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3 功 功率
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知识要点
批判质疑
图说物理
一、做功
1.定义:如果力作用在物体上,并使物体沿 的方向移动一段 ,我们就说力对物体做了功。
2.做功的两个必要条件:一是 ;二是
。
3.三种不做功的情况:(1)推而未动、搬而未起,又称为 ;
(2)物体由于惯性向前运动一段距离,又称不劳无功;(3)力和物体通过的距离垂直,又称 。
知识要点
力
距离
作用在物体上的力
物体在力的
方向上移动一定的距离
劳而无功
垂直无功
二、功的计算
1.功的符号: 。
2.计算公式: 。
3.单位:在国际单位制中,功的单位是 ,简称 ,符号是 。为了纪念英国物理学家焦耳,人们给了这个单位一个专门的名称—— ,简称焦,符号是 。1 J=1 N·m。
W
W=Fs
牛顿米
牛米
N·m
焦耳
J
三、功率
1.物理意义:功率是描述做功 的物理量。
2.定义:功与完成这些功所用时间 。
3.公式: 。
4.单位:国际单位制中,功率的单位是 ,符号是 。为纪念英国科学家瓦特,人们给了这个单位一个专门的名称,叫作 ,简称瓦,符号是 ,1 W=1 J/s。
四、功的原理: 。
快慢
之比
焦/秒
J/s
瓦特
W
使用任何机械都不能省功
图说物理
命题点1 力做功的必要条件
1.如图所示,小明用力推箱子,虽然累得满头大汗,但箱子没有移动,小聪用力将箱子拉动了。在这个过程中,小聪的力具有成效,则物理学中说,小聪 了,小明则 。
做功
没有做功
命题点2 1 J的含义
2.如图所示,小明举起一枚鸡蛋。一枚鸡蛋的质量约为 g,重力约为 N,把一枚鸡蛋举高2 m做的功约为 。(g取10 N/kg)
50
0.5
1 J
批判质疑
1.只要有力作用在物体上,力就一定对物体做功。( )
2.物体移动了距离,一定有力对物体做功。( )
3.功率大的机器做功一定多。( )
4.功率越大的机器做功越快。( )
√
×
×
×
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基础巩固练
能力提升练
拔高拓展练
易错易混练
1.(2024邢台期末)小明运用学习的美术技能将体育课上扔实心球的情景(包含四个过程)绘画出来,如图所示,其中手对球做功的过程有( )
①捡起球 ②停在空中 ③挥动球 ④球飞出去
A.①和② B.①和③ C.②和④ D.③和④
做功概念及条件
基础巩固练
B
2.(2024菏泽月考)滑板车是深受小朋友们喜爱的玩具,使用时一只脚站在滑板上,另一只脚蹬地,滑板车就能载着人前进。蹬地时人对车
;蹬地的脚离地后,人和车由于惯性一起继续向前滑行,滑行时人对车 。(均选填“做功”或“不做功”)
做功
不做功
功的计算
3.小明帮张奶奶把10 kg的大米从一楼送至四楼的家中,继续扛着大米水平移动5 m到厨房存放,若每层楼高3 m,则小明在上楼过程中对大米所做的功为 J;全过程小明对大米所做的功为 J。(g取10 N/kg)
4.(2024廊坊期末)小明用50 N的水平拉力拉着重200 N的木箱,在水平地面上匀速直线运动4 m,则木箱所受摩擦力大小为 N,拉力所做的功为 J,木箱重力所做的功为 J。
900
900
50
200
0
功的原理
5.对于机械做功,下列说法正确的是( )
A.省距离的机械可以省功,但一定费力
B.省力的机械一定费距离,但不省功
C.省力的机械可以省功,但一定费距离
D.省距离的机械可以省力,但不省功
B
功率
6.小红和小田从一楼爬到五楼,她们同时出发,小红先到达五楼,小田后到达五楼。在此过程中( )
A.小红的功率大 B.小田的功率大
C.小红和小田的功率一样大 D.无法确定谁的功率大
7.(2024上海)塔吊吊起重物,在竖直方向匀速上升时,若拉力为1×
104 N,重物上升的距离为40 m,重物上升所用的时间为50 s,则拉力
做功为 J,功率为 W。
D
4×105
8 000
不能正确理解计算功时力F与移动距离s的对应关系
8.(2024石家庄月考)现有甲、乙、丙三个质量不同的物体(m甲>m乙>
m丙),在相等的恒力F作用下,分别在水平方向、沿斜面向上、竖直方
向上通过了相等的距离s。如图所示。F在三种情况下做的功分别为
W甲、W乙、W丙,三者大小判断正确的是( )
A.W甲>W乙>W丙 B.W甲
C.W甲=W乙=W丙 D.W甲=W乙易错易混练
C
不能正确理解功和功率的物理意义
9.(2024秦皇岛期末)下列关于功和功率的说法中,正确的是( )
A.物体做功越快,功率越大
B.物体做功越多,功率越大
C.功率是表示物体做功多少的物理量
D.物体做功时间越短,功率越大
A
能力提升练
10.(2024连云港)如图所示,一个人先后两次用同样的时间、同样大小的力,将不同质量的物体在不同的表面上分别移动相同的距离。该力在此过程中所做功的大小分别为W1、W2,功率的大小分别为P1、P2,关于它们之间的大小关系说法正确的是( )
光滑表面 粗糙表面
A.W1W2,P1>P2
C.W1=W2,P1=P2 D.W1P2
C
11.物理学与日常生活抛实心球时动作示范如图所示,将此过程中球所在位置用数字标记。其中1号位置是发力投掷的起始位置,在3号位置球恰好脱离手掌。下列说法正确的是( )
A.球在1号位置保持不动时,人对球做了功
B.球由2号位置运动到3号位置,人对球不做功
C.球由3号位置运动到4号位置,人对球做了功
D.球由4号位置运动到5号位置,人对球不做功
D
12.如图所示是我国首台5G氢燃料无人驾驶拖拉机,正在平直公路上以72 km/h的速度匀速行驶,拖拉机的牵引力为1×104 N。行驶1 min后动力系统对拖拉机做的功是 J,做功的功率为 W。
1.2×107
2×105
13.(2024石家庄期末)工人用力F水平推重为200 N的物体,在4 s内水平推力F与物体沿力的方向移动距离s之间的关系如图所示。在这过程中,水平推力做的功为 J,推力做功的功率为 W。
120
30
14.(2024河北期末)一辆轿车质量为1.6×103 kg,每个轮子与水平地面的接触面积为400 cm2。该车从静止启动,以5×104 N的恒定牵引力加速运动200 m时速度达到v1=10 m/s,此时发动机达到最大功率。求:(g取10 N/kg)
(1)轿车受到的重力。
解析:(1)轿车受到的重力G=mg=1.6×103 kg×10 N/kg=1.6×104 N。
答案:(1)1.6×104 N
(2)轿车从静止加速到v1的过程中,牵引力做的功。
(3)轿车速度达到v1后,改变牵引力以最大功率继续加速至v2=25 m/s后匀速运动,轿车匀速运动时受到的阻力大小。
解析:(2)以5×104 N的恒定牵引力加速运动200 m,则牵引力做的功W=
Fs=5×104 N×200 m=1×107 J。
答案:(2)1×107 J (3)2×104 N
拔高拓展练
15.科学探究课间活动时,小明同学参加班级测定自身最大功率的实验活动,他们准备采用爬楼梯的方法测自身的最大功率。
(1)小明准备的实验器材有磅秤、机械钟,同学认为缺少的一件是 。
(2)实验原理是 。
(3)要提高自身爬楼梯的最大功率,通常采用的方法是 。
(4)小明活动时穿着外套,测量体重时脱掉外套,这样导致测量的结果
(选填“偏大”“偏小”或“没有影响”)。
刻度尺
提高爬楼的速度
偏小(共25张PPT)
第11章 机械与功
强化训练三
1.教材改编题爸爸领着小梅玩跷跷板。下列最有可能让跷跷板在水平方向上保持平衡的是( )
A B
C D
一、选择题
B
2.(2024北京)如图所示,园艺工人在修剪枝条时,常把枝条尽量往剪刀的轴处靠近,这样做是为了( )
A.增大动力臂,能够省力
B.增大阻力臂,方便使用
C.减小动力臂,方便使用
D.减小阻力臂,能够省力
D
3.(2023连云港)如图所示,每个钩码的质量为50 g,在均匀杠杆的A处挂2个钩码,B处挂1个钩码,杠杆恰好水平平衡。在A、B两处再各加1个钩码,那么( )
A.杠杆仍水平平衡
B.杠杆的左边向下倾斜
C.杠杆的右边向下倾斜
D.将A处的钩码向左移动一格,杠杆仍能水平平衡
C
4.(2024盐城)下列挪动球形石墩的方法中,最省力的是( )
A B
C D
A
5.利用如图所示的滑轮组匀速提升200 N的重物,动滑轮重为10 N,(不计绳重与摩擦)则拉力F的大小为( )
A.70 N B.100 N C.105 N D.110 N
C
6.(2023成都模拟)小明去健身房用如图所示的牵引装置来锻炼腿部和手部肌肉。使用时,若绳a处固定不动,手在b处需用力Fb拉绳,使重力为G的重物匀速上升;若绳b处固定不动,腿在a处需用力Fa拉绳,使重物G匀速上升。不计绳重和摩擦,则( )
A.Fb=Fa B.Fb=2Fa
C.Fb<2Fa D.Fb>2Fa
D
7.(2024邯郸期末)用下列简单机械提升同一重物,忽略机械自重和摩擦,最省力的是( )
A B C D
A
8.(2023石家庄模拟)如图所示,在“探究杠杆的平衡条件”的实验中,已知杠杆上每个小格的长度为3 cm,当弹簧测力计在A点沿与水平方向成30°角斜向上拉杠杆,使杠杆在水平位置平衡时,下列说法正确的是( )
A.拉力的力臂为0.12 m
B.弹簧测力计的示数为4 N
C.钩码总重为2 N
D.此时为省力杠杆
C
二、填空题
9.(2024成都期末)如图所示是建筑工地搬运建材常见的升降机简化图,使用的A、B、C、D四个滑轮中属于动滑轮的是 。装置中定滑轮的作用是 。
A
改变力的方向
10.(2023菏泽模拟)我国古代《墨经》最早记述了这样的杠杆原理,如图所示,如果“权”“重”对应物理学中的动力和阻力,那么“标”
“本”对应物理学中的 ;当“重”增大时,应把“权”向 (选填“A”或“O”)端移动,才能保持平衡。
力臂
A
11.(2024石家庄期末)如图所示,作用在杠杆一端且始终与杠杆垂直的力F,将杠杆缓慢地由位置A拉至位置B,在这个过程中,杠杆的动力臂将
,动力F将 。(均选填“变大”“变小”或“不变”)
不变
变大
12.新考法“由物及理,思维建模。”如图所示是一种利用滚轴和绳子组装的特殊提升装置,该提升装置相当于 (填简单机械名称)模型;人们借助这种装置的主要目的是 (选填“省力”“省距离”或“省功”);若某同学用的拉力为300 N,不计摩擦和装置的自重,则摩托车的质量为 kg。(g取10 N/kg)
滑轮组
省力
150
三、作图题
13.在图中画出杠杆的阻力臂L2,并在A点画出使杠杆静止在图示位置的最小力F1。
答案:如图所示
14.(2024内江期末)如图所示,站在地面上的小明利用滑轮组将放在水平地面上的重物G提起,请画出最省力的绳子绕法。
答案:如图所示
四、实验探究题
15.(2024宿迁)在“探究杠杆平衡条件”的活动中,实验选用的钩码重均为0.5 N。
(1)实验前,杠杆静止在如图甲所示位置,应将 向 调节,把铅垂线放置于O点,从正前方观察,当零刻度线与铅垂线 (选填“重合”或“垂直”)时,杠杆在水平位置平衡。
甲
平衡螺母
右
重合
(2)如图乙所示,需要在B点挂上 个钩码,杠杆将在水平位置平衡,再次在其两边各加上一个钩码,杠杆 侧会下降。
乙
2
右
(3)多次实验,记录的数据如表所示,分析可得F1、F2、L1、L2之间的关系是 。
F1L1=F2L2
实验 次数 动力 F1/N 动力臂 L1/cm 阻力 F2/N 阻力臂
L2/cm
1 1.0 6.0 2.0 3.0
2 1.5 4.0 3.0 2.0
3 2.0 2.0 4.0 1.0
(4)下列实验中多次测量的目的与本次探究不同的是 。
A.测量铅笔长度
B.探究重力与质量关系
C.探究反射角与入射角关系
A
五、计算题
16.如图所示,工人用滑轮组吊起质量为40 kg的箱子,工人施加的拉
力为250 N,箱子10 s内被匀速竖直提升了2 m,不计绳重和摩擦,g取
10 N/kg。求:
(1)箱子受到的重力。
解析:(1)箱子受到的重力G=mg=40 kg×10 N/kg=400 N。
答案:(1)400 N
(2)动滑轮的重力。
(3)绳子自由端移动的速度。
答案:(2)100 N (3)0.4 m/s
17.(2024沧州期末)某学校在开展物理兴趣小组活动时,为深入探究平衡木的平衡,小萍设计了如图所示的装置。轻质杠杆AOB可绕支点O无摩擦转动,且AB=3 m,OA=1 m。在杠杆A端用不可伸长的细线悬挂正方体M,质量为40 kg,棱长为20 cm。当重为500 N的小萍静止站立在OB之间某处时,正方体M对地面压力刚好为0,杠杆同时在水平位置处于平衡状态。求。
(1)正方体M受到的重力。
(2)当正方体M对地面压力刚好为0时,小萍距O点的距离。
解析:(1)正方体M受到的重力G木=m木g=40 kg×10 N/kg=400 N。
答案:(1)400 N (2)0.8 m
(3)如果小萍站立在距离B端1.5 m处时,正方体M对水平地面的压强。
答案:(3)3.75×103 Pa
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第11章 机械与功
实验练04 探究杠杆的平衡条件
1.(2024凉山)在“探究杠杆的平衡条件”的实验中:
甲
(1)实验前,杠杆位置如甲所示,要使杠杆在水平位置平衡应将平衡螺母向 (选填“左”或“右”)调节。
右
(2)杠杆调节平衡后,小明在杠杆左侧B处挂2个相同的钩码(如图乙所示),要使杠杆在水平位置平衡,应在A处挂 个相同的钩码。
乙
3
(3)如图丙所示,改用弹簧测力计在C处竖直向上拉杠杆,使杠杆仍然在水平位置平衡,此时弹簧测力计的示数为 N,将拉力的方向逐渐向右倾斜,如图丁所示,仍使杠杆在水平位置平衡,则弹簧测力计的示数将 (选填“变大”“不变”或“变小”)。
丙 丁
1.6
变大
2.(2024湖南)小明和小洁一起做“探究杠杆的平衡条件”的实验,实验室提供了如图所示杠杆(支点为O)、支架、10个钩码(每个重0.5 N)。
甲 乙
(1)如图甲所示,实验开始前,应向 端调节螺母,使杠杆在水平位置平衡;挂上钩码后,每次都要让杠杆在水平位置平衡,这样做是为了
。
(2)小明取2个钩码,挂在支点左侧某处,再取4个钩码挂在支点的 侧进行实验,使杠杆在水平位置平衡后,记录数据。
右
便于直接读取
力臂
右
(3)完成三次实验后分析数据,他们得出了杠杆的平衡条件。如表所示主要呈现了第3次实验数据。
小明在第3次实验的基础上,在支点左侧20.0 cm处继续加钩码直到F1为3.5 N,
如图乙所示,但发现此时用剩下的3个钩码无法让杠杆再次在水平位置平衡。小洁想利用现有器材帮助小明完成F1为3.5 N的第4次实验,她应该通过
,使杠杆再次在水平位置平衡。(请结合具体数据进行说明,可保留一位小数)
向右
实验 次数 动力 F1/N 动力臂 L1/cm 阻力 F2/N 阻力臂
L2/cm
1 … … … …
2 … … … …
3 2.5 20.0 2.0 25.0
移动F1至10.7 cm处
3.(2024曹县期末)在“探究杠杆的平衡条件”的实验中:
甲
(1)杠杆在图甲位置静止,此时杠杆 (选填“达到”或“没有达到”)平衡状态;为使杠杆在水平位置平衡,应将杠杆两端的平衡螺母向 (选填“左”或“右”)调节。
达到
右
(2)如图乙所示,在杠杆左侧A位置(O点左侧第四格)先挂了3个钩码,每个钩码为0.5 N,在右侧B位置(O点右侧第三格)用弹簧测力计竖直向下拉杠杆,使其在水平位置平衡,此时弹簧测力计的拉力为 N。
乙
2
(3)如图丙所示,在A位置挂一个弹簧测力计,在B位置挂了2个钩码,现将弹簧测力计从D位置转到C位置,在此过程中杠杆始终在水平位置保持平衡,则弹簧测力计示数 (选填“变大”“变小”或“不变”)。
丙
变大
(4)杠杆平衡条件在生活中有很多应用。如图丁所示,利用杠杆平衡条件制作了轻质杆秤,经测试发现能测的物体的最大质量偏小,下列操作能使杆秤所测最大质量变大的是 。
A.将a点向左移
B.将b点向右移
C.将a、b点都向右移动等长距离
D.换一个质量较大的秤砣
D
丁
4.小明用一根常见的筷子做了一些实验,请回答以下的问题。
(1)如图甲所示,小明把筷子用绳子悬挂静止后的情形,此时筷子处于
(选填“平衡”或“非平衡”)状态,要使筷子在水平位置平衡,应将悬挂点向 (选填“左”或“右”)调节,调节水平平衡的目的是 。
甲
平衡
左
消除筷子自身重力对实验的影响,同时方便测量力臂
(2)如图乙所示,筷子在水平位置平衡,标记支点的位置为O,若将筷子从O点折断,设折断后的左端和右端的筷子的重力分别为G1和G2,则G1
(选填“>”“<”或“=”)G2。
乙
>
(3)小明用筷子、刻度尺、杯子和水巧妙地测量小石块的密度,实验过程如下:
①如图丙所示,重物悬挂在筷子A处,移动石块悬挂在筷子C处,此时筷子在水平位置恢复平衡,用刻度尺分别测得OA、OC的长度为8 cm和6 cm。
丙
②保持重物的悬挂点位置A不变,将小石块浸没在盛有适量水的杯中,目的是保证排开水的体积 (选填“大于”“等于”或“小于”)石块的体积;调整小石块的悬挂点位置(且未与杯底、杯壁接触),直至在筷子D处,如图丁所示,筷子在水平位置再次平衡,用刻度尺测得OD的长度为10 cm。通过计算,测得石块的密度为 kg/m3。(ρ水=1.0×103 kg/m3)
丁
等于
2.5×103
5.(2023达州)在学习了密度、浮力、杠杆的相关知识后,小丽同学根据杠杆的平衡条件测出了一个物块的密度,请帮她将下列步骤补充完整。(g取10 N/kg,ρ水=1.0×103 kg/m3)
甲
(1)相邻两刻度间距离相等的轻质杠杆静止在如图甲所示的位置,此时杠杆 (选填“处于”或“不处于”)平衡状态,为了使杠杆在水平位置平衡,应将平衡螺母向 (选填“左”或“右”)调节。
处于
右
(2)调节杠杆水平平衡后,用细线将物块挂于杠杆左侧,将3个钩码挂于右侧,杠杆仍处于水平平衡,如图乙所示,每个钩码的质量为100 g,则物块质量为 g。
(3)将该物块浸没在装有水的烧杯中,调节右侧钩码的位置,使杠杆处于水平平衡,如图丙所示,则物块在水中所受浮力为 N。
乙 丙
400
2
(4)物块的密度是 kg/m3。
(5)在探究杠杆平衡条件的实验中,多次改变钩码的位置和个数,收集多组数据的目的是 (填字母)。
A.避免实验的偶然性,便于得到普遍规律
B.取平均值,减小误差
2×103
A
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5 改变世界的机械
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知识要点
批判质疑
图说物理
一、轮轴
1.定义:由两个半径不等的圆柱固定在 上组成,大的称为
,小的称为 。
2.实质:轮轴是 的杠杆,作用在轮上的力F与作用在轴上的力G的关系是 。
3.功能:(1)改变 ;(2)改变 。轮轴将 和 互相联系起来,实现了二者的相互转化,是机械传动的重要装置。
知识要点
同一轴线
轮
轴
可以连续转动
FR=Gr
用力大小
物体的运动速度
直线运动
圆周运动
4.使用轮轴 省功,只是改变了做功的方式。
二、斜面
1.定义:与水平面成一定夹角的 。
2.特点: ,如图所示,设物体的重力为G,斜面的长为L,斜面高
为h,F为沿斜面的推物体的力。若不计摩擦,F= ,即斜面长是斜
面高的几倍,拉力或推力就是物体所受重力的 。
不能
倾斜平面
省力
几分之一
三、螺旋
1.定义:绕在圆柱上的 。
2.特点:可以将 运动与 的运动进行互相转化。
3.常见的螺旋:饮料瓶瓶盖、 、 、 、螺旋式千斤顶等。
斜面
旋转
沿轴向
木螺丝
螺杆
螺母
图说物理
命题点 轮轴是连续转动的杠杆
如图所示是杠杆变形成轮轴的过程。轮轴实质上是 的杠杆。
可以连续转动
批判质疑
1.水管上的水龙头是轮轴,在使用时动力臂小于阻力臂,是费力机械。
( )
2.齿轮是轮轴,若动力作用在轮上能省力。( )
3.自行车的车把是一种形式的轮轴,盘山公路是一种形式的斜面。
( )
√
×
√
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基础巩固练
能力提升练
拔高拓展练
易错易混练
1.小明通过仔细观察,发现简单机械在生活中有很多实际应用,如:指甲钳、剪刀、钥匙等。将如图所示的钥匙插入锁孔转动开锁时,钥匙就相当于一个 (选填“滑轮”或“轮轴”),属于 (选填“省力”或“费力”)机械。
轮轴
基础巩固练
轮轴
省力
2.如图所示,小轿车的方向盘相当于一个轮轴,若F1=20 N,盘的半径为20 cm,轴的直径为4 cm,不计摩擦阻力,则F2= N。门锁的把手相当于一个 (选填“省力”或“费力”)轮轴。
200
省力
斜面
3.如图所示,AB=3AE,AC=2AE,AD=1.5AE。若把物体沿AB、AC、AD三个斜面匀速地拉到顶端A时,(不计摩擦)下列结论正确的是( )
A.沿着AB用的拉力小,做功多
B.沿着AC用的拉力小,做功多
C.沿着AD用的拉力大,做功少
D.沿着三个斜面用的拉力不相等,做功一样多
D
4.(2024自贡)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 。
24
60%
螺旋
5.如图所示,螺丝钉上有很多螺纹,相当于 (填一种简单机械的名称),将a、b两种螺丝钉旋进木板中,旋动 (选填“a”或“b”)需要更大的力。
斜面
b
6.如图所示是葡萄酒开瓶器,螺母上的棱能 (选填“增大”或“减小”)手指与螺母间接触面的粗糙程度,防止打滑;其中的螺纹是斜面的变形,物理上称为 ;斜面缠绕在圆柱体上,使用时可
(选填“省力”或“省距离”)。
增大
螺旋
省力
误认为物体在斜面上匀速运动时受到的摩擦力等于拉力
7.如图所示,斜面长3 m,高0.6 m,建筑工人用绳子在6 s内将重500 N的物体从其底端沿斜面向上匀速拉到顶端,拉力是150 N,则斜面对物体的摩擦力是 N。(忽略绳子的重力)
易错易混练
50
能力提升练
8.如图所示为自行车的脚踏板和大齿轮在运动中的三个不同位置。如要使大齿轮对链条的拉力保持不变,那么人脚加在脚踏板上的力最大时在( )
A.A位置 B.B位置
C.C位置 D.三个位置一样
C
9.工人师傅用600 N的力沿着4 m长的斜面将重1 200 N的油桶匀速滚到高1.5 m的车上,则下列说法正确的是( )
A.利用斜面是为了省功
B.把油桶滚上去而不是推上去,是为了提高斜面的机械效率
C.工人师傅做功900 J
D.油桶在斜面上滚动的摩擦力为600 N
B
10.(2024衡水期末)如图所示,把一个物体分别沿光滑斜面AC、BC推上顶端,所用推力分别为F1、F2,所做的功分别为W1、W2,已知AC>BC。下列说法中( )
①F1=F2 ②F1A.只有①③正确 B.只有②④正确
C.只有①④正确 D.只有②③正确
B
11.(2024邯郸期末)在生产和生活中,人们常用的简单机械除了杠杆、滑轮,还有斜面和轮轴。如图所示是用螺丝刀拧螺丝的情景,手柄
(选填“粗”或“细”)一些的螺丝刀用起来更省力;螺丝钉是一种简单机械,螺丝钉上螺纹的展开相当于 (选填“斜面”或“轮轴”),螺纹密一些的螺丝钉拧起来更省力。
粗
斜面
12.登高望远,秦岭便是绝佳的去处。我们既可以沿盘山公路蜿蜒而上,也可以乘缆车沿索道凌空而至,盘山公路则相当于简单机械中的 ,盘山公路越 (选填“缓”或“陡”)越省力。而华山索道全长约1 500 m,落差约750 m,整个系统由计算机控制,10 min往返一次,若按乘客平均重600 N计算,单向客运量每小时1 000人次,则1 h内缆车将这些乘客从索道起点送到高点(终点),缆车对乘客做的有用功的功率为 kW。
斜面
缓
125
13.(2024菏泽期末)斜面是一种简单机械,在我国战国时期,墨子所作的《墨经》一书中就记载了利用斜面来提升重物的方法。在日常生活中经常会使用斜面,常会在车尾斜搭一块木板,如图所示,工人将100 kg货物沿木板推入车厢,斜面长s=8 m,高h=3 m。用平行于斜面F=500 N的推力,由斜面的底端匀速推到顶端,所用时间t=10 s。(g取10 N/kg)求:
甲 乙
(1)货物受到的重力。
(2)推力做功的功率。
解析:(1)货物受到的重力G=mg=100 kg×10 N/kg=1 000 N。
答案:(1)1 000 N (2)400 W
(3)该斜面的机械效率。
(4)货物受到的摩擦力。
答案:(3)75% (4)125 N
拔高拓展练
14.新题设条件如图所示是变速自行车链条、飞轮和链条轮部分的构造图(A为飞轮,B为链条轮,C为脚蹬)。保持链条在飞轮上的位置不变,在同样的路况下自行车匀速前进时,链条调至 (选填“1”“2”或“3”)更省力,理由是 。
3
轮半径不变,轴半径越小越省力
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4 机械效率
栏目导航
知识要点
教材素材
批判质疑
重点实验
一、有用功、额外功、总功
1.有用功:无论采取哪种方法都 的功,用W有用表示。
2.额外功:并非我们需要但又 的功,用W额外表示。
3.总功: ,用W总表示,即 。
二、机械效率
1.定义:物理学中把有用功跟总功的 叫作机械效率。用符号
表示。
知识要点
必须做
不得不做
W总=W有用+W额外
有用功加上额外功
比值
η
2.公式: 。
3.机械效率的值:使用机械时,总是要克服机械自重和机械摩擦做一部分额外功,所以机械效率总是一个 的百分数。
4.提高滑轮组机械效率的方法:一是减小 的重力;二是增大
的重力;三是尽量减小轮与轴及绳与轮之间的 。
小于1
动滑轮
被提物体
摩擦
测量滑轮组的机械效率
重点实验
1.实验器材: 、 、钩码、铁架台、一个定滑轮和一个动滑轮组成的滑轮组、长约 的细绳。
2.实验装置(如图所示)
3.装置说明
(1)图中滑轮组的绳子段数为 。
(2)绳子自由端通过的距离与钩码上升的高度的关系: 。
刻度尺
弹簧测力计
3
2 m
s1=3s2
5.实验结论
(1)同一滑轮组提升不同重物时,提升的重物越重,机械效率 。
(2)用不同的滑轮组提升同一重物,动滑轮的重力越大,机械效率 。
6.交流
(1)实验时需要测量的物理量有 、 。
(2)实验时应缓慢拉动弹簧测力计,使钩码做 运动。
(3)滑轮组的机械效率总是 。
越高
越低
钩码的重力
弹簧测力计的拉力
匀速直线
小于1
教材素材
(课后T2改编)小李用如图所示的滑轮组吊运建筑用料,绳与滑轮摩擦和绳重均忽略不计,小李用500 N的拉力把质量为90 kg的建筑用料匀速吊运到高为6 m的楼面。(g取10 N/kg)则:
(1)建筑用料所受重力是多少
(2)滑轮组做的有用功是多少
(3)小李做的总功是多少
(4)滑轮组的机械效率是多少
答案:(1)900 N (2)5 400 J (3)6 000 J (4)90%
批判质疑
1.有用功越大,机械效率越高。( )
2.机械的效率高指的是额外功少。( )
3.同一个滑轮组,其机械效率是不变的。( )
4.没有摩擦时,机械效率一定等于100%。( )
5.机械越省力,其机械效率越高。( )
×
×
×
×
×
栏目导航
基础巩固练
能力提升练
拔高拓展练
易错易混练
1.下列说法正确的是( )
A.用水桶从井中提水时,对桶做的功是有用功
B.用水桶从井中提水时,对水做的功是总功
C.桶掉到井里,从井里把桶捞上来时,对桶做的功是有用功
D.桶掉到井里,从井里把桶捞上来时,桶里带了一些水,对桶和水做的功是有用功
有用功和额外功
基础巩固练
C
2.工人用滑轮组把一箱货物从一楼提升到五楼。加上润滑油后滑轮转动灵活了,如果再用它把同样的重物从一楼提升到五楼所做的( )
A.有用功减小,总功不变
B.有用功不变,总功减小
C.有用功增加,总功不变
D.额外功减小,总功不变
B
机械效率
3.(2024邢台期末)下列是某同学对机械效率的一些理解,其中正确的是( )
A.机械效率越高,机械做功一定越快
B.有用功在总功中所占的比例越大,机械效率一定越高
C.做功越多的机械,机械效率一定越高
D.越省力的机械,其机械效率一定越高
B
4.(2024郓城期中)如图所示,小明用大小为5 N的拉力竖直向下提升物体,重为7 N的物体在2 s内被匀速提升1 m。这个过程中拉力做功的功率为 W,该滑轮组的机械效率为 。
5
70%
测量滑轮组的机械效率
5.小明在测量滑轮组机械效率的实验中所用装置如图所示,测得的数据如表所示。
甲 乙 丙 丁
实验 次数 钩码 总重 G/N 钩码上 升高度 h/m 弹簧测 力计示 数F/N 弹簧测 力计移 动的距 离s/m 机械
效率η
1 4 0.1 2.7 0.2 74%
2 4 0.1 1.8 0.3 74%
3 8 0.1 3.1 0.3 86%
4 8 0.1 2.5 0.4
(1)实验中应沿竖直方向 缓慢拉动弹簧测力计。分析表中数据可知,第4次实验中,滑轮组的机械效率为 。
(2)通过比较 (填实验次数的序号)两次实验数据可得出结论:使用同一滑轮组提升同一重物时,滑轮组的机械效率与绳子段数无关。
(3)通过比较2、3两次实验数据可得出结论:使用同一滑轮组提升的物体越重,滑轮组机械效率越 。
(4)通过比较3、4两次实验数据可得出结论:提升物重相同时,动滑轮越重,滑轮组机械效率越 。
匀速
80%
1、2
高
低
(5)机械效率是机械性能好坏的重要标志。结合生产生活实际,分析实验数据可知,下列提高机械效率的措施不可行的是 (填字母)。
A.增加所挂物重 B.减轻机械自重
C.给机械加润滑油 D.增加重物提升的高度
D
混淆功、功率和机械效率的关系
6.(2024石家庄期末)关于功、功率及机械效率,下列说法正确的是
( )
A.做功越多的机械,机械效率一定越高
B.功率越大的机械,做功时间一定越短
C.功率越大的机械,做功就一定会越快
D.机械效率越高的机械,功率一定越大
易错易混练
C
能力提升练
7.买茶杯的人从货架上拿起茶杯,喝茶水的人从桌面上端起茶杯,下列对两人克服茶杯重力做功的说法正确的是( )
A.都是有用功
B.都是额外功
C.对喝茶的人来说是有用功
D.对买茶杯的人来说是有用功
D
8.(多选题)(2024衡水期末)如图1所示,小明分别使用甲、乙两种机械匀速提升物体M(绳长不变),做功情况如图2所示,则( )
A.甲的总功大于乙
B.甲的机械效率大于乙
C.甲提升M的高度等于乙
D.甲提升M的速度大于乙
BC
图1 图2
9.(2023衡阳)用如图所示的电动起重机将6 000 N的重物匀速提升了
4 m,电动机的功率为5 000 W,此过程用时10 s。下列说法正确的是
( )
A.起重机对重物做的有用功是2×104 J
B.起重机的电动机做的总功是6×104 J
C.起重机的机械效率是48%
D.若减小动滑轮的重力,起重机的机械效率将变小
C
10.如图所示为某工人用独轮车运送重物的情景,工人将车把慢慢从水平位置抬起时,若力F始终与车把垂直,则在抬起车把的过程中力F将
(选填“变大”“不变”或“变小”);若独轮车动力臂是阻力臂的3倍,重物与车总重为1 200 N,工人竖直向上抬起车把的力F′为500 N,则独轮车的机械效率为 。
变小
80%
11.(2024黑龙江)如图所示,是一位同学组装的提升重物的装置。他用400 N的力在30 s内把重1 000 N的物体匀速提升6 m(不计绳重及摩
擦),则动滑轮的重力为 N,滑轮组的机械效率为 。(结果保留至0.1%)
200
83.3%
3.2
1.6
75%
13.科学探究(2024河北模拟)小敏和同学们用如图甲所示的实验装置测量滑轮组的机械效率,相关数据记录在表中:
实验 序号 物重 G/N 物体上升 的高度 h/m 绳端拉 力F/N 绳端移动 的距离 s/m 机械效
率η
1 4 0.10 1.8 0.3 74.1%
2 6 0.10 2.5 0.3 80%
3 6 0.15 2.5
(1)小敏在实验中,发现竖直向上 拉动弹簧测力计时读数很不方便,她便在弹簧测力计静止时读数,同组的小明同学指出她这样测出的数据是错误的,原因是 。
(2)第三次实验中,绳端移动的距离为 m,滑轮组的机械效率是
。
匀速
没有考虑机械之间的摩擦,测出的拉力偏小
0.45
80%
甲
(3)由1、2两次实验数据可得出结论:
。
(4)同组的小华增加了一个质量相同的滑轮,组成了如图乙所示滑轮组来提升相同的重物,发现更省力,那么与小敏相比,小华的方法测出的机械效率将 (选填“变大”“变小”或“不变”)。
同一滑轮组,提升的物体越重,
机械效率越大
变小
乙
(5)在图乙实验操作的基础上,如图丙所示,改变绳端拉力方向,测得的弹簧测力计示数将 (选填“变大”“变小”或“不变”)。
变大
丙
14.物理学与工程实践(2024保定期末)为了有效缓解停车难问题,人
们建了一种塔式立体停车库,是目前空间利用率较高的机械式停车设备。其运行原理如图所示,电动机通过钢绳拉动提升装置将车辆升降到指定层,然后用横移装置(图中未画出)将车辆送入或送出车位,从而达到立体存取车的目的。已知电动机对钢绳做功的功率为15 kW,在某次停车时,质量为1.5 t的某车辆以0.5 m/s的速度被匀速提升6 m后,再由横移装置将该车辆送入车位。(g取10 N/kg)
(1)提升装置对该车辆做了多少有用功
(2)提升该车辆时电动机对钢绳的拉力是多少
解析:(1)该车辆受到的重力G=mg=1.5×103 kg×10 N/kg=1.5×104 N。
提升装置对车辆做的有用功W有用=Gh=1.5×104 N×6 m=9×104 J。
答案:(1)9×104 J (2)7 500 N
(3)提升装置提升该车辆时的机械效率是多少
答案:(3)50%
拔高拓展练
15.科学思维(2023内江期中)用如图甲所示的滑轮组运送货物上楼(楼高3 m),每件货物重100 N,每次运送的量不定,图乙记录了在整个过程中滑轮组的机械效率随货物重力增加而变化的图像,则动滑轮重为
N;当某次运送4件货物时,滑轮组的额外功是 J。(不考虑绳重和摩擦)
100
300
甲 乙(共27张PPT)
第11章 机械与功
专题练05 功、功率、机械效率的计算
1.新情境如图所示为一款太阳能概念车,是一种用太阳能来驱动的汽车,通过硅太阳能电池将太阳能转化为电能并驱动汽车前进。相比传统热机驱动的汽车,太阳能电池使用方便,经久耐用,不污染环境。该车在水平路面沿直线匀速行驶,5 min内通过了6 km的路程,若行驶过程中的牵引力为250 N,则在此过程中:
功、功率的综合计算
(1)该车的运动速度多大
(2)牵引力做的功是多少
(3)牵引力做功功率多大
(2)牵引力做的功为W=Fs=250 N×6×103 m=1.5×106 J。
答案:(1)20 m/s (2)1.5×106 J (3)5 000 W
2.(2023郓城期末)如图甲所示的地面清洁机器人,重为30 N,与水平地面的接触面积是100 cm2,机器人在水平地面上运动时,机器人受到水平方向的牵引力F随时间t的变化关系如图乙所示,机器人的运动速度v随时间t的变化关系如图丙所示。(g取10 N/kg)求:
甲 乙 丙
(1)该机器人对水平地面的压强。
答案:(1)3 000 Pa
(2)第50 s到第100 s内牵引力做的功。
(3)第50 s到第100 s的运动过程中,牵引力的功率。
答案:(2)2 000 J (3)40 W
3.在美丽乡村建设中,政府为某村购置了一批健身器材。工人在往车上搬运装有健身器材的箱子时,为了省力采用5 m的长木板搭了一个斜面,用600 N的力把重为1 200 N的箱子沿斜面匀速推到了2 m高的车厢上,如图所示。求:
(1)工人对箱子做的有用功。
(2)工人推箱子做的总功。
(3)该斜面的机械效率。
答案:(1)2 400 J (2)3 000 J (3)80%
有用功、总功、机械效率的计算
4.物理学与工程实践(2024保定模拟)早在3 000多年前,我们的祖先就设计了汲水工具——辘轳(如图所示),辘轳是一种省力的机械。小军用辘轳从井中匀速提上来一桶水,水重200 N,桶重20 N,用时30 s,提升的高度6 m,做的总功为1 500 J,求:
王祯《农书》
中的[辘轳]图
现在还在使
用的辘轳井
(1)小军所做的有用功。
(2)辘轳的机械效率。
(3)小军提水的总功率。
解析:(1)小军所做的有用功W有用=G水h=200 N×6 m=1 200 J。
答案:(1)1 200 J (2)80% (3)50 W
(4)小军克服绳重和摩擦阻力所做的功。
解析:(4)小军对桶做的功W桶=G桶h=20 N×6 m=120 J,
小军克服绳重和摩擦阻力所做的功W余=W总-W有用-W桶=1 500 J-1 200 J-
120 J=180 J。
答案:(4)180 J
功、功率、机械效率的综合计算
(1)司机做功的功率。
答案:(1)160 W
(2)司机拉动该滑轮组所做的有用功及克服汽车重力所做的功。
(3)该滑轮组的机械效率η。
答案:(2)3.6×103 J 0 J (3)75%
6.(2023泸州模拟)如图所示,斜面长5 m,高3 m,物体A的重力为100 N,
B的重力为150 N,动滑轮的重力为10 N。滑轮组的绳子平行于斜面连接着物体A,在动滑轮与重物B的作用下,能够使物体A由斜面底端被匀速拉到顶端。不计绳重、滑轮组内部摩擦及空气阻力,求:
(1)绳子拉力F对A做的有用功。
解析:(1)拉力F做的有用功为克服A的重力做的功,W有用=GAh=100 N×
3 m=300 J。
答案:(1)300 J
(2)该斜面的机械效率。
答案:(2)75%
(3)物体A受到的滑动摩擦力。
答案:(3)20 N
7.(2023唐山模拟)某校科技小组,设计了如图所示的一套从水中打捞物体的简单滑轮组装置,动滑轮的重力为50 N,物体A的质量为60 kg,体积为0.04 m3;通过滑轮组把A从水中匀速提升,不计绳重、摩擦及水的阻力,ρ水=1.0×103 kg/m3,g取10 N/kg。求:
压强、浮力、功、功率、机械效率的综合计算
(1)A浸没在水中所受的浮力。
解析:(1)因为A浸没在水中,所以A排开水的体积V排=V=0.04 m3,
A所受的浮力F浮=ρ水gV排=1.0×103 kg/m3×10 N/kg×0.04 m3=400 N。
答案:(1)400 N
(2)A露出水面前,滑轮组的机械效率。
答案:(2)80%
(3)若人的重力为625 N,与水平地面的接触面积为500 cm2,物体A出水后,人对地面的压强。
答案:(3)6×103 Pa
8.如图所示,支撑杠杆水平平衡的支架AOB随物体M在水中能上下运动自动升降,杠杆始终保持水平平衡。轻质杠杆LOA∶LOB=2∶5,某同学质量为60 kg。利用这个装置将物体匀速放入容器中,在M被浸没在水里的过程中,用力F1拉动绳自由端匀速竖直向下运动时,该同学对地面的压强为独立站在地面时对地压强的一半。已知,物体M的体积是0.06 m3,动滑轮的重力为60 N。(不计杆的自重、绳的重力、滑轮与绳的摩擦及液体对物体的阻力,ρ水=1.0×
103 kg/m3,g取10 N/kg)求:
(1)物体M浸没在水里受到的浮力。
解析:(1)当物体M浸没在水里时,排开水的体积V排=V=0.06 m3,
物体M浸没在水里受到的浮力F浮=ρ水gV排=1.0×103 kg/m3×10 N/kg×
0.06 m3=600 N。
答案:(1)600 N
(2)拉力F1的大小。
答案:(2)300 N
(3)物体M的重力。
答案:(3)1 950 N
(4)物体M被浸没在水中的过程时,滑轮组的机械效率。
答案:(4)90%
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第11章 机械与功
强化训练四
1.(2024邯郸期末)关于简单机械,下列叙述正确的是( )
A.剪刀使用时,一定是省力杠杆
B.旗杆上安装的定滑轮既可以省力也可以改变力的方向
C.自行车在转弯时,车把手属于费力机械
D.盘山公路是采用减小坡度的方式来达到省力的效果
一、选择题
D
2.(2023上海期中)关于功率,下列说法不正确的是( )
A.每秒做功越多,功率越大
B.汽车上坡时要减速,是为了增大牵引力
C.做功快的机械,功率一定大
D.功率小的机器做功一定少
D
3.(2023巴中月考)如图所示,水平木板上有甲、乙两个木块,甲的质量大于乙的质量。两木块下表面的粗糙程度相同。甲、乙分别在水平拉力F1和F2的作用下以相同速度匀速直线运动了相同时间,下列说法正确的是( )
A.F1大于F2
B.F2比F1的功率大
C.F1与F2做功一样多
D.甲的重力做功较多
A
B
5.如图甲、乙所示是由相同的滑轮组装的滑轮组,两个人分别用两装置在相等时间内将质量相等的重物匀速提升相同的高度,空气阻力、摩擦、滑轮重和绳重均不计,下列说法正确的是( )
A.图甲中拉力是图乙中拉力的3倍
B.图乙中拉绳子的速度大小是图甲中拉绳子速度大小的2倍
C.图甲中拉力的功率大于图乙中拉力的功率
D.如果考虑滑轮重,图甲中装置的机械效率比图乙中的小
B
6.(多选题)(2024河北)如图1所示,在一次社会实践活动中,小明用一辆小车运送货物时,先后经过同一平直路面上的甲、乙、丙三个地点,图2为运动路径示意图。小明先用水平推力F把装有货物的小车从甲匀速推到乙,用时为t1;在乙停车卸货用时为t2;再用水平推力将空车从乙匀速推到丙,用时为t3;两次推力做功之比为2∶1。下列说法正确的是( )
BC
图1 图2
二、填空题
7.物理学与日常生活如图甲所示是用于松紧内六角螺丝的扳手,AB>BC。其使用方法如图乙、丙所示,该工具使用时可以 (选填“费力”或“省力”)。图乙与图丙两种使用方法相比,图 可以更轻松地拧动螺丝。
省力
乙
甲 乙 丙
8.(2023岳阳月考)如图所示是一种阳台上晾衣服的手摇升降晾衣竿,图中A的作用是 ,如果所挂衣服及横杆的总重为100 N,当F=30 N时横杆匀速上升,则此装置的机械效率为 (结果精确到0.1%)。
改变力的方向
83.3%
9.(2024唐山期末)如图甲所示,交警部门对道路两旁违停车辆进行拖移,工作原理图如图乙所示,当钢绳对违停车辆施加沿斜面向上的拉力F=5×103 N时,在50 s内可将违停车辆沿斜面底端匀速拉至斜面顶端,违停车辆的重量为1.5×104 N,斜面高为1 m,斜面长为5 m。不计违停车辆的车长,g取10 N/kg,在违停车辆由斜面底端匀速拉至斜面顶端的过程中,拉力F做的有用功为
J;斜面的机械效率为 ;使用斜面可以 (选填“省力”或“省功”)。
1.5×104
60%
甲 乙
省力
10.(2023石家庄模拟)如图甲所示,物体在同一水平面上做匀速直线运动,当物体运动路程与时间的关系图像如图乙所示时,受到的水平推力为F1;当物体运动的速度与时间的关系图像如图丙所示时,受到的水平推力为F2。两次推力的功率分别为P1、P2,则F1∶F2= ,P1∶P2=
。
甲 乙 丙
1∶1
3∶5
三、实验探究题
11.(2023湘潭)用如图所示装置测量滑轮组的机械效率,部分实验数据如表所示:
实验 次数 钩码重 力G/N 钩码上升 高度h/cm 拉力 F/N 绳子自由 端移动的 距离s/cm 机械
效率η
1 2.0 5 1.0 15 66.7%
2 4.0 5 1.8 15 74.1%
3 4.0 10 1.8 30 74.1%
4 6.0 5 2.5 15
(1)实验过程中,缓慢竖直拉动弹簧测力计,使钩码向上做 运动。第1次实验时,钩码上升的时间为3 s,此过程中,绳子自由端上升的速度为 m/s。
(2)第4次实验时所做的有用功为 J,滑轮组的机械效率是 %。
(3)分析1、2、4次实验的数据可知,使用同一滑轮组提升重物时,重物重力越 (选填“大”或“小”),滑轮组的机械效率越高;分析2、3次实验的数据可知,滑轮组的机械效率与钩码上升的高度 (选填“有关”或“无关”)。
匀速直线
0.05
0.3
80
大
无关
(4)用滑轮组提升重物时,下列也可提高机械效率的是 。
A.换用更轻的动滑轮
B.加快提升物体的速度
A
四、计算题
12.物理学与工程实践(2024巴中)如图甲所示的塔吊是施工建设中最常见的设备,其结构可简化为如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。g取10 N/kg,求:
甲 乙
(1)绳子拉力端移动的距离。
(2)拉力的功率。
答案:(1)15 m (2)1 875 W
解析:(1)由图可知,绳子股数n=3,则绳子拉力端移动的速度v绳=3v物=
3×0.5 m/s=1.5 m/s,
拉力端移动的距离s=v绳t=1.5 m/s×10 s=15 m。
(3)在此过程中滑轮组的机械效率。
答案:(3)80%
13.如图所示,用电动机和滑轮组把质量为3×103 kg、体积为1 m3的物块,从水底匀速竖直打捞起来,完全出水后物块在10 s内上升的高度为1 m,此时电动机对绳子拉力的功率为4 kW,(ρ水=1.0×103 kg/m3,g取10 N/kg)求:
(1)物块浸没时受到的浮力。
(2)物块下表面距离水面2 m时,水对下表面的压强。
解析:(1)因为物块浸没在水中,则物块排开水的体积V排=V=1 m3,
物块浸没时受到的浮力F浮=ρ水V排g=1.0×103 kg/m3×1 m3×10 N/kg=
1×104 N。
(2)物块下表面距离水面2 m时,水对下表面的压强为p=ρ水gh=1.0×
103 kg/m3×10 N/kg×2 m=2×104 Pa。
答案:(1)1×104 N (2)2×104 Pa
(3)物块完全出水后,滑轮组的机械效率。
答案:(3)75%
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1 杠 杆
第11章 机械与功
栏目导航
知识要点
教材素材
批判质疑
图说物理
重点实验
一、杠杆
1.定义:在力的作用下能够 的坚实物体。
2.三要素
(1)支点:杠杆绕着转动的 叫作支点,用O表示;
(2)动力: 的力叫作动力,用F1表示;
(3)阻力: 杠杆转动的力叫作阻力,用F2表示。
绕支撑点转动
知识要点
支撑点
使杠杆转动
阻碍
二、杠杆的平衡条件
1.杠杆平衡:当动力和阻力对杠杆的转动效果 时,杠杆将处于平衡状态,这种状态叫作 。杠杆 都叫作杠杆平衡。
2.影响杠杆平衡的因素:杠杆的平衡不仅与动力和阻力的大小有关,还与力的 及力的 有关。
3.力臂
(1)力的作用线:通过力的 沿力的 的直线叫作力的作用线。
互相抵消
杠杆平衡
静止或匀速转动
作用点
方向
作用点
作用方向
(2)力臂:从支点到力的作用线的 叫作力臂。从支点O到
的距离叫作动力臂,用 表示;从支点O到
的距离叫作阻力臂,用 表示。
(3)力臂是由 和 共同决定的,它包含了力的两个要素。
4.杠杆的平衡条件: ,用字母表示为
。
距离
动力
F1的作用线
L1
阻力F2的
作用线
L2
力的作用点
力的方向
动力×动力臂=阻力×阻力臂
F1L1=F2L2
三、杠杆的分类
1.分类依据: 和 的大小关系。
2.省力杠杆:动力臂 阻力臂,平衡时,用较小的动力就可以克服较大的阻力。但是动力作用点移动的距离 阻力作用点移动的距离。如撬棒和羊角锤。
3.费力杠杆:动力臂 阻力臂,平衡时,动力 阻力。但是动力作用点移动较小的距离就可以使阻力作用点移动较大的距离。如筷子和镊子。
动力臂
阻力臂
大于
大于
小于
大于
4.等臂杠杆:动力臂 阻力臂,平衡时,动力 阻力,这样的杠杆既不省力也不费力,既不省距离也不费距离,但是可以改变力的方向。如天平。
等于
等于
杠杆的平衡条件
1.实验器材: 、钩码、 。
2.实验装置(如图所示)
3.实验过程
(1)调节杠杆两端的螺母,使杠杆在 平衡;
(2)在杠杆的一端某一位置挂两个钩码(动力),在另一端挂一个钩码
(阻力),并调节 使杠杆再次平衡,记录动力、动
力臂和阻力、阻力臂;
重点实验
杠杆
弹簧测力计
水平位置
钩码悬挂的位置
(3)多次改变两边所挂钩码的个数并调节悬挂位置使之多次平衡,同时做相应记录。
4.实验结论:杠杆的平衡条件是 或写成
。
5.交流
(1)杠杆处于平衡状态的标志是杠杆 或 。
(2)杠杆在水平位置平衡的目的:一是便于直接从杠杆上 ;二是杠杆自身的重力作用线通过支点,不用考虑杠杆自身重力对杠杆平衡的影响。
(3)实验过程中,不得再调节杠杆两端的螺母。
动力×动力臂=阻力×阻力臂
F1L1=F2L2
静止
匀速转动
读出力臂
命题点1 杠杆
图说物理
1.如图所示,人用撬棒撬起石头,撬棒可抽象化为杠杆。杠杆绕着转动的支撑点叫作 ,使杠杆转动的力叫作 ,阻碍杠杆转动的力叫作 。
支点
动力
阻力
命题点2 杠杆的力臂
2.如图所示,L1、L2分别是杠杆的 和 。作力臂的步骤:(1)确定 ;(2)画力的 ;(3)从支点向力的作用线作
;(4)标注垂线段并标出 的符号。
动力臂
阻力臂
支点
作用线
垂线
力臂
命题点3 人体中的杠杆
3.如图所示,人的手臂相当于一个杠杆,它的支点在O点,请在图中画出动力F1及铅球对手的作用力F2的力臂L2。
答案:如图所示
教材素材
1.(课后“家庭实验室”改编)如图所示是一个指甲刀的示意图,它由三个杠杆ABC、OBD和OED组成,用指甲刀剪指甲时,属于省力杠杆的是
,属于费力杠杆的是 。
ABC
OBD、OED
2.(课后T2改编)杠杆在我国古代就有了许多巧妙的应用。护城河上使用的吊桥就是一杠杆,由图可知它的支点是点 (选填“A、B、C”),因为拉力的力臂 阻力(桥板重力)的力臂,由杠杆平衡条件可知,它属于 (选填“省力”或“费力”)杠杆。
B
大于
省力
批判质疑
1.力臂一定在杠杆上。( )
2.力臂是杠杆的支点到力的作用点的距离。( )
3.省力的杠杆一定费距离。( )
4.只要设计合理,杠杆既可以省力也可以省距离。( )
×
×
√
×
第1课时 杠杆及杠杆的平衡条件
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基础巩固练
能力提升练
拔高拓展练
易错易混练
1.下列关于杠杆五个要素的说法中,正确的是( )
A.力臂一定在杠杆上
B.作用在杠杆上的动力、阻力方向一定相反
C.力臂是支点到力的作用点的距离
D.力的作用线通过支点时其力臂为0
杠杆
基础巩固练
D
2.物理学与日常生活如图所示是人们日常生活中常见的用起子开瓶盖的情景。这也是一个杠杆,下列关于这个杠杆的支点、动力作用点、阻力作用点对应位置正确的是( )
A.A、B、C B.B、C、A
C.A、C、B D.C、A、B
C
3.(2024绥化)请作出杠杆上动力F的力臂L。
答案:如图所示
杠杆平衡条件及应用
4.(2024唐山期末)如图所示,杠杆处于水平平衡状态。在杠杆两侧挂钩码处各增加一个质量相同的钩码,下列判断正确的是( )
A.杠杆的左端下降
B.杠杆的右端下降
C.杠杆仍然保持水平平衡
D.以上情况都有可能发生
A
5.小明利用如图所示的实验装置探究杠杆的平衡条件。
甲
(1)实验前杠杆静止时如图甲所示,此时杠杆处于 (选填“平衡”或“非平衡”)状态。实验前需要先调节杠杆在 位置平衡,若出现如图甲所示情况,应将杠杆两端的平衡螺母向 (选填“左”或“右”)调节,使杠杆在水平位置平衡。
平衡
水平
右
(2)改变力和力臂的大小,重复进行实验,实验相关数据如表所示。
实验 序号 动力 F1/N 动力臂 L1/cm 阻力 F2/N 阻力臂
L2/cm
1 0.5 10 1 5
2 2 15 1.5 20
3 1.5 10 3 5
根据实验数据可得出杠杆平衡条件: 。
(3)小明多次测量并记录数据的目的是 。
F1L1=F2L2
避免偶然性,使结论具有普遍性
(4)利用如图乙所示的装置进行探究,多次调整力和力臂的大小进行测量,发现F1L1总是大于F2L2,其原因可能是
。
乙
影响
杠杆的自重对杠杆平衡有
误认为力臂是支点到力的作用点的距离
6.(2024保定模拟)用如图所示的杠杆提起重物。O是杠杆的支点,在A点用力,在图中画出力F的力臂,并用字母L表示。
易错易混练
答案:如图所示
能力提升练
7.物理学与工程实践如图所示,这款图钉来自一个初中生的创意,翘起部分为我们预留下施力空间。当拔起图钉时,将图钉看作杠杆,其支点为( )
A.A点 B.B点
C.C点 D.D点
D
8.杠杆在生活中有很多应用。现要使如图所示静止的跷跷板发生转
动,可采取的做法是( )
A.小女孩向小男孩靠近些
B.小女孩原地用力坠
C.小女孩远离小男孩些
D.小男孩把脚抬离地面
C
9.(2024镇江)小明用如图所示装置探究杠杆平衡条件,实验中杠杆始终保持水平平衡,此时弹簧测力计处于竖直方向,他发现弹簧测力计示数稍稍超过测量范围。为了完成实验,下列方案可行的是( )
A.钩码的数量适当增加
B.钩码的位置适当左移
C.弹簧测力计转到图中虚线位置
D.弹簧测力计位置适当向左平移
D
10.新题型(2023岳阳模拟)如图甲、乙所示是某人分别用两种方式挑着同一物体行走时的情景,小强看后感到疑惑:改变物体的位置,人用的力更大了吗 于是想用实验的方法一探究竟。他要探究的问题是:在杠杆平衡的情况下( )
A.动力和阻力一定时,动力臂和阻力臂的关系
B.动力臂和阻力臂一定时,动力和阻力的关系
C.动力和阻力臂一定时,动力臂和阻力的关系
D.阻力和动力臂一定时,动力和阻力臂的关系
D
甲 乙
11.日常生活中的镊子是一种杠杆,如图所示,使用镊子夹取物体时,将手压在B处,则该杠杆的支点是 点,动力作用点是 点,阻力作用点是 点。
A
B
C
12.物理学与日常生活如图甲所示,立夏时节,我国有的地方会用杆秤给小孩称体重,俗称“立夏称人”,期望小孩健康成长。已知秤砣质量为2.5 kg,篮子质量为2 kg,调整秤砣的位置,使杆秤处于水平平衡状态(不计绳重和杆重),如图乙所示。此时OA=5 cm,AB=45 cm,则小孩的质量为 kg。
甲 乙
18
13.物理学与日常生活在学校的植树劳动中,小林同学用如图所示的
独轮车搬运泥土。已知OC=0.5 m,CD=1.5 m,若车体和泥土的总重G为300 N,小林运泥土时,从A点提起车把手的力F至少要 N。
75
14.如图所示,杠杆在力F1、F2作用下处于平衡状态,L1为F1的力臂。请在图中作出力F2的力臂L2及力F1。
答案:如图所示
15.科学探究(2024巨野期末)在“探究杠杆平衡条件”的实验中:
(1)如图甲所示,实验前,杠杆左端下沉,则应将左端的平衡螺母向
(选填“左”或“右”)调节,直到杠杆在水平位置平衡,目的
是 。
甲
右
便于测量力臂
(2)如图乙所示,杠杆上的刻度均匀,在A点挂4个钩码,要使杠杆在水平位置平衡,应在B点挂 个相同的钩码;当杠杆平衡后,将A、B两点下方所挂的钩码同时朝远离支点方向移动一小格,则杠杆 (选填“顺时针”或“逆时针”)转动。
乙
6
顺时针
(3)如图丙所示,若不在B点挂钩码,改用弹簧测力计在B点向下拉杠杆,使杠杆仍在水平位置,当弹簧测力计从a位置转到b位置时,其示数大小将 (选填“不变”“变大”或“变小”)。
丙
变大
(4)保持A点钩码数量和力臂不变,杠杆在水平位置平衡时,测出多组动力臂L1和动力F1的数据,绘制出了L1-F1的关系图像,如图丁所示,请根据图像分析,当L1为0.6 m时,F1为 N。
丁
0.5
拔高拓展练
16.科学思维将一支蜡烛的两端削尖,在中间垂直插入一枚大号缝衣针,把缝衣针的两端分别放在两个玻璃杯上,就做成了一个蜡烛跷跷板。用小刀对蜡烛的两端加工,使“跷跷板”能在水平位置平衡。先后点燃蜡烛两端,则蜡烛跷跷板的运动情况是 ,依据的原理是 。
来回自动翘个不停
杠杆平衡条件
第2课时 杠杆平衡条件的应用及杠杆的
分类
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易错易混练
1.杠杆在生活中有很多应用,如图所示的甲、乙两个同学正在玩跷跷板,乙同学欲使自己被翘起,他可采取的有效方法是( )
A.向前移动 B.向后移动
C.前后移动都行 D.请甲前进点
杠杆平衡条件的应用
基础巩固练
A
2.(2024衡水开学)小明制作了一个简易杠杆,调节杠杆在水平位置平衡,然后在它两边适当位置分别放上不同数量的同种硬币,使其在水平位置再次平衡,如图所示。若两边同时各减少一枚同种硬币,则杠杆将( )
A.右端下降 B.左端下降
C.仍然水平平衡 D.无法判断其状态
A
3.教材改编题如图所示是古代在井上汲水的桔槔。从物理学的角度分析,桔槔的物理模型属于 ,它是 (选填“省力”或“费力”)的。桔槔的后端拴上石块作为配重,其作用是 。
杠杆
省力
减小人的动力
4.(2024长沙)为撬起大石头,小明以O为支点架好撬棒,如图所示。他在A点用最小的力撬起大石头,请画出这个力的示意图。
答案:如图所示
杠杆的分类
5.(2024牡丹江)下列工具属于费力杠杆的是( )
A.镊子 B.天平
C.瓶起子 D.核桃夹
A
6.教材改编题剪刀实际上也是一种杠杆,如图所示是生活中常用的三种剪刀,其中,用来剪铁皮的剪刀是 (选填“甲”“乙”或“丙”),此剪刀是 杠杆;如图丙所示的剪刀正常使用时属于 (后两空选填“省力”“费力”或“等臂”)杠杆。
甲 乙 丙
乙
省力
费力
不能正确判断杠杆是否平衡
7.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.将左右两侧的钩码均向外移动一格
B.在左右两侧钩码的下方各加一个钩码,位置保持不变
C.将左右两侧的钩码各去掉一个,位置保持不变
D.将左侧钩码向里移一格,同时右侧钩码位置不变,并去掉一个
易错易混练
D
能力提升练
8.踮脚是一项很好的有氧运动(如图所示),它简单易学,不受场地的限制,深受广大群众的喜爱,踮脚运动的基本模型是杠杆,下列分析正确的是( )
A.脚后跟是支点,是省力杠杆
B.脚后跟是支点,是费力杠杆
C.脚掌与地面接触的地方是支点,是省力杠杆
D.脚掌与地面接触的地方是支点,是费力杠杆
C
9.新题型独竹漂是一项民间绝技,表演者站在一根楠竹上,手执一根细竹竿为“桨”,左右点水、破浪前进。如图所示,表演者右手撑住竹竿的A点,左手在B点用力摆动竹竿使楠竹在水面滑行。若将竹竿看作杠杆,下列有关说法不正确的是( )
A.A点为杠杆的支点
B.B点越靠近水面,表演者施加的动力越小
C.竹竿是一个费力杠杆
D.若B点位于A点与竹竿下端所受力的作用点的中点,则竹竿为等臂杠杆
D
10.拓展应用题指甲刀是生活中常用的小工具,如图所示,它包含三个杠杆,下列关于这三个杠杆的说法正确的是( )
A.一个省力杠杆,两个费力杠杆
B.一个费力杠杆,两个省力杠杆
C.三个都是省力杠杆
D.三个都是费力杠杆
A
11.教材改编题(2024龙东)用手提起重物,从生物学的视角,可认为桡骨在肱二头肌的牵引下绕着肘关节转动,如图所示从物理学的视角来看,这可以简化为一种简单机械模型。其中 部位是支点,此模型属于 (选填“省力”“费力”或“等臂”)杠杆,理由是
。
肘关节
费力
动力臂小于阻力臂
12.(2024邢台模拟)俯卧撑是一项常见的健身项目。如图所示是重
为450 N的小红同学做俯卧撑时的示意图,A为重心。若脚尖到双手的距离为1 m,脚尖到重心的距离为0.8 m。则地面对双手的支持力为
N,地面对脚尖的支持力是 N。
90
360
13.(2024哈尔滨)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,已称得刺五加药材的质量是120 g,其中OB=3OA,若不计杆秤自重,则秤砣的质量约为 g,接下来要称30 g的人参片,需要将秤砣向B点的 (选填“左”或“右”)侧移动。
40
右
14.(2024郓城模拟)按要求作图(请保留作图痕迹):如图甲所示是自行车的手闸,其中ABO部分可视为杠杆,其简化示意图如图乙所示,O为支点,F2为阻力。在图乙中画出:阻力F2的力臂L2以及作用在A点的最小动力F1。
甲 乙
答案:如图所示
拔高拓展练
15.科学思维如图所示,人的头颅也可以看成杠杆,当头颅低下时,颈部肌肉会产生一定的拉力。A点为头颅模型的重心,B点为肌肉拉力的作用点,O点为支点,拉力的方向始终垂直于OB,低头过程中,拉力逐渐 (选填“增大”
“减小”或“不变”);若头颅质量为4.5 kg,OA∶OB=5∶1,当他低头角度θ=
30°时,肌肉对B点的拉力最小为 N。(g取10 N/kg)
增大
112.5
甲 乙(共21张PPT)
第11章 机械与功
全章真题演练
杠杆的分类
1.物理学与日常生活(2024连云港)如图所示是生活中几种常见的杠杆,其中属于费力杠杆的是( )
A.托盘天平 B.钢丝钳 C.筷子 D.开瓶扳手
C
2.(2024河南)人体中有很多结构可简化为杠杆。如图所示,手提起物体时,桡骨在肱二头肌的收缩牵引下绕肘关节转动,是一种 杠杆,此过程中肱二头肌收缩的距离 (选填“大于”“等于”或“小于”)手移动的距离。
费力
小于
杠杆平衡条件的应用
3.(2023淮安)如图所示,一根质地不均匀的硬棒重心在O点,将硬棒通过绳1悬挂于A点,2、3为两个支架,在绳与两支架的作用下,硬棒水平静止,此时绳与支架均对硬棒有弹力(绳的形变忽略不计)。下列操作中,仍能使硬棒保持平衡的是( )
A.仅撤去支架2
B.仅撤去支架3
C.同时剪断绳1和撤去支架2
D.同时剪断绳1和撤去支架3
A
4.(2024重庆)小兰自制了一把杆秤,由秤盘、提纽、秤杆以及200 g的秤砣构成,如图所示。当不挂秤砣,秤盘中不放重物时,提起提纽,秤杆在空中恰好能水平平衡。已知AO间距离为10 cm。当放入重物,将秤砣移至距O点30 cm的B处时水平平衡,则重物质量为 g;往秤盘中再增加20 g的物体,秤砣需要从B处移动 cm才能维持秤杆水平平衡。
600
1
滑轮和滑轮组
5.(2024内江)如图所示,一根绳子绕过定滑轮,一端拴在物体上,另一端拴在弹簧测力计上,沿四个不同方向匀速拉起物体,弹簧测力计的示数分别为F1、F2、F3、F4,则它们的大小关系为( )
A.F1>F2 B.F3>F4
C.F1D
6.(2024牡丹江)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
D
力是否做功的判断
7.(2024常州)起重机将1 000 N的重物先竖直向上匀速提升3 m,再悬停6 s,起重机对重物做功的情况是( )
A.提升过程做了功,悬停过程做了功
B.提升过程不做功,悬停过程不做功
C.提升过程不做功,悬停过程做了功
D.提升过程做了功,悬停过程不做功
D
8.(2023镇江)小华参加校外劳动时,经历了如下过程:①她用力搬一筐玉米,未能搬起;②她又用力推筐,仍未推动;③在小明的帮助下,他们将这筐玉米抬起并放到手推车上;④接着他们用水平力推着手推车沿水平路面前往仓库。则( )
A.①中小华对这筐玉米做了功
B.②中小华对这筐玉米做了功
C.③中他们对这筐玉米做了功
D.④中他们对手推车没有做功
C
功和功率的计算
9.物理学与日常生活(2024云南)AI机器人逐渐改变了我们的生活,我国自
主研发的某款人形机器人身高1.65 m,质量55 kg。某次测试中该机器人
用100 N竖直向上的力将箱子在2 s内匀速抬高1 m。求:
(1)机器人所受的重力。
(2)2 s内机器人对箱子做的功。
(3)2 s内机器人对箱子做功的功率。
解析:(1)机器人所受的重力G=mg=55 kg×10 N/kg=550 N。
(2)2 s内机器人对箱子做的功W=Fs=100 N×1 m=100 J。
答案:(1)550 N (2)100 J (3)50 W
机械作图
10.(2024成都)如图甲所示,小孟书桌上的折叠式台灯由底座、立杆和灯头组成。如图乙所示,灯头OAB可视作绕O点转动的杠杆,A点是灯头的重心,小孟用拉力F将灯头拉至图示位置。请在图乙中画出:①灯头受到的重力G的示意图;②拉力F的力臂L。
答案:如图所示
甲 乙
11.(2023哈尔滨)小丽学习了滑轮的知识后,想利用滑轮组设计一个升降装置,自己把物体吊上楼来,请你画出最省力的绕线方式和物体所受重力的示意图。
答案:如图所示
12.(2024自贡)如图所示,小王在“研究杠杆平衡条件”的实验中所用的实验器材有:刻度均匀的杠杆、支架、弹簧测力计、刻度尺、细线和质量为50 g的钩码若干个。(g取10 N/kg)
甲 乙 丙
(1)如图甲所示,实验前杠杆左侧下沉,则可将左端的平衡螺母向 (选填“左”或“右”)调节,直到杠杆在水平位置平衡。
右
实验探究:杠杆的平衡条件
(2)在图乙中杠杆平衡时,若在杠杆左右两边所悬挂的钩码下同时增加一个相同的钩码,则杠杆 (选填“左”或“右”)端下沉。
(3)如图丙所示,在A点悬挂3个钩码,在B点用弹簧测力计竖直向下拉,使杠杆在水平位置再次平衡,则拉力大小为 N。若保持杠杆平衡状态不变,将弹簧测力计由a方向缓慢转动到b方向的过程中,其示数将
(选填“变大”“变小”或“不变”)。
右
2
变大
13.(2023枣庄)提高机械效率可以充分发挥机械设备的作用,对节能减排、提高经济效益有重要的意义。某科技创新小组根据生活经验和客观事实,对影响滑轮组机械效率的因素作出如下猜想:
猜想Ⅰ:滑轮组的机械效率与物体被提升的高度有关
猜想Ⅱ:滑轮组的机械效率与动滑轮的重力有关
猜想Ⅲ:滑轮组的机械效率与所提物体的重力有关
测量滑轮组的机械效率
甲 乙 丙
根据猜想,运用如图甲、乙、丙所示的装置进行了实验探究,测得的实验数据如表所示。
实验 次数 钩码的 重力 G/N 钩码上 升高度 h/m 绳端拉 力F/N 绳端移 动的距 离s/m 机械
效率η
1 2 0.1 0.90 0.3 74.1%
2 4 0.1 1.50 0.3 88.9%
3 4 0.1 1.25 0.4
4 4 0.2 1.50 0.6 88.9%
(1)实验时应沿竖直方向 缓慢向上拉动弹簧测力计。
(2)分析表中数据可知,第3次实验是利用图 的装置完成的,它的机械效率η= 。
(3)比较2、4两次实验数据,可验证猜想I是 (选填“正确”或“错误”)的。
(4)通过比较 (填实验序号)两次实验数据得出结论:同一滑轮组提升重物时,物重越大,滑轮组的机械效率越高。
(5)通过比较2、3两次实验数据可得出结论:不同滑轮组提升相同重物时,动滑轮越重,滑轮组的机械效率 。
匀速
丙
80%
错误
1、2
越低
14.(2024苏州)某起重机的滑轮组结构示意图如图所示,其最大载重为5 t。起重机将3 600 kg的钢板匀速提升到10 m高的桥墩上,滑轮组的机械效率为80%。不计钢丝绳的重力和摩擦,g取10 N/kg。求:
有关机械效率的综合计算
(1)克服钢板重力做的功W有用。
(2)钢丝绳的拉力F。
解析:(1)钢板受到的重力G钢板=m钢板g=3 600 kg×10 N/kg=3.6×104 N,提升钢板做的有用功W有用=G钢板h=3.6×104 N×10 m=3.6×105 J。
答案:(1)3.6×105 J (2)1.125×104 N
(3)滑轮组满载时的机械效率。(结果精确到0.1%)。
答案:(3)84.7%
谢谢观赏！(共24张PPT)
2 滑 轮
栏目导航
知识要点
批判质疑
教材素材
一、滑轮:一个周边有槽,并可以 的轮子。
二、定滑轮
1.定义:使用时,滑轮的位置 的叫作定滑轮。
2.工作特点:(1)不省力,可以改变 。(2)绳子自由端移动的距离 物体被提升的距离。(3)使用优点:
。
3.实质: 杠杆。
知识要点
绕轴转动
固定不变
动力的作用方向
等于
可以改变
动力的方向
等臂
三、动滑轮
1.定义:使用时,滑轮的位置 的叫作动滑轮。
2.工作特点:(1)省 的力, 动力的方向。(2)绳子自由端移动的距离s是物体被提升高度h的 倍,即费一倍的距离。(3)使用优点:省力。
3.实质:动力臂是阻力臂 的杠杆。
随被拉动物体一起改变
一半
不能改变
2
2倍
四、滑轮组
1.定义:定滑轮和动滑轮的组合叫滑轮组。
2.特点:既 ,又能 ,但要 距离。
3.省力、费距离规律
(1)n段绳子承担物重G,则绳子自由端的拉力F等于物重G的 ,即
F= 。(不考虑滑轮重、绳重和摩擦)
(2)提升重物的绳子自由端移动的距离s是物体被提升高度h的 ,
即s= 。
省力
改变动力方向
费
n倍
nh
教材素材
1.(课后T1改编)如图所示,B装置是 (选填“定”或“动”)滑轮。若物体A所受重力为100 N,当分别用不同方向的力匀速提起物体A时,拉力F1 (选填“大于”“等于”或“小于”)F2。
定
等于
2.(课后T2改编)如图所示,用一个动滑轮匀速提升重力为200 N的物
体,所用竖直向上的拉力为125 N,不计绳重和摩擦,动滑轮重为 N,
若将物体提升2 m,则绳子自由端上升的距离是 m。
50
4
批判质疑
1.使用定滑轮不省力但能改变动力的方向。( )
2.使用动滑轮能省一半力,也能改变力的方向。( )
3.定滑轮和动滑轮组成滑轮组,使用时一定省力,也一定能改变动力的方向。( )
√
×
×
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易错易混练
1.如图所示,一根细绳绕过滑轮,一端系着重物G。手执另一端分别沿不同方向用力F1和F2匀速拉起重物时,两力的大小关系是F1 F2 G。(均选填“>”“<”或“=”)
定滑轮
基础巩固练
=
=
2.如图所示,旗杆顶部的装置为 滑轮,它的实质是一个 杠杆,利用它来升旗的作用是可以 (选填“省力”“省距离”或“改变力的方向”)。升旗时,小明将绳子拉下了15 m,则旗子被拉高了 m。
定
等臂
改变力的方向
15
动滑轮
3.一辆汽车不小心陷进泥潭后,司机按如图所示的方法安装滑轮将汽车从泥潭中匀速拉出。他安装的是( )
A.动滑轮,能省力
B.动滑轮,能改变力的方向
C.定滑轮,能省力
D.定滑轮,能改变力的方向
A
4.如图所示,动滑轮是变形杠杆,其支点是 ,如果物体重100 N,动滑轮重20 N,绳重和摩擦不计,物体G匀速上升时,拉力F= N。如果绳子的自由端移动距离是4 m,则物体上升的距离是 m。
A
60
2
滑轮组
5.如图所示,用下列装置提升同一重物,不计滑轮自重及摩擦,则最省力的是( )
C
6.教材改编题如图所示,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2 m。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,则图甲中车对绳子的拉力为 N,绳拉力端移动的距离是 m;图乙中人对绳子的拉力为 N,绳拉力端移动的距离是 m。
甲 乙
400
210
2
4
不能正确分析力的大小关系与绳子和重物移动距离的关系
7.科学思维如图所示,在竖直向上的力F的作用下,重为10 N的物体A沿竖直方向匀速上升。已知重物上升速度为0.4 m/s,不计绳与滑轮摩擦以及滑轮重和绳重,则拉力F的大小和滑轮上升的速度分别为( )
A.20 N,0.2 m/s B.20 N,0.8 m/s
C.5 N,0.2 m/s D.5 N,0.8 m/s
A
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能力提升练
8.(2024沧州期末)家用的手摇晾衣架如图所示,它实际是由定滑轮和动滑轮组成的滑轮组。假设衣服和晾衣架的总重为100 N(不计动滑轮重、绳重及摩擦),下列说法正确的是( )
A.静止时,绳子自由端的拉力是50 N
B.绕在动滑轮上的绳子段数是5段
C.如果晾衣架上升1 m,则绳子自由端移动4 m
D.此滑轮组能省力,但不能改变力的方向
C
9.(2024岳阳期末)如图所示,用三个滑轮分别拉同一个物体,沿同一水平面做匀速直线运动,所用的拉力分别是F1、F2、F3,其中最小的力为
( )
甲 乙 丙
A.F1 B.F2
C.F3 D.一样大
B
10.如图所示,绳的一端通过弹簧测力计固定,当人对绳的拉力F是60 N时,可使物体A匀速上升,若不计摩擦和绳重,弹簧测力计的示数是
N;若滑轮重20 N,则物体A重 N。若重物A上升了1 m,则拉力F作用的绳子末端上升了 m。
60
100
2
11.新考法小明利用家中的衣服挂、矿泉水瓶、小卡片、细线、水等物品探究二力平衡的条件。如图甲所示,他将原来处于静止状态的小卡片扭转一个角度,松手后,小卡片的运动状态 (选填“会”或“不会”)改变,本实验中的衣服挂起到了改变拉力方向的作用,它类似于简单机械中的 。小明利用衣服挂组装的机械可以将水瓶平稳搬运到高处,如图乙所示,当细线被拉下0.6 m时,水瓶上升
m。
会
定滑轮
0.12
12.(2024唐山期末)如图所示,小明用滑轮组将重物提起,请用笔画线帮他组装最省力的滑轮组。
答案:如图所示
13.如图所示,工人师傅用120 N的拉力,以0.2 m/s的速度匀速提升重为300 N的物体。(不计绳重及摩擦)
(1)求5 s内绳子自由端移动的距离。
(2)求动滑轮的重力。
(3)若物重再增大300 N,求工人所用的拉力。
答案:(1)3 m (2)60 N (3)220 N
拔高拓展练
14.反思是一种良好的学习品质。
(1)一根轻质硬棒AB,在力的作用下能绕固定点O转动。现在硬棒AB上施加两个力F1和F2,O点到F1和F2的作用线的距离分别为L1和L2。小宁认为,只要满足F1L1=F2L2,则硬棒AB一定保持静止状态或匀速转动。你认为小宁的想法正确吗 请说出你的理由。
答案:(1)小宁的想法不正确。若在硬棒AB上施加的两个力F1和F2使杠杆绕支点转动的方向相同,那么即使满足F1L1=F2L2,硬棒AB也不能静止或匀速转动。
(2)在“动滑轮”实验中,小宁通过如图所示装置进行实验,得到结论:使用动滑轮匀速提升物体,竖直向上的拉力F小于物重G。小宁思考后认为,即使不计摩擦和绳重,上述结论要成立,物重G和动滑轮
重G动之间也必须满足一定条件。请你说出这一条件,并予以
证明。