第十二章簡單機(jī)械 考綱內(nèi)容 第1課時杠桿滑輪 考情分析 考點梳理 剖析重點實驗 重難點突破 課堂精煉 考綱內(nèi)容 考點1認(rèn)識杠桿及相關(guān)概念 考點2知道杠桿的平衡條件及其應(yīng)用 考點3認(rèn)識定滑輪和動滑輪 知道定滑輪 動滑輪 滑輪組的作用 能從實際生活中識別出簡單機(jī)械 考情分析 近幾年中考對本章知識的考查主要集中在杠桿的五要素 杠桿的平衡條件及應(yīng)用 滑輪的應(yīng)用等方面 考查難度適中 復(fù)習(xí)過程中應(yīng)該注重知識在物理現(xiàn)象中的靈活運(yùn)用以及實驗?zāi)芰Ψ矫娴挠?xùn)練 主要以填空 選擇 計算 實驗題 綜合題為主 考點梳理 1 定義 在力的作用下能繞著轉(zhuǎn)動的棒 2 杠桿有關(guān)的名詞 1 使杠桿繞著轉(zhuǎn)動的固定點叫 用符號表示 2 使杠桿轉(zhuǎn)動的力叫 用符號表示 3 阻礙杠桿轉(zhuǎn)動的力叫 用符號表示 一 杠桿 固定點 支點 硬 O 動力 F1 阻力 F2 4 從支點到動力作用線的距離叫 用符號表示 5 從支點到阻力作用線的距離叫 用符號表示 3 杠桿的平衡條件 即 動力臂 阻力臂 l1 I2 動力 動力臂 阻力 阻力臂 F1l1 F2l2 4 杠桿的分類 大于 省 費(fèi) 小于 費(fèi) 省 等于 1 定滑輪 定義 只繞軸轉(zhuǎn)動而不隨重物一起移動的滑輪 實質(zhì)是 杠桿 如圖1 特點 不能但是能改變 理想的定滑輪 不計輪軸間摩擦 F G 二 其他簡單機(jī)械 等臂 省力 力的方向 2 動滑輪 定義 繞軸轉(zhuǎn)動且隨重物一起移動的滑輪 實質(zhì)是 動力臂為阻力臂2倍的杠桿 如圖2 特點 能省的力 但不能改變 理想的動滑輪 不計軸間摩擦和動滑輪重 則 F G 2 省力 力的方向 一半 3 滑輪組 定義 定滑輪 動滑輪組合成滑輪組 特點 使用滑輪組既能又能 滑輪組省力情況 幾段繩子承擔(dān)重物和動滑輪的總重 提起重物所用的力就是物重的幾分之一 理想的滑輪組 不計輪軸間的摩擦和動滑輪的重力 拉力 F 只忽略輪軸間的摩擦 則拉力F 省力 G物 n 改變力的方向 G物 G動 n 繩子自由端移動距離s繩 或速度v繩 與重物移動的距離s物 或速度v物 的關(guān)系 s繩 v繩 怎樣判斷滑輪組的省力情況 用 隔離法 把重物和動滑輪從滑輪組中 隔離 出來 直接與動滑輪連接的繩子的根數(shù)為n 則有n根繩子承擔(dān)動滑輪及重物 ns物 nv物 組裝滑輪組方法 根據(jù) 奇動偶定 的原則 n為奇數(shù)時 繩子先從動滑輪開始 n為偶數(shù)時 繩子先從定滑輪開始 然后從里向外 逐個繞在滑輪上 如果知道F的方向 用 逆繞法 即根據(jù)F的方向?qū)⒗K子從外輪引出 然后從外向里 逐個繞在滑輪上 每個滑輪上只能穿繞繩子一次 不能交叉重復(fù) 然后固定好 4 輪軸 是由一個軸和一個大輪組成 能繞共同軸線轉(zhuǎn)動的杠桿 使用輪軸時F1R F2r 5 斜面 是一種費(fèi)了距離但能力的簡單機(jī)械 FL Gh F 斜面高度一定時 斜面越 越 省 Gh L 緩 省力 例1 2014 錦州 在探究 杠桿的平衡條件 實驗中 所用的實驗器材有杠桿尺 支架 細(xì)線 質(zhì)量相同的鉤碼若干 1 將杠桿裝在支架上 發(fā)現(xiàn)杠桿右端下沉 此時應(yīng)將杠桿兩側(cè)的平衡螺母同時向調(diào) 2 調(diào)節(jié)杠桿在水平位置平衡的主要目的是方便 剖析重點實驗 杠桿的平衡條件 左 直接從杠桿上測出力臂 3 某同學(xué)進(jìn)行正確的實驗操作后 能不能根據(jù)圖3甲這一組數(shù)據(jù)得出探究結(jié)論 填 能 或 不能 理由是 4 如圖甲所示 杠桿在水平位置平衡 如果在杠桿兩側(cè)各去掉一個相同的鉤碼 則杠桿 填 左 或 右 端將下沉 5 如圖乙所示 用彈簧測力計在C處豎直向上拉 當(dāng)彈簧測力計逐漸向右傾斜時 若使杠桿仍然在水平位置平衡 則彈簧測力計的示數(shù)將 填 變大 變小 或 不變 原因是 不能 實驗次數(shù)太少 得出的結(jié)論具有偶然性 變大 左 其力臂變小 6 實驗結(jié)束后 小明提出了新的探究問題 若支點不在杠桿的中點時 杠桿的平衡條件是否仍然成立 于是小組同學(xué)利用如圖乙所示裝置進(jìn)行探究 發(fā)現(xiàn)在杠桿左端的不同位置 用彈簧測力計豎直向上拉使杠桿處于平衡狀態(tài)時 測出的拉力大小都與杠桿平衡條件不相符 其原因是 杠桿自重的影響 例1圖4所示的用具中 屬于費(fèi)力杠桿的是 重難點突破 一 杠桿的分類 B 點撥 先確定各個圖的動力臂與阻力臂的關(guān)系再進(jìn)行比較 吳曉是一名釣魚愛好者 如圖5所示 吳曉用力向上拉魚竿 把魚拉出水面 此時 釣魚竿可以看成一個 A 省力杠桿 增大兩只手之間的距離能省力一些B 省力杠桿 減小兩只手之間的距離能省力一些C 費(fèi)力杠桿 減小兩只手之間的距離能省力一些D 費(fèi)力杠桿 增大兩只手之間的距離能省力一些 變式拓展1 D 例2畫出圖6所示的杠桿的力臂 二 畫力臂 答案 點撥 1 找出支點O 2 畫力的作用線 即沿力方向所在的直線 用虛線畫 3 畫力臂 過支點垂直力的作用線作垂線 4 標(biāo)出力臂 畫出圖7中的動力臂l1和阻力臂l2 答案 變式拓展2 例3如圖8所示 畫出使輕質(zhì)杠桿保持平衡的最小力F的示意圖和對應(yīng)的力臂 答案 三 解決杠桿平衡時動力最小問題 點撥 此類問題中阻力 阻力臂為一定值 要使動力最小 必須使動力臂最大 要使動力臂最大需要做到 在杠桿上找一點 使這點到支點的距離最遠(yuǎn) 動力方向應(yīng)該是過該點且和該連線垂直的方向 如圖11所示 甲物體靜止于水平地面上時 對地面的壓強(qiáng)為p1 輕質(zhì)杠桿AB的支點為O OB 3AO 現(xiàn)在杠桿的A端用輕繩將甲物體吊起 在杠桿的B端懸掛質(zhì)量為4kg的乙物體 杠桿在水平位置平衡 此時甲物體對地面的壓強(qiáng)為p2 且p1 3p2 g取10N kg 求 1 杠桿A端受到的拉力是多少N 2 甲物體的重力是多少N 變式拓展4 答案 1 120N 2 180N 提示 甲物體懸掛在杠桿上平衡時受三個力作用 由p1 3p2 可得F1 3F2 即第二種情況的支持力是重力的1 3 例5使用圖12所示裝置提升物體 既能省力 又能改變力的方向的是 C 五 認(rèn)識定滑輪 動滑輪 滑輪組的作用 點撥 1 先判斷承受繩子的段數(shù)n 直接與動滑輪連接的繩子的根數(shù)為n 則有n根繩子承擔(dān)動滑輪及重物 2 由F G物 n可判斷F的大小 3 F的方向向上不可以改變力的方向 F的方向向下就可以改變力的方向 在如圖13所示的各種情況中 用同樣大小的力將重物勻速提升 若不計摩擦和滑輪重 物重最大的是 C 變式拓展5 例6按要求完成圖14中滑輪組的繞法 六 組裝滑輪組 答案 點撥 根據(jù) 奇動偶定 的原則 n為奇數(shù)時 繩子先從動滑輪開始 n為偶數(shù)時 繩子先從定滑輪開始 某工人利用滑輪組豎直向下拉 將重物勻速提起 請在圖15中完成此要求 答案 變式拓展6 如圖16所示 某人用該滑輪組勻速提起重力是90N的物體 所用的拉力是50N 求 1 該滑輪組動滑輪的重力是多大 2 若用該滑輪組勻速提起重力是50N的物體 所用拉力是多大 3 若將物體提高10m 繩子末端移動的距離是多少 整題中不計繩重及摩擦 七 有關(guān)滑輪組的計算 1 此滑輪組由2段繩子承擔(dān)物重 所以F 1 2 G物 G動 則G動 2F G物 2 50N 90N 10N 2 F 1 2 G物 G動 1 2 50N 10N 30N 3 s 2h 2 10m 20m 答案 點撥 先確定繩子的段數(shù)n 再根據(jù)F G物 G動 n或變形得到 1 2 問 3 確定滑輪組承擔(dān)物重的繩子段數(shù) 根據(jù)繩端移動距離和物體上升高度之間的關(guān)系s nh來計算繩子末端移動的距離 如圖17所示 通過滑輪組用200N的拉力在20s內(nèi)將重為480N的物體勻速提高2m 不計繩重和摩擦 求 1 動滑輪重 2 繩自由端的移動速度 3 若重物再增加150N 要使重物勻速上升 作用在繩自由端的拉力至少多大 變式拓展7 1 小剛家廚房里有一把多功能剪刀 圖18中標(biāo)注了該剪刀的相關(guān)用途 對于它的使用 以下分析正確的是 A 做啟瓶器使用時 它是一個費(fèi)力杠桿B 做剪刀使用時 物體越靠近O點越省力C 做削皮刀使用時 刀刃很鋒利 是為了增大壓力把果皮削掉D 做擠壓鉗使用時 擠壓齒尖銳 是為了減小壓強(qiáng)把果殼擠開 B 課堂精煉 2 圖19是某運(yùn)動員在水平地面上做俯臥撐時的情景 她的重心在A點 體重為500N 設(shè)地面對兩個手掌的支持力為F 在運(yùn)動員身體撐起的過程中 A 支持力F一定不做功B 支持力F一定做功C 支持力F 500ND 支持力F 500N A 3 用下列簡單機(jī)械 使物重同為G的物體都處于靜止?fàn)顟B(tài) 不計摩擦 機(jī)械自重及繩重 其中用力最小的是 A 4 如圖21所示 把一根質(zhì)量忽略不計的木棒AOB從O點懸掛 AO 3OB 當(dāng)在B端掛一個重為300N重物時 要使木棒在水平位置靜止 則需要在A點施加的豎直向下的動力F為N 若保持動力F始終豎直向下 將重物緩慢提升 則拉力F的大小將 填 變小 變大 或 不變 100 不變 5 2015 泰州 有一杠桿經(jīng)過調(diào)節(jié) 處于水平平衡狀態(tài) 如圖22所示 在A點懸掛三個鉤碼 每個鉤碼重均為0 5N 要使杠桿水平平衡 需在B點懸掛個鉤碼 取走懸掛在B點的鉤碼 改用彈簧測力計在C點豎直向上拉 使杠桿水平平衡 測力計的拉力為N 如改變測力計拉力的方向 使之斜向右上方 杠桿仍然水平平衡 測力計的讀數(shù)將 2 3 增大 6 2012 廣東 如圖23 請在杠桿A處畫出把物體拉起時的最小拉力F1 并畫出拉力F1的力臂L1 答案略 7 2014 廣東 如圖24所示 利用鐵架臺 帶有刻度的杠桿 細(xì)線 數(shù)量足夠的鉤碼等實驗器材探究杠桿的平衡條件 1 實驗前杠桿如圖所示 為使杠桿處在平衡狀態(tài) 應(yīng)將杠桿右端的平衡螺母B向 填 左 或 右 調(diào) 2 記錄實驗數(shù)據(jù)的表格如下表 請將表頭欄目 實驗所記錄的數(shù)據(jù)補(bǔ)充完整 水平 右 水平 2 動力 F1 N 阻力臂 l2 m 0 2 0 3 考綱內(nèi)容 考情分析 考點梳理 剖析重點實驗 重難點突破 課堂精煉 第2課時機(jī)械效率 考綱內(nèi)容 考點1理解有用功 額外功和總功 考點2理解機(jī)械效率 考點3會測定某種簡單機(jī)械 滑輪組或斜面 的機(jī)械效率 考情分析 近年來廣東省試題主要考查機(jī)械效率的計算 探究滑輪組和斜面的機(jī)械效率 功 功率和機(jī)械效率的內(nèi)容是力學(xué)知識的綜合體現(xiàn) 功 功率和機(jī)械效率的計算和實驗是中考的重點知識 各個題型時常出現(xiàn) 同學(xué)們在復(fù)習(xí)中要對概念的理解 計算和實驗多加掌握 考點梳理 1 有用功 使用機(jī)械時 為完成某項任務(wù)而的功 用符號表示 2 額外功 把不需要但又不得不做的功叫做 用符號表示 3 總功 與之和 用公式W總 表示 一 各種功 必須做 W有 額外功 W額 有用功 額外功 W有 W額 1 概念 跟的比值 2 公式 3 特點 使用任何機(jī)械都不可避免地要做額外功 有用功總是小于總功 所以機(jī)械效率總是1 機(jī)械效率通常用百分?jǐn)?shù)表示 4 滑輪組的機(jī)械效率的測量 原理 W有用 W總 Gh Fs 應(yīng)測物理量 鉤碼重力G 鉤碼提升的高度h 拉力F 繩的自由端移動的距離s 器材 除鉤碼 鐵架臺 滑輪 細(xì)線外 還需要刻度尺 彈簧測力計 二 機(jī)械效率 有用功 總功 W有 W總 小于 滑輪組的機(jī)械效率當(dāng)不計繩重與機(jī)械間的摩擦?xí)r 滑輪組的機(jī)械效率只與 有關(guān) 與 等無關(guān) 同一滑輪組 提升物體越重 滑輪組的機(jī)械效率越 提升同一物重 動滑輪組的重力越大 滑輪組的機(jī)械效率越 被提升物體重力 動滑輪的重力 物體上升的高度h 繩子移動的距離s 對繩子的拉力 高 低 5 測斜面機(jī)械效率時要測的物理量有 斜面機(jī)械效率公式 原理 6 斜面的機(jī)械效率只跟和有關(guān) 與其他因素?zé)o關(guān) 當(dāng)斜面的粗糙程度一定時 斜面越緩 斜面機(jī)械效率越 斜面的傾斜程度一定時 斜面越粗糙 斜面機(jī)械效率越 斜面高h(yuǎn) 斜面長L 物體的重力G 在斜面上對物體的拉力F Gh FL 斜面的粗糙程度 斜面的傾斜程度 低 低 例1同學(xué)們在探究 影響滑輪組機(jī)械效率高低的因素 時提出了下列假設(shè) 滑輪組的機(jī)械效率高低可能與動滑輪重有關(guān) 滑輪組的機(jī)械效率高低可能與被提物體的重有關(guān) 滑輪組的機(jī)械效率高低可能與物體被提升高度有關(guān) 滑輪組的機(jī)械效率高低可能與承重繩子段數(shù)有關(guān) 剖析重點實驗 一位同學(xué)設(shè)計了如圖25所示的四個滑輪組 并將所測實驗數(shù)據(jù)填入下表 66 7 80 1 在表中填上第3次和第4次實驗的機(jī)械效率 2 根據(jù)實驗 填 或 可知 滑輪組的機(jī)械效率高低與被提物重有關(guān) 3 根據(jù)實驗 和 可知 滑輪組的機(jī)械效率與無關(guān) 4 通過實驗可以發(fā)現(xiàn) 不同滑輪組提升相同重物時 動滑輪越重 機(jī)械效率越 5 要研究滑輪組機(jī)械效率高低是否與物體被提升高度有關(guān) 應(yīng)該選用 填 同一 或 不同 滑輪組 提升 填 相同 或 不同 的高度去研究 承擔(dān)物重的繩子段數(shù) 小 或低 同一 不同 例1小明打水時把桶掉進(jìn)井底 他要把桶打撈上來 他對做的功是有用功 對做的功是額外功 重難點突破 桶 一 理解有用功 額外功和總功 水 點撥 判斷做的是有用功還是額外功 先要明確工作目的是什么 小明的目的是打撈桶 所以對桶做的功是有用功 變式拓展1 如圖26所示 小王站在高3m 長6m的斜面上 將重200N的木箱 沿斜面勻速從底端拉上頂端 拉力大小恒為120N 所花時間是10s 求 1 小王對物體做的有用功 2 小王做的額外功 3 小王對木箱做功的總功率 4 斜面的機(jī)械效率 1 600J120J 3 72W 4 83 3 例2關(guān)于機(jī)械效率 下列說法正確的是 A 機(jī)械效率越高 所做的有用功越多B 總功少的機(jī)械 效率越高C 額外功少的機(jī)械 機(jī)械效率越高D 總功一定時 有用功多的機(jī)械的效率高 D 二 理解機(jī)械效率 點撥 使用機(jī)械時 機(jī)械效率是指有用功在總功中占的比例 機(jī)械效率高說明有用功在總功中占的比例大 但有用功不一定多 變式拓展2 下列關(guān)于機(jī)械效率的說法正確的是 A 機(jī)械效率小于1B 有用功越多 機(jī)械效率越高C 功率大的機(jī)械 機(jī)械效率高D 額外功越少的機(jī)械 機(jī)械效率越高 A 例3 2013 遼陽 用如圖27所示的滑輪組提升物體 已知物重為200N 拉力為120N 物體被提升了2m 所用時間為2s 那么此滑輪組的機(jī)械效率是 拉力的功率是W 83 3 三 計算機(jī)械效率 240 點撥 機(jī)械效率1 基本公式 W有 W總 2 滑輪組還可分為豎直方向拉物體和水平方向拉物體兩種情況 1 豎直方向拉物體時 W有 W總 Gh Fs 2 水平方向拉物體前進(jìn)時 W有 W總 fl Fs f指物體水平方向所受的阻力 l指物體移動的距離 F指繩子自由端所受的拉力 s指繩子自由端移動的距離 3 由P W t求出拉力的功率 變式拓展3 小明用如圖28所示滑輪組將一個放在水平地面上的物體勻速拉動 物體移動了3m 物體重為2000N 與地面的接觸面積為0 5m2 運(yùn)動過程中物體受到的摩擦力為450N 繩自由端受到的拉力F為200N 求 1 小明對物體做的有用功 2 拉力F做的功 3 該裝置的機(jī)械效率 答案 1 W有 fl 450N 3m 1350J 2 W總 Fs 200N 9m 1800J 3 W有 W總 100 450N 3m 200N 9m 100 75 1 2015 河北 用四只完全相同的滑輪和兩根相同的繩子組成如圖29所示的甲 乙兩個滑輪組 在繩自由端用大小分別為F1和F2的拉力 將相同的物體勻速提升相同的高度 若不計繩重和摩擦 下列說法不正確的是 A F1大于F2B F1和F2做的功一定相等C 甲 乙的機(jī)械效率不相等D 繩子自由端移動的距離不相等 物體運(yùn)動時間可能相等 C 課堂精煉 2 2013 廣東 如圖30所示 用滑輪組將物塊從位置A勻速拉到位置B 請在圖中畫出最省力的繞線方法 物塊移動的距離為cm 若此時繩自由端所用拉力為10N 物塊受到的摩擦力為18N 滑輪組的機(jī)械效率為 10 60 3 2010 廣東 如圖31所示 某人站在A處用一根繩子和兩個滑輪提起物體B 所用的拉力F 100N 物體B重300N 不計滑輪重和繩重 不計摩擦力 畫出最省力的繞線 答案 不計滑輪重和繩重 不計摩擦力 承擔(dān)物重的繩子段數(shù)為n G F 300N 100N 3滑輪組由3段繩子承擔(dān)物重 繞線如圖所示 4 2014 呼和浩特 已知斜面傾角為30 斜面高為2m 小兵同學(xué)用繩子沿斜面將重為400N的木箱由斜面底端勻速拉到頂端 拉力大小為300N 繩重不計 求 1 小兵對木箱做的有用功 2 斜面的機(jī)械效率 3 斜面對物體施加的摩擦力 5 2011 巴東 如圖32所示 搬運(yùn)工人用滑輪組提升重540N的物體 所用的拉力F為200N 物體以0 2m s的速度勻速上升了10秒 不計繩重 繩與滑輪的摩擦 求 1 物體上升的高度 2 拉力F所做的功 3 若物重只有240N 滑輪組的機(jī)械效率 謝謝