第十二章 简单机械
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杠杆五要素和平衡条件
1．杠杆的五要素和平衡条件
定义 在力的作用下能绕着__固定点O__转动的硬棒叫做杠杆 五要素 支点 动力 阻力 动力臂 阻力臂 如图所示，杠杆绕着__转动的点__，用字母O表示 如图所示，使杠杆__转动__的力，用字母__F1__表示 如图所示，__阻碍__杠杆转动的力，用字母__F2__表示 如图所示，从支点到__动力作用线__的__距离__，用字母l1表示 如图所示，从支点到__阻力作用线__的__距离__，用字母l2表示 探究杠杆的平衡条件 实验前调节杠杆两端的平衡螺母，使杠杆在水平位置平衡，目的是消除杠杆自身重力对实验的影响和便于测量力臂，实验中使杠杆在水平位置平衡，目的是方便从杠杆上直接读出力臂 动力×动力臂＝阻力×阻力臂(F1l1＝F2l2) 为了消除实验中错误的结论：动力×支点到动力作用点的距离＝阻力×支点到阻力作用点的距离，可用弹簧测力计代替一侧钩码斜拉杠杆 探究 过程 结论 说明 【提示】画力臂：(1)先在杠杆示意图上确定出支点。(2)画出动力作用线和阻力作用线。(3)最后从支点向力的作用线引垂线。
2．杠杆的分类
省力杠杆 费力杠杆 等臂杠杆 力臂关系 l1>l2 l1
滑轮
1．滑轮及滑轮组(均忽略滑轮重、绳重和摩擦)
种类 定滑轮 动滑轮 滑轮组 中考复习
示意图 特点 轴固定不动 轴随重物一起移动 动滑轮和定滑轮的组合 实质 __等臂杠杆__ __省力杠杆__ s与h 的关系 __s1＝h__ __s2＝2h__ __s3＝nh__ F与G 的关系 __F1＝G__ __F2＝G2__ __F3＝Gn__ 2.斜面与轮轴
斜面 轮轴 示意图 由轮和轴组成，能绕共同轴线转动的简定义 一个与水平面成一定夹角的倾斜平面 单机械叫做轮轴，半径较大的是轮，半径较小的是轴 特点 省力机械 能够连续旋转的杠杆，支点就在轴线 应用 螺旋楼梯、盘山公路等 方向盘、水龙头、扳手 【提示】轮轴不一定是省力机械，轮轴省力与否主要取决于动力作用于轮还是轴。
机械效率
1．有用功、额外功和总功
有用功 额外功 总功 定义 为了达到目的人们必须做的对并非我们需要但又不得不有用功加额外功或动力人们有用的功 做的功 所做的功 W有＝Gh(竖直提重物) 公式 WW额＝G机械h W总＝W有＋W额 有＝fs物(水平拉重物) WW额＝W总－W有 W总＝Fs 有＝W总－W额 2.机械效率
定义 有用功跟总功的比值，用符号__η__表示 公式 __η＝W有W×100%__ 总提高方法 (1)减小机械自重；(2)相同机械增加物重；(3)减小机械间的摩擦 特别提醒 机械效率是一个比值，常用百分数表示。在实际生活中，由于总是有额外功存在，故η＜1 3.机械效率的计算
机械种类 图形 W有 W额 W总 η 2
中考复习
杠杆 W克服杠杆自身有＝Gh 的重力做功 W总＝Fh′ η＝W有W＝Gh 总Fh′ W额＝fs(克服斜面 W有＝Gh 斜面摩擦力做W总＝Fs η＝W有Gh 的功) W＝ 总Fs纵W额＝G动滑向 W有＝Gh h(不计绳重和W总＝Fs η＝W有轮摩擦) W＝Gh 总Fs组 横克服滑轮与绳向 W有＝fs物 子间摩擦所做W总＝Fs绳 η＝W有fs的功 W＝物 总Fs绳4.机械效率的测量
原理 __η＝W有W＝Gh__ 总Fs测 量 沿__竖直__方向__匀速__拉动弹簧测力计使钩码升滑 高，测出钩码重力G、钩码提升的高度h、拉力F、绳轮 过程 的自由端移动的距离s 组 的 机 械 效 结论 同一滑轮组，提升重物越重，机械效率越__高__；提升相同重物，滑轮越多，机械效率越__低__，但越__省__力 率 提高机械效减小额外功 __减小__动滑轮的重；加润滑油，减小摩擦 率的方法 增大有用功 __增加__物重
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杠杆的分类
例1 如图所示，所使用杠杆属于费力杠杆的是( A )
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中考复习
【解析】镊子在使用过程中，动力臂小于阻力臂，是费力杠杆；扳手在使用过程中，动力臂大于阻力臂，是省力杠杆；羊角锤在使用过程中，动力臂大于阻力臂，是省力杠杆；钢丝钳在使用过程中，动力臂大于阻力臂，是省力杠杆。
杠杆的力臂作图(高频考点)
例2 (2018·宜宾中考)如图是生活中常用的杆秤，杆秤可以绕支点O转动，请在图中作出F1和F2的力臂l1、l2。
【解析】图中O为支点，从支点O分别作F1、F2作用线的垂线段，支点到垂足的距离为相应的力臂l1、l2。
探究杠杆的平衡条件
例3 (2019·荆州中考)小华做“探究杠杆平衡条件”实验的装置如图，杠杆上相邻刻线间的距离相等。
(1)杠杆在如图甲的位置静止时__是__(选填“是”或“不是”)处于杠杆平衡状态的。 (2)为使杠杆在水平位置平衡，应将平衡螺母向__右__(选填“左”或“右”)端调节。
(3)如图乙，杠杆在水平位置平衡后，在A点挂两个钩码，每个钩码重0.5 N，在B点竖直向下拉弹簧测力计，仍使杠杆在水平位置平衡，此时弹簧测力计的示数应为__1.5__N。当弹簧测力计改为斜拉时，再次使杠杆在水平位置平衡，则弹簧测力计的示数将__变大__(选填“变大”“变小”或“不变”)。
(4)小华改变钩码的个数和位置进行了多次实验，其目的是__使实验结论更具有普遍性，避免实验结论的偶然性__。
【解析】(1)杠杆的平衡状态是指杠杆处于静止或匀速转动状态，图甲中杠杆处于静止状态，因而杠杆处于平衡状态。(2)由图甲可知，杠杆不在水平位置，左端向下倾斜，说明杠杆的重心在左端，平衡螺母应向较高的右端调节。(3)每个钩码重0.5 N，由图可知OB∶OA＝2∶3，根据杠杆的平衡条件可得，F×OB＝2G×OA，测力计的
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中考复习
示数F＝
2G×OA
＝1.5 N；斜向下拉时，阻力和阻力臂一定，动力臂变小，动力变大，所以，测力计的示数将大OB
于1.5 N。
滑轮及滑轮组
例4 (2019·宜宾中考)(多选)如图所示，在拉力F作用下，一个重600 N的物体以0.1 m/s的速度沿水平地面向右匀速直线运动了10 s，已知滑轮组的机械效率为80%，在此过程中拉力F做了150 J的功，则下列说法中正确的是( BC )
A．拉力F的大小为150 N B．拉力F的大小为50 N
C．物体与地面间的滑动摩擦力为120 N
D．物体与地面间的滑动摩擦力为480 N 【解析】由图可知，n＝3，绳子自由端移动的距离s＝3s
物＝3v
W总150 JW有f×s物fs物f
＝＝50 N；由η＝＝＝＝，得物物t＝3×0.1 m/s×10 s＝3 m。由W总＝Fs可得，拉力F＝s3 mFsW总3Fs物3F体与地面间的滑动摩擦力f＝3ηF＝3×80%×50 N＝120 N。
机械效率(高频考点)
例5 用如图所示的滑轮组在5 s内将静止在水平地面上质量 m＝40 kg，底面积S＝1 m2的物体匀速竖直提升3 m，所用拉力F＝250 N，问：
(1)提升前，物体静止在水平地面上时对地面的压强是多大？(g取10 N/kg) (2)滑轮组提升物体过程中做的有用功是多少？ (3)拉力F的功率是多少？ (4)滑轮组的机械效率是多少？
【解析】(1)已知物体的质量，利用G＝mg求出重力，提升前，物体对地面的压力等于自身的重力，根据公式F
p＝可求对地面的压强。(2)利用W＝Gh求有用功。(3)已知承担物重的绳子股数，根据s＝nh求出拉力作用点移
S
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中考物理复习第十二章 简单机械 (2)
