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文档简介
第十二章简单机械知识点一、杠杆滑轮以及杠杆平衡条件【知识干货】一、杠杆1、五要素:两力,两力臂,一支点。2、杠杆平衡条件:动力×动力臂=阻力×阻力臂3、★★★杠杆作图:先找支点,再画出力和力所在直线,从支点做力方向的垂线,垂线段即是对应的力臂。4、杠杆的分类:省力杠杆(省力费距离),费力杠杆(费力省距离),等臂杠杆(不省力,不省距离)。要做到会区分生活中的例子里是用到了那种杠杆。二、滑轮1、定滑轮:(等臂杠杆)特点:不省力,不省距离,但是可以改变力的方向;2、动滑轮:(省力杠杆)特点:省力,但费距离,不能改变力的方向;3、滑轮组:可以根据组合发挥两种滑轮的优点。三、其它简单机械1.轮轴:是由一个轴和一个大轮组成能绕共同轴线转动的杠杆.使用轮轴可以省力.如:门把手、方向盘、扳手.F1R=F2r.2.斜面:是一种费了距离但能省力的简单机械.如:盘山公路.Fs=Gh,F=Gh/s.斜面高度一定时,斜面越缓,越省力.【常见典例】1、如图1所示是小李和小王、小东利用刻度均匀的轻质杠杆探究“杠杆平衡条件”的实验装置.(1)实验前将杠杆的中点置于支架上,没挂钩码时,杠杆静止的位置如图1甲所示,此时应将螺母向_______调节,使杠杆在水平位置平衡,这样做的目的是为了方便读出,此时杠杆自身重力的力臂为.(2)杠杆平衡后,小李在左右两侧分别挂上钩码,如图1乙所示,杠杆的_______端会下沉,要使杠杆重新在水平位置平衡,在不改变钩码悬挂点的位置和改变较少钩码的前提下,只需将即可.(3)小李和小王又分别设计了两种实验方案,小李的方案如图1丙所示,小王的方案如图丁所示.你认为的实验方案更好,请说明你的理由:.(4)实验中小王发现:如果在杠杆的O点用弹簧测力计施加一个向上的力,这个力在探究实验时是否影响到杠杆的平衡?请说明理由.(5)如图1戊所示,若用弹簧测力计在D点向下拉杠杆,使杠杆在水平位置平衡,当测力计从a位置转到b位置时,其示数大小将________.(6)小王在实验中,发现用如图1己装置的方式悬挂钩码,杠杆也能水平平衡(杠杆上每格等距),但老师建议同学们不宜采用这种方式,主要是因为________(填字母).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(7)改变钩码数量和位置获得三次测量数据(如表),目的是____________________,根据表中数据你得出杠杆的平衡条件是,并完成表中的空格.(8)小东用如图1庚装置进行探究,发现当杠杆水平平衡时,与小王同学得出的杠杆平衡条件不相符,其可能的原因是.2、在“探究杠杆平衡条件”的实验中:(1)实验前,小明出发如图1-甲所示的情况,应将杠杆左端的螺母向________(填“左”或“右”)调,使杠杆在水平位置平衡,主要目的是____________________________。实验过程中出现如图2-乙所示的情况,为了使杠杆在水平位置平衡,这时应将右边的钩码向_____________移动_______格。乙图中杠杆水平平衡后,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___________。(填“保持水平平衡”“顺时针转动”或“逆时针转动”)(2)如图2-丙所示,小明改用弹簧测力计拉杠杆的C点,当弹簧测力计由位置1转至位置2的过程中,杠杆在水平位置始终保持平衡,弹簧测力计示数如何变化________________。小明认真思考,设计了如图1-丁的实验方案,测量并记录在一张表格。(如下图)动力F1/N动力臂L1/m阻力F2/N阻力臂L2/m2.821.541.441.542.841.581.861.58他发现,每次实验都是F1L1<F2L2,这种情况显然不是误差造成的。经过分析,排除了L1、F2、L2发生测量错误的可能性。那么,为什么每次测出来的动力都偏小呢?__________________________________________请你帮他想个合适的方法解决这个问题_________________________________________错误改正后,得到的正确结论是__________________。3、如图所示的用具中,在使用时属于费力杠杆的是()4、杠杆在我国古代早就有了许多巧妙的应用,有时人们使用动力臂比阻力臂长的杠杆是为了________;有时却要使用费力杠杆,那又是为了___________.下列工具中:①天平、②扳手、③镊子、④羊角锤、⑤定滑轮、⑥船桨、⑦筷子、⑧钓鱼竿等都是简单机械,其中属于省力杠杆的是________,属于费力杠杆的是________(填序号).5、如图5所示,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。(5)(6)6、如图6所示,拉杆式行李箱在拉力F的作用下静止在斜坡上,请画出行李箱受到的重力G的示意图,以及拉力F对O点的力臂L.7、如图7所示,利用羊角锤撬起钉子,请你在羊角锤A点处画出所能施加最小动力F1,并画出阻力F2的阻力臂L2.(7)(8)8、如图8所示,用一根硬棒搬动一个石块,棒的上端A是动力的作用点,若要用最小的力搬动石块,请标出杠杆的支点O,并画出最小动力F的示意图.9、如图9所示,轻质杠杆OB可绕固定轴O自由转动(AB=2AO).将棱长为10cm的正方体合金块,用轻绳挂在A点处,在B点施加竖直向上的力F1=30N时,杠杆在水平位置平衡,此时合金块对水平地面的压强恰好为0,则合金块的质量是kg.若撤去F1,在B点施加力F2时,合金块对地面的压强为1.2×103Pa,则力F2的大小是N.(9)(10)10、如图10是农村曾用的舂米工具的结构示意图。杆AB可绕O点转动,脚踏B端可以使石球升高,抬起脚,石球会落下击打稻谷,若杠杆的A端连接着体积为2×10-3m3,密度为2.5×103kg/m3的石球,摩擦和杠杆自重均忽略不计,g取10N/kg,求:(1)杠杆A端受到的阻力F2;(2)要将石球抬起,脚施加的竖直向下的动力F1。11、按要求完成图中滑轮组的绕法.(1)用如图11所示的滑轮组提升重物,用笔画线代替绳子画出最省力的绳子绕法.(11-1)(11-2)(2)要用滑轮组将陷在泥中的汽车拉出来,试在图15中画出最省力的绕绳方法.12、如图12甲和乙中,都各有两个定滑轮和两个动滑轮.请按下列要求画图并回答问题:(1)在图甲中画绕线,使得绳端往下拉时,重物往上升.它将有段绳子承担物重.(2)在图乙中画绕线,使得绳端向上拉时,重物往上升.它将有段绳子承担物重.(12)(13)13、利用如图13所示的滑轮组匀速拉动水平地面上重为30N,边长为10cm的正方体物体.拉力F的大小为3N,物体在水平地面上匀速运动时,受到地面对它的摩擦力为4.5N.求:(1)A处拉力大小.(2)若拉力F以0.5m/s的速度匀速拉了4s,求A处拉力所做的功是多少?14、如图14所示利用汽车液压起重机从矿井中提升重物.起重机起动时滑轮组将重物竖直向上匀速提起,其中N是柱塞,可向上支撑起起重臂ODC.重物和动滑轮总重为15000N,不计摩擦和滑轮组上钢丝绳重.问:(1)钢丝绳自由端上作用力F的大小为N.(2)当柱塞向上支撑起起重管绕固定端O转动时,起重臂ODC是力杠杆.(3)当重物以0.4m/s的速度匀速上升时,钢丝绳自由端上作用力F的功率是多少?(14)(15)15、如图15所示,重为50N的物体在30N的拉力F的作用下匀速上升2m,不计绳重和摩擦,动滑轮的重力为________N,拉力F移动的距离为________m,若物体的重力变为80N,则拉力F为________N。【点拨】(1)杠杆平衡条件的实验需要知道横梁水平是为了直接读出力臂的。(2)省力费力的判断一般手的一端相对长就是省力,相对短就是费力杠杆。(3)一定要会画力和力臂,尤其是力臂容易错。(4)滑轮组的绕法,一共就两种画法,可以都尝试一次进行比较判断。重点是会判断有几根绳子受力。(5)计算类型中需要注意的就是物体和自由端的距离关系,以及速度关系。S=nh(6)不计滑轮与绳子摩擦的情况下:nF=G动+G物知识点二、机械效率【知识干货】一、概念理解1、有用功:为完成某种目的所做的功。2、额外功:不需要做,但又不得不做的功。3、总功:有用功+额外功。理解:如用桶从井里打水上来,目的是打水,那么对水做的功为有用功,对桶做的功为额外功;如果桶掉到井里,要把桶捞起来,桶里进了水,那么对桶做的功是有用功,对桶中水做的功就是额外功。所以需要判断的是做功时的目的是干什么的,才能确认有用功和额外功。二、机械效率1、有用功和总功的比值用字母η表示(读作YiTa)2、使用任何机械都不可避免地要做额外功,有用功总是小于总功,所以机械效率总是小于1.机械效率通常用百分数表示.3、会通过实验测量换轮的机械效率。三、常见机械的机械效率【常见典例】1、某小组在“测滑轮组机械效率的实验”中,实验装置如图1所示.(1)实验原理:η=W有/W总×100%.(2)实验器材:两组不同的滑轮组、钩码若干个、、、铁架台、细线.(3)实验中要分别记下物体和弹簧测力计的起始位置,是为了.(4)实验中应沿竖直方向缓慢拉动弹簧测力计,用滑轮组做实验得到的数据如表所示.(5)小组同学发现实验过程中边拉动边读数,弹簧测力计示数不稳定,应该静止读数,你认为他的想法(选填“正确”或“不正确”),因为她没有考虑到对滑轮组机械效率的影响.(6)用丁图装置进行实验,得出表中第4次实验数据,请将表中的两个数据填写完整.(7)通过比较两次实验数据得出结论:使用同一滑轮组提升同一重物时,滑轮组的机械效率与绳子段数无关(填实验次数的序号).(8)通过比较两次实验数据得出结论:同一滑轮组提升重物时,物重越大,滑轮组的机械效率越高(填实验次数的序号).(9)通过比较3、4两次实验数据可得出结论:.(10)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.(11)有的同学认为,测量绕法确定的滑轮组的机械效率,钩码上升的高度和绳端移动距离(选填“可以不测量”或“一定要测量”).(12)有的同学认为:“机械越省力,它的机械效率越高”.分析表中数据,你认为这句话是________(选填“正确”或“错误”)的.2、质量为0.5kg的塑料桶装满水后总质量为10kg,小明将其从地面匀速搬到高度为1m的桌面上,在竖直向上搬水的过程中所做的总功是J,有用功是J,机械效率是.(g=10N/kg)3、用一个动滑轮在5s内将一重为300N的物体匀速向上提升3m,动滑轮的机械效率是75%,则拉力大小为________N,若忽略绳重与摩擦,动滑轮的重力为________N。4、某实验小组分别用如图4所示的甲、乙两个滑轮组(每个滑轮等重),在相同时间内把重物G提升相同高度,F1和F2大小相等,不计绳重及摩擦,下列说法正确的是()A.力F1和F2做功的功率相同B.力F1和F2做的总功相同C.乙滑轮组更省力,两个滑轮组机械效率一样大
D.甲滑轮组的机械效率比乙滑轮组高(4)(5)(6)5、如图4用同一滑轮组分别将两个不同的物体A和B匀速提升相同的高度,不计绳重和摩擦的影响,提升A的过程滑轮组的机械效率较大,则下列判断正确的是()①A物体比B物体轻②提升A的拉力较大③提升A所做的额外功较少④提升A做的有用功较多A.只有①③B.只有②④C.只有②③D.只有①④6、如图6所示,工人用滑轮组将重为600N的建筑材料以0.3m/s的速度匀速竖直提升.人对绳子自由端的拉力F=375N,滑轮组的机械效率为,拉力F的功率为.7、如图7所示,小聪用滑轮组拉动水平地面上重为500N的物体A,使它匀速前进2m,地面对它的摩擦力为150N,小聪施加的拉力F=100N(忽略绳重和滑轮重),则滑轮组做的有用功为J,滑轮组的机械效率为.(7)8、下列有关起重机提升货物时机械效率的说法正确的是()A.有用功越多,机械效率越高B.同一起重机提起的货物越重,机械效率越高C.额外功越少,机械效率越高D.同一起重机提起同一货物越快,机械效率越高9、分别使用定滑轮、动滑轮、两个定滑轮和两个动滑轮组成的滑轮组,匀速提升同一物体到同一高度处,其机械效率分别为η定、η动、η组(不计绳重和摩擦,设每个滑轮质量相等),则下列选项正确的是()A.η组<η动<η定 B.η动<η定<η组C.η定<η动<η组 D.η定
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