中考物理总复习:简单机械
【知识梳理】
一、杠杆
1、定义:___________________________________叫杠杆。
说明:①杠杆可直可曲,形状任意。
②有些情况下,可将杠杆实际转一下,来帮助确定支点。如:鱼杆、铁锹。
五要素——组成杠杆示意图。
①支点:____________________。用字母O 表示。
②动力:____________________。用字母 F1 表示。
③阻力:_____________________。用字母 F2 表示。
说明 动力、阻力都是杠杆的受力,所以作用点在杠杆上。
动力、阻力的方向不一定相反,但它们使杠杆的转动的方向相反
④动力臂:________________________。用字母l1表示。
⑤阻力臂:_________________________。用字母l2表示。
画力臂方法:一找支点、二画线、三连距离、四标签
⑴ 找支点O;⑵ 画力的作用线(虚线);⑶ 画力臂(虚线,过支点垂直力的作用线作垂线);⑷ 标力臂(大括号)。
研究杠杆的平衡条件:杠杆平衡是指:__________________________。
实验前:应调节杠杆两端的螺母,使杠杆在水平位置平衡。这样做的目的是:可以方便的从杠杆上量出力臂。
结论:杠杆的平衡条件(或杠杆原理)是:____________________________。
写成公式F1l1=F2l2 也可写成:F 1/ F2=l2 / l1
4、应用:
名称 结 构特 征 特 点 应用举例
省力杠杆 动力臂大于阻力臂 省力、费距离 撬棒、铡刀、动滑轮、轮轴、羊角锤、钢丝钳、手推车、花枝剪刀
费力杠杆 动力臂小于阻力臂 费力、省距离 缝纫机踏板、起重臂人的前臂、理发剪刀、钓鱼杆
等臂杠杆 动力臂等于阻力臂 不省力不费力 天平,定滑轮
说明:应根据实际来选择杠杆,当需要较大的力才能解决问题时,应选择________杠杆,当为了使用方便,省距离时,应选________杠杆。
二、滑轮
1、定滑轮:
①定义:_____________________________________的滑轮。
②实质:定滑轮的实质是:______杠杆
③特点:使用定滑轮不能省力但是能___________________。
④对理想定滑轮(不计轮轴间摩擦)F=G绳子自由端移动距离SF(或速度vF) = 重物移动的距离SG(或速度vG)
2、动滑轮:
①定义:_______________________的滑轮。(可上下移动,也可左右移动)
②实质:动滑轮的实质是:_______________________的省力杠杆。
③特点:使用动滑轮能省一半的力,但不能改变动力的方向。
④理想的动滑轮(不计轴间摩擦和动滑轮重力)则:
F= 1/ 2G只忽略轮轴间的摩擦则
拉力F= 1/2(G物+G动)绳子自由端移动距离SF(或vF)=2倍的重物移动的距离SG(或vG)
3、滑轮组
①定义:定滑轮、动滑轮组合成滑轮组。
②特点:使用滑轮组既能省力又能_____________________
③理想的滑轮组(不计轮轴间的摩擦和动滑轮的重力)拉力F= 1/n G 。
只忽略轮轴间的摩擦,则拉力F= 1/n (G物+G动)
绳子自由端移动距离SF (或vF)=n倍的重物移动的距离SG(或vG)
④组装滑轮组方法:首先根据公式n=(G物+G动) / F求出绳子的股数。然后根据“奇动偶定”的原则。结合题目的具体要求组装滑轮。
三、机械效率
1、有用功:定义:对人们有用的功。
公式:W=Gh(提升重物)=W-W =ηW总 斜面:W有用= Gh
2、额外功:定义:并非我们需要但又不得不做的功
公式:W额= W总-W有用=G动h(忽略轮轴摩擦的动滑轮、滑轮组) 斜面:W额=f L
3、总功: 定义:有用功加额外功或动力所做的功
公式:W总=W有用+W额=FS= W有用/η
斜面:W总= fL+Gh=FL
4、机械效率:
① 定义________________________________。
② 公式:
斜 面:
定滑轮:
动滑轮:
滑轮组
③ 有用功总小于总功,所以机械效率总小于1 。通常用___________表示。某滑轮机械效率为60%表示有用功占总功的60% 。
④提高机械效率的方法:____________________________________。
5、机械效率的测量:
① 原 理:
②应测物理量: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
③器 材:除钩码、铁架台、滑轮、细线外还需____________、________________。
④步骤:必须匀速拉动弹簧测力计使钩码升高,目的:________________________。
⑤结论:影响滑轮组机械效率高低的主要因素有:A动滑轮越重,个数越多则额外功相对就多。
B提升重物越重,做的有用功相对就多。C 摩擦,若各种摩擦越大做的额外功就多。
绕线方法和重物______________不影响滑轮机械效率。
【中考练兵】
一、选择题
1、如图所示,在调节平衡后的杠杆两侧,分别挂上相同规格的钩码,杠杆处于平衡状态.如果两侧各去掉一个钩码,下列说法正确的是( )
A. 左端下沉 B. 右端下沉 C. 仍然平衡 D. 无法判断
2、如图所示的用具中属于费力杠杆的是( )
A. 食品夹 B. 瓶盖起子 C. 螺丝刀 D. 钳子
3、骑自行车上一个陡坡时,有经验的同学会沿S型路线骑行,他这样做是为了( )
A. 缩短上坡过程中所走的路程 B. 减少上坡过程中所做的功
C. 减小上坡过程中所施加的力 D. 缩短上坡过程中所用的时间
4、下列关于机械效率的说法正确的是
A.机械效率不可能达到100%
B.随着科学技术的发展,机械效率可能会大于100%
C.滑轮组的机械效率一定大于动滑轮的机械效率
D.杠杆的机械效率一定大于动滑轮的机械效率
5、甲吊车比乙吊车的机械效率高,当它们分别把相同质量的物体匀速提升相同高度时,则( )
A甲吊车的电动机做的有用功较多 B 乙吊车的电动机做的额外功较多
C甲吊车的电动机做的总功较多 D 甲、乙两吊车的电动机做的总功相同
6、学校旗杆顶端装有一个定滑轮,在升旗仪式中( )
A. 该滑轮可以省力 B. 该滑轮可以省功
C. 该滑轮可以改变力的方向 D. 做的功都是有用功
7题图 8题图
7、某实验小组分别用如图所示的甲、乙两个滑轮组(每个滑轮重相同)匀速提起相同的重物.不计绳重及摩擦,下列说法正确的是( )
A. 甲图省力,机械效率甲图大 B. 甲图省力,机械效率一样大
C. 乙图省力,机械效率一样大 D. 乙图省力,机械效率乙图大
8、如图所示,用一根绳子绕过定滑轮,一端拴在钩码上,手执另一端,分别用力F1、F2、F3匀速拉起钩码。忽略绳子与滑轮的摩擦,下列说法中正确的是
A. F1较小 B. F2较大
C. F1、F2、F3的大小不能确定
D. 如果将钩码提升相同的高度,那么力F1、F2、F3做的功相等
9题图 10题图
9、甲乙两个滑轮组如图4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G1 = G2,拉力做的额外功相同
B.若G1 = G2,拉力做的总功相同
C.若G1 = G2,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
10、如图所示,一根粗细均匀的铁棒AB静止在水平地面上,现用力F将铁棒从水平地面拉至竖直立起。在这个过程中,力F作用在A端且始终与铁棒垂直,则用力F将( )
A.逐渐变大 B.逐渐变小 C.保持不变 D.先变小后变大
11. 工人们为了搬运一个笨重的机器进入厂房, 他们设计了如图3 所示的四种方案( 机器下方的小圆表示并排放置的圆形钢管的横截面) 。其中最省力的方案是
12.如图6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
13.如图是研究杠杆平衡条件的实验装置,要使杠杆在水平位置平衡,B处应挂与A处同样大小的钩码个数为( )
A. 6个 B.4个 C. 3个 D.2个
14-个滑轮组经改进后提高了机械效率,用它将同一物体匀速提升同样的高度,改进后与改进前相比( )
A.有用功减少,总功减少 B.有用功增加,总功增加
C.有用功不变,总功不变 D.有用功不变,总功减少
二、填空题
1、如图所示,分别用定滑轮、动滑轮把重力相同的甲、乙两物体在相同时间内匀速提升相同的高度(不计机械自重和摩擦),则所用拉力F甲 F乙(选填“>”、“<”或“=”),拉力做功的功率P甲 P乙(选填“>”、“<”或“=”).
1题图 2题图 3题图 4题图
2、如图所示,斜面长1m,高0.4m,用大小为5N沿斜面向上的拉力F,将重10N的铁块从底端匀速拉到顶端,斜面的机械效率为 ;若仅使倾角θ逐渐增大,沿斜面向上的拉力将逐渐 (选填“增大”、“不变”或“减小”),此斜面的机械效率将逐渐 (选填“增大”、“不变”或“减小”).
3、如图所示,轻质杠杆ABO能绕O点自由转动,若在杠杆末端A点施加一个力提起重物G,使杠杆在水平位置平衡,则此杠杆 (选填“一定”或“不一定”)是省力杠杆;若在A点施加一个最小的力使杠杆在水平位置平衡,此力的方向是 .
4.如图所示,用一个滑轮组匀速提升重为200N的物体,在物体上升2m的过程中,人所用的拉力为125N,则此滑轮组的机械效率为 .
5.如图所示,工人用240N的拉力,在15s的时间内,将重600N的建筑材料提升到6m高的楼顶上,绳子自由端移动了 m,拉力做的功是_____J,拉力的功率是_____W。
5题图 6题图 7题图 8题图
6.如图所示,小明正在做俯卧撑,把他的身体看作一个杠杆,O为支点, A 为重心,他的体重为550N。地面对手的支持力F 的力臂是________m ,大小为________ N。
7.如图所示,一根粗细均匀的杠杆,等距标注了刻度,可绕A端转动,当在B处施加30N竖直向上的拉力F时,杠杆刚好平衡,则杠杆自重为______N。
8.如图所示,小华同学在“测滑轮组机械效率”的实验中,应竖直向上_________拉动绳子的自由端。若钩码G重为3N,小华所用拉力F为1.2N,则滑轮组的机械效率为_________;若换成重为5N的钩码G′再进行实验,此滑轮组的机械效率将_________ (选填“变大”、“变小”或“不变”)。(3分)
三、作图、
1、图所示杠杆OBA处于平衡状态,请分别画出F1的力臂L1和F2的力臂L2。
3、“糖枣”是上杭古田红色旅游圣地的美食。图10示意了筷子夹“糖枣”的情景,此时筷子是 杠杆(填“省力”、“费力”或“等臂”)。 请在图中画出“糖枣”所受重力的示意图。
4.轻质杆OA的A端挂一重物,在绳子拉力作用下保持静止,请画出图中绳对A点的拉力F1及对应的力臂L1。
四、实验题
1.如图所示,晓月利用铁架台、带有刻度的杠杆,细线、若干砝码等试验装置探究杠杆的平衡条件。请你回答下列问题:
在挂钩码前,晓月发现杠杆左端低,右端高,她将杠杆两端的平衡螺母向 调节,使杠杆在水平位置平衡。
接着晓月在杠杆的两端挂上不同数量的钩码,移动钩码的位置,保持杠杆在水平位置平衡。其目的是: ; 。
(改变钩码数量与位置,获取三组测量数据(如下表),可以减少实验的 ,根据表中的数据你得出杠杆的平衡条件是: ,并完成下表中的空格。
实验测量数据记录表:
实验次序 动力F1/N 动力臂L1/cm 阻力F2/N 阻力臂L2/cm
1 2.0 5.00 1.0 10.00
2 2.0 10.00 2.0 10.00
3 2.0 10.00 2.0
2、用如图所示器材测滑轮组的机械效率。
⑴在图上画出滑轮组最省力的绕线方式。
⑵安装好实验器材后,记下钩码和拴住弹簧测力计的线端原先的位置,
⑶某同学正确测得钩码上升的高度为0.2m,钩码重1.5N,其他被
测和计算的数据如下表:
拉力F/N 拉弹簧测力计的线端通过距离S/m 有用功W有用/J 总功W总/J
0.6 0.4 0.3 0.24
上表中肯定错误的数据是 。
⑷若用上述装置提起重1.5N的钩码,机械效率为 1;提起重3N的钩码,机械效率为 2,则 1 2(填“>”、“<”或“=”)
3、如图所示是某同学探究“斜面的机械效率”实验装置图.实验前他做了如下猜想:
A.斜面的机械效率可能与斜面的粗糙程度有关.
B.斜面的机械效率可能与斜面的倾斜度有关.
他在实验时用弹簧测力计拉着同一木块沿斜面向上做匀速直线运动,分别做了四次实验,并记录实验数据如下:
实验次数 斜面倾斜程度 斜面粗糙程度 木块重量G/N 斜面高h/m 拉力F/N 斜面长s/m 有用功W有/J 总功W总/J 机械效率η
1 较缓 木板表面 2 0.1 0.6 0.5 0.2 0.3 67
2 较陡 木板表面 2 0.2 1 0.5 0.4 0.5 80%
3 最陡 木板表面 2 0.3 1.4 0.5 0.6 0.7 86%
4 最陡 毛巾表面 2 0.3 1.6 0.5
(1)请将上表所缺的数据补充完整.
(2)比较 两次实验可知猜想A是正确的.
(3)比较1、2、3次实验得到的结论是:当斜面粗糙程度相同时,斜面越陡机械效率
四.计算题
1、工人用如图所示的装置将重物提高5m,已知物重为800N,人对绳的拉力为500N。
求此过程中:
(1)做的做功。(2)做的有用功。(3)滑轮组的机械效率。
2、 有一质量为20kg 的正方体物体放在水平地面上, 它的体积为8 ×10 - 3m3 , 某人想通过如图20 所示的滑轮来竖直提起这个物体。( g =10N/ kg)
( 1) 该物体的密度是多大
( 2) 当人用250N 的力向下拉绳子时, 物体恰好能匀速上升, 物体上升3m后恰好到达目标位置, 求此过程中人所做的功
( 3) 该定滑轮的机械效率是多大
3、某物体在竖直方向受到90N的拉力,以0.2m/s的速度匀速向上运动.(空气阻力不计)求:
(1)物体在10s内上升的距离.
(2)物体受到的重力.
(3)如图所示,若改用机械效率为80%的滑轮组,用10N的拉力使物体仍以0.2m/s的速度匀速向右移动,求10s内人对物体所做的有用功率.
4、现有重800N的木箱A,小李同学想把它搬到高为6m、长为10m的斜面上,如图所示,他站在斜面上,沿斜面向上用600N的拉力使木箱A以0.2m/s的速度匀速从斜面底端到达斜面顶端。求:
(1)小李同学拉木箱的功率是多大
(2)该斜面的机械效率是多少
(3)木箱A在斜面上匀速运动时受到的摩擦力是多大
6、用如图所示的滑轮组提升货物,已知动滑轮重30N,货物重360N、上升速度是0.3m/s,拉力F的功率是180W(不计绳重)。求:
⑴滑轮组的机械效率η
⑵货物上升3m过程中,克服摩擦力做的功。
7.如图16所示,重为1140 N的物体,它与水平地面的接触面积为
1.5×103 cm2。工人师傅用600 N的力匀速提升物
体,物体的速度为0.2 m/s。(不计摩擦及绳重)
求:(1)工人师傅拉绳的功率;
(2)滑轮组的机械效率;
(3)体重为450 N的小明用此滑轮组提升物体,但物体没有被拉
动,物体对地面的最小压强为多大。
O
F1
l1
l2
F2
l1
l2
F2
F1
F1
l1
F2
l2
η
W有用
W总
=
η
Gh
FL
=
η
Gh
Fs
=
Gh
Fh
=
G
F
=
η
Gh
Fs
=
Gh
F2h
=
G
2F
=
η
Gh
Fs
=
Gh
Fnh
=
G
nF
=
η
W有用
W总
=
Gh
Fs
=
A
B
C
D
图6
F3
F1
F2
F4
O
A
图16
A