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1、第十二章 簡單機械一、杠桿（一）杠桿1定義：在力的作用下繞固定點轉(zhuǎn)動的硬棒叫做杠桿。2杠桿五要素：五要素物理含義支點杠桿繞著轉(zhuǎn)動的點，用“O”表示動力使杠桿轉(zhuǎn)動的力，用“F1”表示阻力阻礙杠桿轉(zhuǎn)動的力，用“F2”表示動力臂從支點O到動力F1作用線的距離，用“l(fā)1”表示阻力臂從支點O到阻力F2作用線的距離，用“l(fā)2”表示3要點透析（1）杠桿的支點一定要在杠桿上，可以在杠桿的一端，也可以在杠桿的其他位置；（2）動力和阻力是相對而言的，不論動力還是阻力，杠桿都是受力物體，跟杠桿發(fā)生相互作用的物體都是施力物體；（3）動力作用點：動力在杠桿上的作用點；（4）阻力作用點：阻力在杠桿上的作用點；（5）力臂是

2、支點到力的作用線的距離，不是支點到力的作用點的距離，它是點到線的距離而不是點到點的距離；（6）力臂有時在杠桿上，有時不在杠桿上，如果力的作用線恰好通過支點，則力臂為零；（7）力臂的表示與畫法：過支點作力的作用線的垂線；（8）力臂的三種表示：根據(jù)個人習慣而定【例1】下列關(guān)于杠桿的一些說法中，正確的是（ ）A杠桿必須是一根直棒 B杠桿一定要有支點C動力臂就是支點到動力作用點的距離 D當力的作用線通過支點時，力臂最大（二）杠桿的平衡條件1杠桿平衡：杠桿靜止或勻速轉(zhuǎn)動都叫做杠桿平衡。2實驗探究：杠桿的平衡條件實驗序號動力F1/N動力臂l1/cm動力動力臂Ncm阻力F2/N阻力臂l2/cm阻力阻力臂Nc

3、m10.520101.0101021.520301.0303032.020404.01040探究歸納：只有動力動力臂=阻力阻力臂，杠桿才平衡。3杠桿平衡條件表達式：動力動力臂=阻力阻力臂，即動力阻力=阻力臂動力臂；公式表示為：F1l1=F2l2，即F1F2=l2l1.應(yīng)用公式時單位要統(tǒng)一?！纠?】圖2是研究杠桿平衡條件的實驗裝置，要使杠桿在圖示位置平衡，在A處鉤碼應(yīng)掛A6個 B3個 C2個 D1個【例3】三個和尚挑水吃的故事大家耳熟能詳，如圖所示，甲圖中和尚們商量出新的挑水方案：胖和尚一人挑兩小桶，瘦和尚和小和尚兩人合抬一大桶。以下說法中不正確的是（）A乙圖中水桶B向下沉，為保持水平平衡，胖和

4、尚可以將他的肩往后移動一點距離B乙圖中水桶B向下沉，為保持水平平衡，胖和尚可以將后水桶B往前移動一點距離C丙圖中小和尚為減輕瘦和尚的負擔，可以將水桶往前移動一點距離D丙圖中小和尚為減輕瘦和尚的負擔，可以讓瘦和尚往前移動一點距離（三）生活中的杠桿杠桿類型力臂關(guān)系平衡時力的關(guān)系優(yōu)缺點應(yīng)用省力杠桿l1l2F1F2省力，費距離撬棍、瓶起子等費力杠桿l1F2省距離，費力鑷子、釣魚竿等等臂杠桿l1=l2F1=F2不省力，不省距離天平，定滑輪等【例4】一直桿可繞O點轉(zhuǎn)動，桿下掛一重物，為了提高重物，用一個始終跟直桿垂直且作用于OB中點的力F，使直桿由豎直位置慢慢轉(zhuǎn)到水平位置，這個過程中這個直桿( )A始終是

5、省力杠桿B始終是費力杠桿C先是省力杠桿，后是費力杠桿D先是費力杠桿，后是省力杠桿二、滑輪（一）定滑輪和動滑輪1滑輪：周邊有槽，能繞軸轉(zhuǎn)動的小輪。（滑輪的實質(zhì)是變形的杠桿）2定滑輪：滑輪的軸固定不動的叫做定滑輪。3動滑輪：滑輪的軸隨物體一起運動，這樣的滑輪叫做動滑輪。4定滑輪與動滑輪的特點：（1）定滑輪可以改變力的方向，但不省力；（2）動滑輪可以省一半力，但不能改變用力的方向。5使用定滑輪和動滑輪的幾種情況（圖中物體全部勻速運動）種類圖示表達式定滑輪F=GF=f，f為物體A所受的摩擦力動滑輪F=G+G輪2，S繩=2S物，v繩=2v物F=f2，S繩=2S物，v繩=2v物F=2G+G輪，S輪=S物2

6、，v輪=v物2F=2f，S輪=S物2，v輪=v物2【例5】如圖所示，滑輪上掛一重10N的物體A，當滑輪在力F的作用下向上勻速上升時，滑輪的速度為重物A上升時速度的 ，力F應(yīng)為 N（滑輪和繩重及摩擦力均不計）。（二）滑輪組1滑輪組是由若干個定滑輪和動滑輪組裝而成的，可以達到既省力又改變力的方向的作用效果。2滑輪組省力情況的確定方法：在不考慮摩擦及動滑輪受到的重力的情況下，使用滑輪組時，滑輪組用幾股繩子吊著物體，提起物體所用的力就是物重的幾分之一。如圖所示?！纠?】如圖所示的滑輪或滑輪組將同意重物G均勻提高h高度，最省力的是（ ）（三）輪軸和斜面1輪軸：由一個軸和一個大輪組成，能省力和改變力的方向

7、，實質(zhì)是一個可以連續(xù)轉(zhuǎn)動的杠桿。 （方向盤、水龍頭等）輪軸的公式：F1R=F2r或F2F1=Rr輪軸既省力又改變力的方向，但費了距離。2斜面：斜面是一種可以省力的簡單機械，卻費距離。 理想情況下斜面公式：Fl=Gh斜面長（l）是斜面高（h）的幾倍，所用的拉力F就是物重G的幾分之一?！纠?】斜面是一種簡單機械，生活中經(jīng)常用到它，工人師傅小波和小新分別用如圖甲、乙兩種方法，將同樣的物體搬上車，下列說法正確的是（ ）A甲方法不可以省力，但能省功B甲方法可以省力，也能省功C乙方法可以省力，但不能省功D乙方法可以省力，也能省功三、機械效率（一）課前復習1功的兩個要素： 、 。2功的計算公式： 。3功的原

8、理：使用機械時人們所做的功，都 不用機械所做的功。（使用任何機械都不省功）其中不小于可以理解為等于或大于。等于的條件： （理想情況）大于的條件： （現(xiàn)實情況） （二）有用功、額外功和總功通過同學們對課本三種不同方法提升沙子所做的功進行分析，根據(jù)課本完成下列問題。1三種方法的最終目的是把 提升到3樓。2提升到3樓，升高了 m。根據(jù)功的原理，把沙子提升到三樓必須做的功為 J。這些必須做的功叫 。3我們提升沙子的同時，也做了一些不需要、但又不得不做的一些功。這些功叫 。在1、2、3種方法中，除了把沙子提升6m所做的功外，還做了那些功?？朔?做功；克服 做功；克服 做功；克服 做功；克服 做功；克服

9、做功。通過以上三種情形，額外功的產(chǎn)生主要是克服 和 做的功。4有用功加額外功是總共做的功，叫 。W總=W有用+W額外根據(jù)上面的分析過程，大體估算第 種方法做的總功多？并由大到小的順序排列。三種方法，第 種方法更好一些呢？并說出選擇的理由。【例8】分別用杠桿、斜面和滑輪組將同一物體舉到相同的高度，做的有用功是（ ）A一樣多 B斜面的多 C滑輪組的多 D無法判斷【例9】某同學不小心把水桶掉進井里，當他把桶從井里撈出來時，桶里帶了一些水，下面有關(guān)有用功、額外功和總功的說法正確的是（ ）A克服桶的重力做的功是總功 B克服桶內(nèi)水的重力做的功是總功C克服桶的重力做的功是有用功 D提水的功與提桶的功之和是總

10、功【例10】用一個動滑輪將重480N的貨物提高1m，所用的拉力為300N，則總功是 J，有用功是 J。（三）機械效率1通過對三種方法的比較分析，做相同的有用功，所做的總功 ；或者做相同的總功，所做的有用功 。2機械效率： 叫做機械效率。公式：=W有用W總。機械效率沒有單位。3理解：機械效率僅僅與有用功和總功的比值有關(guān)，與有用功、額外功、總功的多少沒有關(guān)系。因為有用功總是 總功，所以 機械效率總是 1?！纠?1】若用杠桿把重為100N的物體撬起1m，人需要250N的力將杠桿的另一端壓下0.5m，則有用功是 J，總功是 J，機械效率為 。4推導公式：【例12】一個物體重1000N，用一個大小為80

11、0N的拉力沿斜面把物體從斜面底端勻速拉到頂端，已知斜面長為20m，高10m，則該斜面的機械效率為 ?！揪毩?】在滑輪組中動力做功100J，動滑輪對重物做功80J，則（ ）A有用功是100J B總功是100J C額外功是80J D額外功是100J【練習2】甲、乙兩臺機械，甲的機械效率是80%，乙的機械效率是60%，則（ ）A使用甲機械做功省力 B使用乙機械做功省力C使用甲機械做功少些 D做同樣多的功時，使用甲機械做的額外功少些【練習3】使用機械時，若額外功小于有用功，則該機械的機械效率（ ）A大于0.5 B小于0.5 C大于1 D等于0.5【練習4】如圖，用滑輪或滑輪組提起同一重物到同一高度，其

12、中機械效率最高的是（ ）【練習5】下列關(guān)于機械效率的說法正確的是（ ）A越省力的機械，其機械效率越高 B做的有用功越多，機械效率越高C做的總功越少，機械效率越高 D額外功在總功中的占比越小，機械效率越高【練習6】為省力，把一定滑輪改為動滑輪使用，則改裝后的機械效率與改裝前相比較（ ）A升高了 B降低了 C不變 D都用可能【練習7】以下方法中能提高滑輪組機械效率的是（ ）A減小動滑輪的物重 B減小定滑輪的物重C減小滑輪與輪軸間的摩擦 D減小提升物體的速度【練習8】下列關(guān)于提高機械效率的說法正確的是（ ）A減輕機械自重，是提高機械效率的唯一方法B增加重物提高的高度可以提高機械效率C改變繩子的繞法可

13、以提高機械效率D在可能的條件下，增加所提升物體的重量可以提高機械效率【練習9】一名工人用如圖所示的滑輪組提升2000N的貨物，所用的拉力是800N，繩子的自由端被拉下4m，求：（1）拉力做了多少功；（2）該裝置的機械效率是多大。【練習10】某同學做“測定滑輪組機械效率”的實驗。（1）實驗時，必須 向上提起彈簧測力計。實驗序號拉力F/N鉤碼重G/N繩自由端提升的距離s/m鉤碼上升的高度h/m11.130.240.0820.720.120.46（2）某同學用如圖所示的裝置做實驗，記錄的兩組數(shù)據(jù)如下表所示，其中序號 的一組有錯誤。（3）該同學根據(jù)第一次實驗的數(shù)據(jù)，計算此滑輪組的機械效率為 。（4）要

14、想提高滑輪組的機械效率，可采用的方法是（ ）A增加鉤碼的個數(shù) B增加動滑輪的個數(shù)C減少鉤碼上升的高度 D減少定滑輪的個數(shù)單元總結(jié)思維導圖單元測試一、選擇題1、下列簡單機械中，不能省力的是 ( )A杠桿 B輪軸 C. 斜面 D定滑輪 2、下列說法正確的是A.杠桿一定能夠省力 B.定滑輪既能省力又能改變力的方向C.動滑輪既能省力又能改變力的方向D.滑輪組既能省力又能改變力的方向 3、（10杭州）某人用100牛的力提起了350牛的重物，那么他可能使用了 A一個定滑輪 B一個動滑輪 C一個定滑輪和一個動滑輪組成的滑輪組 D一支杠桿 4、如圖所示滑輪組，正方體A 在水平地面上處于靜止狀態(tài).已知A 的邊長

15、為1dm，密度為2kg/，每個滑輪重為2N，若使A 對水平地面產(chǎn)生的壓力為0，作用在繩端的拉力F 為（忽略摩擦和繩重，g=10N/kg）（ ）A4N B5N C6N D22N5、運動員將足球從后場踢到前場，足球在空中運動的過程中，不計空氣阻力，其受力情況是（ ） A、只受踢力 B、只受重力 C、受踢力和重力 D、不受力的作用 6、如圖所示，用滑輪組提升重物時，重200N的物體在5s內(nèi)勻速上升了1m已知拉繩子的力F為120N，如果不計繩重及摩擦，則提升重物的過程中（）A繩子自由端被拉下3m B動滑輪重20N C滑輪組的機械效率是83.3% D拉力F的功率是40W7、如圖所示是使用簡單機械勻速提升

16、同一物體的四種方式(不計機械自重和摩擦)，其中所需動力最小的是（ ）8、夏季炎熱的午后，環(huán)衛(wèi)工人駕駛著灑水車以8km/h的速度勻速行使在筆直的南海大道上，水不停地灑在地上，下列說法中正確的是（ ）A.灑水車在行駛的過程中牽引力大于阻力 B.車輛行駛過程中，環(huán)衛(wèi)工人看到路燈是靜止的C.灑水車的運動狀態(tài)沒有發(fā)生改變 D.車中水的質(zhì)量在不斷減小，水的密度也在減小9、為了粉刷教室，需要將涂料運到五樓。工人可以采用的方法有： 用人直接搬運上去；用定滑輪提上去；用動滑輪提上去。在這幾種方法中 A最省力的是 B最省力的是 C做有用功最多的是 D機械效率最高的是10、不計繩重和摩擦的情況下利用如右圖所示的甲、

17、乙兩裝置分別用力把相同的物體勻速提升相同的高度若用甲，乙表示甲、乙兩裝置的機械效率，W甲、W乙表示拉力所做的功（ ）A、甲乙，W甲W乙 B、甲乙，W甲W乙 C、甲乙，W甲W乙 D、甲乙，W甲W乙 二、填空題11、阿基米徳說：“給我一個支點和一根足夠長的棍，我就能撬動整個地球”，這是因為使用杠桿可以_。學校旗桿頂部安裝的定滑輪作用為了 _。12、用如圖8所示的滑輪組勻速向左拉動重為100N的物體A，所用拉力F為10N(不計滑輪和繩重、及滑輪與繩之間的摩擦)，則A受到地面對它的摩擦力大小是_N，方向向_(填“左”或“右”)13、一臺抽水機的動力的功率是12 kW，抽水時的機械效率是80，那么5mi

18、n抽水機動力做的功為_J，5 min內(nèi)它可以把_N的水抽到10 m高的水塔上去14、阻力臂為動力臂4倍的杠桿是 杠桿（選填“省力”或“費力”）；若該杠桿受到的阻力為20N，則當動力為 N時，杠桿處于平衡狀態(tài)。15、古代護城河上有座吊橋，它的結(jié)構(gòu)原理如圖所示。把橋面看成是長為10 米，所受重力為3000牛的均勻桿OA ，可以繞轉(zhuǎn)軸O 點在豎直平面內(nèi)轉(zhuǎn)動，在O 點正上方10 米處固定一個定滑輪，繩子通過定滑輪與桿的另一端A 相連，用力拉動繩子就可以將桿從水平位置緩慢向上拉起。桿即將離開水平位置時，繩子的拉力為F1 。當士兵們把吊橋拉起到與水平面的夾角為300 時，繩子的拉力為F2，所用的時間是0.

19、5 分鐘（忽略繩子重力、滑輪半徑和摩擦），則：（1） F1：F2= 。（2）士兵們對吊橋所做功的平均功率是 瓦。三、簡答題16、說出下列現(xiàn)象中的物理知識或原理：用扁擔挑東西時，人的肩總是靠近較重的物體一端17、認真分析如下圖所示的漫畫，判斷小猴和小兔誰分得的蘿卜重？請說明你的理由。四、作圖題18、1.畫出圖11所示拉力F的力臂。2.工人站在地面用滑輪組勻速提升重物，請在圖12所示的滑輪組上畫出繞線。 19、按照題目要求作圖：（1）在圖11中畫出滑輪組最省力的繞線方式。（2）在圖12中作出物體M所受重力的示意圖，并作出以O(shè)為支點，動力F的力臂L1。（3）在圖13中杠桿OAB處于平衡狀態(tài)，畫出使杠

20、桿平衡的動力的力臂L1。五、實驗,探究題20、在探究滑輪組的機械效率實驗中小文連成了如圖15的滑輪組，并分別測出了實驗數(shù)據(jù)。鉤碼重力G/N鉤碼上升的高度h/cm拉力F/N繩端移動的距離s/cm2.410.01.030.0（1）根據(jù)以上表格中數(shù)據(jù)，實驗過程中，此滑輪組的機械效率為_ _%。（2）小文用此滑輪組勻速提起重為G的物體升高h，所用時間為t。拉力的大小為F,則F的功率P= 。（用本小題中已知字母表示）21、如圖所示是小明測量“斜面機械效率”的裝置圖。下表是他記錄的實驗數(shù)據(jù)：實驗次數(shù)斜面傾斜程度物體A重G/N物體上升高度h/m沿斜面拉力F/N物體移動距離s/m有用功W有/J總功W總/J機械

21、效率1較緩5.00.11.50.50.50.7566.67 %2較陡5.00.22.50.511.253最陡5.00.33.40.51.788.24%（1）將表格中空格處的數(shù)據(jù)填寫完整。（2）分析小明表格中的實驗數(shù)據(jù)可知：長度相同的斜面，越平緩的越 （填“省力”或“費力”）；斜面在我們生活中的應(yīng)用有 （只寫出一條即可）。（3）根據(jù)你的實驗經(jīng)歷，實驗中很難控制的操作是。六、綜合題22、如圖9所示裝置，繩重和摩擦不計。（1）請利用圖示的3個滑輪，補畫出滑輪組完整的繞線。（2）若物重為50N時，繩端需用20N的拉力才能把物體勻速提升，則將重為90N的物體勻速提升，繩端需要多大的拉力？當90N的重物升

22、高1m時，此時的機械效率為多少？（3）如果繩子能承受的最大拉力為60N，那么該滑輪組最大可以吊起多重的物體？此時的機械效率又為多大？（4）當動滑輪重為多少時，使用該滑輪組提起20N重的鉤碼剛好不省力？ 七、計算題23、如圖所示，一個質(zhì)量60kg，底面積為0.1m2物塊，通過滑輪組在25N拉力作用下作勻速直線運動。已知物塊受到的滑動摩擦力為物重的0.1倍。(g取10N/kg )。求：（1）在圖上作出物體對水平地面壓力的示意圖；（2）物體的重力是多少？（3）物體靜止時對水平地面的壓強是多少？（4）該滑輪組的機械效率是多少？24、小明利用如圖所示的滑輪組將重為900N的物體從一樓勻速提升至六樓，所用的拉力為360N，繩子自由端移動的速度為0.3ms。(己知每層樓高3m)求：(1)小明所用的時間；(2)拉力的功率；(3)所做的額外功： (4)在此基礎(chǔ)上再加一個滑輪做動滑輪使用，組成一個新的滑輪組，提升相同的重物時，滑輪組的機械效率將如何改變?為什么?25、均勻細長棒AB，其質(zhì)量為m，A端用細線懸掛起來且懸線豎直，B端無阻礙地斜向浸沒在水池中，當它穩(wěn)定靜止時，棒被浸沒部分的長度是全長的3/5，如圖所示，求棒的密度是多少？