简单机械-讲义(共28页).doc





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1、精选优质文档-倾情为你奉上简单机械及其特点 杠杆五要素和平衡条件 1杠杆的五要素和平衡条件 定义一根在力的作用下绕着_转动的硬棒叫做杠杆五要素支点如图所示,杠杆绕着_,用字母_表示动力如图所示,使杠杆_的力,用字母_来表示阻力如图所示,_杠杆转动的力,用字母_来表示动力臂如图所示,从支点到_的_,用字母l1表示阻力臂如图所示,从支点到_的_,用字母l2表示探究杠杆平衡条件探究过程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,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结论动力动力臂阻力阻力臂F1l1F2l2说明为了消除实验中错误的结论:动
2、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【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 力臂关系力的关系距离关系实例省力杠杆l1_l2F1_F2省力,距离羊角锤、起子、撬棒等费力杠杆l1_l2F1_F2_,省距离钓鱼竿、起重机的吊臂、镊子等等臂杠杆l1_l2F1_F2不省力,不费力天平、定滑轮等【提示】省力杠杆必然费距离,省距离杠杆必费力,既省力又省距离的杠杆是不存在的 滑轮 比较分类 定滑轮动滑轮滑轮组示意图定义中间的轴_的滑轮和重物一起_的滑轮定滑轮、动滑轮
3、组合成滑轮组实质_杠杆动力臂为阻力臂_倍的_杠杆特点不能_但是能改变_能省_的力,但不能改变_在不考虑绳子重及滑轮重和摩擦力的情况下,F_距离的关系_【提示】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。 斜面与轮轴 斜面轮轴示意图 定义一个与水平面成一定夹角的倾斜平面由_和_组成,能绕共同轴线转动的_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_,支点就在_,轮轴在转动时轮与轴有相同的_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,主要取决于动力作用在轮还是
4、轴。重难点突破 杠杆【例1】如图所示的工具中属于费力杠杆的是( ),核桃夹) ,船桨),手推车) ,碗夹)A B C D【方法技巧】联系生活经验,要判断杠杆的类型,可依据杠杆的动力臂和阻力臂大小关系:若动力臂大于阻力臂,则是省力杠杆,如刹车、撬棒、铡刀等;若动力臂小于阻力臂,则是费力杠杆,如镊子、起重机的起重臂等;若动力臂等于阻力臂,则为等臂杠杆,如天平和定滑轮等。【针对性训练】1)如图所示,将边长为10cm的正方体合金块,用细绳挂在轻质杠杆的A点处,在B点施加力F130N时,杠杆在水平位置平衡,合金块对水平地面的压强恰好为0。撤去F1,在B点施加力F2时,合金块对地面的压强为1.2103Pa
5、。(OB3OA,g取10N/kg) (1)画出F2的力臂;(2)求合金块的质量;(3)求F2的大小。 滑轮【例2】)如图所示,用下列装置提升同一重物,若不计滑轮自重及摩擦,则最省力的是( ),A ) , B) , C) ,D )【方法技巧】竖直方向的滑轮组,理想状态时,若有n段绳子和动滑轮直接接触,即F,snh,v绳nv物;若是实际状态,只考虑动滑轮的重,F,若同时考虑绳子的重和摩擦,则F,但不影响距离和速度的关系。 【针对性训练】 2)如图所示,分别用甲乙两滑轮组提升重物。已知重物G1G212,滑轮重与物重之比G3G113,G4G214,若要在相同时间,将重物提升相同的高度,不计绳重与摩擦。
6、则绳子自由端的速度v甲v乙_,拉力F1F2_。实验突破 探究杠杆平衡的条件 【例】在探究“杠杆平衡条件”的实验中,采用了如图所示的实验装置。(1)调节杠杆平衡时,都应该使它在_位置平衡。根据图示杠杆所处的位置,应将平衡螺母向_(选填“右”或“左”)调整。 (2)挂上钩码,正确调节使杠杆再次平衡。此时挂在杠杆上的钩码施加的动力、阻力方向恰好与杠杆_,挂钩码位置所对应的刻度值就等于_。(3)某小组同学在杠杆左右两侧分别挂上不同数量的钩码,同时调节平衡螺母使杠杆平衡,你认为他们的做法是_。(4)实验的结果如下表所示: 动力(F1/N)动力臂(L1/cm)阻力(F2/N)阻力臂(L2cm)366325
7、524224369234264428甲同学分析实验数据后认为杠杆的平衡条件是:动力动力臂阻力阻力臂。乙同学分析实验数据后认为杠杆的平衡条件是:动力动力臂阻力阻力臂。两个同学都认为自己是对的,对方是错误的,那么你认为他们中正确的应该是_同学,原因是_同学的结论仅从部分实验数据分析得到,不是所有实验数据都满足他总结的结论。(5)下列正在使用中的杠杆:用镊子取砝码、用扳手拧螺母、用钉锤拔钉子,属于费力杠杆的是_。【实验拓展】(1)让支点在杠杆的中央是为了_;实验时应多次测量是为了_;(2)实验时加减砝码应使杠杆在水平位置平衡,这样做的好处是:便于在杠杆上直接测量_; (3)如图所示,实验时若用弹簧测
8、力计在C处竖直向上拉,当弹簧测力计逐渐向右倾斜时,使杠杆仍然在水平位置平衡,则弹簧测力计的示数将_(选填“变大”、“变小”或“不变”)。【方法技巧】本题考查了杠杆平衡的调节,杠杆平衡条件的应用等问题,是实验的常考问题,一定要掌握。探究杠杆平衡条件时,要使力臂在杠杆上,有两个条件:杠杆在水平位置平衡;力竖直作用在杠杆上。优化训练简单机械及其特点一、选择题1根据工作需要选择合适的工具是劳动者的基本技能。要剪断铁丝等较硬的物体,下图中的4种剪刀应选择( ),A) ,B) ,C) ,D)2下图所示的工具中,属于费力杠杆的是( ),A.起子) ,B.剪子) ,C.钳子) ,D.镊子) 3如图所示,婷婷同
9、学用12N的水平拉力F拉滑轮,使足够长的木板A以0.2m/s的速度在水平地面上匀速运动,物体B相对于地面静止,弹簧测力计的示数为2N。若不计滑轮重、弹簧测力计重、绳重和滑轮摩擦,则下列说法中正确的是( )AB受到的摩擦力大小为2N,方向为水平向左B木板A受到地面的摩擦力大小为2N,方向水平向左C拉力F做功的功率为1.2WD在运动过程中若将拉力F增大,弹簧测力计的示数也将增大4端午节彦君坐动车到荆州旅游,下列对相关的物理现象分析合理的是( )A彦君坐在飞驰的列车中认为自己是静止的,她是以从身边走过的列车员为参照物B火车站,人必须站在安全线以外的区域候车,是因为人与行驶的列车之间的空气流速大,压强
10、小C动车减速进站时,桌子上的水杯向前滑动,是因为速度减小,水杯受到的惯性减小D彦君在九龙渊观看了场面激烈的龙舟赛,参赛选手使用的船桨是省力杠杆5简单机械在我们的生活中应用很广泛,下图是使用简单机械匀速提升同一物体的四种方式(不计机械重和摩擦),其中不省力的是( ),A) ,B) ,C) ,D) 6)(多选)用四只完全相同的滑轮和两根相同的绳子组成如图所示的甲、乙两个滑轮组,在绳自由端用大小分别为F1和F2的拉力,将相同的物体匀速提升相同的高度。若不计绳重及摩擦,下列说法正确的是( )AF1大于F2BF1和F2做的功一定相等C甲、乙的机械效率不相等D绳子自由端移动的距离不相等,物体运动的时间可能
11、相等7 (多选)我市环卫工人用垃圾夹捡垃圾,结构图如图所示,拉绳的一端固定在手把上,另一端穿过空心管与两夹爪的一端相连。当用力捏手把时,夹爪在拉绳的作用下可夹持物体,同时弹簧被压缩;当松开手把时,夹爪在弹簧的作用下恢复原状。以下分析正确的是( ) A手把是省力杠杆B垃圾夹结构中包含多个杠杆C弹簧的作用是使垃圾夹在不使用时夹爪处于闭合状态D使用垃圾夹捡垃圾方便快捷但不能减少环卫工人对垃圾做的功二、填空及简答题8使用动滑轮可以_,但不能改变动力的方向;使用定滑轮不能省力,但可以改变动力的_。 9如图是运动员在空中降落时的图片。请回答下列问题:降落伞打开后,最终匀速降落。运动员在匀速降落过程中,机械
12、能如何变化?答:_。 10图中是挖井时从井中提升沙土的杠杆示意图。杠杆AB可以在竖直平面内绕固定点O转动。已知AOOB32,悬挂在A端的桶与沙土所受的重力为200N,悬挂在B端的配重所受的重力为80N。当杠杆AB在水平位置平衡时,加在配重下面绳端的竖直向下的拉力F是_N。11用一杆秤称得物体的质量是2kg,如图所示。根据杆秤上秤钩、提纽和秤砣三者的位置关系,估测出秤砣的质量大约是_kg。,(第11题图) ,(第12题图)12如图所示的杠杆(自重和摩擦不计),O为支点,A处挂一重为100N的物体,为保证杠杆在水平方向平衡,在中点B处沿_(选填“F”、“F1”或“F2”)方向施加一个最小的力为_N
13、。三、作图与实验探究题13如图所示,杠杆在力F1、F2的作用下(F2未画出)处于平衡状态。O为支点,L2是力F2的力臂,请在图中画出F1的力臂L1和力F2的示意图。 14物理实验复习时,小美和小丽在探究有关杠杆平衡的问题:(1)小美先将杠杆调至水平位置平衡,在左右两侧各挂如图甲所示的钩码后,杠杆的_端下降。要使杠杆重新在水平位置平衡,如果不改变钩码总数和悬挂点位置,只需将_即可。(2)小丽还想探究当动力和阻力在杠杆同侧时杠杆的平衡情况,于是她将杠杆左侧的所有钩码拿掉,结果杠杆转至竖直位置,如图乙所示。小丽在A点施加一个始终水平向右的拉力F,却发现无论用多大的力都不能将杠杆拉至水平位置平衡。你认
14、为原因是_。(3)他们认为(2)问中拉力是做功的。如果水平向右的拉力F大小不变,OA长L,将杠杆从竖直位置拉着转过30的过程中,拉力F做功为_。,图甲) ,图乙)四、计算应用题15小明做俯卧撑时(如图所示),可将其视为一个杠杆,重心在O点。他将身体撑起时,地面对两脚尖的支持力为250N,两脚尖与地面的接触面积为60cm2,双手与地面的接触面积为300cm2。(1)画出以B为支点时重力的力臂l。(2)如果小明的两脚尖对地面的压强与双手对地面的压强之比为52,地面对双手的支持力为多少?(3)小明在1min内做了30个俯卧撑,每次肩部上升的距离都为0.36m,则他1min内克服重力所做的功为多少?
15、2 机械效率 考点清单 机械效率 三种功有用功我们需要的,必须要做的功叫做有用功,用W有表示额外功我们在做有用功的同时,我们还不得不做的功叫做额外功,用W额表示总功有用功与额外功之和是叫做总功,用W总表示。用公式表示为_机械效率定义物理学中,将_跟_的比值叫做机械效率,用_表示表达式_说明机械效率是一个比值,通常用百分数表示,由于有用功_总功,故机械效率总_机械效率的高低与使用机械是省力还是费力 测量滑轮组的机械效率原理_过程沿_方向_拉动弹簧测力计使钩码升高,测出钩码重力G、钩码提升的高度h、拉力F、绳的自由端移动的距离s结论同一滑轮组,提升重物越重,机械效率越_;提升相同重物,滑轮组越多,
16、机械效率越_,但越_力提高机械效率的方法_动滑轮的重;加润滑油,减小_;_物重重难点突破 机械效率【例1】下列做法不能够改变滑轮组机械效率的是( )A改变提升重物的高度 B用体积相等的塑料动滑轮代替铸铁动滑轮C提升更重的物体 D给定滑轮加润滑油【方法技巧】影响滑轮组效率高低的因素:a动滑轮越轻,个数越少,即减小机械自重,则额外功相对就少,机械效率越高;b提升重物越重,做的有用功相对就多,机械效率越高;c若各种摩擦越小(如减小机件间的摩擦),做的额外功就越少,机械效率越高。【针对性训练】1小明用两个相同的滑轮组成不同的滑轮组(如图所示),分别将同一物体匀速提高到相同高度,滑轮组的机械效率分别为1
17、、2。下列关系正确的是(忽略绳重及摩擦)( ) AF1F2,12BF1F2,12CF1F2,12 DF12 测滑轮组机械效率【例2】在“探究滑轮组的机械效率”时,小明利用两组滑轮组进行了5次测量,用一个动滑轮和一个定滑轮测定前4组数据,用两个动滑轮和两个定滑轮得第5组数据,测得数据如表:(不计滑轮重) 实验次数动滑轮重G动/N物重G/N钩码上升高度h/m动力F/N动力作用点移动距离s/m滑轮组的机械效率/%10.510.10.70.347.620.510.20.70.647.630.520.11.10.360.640.540.120.35140.10.5(1)请根据前四组数据,在图甲中画出实验
18、中滑轮组的绕绳方法。 (2)实验中应沿竖直方向_拉动弹簧测力计。(3)表格中编号处数据应为_;根据图乙中弹簧测力计可知编号处数据应为_N。(4)由表中第1、2组数据可知,同一滑轮组的机械效率与_无关。(5)由表中第3、4组数据可知,同一滑轮组的机械效率与摩擦和_有关。(6)有的同学认为:“机械越省力,它的机械效率越高”。你认为这句话是_(选填“正确”或“错误”)的。你是用收集的数据中_两组数据对比分析来判断的。【方法技巧】此题是“探究滑轮组的机械效率”实验,考查了滑轮组机械效率的计算,根据数据分析影响滑轮组效率的因素,同时考查了有关滑轮组的组装及测力计的读数问题,要细心分析每一个问题。【实验拓
19、展】为了测量绳子自由端的拉力F,A同学认为应该在弹簧测力计静止时读数,B同学认为应该在缓慢匀速提升时记数,正确的是_(选填“A”或“B”)同学的方法。理由是:_【针对性训练】2甲、乙两个滑轮组如图所示,其中的每一个滑轮都相同,用它们分别将重物G1、G2提高相同的高度,不计滑轮组的摩擦,下列说法中正确的是( ) A若G1G2,拉力做的额外功相同 B若G1G2,拉力做的总功相同C若G1G2,甲的机械效率大于乙的机械效率D用甲乙其中的任何一个滑轮组提起不同的重物,机械效率不变3下表是小明测一滑轮组机械效率时收集的有关数据。 项目数据次数动滑轮重G动/N物重G/N钩码上升高度h/m动力F/N动力作用点
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