第十二章《简单机械》
★知识梳理
知识点1:杠杆五要素和平衡条件 1.杠杆的五要素和平衡条件
(1)定义:一根在力的作用下能绕着__固定点O__转动的硬棒叫做杠杆 (2)杠杆的五要素:支点、动力、阻力、动力臂和阻力臂
(3)平衡条件:动力×动力臂=阻力×阻力臂(F1l1=F2l2)
【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、费力杠杆和等臂杠杆
【提示】省力杠杆必然费距离,省距离杠杆必然费力,既省力又省距离的杠杆是不存在的。
知识点2:滑轮 1.滑轮与滑轮组 2.斜面与轮轴
【提示】轮轴不一定是省力机械,主要取决于动力作用于轮还是轴。 知识点3:机械效率
1.定义:物理学中,将__有用功__跟__总功__的比值叫做机械效率,用η表示 2.表达式_η=
1. 简单机械改变力的大小和方向.(探究) 2. 机械效率.(了解) 3. 机械使用的历史发展过程;机械★备考指导 的使用对社会发展的作用.(认识) 1.考查热点:杠杆力劈的作图及其平衡条件的探究,滑轮组的绕制,机械效率的理解及简单计算
2.考查题型:以填空题、作图题、计算题、实验题为主
W有
___ W总
★考纲要求: W有Gh3.测量滑轮组的机械效率:η==_ W总Fs3.备考重点:杠杆与滑轮的作图,机械效率的理解及简单计算
★突破考点,典例呈现
考点1: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 )
1
方法点拨:生活生产中,常用工具的杠杆分类:
(1)省力杠杆:羊角锤、指甲剪、撬棒、剪刀、扳手、钢丝钳等。 (2)费力杠杆:船桨、钓鱼竿、镊子、筷子、坩埚钳、火钳等。 (3)等臂杠杆:天平、跷跷板、定滑轮等。 例2 图甲是钳子使用时的情景。图乙是图甲中A部分受力的简化图,F1是钳子受到的动力,B点是阻力的作用点,O是支点,请在图乙中画出动力臂l1和阻力F2。
【答案】
方法点拨:(1)力臂表示的是支点O到力的作用线的距离,是从支点O向力的作用线引垂线,不是支点O到力的作用点的距离。 (2)画力臂时可以按照以下步骤:
①先在杠杆上确定支点O;②找到动力和阻力的作用点,沿力的方向画出动力作用线和阻力作用线;③最后从支点O向力的作用线引垂线。 考点2:滑轮与滑轮组
例3 如图所示,每个滑轮的重力相等,不计绳重和摩擦力,G1=60 N,G2=38 N,甲、乙两种情况下绳子在相等拉力F作用下静止。则每个动滑轮的重力为( B )
A.3 N B.6 N C.11 N D.22 N
方法点拨:(1)使用动滑轮能省一半力需满足两个条件:一是不考虑动滑轮重及绳子与轮间的摩擦力;二是拉绳子的力的方向必须是竖直向上的(若动滑轮水平放置,拉力方向是水平的),且拉力作用在绳子上,阻力作用在动滑轮的轴上。 (2)判断滑轮组绳子段数n的方法:可以在定滑轮与动滑轮之间画一条虚线,数一下与动滑轮相连的绳子的段数是几段,则n就是几。如图甲、乙所示。 考点3:机械效率的计算
例4 用如图所示的滑轮组在5 s内将静止在水平地面上质量
2
m=40 kg,底面积S=1 m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:(1)物体静止在水平地面上,则F压=G=mg=40 kg×10 N/kg=400 N。物体对地
F压400 N
面的压强是p==2=400 Pa。
S1 m
(2)滑轮组提升物体过程中做的有用功W有=Gh=400 N×3 m=1 200 J。
2
(3)由图可知:动滑轮上绳子的段数n=2,则拉力作用点移动的距离s=nh=2×3 m
W总1 500 J
=6 m。W总=Fs=250 N×6 m=1 500 J,拉力F的功率P===300 W。
t5 s
W有1 200 J
(4)滑轮组的机械效率η===80%。
W总1 500 J
方法点拨:计算滑轮组的机械效率: 设物体上升的高度为h,机械效率: (1)η=
W有GhG==。 W总FsnFW有W有+W额
=
(2)若不计绳重及摩擦,则η=
GhG=。
Gh+G动hG+G动
实验:探究杠杆的平衡条件 命题点
1.杠杆平衡螺母的调节(左高向左调,右高向右调)。
2.让支点处于杠杆中央的目的(减小杠杆自重对实验造成的影响)。 3.实验开始需调节杠杆在水平位置平衡的目的(方便读出杠杆的力臂)。 4.弹簧测力计的使用和读数。
5.测量多组数据的目的(避免偶然性,使得出的结论更具有普遍性)。 6.测力计从竖直拉杠杆变成倾斜拉杠杆,测力计示数的变化。 7.分析数据总结杠杆平衡条件(F1l1=F2l2)。 8.杠杆平衡条件的应用。
实验结论:动力×动力臂=阻力×阻力臂,写成公式F1l1=F2l2。 例5 在“探究杠杆的平衡条件”的实验中:
(1)把支点放在质地均匀的杠杆中间,在没有挂钩码时杠杆的平衡位置如图甲所示,为使杠杆在水平位置平衡,应将杠杆左端螺母向__右__(选填“左”或“右”)边旋一些。 (2)调好后,第一组按图乙进行实验,第二组按图丙进行实验,你认为第__二__组实验更好,理由是__便于测量力臂__。
(3)某小组通过多次实验,得出以下数据,分析数据得出杠杆的平衡条件是__F1l1=F2l2__(用字母表示)。请你应用杠杆的平衡条件,将表格中的数据填完整。
物理量 次数 1 0.1 0.5 0.05 1 2 0.15 0.5 0.05 1.5 3 0.2 1.5 0.1 3 4 0.2 _2_ 0.1 4 l1/m F1/N l2/m F2/N 3
★中考连接,挑战自我
1.(2018山东东营)对物理概念的理解是学好物理的关键。关于功、功率和机械效率,下列说法正确的是( C )
A.通过改进机械的性能可以使机械效率达到100% B.做功多的机械,功率一定大
C.功率大的机械,做功一定快 D.做功快的机械,机械效率一定高
2.(2018浙江省绍兴市)归纳推理是一种重要的科学思维方法。下列归纳推理正确的是(A)
A.甲图:向右移动滑片,若通过R1的电流增加a安,则通过R2的电流也增加a安 B.乙图:仍呈清晰的像,若物距增加b厘米,则像距也要增加b厘米
C.丙图:加水液面升高,若小铁球受到的浮力增加c牛,则大铁球受到的浮力也增加c牛
D.丁图:保持天平平衡,若左侧增加d个钩码,则右侧也要增加d个钩码 3.(2018河南省)下列工具中,使用时属于费力杠杆的是( B )
4.(2018山东聊城)人体中的许多部位都具有杠杆的功能。如图是人用手托住物体时手臂的示意图,当人手托5kg的物体保持平衡时,肱二头肌收缩对桡骨所施加力的大小一定( B ) A.大于5kg B.大于49N C.小于49N D.等于49N
5.(2018山东临沂)图(a)所示的杠杆是水平平衡的。如果在支点两侧的物体下方分别加挂一个等重的物体,如图(b)所示,则杠杆( A )
4
A.右端下沉 B.左端下沉
C.要保持平衡应将左端的物体向右移动 D.要保持平衡应在右端再加挂一个物体
6.(2018四川巴中)如图所示,在轻质杠杆OA的中点悬挂一个重物,在A端施加一个始终与OA垂直的力F,由水平位置匀速提到如图虚线的位置,在这个过程中,拉力F的大小( C )
A.一直变大 B.始终不变 C.一直变小 D.先变小后变大
7.(2018四川绵阳)如图所示,两个等高的托盘秤甲、乙放在同一水平地面上,质量分布不均匀的木条AB重24N,A、B是木条两端,O、C是木条上的两个点,AO=BO,AC=OC.A端放在托盘秤甲上,B端放在托盘秤乙上,托盘秤甲的示数是6N.现移动托盘秤甲,让C点放在托盘秤甲上。此时托盘秤乙的示数是( C ) A.8N B.12N C.16N D.18N
8.(2018浙江宁波)如图所示,F1=4N,F2=3N,此时物体A相对于地面静止,物体B以0.1m/s的速度在物体A表面向左做匀速直线运动(不计弹簧测力计、滑轮和绳子的自重及滑轮和绳子之间的摩擦)。下列说法错误的是( D ) A.F2的功率为0.6W B.弹簧测力计读数为9N C.物体A和地面之间有摩擦力 D.如果增大F2,物体A可能向左运动
9.(2018福建B卷)《墨经》最早记述了秤的杠杆原理。图中“标”“本”表示力臂,“权”“重”表示力。以下说法符合杠杆平衡原理的是( C ) A.“权”小于“重”时,A端一定上扬 B.“权”小于“重”时,“标”一定小于“本” C.增大“重”时,应把“权”向A端移 D.增大“重”时,应换用更小的“权”
10.(2018广西北部湾)在探究“杠杆平衡条件”实验中,杠杆在力F作用下水平平衡,如图所示,现将弹簧测力计绕B点从a位置转动到b位置过程中,杠杆始终保持水平平衡,则拉力F与其力臂的乘积
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2020年中考物理总复习系列12简单机械-精品
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