2022年简单机械功功率知识点练习题 .pdf
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1、名师精编优秀资料1认识杠杆杠杆是最基本的简单机械。细心一点,在各种机械装置中都能找到杠杆的影子。所谓杠杆,就是一根在力的作用下可绕一固定点转动的硬棒。这里,硬是指受力时形状的变化很小;棒也不一定是直的,它可以是各种形状。如马路边上垃圾桶的盖子,我们倒垃圾时掀开垃圾桶的盖子,它就是一杠杆。杠杆的特征在于转动,因此,辨别杠杆时,关键判断它能否在力的作用下,绕固定点转动,如果转动,则该装置一定是杠杆。面对实物,面对固定的图形,如何判断它是否绕轴转动,这就要求我们有丰富的想象力。我们平时骑的自行车,很多部件都是杠杆,你能识别出来吗?(1)支点:杠杆绕着它转动的点,也叫做转轴。(2)动力:推动杠杆转动的
2、力(动力可以是人力,也可以是畜力、 风力、 电力、水力、蒸汽压力等) 。(3)阻力:阻碍杠杆转动的力。(4)动力臂:从支点到动力作用线的垂直距离。(5)阻力臂:从支点到阻力作用线的垂直距离。正确辨认杠杆的标准是:把实物抽象成“硬棒”,找出一点(支点) 、二力(动力和阻力)、二臂(动力臂和阻力臂)。2怎样画杠杆示意图画杠杆示意图是研究杠杆的重要方法,是实物杠杆的科学抽象,是物理学的书面语言。只有正确画出杠杆示意图,才能进一步研究杠杆问题。如图 11-1 所示,用撬棒撬石头的时候,撬棒就是一根杠杆,如何画出撬棒的杠杆示意图呢?作图步骤如下:精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳
3、总结 - - - - - - -第 1 页,共 30 页名师精编优秀资料(1)画出杠杆:用粗线条把杠杆主要形态画出来,不要画实物外形。(2)找出支点:设想杠杆转动,在杠杆转动时找出支点,可用“”表示,也可用“”表示,并标出字母“O” 。(3)标出两力:根据杠杆的转动方向,判断动力、阻力的方向,并用“力的示意图”表示动力 F1、阻力 F2,动力和阻力的作用点均应画在杠杆上。(4)作出两臂:用三角板的一条直角边与力的作用线重合,让另外一条边通过支点,从支点向力的作用线(必要时可正向延长或反向延长)画垂线(力的延长线画虚线),作出动力臂和阻力臂,并用大括号括出动力臂和阻力臂,分别用字母l1、l2表示
4、 . 要求学生认真、 工整地画出杠杆示意图。除要标明支点, 动力和动力臂, 阻力和阻力臂外,还要按比例画出力和力臂,点要清、线要明。撬棒的示意图如图11-2 所示3杠杆的平衡条件同学们在实验室用天平测质量时,总是在天平的横梁水平后,才读出被测物体的质量。人们用扁担挑货物时,肩膀一定要在扁担的适中位置,货物才会平衡,人走起路来也才方便。类似天平的横梁水平和扁担的水平的现象就是杠杆平衡。物理上,把杠杆保持静止或匀速转动叫做杠杆平衡。杠杆平衡,说明杠杆的运动状态不发生变化。初中阶段只研究杠杆处于静止状态的平衡。杠杆平衡时必须满足一定的条件,这一条件叫做杠杆的平衡条件。实验研究得到的杠杆的平衡条件是:
5、动力动力臂 =阻力阻力臂, 写成公式为: F1l1=F2l2。杠杆的平衡条件也可以改成比例的形式:1221llFF,它表示动力臂L1是阻力臂L2的几倍,则动力 F1就是阻力F2的几分之一。杠杆转动是力和力臂共同作用的结果,因此,杠杆平衡也是力和力臂共同的平衡,也即是精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页,共 30 页名师精编优秀资料力和力臂乘积的平衡。4杠杆的应用杠杆的分类有不同的标准。例如用是否省力作标准,根据杠杆的平衡条件F1l1=F2l2,也以把杠杆的应用分为省力、费力、等力三类。(1)省力杠杆:如图11-3 所示,其动力臂大
6、于阻力臂,平衡时动力小于阻力,即l1l2,F1F2。特点是用较小的动力可以克服较大的阻力,使用时动力作用点移动的距离就要相应增加,即省力的代价是费距离。撬棒、拔钉榔头、脚刹车的踏板装置、起瓶盖用的起子都属于这类杠(2)费力杠杆:如图11-4 所示,其动力臂小于阻力臂,平衡时动力大于阻力,即l1F2。特点是用较大的动力去克服较小的阻力,但作用时可使动力作用点移动较小的距离,即费力的收获是距离、节约时间,钓鱼竿、铁锹、缝纫机脚踏板、镊子都属于这类杠杆。(3)等臂杠杆:如图11-5 所示,其动力臂等于阻力臂,平衡时动力等于阻力,即l1=l2,F1=F2。特点是既不省力也不费力,但使用方便。常用的托盘
7、天平是等臂杠杆,所以用天平测物体质量时,砝码的读数就是物体质量。普通剪刀也近似是等臂杠杆。各类杠杆各有利弊,在选用时应从有利于生产、生活出发,根据实际需要来选定杠杆的形状和类型,这也是设计和使用更复杂的机械的基本思想。要注意有的杠杆可以省力,有的杠杆可以省距离,这下你感受到杠杆的魅力了吧!但是省力又同时省距离的杠杆是没有的,即熊掌和鱼不可兼得。(1)认识杠杆。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页,共 30 页名师精编优秀资料活动一:使用筷子吃饭这是中国人发明的特殊的生活方式。同学们从小就会使用筷子,为什么筷子能把食物从碗中取出送入
8、口中呢?请你仔细观察、分析筷子的使用,是否会发现在使用过程中筷子的两端总是以你的中指为轴在转动,当你夹起食物时大拇指是否在向下用力?活动二:同学们利用自带的工具分别打开汽水瓶盖和罐头盖,请仔细观察这些工具是如何工作的。如要打开一瓶罐头,是不是要把螺丝刀靠在罐子的边缘作为支撑,并把螺丝刀的顶端戳进盖子的下端,然后在柄端施加一个向下的压力,这时螺丝刀的顶端在支点的支撑下往上翘起,于是盖子就被掀起。活动三:用羊角锤去拔木块上的钉子,仔细观察羊角锤是怎样拔出钉子的。并说明羊角锤在拔钉子的过程中是怎样运动的。通过上述活动, 注重分析杠杆的基本条件:都受力的作用; 都是 “硬棒”, 不能用铁丝、绳子代替;
9、 都有固定转动轴。在此基础上, 认识杠杆的几个概念:支点(O) 、动力( F2) 、阻力( F2) 、动力臂( l1) 、阻力臂 (l2)。(2)研究动力效果与哪些因素有关?将杠杆装到支架上,在杠杆支点左边两格处挂两个钩码,作为阻力。活动一:在杠杆支点右边一格处、二格处、三格处分别用弹簧测力计竖直向下拉,使杠杆在水平位置平衡,比较三次拉力的大小。活动二:在杠杆支点右边两格处用弹簧测力计拉,改变拉力方向多次,观察每次杠杆水平平衡时,比较动力大小。活动三:在杠杆支点右边不同位置,用弹簧测力计沿不同方向拉,利用三角板,确保每次拉时,从支点到力的作用线的垂直距离相等,比较动力大小。分析三次活动结果,动
10、力作用的效果与力的大小、方向、作用点有关吗?力的作用点和力的方向,对力的作用效果的影响,可以用支点到力的作用线的垂直距离来替代吗?研究杠精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页,共 30 页名师精编优秀资料杆时,为什么要引入力臂概念,你现在明白了吗?(3)研究杠杆的平衡条件。活动一:观察杆秤称水果的过程,你认为杆秤是杠杆吗?它的固定点在哪里?杆秤是怎样平衡的?猜猜看,杠杆的平衡与哪些因素有关?活动二:将杠杆装到支架上,观察杠杆是否静止在水平位置。若不在水平位置平衡,可调节杠杆两边的螺母,使杠杆在水平默默平衡。这样做的原因:读取力臂方便
11、。用弹簧测力计测出一只钩码的重力大小。在杠杆支点的左边挂一定数量的钩码,在杠杆支点的右边也挂上钩码,直至杠杆平衡。改变钩码的数量或改变钩码挂在杠杆上的位置,让杠杆重新在水平位置平衡,重复多做几次平衡实验,得到不同数据。让杠杆械端受到的力作为阻力,杠杆右端受到的力作为动力,每一次实验,都要把数据记录在下的表格中。实验次数动力 F1/N 动力臂 l1/m 阻力 F2/N 阻力臂 l2/m 1 2 3 4 用弹簧测力计继续研究。请同学们仔细观察、分析实验数据,能否发现杠杆平衡时所遵循的规律。你可以把动力、精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 5
12、 页,共 30 页名师精编优秀资料动力臂作为一组,阻力、阻力臂作为一组,将每组数据分别加一加、减一减、乘一乘、除一除,看看杠杆平衡时它们之间有什么关系?若在记录数据时。使用两个想象中的单位:一是把“一只钩码重”作为力的单位,二是把杠杆上“一格长”作为力臂单位,表格中的数据将如何变化?本实验中,你是如何控制变量的?为什么还要用弹簧测力计继续研究?若某次数据符合 “动力 +动力臂 =阻力 +阻力臂”,你能否得出杠杆的平衡条件是“F1+l1=F2+l2(4)探索杠杆的类型活动一:请一位力气大的男生直接用手把汽水瓶盖打开,能成功吗?再请一位力气小的女生用起瓶器打开瓶盖。想一想,使用起瓶器有什么好处?活
13、动二:同学们分组交流:如图11-6 所示,使用图中各种杠杆,分析、比较用力大小,移动距离多少,这些杠杆有什么特点?当我们想用一个较小力克服一个较大的力时,我们需要选用哪种杠杆?当我们想通过一个较小距离就可以得到一个较大距离时,我们需要选用哪种杠杆?一、认识杠杆精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页,共 30 页名师精编优秀资料1.定义:我们把绕转动的、或等叫作杠杆。2.五要素:五要素支点杠杆绕着的点,一般用字母表示动力使杠杆转动的力,一般用字母表示阻力阻碍杠杆转动的力,一般用字母表示动力臂从支点到的距离,一般用字母表示阻力臂从支点到
14、的距离,一般用字母表示二、杠杆力臂的画法力臂画法:“先找点,再找线,从点到线做垂线”。五步:找支点 O;画力的作用线(虚线 );画力臂 (虚线,过支点作力的作用线的垂线,标垂足 );标力臂 (大括号或背向箭头)。标字母练一练画力臂精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页,共 30 页名师精编优秀资料三、杠杆平衡条件杠杆平衡的条件是:(用字母表示:)四、杠杆的分类1、省力杠杆:当L1L2时, F1 F2,即动力阻力。特点是,但费;2、费力杠杆:当L1L2时, F1 F2,即动力阻力;特点是,但省;3、等臂杠杆:当L1=L2时, F1 F
15、2,即动力阻力;A. 钓鱼竿、 B.镊子、 C.钳子、 D. 理发剪刀、 E.瓶起子、 F. 天平、 G.定滑轮、 H.动滑轮1定滑轮的实质滑轮是一种简单机械,它通常是由一个带凹槽的轮子绕上绳索、缆绳或链条组成的。在旗杆顶上就有一个滑轮,如图11-7 所示。这个滑轮是固定在旗杆顶上的,所以叫定滑轮。定滑轮是一个什么样的简单机械呢?如图 11-8 所示,甲图是一个等臂杠杆的示意图。现在把等臂杠杆进行如下的等效变换:先把直棒加宽变形成一个圆轮,支点、动力、阻力、动力臂、阻图 12 反O G F O F 图 10 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - -
16、 -第 8 页,共 30 页名师精编优秀资料力臂均保持不变(图乙) ,再把圆轮的边缘挖一个槽,这就变成了一个滑轮,最后把它固定使用就成了定滑轮(图丙)。使用定滑轮时,把重物系在绳的一端,将绳绕过滑轮的槽,在槽的另一端用力拽绳子,如图丁所示。无论你横着、斜着或竖直向下拉绳子,通过凹槽里绳子的作用,都可将你的拉力转变成向上的拉力,从而把重物提起来。从图丙可知,定滑轮是绕轴转动的,轴是定滑轮的支点。动力臂与阻力臂等长,均等于滑轮半径。由杠杆平衡条件F1l1=F2l2可知,动力等于阻力。由此可见,定滑轮的实质是一个等臂杠杆,使用它既不省力也不省距离,但改变了用力方向,使工作更方便。定滑轮在实际生活中有
17、着广泛的应用:如船员向下用力,可以升起船帆;向下拉动窗帘的引线,可以使窗帘闭合或拉开;建筑工人站在地面上从不同角度用力,都可以将不太重的建筑材料提升到高处。2动滑轮的实质在生产和生活中,人们发现将滑轮的使用方法改变一下,就可以起到省力的作用。如图11-9 所示,甲图是将滑轮连在想移动的物体上,用手拉绳时,滑轮和重物一起上升,这样使用的滑轮叫动滑轮。甲图中将要移动的物体现在由绕在滑轮上的左、右两段绳子牵拉着,可见,使用动滑轮可以小一半力。动滑轮的这一特点可以根据杠杆平衡条件证明。从图乙可知,动滑轮随时绕悬绳与滑轮的接触点转动,此点即为动滑轮的支点。再将动滑轮加工压缩变形成一根直棒,支点、动力、阻
18、力、 动力臂、阻力臂均保持不变 (图丙) ,这样动滑轮就成了变形的杠杆(图丁)。若拉线都是平行的时候,动力臂为轮的直径,阻力的二分之一,即使用动滑轮可省一半力。由此可见,动滑轮的实质是动力臂为阻力臂二倍的杠杆,使用时可省一半力,但要多移动精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 9 页,共 30 页名师精编优秀资料一倍距离(即把重物提升1m,你就得拉绳子2m) ,且不能改变力的方向。3滑轮组的特点定滑轮虽然不省力,但可以改变用力的方向,给人们带来方便;动滑轮不能改变用力方向,但可以省力, 省力情况是人们最为关心的。有没有办法使两者的优势都得以
19、充分地发挥呢?我们可以把定滑轮和动滑轮连在一起,组成滑轮系统,也就是滑轮组,用滑轮组拉物体会更省力。使用滑轮组可以省多少力呢?使用滑轮组时,由于环绕滑轮组的绳子不仅很长, 而且被动、定滑轮分为好几段,多圈绕合的几段绳子共同承担吊物重,重物和动滑轮的总重由几段绳子承担,提起重物所用的力就是总重量的几分之一。如图11-10 所示。也就是,拉动一段绳子,就可以节省数倍的力量。使人们的起重、运输等工作更加轻松。在分析滑轮组省力情况时,若只要数出有几段绳子吊着动滑轮就能算出省力到几分之一。同学们在实际使用时,往往不会判断物重由几段绳子承担,可用下列两种方法判断:( 1)一条绳子串绕在滑轮组上以后,被定滑
20、轮、动滑轮分成几段,除了手拉的一段需要判断是否承受物重以外,其余各段都承担物重。手拉的一段如果由定滑轮引出,不承担物重;手拉的一段由动滑轮直接引出,就承担物重。(2)在动滑轮与定滑轮之间画一条虚线将它们隔离开,数出绕在动滑轮上的绳子段数即可。使用滑轮组可以省力,却是费了距离的结果。对滑轮组来说,省力到几分之一,费距离到原来的几倍。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 10 页,共 30 页名师精编优秀资料滑轮的结构:主要部分是能绕轴转动的轮子。观察使用时的情景:a. 使用时滑轮轴的位置固定不动;这种滑轮称为定滑轮;b. 使用时轴的位置随被
21、拉物体一起运动,这种滑轮称为动滑轮。4. 滑轮是一种简单机械。定滑轮和动滑轮的实质1回忆杠杆的五个要素,找出定滑轮支点,确定其动力臂和阻力臂的大小关系。2请学生根据以上分析,解释为什么斜着拉动重物时,拉力的大小不变。3得出结论:定滑轮实质是一个等臂的杠杆。4找出动滑轮的支点,强调这是一个瞬时支点,拉力的方向一定要竖直向上,确定其动力臂和阻力臂,并比较其的大小关系。(动力臂是阻力臂的2 倍)5请学生进一步分析,解释为什么斜着拉动重物时,拉力的大小会变大(动力臂变小)。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 11 页,共 30 页名师精编优秀资
22、料6得出结论:动滑轮实质是一种能省力的杠杆。三、滑轮组1定义:将定滑轮和动滑轮组合在一起的组合装置称为滑轮组。2特点:既能省力又能改变力的方向重物和动滑轮的重力由几段绳子承担,提起重物所用的力就是物重的几分之一。简单滑轮组的设计与组装例:按照要求组装下列滑轮组。(动滑轮自重不计)用 G/2 的力提起重物;用 G/3 的力提起重物如图所示,每个钩码的质量是50g,滑块A 在钩码的作用下恰能沿水平面匀速滑动,那么滑块 A 受到的摩擦力是( ) A294 N B196 N C098 N D 049 N 一、夯实基础(每空2 分,共 28 分)1定滑轮实质是_杠杆,使用定滑轮可以改变_,但它不能 _。
23、2动滑轮实质是_的杠杆,使用动滑轮可以_力,但 _改变力的方向。3如图所示的甲、乙两个装置中各使用了一个滑轮。其中甲图中的滑轮是_滑轮,乙图中的滑轮是_滑轮。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 12 页,共 30 页名师精编优秀资料4用一个定滑轮和一个动滑轮组成的滑轮组提升重物时,人对绳子的拉力是70 N,则可匀速提起 _N或_N 的重物。5如图所示,有四个滑轮组,若分别用来把60 N 的重物提起。在动滑轮、绳重和摩擦不计的情况下,则F1=_N ,F2=_N,F3=_N,F4=_N。二、提升能力(每题5 分,共 35 分)6如图所示的滑
24、轮匀速提升重物,那么AF1方向的拉力最小BF2方向的拉力最小CF3方向的拉力最小D三个方向的拉力都一样大7如图所示的装置中,甲物重5 N,乙物重 3 N。甲、乙均保持静止状态,不计弹簧测力计自重。则甲受到的合力和弹簧测力计的示数分别是A0 N,3 N B0 N,5 N 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 13 页,共 30 页名师精编优秀资料C2 N,5 N D2 N,3 N 8如图所示,动滑轮重2 N,弹簧秤的示数为10N,则拉力 F 和物体的重为A20N,18N B10N,18N C18N,10N D20N,20N 9在不计机械自重
25、和摩擦的情况下,能用10N 的拉力不能提起重20N 物体的简单机械是A一个动滑轮B一个定滑轮C杠杆D一个定滑轮和一个动滑轮组成的滑轮组10如图所示,用三种不同的方式分别拉同一物体在水平地面上做匀速直线运动,所用拉力分别为F1、F2和 F3,则它们的大小关系正确的是AF3F1F2 BF1F2F3 CF2F1F3 DF3F2F111使用滑轮组可以达到的目的是A省力而且一定能改变力的方向B省力但不可能改变力的方向C省力而且能省距离D能省力而且也可以改变力的方向12一位同学双手的最大拉力为500 牛,现在他用一个动滑轮和一个定滑轮组成的滑轮组,最多能提起的物重为A500 牛B1000 牛C1500 牛
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