(共16张PPT)
第2课时 生活中的杠杆
杠杆的分类
1.生活和生产中有许多不同类型的杠杆,如图所示的托盘天平属于 等臂 杠杆,缝纫机脚踏板属于 费力 杠杆,铡刀属于 省
杠杆。
第1题图
等臂
费力
省力
2.人们垂钓时的鱼竿是 费力 (选填“省力”“费力”或“等臂”)杠杆。
费力
3.下列工具在使用的过程中,属于费力杠杆的是 (A)
A.用镊子取砝码 B.用核桃钳捏核桃
C.用剪刀剪绳子 D.用开瓶器开瓶盖
A
杠杆的应用
4.俗话说“小小秤砣压千斤”,这可以根据杠杆的平衡条件来解释,只要秤砣对秤杆作用的力臂比所挂物对秤杆作用的力臂 大得多 (选填“大得多”或“小得多”),那么“小小秤砣压千斤”是完全可以实现的。
大得多
5.如图所示的是同学们常用的燕尾夹,AB=BC,当用力摁住C点打开该夹子时,可把 B 点看作支点,此时夹子可近似看作 等臂 (选填“省力”“费力”或“等臂”)杠杆。
第5题图
B
等臂
6.如图所示,各式各样的剪刀都是一对对杠杆。要剪开较硬的物体,下列剪刀中最合适的是 ( B )
A B
C D
B
7.汽车在冰雪路面上行驶,轮子上要安装防滑链,这是通过增大接触面 粗糙程度 的方法来增大与路面的摩擦力。如图所示,汽车起重机通过液压装置推动吊臂时,吊臂属于 费力 (选填“省力”“费力”或“等臂”)杠杆。
第7题图
粗糙程度
费力
8.如图所示的是利用杠杆将货物装船的场景。此时木棒属于 省力 (选填“省力”“费力”或“等臂”)杠杆。将重力为1 000 N的货物提升1.5 m,杠杆对货物做的功为 1 500 J。
第8题图
省力
1 500
9.农忙时节小明帮爷爷挑谷子,初次干农活的他在左筐中装了20kg,右筐中装了25kg。若扁担的长度为1.8 m,则他在距扁担左端 1 m处将谷子挑起来才能使扁担水平(扁担和筐的重力均不考虑)。为了方便行走,小明将两筐谷子同时向内移动了0.1 m,则需要在 右 (选填“左”或“右”)筐增加约 0.7 kg(保留1位小数)的谷子,才能基本保持扁担水平。
1
右
0.7
10.如图所示,请在图中画出杠杆平衡时施加在杠杆上的最小动力F1,并在图中画出所挂重物的绳子对杠杆拉力的力臂l2。
第10题图
11.指甲刀是生活中常用的小工具,如图所示,它包含三个杠杆。关于这三个杠杆,下列说法中正确的是 ( A )
第11题图
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
12.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,下列说法中正确的是 ( C )
第12题图
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
13.杆秤是从我国古代沿用至今的称量工具。如图所示的是小明制作的杆秤的示意图,使用时,将待称物体挂在秤钩上,用手提起B或C(相当于支点)处的秤纽,移动秤砣在秤杆上的位置,使秤杆达到水平平衡即可读出待称物体的质量。此秤最大称量是10 kg,秤砣最远可移至E点。秤杆和秤钩的质量忽略不计,AB、BC、BE的长度如图所示,g取10 N/kg。
(1)提起哪处的秤纽时,此秤的称量最大
(2)秤砣的质量为多少
(3)当提起C处秤纽称一袋质量为2 kg的荔枝时,D处与C处之间的距离为多少
第13题图
解:(1)根据杠杆的平衡条件F1l1=F2l2,可知秤砣的质量是一定的,杠杆右侧的力和力臂的乘积一定,杠杆左侧的力臂越小,称量的物体越重,称量的范围越大,故提起B处的秤纽,此秤的称量最大。
(2)提起B处的秤纽,此秤的称量最大,此秤的最大称量是10 kg,
根据G=mg和G物lAB=G砣lBE可知,秤砣的质量
m砣===0.4 kg。
(3)当提起C处秤纽称一袋质量为2 kg的荔枝时,D处与C处之间的距离
lDC====0.25 m。
答:(1)提起B处的秤纽时,此秤的称量最大。
(2)秤砣的质量为0.4 kg。
(3)D处与C处之间的距离为0.25 m。(共16张PPT)
第1课时 动滑轮和定滑轮
定滑轮
1.在图中作出滑轮的动力臂和阻力臂并标出支点O。
第1题图
2.定滑轮的实质是 等臂杠杆 ,使用定滑轮 不能 (选填“能”或“不能”)省力,可以改变 力的方向 。如图所示,在探究定滑轮的特点时,我们应竖直向下拉弹簧测力计,使钩码 竖直向上做匀速直 线运动 。若钩码上升10 cm,则弹簧测力计下降 10 cm。
第2题图
等臂杠杆
不能
力的方向
竖直向上做匀速直线运动
10
3.如图所示,沿三个不同的方向拉绳使物体上升,所用的力分别是F1、F2 、F3,则 ( D )
第3题图
A.F1最大 B.F2最大
C.F3最大 D.三个力一样大
D
动滑轮
4.如图所示,画出动滑轮支点O、动力臂l1和阻力臂l2。
第4题图
5.用如图所示的滑轮沿竖直方向提起一重力为 20 N的物体A,滑轮处于静止状态,相当于一个 省力 杠杆,力F 的大小为 10 N,此时物体A所受到的合力大小为 0 N,若物体上升 0.2 m,则动力作用点上升 0.4 m。(不计滑轮重与摩擦)
第5题图
省力
10
0
0.4
6.如图所示,滑轮分别在力F1、F2、F3的作用下匀速提升同一物体,这三个力的大小关系是(不计绳重及摩擦) ( A )
第6题图
A.F1F2>F3
C.F1A
7.下列挪动球形石墩的方法中,最省力的是 ( A )
A B
C D
A
8.一辆汽车陷进了泥潭,司机按如图所示的甲、乙两种方式安装滑轮A、B,均可将汽车从泥潭中拉出。由图可知,滑轮 A 是定滑轮, 乙 种方式较省力。
第8题图
A
乙
9.如图所示,用两种方法拉动同一物体在相同的水平地面上做匀速直线运动。使物体以相等速度移动相同的距离。不计滑轮重和摩擦,则所用拉力F1 > F2,这两个力的作用点移动距离s1 < s2。(均选填“>”“<”或“=”)
第9题图
>
<
10.如图所示,已知物重为10 N,动滑轮的重力为2 N,不计摩擦和绳重,当物体匀速上升,则拉力F= 22 N,重物G上升10 cm,F的作用点向上移动 5 cm。
第10题图
22
5
11.如图所示,在水平拉力F的作用下,重力为200 N的物体A沿水平面做匀速直线运动,弹簧测力计B的示数为20 N,则拉力F的大小为 40 N,物体A与水平面之间的摩擦力的大小为 20 N。(不计绳与滑轮间的摩擦)
第11题图
40
20
12.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。下列说法中正确的是 ( D )
第12题图
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
13.如图所示的是小海做“研究定滑轮和动滑轮特点”实验的装置。他按图示匀速提起钩码,测得数据如表所示。
钩码 重G/N 钩码升高 高度h/m 测力计示 数F/N 测力计移动
距离s/m
甲 1 0.2 1 0.2
乙 1 0.2 1 0.2
丙 1 0.2 0.55 0.4
第13题图
(1)比较甲、乙两图及实验数据,可得到的初步结论是使用定滑轮的特点是 不省力但可以改变力的方向 。
(2)把钩码升高相同的高度,比较乙和丙实验数据,可得到的初步结论是:使用动滑轮可以 省力 ,但必须费 距离 ;在实验中测绳端拉力时,应竖直向上匀速拉动弹簧测力计,且在 拉动 (选填“静止”或“拉动”)时读数。
(3)如果要得到正确的结论,还必须进行多次测量,目的是 C (填字母)。
A.从多次实验中选取最准确的数据
B.多次测量取平均值,减小误差
不省力但可以改变力的方向
省力
距离
拉动
C
C.从特殊现象中得到普遍规律
D.利用控制变量法
14.如图所示,物块A和长木板B叠放在水平地面上,同时用细绳通过滑轮相连。物块A在水平拉力F的作用下匀速向左运动,若物块A与长木板B之间的摩擦力为5 N,长木板B与水平地面之间的摩擦力为10 N,滑轮的重力及其与绳子的摩擦不计,则拉力F的大小为 ( C )
第14题图
A.10 N B.15 N C.20 N D.25 N
C(共9张PPT)
章末复习
1.省力杠杆、费力杠杆、等臂杠杆
结构 特征 特点 应用举例
省力 杠杆 l1>l2 省力、 费距离 撬棒、铡刀、动滑轮、轮轴、羊角锤、钢丝钳、手推车等
费力 杠杆 l1等臂 杠杆 l1=l2 不省力、 不费力 天平、定滑轮等
2.定滑轮、动滑轮、滑轮组
定滑轮 动滑轮 滑轮组
定义 中间的轴固定不动的滑轮 轴和重物一起移动的滑轮 定滑轮和动滑轮组合成的滑轮组
实质 等臂杠杆 动力臂是阻力臂2倍的省力杠杆 —
特点 不能省力,但能改变力的方向 能省一半的力,但不能改变力的方向 不考虑绳和动滑轮重及摩擦的情况下,F=G
距离 关系 s=h s=2h s=nh
力臂找错
1.下列力臂的画法中正确的是 ( )
A B
C D
C
绳子段数判断错误
2.如图所示,用四个滑轮组分别匀速提升重力相同的物体,若不计滑轮重、绳重及摩擦,则其中拉力最小的是 ( B )
第2题图
A.F1 B.F2 C.F3 D.F4
B
不能用受力分析解决滑轮组受力问题
3.如图所示,动滑轮右边的绳子固定在地面上,左边绳子悬挂物体A,动滑轮在拉力F的作用下将物体A匀速提高2 m。若动滑轮重为2 N,物体A所受的重力为9 N,不计摩擦力,则拉力F的大小为 20 N,拉力的作用点上升 1 m,动滑轮这种使用方法的好处是 省距离 (选填“省力”或“省距离”)。
第3题图
20
1
省距离
支点到力的作用点的大小不一定等于力臂大小
4.小明利用如图所示的装置探究杠杆的平衡条件时,在杠杆两侧悬挂不同个数的钩码,移动钩码使杠杆在水平位置平衡,进行三次实验后得出结论:动力×支点到动力作用点的距离=阻力×支点到阻力作用点的距离。下列操作中能帮助他得出正确结论的是 ( C )
第4题图
A.去掉一侧钩码,换用弹簧测力计竖直向下拉
B.去掉一侧钩码,换用弹簧测力计竖直向上拉
C
C.去掉一侧钩码,换用弹簧测力计斜向下拉
D.增加钩码个数,再多次实验使结论更具普遍性
混淆功率和机械效率
5.关于功、功率和机械效率,下列说法中正确的是 (B)
A.机械效率越高,则做功越多
B.功率大的机械,机械效率不一定高
C.做功越快,机械效率就越高
D.功率大的机械比功率小的机械做功多
B(共16张PPT)
第2课时 滑轮组
滑轮组
1.定滑轮和动滑轮组合在一起,就成了 滑轮组 ,它既能 省 ,又能 改变力的方向 。
滑轮组
省力
改变力的方向
2.使用滑轮组时,滑轮组用几段绳子吊着物体,提起物体所用的力就是物重的 几分之一 (不计摩擦及滑轮重),动力移动的距离是重物升高距离的 几 倍。
几分之一
几
3.用如图所示的滑轮组把重力为900N的货物提起。
第3题图
(1)若不计摩擦、绳及动滑轮的重力,则拉绳的拉力为 300 N。
(2)若要计动滑轮的重力,且动滑轮的重力为18N,则拉绳的拉力为 306 N。
300
306
4.分别使用图中四种装置匀速提升同一重物,不计滑轮重、绳重和摩擦,其中最省力的是 (A)
A B C D
A
滑轮组的应用
5.如图所示,在拉力F的作用下物体A以0.1 m/s 的速度匀速上升,则绳子自由端移动的速度是 0.2 m/s。
第5题图
0.2
6.如图所示,同材质的甲、乙两个实心金属块处于静止状态,不计滑轮重及摩擦,其中滑轮A是 动 滑轮,金属块甲、乙的质量之比是 2∶1 。现将金属块乙竖直向下移动0.4 m,则金属块甲将竖直向上移动 0.2 m。
第6题图
动
2∶1
0.2
7.利用如图所示的滑轮组竖直匀速向上提升重力为12 N的物体,动滑轮重力未知但不可忽略不计,则拉力大小不可能是选项中的 ( A )
第7题图
A.4 N B.6.5 N C.12 N D.15 N
A
8.将物体A、B置于如图所示的装置中,物体B恰好匀速下降,已知物体A重为60 N,物体B重为10 N,物体A所受地面的摩擦力为f;若对物体A施加一个水平向左的拉力F,刚好使物体A在原来的水平面上匀速向左运动,不计绳重、滑轮重及绳子与滑轮间的摩擦。则f= 20 N;F= 40 N。
第8题图
20
40
9.如图所示,水平地面上放一个重为800 N的物体,一个人利用滑轮组拉动物体匀速运动时,物体与地面间的摩擦力为160 N,不计滑轮重、绳重及绳与滑轮间的摩擦,下列说法中正确的是 ( B )
第9题图
A.滑轮A是动滑轮
B.拉力F为80 N
C.物体移动10 cm,绳子自由端移动30 cm
D.增大拉力F时,物体与地面之间的摩擦力也会增大
B
10.如图所示,每个滑轮自重相等,不计绳重和轮、轴间摩擦,分别用甲、乙两个滑轮组匀速向上提升重物G1、G2时,甲、乙滑轮组绳端的拉力F恰好相等。已知G1=60 N,G2=38 N,则每个滑轮的重为 ( B )
第10题图
A.3 N B.6 N
C.10 N D.22 N
B
11.如图所示,取两根光滑轻质木棍,将轻质绳子的一端系在其中一根棍子上,再按图示绕法依次绕过两根木棍,小明和小华分别紧握木棍,小红以拉力F匀速拉动绳子的末端,两根棍子靠拢。下列说法中正确的是 ( C )
第11题图
A.两根棍子靠拢的速度大于小红拉绳端的速度
B.两根棍子靠拢的速度等于小红拉绳端的速度
C.小明受到绳子的拉力小于小华受到绳子的拉力
D.小明受到绳子的拉力等于小华受到绳子的拉力
C
12.如图所示,利用滑轮组向下拉绳将重物提升。请画出滑轮组的绕绳方法。
第12题图
13.请你用笔画线代替细绳,画出滑轮组提升物体时绳子的两种绕法。
第13题图
14.如图所示,要用滑轮组将陷在泥中的汽车拉出来。请在图中画出最省力的绕绳方法。
第14题图
15.用如图所示的滑轮组匀速提升不同的重物。不计绳重和摩擦。先定义一个物理量M,将人拉绳的力与滑轮组对重物施加的力的比值叫作M。则下列图像中可能正确的是 ( A )
第15题图
A
A B C D(共6张PPT)
第2节 跨学科实践:制作简易杆秤
1.如图所示,秤盘的质量为m盘,秤杆的重心在P处,秤杆的质量为m0,秤砣的质量为m砣,定盘星在O点,细线重力不计,请通过杠杆的平衡条件说明杠杆的刻度线是均匀的。
第1题图
证明:秤盘不放物体,秤砣放在定盘星位置时,
秤杆刚好水平平衡,
此时m盘g·AB=m0g·BP+m砣g·OB,
把物体放在秤盘中,调节秤砣的位置使秤杆水平平衡,
此时m盘g·AB+mg·AB=m0g·BP+m砣g·DB,
即mg·AB=m砣g·OD,所以OD=·m,当AB、m砣一定时,OD和m成正比,故杆秤的刻度是均匀的。
2.根据上题的结果,想一想:
(1)怎样提高称量的精度
(2)怎样制作一个可以称量更大质量的杆秤
解:(1)提高称量的精度,即在物体的质量m一定的情况下,增大秤砣到定盘星的距离OD,由OD=·m可知,一是增大秤盘到秤纽的距离AB,二是减小秤砣的质量。
(2)制作一个量程更大的杆秤,由OD=·m得,m=·m砣,一是增大秤砣到定盘星的距离OD与秤盘到秤纽的距离AB的比值,也就是秤纽尽可能地靠近秤盘的位置;二是增加秤砣的质量。
3.杆秤是一种称量质量的工具,小廖找到一把如图甲所示的带有秤砣的杆秤,向爷爷请教了杆秤的几个部件的名称,初步掌握了使用方法并进行了尝试。不挂重物,提住秤纽,当秤砣移动至定盘星处时,秤杆恰能处于水平平衡状态。将被称重物挂在秤钩上,移动秤砣悬线位置直至秤杆水平平衡,通过杆身刻度直接读出重物的质量。
第3题图
(1)分析可知,杆秤属于 杠杆 ,它主要利用 杠杆的平衡条件 这一物理原理来工作。
(2)小廖发现系秤砣的绳子较长且有一段磨损严重,他把这部分剪去,将剩余部分绳子接好挂在秤杆上使用,这会导致测量的结果 偏大 (选填“偏大”“偏小”或“不变”)。
(3)小廖发现市面上多数杆秤有两个秤纽及两个量程,如图乙所示,使用秤纽 B (选填“A”或“B”)时的量程较大。
(4)小廖找来一把刻度尺,想不借助其他器材测量出秤砣的质量。请帮他写出必要的测量步骤,并用所测得的物理量的符号表示出秤砣质量的表达式。
杠杆
杠杆的平衡条件
偏大
B
必要的步骤: ①在秤钩上挂一个重物,调节秤砣,使杆秤水平平衡,读出杆数 。
秤砣质量的表达式: 。
①在秤钩上挂一个重物,调节秤砣,使杆秤水平平衡,读出杆身刻度示数为m;②测量秤纽到秤钩所在线的距离L2,测量秤纽到秤砣所在线的距离L1
(共16张PPT)
回归教材(六) 教材素材与变式6
来源于教材的图片
1.如图所示,使用羊角锤撬钉子时,羊角锤属于 省力 (选填“省力”“费力”或“等臂”)杠杆。
第1题图
省力
2.如图所示,钓鱼时,钓鱼竿可看成一根杠杆,它属于 费力 (选填“省力”“费力”或“等臂”)杠杆。
第2题图
费力
3.如图所示,旗杆顶部有一个 定滑轮 (选填“定滑轮”或“动滑轮”)。
第3题图
定滑轮
4.小欣用如图所示的动滑轮提升重力G=9 N的钩码,拉力F=5 N,拉力的方向竖直向上,绳子的自由端匀速上升0.8 m,则物体上升了 0.4 m。若不计绳重和摩擦,则动滑轮的重力为 1 N,机械效率为 90% 。
第4题图
0.4
1
90%
5.同学自制了轻质拔草器。将拔草器左下端的叉子插入植株根部,用手对拔草器施力,可将植株连根拔起。下面是用拔草器拔同一植株的施力方式,其中手施力最小的方式是 ( A )
A B
C D
A
来源于教材的变式
6.某人分别用如图所示的两种方法挑着同一物体行走,则图甲中手施加的动力 小于 (选填“大于”“小于”或“等于”)图乙中手施加的动力,理由是 图甲阻力臂较小 。
甲 乙
第6题图
小于
图甲阻力臂较小
7.如图所示,小亮在做“探究杠杆的平衡条件”实验,杠杆处于水平平衡状态,所用钩码的规格完全相同。下列做法中能使杠杆再次水平平衡的是 ( D )
第7题图
A.分别在两边钩码下再增加1个相同的钩码
B.左边减少2个钩码,右边减少1个钩码
C.两边钩码均向支点移动相同的距离
D.左边钩码向左移1.5格,右边钩码向右移1格
D
8.车间工人用如图所示的滑轮组把重物提升2 m。关于这个滑轮组,下列说法中正确的是 ( C )
第8题图
A.绳子自由端被拉下了10 m
B.这个滑轮组能省距离
C.这个滑轮组能省力
D.这个滑轮组能省功
C
来源于教材的实验探究
9.如图所示,小明在做“探究杠杆的平衡条件”实验,使用的每个钩码的质量均相同,杠杆上相邻刻线间的距离相等。
第9题图
(1)如图甲所示,为了使杠杆在水平位置平衡,他应将平衡螺母向 右 (选填“左”或“右”)端调节。
右
(2)杠杆水平平衡后,他在杠杆上的B点悬挂了3个钩码,如图乙所示,为了使杠杆在水平位置重新平衡,他应在A点悬挂 2 个钩码。
(3)若取下A点的钩码,在A点用弹簧测力计竖直向上拉,则 不能 (选填“能”或“不能”)使杠杆在水平位置重新平衡。
2
不能
10.如图所示,某小组在做“测量滑轮组的机械效率”实验,部分实验数据如表所示。
第10题图
实验序号 1 2 3 4
钩码的重力G/N 2.0 4.0 4.0 6.0
钩码上升的 高度h/cm 5 5 10 5
拉力F/N 1.0 1.8 1.8 2.5
绳子自由端移 动的距离s/cm 15 15 30 15
机械效率η 66.7% 74.1% 74.1%
(1)实验过程中,缓慢竖直拉动弹簧测力计,使钩码向上做 匀速直运动。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 5 cm/s。
(2)第4次实验时所做的有用功为 0.3 J,滑轮组的机械效率是 80 %。
(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 大 (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 无关 (选填“有关”或“无关”)。
匀速直线
5
0.3
80
大
无关
(4)用滑轮组提升重物时,下列措施中可以提高机械效率的是 A (填字母)。
A.换用更轻的动滑轮
B.加快提升物体的速度
A
来源于教材的计算
11.工人用如图所示的滑轮组将重为200 N的物体匀速提升3 m,工人竖直向上的拉力为80 N。求:
第11题图
(1)工人所做的有用功。
(2)工人所做的总功。
(3)此滑轮组的机械效率。
解:(1)工人做的有用功
W有用=Gh=200 N×3 m=600 J。
(2)工人做的总功W总=Fs=Fnh=80 N×3 m×3=720 J。
(3)滑轮组的机械效率η==≈0.833=83.3%。
答:(1)工人所做的有用功是600 J。
(2)工人所做的总功是720 J。
(3)此滑轮组的机械效率约是83.3%。(共17张PPT)
第4节 机械效率
有用功和额外功
1.如果你把一木箱书籍从一楼搬上四楼,你对木箱所做的功是 额外功 ,你对书籍所做的功是 有用功 。(均选填“总功” “有用功”或“额外功”)
额外功
有用功
2.小明用一个动滑轮将重力为480 N的货物提高 1 m,所用的拉力为300 N,则总功为 600 J,有用功为 480 J。
600
480
3.小强用桶从井里打水,小明从井里捞桶时桶内有部分水。下列说法中正确的是 ( D )
A.二人对桶做的功都是额外功
B.二人对水做的功都是有用功
C.小强对桶做的功是有用功
D.小明对桶做的功是有用功
D
机械效率
4.在老旧小区改造中,工人用如图所示的装置把质量为60 kg的材料从地面竖直匀速提高10 m,则绳子自由端移动的距离是 20m,
若拉力F为400 N,这个装置的机械效率为 75 %。(g取10N/kg)
第4题图
20
75
5.如图所示,重为6 N的物体在F=2 N的水平拉力作用下,以10 cm/s的速度向左匀速运动了5 s。已知物体所受的摩擦力为3 N,则拉力做的功为 2 J,动滑轮的机械效率为 75% 。
第5题图
2
75%
6.如图所示,在斜面上将一个重为10 N的物体匀速拉到高处,沿斜面向上的拉力F=6 N,斜面长s=0.6 m、高h=0.3 m,则拉力所做的功为 3.6 J;把重物直接提升h所做的功作为有用功,忽略弹簧测力计的重力和空气阻力,则斜面对物体的摩擦力为 1 N。
第6题图
3.6
1
7.小明通过机械将100 N的重物在5 s内竖直向上匀速提升了2 m,机械效率为80%。在此过程中,有用功W有= 200 J,额外功W额= 50 J,小明做功的功率P= 50 W。
200
50
50
8.建筑工人用如图所示的甲、乙两滑轮把同一重物提升相同的高度,不计绳重与摩擦,则甲滑轮的机械效率 大于 (选填“大于”“小于”或“等于”)乙滑轮的机械效率。
第8题图
大于
9.如图所示,工人们用同一滑轮组,根据需要用两种方式来提起等重的建筑材料。若不计摩擦和绳重,则F1 > F2,机械效率η1 = η2。(均选填“>”“<”或“=”)
第9题图
>
=
10.“由物及理,思维建模”。如图所示的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 滑轮组 ,利用该装置提升的物体越重,该装置的机械效率会越 大 。
第10题图
滑轮组
大
11.如图甲所示,虚线框内是由两个相同的滑轮组装成的滑轮组,利用该滑轮组提升质量为27 kg的物体所用的拉力为100 N。物体和绳子自由端的运动情况如图乙所示,不计绳重和摩擦,则滑轮组中动滑轮重为 30 N,拉力的功率为 150 W,该滑轮组的机械效率为 90% 。
第11题图
30
150
90%
12.如图所示,小华用滑轮组水平向左匀速拉动物体A,物体A在5 s内移动了100 cm,且物体A与水平地面的摩擦力大小为12 N。已知滑轮组的机械效率为80%,下列说法中错误的是 (A)
第12题图
A.拉力F的大小为4 N
B.绳子自由端移动的速度为0.6 m/s
C.拉力F做功的功率为3 W
D.拉力F在5 s内对滑轮组做的额外功为3 J
A
13.在做“测量滑轮组的机械效率”实验时,小红用同一滑轮组提升不同的物体,如图甲、图乙所示,实验数据记录如表所示。
实验次数 1 2
物体的重力/N 3 6
提升的高度/m 0.1 0.1
拉力/N 2.0 ①
绳自由端移动的距离/m 0.3 0.3
机械效率 50% ②
第13题图
(1)实验中要竖直向上 匀速 拉动弹簧测力计,使物体升高。
(2)图乙中弹簧测力计的示数为 3.2 N,表格中②处的数据应为 62.5% 。
(3)如图丙所示,将滑轮组换一种绕绳方法,不计摩擦及绳重,提升相同的物体时,滑轮组的机械效率 不变 (选填“变大”“变小”或“不变”)。
匀速
3.2
62.5%
不变
14.如图所示的是某工人利用一滑轮提升物体的示意图。若该工人将质量为40 kg的物体沿竖直方向匀速提升3 m,此过程中滑轮的机械效率为80%,g取10 N/kg。求:
(1)物体受到的重力大小。
(2)工人所做的有用功。
(3)工人所做的总功。
第14题图
解:(1)物体受到的重力大小G=mg=40 kg×10 N/kg=400 N。
(2)工人所做的有用功 W有用=Gh=400 N×3 m=1 200 J。
(3)由η=可得,工人所做的总功 W总===1 500 J。
答:(1)物体受到的重力大小为400 N。
(2)工人所做的有用功为1 200 J。
(3)工人所做的总功为1 500 J。(共15张PPT)
第1课时 杠杆 杠杆的平衡条件
杠杆
1.在力的作用下,能够绕着 固定点 转动的硬棒叫作杠杆。力臂 不一定 (选填“一定”或“不一定”)在杠杆上,力的作用点 一定 (选填“一定”或“不一定”)在杠杆上。
固定点
不一定
一定
2.如图所示,动力F的力臂是 ( D )
第2题图
A.OD B.OF C.OA D.OC
D
3.关于杠杆,下列说法中正确的是 ( C )
A.杠杆一定是一根直的硬棒
B.作用在杠杆上的力,其力臂不可能为0
C.力臂可能在杠杆上,也可能不在杠杆上
D.作用在杠杆上的动力一定与杠杆的阻力相反
C
4.随着科技发展,机器人开始走进人们的生活。如图所示,机器人托着茶杯处于静止状态。请你画出茶杯对机器人手的压力F压及其力臂l(以机器人手肘O为支点)。
第4题图
杠杆的平衡条件
5.如图甲所示,爸爸和小红坐在跷跷板的两侧,在水平位置保持平衡。将其简化成图乙所示的杠杆,不计杠杆自重的影响,若小红的质量为15 kg,则爸爸的质量为 60 kg。
甲 乙
第5题图
60
6.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=10cm,
l2=4 cm,忽略杠杆自身的重力,则F2的大小为 50 N。
甲 乙
第6题图
50
7.如图甲所示的是自行车的手闸,将其OAB部分简化为如图乙所示的杠杆,忽略杠杆自身的重力,当杠杆平衡时,施加在B点的动力F1=15 N,测得l1=12 cm,l2=4 cm,则阻力F2= 45 N。
第7题图
45
8.如图所示,小明在做“探究杠杆的平衡条件”实验。
第8题图
(1)小明安装好杠杆后,发现其左端下沉,如图甲所示。为使杠杆在水平位置平衡,应将平衡螺母向 右 调节。
(2)如图乙所示,杠杆调节水平平衡后,在A处悬挂3个钩码,每个钩码重0.5 N。在B处施加一个拉力使杠杆在水平位置再次平衡,当拉力的方向 竖直向下 时,拉力最小,为 2 N。
右
竖直向下
2
(3)课后,小明制作了一个简易杠杆,调节杠杆在水平位置平衡,然后在它两边恰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,如图丙所示,则力臂l1∶l2= 2∶1 。若两边同时各取走一枚硬币,则杠杆的 右 (选填“左”或“右”)端将下沉。
2∶1
右
9.如图甲所示的是前臂平伸用手掌托住铅球时的情形。我们可将图甲简化成如图乙所示的杠杆。不计杠杆自重,铅球的质量m=3 kg,OA=0.03 m,OB=0.30 m,求此时肱二头肌对前臂产生的拉力F1的大小。(g取10 N/kg)
第9题图
解:由图可知,F2=G=mg=3 kg×10 N/kg=30 N,
l1=OA=0.03 m,l2=OB=0.30 m,
由F1l1=F2l2得,F1×0.03 m=30 N×0.30 m,
解得F1=300 N。
答:此时肱二头肌对前臂产生的拉力F1的大小是300 N。
10.如图甲所示的水平杠杆是平衡的。若如图乙所示,在支点两侧的物体下方分别加挂一个等重的物体,杠杆 不能 (选填“能”或“不能”)保持水平平衡;若不平衡, 右 (选填“左”或“右”)端将下降。
第10题图
不能
右
11.在探究“杠杆的平衡条件”实验中,杠杆在弹簧拉力F作用下水平平衡,如图所示。仅将弹簧测力计绕B点从a位置转动到b位置(图中虚线所示)过程中,杠杆始终保持水平平衡,则拉力F ( B )
第11题图
A.一直不变 B.一直变大
C.先变大后变小 D.先变小后变大
B
12.小蕊利用可绕O点转动的轻质杠杆提升重物,将重物悬挂在固定点B处,如图所示。她在A点施加一个始终垂直于杠杆的力,在将杠杆末端从A位置缓慢转动到A'位置的过程中,力F的大小变化是 ( C )
第12题图
A.变大 B.变小
C.先变大,后变小 D.先变小,后变大
C(共23张PPT)
滚动训练 (第1节~第4节)
(时间:45分钟 满分:100分) 得分:
一、填空题(第2小题4分,其余每空2分,共30分)
1.学校升旗仪式上,当升旗手缓慢向下拉绳子时,旗子就会徐徐上升,这是由于旗杆顶部有一个 定 滑轮,它能改变力的方向,但 不能 (选填“能”或“不能”)省力。
定
不能
2.如图甲所示的是自行车的手闸,其中ABO部分可视为一个杠杆,其简化示意图如图乙所示,O点为支点,F2为阻力,请在图乙中画出:
①作用在A点的最小动力F1及其力臂l1。
②阻力F2的力臂l2。
第2题图
3.生活中有很多小妙招,如图甲所示,用钢勺很轻松就可以打开饮料瓶盖,钢勺模型如图乙所示,它是以 B (选填“A”或“B”)为支点的省力杠杆,手在 D (选填“C”或“D”)点向下压时会更省力。
第3题图
B
D
4.体积相同的实心物块甲和乙分别挂在一根轻质不等臂杠杆AOB的左右两端,保持水平位置平衡。已知物块甲和乙的密度之比为1∶2,则AO∶OB= 2∶1 。若将物块甲、乙按如图所示同时浸没在水中,则杠杆 B (选填“A”或“B”)端将下降。
第4题图
2∶1
B
5.用图甲所示的滑轮组提升重力为200 N的物体,已知拉力F为80 N,不计绳重和摩擦,物体和绳子自由端的运动情况如图乙所示,反映绳子自由端运动的图线是 A (选填“A”或“B”),动滑轮重为 40 N,3 s内对物体做的有用功为 300 J。
甲 乙
第5题图
A
40
300
6.如图所示,利用轻质滑轮匀速拉动水平地面上重力为300 N的物体,拉力F的大小为30 N。若物体和地面之间的摩擦力大小为45 N,则A处的拉力大小为 45 N,滑轮组的机械效率为 75% 。
第6题图
45
75%
7.如图所示,固定的斜面长s=1.2 m,高h=0.3 m,沿斜面向上用5 N的拉力在2 s内把一个重力为16 N的物体从斜面底端匀速拉到顶端,拉力的功率为 3 W,斜面的机械效率为 80% 。
第7题图
3
80%
二、选择题(每小题4分,共24分)
8.关于机械做功,下列说法中正确的是 ( D )
A.机械做的额外功越少,机械效率就越高
B.机械做的有用功越多,机械效率就越高
C.机械做的总功越多,机械效率就越高
D.机械做的有用功在总功中占的比例越大,机械效率就越高
D
9.某天,“生物”和“物理”两位大师在一起进行体育锻炼。“生物”大师伸出健硕的手臂对“物理”大师说:“看,我能提起很重的物体哦!”
(手臂简化示意图如图所示)“物理”大师竖起大拇指说:“真厉害!其实,你的前臂就是物理学中的一根杠杆。”关于这根杠杆在提起
重物的过程中,下列说法中正确的是 ( A)
第9题图
A
A.前臂杠杆的支点在肘关节处
B.肱二头肌给桡骨的力F1是阻力
C.重物给前臂的力F2是动力
D.前臂是一根省力杠杆
10.某学校课堂上,同学们使用劳动工具的场景如图所示。其中属于使用费力杠杆的是 (A)
A.锄地时举起锄头 B.用羊角锤拔钉
A
C.用园艺剪修剪树枝 D.用钢丝钳剪铁丝
11.如图所示,OA是轻质杠杆,杠杆中间悬挂有一重物G,在A端施加一个拉力F,力F的方向始终与杠杆OA垂直且向上。在将杠杆按逆时针方向缓慢转动至水平位置的过程中,力F的大小 (A)
第11题图
A.变大 B.不变 C.变小 D.无法确定
A
12.小摩家里正在修建楼房,工人利用如图所示的装置将重力为900 N的物体匀速提升了6 m,工人对绳子施加的拉力F为475 N。忽略绳重和装置之间的一切摩擦。下列说法中正确的是 (B )
①拉力F做的功为2 850 J。
②动滑轮的重力为50 N。
③拉力F做的额外功为600 J。
④若用该装置匀速提升重力为950 N的物体,
则该滑轮组的机械效率为95%。
第12题图
A.①③ B.②④ C.①② D.③④
B
13.如图所示,用滑轮组将重力为210 N的物体在5 s内匀速提升2 m,已知动滑轮重为90 N,不计绳重和摩擦。下列说法中正确的是
( C)
第13题图
A.提升物体的过程中,额外功为540 J
B.绳子自由端拉力F的大小为150 N
C.滑轮组的机械效率为70%
D.绳子自由端移动的距离为4 m
C
三、实验题(每空2分,共24分)
14.在探究杠杆的平衡条件时,小叶用刻度均匀的轻质杠杆完成以下实验。已知每个钩码重0.5 N。
第14题图
(1)杠杆处于如图甲所示的状态时,若要使杠杆在水平位置平衡,应将平衡螺母向 右 (选填“左”或“右”)调节。杠杆是否在水平位置平衡,可由杠杆与铅垂线是否垂直来判断,这是利用了重力的方向总是 竖直向下 。
右
竖直向下
(2)小叶完成一次操作后,实验现象如图乙所示。记录的数据为动力F1=2 N,动力臂l1=1 cm,阻力F2=1 N,阻力臂l2=2 cm。他测出了这组数据后就得出了“动力+动力臂=阻力+阻力臂”的结论。他的结论是 错误 (选填“正确”或“错误”)的,理由是 不同物理量相加减没有物理意义 。
(3)小叶又做了如图丙所示的实验,在A处正下方悬挂一不吸水的石块,在B处施加一个与竖直方向夹角为60°的拉力F,F的大小为4 N,杠杆恰好在水平位置平衡,此时杠杆为 等臂 (选填“省力”“费力”或“等臂”)杠杆。将该石块浸没在水中且不触底,要使杠杆在水平位置再次平衡,应在B处竖直向上施加的拉力为 1N。
(ρ石=2.0×103 kg/m3,ρ水=1.0×103 kg/m3,g取10 N/kg)
错误
不同物理量相加减没有物理意义
等臂
1
15.如图所示,小聪在做“测量滑轮组的机械效率”实验。
第15题图
(1)除了图中的器材外,还需要的器材有铁架台、长
约2 m的细绳、 弹簧测力计 和 刻度尺 。
(2)请在图中画出最省力的绕绳方式。
(3)小聪在做实验时有一部分数据未记全,请你根据他记录的部分实验数据,算出2次滑轮组的机械效率,并填入表中。
弹簧测力计
刻度尺
实验次数 1 2
物重/N 2 4
有用功/J 0.05
拉力/N 0.6 1
绳子自由端上 升的距离/m 0.2
总功/J
机械效率
(4)由上表可知,用同一滑轮组提升重物,当所提升的重物的重力减小时,滑轮组的机械效率 变小 (选填“变大”“变小”或“不变”)。
变小
66.7%
80%
四、计算题(第16小题10分,第17小题12分,共22分)
16.如图所示,轻质杠杆OA可绕O点转动,OA=0.3 m,OB=0.2 m。A处挂一个质量为2 kg的物体,B处加一个竖直向上的力F,杠杆在水平位置平衡。g取10 N/kg。求:
第16题图
(1)物体的重力。
(2)力F的大小。
解:(1)物体的重力
G=mg=2 kg×10 N/kg=20 N。(4分)
(2)由杠杆的平衡条件可得,F×OB=G×OA,
即F×0.2 m=20 N×0.3 m,解得F=30 N。(6分)
答:(1)物体的重力是20 N。
(2)力F的大小是30 N。
17.某工地上,施工人员正在紧张地进行架桥机钢梁吊装等施工作业。g取10 N/kg。
(1)图乙为图甲中起重机的简图。请在图乙中画出阻力F2的力臂l2。
(2)图丙为架桥机,已知箱梁的质量为5×105 kg,体积为200 m3,架桥机滑轮组的总拉力为4×105 N,自由端移动的距离为25 m时箱梁能提升1 m。求:
①箱梁的密度。
②架桥机在此过程中做的
有用功。
③架桥机在此过程中的机
械效率。
第17题图
解:(1)力臂是支点到力的作用线之间的距离,如图所示。(3分)
(2)①箱梁的密度
ρ===2.5×103 kg/m3。(2分)
②箱梁的重力
G=mg=5×105 kg×10 N/kg=5×106 N,
架桥机在此过程中做的有用功
W有用=Gh=5×106 N×1 m=5×106 J。(3分)
③架桥机在此过程中做的总功
W总=Fs=4×105 N×25 m=1×107 J,
架桥机在此过程中的机械效率
η===0.5=50%。(4分)
答:(2)①箱梁的密度是2.5×103 kg/m3。
②架桥机在此过程中做的有用功是5×106 J。
③架桥机在此过程中的机械效率是50%。
