第12课时 简单机械 课件--《中考快车道》物理总复习
文档属性
| 名称 | 第12课时 简单机械 课件--《中考快车道》物理总复习 |
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| 格式 | pptx | ||
| 文件大小 | 2.5MB | ||
| 资源类型 | 试卷 | ||
| 版本资源 | 通用版 | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2026-03-11 00:00:00 | ||
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文档简介
(共31张PPT)
第12课时 简单机械
第三单元
2026
内容索引
01
基础自主导学
02
规律方法探究
基础自主导学
一、杠杆
1.概念
一根硬棒,在力的作用下能够绕着固定点转动,这根硬棒就叫杠杆。
2.杠杆的五要素
(1)支点:杠杆可以绕其转动的点O。
(2)动力:使杠杆转动的力F1。
(3)阻力:阻碍杠杆转动的力F2。
(4)动力臂:从支点O到动力F1作用线的距离l1。
(5)阻力臂:从支点O到阻力F2作用线的距离l2。
3.杠杆的平衡条件
(1)文字表达式:动力×动力臂=阻力×阻力臂。
(2)数学表达式: F1l1=F2l2 。
4.杠杆的分类
杠杆名称 力臂的比较 力的比较 特点 实例
省力杠杆 l1 > l2 F1费力杠杆 l1 F2 费力但能省 距离 钓鱼竿
等臂杠杆 l1 = l2 F1=F2 虽不省力但能改变用力的方向 天平
二、滑轮
类型 概念 特点 实质 重物提升的高度h与绳子通过的距离s的关系
定滑轮 轴 固定不动的滑轮 不省力,但可以改变用力方向, F=G物 (不计摩擦和绳的重力) 等臂 杠杆 s=h
动滑轮 轴随物体一起运动的滑轮 能省力,但不能改变用力方向, F= (G物+G动) (不计摩擦和绳的重力) 动力臂是阻力臂 两倍 的省力杠杆 s=2h
类型 概念 特点 实质 重物提升的高度h与绳子通过的距离s的关系
滑轮组 将定滑轮和动滑轮组合在一起成为滑轮组 可以省力,也可以改变用力方向, F= (G物+G动) (不计摩擦和绳的重力,n指承担物重的绳子的段数) — s=nh (n指承担物重的绳子的段数)
三、机械效率
1.有用功和额外功
在研究使用动滑轮是否省功的实验中,将钩码提升一定的高度是我们的工作目的,动滑轮对钩码的拉力所做的功叫作有用功,用W有用表示。弹簧测力计的拉力所做的功,叫作总功,用W总表示。用动滑轮提升钩码时,不可避免地要克服动滑轮本身所受的重力以及摩擦力等因素的影响而多做一些功,这部分功叫作额外功,用W额外表示。总功等于有用功与额外功之和,即W总=W有用+W额外。
2.机械效率
(1)概念:有用功跟总功的比值。
(2)公式:η=。
(3)影响滑轮组机械效率的因素:提升的物重、动滑轮重,及机械装置间的摩擦。
3.测量滑轮组的机械效率
(1)原理:η=。
(2)注意事项:必须匀速拉动弹簧测力计,使钩码升高,保证测力计示数大小不变。
规律方法探究
1.杠杆的动态变化问题
杠杆在静止时满足杠杆的平衡条件,在缓慢或匀速转动时也满足杠杆的平衡条件。
杠杆的动态变化问题主要有以下两种类型。
类型一:由力臂变化判断力的变化
此类问题的解题思路是利用杠杆的平衡条件,当其中的一个量发生改变时,会引起其他量发生改变,首先确定不变量,之后由杠杆的平衡条件得出结论。
【例1】 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,力F的大小将( )
A.不变 B.变小
C.变大 D.先变大后变小
解析:在杠杆缓慢由A转动到B的过程中,动力臂OA的长度没有变化,阻力G的大小没有变化,而阻力臂l却逐渐增大。由杠杆的平衡条件知F·lOA=G·l,当OA、G不变时,l增大,则F增大,即拉力F在这个过程中逐渐变大。
答案:C
如图所示,轻质杠杆AB可以绕O点转动,在A点用细线悬挂一重物,在B点施加一竖直向下的动力,使杠杆在水平位置保持平衡。若将动力的方向改为沿虚线方向,仍使杠杆在水平位置保持平衡,则( )
A.动力臂增大,动力增大
B.动力臂增大,动力减小
C.动力臂减小,动力减小
D.动力臂减小,动力增大
答案:D
解析:当动力方向沿竖直向下时,动力臂为OB,当动力的方向改为沿虚线方向时,其动力臂为如图OC,由题图可知,沿虚线方向的动力臂OC小于OB,即动力臂减小;因为杠杆始终在水平位置平衡,所以阻力臂始终等于OA,根据杠杆的平衡条件可知,在阻力和阻力臂的乘积一定时,动力臂减小,动力就增大,故选项D正确。
类型二:由力或力臂的改变判断杠杆是否平衡
此类问题的解题思路是根据题意判断动力与动力臂的乘积、阻力和阻力臂的乘积,加以比较。
【例2】 右图中杠杆处于平衡状态。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
解析:原来杠杆在水平位置处于平衡状态,此时作用在杠杆上的力的大小分别等于物体A、B的重力,其对应的力臂分别为lOC、lOD,根据杠杆的平衡条件可得mAg·lOC=mBg·lOD,由题图可知,lOCmB。当向支点移动相同的距离Δl时,两边的力臂都减小Δl,此时左边的力与力臂的乘积为mAg·(lOC -Δl)=mAg·lOC-mAgΔl,右边的力与力臂的乘积为mBg·(lOD -Δl) =mBg·lOD-mBgΔl,由于mA>mB,所以mAgΔl>mBgΔl,所以mAg·lOC –mAgΔl 答案:C
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。若两侧各去掉一个钩码,则( )
A.左端下降
B.右端下降
C.仍然平衡
D.无法判断
答案:A
解析:从题图装置可以看出,此时杠杆是不等臂杠杆,左右力臂之比是2∶3,设每个钩码的重力为G,每格的长度为l,若两侧各去掉一个钩码,则左侧为2G×2l=4Gl,右侧为G×3l=3Gl,由于4Gl>3Gl,所以左端下降。
2.关于滑轮组的绕法问题
关于滑轮组的问题一般有两类:一类是根据滑轮组的组装方式,求绳子的受力情况;另一类是已知绳子的受力情况,设计组装滑轮组,画出滑轮组的连线图。
【例3】 请在图中用笔画线表示绳子,将两个滑轮连成滑轮组,要求人用力往下拉绳使重物升起。
解析:人用力往下拉绳使重物升起,说明最后绕过的是定滑轮,按此反向绕线,绳子的起始端系在定滑轮上。
答案:如图所示
如图所示,某人站在地面上使用滑轮组提升重物,请画出他使用滑轮组最省力的绳子绕法。
答案:如图所示
解析:在地面提升重物且最省力,应该动力向下,则有四股绳吊着动滑轮,根据奇动偶定法依次连接。
3.关于滑轮组的机械效率问题
机械效率是初中物理力学的重点问题,特别是滑轮组的机械效率问题。此类题目所涉及的主要物理量有:机械效率η、有用功W有用、额外功W额外、总功W总、物体重力G、物体升高的高度h、作用在绳子自由端的拉力F、绳子自由端移动的距离s、承担物体的绳子的段数n。
有用功是使物体升高h所做的功,即W有用=Gh。
额外功是克服动滑轮所受重力、绳子的重力和滑轮与轴的摩擦所做的功。若不计绳重及摩擦,则额外功是动滑轮重G动与其升高高度h的乘积,即
W额外=G动h。
总功是作用在绳子自由端的拉力F与绳子自由端移动的距离s的乘积,即
W总=Fs。
机械效率η=。
若不计绳重及摩擦,则
η=。
【例4】 如图所示的滑轮组的机械效率是75%,物体的重力为150 N。用滑轮组匀速将物体提升2 m,所用拉力F为 N。
解析:拉力做的有用功
W有用=Gh=150 N×2 m=300 J
拉力移动的距离s=2h=2×2 m=4 m
由η=得W总==400 J
由W总=Fs得F==100 N。
答案:100
如图所示,用一个重为2 N的动滑轮,把G物=12 N的物体在2 s内匀速提升
0.2 m(不考虑绳子的重力和摩擦),下列说法正确的是( )
A.绳子的拉力F=6 N
B.绳子自由端移动速度v=0.1 m/s
C.有用功W有用=2.8 J
D.动滑轮的机械效率η=85.7%
答案:D
解析:图中使用的是动滑轮,n=2,不考虑绳子的重力和轴摩擦,拉力
F=(G轮+G物)=(2 N+12 N)=7 N,故A错。物体在2 s内匀速提升0.2 m,物体上升速度v物==0.1 m/s,绳子自由端移动速度v=2v物=2×0.1 m/s
=0.2 m/s,故B错。有用功W有用=Gh=12 N×0.2 m=2.4 J,故C错。总功
W总=Fs=F×2h=7 N×2×0.2 m=2.8 J,机械效率η=×100%
≈85.7%,故D正确。
第12课时 简单机械
第三单元
2026
内容索引
01
基础自主导学
02
规律方法探究
基础自主导学
一、杠杆
1.概念
一根硬棒,在力的作用下能够绕着固定点转动,这根硬棒就叫杠杆。
2.杠杆的五要素
(1)支点:杠杆可以绕其转动的点O。
(2)动力:使杠杆转动的力F1。
(3)阻力:阻碍杠杆转动的力F2。
(4)动力臂:从支点O到动力F1作用线的距离l1。
(5)阻力臂:从支点O到阻力F2作用线的距离l2。
3.杠杆的平衡条件
(1)文字表达式:动力×动力臂=阻力×阻力臂。
(2)数学表达式: F1l1=F2l2 。
4.杠杆的分类
杠杆名称 力臂的比较 力的比较 特点 实例
省力杠杆 l1 > l2 F1
等臂杠杆 l1 = l2 F1=F2 虽不省力但能改变用力的方向 天平
二、滑轮
类型 概念 特点 实质 重物提升的高度h与绳子通过的距离s的关系
定滑轮 轴 固定不动的滑轮 不省力,但可以改变用力方向, F=G物 (不计摩擦和绳的重力) 等臂 杠杆 s=h
动滑轮 轴随物体一起运动的滑轮 能省力,但不能改变用力方向, F= (G物+G动) (不计摩擦和绳的重力) 动力臂是阻力臂 两倍 的省力杠杆 s=2h
类型 概念 特点 实质 重物提升的高度h与绳子通过的距离s的关系
滑轮组 将定滑轮和动滑轮组合在一起成为滑轮组 可以省力,也可以改变用力方向, F= (G物+G动) (不计摩擦和绳的重力,n指承担物重的绳子的段数) — s=nh (n指承担物重的绳子的段数)
三、机械效率
1.有用功和额外功
在研究使用动滑轮是否省功的实验中,将钩码提升一定的高度是我们的工作目的,动滑轮对钩码的拉力所做的功叫作有用功,用W有用表示。弹簧测力计的拉力所做的功,叫作总功,用W总表示。用动滑轮提升钩码时,不可避免地要克服动滑轮本身所受的重力以及摩擦力等因素的影响而多做一些功,这部分功叫作额外功,用W额外表示。总功等于有用功与额外功之和,即W总=W有用+W额外。
2.机械效率
(1)概念:有用功跟总功的比值。
(2)公式:η=。
(3)影响滑轮组机械效率的因素:提升的物重、动滑轮重,及机械装置间的摩擦。
3.测量滑轮组的机械效率
(1)原理:η=。
(2)注意事项:必须匀速拉动弹簧测力计,使钩码升高,保证测力计示数大小不变。
规律方法探究
1.杠杆的动态变化问题
杠杆在静止时满足杠杆的平衡条件,在缓慢或匀速转动时也满足杠杆的平衡条件。
杠杆的动态变化问题主要有以下两种类型。
类型一:由力臂变化判断力的变化
此类问题的解题思路是利用杠杆的平衡条件,当其中的一个量发生改变时,会引起其他量发生改变,首先确定不变量,之后由杠杆的平衡条件得出结论。
【例1】 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,力F的大小将( )
A.不变 B.变小
C.变大 D.先变大后变小
解析:在杠杆缓慢由A转动到B的过程中,动力臂OA的长度没有变化,阻力G的大小没有变化,而阻力臂l却逐渐增大。由杠杆的平衡条件知F·lOA=G·l,当OA、G不变时,l增大,则F增大,即拉力F在这个过程中逐渐变大。
答案:C
如图所示,轻质杠杆AB可以绕O点转动,在A点用细线悬挂一重物,在B点施加一竖直向下的动力,使杠杆在水平位置保持平衡。若将动力的方向改为沿虚线方向,仍使杠杆在水平位置保持平衡,则( )
A.动力臂增大,动力增大
B.动力臂增大,动力减小
C.动力臂减小,动力减小
D.动力臂减小,动力增大
答案:D
解析:当动力方向沿竖直向下时,动力臂为OB,当动力的方向改为沿虚线方向时,其动力臂为如图OC,由题图可知,沿虚线方向的动力臂OC小于OB,即动力臂减小;因为杠杆始终在水平位置平衡,所以阻力臂始终等于OA,根据杠杆的平衡条件可知,在阻力和阻力臂的乘积一定时,动力臂减小,动力就增大,故选项D正确。
类型二:由力或力臂的改变判断杠杆是否平衡
此类问题的解题思路是根据题意判断动力与动力臂的乘积、阻力和阻力臂的乘积,加以比较。
【例2】 右图中杠杆处于平衡状态。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
解析:原来杠杆在水平位置处于平衡状态,此时作用在杠杆上的力的大小分别等于物体A、B的重力,其对应的力臂分别为lOC、lOD,根据杠杆的平衡条件可得mAg·lOC=mBg·lOD,由题图可知,lOC
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。若两侧各去掉一个钩码,则( )
A.左端下降
B.右端下降
C.仍然平衡
D.无法判断
答案:A
解析:从题图装置可以看出,此时杠杆是不等臂杠杆,左右力臂之比是2∶3,设每个钩码的重力为G,每格的长度为l,若两侧各去掉一个钩码,则左侧为2G×2l=4Gl,右侧为G×3l=3Gl,由于4Gl>3Gl,所以左端下降。
2.关于滑轮组的绕法问题
关于滑轮组的问题一般有两类:一类是根据滑轮组的组装方式,求绳子的受力情况;另一类是已知绳子的受力情况,设计组装滑轮组,画出滑轮组的连线图。
【例3】 请在图中用笔画线表示绳子,将两个滑轮连成滑轮组,要求人用力往下拉绳使重物升起。
解析:人用力往下拉绳使重物升起,说明最后绕过的是定滑轮,按此反向绕线,绳子的起始端系在定滑轮上。
答案:如图所示
如图所示,某人站在地面上使用滑轮组提升重物,请画出他使用滑轮组最省力的绳子绕法。
答案:如图所示
解析:在地面提升重物且最省力,应该动力向下,则有四股绳吊着动滑轮,根据奇动偶定法依次连接。
3.关于滑轮组的机械效率问题
机械效率是初中物理力学的重点问题,特别是滑轮组的机械效率问题。此类题目所涉及的主要物理量有:机械效率η、有用功W有用、额外功W额外、总功W总、物体重力G、物体升高的高度h、作用在绳子自由端的拉力F、绳子自由端移动的距离s、承担物体的绳子的段数n。
有用功是使物体升高h所做的功,即W有用=Gh。
额外功是克服动滑轮所受重力、绳子的重力和滑轮与轴的摩擦所做的功。若不计绳重及摩擦,则额外功是动滑轮重G动与其升高高度h的乘积,即
W额外=G动h。
总功是作用在绳子自由端的拉力F与绳子自由端移动的距离s的乘积,即
W总=Fs。
机械效率η=。
若不计绳重及摩擦,则
η=。
【例4】 如图所示的滑轮组的机械效率是75%,物体的重力为150 N。用滑轮组匀速将物体提升2 m,所用拉力F为 N。
解析:拉力做的有用功
W有用=Gh=150 N×2 m=300 J
拉力移动的距离s=2h=2×2 m=4 m
由η=得W总==400 J
由W总=Fs得F==100 N。
答案:100
如图所示,用一个重为2 N的动滑轮,把G物=12 N的物体在2 s内匀速提升
0.2 m(不考虑绳子的重力和摩擦),下列说法正确的是( )
A.绳子的拉力F=6 N
B.绳子自由端移动速度v=0.1 m/s
C.有用功W有用=2.8 J
D.动滑轮的机械效率η=85.7%
答案:D
解析:图中使用的是动滑轮,n=2,不考虑绳子的重力和轴摩擦,拉力
F=(G轮+G物)=(2 N+12 N)=7 N,故A错。物体在2 s内匀速提升0.2 m,物体上升速度v物==0.1 m/s,绳子自由端移动速度v=2v物=2×0.1 m/s
=0.2 m/s,故B错。有用功W有用=Gh=12 N×0.2 m=2.4 J,故C错。总功
W总=Fs=F×2h=7 N×2×0.2 m=2.8 J,机械效率η=×100%
≈85.7%,故D正确。
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