物理复习导与练——专题十二:简单机械
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一、杠杆
1、定义:在力的作用下 的硬棒叫杠杆。
2、五要素——组成杠杆示意图。
①支点:杠杆绕着转动的 。用字母O 表示。
②动力: 的力。用字母 F1 表示。
③阻力: 的力。用字母 F2 表示。
④动力臂:从支点到 的距离。用字母l1表示。
⑤阻力臂:从支点到 的距离。用字母l2表示。
力臂的画法: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)。
3、研究杠杆的平衡条件:
杠杆平衡是指:杠杆静止或匀速转动。
结论:杠杆的平衡条件(或杠杆原理)是: 。写成公式 也可写成: 。
4、应用:(杠杆的分类)
名称 结构特征 特 点 应用举例
省力 杠杆 动力臂 阻力臂 、 、 、轮轴、 、钢丝钳、手推车、花枝剪刀
费力 杠杆 动力臂 阻力臂 缝纫机踏板、起重臂 人的前臂、 、
等臂 杠杆 动力臂 阻力臂 ,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,应选择省力杠杆,当为了使用方便,省距离时,应选费力杠杆。
二、滑轮:
1.定滑轮:
①定义: 固定不动的滑轮。
②实质:定滑轮的实质是:
③特点:使用定滑轮不能 但是能改变 。
④对理想的定滑轮(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:和重物一起移动的滑轮。(可上下移动,也可左右移动)
②实质:动滑轮的实质是: 。
③特点:使用动滑轮能省 ,但不能改变 。
④理想的动滑轮(不计轴间摩擦和动滑轮重力)则:F= G;只忽略轮轴间的摩擦则拉力F= (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: 、 组合成滑轮组。
②特点:使用滑轮组既能省 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= G 。只忽略轮轴间的摩擦,则拉力F= (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)
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。
4.轮轴和斜面
(1)轮轴:实质是可以连续旋转的杠杆,是一种省力机械。轮和轴的中心是支点,作用在轴上的力是 力F2,作用在轮上的力是 力F1,轴半径r,轮半径R,则有F1R=F2r,因为R>r,所以F1(2)斜面:是一种 机械。斜面的坡度越 ,省力越多。
三、机械效率
1、有用功——W有用:使用机械时,对人们有用的功叫有用功。也就是人们不用机械而直接用手时必须做的功。在提升物体时,W有用= 。
2、额外功——W额外
(1)使用机械时,对人们没有用但 的功叫额外功。
(2)额外功的主要来源:①提升物体时,克服机械自重、容器重、绳重等所做的功。②克服机械的 所做的功。
3、总功——W总:
(1)人们在使用机械做功的过程中实际所做的功叫总功,它等于有用功和额外功的 。即:W总= 。
(2)若人对机械的动力为F,则:W总=
4、机械效率——η
(1)定义: 叫机械效率。 (2)公式:η= W有用/ W总。
(3)机械效率总是小于 。 (4)提高机械效率的方法①减小 ,②改进机械,减小自重。
5、机械效率的测量:
①原 理:
②应测物理量: 、 、 、 。
③器 材:除钩码、铁架台、滑轮、细线外还需 、 。
④步骤:必须 拉动弹簧测力计使钩码升高,目的:保证测力计示数大小不变。
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。
D、绕线方法和重物提升高度不影响滑轮机械效率。
课堂练习固基础
1.下列简单机械中,属于省力杠杆的是( )
A.筷子 B.理发剪 C.羊角锤 D.钓鱼竿
2.如图所示,杠杆处于平衡状态,下列操作中能让杠杆继续保持平衡的是( )
A.将左右两边的钩码均向外移动一格
B.在左右两边钩码的下方各加一个钩码,位置保持不变
C.将左右两边的钩码各去掉一个,位置保持不变
D.将左边的钩码向里移动一格,同时将右边钩码去掉一个并保持位置不变
3.如图是滑轮的两种用法,以下说法中正确的是( )
A.甲是动滑轮,使用时不能省力 B.乙是动滑轮,使用时可以省力
C.甲是定滑轮,使用时可以省力 D.乙是定滑轮,使用时不能省力
4.关于功率和机械效率,下列说法正确的是( )
A.功率大的机械,机械效率一定高
B.做功多的机械,机械效率一定高
C.做相同的有用功,额外功少的机械,机械效率一定高
D.省力的机械,机械效率一定高
5.如图所示,日常生活或生产实践中使用的机械,与其它机械模型不同的是( )
A.汽车方向盘 B.动滑轮 C.盘山公路 D.钓鱼竿
6.李玲玲同学用水桶从水井中提水做清洁,她在把水从井底提上来的过程中,下列关于做功的说法中正确的是( )
A.对桶所做的功是有用功 B.对水所做的功是额外功
C.对水所做的功是有用功 D.对水所做的功是总功
7.如图所示,已知滑轮重20N,用甲、乙两种方式匀速提升重为100N的物体,用的拉力分别为F甲、F乙,机械效率分别为η甲、η乙则( )
A.F甲=F乙;η甲=η乙 B.F甲<F乙;η甲<η乙
C.F甲>F乙;η甲<η乙 D.F甲>F乙;η甲>η乙
8.用相同的定滑轮和相同的动滑轮组成甲、乙两个滑轮组,如图所示,用它来提升同一物体,甲滑轮组将物体举高l米,乙滑轮组将物体举高1.5米,在不计摩擦的条件下,下列说法中正确的是( )
A. 甲滑轮组拉力大,它的机械效率低
B. 乙滑轮组将物体举得高,所以它的机械效率高
C. 甲滑轮组将物体举得低,所以它的机械效率高
D. 乙滑轮组做的有用功多,但甲、乙机械效率相等
9.工人利用如图所示的滑轮组,将重800N的物体竖直向上匀速提升1m,工人对绳的拉力为500N,则滑轮组对重物所做的有用功W有和该滑轮组此时的机械效率η分别是( )
A.W有=500J,η=62.5% B. W有=500J,η=80%
C.W有=800J,η=62.5% D. W有=800J,η=80%
10.下列关于功率和机械效率的说法中,正确的是( )
A.功率大的机械,做功一定多 B.做功快的机械,功率一定大
C.效率高的机械,功率一定大 D.做功多的机械,效率一定高
11.小刚和小明分别用沿斜面向上的力F甲、F乙把同一重物匀速拉到两个斜面的顶端,若两个斜面光滑、等高,甲斜面长4m,乙斜面长5m,所做的功跟别是W甲、W乙,则下列说法正确的是( )
A. 使用甲斜面比使用乙斜面要省功 B. 甲斜面的机械效率比乙斜面的机械效率高
C. 拉力F甲与F乙之比为5:4 D. 两个拉力做功W甲与W乙之比为4:5
12.的质量为 kg。若秤砣有缺损时,则杆秤所示的质量值 被测物的真实质量值(选填“小于”、“等于”或“大于”)。
13.用如图所示的滑轮组,将重为10N的物体以0.1m/s的速度匀速提升,拉力F=6N,拉力的功率为 W,滑轮组的机械效率 ,若不计绳重及摩擦,动滑轮重为 N。
14.小明沿水平方向用力推静止在水平地面上的桌子,但没有推动,此时他对桌子的推力 桌子所受到的阻力(填“大于”、“小于”或“等于”),此过程中小明 (填“有”或“没有”)做功。
15.某台机器的铭牌上标有5KW,合 W,表示的物理意义是 ,这台机器在1h内做的功是 J。
16.小华同学用100N的水平推力,推放在水平地面上重500N的物体,使其作匀速直线运动.若该物体在10s内移动5m,则在此过程中它的速度 m/s,小华做的功是 J,功率是 W.
17.如图所示,某人将一物体用F=40 N的推力匀速将一个重180 N的物体推上高h=1 m、长s=6 m的斜面,则此人对物体做的总功为 J,额外功为 J,斜面的机械效率为 ,摩擦力 N.
(
G
F
F
O
A
B
)
18.如图所示,轻质杠杆OA中点悬挂重为60N的物体,在A端施加一竖直向上的力F,杠杆在水平位置平衡,则力F的大小是 ,保持F的方向不变,将杠杆从A位置匀速提升到B位置的过程中,力F将 __(选填“变大”、“变小”、或“不变”)。
19.如图所示的钢丝钳,其中A是剪钢丝处,B为手的用力点,O为转动轴(支点),右图为单侧钳柄及相连部分示意图.请在图中画出钢丝钳剪钢丝时的动力臂L1和阻力F2.
20.通过图滑轮组向上提升重物,请画出最省力的绕绳方法。
21.如图所示的弯曲杠杆A端吊一个重物G,要想在B端加一最小的力F,使AO(O为支点)保持水平平衡,试画出此力的方向和力臂。
22.在探究杠杆平衡条件的实验中:
(1)小明发现杠杆右端低左端高,要使它在水平位置平衡,应将杠杆右端的平衡螺母向 调节。小明调节杠杆在水平位置平衡的主要目的是 。
(2)如图甲所示,在杠杆左边A处挂四个相同钩码,要使杠杆在水平位置平衡,应在杠杆右边B处挂同样钩码 个。
(3)如图乙所示,用弹簧测力计在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 (变大/变小/不变),其原因是 。
23.用如图所示实验装置测量动滑轮的机械效率。
(1)实验时,应竖直向上 拉动弹簧测力计,使挂在动滑轮下的物体A缓慢上升。
(2)将滑轮拉至图中虚线位置的过程中,测力计的示数F为 N,物体A重G为3.6N,物体A上升高度h为0.1m,测力计移动距离s为0.2m,则动滑轮的机械效率为 。
24. 小芳同学设计了一个高度可调节的斜面来探究斜面的省力情况、斜面的机械效率与斜面的倾斜程度之间的关系,如下图所示。她首先测出小车重,然后用弹簧测力计沿斜面拉动小车,调节斜面倾斜角θ的大小多次测量,得到下表所示的数据:
斜面 倾斜角θ 小车重G/N 斜面高 h/m 斜面长 S/m 拉力 F/N 有用功 W有/J 总功 W总/J 机械效率η
12° 5 0.2 1 2.1 ① 2.1 48%
30° 5 0.5 1 3.6 2.5 ② 69%
45° 5 0.7 1 4.3 3.5 4.3 81.4%
(1)请将表格中的数据填写完整。
(2)实验过程中拉力的方向应 。
(3)分析上表中的数据,可以得出的探究结论是:斜面倾斜
角θ越 ,斜面越省力,斜面的机械效率越 。
(4)若想探究斜面的机械效率与物重的关系,则要保持 、 不变,只改变 。
25. 一辆装货卡车总质量为5t,在平直的公路上匀速行驶,10 min前进了6 Km,已知发动机的功率是70 Kw。求:⑴在这段路程中汽车发动机做了多少功? ⑵汽车受阻力是多大?
26. 利用如图所示的滑轮组把重180 N的物体提高10 m,已知滑轮组的机械效率是60%(不计绳重和摩擦),求:
⑴有用功、总功、所用拉力和动滑轮的重量;
⑵用此滑轮组吊起480 N的物体,滑轮组的机械效率是多大?
27.如图所示,斜面长S=6m,高h=2.lm.用沿斜面方向50N的推力F,在10s内将一个重为100N的物体由斜面底端匀速推到顶端.求:
(1)推力F的功率;(2)运动过程中物体克服摩擦力所做的功;(3)斜面的机械效率。
28.小羽同学用如图甲所示滑轮组在绳子自由端用40N的力将100N重物匀速提高1m,若不计绳重及一切摩擦,求:⑴ 拉力F做的功和动滑轮重;⑵ 用图甲滑轮组以0.2m/s的速度匀速提升160N重物时拉力F的功率;⑶ 若改用图乙所示滑轮组提升100N的重物机械效率将如何变化?