂上不同数量的钩码，同时调节平衡螺母使杠杆平衡，你认为他们的做法是 _.（4）实验的结果如下表所示.

13、动力（F1/N）动力臂（L1/cm）阻力（F2/N）阻力臂（L2/cm）366325524224369234264428甲同学分析实验数据后认为杠杆平衡的条件是：动力+动力臂=阻力+阻力臂；乙同学分析实验数据后认为杠杆平衡的条件是：动力×动力臂=阻力×阻力臂； 两个同学都认为自己是对的，对方是错误的，那么你认为他们中正确的应该是_ _同学.原因是_ _同学的结论仅从部分实验数据分析得到，不是所有实验数据都满足他总结的结论.（5）下列正在使用中的杠杆：用镊子取砝码、用扳手拧螺母、用钉锤拔钉子，属于费力的杠杆是_ _.（1）实验时让支点在杠杆的中央是为了_； （2）实验时加减砝

14、码应使杠杆在水平位置平衡，这样做的好处是：便于在杠杆上直接测量_ _；（3）如图2所示，实验时若用弹簧测力计在C处竖直向上拉，当弹簧测力计逐渐向右倾斜时，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”），其原因是_. 实验二 测滑轮组的机械效率1.实验原理（ ） 2.测量器材（弹簧测力计和刻度尺） 3.弹簧测力计拉动方式（匀速竖直向上运动，保证拉力等于弹簧测力计的示数） 4.滑轮组绕线 5.绳子自由端移动的距离和物体上升高度的关系（看有几段绳子吊着动滑轮，有几段绳子自由端就费几倍的距离） 6.滑轮组机械效率的影响因素及大小判断（滑轮组的机械效率与绳子重、滑轮

15、自身重、摩擦力的大小和所吊货物自身的重力有关；其他条件相同情况下，滑轮越重，额外功越多，机械效率越低；所吊的货物越重，有用功越多，机械效率越高） 7.控制变量法的使用 （1）控制滑轮组的重力或数量相同，通过改变所吊钩码的数量，来探究滑轮组的机械效率与所吊重物的大小关系 （2）控制滑轮组所吊起钩码数量相同，通过改变滑轮组的重力或数量，来探究滑轮组的机械效率与滑轮的重力和数量的关系8.在该实验中，克服物体自身重力所做的功为有用功（W有=Gh） 9.在该实验中，绳子自由端拉力做的功是总功（W总=Fs） 10.机械效率的计算11.分析实验数据是否正确例2 某实验小组在测滑轮组机械效率的实验中得到的数据

16、如下表所示,实验装置如图3所示. 实验次数 物理量123钩码重G/N446钩码上升高度h/m0.10.10.1绳端拉力F/N1.81.62.4绳端移动距离s/m0.30.4机械效率74.1%62.5%（1）实验中应沿竖直方向_拉动弹簧测力计,使钩码上升.（2）通过表中数据可分析出第2次实验是用图_（选填“甲”或“乙”）所示装置做的实验. （3）通过第1次实验和第2次实验的数据分析可得出结论：使用不同的滑轮组提升相同的重物时，动滑轮的个数越多（动滑轮的质量越大），滑轮组的机械效率_（选填“越高”、“不变”或“越低”）.（4）小组同学再用第1次实验中使用的装置做第3次实验，表中第3次实验中空缺的数

17、据应为：绳端移动距离s =_m，机械效率= _.（5）比较第1次实验和第3次实验可得出结论：使用同一滑轮组_.（1）第1次实验和第3次实验中，第3次实验的机械效率较_，这是因为两次实验中所做额外功_，而第3次实验所做有用功较_. （2）通过实验，请你提出提升滑轮组机械效率的两种方法：_；_.针对训练（14连云港）用如图4所示装置测量动滑轮的机械效率. 实验时，竖直向上的匀速拉动弹簧测力计，使挂在动滑轮下面的钩码缓缓上升.实验数据如下表.序号动滑轮重力G动/N0.10.10.2钩码重力G/N122钩码上升高度h/m0.20.20.2绳的拉力F/N0.61.11.2绳自由端移动距离s/m0.40.

18、40.4机械效率83.3% 83.3%1）第次实验时，测得动滑轮的机械效率约为_.（2）分析表中数据可知，对于同一动滑轮，所提升钩码的重力增大，机械效率将_；提升相同重力的钩码时，动滑轮的重力增大，其机械效率将_.（选填“增大”、“减小”或“不变”）（3）分析表中数据可知， ,可能的原因是：_.历年中考跟踪练习一、 单项选择题1.【2016·厦门卷】在图2所示的四种剪刀中，最适用于剪开较硬物体的是（ ）2【2016·云南卷】如图所示，使用滑轮组提升重物时，能提高机械效率的是（忽略绳重和摩擦）（）A改变绕绳方式 B减小动滑轮的质量C减小提升重物的高度 D减小被提升物的质量3【

19、2014·云南省】随着生活水平的提高，小轿车已进入千家万户与小轿车相关的物理知识下列说法正确的是（）A小轿车的方向盘其实是一个省力杠杆B使用小轿车不会对环境造成污染C甲车超过同向行驶的乙车时，以甲车为参照物，乙车是前进的D小轿车在平直的路面上加速行驶，车受到的力平衡4.【2014·金华】如图，用同一滑轮匀速提升同一重物（不计摩擦）。图中F1 、F2 、F3 、F4之间的关系正确的是 A. F1 = F2 B. F3 = F4 C. D. 5.【2014·丽水市】如图所示，杠杆OAB能绕O点转动，在A点挂一重物G，为保持杠杆在水平位置平衡，在B点分别作用的

20、四个力中最小的是（）AF1 BF2 CF3 DF46.【2014·宁波市】利用如图所示的装置，工人用力F把重为100N的物体以0.2m/s的速度匀速提升6m。若不计绳重和摩擦，则这一过程中（ ）A拉力F的大小为50N B绳子自由端的速度为0.4m/s C拉力F所做的功为600J D拉力F的功率为l0W7.【2014·福州市】如图4所示，用甲、乙两种装置分别将重1N的物体匀速提升相同的高度，滑轮重0.2 N 不计摩擦和绳重，所用的拉力分别是F甲和F乙， 机械效率分别是甲和乙，则（ ） A. F甲>F乙 B.F甲=F乙. C.甲>乙 D.甲<8【2016

21、83;北海卷】乡镇居民建楼房地受条件限制，无法使用起重机吊建筑材料上楼，常用如图所示的装置已知每根绳子能承受的最大拉力为500N，定滑轮的质量为0.5kg，动滑轮的质量为0.6kg，货箱重为15N，不计绳重和绳子与滑轮间的摩擦，下列说法正确的是（）g=10N/kgA匀速吊起材料上楼，每次能吊的材料最多不能超过1031NB使用的定滑轮质量越小，该装置的机械效率越高C工人快速拉升与慢速拉升同样的材料相比，工人做功的功率相同D若知道所吊材料受到的重力，匀速吊起材料上升10m，则可计算水平拉力F所做的功二、填空题9.【2015·云南】如图6所示，小刚用200N的拉力在10s内把重320N的物

22、体匀速提升了3m，滑轮的机械效率是 ，拉力的功率是_ W。10.【2015·曲靖市】如图5所示，用一个长为1.2m的斜面将重为4.5N的物体沿斜面匀速拉到0.4m的高台上，斜面的机械效率为60，则把重物拉上高台时做的有用功是 J，物体与斜面间的摩擦力是 N。11【2016·云南卷】如图所示，高0.8m、重1100N、均匀的圆柱形木柱M，截面半径为0.3m，将它竖直放在水平地面上时，木柱所受的重力与地面对它的支持力是一对 力；若要使木柱的a点离开地面，至少需要 N的力12【2014·云南省】如图所示，用动滑轮把重为100N的物体匀速提升3m，拉力F=80N，则拉力F

23、所做的额外功为 J，若改用质量更小的动滑轮来提升此重物则动滑轮的机械效率将会 （选填“变大”、“变小”或“不变”）13.图中，杠杆调平衡后，将两个体积相同的重物分别挂在杠杆两侧的A、B处，杠杆仍然平衡则两重物重力大小之比GA：GB= ；若要将两重物同时浸没在水中，则杠杆的 端将上升14.【 2015广东省】如题12图所示，已知物体A和动滑轮的总重为200N，当物体A匀速上升高度为1m时，绳子自由端移动的距离为 m,人对绳子的拉力为 N，拉力所做的功为 J，（绳子与滑轮的摩擦力、空气阻力忽略不计）15(2016·聊城)如图是一种拉杆式旅行箱的示意图，使用时它相当于一个_ _ (选填“省

24、力”或“费力”)杠杆。若旅行箱内装满物体且质量分布均匀，其总重为210 N，轻质拉杆拉出的长度是箱体长度的二分之一，要使旅行箱和拉杆构成的杠杆水平平衡，则竖直向上的拉力F为_ _N。(导学号00712182),第15题图),第16题图)16(2016·钦州)如图所示，物体重G50 N，在F5 N的拉力作用下向左匀速运动，若不计细绳与滑轮的摩擦，则物体受到地面摩擦力的大小为_ _N，方向向_ _。17(2016·成都)如图所示，古代士兵常用定滑轮把护城河上的吊桥拉起。使用定滑轮可以_ _(选填“省力”“省距离”或“改变动力的方向”)；吊桥可以看作杠杆，绳子对它的拉力是动力，吊

25、桥的重力是阻力。在拉起吊桥的过程中，阻力臂大小_ _(选填“变大”“变小”或“不变”)。,第17题图),第18题图)18(2016·衢州)如图为小柯在科技节中制作的“杠杆力臂演示仪”，杠杆本身质量和摩擦忽略不计，固定装置未画出，O为支点，OAOD3OB0.6 m，CD0.2 m。在做背景的白纸上作有以O为圆心，半径为0.2 m的圆，在A点挂5 N的重物G，要使杠杆水平平衡，则作用在B点竖直向下的力FB应为_ _N，撤去FB后，按图示方向分别施加FC、FD两个力，且每次都使杠杆在水平位置平衡，则FC、FD大小关系为_ _二、 作图、实验写探究题19 （2015河南，17）图5中OA 为

26、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 20.如图6，请在杠杆A 处画出把物体拉起时的最小拉力F1，并画出拉力F1的力臂l1。 21.【2015·云南】（7分）为安全起见，妈妈为小明买了一块浮板辅助练习游泳。妈妈认为浮板能漂在水面上是因为它轻，小明认为妈妈的说法不对，科学的说法是因为浮板的密度比水的密度小。为验证自己的说法，小明设计了如下实验：（1）找一根轻质均匀木棍、细绳（质量忽略不计）和一块标有“净重115g”字样的新肥皂，用如图16所示的方法进行测量。测量时，使木棍在_位置平衡，记下A、

27、B的位置，用刻度尺测出OA=10cm，OB-40cm，则浮板的质量为 kg。（2）把浮板压入装满水的桶中刚好浸没，用塑料袋（质量忽略不计）收集溢出的水，用（1）所述方法测得溢出水的质量为4. 6 kg，则浮板的体积为 m3，密度为 kg/m3；用刻度尺测肥皂的长、宽、厚，算出肥皂的密度为1.33×l03kgm3。浮板在水中漂浮而肥皂在水中下沉，说明小明的说法是正确的。小明用此浮板游泳时浮板受到的最大浮力为_N。（3）根据这个实验结果，妈妈说原来用密度比水小的材料制成的物体才能漂浮在水上，这种说法_（选填“正确”或“不正确”）。请举例说明 . 23.在探究杠杆平衡条件的实验中：(1)杠杆的平衡状态是指杠杆处于_或匀速转动状态。实验前没有挂钩码时，调节平衡螺母，使杠杆在水平位置平衡，其主要目的是_。(2)实验中，用装置A的方式悬挂钩码，杠杆也能水平平衡(杠杆上每格等距)，但老师建议同学不宜采用这种方式，该种方式的不足主要是因为()A一个人无法独立操作 B力臂与杠杆不重合C力和力臂数目过多，不易得出结论 D杠杆受力不平衡(3)若用装置B进行实验，则此时弹簧测力计的示数是_N；将弹簧测力计沿虚线方向拉，仍然使杠杆在原来的位置平衡，此时拉力的力臂将_，弹簧测力计的示数将_。(后两空均选填“变大”、“变小”或“不变”)24【20