(共19张PPT)
第十二章 简单机械
第4节 机械效率
知识梳理 导学园地
1.有用功、额外功和总功 (1)利用动滑轮提升钩码,将钩码提升到一定的高度是我们的目的,动滑轮对 所做的功叫作有用功,用 表示。弹簧测力计的 所做的功,叫作总功,用 表示。 (2)用动滑轮提升钩码时,我们还不可避免地要克服动滑轮本身的 以及 等因素的影响而多做一些功,这部分功叫作额外功,用表示 。 (3)总功等于 与 之和,即W总= 。使用任何机械都 省功。 2.机械效率 (1)定义: 跟 的比值,即η= 。 (2)规律:有用功总是 总功,因此η总是小于 。
1.机械效率是一个比值,本身没有单位。
2.机械效率不是固定不变的,它由总功和有用功两个因素共同决定,它反映的是有用功在总功中所占的比例,与具体做功多少、是否省力无关。
钩码的拉力
拉力
W总
重力
摩擦力
W额外
W有用+W额外
不能
有用功
总功
小于
1
额外功
有用功
知识点一:有用功、额外功和总功
【典题1】工人师傅使用如图所示的滑轮组提起10 N的重物,使它上升0.2 m,拉力是4 N,拉力的作用点上升了0.6 m,拉力所做的功为 J,这个功叫 功;克服物体重力所做的功为 J,这个功叫 功。用来克服滑轮重力、绳重和滑轮间摩擦所做的功为 J,这个功叫 功。
名师点睛
有用功和额外功
(1)有用功相当于不用机械直接用手对物体所做的功,总功是利用机械所做的功。
(2)有用功和额外功并不是绝对的,对某一情况是有用功,对另一种情况可能就是额外功。
2.4
总
2
有用
0.4
额外
【变式1-1】小明同学的体重为500 N,用重10 N 的水桶提着重100 N的水,登上5 m高的教室使用,在这一过程中,他做的有用功和额外功分别是( )
A.500 J,50 J B.500 J,2 550 J
C.550 J,2 500 J D.3 000 J,50 J
知识点二:机械效率
【典题2】(2024山东枣庄中考)如图所示,小明用滑轮组将重为400 N的货物在20 s内匀速提升了2 m,小明对绳子的拉力为250 N,不计绳重及滑轮上的摩擦。下列说法正确的是( )
A.动滑轮的重力为50 N
B.滑轮组做的有用功为500 J
C.拉力F做功的功率为25 W
D.滑轮组的机械效率为80%
B
D
名师点睛
滑轮组机械效率的计算
(1)竖直匀速提升物体时
①有用功:W有用=Gh。
②总功:W总=Fs=F·nh。
(2)匀速水平拉动物体时
①有用功:有用功在数值上等于摩擦力与物体移动距离的乘积,即W有用=fs物。
②总功:拉力F所做的功,即W总=Fs绳=Fns物。
【变式2-1】如图所示,重500 N的物体在F=125 N的拉力作用下,以0.1 m/s的速度沿水平地面向右匀速直线运动10 s,已知物体与地面间的滑动摩擦力为150 N,在此过程中,下列选项正确的是( )
A.绳子自由端移动的距离为3 m
B.拉力做的有用功为500 J
C.滑轮组的机械效率是80%
D.拉力做功的功率为25 W
D
知识点三:测量滑轮组的机械效率
【典题3】在探究影响滑轮组机械效率的因素时,小明提出如下猜想。
猜想一:滑轮组机械效率与被提升物体所受的重力有关。
猜想二:滑轮组机械效率与动滑轮所受的重力有关。
为了验证猜想,准备的器材如下:两个相同的滑轮、一根细绳、钩码若干、刻度尺和弹簧测力计;小明把两个滑轮分别作为定滑轮和动滑轮组装成滑轮组,用该滑轮组提升不同数量的钩码进行了三次实验,数据见下表。
请回答下列问题:
(1)表中第3次实验时滑轮组的机械效率为 ;根据表中数据在图中画出该滑轮组的绕线方式。
(2)分析表中数据可知:用同一滑轮组提升不同的物体,物体越重,滑轮组的机械效率 (选
填“越高”“越低”或“不变”)。
(3)为了验证猜想二,还需增加的实验器材是 。
80.0%
如图所示
越高
自重不同的动滑轮
名师点睛
实验应明确的两个问题
(1)在实验测量的过程中,为了使弹簧测力计的示数是一个定值,应该让弹簧测力计在竖直方向上匀速运动。
(2)控制变量法的应用:要想探究不同装置滑轮组的机械效率,应控制滑轮组提升的钩码和上升的高度都不变,再记录每一次弹簧测力计的示数,计算出机械效率的大小。
【变式3-1】(2024河南中考)如图,甲、乙两人用不同的装置,在相同时间内把质量相等的货物匀速提升到同一平台,不计绳重及滑轮的摩擦。下列说法正确的是( )
A.甲做的有用功多
B.乙做的总功多
C.甲做总功的功率大
D.乙所用装置的机械效率小
C
【易错专攻】
易错点:机械效率的概念
1.下列关于机械效率的说法正确的是( )
A.机械效率高的机械省力 B.机械效率低的机械,有用功在总功中占的比例小
C.机械效率高的机械,有用功做得多 D.机械效率可以高达100%
2.下列关于功、功率、机械效率的说法正确的是( )
A.功率越大,做功越快,机械效率越大
B.做功越少,功率越小,机械效率越小
C.功率越大,反映做功越快,与机械效率无关
D.机械效率越大,表明它做的功越多
B
C
易错提醒
由于对机械效率的概念理解不深,常常把机械效率与功率、是否省力以及有用功的多少相混淆。
【基础达标练】
1.下列关于机械效率的说法正确的是( )
A.越省力的机械,机械效率越高
B.做功越少的机械,机械效率越低
C.做功越慢的机械,机械效率越低
D.总功相同,有用功越大的机械,机械效率越高
2.如图所示,小明利用动滑轮匀速提升木箱。下列做法可以提高动滑轮机械效率的是( )
A.适当增加木箱重力
B.增大木箱上升高度
C.增大提升木箱的速度
D.换用质量更大的动滑轮
D
A
3.两个滑轮按如图所示的方式组合,用5 N的拉力F拉动绳端,使物体在5 s 内水平向左匀速滑动1 m,物体与地面间的摩擦力为9 N。下列选项中正确的是( )
A.A是定滑轮,B是动滑轮
B.拉力F做的功为5 J
C.拉力F的功率为1.8 W
D.滑轮组的机械效率为90%
4.用四个完全相同的滑轮组成如图所示的甲、乙两个滑轮组,把相同的物体匀速提升相同的高度。若用η甲、η乙分别表示甲、乙两滑轮组的机械效率,W甲、W乙分别表示拉力所做的功(不计绳重与摩擦),则( )
A.η甲=η乙,W甲=W乙
B.η甲>η乙,W甲>W乙
C.η甲<η乙,W甲D.η甲>η乙,W甲D
A
5.(多选)如图所示装置,工人用250 N的拉力,在30 s内将重为400 N的物体匀速提高了6 m,在此过程中,不计绳重和摩擦,下列说法正确的是( )
A.绳子自由端移动的速度是0.2 m/s
B.拉力做的有用功为2 400 J
C.拉力做功的功率为100 W
D.若用此滑轮提升重500 N的物体,滑轮的机械效率为80%
6.(2024甘肃兰州中考)如图所示是塔吊吊起重物的情景,在拉力F的作用下,重为1×103 N的重物被竖直向上匀速吊起,已知动滑轮重200 N,重物在8 s内上升了10 m,不计绳重与摩擦,下列说法不正确的是( )
A.拉力F大小为400 N
B.拉力F的功率为1 250 W
C.克服动滑轮重力做功2 000 J
D.滑轮组的机械效率约为83.3%
BC
B
7.如图所示,用沿斜面向上大小为4 N的拉力,将一个重5 N的物体从斜面底端
匀速拉至顶端。已知物体沿斜面上滑的距离为5 m,上升的高度为3 m,则物体
受到的摩擦力为 N,斜面的机械效率为 。
【能力提升练】
8.如图所示的滑轮组忽略绳重及绳与滑轮间的摩擦,将物体放在水平粗糙桌
面上。受到水平向左的恒力F=100 N,滑轮组绳子自由端受到的拉力为F绳。
绳子自由端的拉力F绳为60 N时,物体处于静止状态,物体与桌面间的摩擦力
恰好为0,则动滑轮的重力为 N;当绳子自由端拉力F1为90 N时,物体
水平向右匀速运动,物体与桌面之间的滑动摩擦力为 N;撤去水平向左的恒力F,改变绳子自由端拉力F1的大小,仍使物体水平向右匀速运动时,滑轮组的机械效率为 。
1
75%
20
60
75%
9.如图所示是“测量滑轮组机械效率”的实验装置图。
(1)第3次拉力示数①如图所示,则表格中②处的数据是 %(结果保留整数位)。
(2)从表中可得结论:用相同滑轮组提升钩码时,滑轮组的机械效率与 有关。
(3)结合生产生活实际,当提升重物时,下列选项中可以提高效率的是 (填选项字母)。
A.增加物体提升的高度 B.加快提升物体的速度
C.减小动滑轮的重力 D.减小物体的重力
91
钩码的重力
C
(4)分析数据可得结论:使用同一滑轮组,滑轮组的机械效率与物重的关系比较符合的图
是 (填选项字母)。
B
1.(2024 江苏无锡中考)如图所示,用滑轮组匀速提升重为200 N的物体,拉力F为125 N,物体升高的高度为4 m,不计绳重和摩擦,则在此过程中,下列说法正确的是( )
A.总功为800 J
B.动滑轮重为5 N
C.绳端移动的距离为4 m
D.滑轮组的机械效率为80%
2.(2024 四川眉山中考)如图是小龙“测量斜面机械效率”的实验装置,斜面粗糙程度相同。他用平行于斜面向上的恒定拉力F,将重6 N的物体以1 m/s的速度匀速拉到斜面顶端,测得斜面的机械效率为75%。则下列说法正确的是( )
A.拉力做功为3 J
B.物体受到摩擦力为1.5 N
C.在匀速拉动过程中,物体的机械能不变
D.若以2 m/s的速度匀速拉动物体,斜面的机械效率仍为75%
D
D
3.(多选)(2024 四川成都中考)小成在实验室组装如图所示的滑轮组进行实验探究,实验过程如下:先测得定滑轮的重力为0.2 N,动滑轮的重力为0.25 N,再使用组装好的滑轮组在10 s内将质量为100 g的钩码竖直匀速提升20 cm,此过程中弹簧测力计的示数为0.5 N。g 取10 N/kg,下列说法正确的是( )
A.弹簧测力计对细绳拉力的功率为0.03 W
B.滑轮组的机械效率为80%
C.克服绳重和摩擦做的额外功为0.05 J
D.若增大提升钩码的质量,滑轮组的机械效率不变
4.(2024四川自贡中考)如图所示,把重为40 N的物体从斜面底端匀速推到斜面顶端,斜面长2 m,高0.6 m,沿斜面的推力F为20 N。那么,此过程中有用功是 J,斜面的机械效率是 。
AC
24
60%
5.(2024 黑龙江绥化中考)如图甲,质量为40 kg的货物静止在水平地面上,与地面的接触面积是800 cm2。如图乙,工人用250 N的拉力F,将货物用滑轮组匀速提升到3 m高的二楼,此过程中货物上升的速度是0.2 m/s。求:
(1)货物静止在水平地面上时,对地面的压强。
(2)工人用滑轮组提升货物时做功的功率。
(3)滑轮组的机械效率。
(4)为提高该滑轮组的机械效率,请你提出一条合理建议。(共9张PPT)
第十二章 简单机械 章末复习与拔高
【网络建构】
【易错过关】
易错点一:杠杆的动态平衡分析
1.如图所示,杠杆处于平衡状态,如果将物体A和B同时向靠近支点的方向移动相同的距离,下列判断正确的是( )
A.杠杆仍能平衡 B.杠杆不能平衡,左端下沉
C.杠杆不能平衡,右端下沉 D.无法判断
易错点二:确定滑轮组的绳子段数
2.利用两个滑轮提升同一重物,滑轮重、绳重、摩擦力均不计,下图的几种滑轮组,最省力的组合是( )
C
C
3.如图所示,三个滑轮悬挂重物的质量相等,若滑轮、绳的重力及滑轮与轴的摩擦忽略不计,则F1、F2、F3的关系为( )
A.F1>F3>F2
B.F1=F2=F3
C.F3>F1>F2
D.F2>F3>F1
A
【高频考点过关】
考点一:杠杆的平衡条件及其应用
1.如图所示是锅炉保险阀门的示意图。当阀门受到的蒸汽压力超过其安全值时,阀门就会被拉开。如OB=2 m,OA=0.5 m,阀门的底面积S=2 cm2,锅炉内气体压强的安全值p=6×105 Pa(杠杆的重力、摩擦均不计,p0=1×105 Pa),则B处所挂重物的重力是( )
A.20 N
B.25 N
C.30 N
D.120 N
2.如图甲所示是我国古代汲水装置——桔槔,图乙是它水平静止时的简化模型,该装置
是 (填简单机械名称);此时配重物重力为G1,水桶重力为G2,l1∶l2=2∶1,若不计
杆重,则G1∶G2= 。
B
杠杆
1∶2
考点二:滑轮和滑轮组的特点及有关计算
3.如图所示,用110 N的拉力刚好可以拉动一重为300 N的物体匀速上升,现用同样的滑轮组拉动重为600 N的物体上升0.1 m(g取10 N/kg,不计绳及滑轮之间的摩擦),则动滑轮所受的重力G动和拉力分别为( )
A.140 N,185 N
B.30 N,185 N
C.30 N,210 N
D.80 N,210 N
C
4.如图甲所示,沿水平方向匀速拉动物体A前进时,若绳子自由端拉力F=90 N,物体A重1 500 N,不计滑轮重、绳重及滑轮与轴之间的摩擦,物体A与地面间的摩擦力是 N,当绳子自由端移动3 m,则物体A移动 m。如图乙所示,建筑工人用滑轮组提升重为220 N的泥桶,动滑轮重为20 N,不计滑轮与轴之间的摩擦及绳重,工人将绳子匀速向上拉6 m,手拉绳子的力为 N。
270
1
80
考点三:与滑轮组有关的功、功率和机械效率的计算
5.如图所示,在200 N的拉力F作用下,用滑轮组将重为300 N的货物匀速提升,在20 s内货物竖直上升了2 m,不计绳重及滑轮上的摩擦。下列说法正确的是( )
A.滑轮组做的有用功为400 J
B.拉力F做功的功率为30 W
C.滑轮组的机械效率为75%
D.此滑轮组提升的货物越轻,机械效率越高
C
6.图甲所示的塔吊是施工建设中最常见的设备,其结构可简化为图乙所示的滑轮组模型。已知物体质量为300 kg,在绳子自由端施加1 250 N拉力,物体以0.5 m/s的速度匀速上升10 s。求:
(1)绳子拉力端移动的距离。
(2)拉力的功率。
(3)在此过程中滑轮组的机械效率。(共4张PPT)
第十二章 简单机械
第2节 跨学科实践:制作简易杆秤
1.(2024重庆中考)同学们模仿中药房的戥秤制作杆秤,用筷子作秤杆,用钩码作秤砣,用细线将秤盘系在A点。当不挂秤砣且秤盘不放物体时,在O点提起提纽,秤杆水平平衡;当秤盘放100 g物体、秤砣移到B点时,秤杆再次水平平衡,如图所示。在O到B两条刻线之间均匀地画上49条刻度线。下列说法正确的是( )
A.自制杆秤的每一格约表示2.08 g
B.称中药时B端翘起应减少中药恢复水平平衡
C.若秤砣磨损,则测量结果会比真实质量偏小
D.若将提纽移到O点右侧,则可以增大杆秤的量程
B
2.杆秤在我国有几千年的历史,如今中药房仍在使用。如图所示,已测得刺
五加药材质量是120 g,其中OB=3OA,若不计杆秤自重,则秤砣的质量约
为 g。接下来要测30 g的人参片需要将秤砣向B点的 (选填
“左”或“右”)侧移动。
3.杆秤是一种用来测量物体质量的工具。小阳尝试做了如图所示的杆秤。在秤盘上不放重物时,将秤砣移至O点提纽处,杆秤恰好水平平衡,于是小阳将此处标为“0”刻度。当秤盘上放一个质量为2 kg的物体时,秤砣移到B处,恰好能使杆秤水平平衡,测得OA=5 cm,OB=10 cm。
(1)计算秤砣的质量。
(2)小阳在B处标的刻度应为 kg。若图中OC=2OB,则C处的刻度应为 kg。
40
右
答案：1 kg
2
4
4.在“探究杠杆平衡条件”实验中:
(1)请在图甲中画出F1的力臂。
(2)F2的力臂l2为 cm。当F2的大小为1 N时,F1' 竖直向上拉杠杆,仍使杠杆在水平位置平衡,F1' = N。
(3)小明学过杠杆知识后自制了一根杆秤(自重不计),如图乙所示,要想扩大杆秤的测量范围,你有哪些方法 (写出一种方法即可)。小明猜想制作的杆秤刻度是均匀的,请你通过推理证实。(写出推理过程,涉及的物理量用图中字母表示)
如图所示
10.0
0.5
换用质量更大的秤砣 根据杠杆平衡条件可得:m1g·OA=m2g·OB,则有 ,因为OA和m2均为定值,所以OB和m1成正比,所以制作的杆秤刻度是均匀的。(共20张PPT)
第十二章 简单机械
第1节 杠杆
知识梳理 导学园地
1.杠杆 (1)定义:在 的作用下能绕着 转动的硬棒就是杠杆。 (2)杠杆的五要素: ①支点O:杠杆可以绕其 的点; ②动力F1:使杠杆 的力; ③阻力F2: 杠杆转动的力; ④动力臂l1:从支点到 的距离; ⑤阻力臂l2:从支点到 的距离。 2.探究杠杆的平衡条件 (1)杠杆在动力、阻力作用下 ,我们称之为杠杆平衡。 (2)杠杆的平衡条件是 ,或写为 。 3.杠杆的分类 1.“硬棒”可以是直的,也可以是弯的,或者说是任意形状的。
2.(1)力臂是支点到力的作用线的距离,不是支点到力的作用点的距离。
(2)动力和阻力是杠杆受到的力,是其他物体作用在杠杆上的力,不要把杠杆作用给别的物体的力误认为是杠杆受到的力。
3.既省力又省距离的杠杆是不存在的。
杠杆类别 省力杠杆 费力杠杆 等臂杠杆
力臂的大小关系 l1 l2 l1力的大小关系 F1特点 省力但 省 但费力 既不省力,也不省距离
应用 撬棒、核桃钳 钓鱼竿、筷子 天平
力
固定点
转动
转动
阻碍
动力作用线
静止
阻力作用线
动力×动力臂=阻力×阻力臂
F1l1=F2l2
>
=
>
=
费距离
距离
知识点一:杠杆
【典题1】如图所示,轻质杠杆平衡,请作出动力F1的力臂l1和杠杆所受阻力F2的示意图。
如图所示
名师点睛
画杠杆力臂“四步法”
【变式1-1】(2024江苏盐城中考)如图所示,画出用起子撬图钉的动力F1的力臂l1。
【变式1-2】如图所示,画出图中力F的力臂并用字母l表示。
如图所示
如图所示
知识点二:探究杠杆平衡的条件
【典题2】某同学在探究“杠杆平衡的条件”实验中,所用的器材有支架、刻度均匀的杠杆(每小格为5 cm)、细线、重0.5 N的钩码若干。
(1)杠杆在支架上静止时如图甲所示,应将杠杆的平衡螺母向 (选填“左”或“右”)调节,使杠杆在水平位置平衡。
(2)杠杆调节在水平位置平衡后,分别在杠杆两端加减、移动钩码,使杠杆在水平位置重新平衡。某次实验时,在杠杆A点挂上4个钩码,如图乙所示,要使杠杆在水平位置平衡,她应在B点挂上 个钩码。
(3)如图丙所示,当弹簧测力计在C点由竖直位置逐渐向右倾斜过程中,要使杠杆仍在水平位置平衡,弹簧测力计的示数将 (选填“变大”“变小”或“不变”)。
(4)生活中的杆秤,其主要结构由秤杆、秤钩A、提纽(B、C)、秤砣D组成(O点为刻度的起点),如图丁所示。若该杆秤配套的秤砣D粘上了少量泥土,称量货物时杆秤显示的质量 (选填“大于”“小于”或“等于”)被测货物的真实质量。
右
6
变大
小于
名师点睛
关于探究杠杆平衡条件实验
(1)调节平衡螺母的方法:左低右调,右低左调。
(2)使杠杆在水平位置平衡的目的是便于测量力臂,读出力臂大小,消除杠杆自重对平衡条件的影响。
(3)实验中,多次实验收集不同数据的目的是使实验结论更具有普遍性。
【变式2-1】如图,在“探究杠杆的平衡条件”实验中,已知杠杆上每个小格长度为2 cm,钩码总重为2 N,当弹簧测力计在A点斜向上(与水平方向成30°角)拉杠杆使杠杆在水平位置平衡。下列说法正确的是( )
A.动力臂为0.08 m
B.若将30°角减小为20°角,弹簧测力计示数变小
C.弹簧测力计示数为4 N
D.若将钩码向右移动一格,弹簧测力计的示数变小
D
【变式2-2】(2024安徽中考)如图甲所示,用核桃钳夹核桃时,用力握紧手柄即可夹碎核桃。将上部的手柄ABC简化为如图乙所示的杠杆,若F1=20 N,l1=10 cm,l2=4 cm,忽略杠杆自身的重力,则F2的大小为 N。
50
知识点三:杠杆的分类
【典题3】(2024黑龙江牡丹江中考)下列工具属于费力杠杆的是( )
A
名师点睛
判断杠杆种类的方法
【变式3-1】(多选)厨房里有一把多功能剪刀,图中标注了该剪刀的相关用途。对于它的使用,以下分析正确的是( )
A.做起瓶器使用时:它是一个省力杠杆
B.做剪刀使用时:物体越靠近O点越省力
C.做削皮刀使用时:刀刃很锋利,是为了增大压力把果皮削掉
D.做挤压钳使用时:挤压齿尖锐,是为了增大压强把果壳挤开
ABD
【易错专攻】
易错点:杠杆的平衡条件
1.如图所示是小明探究“杠杆平衡条件”的实验装置,实验中杠杆始终处于水平平衡状态,若在C处逐渐改变弹簧测力计拉力的方向,使其从①→②→③,则拉力的变化情况是( )
A.先变小后变大 B.先变大后变小
C.逐渐变大 D.逐渐变小
A
2.如图所示,杠杆OBA可绕O点在竖直平面内转动,OB=2BA,在B点悬挂一个10 N的重物G,在A点施加竖直向上的动力F1使杠杆OBA水平平衡(杠杆重力及摩擦均忽略不计),下列说法正确的是( )
A.在A点施加竖直向上的力F1时,该杠杆是费力杠杆
B.作用在A点的力F1的大小为5 N
C.如果重物的悬挂点B向O点移动,要使杠杆水平平衡,F1应变小
D.若将作用于A点的力F1变为图中F2,要使杠杆水平平衡,F2应小于F1
C
易错提醒
(1)杠杆平衡指杠杆在动力、阻力作用下静止或匀速转动。
(2)决定杠杆平衡的因素不是力,也不是力臂,而是力跟力臂的乘积。
(3)当F1l1≠F2l2时,杠杆失去平衡,向力和力臂的乘积较大的一侧偏转。
【基础达标练】
1.2023年9月24日,中国组合在赛艇女子轻量级双人双桨决赛中夺冠,
斩获杭州亚运会首金。如图所示,赛艇的桨可视为杠杆,下列工具正常使
用时,与桨属于同类杠杆的是( )
A
2.如图所示是一种切甘蔗用的铡刀示意图。下列有关说法正确的是( )
A.刀刃很薄可以增大压力
B.铡刀实质上是一种费力杠杆
C.甘蔗放在a点比放在b点更易被切断
D.手沿F1方向用力比沿F2方向更省力
3.如图甲所示的杠杆是水平平衡的。如果在支点两侧的物体下方分别加挂一个等重的物体,如图乙所示,则杠杆( )
A.右端下沉
B.左端下沉
C.要保持平衡应将左端的物体向右移动
D.要保持平衡应在右端再加挂一个物体
C
A
4.我国古代科技著作《天工开物》中记载了用脚踏碓给稻谷去壳的过程,用脚连续踏木杆的一端,另一端的碓头就会连续起落,如图所示。下列说法正确的是( )
A.脚踏碓在应用中属于省力杠杆
B.人脚越靠近O点越省力
C.碓的头部较细,是为了增大压力
D.脚踩位置有粗糙的花纹是为了增大摩擦
5.(2024四川广安中考)桔槔是《天工开物》中记载的一种原始的汲水工具,在重石辅助下,人几乎可以不用力就能将一桶水从井中提起。如图所示,已知A点所挂重石重力为100 N,OA∶OB=2∶1,两侧悬挂的绳子始终保持在竖直方向,忽略横杆和绳的重力(ρ水=1.0×103 kg/m3)。下列说法错误的是( )
A.桔槔平衡时,桶内水的体积为2×10-2 m3
B.桔槔是杠杆装置
C.桔槔平衡时,A、B两点所受的拉力之比为1∶2
D.要想一次提取更多的水,可以将悬挂点A向远离O点方向移动
D
A
6.停车场入口处常用横杆来控制车辆的进出,如图甲所示。我们可以把该装置简化成如图乙所示的杠杆。若横杆AB粗细相同、质量分布均匀,重G=120 N,AB=2.8 m,AO=
0.3 m。要使横杆AB保持水平平衡,需在A端施加竖直向下的力F= N。
7.植树节当天,学校开展植树活动。同学们分工合作,如图甲所示,小高正在用铁锹铲土。将铁锹视为杠杆,O为支点,请在图乙中画出:①手在A处施加的最小动力F的示意图;②F的力臂l。
440
如图所示
【能力提升练】
8.骨骼、肌肉和关节等构成了人体的运动系统,人体中最基本的运动大多是由肌肉牵引骨骼绕关节转动产生的。下列关于人体中的杠杆说法正确的是( )
A.图甲:手托重物时,可视为省力杠杆
B.图甲:手托重物时,肱二头肌对前臂的牵引力是阻力
C.图乙:踮脚时,可视为费力杠杆
D.图乙:向上踮脚的过程中,腓肠肌对足部骨骼的牵引力是动力
D
9.如图所示,小王站在水平地面上,将长为0.6 m,质量可忽略不计的木棒搁在肩上,支点O距离后端A处为0.2 m,A处挂一个重40 N的物体,他用手竖直压住前端B处使木棒保持水平平衡。若小王的质量为50 kg,双脚与地面的总接触面积约为400 cm2,则下列说法正确的是( )
A.手对木棒的压力大小为40 N
B.肩对木棒的支持力大小为80 N
C.地面对人的支持力大小为560 N
D.人对地面的压强大小约为1.35×104 Pa
D
1.(多选)(2024贵州中考)如图甲所示的条凳,人若坐在凳的一端,极易使其另一端上翘而摔倒。现将其简化为如图乙所示的示意图,B、C点分别与凳脚的E、F点在同一竖直线上。当人对水平凳面施加竖直向下的压力时,下列分析正确的是( )
A.压力作用于A点,可将条凳视为绕E点转动的杠杆
B.只要压力作用于凳面的中间,则条凳一定不会上翘
C.只要在A、D点同时施加压力,则条凳一定不会上翘
D.在B或C点施加一个压力,则条凳一定不会上翘
2.(2023贵州中考)工具的发明制造为生产、生活提供便利,如图所示的工具在使用中都是为了 (选填“省力”或“省距离”)。
ABD
省力
3.(2024 江苏苏州中考)健身步道上的坐式划船训练器如图所示。人坐在座板上,用始终与把手垂直的力缓慢向后将把手拉至身体两侧,此过程中,拉力大小变化情况是 。 若要增加训练强度,应将配重盘向 (选填“a”或“b”)端移动。
变小
a(共15张PPT)
第十二章 简单机械
第3节 滑轮
轴
糟
固定不动
随物体一起运动
省
改变力
的方向
省
改变力的方向
等臂
两倍
=
=
(2)动滑轮:用动滑轮提升重物时,不计动滑轮重、绳重和摩擦,则拉力F与物重G的关系F=
G;绳子自由端移动的距离s与物体升高的距离h的关系s= h;若只不计绳重和摩擦,则F= (G+G动),s= h。
3.滑轮组
(1)滑轮组:将 和 组合在一起。
(2)省力情况:用滑轮组提起重物时,动滑轮上有n段绳子承担物重,若不计动滑轮重、绳重及摩擦,则F= G,s=nh;若只不计绳重及摩擦,则F= (G+G动),s= h。
2
2
定滑轮
动滑轮
n
知识点一:定滑轮和动滑轮
【典题1】在“探究定滑轮和动滑轮特点”的实验中,实验装置及实验情景如图所示:
(1)实验过程读弹簧测力计示数,应该 (选填“匀速拉动”或“静止”)时读数。
(2)由图甲知:使用定滑轮不省力,但可以改变 。
(3)由图乙知:使用动滑轮可以省力,但没有省一半的力,原因是 。
匀速拉动
拉力的方向
动滑轮存在重力,绳与滑轮间有摩擦
名师点睛
判断定滑轮和动滑轮的方法
【变式1-1】如图所示,三个滑轮拉同一物体在同一水平面做匀速直线运动,所用拉力分别为F1、F2、F3,那么这三个力的关系是( )
A
【变式1-2】如图所示,小明组装了甲、乙两种滑轮,用来提升同一物体,G物=200 N(不计绳重、轮重和摩擦),要使物体竖直匀速提升2 m。下列说法正确的是( )
A.F甲=200 N,并向上移动4 m
B.F甲=100 N,并向上移动2 m
C.F乙=200 N,并向上移动1 m
D.F乙=400 N,并向上移动1 m
D
知识点二:探究滑轮组的特点
【典题2】如图所示,工人利用滑轮组将200 N的重物匀速向上提升到2 m高的
平台上,则他所用的拉力为 N,绳子自由端向下移动的距离为 m。
(不计绳重、动滑轮重及摩擦)
名师点睛
判断绳子段数的方法
分割法:在定滑轮和动滑轮之间作一条水平辅助线,使滑轮组的绕线“截断”,
数出动滑轮上连接的绳子段数,即为吊着重物的绳子的段数n。(如图所示)
100
4
【变式2-1】(多选)用完全相同的滑轮组成的滑轮组,匀速竖直向上提物体M,如图所示。如果自由端的拉力F=30 N,物体M的速度v=0.1 m/s,每个滑轮重10 N,忽略绳重和轴摩擦。下列说法正确的是( )
A.图中的A滑轮是定滑轮
B.物体M的重力为80 N
C.自由端移动的速度为0.2 m/s
D.天花板受到的拉力为90 N
【变式2-2】工人用如图所示的滑轮组来提升货物,已知货物重400 N,每个滑轮重50 N,若物体在10 s内被提升了6 m,不计绳重和摩擦,则拉力F是 N,绳子自由端移动的速度是 m/s。
AC
225
1.2
【基础达标练】
1.下列工具中,正常使用时属于省力杠杆的是( )
A.筷子 B.钓鱼竿 C.定滑轮 D.动滑轮
2.下列各图所示的工具,正常使用时省力的是( )
D
B
3.如图所示,利用动滑轮提升物体,使其在10 s内匀速上升4 m。物体的重力为10 N,动滑轮的重力为2 N,不计绳重与摩擦。下列说法正确的是( )
A.使用动滑轮可以省距离
B.物体运动的速度为4 m/s
C.拉力的大小为5 N
D.绳子自由端移动的距离为8 m
4.如图所示是小明家阳台上的手摇晾衣架,若衣服和晾衣架的总重为100 N,不计滑轮重、绳重及摩擦,下列说法正确的是( )
A.装置中的A和B都是动滑轮
B.衣架上升0.2 m,人通过摇柄将绳拉动0.8 m
C.利用该装置不能省力,但能改变力的方向
D.衣架匀速上升时,人通过摇柄作用在绳上的拉力F为20 N
D
B
5.(多选)如图所示,物体A、B、C的重力都为8 N,不计滑轮和绳的重力及滑轮摩擦,此时A、B两物体静止在水平面上。下列说法正确的是( )
A.绳对O点的拉力为4 N
B.水平面对B的摩擦力为4 N
C.A与B之间的摩擦力为2 N
D.水平面对B的支持力为8 N
6.将物体A、B置于如图所示的装置中,物体B恰好匀速下降,已知A重30 N,B重5 N,则A所受地面的摩擦力为 N;若对A施加一个水平向左的拉力F,刚好使A匀速向左运动,则拉力F= N。(不计绳重、滑轮重及绳子与滑轮间的摩擦)
AB
10
20
7.如图所示,分别用甲、乙两种形式的滑轮组把重为400 N的物体匀速向上提起。已知每个滑轮重20 N,忽略绳子的重力以及滑轮与绳子的摩擦,图甲中车对绳子的拉力为 N,图乙中人对绳子的拉力为 N。
8.工人利用如图所示的两个滑轮组成滑轮组,向下拉动绳子来提升货物,已知货物重600 N,不计绳重及摩擦。
(1)在图中画出绳子的绕法。
(2)若忽略动滑轮重,工人所用拉力为 N。
(3)若不可忽略动滑轮重,工人实际所用拉力为350 N,则动滑轮重为 N。
400
210
如图所示
300
100
9.如图所示,若绳重和摩擦不计,动滑轮重不计,物重G=300 N,则图甲中的拉力F甲= N,图乙中的拉力F乙= N。若甲、乙两装置中绳子自由端均移动了1.2 m,则甲、乙两装置中物体被提升的高度之比为 。
甲 乙
10.简单机械广泛应用于日常生活。某小区物业为了方便住户扔垃圾,对垃圾桶进行了简易改装,被拉起的垃圾桶盖可看成一个简易杠杆。如图所示为桶盖与绳子成90°且处于静止状态时的示意图,O为杠杆支点,A为绳子拉力F的作用点,B为桶盖的重心。根据图回答下列问题:
(1)定滑轮的作用是 。
(2)该状态下的桶盖属于 (选填“省力”“费力”或“等臂”)杠杆。
150
100
3∶2
改变力的方向
省力
【能力提升练】
11.如图所示,为了把两件相同货物搬运到汽车上,工人用相同材质的木板搭建了AB、CD两个斜面,用沿斜面向上的力将其中一件货物从斜面AB 的底端匀速推到顶端,另一件货物用同样的方法沿斜面CD 搬运。下列说法正确的是( )
A.沿斜面AB 推动更省力
B.无论利用哪个斜面,工人克服货物重力做的功一定相同
C.利用两个斜面工作,工人克服货物重力做功的功率可能相同
D.沿斜面推动货物的过程中,货物的机械能增大
D
12.明代宋应星在《天工开物》中记载了一种农业生产汲水装置——辘轳,如图甲所示。辘轳由具有共同转动轴的大轮和小轮组成。提水时,用力使大轮转动,小轮随之转动并缠绕井绳,提起水桶。
(1)用辘轳提水的某时刻示意图如图乙所示,把辘轳视为杠杆,它的支点是 (选填“A”“B”或“C”)点。
(2)设大轮与小轮的半径比为3∶1,水桶受到的总重力为90 N。若要使辘轳静止在图乙所示位置,作用在C点最小的力应为 N。(不计井绳的粗细和自重)
(3)如图丙所示,水龙头开关的设计也应用了同样的原理,为了更省力,开关应选用 (选填“①”或“②”)。
B
30
①
