第11讲-简单机械（思维导图+考点精讲+例题精析）-2023年中考物理一轮复习讲练测（原卷版）

第11讲—简单机械2023年中考物理一轮复习讲练测一、思维导图二、考点精讲考点1杠杆1.杠杆(1)杠杆：在力的作用下能绕着固定点转动的硬棒就是杠杆。(2)杠杆的五要素：①支点：杠杆绕着转动的固定点(O)；②动力：使杠杆转动的力(F1)；③阻力：阻碍杠杆转动的力(F2)；④动力臂：从支点到动力作用线的距离(l1)；⑤阻力臂：从支点到阻力作用线的距离(l2)。2.杠杆的平衡条件(1)杠杆的平衡：当有两个力或几个力作用在杠杆上时，杠杆能保持静止或匀速转动，则我们说杠杆平衡。(2)杠杆平衡的条件：动力×动力臂=阻力×阻力臂，即：F1l1=F2l2(3)在探究杠杆的平衡条件实验中，调节杠杆两端的平衡螺母，使杠杆在不挂钩码时，保持水平并静止，目的是为了使杠杆的自重对杠杆平衡不产生影响，此时杠杆自重的力臂为0；给杠杆两端挂上不同数量的钩码，移动钩码的位置，使杠杆重新在水平位置平衡，目的是方便直接从杠杆上读出力臂的大小；实验中要多次试验的目的是获取多组实验数据归纳出物理规律。3.杠杆的应用(1)省力杠杆：动力臂大于阻力臂的杠杆，省力但费距离。(2)费力杠杆：动力臂小于阻力臂的杠杆，费力但省距离。(3)等臂杠杆：动力臂等于阻力臂的杠杆，既不省力也不费力。4.三种类型杠杆的相关比较名称省力杠杆费力杠杆等臂杠杆图示力臂的大小关系l1<l2l1>l2l1＝l2力的大小关系F1>F2F1<F2F1=F2特点省力但费距离费力但省距离既不省力也不省距离，既不费力也不费距离应用铡刀、启瓶器、手推车、钢丝钳等钓鱼竿、镊子、筷子、理发剪子、缝纫机脚踏板等定滑轮、托盘天平等考点2滑轮1.定滑轮(1)实质：是一个等臂杠杆。支点是转动轴，动力臂和阻力臂都等于滑轮的半径。(2)特点：不能省力，但可以改变动力的方向。2.动滑轮(1)实质：是一个动力臂是阻力臂二倍的省力杠杆。支点是上端固定的那段绳子与动滑轮相切的点，动力臂是滑轮的直径，阻力臂是滑轮的半径。(2)特点：能省一半的力，但不能改变动力的方向，且多费一倍的距离。3.滑轮组(1)连接：两种方式，绳子可以先从定滑轮绕起，也可以先从动滑轮绕起。(2)作用：既可以省力又可以改变动力的方向，但是费距离。(3)省力情况：由实际连接在动滑轮上的绳子段数决定。绳子段数：“动奇定偶”。拉力 ，绳子自由端移动的距离s=nh，其中n是绳子的段数，h是物体移动的高度。4.轮轴和斜面(1)轮轴：实质是可以连续旋转的杠杆，是一种省力机械。轮和轴的中心是支点，作用在轴上的力是阻力F2，作用在轮上的力是动力F1，轴半径r，轮半径R，则有F1R=F2r，因为R>r，所以F1<F2。(2)斜面：是一种省力机械。斜面的坡度越小，省力越多。5.区分定滑轮、动滑轮和滑轮组滑轮种类定滑轮动滑轮滑轮组图示定义使用时轴固定不动的滑轮轴可以随被吊物体一起运动的滑轮把定滑轮和动滑轮组合在一起，构成滑轮组实质等臂杠杆省力杠杆—特点可以改变力的方向，但不省力可以省力，但不能改变力的方向，且费距离既可以省力，又可以改变力的方向拉力F移动的距离(s)和重力G移动的距离(h)的关系S=hS=2hS=3h拉力(F)和重力(G)的关系(忽略滑轮重及摩擦)F=G2F=G3F=G应用旗杆顶部的定滑轮电动起重机的动滑轮常使用滑轮组提升重物【方法指导】滑轮组承担物重绳子段数n的判断如图所示在动滑轮和定滑轮之间画一条虚线，有几段绳子通过动滑轮，就有几段绳子承担物重．如图甲、乙所示，图甲有3段绳子通过动滑轮，图乙有2段绳子通过动滑轮，所以图甲有3段绳子承担物重，即n＝3；图乙有2段绳子承担物重，即n＝2.滑轮组绕线作图1.绕线方法(1)首先确定承担物重的绳子股(段)数n；(2)若n为奇数，那么绕线从动滑轮出发，若n为偶数，那么绕线从定滑轮出发，且绕线由内向外进行；简称“奇动偶定”．2.最省力作图：保证动滑轮上连接的绳子股数最多，即绳子承担物重的股数n最大即可．考点3机械效率1.有用功—W有用：使用机械时，对人们有用的功叫有用功。也就是人们不用机械而直接用手时必须做的功。在提升物体时，W有用=Gh。2.额外功—W额外(1)使用机械时，对人们没有用但又不得不做的功叫额外功。(2)额外功的主要来源：①提升物体时，克服机械自重、容器重、绳重等所做的功。②克服机械的摩擦所做的功。3.总功—W总：(1)人们在使用机械做功的过程中实际所做的功叫总功，它等于有用功和额外功的总和。即：W总=W有用+W额外。(2)若人对机械的动力为F，则：W总=F•s4.机械效率—η(1)定义：有用功与总功的比值叫机械效率。 (2)公式：η=W有用/W总。(3)机械效率总是小于1。(4)提高机械效率的方法：①改进结构，使它更合理、更轻巧；②经常保养，使机械处于良好的状态。(5)功率与机械效率的区别：①二者是两个不同的概念：功率表示物体做功的快慢；机械效率表示机械做功的效率。②它们之间的物理意义不同，也没有直接的联系，功率大的机械效率不一定大，机械效率高的机械，功率也不一定大。5．滑轮组、斜面的机械效率的相关计算机械类型有用功额外功总功机械效率提高机械效率的方法(考虑摩擦)(拉动物体上升h)W有＝GhW额＝G动hW总＝Fs＝W有＋W额＝Gh＋G动h，F是拉力，s是拉力移动的距离，s＝nh，n为承担物重的绳子段数η＝eq\f(W有,W总)＝eq\f(Gh,Fs)＝eq\f(Gh,Fnh)＝eq\f(G,nF)或η＝eq\f(W有,W总)＝eq\f(Gh,Gh＋G动h)＝eq\f(G,G＋G动)增加物重；减小动滑轮重，减小绳子摩擦(拉动物体上升h)W有＝GhW额＝fsW总＝Fs＝Gh＋fs，F是拉力，s是拉力移动的距离η＝eq\f(W有,W总)＝eq\f(Gh,Fs)或η＝eq\f(W有,W总)＝eq\f(Gh,Gh＋fs)增大斜面倾斜程度；减小摩擦(拉动物体前进s)W有＝fs—W总＝Fns，F是拉力，ns为拉力移动的距离，n为动滑轮连接绳子的段数η＝eq\f(W有,W总)＝eq\f(Fs,Fns)＝eq\f(f,nF)减小绳子摩擦三、例题精析1．如图所示工具，在使用时属于费力杠杆的是（）A．天平B．瓶盖起子C．门把手D．食品夹2．如图所示的四个实例中，属于费力杠杆的是A．瓶盖起子B．钓鱼竿C．核桃夹D．羊角锤3．如图所示，用10N的水平拉力F拉滑轮，使足够长的物体A以0.2m/s的速度在水平地面上匀速运动，弹簧测力计的示数为3N．若不计滑轮重、弹簧测力计重、绳重和滑轮摩擦，则下列说法中正确的有A．B受到的摩擦力为3N，方向水平向左B．滑轮移动的速度为0.4m/sC．绳子拉物体A的功率为1WD．在运动过程中若将拉力F增大到12N，弹簧测力计的示数为6N4．如图，斜面长S=10m，高h=4m．用沿斜面方向的推力F，将一个重为125N的物体由斜面底端A匀速推到顶端B．运动过程中物体克服摩擦力做了100J的功，斜面的机械效率为________；推力F的大小为________N．5．杠杆可以分为__________杠杆，_________杠杆，__________杠杆，下列根据中属于费力杠杆有___________．（填序号）①老虎钳②钓鱼杆③定滑轮6．在学习简单机械知识后，我们知道利用机械工作时可以省力，那么能不能省功呢？如图，利用长为L的光滑斜面将重为G的物体匀速拉到高度h处，拉力F对物体所做的功W1=______（用字母表示）；若直接将重为G的物体提升到高度h处，需要克服重力所做的功W2=______（用字母表示）。实验数据表明，W1=W2，即使用机械工作时可以省力但不能______。7．小宏用如图所示的装置探究杠杆的机械效率，杠杆的质量分布均匀，右端固定在O点，杠杆可绕O点在竖直平面内转动，且AC=BC=OA；（1）该实验中杠杆所做的额外功主要是___________；（2）他将重为G的钩码悬挂在A点，在B点竖直向上匀速拉动弹簧测力计，拉力为F1，测得A、B两点上升的高度分别为h1、h2，则此次杠杆的机械效率为η1=___________（用物理量的符号表示）；（3）若保持弹簧测力计位置不变，将钩码挂在C点，缓慢拉动弹簧测力计将钩码提升相同的高度（不计摩擦），则弹簧测力计的示数F1___________F2，杠杆的机械效率η2___________η1（均选填“>”或“<”或“=”）；（4）若保持钩码挂在A点位置不变，仅将弹簧测力计由B点移动到C，缓慢拉动弹簧测力计将钩码提升相同的高度（不计摩擦），杠杆的机械效率为η3，则η3___________η1。（选填“>”或“<”或“=”）8．如图所示是小海同学“研究定滑轮和动滑轮特点”的实验装置，实验中测得数据如下表所示：钩码重G/N钩码升高高度h/m测力计示数F/N测力计移动距离s/m甲0.980.20.980.2乙0.980.21.020.2丙0.980.20.550.4（1）比较弹簧测力计示数的大小，可知：使用动滑轮的好处是______；（2）把钩码升高相同的高度，比较（b）和（c）实验弹簧测力计移动的距离，可知：使用动滑轮______，所以在提升重物的过程中，如果要同时兼顾定滑轮和动滑轮的特点，则应选择滑轮组______；（3）请在图（d）中画出最省力的绕线方式。______9．小明利用如图甲所示的滑轮组，将放置在水平地面上重为G=80N的重物提升到高处。拉力F随时间t变化的图像如图乙所示，重物上升的速度v随时间变化的图像如图丙所示，在2s~4s内，重物上升1m。不计绳重和摩擦，求：（1）在0~6s内，重物上升的平均速度；（2）在4s~6s内，滑轮组的机械效率；（3）在0~2s内，重物对地面的压力大小。10．如图所示是锅炉上的安全阀示意图，当阀门受到蒸汽的压力超过安全值时，阀门就会被顶开，让蒸汽放掉一些，使锅炉气压减小。图中OC为轻质杠杆且可绕O点转动，阀门质量不计。OA长10cm，OB长80cm，B端