第十二章 简单机械 总结提升 （含答案） 2024-2025学年物理人教版八年级下册
文档属性
| 名称 | 第十二章 简单机械 总结提升 （含答案） 2024-2025学年物理人教版八年级下册 |  | |
| 格式 | docx | ||
| 文件大小 | 194.6KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版 | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2025-01-15 21:52:55 | ||
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文档简介
第十二章 简单机械 总结提升
一、杠杆、简易杆秤
1.一根硬棒,在力的作用下能绕着 转动,这根硬棒就是一个杠杆。
2.五要素:杠杆可以绕其 的点叫支点; 的力叫动力,常用 表示;
的力叫阻力,常用 表示;从支点到 的距离,叫动力臂,常用
表示;从支点到 的距离,叫阻力臂,常用 表示。
3.平衡条件:当杠杆在动力和阻力的作用下 时,我们就说杠杆平衡了。杠杆的平衡条件是 ,用公式表示为 。
4.分类:
(1)省力杠杆:l1 l2,平衡时,F1 F2,特点是 。
(2)费力杠杆:l1 l2,平衡时,F1 F2,特点是 。
(3)等臂杠杆:l1 l2,平衡时,F1 F2。
5.杆秤由 、 、 、 等组成。
二、滑轮
1.定滑轮:轴 的滑轮叫定滑轮。使用定滑轮不省 ,但可以 。
2.动滑轮:轴 的滑轮叫动滑轮。使用动滑轮时,不能 ,可以 ,但要 距离。
3.滑轮组
(1) 与 组合在一起,构成滑轮组。
(2)使用滑轮组既可以 ,又可以 。
(3)用滑轮组提起重物时,动滑轮上有几段绳子承担物重,提起重物的力就是物重的 ,绳子自由端移动的距离就是重物上升距离的 。
三、机械效率
1.有用功:使用动滑轮提升钩码时,提升钩码是我们的目的,动滑轮对钩码的拉力所做的功,叫作有用功,用 表示。
2.额外功:使用动滑轮提升钩码时,我们还不可避免地要克服滑轮本身所受的 和
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:总功等于有用功与额外功之 ,用W总表示。关系式为 。
4.机械效率: 跟 的比值叫作机械效率,公式是η=。因为 总是小于 ,所以机械效率η总小于1。机械效率通常用 表示。
5.测量滑轮组机械效率的实验原理是η=。提高机械效率的主要办法是改进 ,使它更 、更 。
人教八下图12.1-1丙 命题点:生活中的杠杆 1.我们身边有很多用品应用了杠杆的原理。如图所示的开瓶器,其动力臂 阻力臂,属于 杠杆。
人教八下图12.3-2 命题点:滑轮 2.旗杆顶部有一个 滑轮,通过滑轮改变了绳子拉力的 ,给我们升国旗带来了便利,定滑轮的特点是 。
人教八下图12.3-6 命题点:轮轴 3.在图中画出力F的力臂l。
人教八下图12.3-7 命题点:斜面的综合计算 4.如图,在粗糙斜面上将一个重为16 N的物体匀速拉到高h处,沿斜面向上的拉力为10 N,斜面长s=2 m,高h=1 m。其中所做的有用功为 J,物体受到的摩擦力大小为 N,斜面的机械效率为 。
探究杠杆的平衡条件
1.实验思路:探究杠杆的平衡条件,就是要找到影响杠杆平衡的各种因素并确定它们之间的关系,杠杆支点两侧所受的 及 、所受的 及 都会影响杠杆的平衡。
2.实验目的:探究杠杆的平衡条件。
3.实验器材:杠杆、支架、弹簧测力计、细线、质量相同的钩码若干。
4.实验准备
(1)实验前杠杆左端上翘,应怎样调节杠杆在水平位置平衡
。
(2)实验前,使杠杆在水平位置平衡的目的是什么
。
(3)为什么要进行多次实验
。
(4)若用弹簧测力计取代阻力钩码的位置,则拉力应满足什么方向
。
(5)动力、阻力都在支点同侧,杠杆能平衡吗 如何操作
。
5.实验步骤
(1)调节杠杆两端的平衡螺母,使杠杆在 位置平衡。
(2)在杠杆两边挂上 的钩码,调节钩码位置,使杠杆重新平衡。
(3)把支点右边的钩码重力当作 ,支点左边的钩码重力当作 ,量出动力臂l1和阻力臂l2,将各数值填入表格中。
实验次数 F1/N l1/cm F2/N l2/cm
1
2
3
(4)改变 ,重复上面的步骤,得出三组数据。
6.实验结论:杠杆平衡的条件是 ,表达式为 。
测量滑轮组的机械效率
1.实验思路:要测滑轮组的机械效率,就要想办法找出使用滑轮组工作时的有用功和总功,然后求出二者的比值。
2.实验目的:利用测力计将安装在滑轮组中的钩码(或重物)提起,比较同一滑轮组在不同使用情况下的机械效率。
3.实验原理: 。按如图所示的方式组装好滑轮组,并使用该滑轮组分别将甲、乙重物提起,再将两次实验数据填写在下表中,进而比较两次实验的机械效率是否相等。
4.实验器材: 、 、 、 、 、 。
5.实验数据记录表格:
次 数 物重 G/N 提升 高度h/cm 有用功 W有用/J 拉力 F/N 绳端移动 的距离s/cm 总功 W总/J 机械 效率η
1
2
6.注意事项:用滑轮组提升重物的过程中,不管是匀速拉动还是加速拉动绳子,对拉力大小都有影响,绳子是竖直拉还是斜拉,拉力大小也不同,因此在实验过程中要 拉动弹簧测力计
运动。
7.实验过程
(1)按图所示把滑轮组安装好,记下重物甲(钩码)和绳端的位置。
(2)匀速拉动弹簧测力计,使重物甲(钩码)升高,从弹簧测力计上读出拉力F的值,用刻度尺测出重物甲(钩码)上升的高度h和绳端移动的距离s,填入记录表格。
(3)计算出W有用、W总、机械效率η并填入表中。
(4)换重物乙重复上面的实验。
8.实验结论:同一滑轮组,提起的物重越 ,滑轮组的机械效率越 。
9.公式推导:η===,滑轮组的机械效率与物体被提升的高度 。
杠杆
1.(2024达州中考)如图所示,轻质木杆AB的O点用细线悬挂在天花板上并保持水平,已知AB是OB长度的4倍,AO是AC长度的3倍。在杆的B点用细线竖直悬挂一棱长为10 cm的正方体物块甲,该物块静止在水平地面上;O点左侧悬挂一可自由移动的质量为2 kg的物块乙。当乙悬挂在A点时,甲恰好对地面无压力,则甲的重力为 N;当乙悬挂在C点时,甲对地面的压强为
Pa。(g取10 N/kg)
2.(2024淮安中考改编)小明学过杠杆知识后自制了一根杆秤(自重不计),如图所示,要想增大杆秤的测量范围,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)
3.(2024云南中考)实验小组通过探究杠杆的平衡条件,来解释桔槔的使用原理。
甲 乙
(1)实验前,杠杆水平静止,如图甲所示,此时杠杆处于 (选填“平衡”或“非平衡”)状态。将杠杆左下角物块M取走后,不调节平衡螺母,杠杆 (选填“仍能”或“不能”)保持水平位置静止。
(2)调节杠杆水平平衡,进行多次实验,数据记录如下表:
次数 动力F1/N 动力臂l1/cm 阻力F2/N 阻力臂l2/cm
1 2 12.0 1 24.0
2 2 5.0 1 10.0
3 3 10.0 2 15.0
4 3 12.0 2 18.0
①分析表中的数据,归纳出杠杆的平衡条件是 (用表格中的字母表示)。多次实验的目的是 。
A.寻找普遍规律 B.减小实验误差
②如图乙,此时在右侧钩码下端加挂一个钩码,杠杆会 (选填“左端下沉”或“右端下沉”)。
(3)桔槔是我国古代的取水工具,如图1,在井边竖一根树杈,架上一根横木,横木的一端绑上大石块,另一端系绳和水桶,简化图如图2。若水桶盛满水后,为减小人向上提水的拉力,根据杠杆的平衡条件,可以 (选填“增大”或“减小”)石块的质量或向 (选填“左”或“右”)移动杠杆的支点。
图1 图2 图3
(4)图3为桔槔在水平位置平衡的模型图,A点处所吊水和水桶的总质量为m1,O点处为支点,杠杆的质量为m0,重心在C点处,B点处所挂石块的质量为m2,AO=l1,OC=l0,OB=l2。请写出l2的表达式:l2= (用字母m0、m1、m2、l0、l1表示)。
滑轮及滑轮组
4.(2024成都中考改编)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0.01 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
5.(2024巴中中考)如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。已知物体的质量为300 kg,在绳子自由端施加1 250 N的拉力,物体以0.5 m/s的速度匀速上升10 s。(g取10 N/kg)求:
(1)绳子自由端移动的距离。
(2)拉力的功率。
(3)此过程中滑轮组的机械效率。
甲 乙
斜面
6.(2024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 。
【详解答案】
教材要点梳理
一、杠杆
1.固定点
2.转动 使杠杆转动 F1 阻碍杠杆转动
F2 动力作用线 l1 阻力作用线 l2
3.静止 动力×动力臂=阻力×阻力臂 F1l1=F2l2
4.(1)> < 省力但费距离
(2)< > 费力但省距离
(3)= =
5.带有秤星的秤杆 秤砣(砝码) 秤盘 提纽
二、滑轮
1.固定不动 力 改变力的方向
2.随物体运动 改变力的方向 省力 费
3.(1)定滑轮 动滑轮
(2)改变力的方向 改变力的大小
(3)几分之一 几倍
三、机械效率
1.W有用
2.重力 摩擦力 W额外
3.和 W总=W有用+W额外
4.有用功 总功 有用功 总功 百分数
5.结构 合理 轻巧
教材图片专练
1.大于 省力
2.定 方向 不省力但能够改变力的方向
3.如图所示:
4.16 2 80%
教材实验突破
实验1
1.动力 动力臂 阻力 阻力臂
4.(1)将平衡螺母向左调
(2)减少杠杆自身重力对实验的影响
(3)一次实验得出的结论具有偶然性,多次测量得出的结论才具有普遍性
(4)拉力的方向应与原所挂钩码重力的方向一致
(5)能平衡,动力与阻力的方向相反即可
5.(1)水平
(2)不同数量
(3)动力F1 阻力F2
(4)钩码数量和位置
6.动力×动力臂=阻力×阻力臂 F1l1=F2l2
实验2
3.η=
4.刻度尺 钩码(50 g) 弹簧测力计 铁架台 滑轮 长约2 m的细绳
6.匀速 竖直向上
8.重 高
9.无关
高频考点过关
1.60 2 000 解析:因为AB=4OB,AO=3AC,所以AO=3OB,OC=2OB。物块乙的重力G乙=mg=2 kg×10 N/kg=
20 N,当乙悬挂在A点时,甲恰好对地面无压力,根据杠杆平衡条件知,G乙×OA=G甲×OB,G甲===
60 N。当乙悬挂在C点时,G乙×OC=F甲×OB,F甲===40 N,物块甲对地面的压力为F=G甲-F甲=
60 N-40 N=20 N,则物块甲对地面的压强为p====2 000 Pa。
2.换用质量更大的秤砣(或增大m2)
根据杠杆平衡条件可得m1g×OA=m2g×OB,则有OB==m1,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
3.(1)平衡 仍能 (2)①F1l1=F2l2 A
②右端下沉 (3)增大 左
(4)
解析:(1)杠杆静止,说明杠杆受力平衡,所以处于平衡状态。图甲中杠杆的重力作用线过支点,将杠杆左下角物块M取走后,不调节平衡螺母,杠杆的重力作用线仍过支点,所以杠杆仍能平衡。(2)①由表中数据可知,每一组动力与动力臂的乘积都与其阻力与阻力臂的乘积相等,所以杠杆的平衡条件是F1l1=F2l2。一次实验得出的结论具有偶然性,所以需要进行重复实验,获得多组数据,得出具有普遍性的规律。故选A。②在右侧钩码下端加挂一个钩码,则3G×0.12 m<3G×0.18 m,所以杠杆右端将下沉。(3)水桶盛满水后,阻力与阻力臂的乘积变大,为减小人向上提水的拉力,根据杠杆的平衡条件,可以增大石块的重力也可以向左移动杠杆的支点,减小阻力臂,增大动力臂,从而减小人向上提水的拉力。(4)根据题意及杠杆平衡条件可得OA×m1g=OC×m0g+OB×m2g,代入数据可得l1×m1=l0×m0+l2×m2,解得l2=。
4.C 解析:A.由图可知,动滑轮承担物重的绳子股数n=3,绳子自由端移动的距离为s=nh=3×20 cm=60 cm=0.6 m,拉力所做的功为W总=Fs=0.5 N×0.6 m=0.3 J,拉力的功率为P===0.03 W,故A错误;B.钩码的重力为G=mg=100×10-3 kg×10 N/kg=1 N,滑轮组的机械效率为η=====≈66.7%,故B错误;C.滑轮组所做的有用功为W有用=Gh=1 N×0.2 m=0.2 J,克服动滑轮所做的额外功为W额外1=G动h=0.25 N×0.2 m=0.05 J,因此克服绳重和摩擦做的额外功为W额外2=W总-W有用-W额1=0.3 J-0.2 J-0.05 J=0.05 J,故C正确;D.若增大提升钩码的质量,则有用功增大,额外功不变,因此滑轮组的机械效率将变大,故D错误。故选C。
5.解:(1)图中承担物重的绳子股数n=3,绳子自由端移动的速度:
v'=3v=3×0.5 m/s=1.5 m/s,
绳子自由端移动的距离:
s=v't=1.5 m/s×10 s=15 m。
(2)拉力的功率:
P===Fv=1 250 N×1.5 m/s=1 875 W。
(3)拉力所做的功:
W总=Fs=1 250 N×15 m=18 750 J,
物体上升的高度:
h=vt=0.5 m/s×10 s=5 m,
有用功:W有用=Gh=mgh=300 kg×10 N/kg×5 m=15 000 J,
机械效率:η===80%。
答:(1)绳子自由端移动的距离为15 m;
(2)拉力的功率为1 875 W;
(3)此过程中滑轮组的机械效率为80%。
6.24 60% 解析:此过程中有用功是W有用=Gh=40 N×0.6 m=24 J,总功W总=Fs=20 N×2 m=40 J,斜面的机械效率是η===60%。
一、杠杆、简易杆秤
1.一根硬棒,在力的作用下能绕着 转动,这根硬棒就是一个杠杆。
2.五要素:杠杆可以绕其 的点叫支点; 的力叫动力,常用 表示;
的力叫阻力,常用 表示;从支点到 的距离,叫动力臂,常用
表示;从支点到 的距离,叫阻力臂,常用 表示。
3.平衡条件:当杠杆在动力和阻力的作用下 时,我们就说杠杆平衡了。杠杆的平衡条件是 ,用公式表示为 。
4.分类:
(1)省力杠杆:l1 l2,平衡时,F1 F2,特点是 。
(2)费力杠杆:l1 l2,平衡时,F1 F2,特点是 。
(3)等臂杠杆:l1 l2,平衡时,F1 F2。
5.杆秤由 、 、 、 等组成。
二、滑轮
1.定滑轮:轴 的滑轮叫定滑轮。使用定滑轮不省 ,但可以 。
2.动滑轮:轴 的滑轮叫动滑轮。使用动滑轮时,不能 ,可以 ,但要 距离。
3.滑轮组
(1) 与 组合在一起,构成滑轮组。
(2)使用滑轮组既可以 ,又可以 。
(3)用滑轮组提起重物时,动滑轮上有几段绳子承担物重,提起重物的力就是物重的 ,绳子自由端移动的距离就是重物上升距离的 。
三、机械效率
1.有用功:使用动滑轮提升钩码时,提升钩码是我们的目的,动滑轮对钩码的拉力所做的功,叫作有用功,用 表示。
2.额外功:使用动滑轮提升钩码时,我们还不可避免地要克服滑轮本身所受的 和
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:总功等于有用功与额外功之 ,用W总表示。关系式为 。
4.机械效率: 跟 的比值叫作机械效率,公式是η=。因为 总是小于 ,所以机械效率η总小于1。机械效率通常用 表示。
5.测量滑轮组机械效率的实验原理是η=。提高机械效率的主要办法是改进 ,使它更 、更 。
人教八下图12.1-1丙 命题点:生活中的杠杆 1.我们身边有很多用品应用了杠杆的原理。如图所示的开瓶器,其动力臂 阻力臂,属于 杠杆。
人教八下图12.3-2 命题点:滑轮 2.旗杆顶部有一个 滑轮,通过滑轮改变了绳子拉力的 ,给我们升国旗带来了便利,定滑轮的特点是 。
人教八下图12.3-6 命题点:轮轴 3.在图中画出力F的力臂l。
人教八下图12.3-7 命题点:斜面的综合计算 4.如图,在粗糙斜面上将一个重为16 N的物体匀速拉到高h处,沿斜面向上的拉力为10 N,斜面长s=2 m,高h=1 m。其中所做的有用功为 J,物体受到的摩擦力大小为 N,斜面的机械效率为 。
探究杠杆的平衡条件
1.实验思路:探究杠杆的平衡条件,就是要找到影响杠杆平衡的各种因素并确定它们之间的关系,杠杆支点两侧所受的 及 、所受的 及 都会影响杠杆的平衡。
2.实验目的:探究杠杆的平衡条件。
3.实验器材:杠杆、支架、弹簧测力计、细线、质量相同的钩码若干。
4.实验准备
(1)实验前杠杆左端上翘,应怎样调节杠杆在水平位置平衡
。
(2)实验前,使杠杆在水平位置平衡的目的是什么
。
(3)为什么要进行多次实验
。
(4)若用弹簧测力计取代阻力钩码的位置,则拉力应满足什么方向
。
(5)动力、阻力都在支点同侧,杠杆能平衡吗 如何操作
。
5.实验步骤
(1)调节杠杆两端的平衡螺母,使杠杆在 位置平衡。
(2)在杠杆两边挂上 的钩码,调节钩码位置,使杠杆重新平衡。
(3)把支点右边的钩码重力当作 ,支点左边的钩码重力当作 ,量出动力臂l1和阻力臂l2,将各数值填入表格中。
实验次数 F1/N l1/cm F2/N l2/cm
1
2
3
(4)改变 ,重复上面的步骤,得出三组数据。
6.实验结论:杠杆平衡的条件是 ,表达式为 。
测量滑轮组的机械效率
1.实验思路:要测滑轮组的机械效率,就要想办法找出使用滑轮组工作时的有用功和总功,然后求出二者的比值。
2.实验目的:利用测力计将安装在滑轮组中的钩码(或重物)提起,比较同一滑轮组在不同使用情况下的机械效率。
3.实验原理: 。按如图所示的方式组装好滑轮组,并使用该滑轮组分别将甲、乙重物提起,再将两次实验数据填写在下表中,进而比较两次实验的机械效率是否相等。
4.实验器材: 、 、 、 、 、 。
5.实验数据记录表格:
次 数 物重 G/N 提升 高度h/cm 有用功 W有用/J 拉力 F/N 绳端移动 的距离s/cm 总功 W总/J 机械 效率η
1
2
6.注意事项:用滑轮组提升重物的过程中,不管是匀速拉动还是加速拉动绳子,对拉力大小都有影响,绳子是竖直拉还是斜拉,拉力大小也不同,因此在实验过程中要 拉动弹簧测力计
运动。
7.实验过程
(1)按图所示把滑轮组安装好,记下重物甲(钩码)和绳端的位置。
(2)匀速拉动弹簧测力计,使重物甲(钩码)升高,从弹簧测力计上读出拉力F的值,用刻度尺测出重物甲(钩码)上升的高度h和绳端移动的距离s,填入记录表格。
(3)计算出W有用、W总、机械效率η并填入表中。
(4)换重物乙重复上面的实验。
8.实验结论:同一滑轮组,提起的物重越 ,滑轮组的机械效率越 。
9.公式推导:η===,滑轮组的机械效率与物体被提升的高度 。
杠杆
1.(2024达州中考)如图所示,轻质木杆AB的O点用细线悬挂在天花板上并保持水平,已知AB是OB长度的4倍,AO是AC长度的3倍。在杆的B点用细线竖直悬挂一棱长为10 cm的正方体物块甲,该物块静止在水平地面上;O点左侧悬挂一可自由移动的质量为2 kg的物块乙。当乙悬挂在A点时,甲恰好对地面无压力,则甲的重力为 N;当乙悬挂在C点时,甲对地面的压强为
Pa。(g取10 N/kg)
2.(2024淮安中考改编)小明学过杠杆知识后自制了一根杆秤(自重不计),如图所示,要想增大杆秤的测量范围,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)
3.(2024云南中考)实验小组通过探究杠杆的平衡条件,来解释桔槔的使用原理。
甲 乙
(1)实验前,杠杆水平静止,如图甲所示,此时杠杆处于 (选填“平衡”或“非平衡”)状态。将杠杆左下角物块M取走后,不调节平衡螺母,杠杆 (选填“仍能”或“不能”)保持水平位置静止。
(2)调节杠杆水平平衡,进行多次实验,数据记录如下表:
次数 动力F1/N 动力臂l1/cm 阻力F2/N 阻力臂l2/cm
1 2 12.0 1 24.0
2 2 5.0 1 10.0
3 3 10.0 2 15.0
4 3 12.0 2 18.0
①分析表中的数据,归纳出杠杆的平衡条件是 (用表格中的字母表示)。多次实验的目的是 。
A.寻找普遍规律 B.减小实验误差
②如图乙,此时在右侧钩码下端加挂一个钩码,杠杆会 (选填“左端下沉”或“右端下沉”)。
(3)桔槔是我国古代的取水工具,如图1,在井边竖一根树杈,架上一根横木,横木的一端绑上大石块,另一端系绳和水桶,简化图如图2。若水桶盛满水后,为减小人向上提水的拉力,根据杠杆的平衡条件,可以 (选填“增大”或“减小”)石块的质量或向 (选填“左”或“右”)移动杠杆的支点。
图1 图2 图3
(4)图3为桔槔在水平位置平衡的模型图,A点处所吊水和水桶的总质量为m1,O点处为支点,杠杆的质量为m0,重心在C点处,B点处所挂石块的质量为m2,AO=l1,OC=l0,OB=l2。请写出l2的表达式:l2= (用字母m0、m1、m2、l0、l1表示)。
滑轮及滑轮组
4.(2024成都中考改编)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0.01 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
5.(2024巴中中考)如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。已知物体的质量为300 kg,在绳子自由端施加1 250 N的拉力,物体以0.5 m/s的速度匀速上升10 s。(g取10 N/kg)求:
(1)绳子自由端移动的距离。
(2)拉力的功率。
(3)此过程中滑轮组的机械效率。
甲 乙
斜面
6.(2024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 。
【详解答案】
教材要点梳理
一、杠杆
1.固定点
2.转动 使杠杆转动 F1 阻碍杠杆转动
F2 动力作用线 l1 阻力作用线 l2
3.静止 动力×动力臂=阻力×阻力臂 F1l1=F2l2
4.(1)> < 省力但费距离
(2)< > 费力但省距离
(3)= =
5.带有秤星的秤杆 秤砣(砝码) 秤盘 提纽
二、滑轮
1.固定不动 力 改变力的方向
2.随物体运动 改变力的方向 省力 费
3.(1)定滑轮 动滑轮
(2)改变力的方向 改变力的大小
(3)几分之一 几倍
三、机械效率
1.W有用
2.重力 摩擦力 W额外
3.和 W总=W有用+W额外
4.有用功 总功 有用功 总功 百分数
5.结构 合理 轻巧
教材图片专练
1.大于 省力
2.定 方向 不省力但能够改变力的方向
3.如图所示:
4.16 2 80%
教材实验突破
实验1
1.动力 动力臂 阻力 阻力臂
4.(1)将平衡螺母向左调
(2)减少杠杆自身重力对实验的影响
(3)一次实验得出的结论具有偶然性,多次测量得出的结论才具有普遍性
(4)拉力的方向应与原所挂钩码重力的方向一致
(5)能平衡,动力与阻力的方向相反即可
5.(1)水平
(2)不同数量
(3)动力F1 阻力F2
(4)钩码数量和位置
6.动力×动力臂=阻力×阻力臂 F1l1=F2l2
实验2
3.η=
4.刻度尺 钩码(50 g) 弹簧测力计 铁架台 滑轮 长约2 m的细绳
6.匀速 竖直向上
8.重 高
9.无关
高频考点过关
1.60 2 000 解析:因为AB=4OB,AO=3AC,所以AO=3OB,OC=2OB。物块乙的重力G乙=mg=2 kg×10 N/kg=
20 N,当乙悬挂在A点时,甲恰好对地面无压力,根据杠杆平衡条件知,G乙×OA=G甲×OB,G甲===
60 N。当乙悬挂在C点时,G乙×OC=F甲×OB,F甲===40 N,物块甲对地面的压力为F=G甲-F甲=
60 N-40 N=20 N,则物块甲对地面的压强为p====2 000 Pa。
2.换用质量更大的秤砣(或增大m2)
根据杠杆平衡条件可得m1g×OA=m2g×OB,则有OB==m1,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
3.(1)平衡 仍能 (2)①F1l1=F2l2 A
②右端下沉 (3)增大 左
(4)
解析:(1)杠杆静止,说明杠杆受力平衡,所以处于平衡状态。图甲中杠杆的重力作用线过支点,将杠杆左下角物块M取走后,不调节平衡螺母,杠杆的重力作用线仍过支点,所以杠杆仍能平衡。(2)①由表中数据可知,每一组动力与动力臂的乘积都与其阻力与阻力臂的乘积相等,所以杠杆的平衡条件是F1l1=F2l2。一次实验得出的结论具有偶然性,所以需要进行重复实验,获得多组数据,得出具有普遍性的规律。故选A。②在右侧钩码下端加挂一个钩码,则3G×0.12 m<3G×0.18 m,所以杠杆右端将下沉。(3)水桶盛满水后,阻力与阻力臂的乘积变大,为减小人向上提水的拉力,根据杠杆的平衡条件,可以增大石块的重力也可以向左移动杠杆的支点,减小阻力臂,增大动力臂,从而减小人向上提水的拉力。(4)根据题意及杠杆平衡条件可得OA×m1g=OC×m0g+OB×m2g,代入数据可得l1×m1=l0×m0+l2×m2,解得l2=。
4.C 解析:A.由图可知,动滑轮承担物重的绳子股数n=3,绳子自由端移动的距离为s=nh=3×20 cm=60 cm=0.6 m,拉力所做的功为W总=Fs=0.5 N×0.6 m=0.3 J,拉力的功率为P===0.03 W,故A错误;B.钩码的重力为G=mg=100×10-3 kg×10 N/kg=1 N,滑轮组的机械效率为η=====≈66.7%,故B错误;C.滑轮组所做的有用功为W有用=Gh=1 N×0.2 m=0.2 J,克服动滑轮所做的额外功为W额外1=G动h=0.25 N×0.2 m=0.05 J,因此克服绳重和摩擦做的额外功为W额外2=W总-W有用-W额1=0.3 J-0.2 J-0.05 J=0.05 J,故C正确;D.若增大提升钩码的质量,则有用功增大,额外功不变,因此滑轮组的机械效率将变大,故D错误。故选C。
5.解:(1)图中承担物重的绳子股数n=3,绳子自由端移动的速度:
v'=3v=3×0.5 m/s=1.5 m/s,
绳子自由端移动的距离:
s=v't=1.5 m/s×10 s=15 m。
(2)拉力的功率:
P===Fv=1 250 N×1.5 m/s=1 875 W。
(3)拉力所做的功:
W总=Fs=1 250 N×15 m=18 750 J,
物体上升的高度:
h=vt=0.5 m/s×10 s=5 m,
有用功:W有用=Gh=mgh=300 kg×10 N/kg×5 m=15 000 J,
机械效率:η===80%。
答:(1)绳子自由端移动的距离为15 m;
(2)拉力的功率为1 875 W;
(3)此过程中滑轮组的机械效率为80%。
6.24 60% 解析:此过程中有用功是W有用=Gh=40 N×0.6 m=24 J,总功W总=Fs=20 N×2 m=40 J,斜面的机械效率是η===60%。