(共18张PPT)
第2课时 杠杆的应用
杠杆的分类
1.取砝码的镊子是 费力 杠杆,使用它时可以省 距离 ;常用的羊角锤是 省力 杠杆,使用它时可以省 力 ;实验室所用的托盘天平是 等臂 杠杆。
费力
距离
省力
力
等臂
2.生活和生产中有许多不同类型的杠杆,如图所示,缝纫机脚踏板属于 费力 杠杆,铡刀属于 省力 杠杆。
费力
省力
3.如图所示,撬起瓶盖的起瓶器属于 省力 (选填“省力”“费力”或“等臂”)杠杆,其支点是图中的 A 点。
省力
A
4.各式各样的剪刀都是一对对杠杆。下列剪刀中最适合剪开较硬物体的是( B )
B
杠杆的运用
5.如图所示的是三类不同用途的杠杆模型。在这三类杠杆中,一定是省力杠杆的是第 二 类,钓鱼竿与第 三 类杠杆的原理相同。
二
三
6.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力的力臂比所挂重物对秤杆作用力的力臂 大得多 (选填“大得多”或“小得多”),“小小秤砣压千斤”是完全可以实现的。
7.如图所示,赛艇的船桨是一种杠杆,划船时它是一种 费 力杠杆,手移动的距离 小于 (选填“大于”或“小于”)船桨在水中移动的距离。
第7题图
大得多
费
小于
8.如图所示的是同学们常用的燕尾夹。已知AB=BC,当用力按住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8题图
B
等臂
9.如图所示的是一辆装满某种货物的手推车,当前轮遇到障碍物A时,售货员向下压扶手,这时手推车可看作杠杆,支点是 C 点;当后轮遇到障碍物时,售货员向上提扶手,这时支点是 B 点,与前轮遇到障碍物时相比,此时较 省 (选填“省”或“费”)力。
第9题图
C
B
省
10.陈毅元帅曾说:“淮海战役的胜利,是人民群众用小车推出来的。”如图所示的是当时群众运粮用的独轮车,请判断它应用了哪类杠杆,并简要说明你的判断依据: 省力杠杆,判断依据是独轮车在使用过程中动力臂大于阻力臂。
第10题图
省力杠杆,判断依据是独轮车在使用过程中动力臂大于阻力臂
11.如图所示,以硬尺上某位置为支点,在硬尺上挂一重为3 N的物体M,在硬尺上施加一竖直向上的拉力F使杠杆保持水平静止,硬尺的质量不计。下列说法中正确的是( C )
A.此杠杆的支点在5 dm处
B.此杠杆的支点在0 dm处
C.此杠杆是费力杠杆
D.此杠杆是省力杠杆
C
12.如图所示,手持10 kg物体保持平衡,此时肱二头肌收缩对桡骨所施加力的大小一定(g取10 N/kg)( A )
第12题图
A.大于100 N B.小于100 N
C.等于100 N D.等于10 kg
A
13.小明使用筷子夹菜时,发现可将筷子视为杠杆。如图所示,他用学过的杠杆知识对其中一根筷子做了分析。下列分析中错误的是( D )
第13题图
A.F1为动力 B.l1为动力臂
C.F2为阻力 D.l2为阻力臂
D
14.在我国古代,简单机械就有了许多巧妙的应用,护城河上安装的吊桥装置就是一个例子。如图所示,在拉起吊桥的过程中,吊桥可以看成一个( A )
第14题图
A.省力杠杆,支点是B点
B.省力杠杆,支点是A点
C.费力杠杆,支点是B点
D.费力杠杆,支点是A点
A
15.如图甲所示的斜拉桥,可逐步简化成如图乙、图丙、图丁所示的模型。
(1)以O点为支点,在图丁中作出F1、F2的力臂l1、l2。
(2)为了减小钢索承受的拉力,可适当 升高 (选填“升高”或“降低”)钢索悬挂点在桥塔上的高度,理由是: 根据杠杆平衡条件,阻力与阻力臂不变,阻力与阻力臂的乘积不变,适当升高悬挂点在桥塔上的高度,动力臂变大,从而减小钢索承受的拉力 。
升高
根据杠杆平衡条件,阻力与阻力臂不变,阻力与阻力臂的乘积不变,适当升高悬挂点在桥塔上的高度,动力臂变大,从而减小钢索承受的拉力
16.杆秤是我国古老且至今仍在使用的一种衡量工具。如图所示的是杆秤的结构示意图,提钮处为支点O,若不计其自重,当挂钩悬挂被称物体后,杆秤处于水平平衡状态。已知CO=2 cm,OD=20 cm,秤砣的重力为10 N。
第16题图
(1)求被称物体的重力。
解:(1)由杠杆的平衡条件可知,G物体lOC=G秤砣lOD,
即G物体×2 cm=10 N×20 cm,解得G物体=100 N。
答:(1)被称物体的重力为100 N。
(2)若杆秤所能测物体的最大重力为200 N,求OB的长度。
(2)由杠杆的平衡条件可知,G最大lOC=G秤砣lOB,
即200 N×2 cm=10 N×lOB,解得lOB=40 cm。
答：(2)OB的长度为40 cm。(共6张PPT)
实 践 制作“龙骨水车”模型
在实践活动中,同学们以“我国古代的‘龙骨水车’”为主题开展研究。
【项目提出】
“龙骨水车”是我国非物质文化遗产之一,具有丰富的人文教育意义。“龙骨水车”在结构设计、工作原理和实际应用中涉及了物理学、工程技术、能源材料、历史人文等多领域的知识。
【项目分解】
(1)查阅资料,了解我国古代“龙骨水车”的工作原理。
(2)制造简易“龙骨水车”,并革新“龙骨水车”。
【项目实施】
(1)查阅资料,了解我国古代“龙骨水车”的工作原理。
“龙骨水车”是我国古代江南地区主要的灌溉农具之一,是一种历史悠久的提水设施,相当于现代的抽水机,其构造如图甲所示。《天工开物》中有“数尺之车,一人两手疾转,竞日之功可灌二亩而已”的记载。如图乙所示,将水车一端浸入水中,另一端固定于岸上。使用时摇动长柄摇杆,使轮轴转动,带动嵌满刮水板的链条运动,槽内板叶刮水上行,倾灌于地势较高的田中。
①使用时,人对摇杆施加力的作用使轮轴转动,相当于在使用一个 省力 (选填“省力”或“费力”)杠杆。刮板的面积越大,水车旋转一周提升的水就越多,对水所做的功越 多 (选填“多”或“少”)。
②写出一条提高“龙骨水车”提水效率的方法: 在各部件之间加润滑油来减小摩擦。
省力
多
在各部件之间加润滑油来减小摩擦
(2)制造简易“龙骨水车”,并革新“龙骨水车”。
“龙骨水车”的制作首要是选材。优先考虑提高材料的端面硬度和强度(材料的弹性模量越大,强度越大),以保证水车稳固、联动和耐久;其次考虑材料的密度,仅为了搬运的方便。为此,同学们查阅到几种木材的特性如表所示。
木材种类 端面硬度/N 弹性模量/GPa 密度/(g·cm-3)
湿地松木 2 570~4 000 10.4~13.2 0.55~0.75
水曲柳木 4 010~6 500 10.4~16.2 0.55~0.75
槐木 4 010~10 000 7.5~13.2 0.55~0.95
柞木 6 510~10 000 10.4~16.2 0.55~0.95
制作“龙骨水车”应选 柞木 材料最好。
柞木
(3)若小明某次使用龙骨水车灌溉面积为10 m2的稻田,使稻田的平均水深达到0.1 m,灌溉过程中水被龙骨水车提升的高度为2 m,所用时间为20 min,小明做功的平均功率为40 W,则该过程中小明做的总功为 48 000 J,机械效率为 42 %(结果保留整数,不计水渗透和蒸发等损耗,ρ水=1.0×103 kg/m3,g取10 N/kg)。
48 000
42 (共15张PPT)
回归教材(五) 教材素材与变式5
1.如图甲所示,杠杆是水平平衡的。如图乙所示,在支点两侧的钩码下方再分别加挂等重的物体,则杠杆 右 (选填“左”或“右”)端下沉。
第1题图
右
2.如图所示,独轮车车斗和车内的煤的总重力G为1 200 N,此重力作用于A点,车轴O为支点。工人师傅在车把上施加力F将车抬起时,作用在车把向上的力为 300 N。
第2题图
300
3.如图所示,用动滑轮提起总重为200 N的水和水桶,使它们向上匀速运动了1 m,则绳子B承受的拉力为 100 N,人对绳子A的拉力所做的功为 200 J。(忽略滑轮重、绳子重和摩擦)
第3题图
100
200
4.如图所示,某建筑工人用大小为600 N的拉力F,通过定滑轮将重为500 N的重物匀速提升2 m,则这名建筑工人做的有用功是 1 000 J,此定滑轮的机械效率是 83.3% 。
第4题图
1 000
83.3%
5.一台起重机将质量为0.5 t的物品匀速提升,起重机的机械效率为44%,起重机所做的功为3×105 J,则物品匀速上升的高度为 26.4 m,起重机做的有用功为 1.32×105 J,额外功为 1.68×105 J。(g取 10 N/kg)
【变式设问】一辆汽车在平直公路上以 10 m/s 的速度匀速行驶5 min,所受摩擦力为1×104 N,发动机做的功为1×108 J。汽车牵引力做的功为 3×107 J,该发动机的机械效率为 30% 。
26.4
1.32×105
1.68×105
3×107
30%
6.如图所示,竖直向上拉动杠杆,使挂在杠杆下面的物块缓缓上升。重为5 N的物块挂在A点时,人的拉力F为4 N,物块上升0.3 m时,动力作用点C上升0.5 m,则拉力做的有用功为 1.5 J,此过程中杠杆的机械效率是 75% 。
第6题图
1.5
75%
7.如图所示的是一个杠杆式简易起吊机,它上面装了一个定滑轮可以改变拉绳的方向,杠杆OBA可绕O点转动,重物通过绳子对杠杆的拉力为阻力。下列能够表示动力臂的是( B )
第7题图
A.l1 B.l2 C.l3 D.l4
B
8.如图所示的是小明组装的提升重物的装置,他用100 N的拉力在10 s内把重为160 N的物体匀速提升2 m(不计绳重和摩擦)。求:
第8题图
(1)拉力所做的有用功。
解:(1)拉力所做的有用功
W有=Gh=160 N×2 m=320 J。
答:(1)拉力所做的有用功是320 J。
(2)拉力所做的有用功的功率。
(2)有用功的功率
P===32 W。
答：(2)拉力所做的有用功的功率是32 W。
(3)该滑轮组的机械效率。
(3)从图中可知n=2,绳子自由端移动的距离s=2h=2×2 m=4 m,
总功W总=Fs=100 N×4 m=400 J,
该滑轮组的机械效率
η=×100%=×100%=80%。
答：(3)该滑轮组的机械效率是80%。
9.小马设计了如图所示的装置进行“无接触传送”物品。现有质量为25 kg的木箱M,长L=5 m、高h=3 m的固定斜面,他用F=100 N的力拉绳,使木箱以v=0.2 m/s的速度沿斜面匀速地由底端上升到顶端,此过程中因绳和滑轮间的摩擦而做的额外功W0=20 J。已知动滑轮的质量是1 kg,连接动滑轮的绳子拉直且与斜面平行,不计绳子的质量、木箱大小和木箱到动滑轮间的绳长,g取10 N/kg。求:
第9题图
(1)木箱由斜面底端上升到顶端所用的时间。
解:(1)木箱移动的距离
s=L=5 m,
木箱由斜面底端上升到顶端所用的时间t===25 s。
答:(1)木箱由斜面底端上升到顶端所用的时间为25 s。
v绳=nv=2×0.2 m/s=0.4 m/s,
拉力的功率
P===Fv绳=100 N×0.4 m/s=40 W。
答：(2)小马同学的拉力的功率为40 W。
(2)小马同学的拉力的功率。
(2)由图知,动滑轮上绳子的段数n=2,
绳子自由端移动的速度
(3)整个装置的机械效率。
(3)木箱的重力G=m箱g=25 kg×10 N/kg=250 N,
机械做的有用功W有=Gh=250 N×3 m=750 J,
绳子自由端移动的距离s'=nL=2×5 m=10 m,
拉力做的总功W总=Fs'=100 N×10 m=1 000 J,
整个装置的机械效率
η=×100%=×100%=75%。
答：(3)整个装置的机械效率为75%。
(4)斜面对木箱的摩擦力大小。
(4)动滑轮的重力
G动=m动g=1 kg×10 N/kg=10 N,
克服动滑轮重力所做的功
W动=G动h=10 N×3 m=30 J,
克服斜面对木箱的摩擦力做的功
Wf=W总-W有-W动-W0=1 000 J-750 J-30 J-20 J=200 J,
斜面对木箱的摩擦力f===40 N。
答：(4)斜面对木箱的摩擦力为40 N。(共21张PPT)
滚动训练(第一节~第三节)
一、填空题(每空3分,共33分)
1.如图所示,某人用一个定滑轮将水平地面上一个质量为60 kg的物体往上拉,此人的质量为50 kg。当此人用450 N的拉力拉物体时,物体 不能 (选填“能”或“不能”)被拉上来。
第1题图
不能
2.用铁锨挖坑,向上抛土时,铁锨可看作是费力杠杆,在如图所示的A、B、C三点中,支点是 C 点,动力作用点是 B 点,阻力作用点是 A 点。
第2题图
C
B
A
3.如图所示,利用轻质滑轮组匀速拉动水平地面上重为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48 N,则滑轮组的机械效率为 80% 。
第3题图
80%
4.工人利用如图所示的装置提升装着钢条的篮子,已知滑轮重为80 N,货篮重为120 N,不计绳重及摩擦。工人用该装置匀速提升空篮子时的拉力为 100 N。若绳子能承受的最大拉力为520 N,每根钢条重为100 N,用该装置匀速提升钢条时,所能达到的最大机械效率为 80% 。
第4题图
100
80%
5.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 40 g。接下来要测30 g的人参片,需要将秤砣向B点的 右 (选填“左”或“右”)侧移动。
第5题图
40
右
6.在水平桌面上放一个重为100 N的物体,现用如图所示的装置将物体匀速拉动,物体与桌面间的摩擦力为24 N,不考虑滑轮重和滑轮与绳间的摩擦,则水平拉力F为 8 N。若绳子自由端移动的速度为 0.6 m/s,则物体移动的速度为 0.2 m/s。
第6题图
8
0.2
二、选择题(每小题5分,共25分)
7.下列简单机械中属于费力杠杆的是( A )
A.食品夹 B.动滑轮
C.托盘天平 D.瓶盖起子
A
8.如图所示,轻质杠杆OA的中点悬挂重物,在A端施加一个竖直向上的力F,使杠杆在水平位置平衡。保持力F的方向始终与杠杆垂直,将杠杆从A位置匀速提升到B位置的过程中,力F将( B )
第8题图
A.变大 B.变小
C.先变大再变小 D.不变
B
9.如图所示,在做“探究杠杆的平衡条件”实验时,杠杆处于水平平衡状态,所用钩码完全相同。下列做法中能使杠杆再次平衡的是( D )
第9题图
A.分别在两边钩码下再增加一个相同的钩码
B.左边减少1个钩码,右边减少2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个格,右边钩码向右移1个格
D
10.如图所示,修建房屋时,质量为60 kg的建筑工人使用滑轮组提升建材。他用竖直向下的拉力在15 s内将重为480 N的建材匀速提升了3 m,每个滑轮重20 N,不计滑轮摩擦和绳重,g取10 N/kg。下列说法中正确的是( C )
A.工人拉动绳子的速度为0.2 m/s
B.工人对绳子的拉力的功率为50 W
C.此装置的机械效率为96%
D.若工人脚与地面的接触面积共400 cm2,则他对地面的压强为1.5×104 Pa
C
11.小明用一个滑轮组把重物提起了0.5 m,绳子的自由端移动了1.5 m,则小明所用的滑轮组可能是图中的( A )
第11题图
A.甲 B.乙
C.丙 D.三个都可以
A
三、作图题(共10分)
12.(1)如图甲所示,杠杆处于平衡状态。请画出力F的力臂l。
(2)如图乙所示,一物体放在水平地面上,一个人站在地上利用滑轮组用300 N的力将重物匀速提到楼上。请在图上画出滑轮组上绳子的绕法。
第12题图
四、实验题(每空3分,共18分)
13.如图所示,在探究杠杆的平衡条件的实验中,每个钩码的质量相同。
第13题图
(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 右 (选填“左”或“右”)调节,直到杠杆在水平位置平衡,目的是便于测量 力臂 ,且能消除 杠杆自重 对实验的影响。
(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 8 个相同的钩码。当杠杆水平平衡后,将A、B两点下方所挂的钩码同时朝远离支点O的方向移动一小格,则杠杆 不能 (选填“能”或“不能”)在水平位置保持平衡。
(3)如图丙所示,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平衡,当弹簧测力计从a位置转动到b位置时,其示数的大小将 变大 (选填“变大”“变小”或“不变”)。
右
力臂
杠杆自重
8
不能
变大
五、计算题(第14小题6分,第15小题8分,共14分)
14.小华是马拉松运动爱好者,每天都会进行跑步锻炼。他查阅资料发现:跑步的能量消耗主要来自身体的上、下起伏过程中,克服重力所做的功。如图甲所示的是小华跑步时的重心位置变化h=5 cm,其所受重力为420 N。
甲 乙
第14题图
(1)如图乙所示的是小华用跑步软件记录自己跑步的情况,求整个过程中,小华克服重力做的功。
解:(1)小华每一步向上抬高的高度h=5 cm=0.05 m,所受重力G=420 N,总步数n=15 000,克服重力做的功
W=Gh×n=420 N×0.05 m×15 000=3.15×105 J。(3分)
答:(1)整个过程中,小华克服重力做的功为3.15×105 J。
甲 乙
(2)小华还注意到软件给出了人体消耗总能量的预估值,这里的1千卡=4.2×103 J。求小华在跑步过程中的效率。
(2)小华消耗的总能量为600千卡,由题知1千卡=4.2×103 J,则小华消耗的总能量E=600×4.2×103 J=2.52×106 J,
跑步过程中的效率η为克服重力做功与消耗总能量之比,则小华在跑步过程中的效率
η=×100%=×100%=12.5%。(3分)
答：(2)小华在跑步过程中的效率为12.5%。
15.如图所示,某人通过滑轮组将深井中的物体拉至井口。已知物体在10 s内被匀速提升了2 m,物体所受重力G=1 440 N,人对绳子水平向右的拉力F=600 N,不计绳重与摩擦,求:
第15题图
(1)动滑轮重。
解:(1)由图可知,承担物体绳子的段数n=3,不计绳重与摩擦,由F=(G+G动)可知,动滑轮重G动=3F-G=3×600 N-1 440 N=360 N。(2分)
答:(1)动滑轮重为360 N。
(2)人拉绳子的功率。
(2)人拉绳子的功率P=====360 W。(3分)
答：(2)人拉绳子的功率为360 W。
(3)此滑轮组的机械效率。
(3)滑轮组的机械效率η=×100%=×100%=×100%=×100%=×100%=80%。(3分)
答：(3)此滑轮组的机械效率为80%。(共14张PPT)
第二节 滑轮及其应用
第1课时 定滑轮及其特点 动滑轮及其特点
定滑轮
1.如图所示,该滑轮可以看成 等臂 杠杆。若物体的重力为20 N且处于静止状态,不计摩擦和滑轮重,则力F1的大小为 20 N;若物体升高2 m,则绳子自由端移动的距离为 2 m。
第1题图
等臂
20
2
2.如图所示,用滑轮匀速提起重物B。请在图中画出滑轮的动力F1、阻力F2、动力臂l1、阻力臂l2。(O点表示支点)
第2题图
3.如图所示的是我国古代劳动人民利用自制的工具汲水的场景。图中装置顶端的轮子相当于现代人们所使用的定滑轮,其作用是可以改变力的 方向 ,但不能省力。
第3题图
方向
动滑轮
4.如图所示,该滑轮可以看作 省力 杠杆。若物体的重力为20 N且处于静止状态,不计摩擦和滑轮重,则力F2的大小为 10 N;若物体升高2 m,则绳子自由端移动的距离为 4 m。
第4题图
省力
10
4
5.如图所示,用滑轮匀速提起重物A。请在图中画出滑轮的动力F1、阻力F2、动力臂l1、阻力臂l2。(O点表示支点)
第5题图
6.一辆汽车不小心陷进了泥潭中,司机按如图所示的甲、乙两种方法安装滑轮,均可将汽车从泥潭中拉出。由图可知,滑轮 A (选填“A”或“B”)是定滑轮。若汽车受到的阻力为1 000 N,则图乙中匀速拉动汽车的拉力至少为 500 N。(不计摩擦和滑轮重力)
第6题图
A
500
7.物体重为800 N,若用一个定滑轮提起它上升1 m,需要用 800 N 的力,则绳子自由端要移动 1 m;若用一个动滑轮提起它,需要用400 N的力,则绳子自由端要移动 2 m。(不计摩擦和滑轮重)
1
2
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l m
8.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、滑轮重及绳子与滑轮间的摩擦)。若要使物体匀速竖直上升2 m,则下列说法中正确的是( D )
D
9.利用如图所示的动滑轮提升钩码时(动滑轮重0.5 N),不能证明使用动滑轮能省力的操作是( A )
A.竖直匀速提升0.5 N的钩码
B.竖直匀速提升1.0 N的钩码
C.竖直匀速提升1.5 N的钩码
D.竖直匀速提升2.0 N的钩码
A
10.如图所示,用三个滑轮拉同一个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,这三个力的关系是( D )
第10题图
A.F1>F2>F3 B.F1C.F2>F1>F3 D.F2 D
11.如图所示,小凡在做“探究定滑轮和动滑轮的特点”实验。
第11题图
(1)在探究定滑轮的特点时,小凡按图乙操作,觉得读数不方便,于是把弹簧测力计倒过来,即弹簧测力计的吊环系在拉绳上,用手拉挂钩,则弹簧测力计的示数会 变小 (选填“变大”“变小”或“不变”),理由是 忽略了弹簧测力计的重力。
变小
忽略了弹簧测力计的重力
实验次数 物重G/N 弹簧测力计的示数F/N
1 1.00 0.65
2 1.50 0.90
3 2.00 1.15
(2)在探究动滑轮时,按图丙操作,记录数据如表所示。分析数据发现,弹簧测力计的示数F大于物重G的一半,与课本结论存在差异,原因是 动滑轮本身有重力 。请给出一条减小此差异的建议: 选用较轻的动滑轮做实验。(不计摩擦)
动滑轮本身有重力
选用较轻的动滑轮做实验
12.如图所示,重为20 N的物体A放在水平桌面上,重为10 N的物体B挂在滑轮M下,每个滑轮重均为2 N,不计绳重及轮轴间的摩擦,物体B恰好能匀速下降;如果想让物体B匀速上升,需要用
12 N的力水平向左拉物体A。
第12题图
12 (共14张PPT)
第2课时 滑轮组
滑轮组
1.若物体和动滑轮的总重是90 N,用一个定滑轮和一个动滑轮组合起来提升这个物体,则所用的力是 45 N或 30 N。(不计摩擦)
45
30
2.如图所示的是人们利用滑轮组工作的情景。使用该机械的好处是既能 省力,又能 改变力的方向。
第2题图
省力
改变力的方向
3.用下列装置提升同一重物,若不计滑轮重和摩擦,则最省力的是( C )
C
滑轮组的应用
4.如图所示,已知物体A和动滑轮的总重为200 N,当物体A匀速上升1 m时,绳子自由端移动的距离为 2 m,人对绳子的拉力为 100 N。(绳子与滑轮间的摩擦力、空气阻力忽略不计)
第4题图
2
100
5.如图所示,用滑轮组把质量为30 kg的物体G匀速提升1 m,用时5 s。若拉力F为200 N,则绳子自由端的速度为 0.4 m/s,动滑轮的重力为 100 N。(不计绳重和摩擦,g取10 N/kg)
第5题图
0.4
100
6.如图所示,物体A重为100 N,在拉力F=5 N的作用下,物体A以1 m/s的速度匀速前进5 m。不计滑轮自重及绳与滑轮之间的摩擦,物体A和地面间的摩擦力是 15 N。
第6题图
15
7.如图所示的滑轮组,物体重为120 N,动滑轮重为30 N。若不计绳重和摩擦,则匀速提起物体所用的拉力是 50 N;若要使物体上升2 m,则应将绳子的自由端拉动 6 m;若绳子所能承受的最大拉力为150 N,则该滑轮组能提升的最大物重为 420 N。
第7题图
50
6
420
8.如图所示,工人想要将一块重为900 N的建材运到10 m高处,装置中每个滑轮重为100 N,建材上升的速度是0.8 m/s。在施工过程中,滑轮的摩擦和绳重均可忽略不计,工人的拉力为 500 N,人拉绳运动的距离为 20 m。
第8题图
500
20
9.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;若以动滑轮为参照物,则物体A是 静止 的。
第9题图
0.2
静止
10.如图所示,两个物体的物重分别为G1、G2,忽略滑轮自重和摩擦,当滑轮平衡时,G1∶G2= 1∶2 。
第10题图
1∶2
11.某同学体重为500 N,他的手能承受的最大拉力为600 N,动滑轮重为100 N。该同学利用如图所示的滑轮组把物体A吊起来,物体A的重力不能超过( C )
第11题图
A.1 000 N B.1 200 N
C.900 N D.1 100 N
C
12.物体重为1 000 N,若用一个定滑轮提起它,则要用 1 000 N的力;若用一个动滑轮提起它,则要用 500 N的力;若用如图所示的滑轮组提起它,则要用 250 N的力。(不计摩擦及滑轮自重)
第12题图
1 000
500
250
13.如图所示,不计滑轮自重及绳子与滑轮之间的摩擦,三个弹簧测力计拉力FA、FB、FC三者的关系正确的是( B )
第13题图
A.FA∶FB∶FC=3∶2∶1
B.FA∶FB∶FC=1∶2∶3
C.FA∶FB∶FC=6∶3∶2
D.FA∶FB∶FC=2∶3∶6
B (共17张PPT)
第三节 机械效率
有用功、额外功和总功
1.升国旗过程中,克服国旗的重力做的功是 有用功 ,克服摩擦力做的功是 额外功 ,人对绳子的拉力做的功是 总功 。(均选填“有用功”“额外功”或“总功”)
有用功
额外功
总功
2.清晨,河畔聚集了很多钓鱼爱好者。某位钓鱼者不小心把水桶弄进河里,捞上桶时发现桶里带些水。在打捞水桶的过程中,下列说法中正确的是( D )
A.对水所做的功是有用功
B.对桶所做的功是总功
C.对水所做的功是总功
D.对桶所做的功是有用功
D
机械效率的大小
3.如图所示,斜面的长为6 m,高为1 m,工人用500 N的力沿斜面把重为2 400 N的箱子匀速推到车上,推力对箱子做的功是 3 000 J,斜面的机械效率是 80% 。
第3题图
3 000
80%
4.一个滑轮组经改进后,机械效率比原来大大提高。用该滑轮组将同一物体匀速提升同样的高度,与改进前相比( C )
A.总功不变,但额外功减少了
B.总功不变,有用功增加了
C.有用功不变,总功减少了
D.做的有用功减少了
C
5.用如图所示的滑轮组匀速提升重为200 N的重物,竖直向上的拉力F为100 N,重物被提升1 m,不计绳重和滑轮的摩擦。下列说法中正确的是( A )
第5题图
A.拉力做的额外功是100 J
B.动滑轮的重力为50 N
C.拉力做的总功是200 J
D.绳子末端移动的距离是2 m
A
6.如图所示,用2 N的拉力匀速竖直向上拉绳子的自由端,将重为3.5 N的物体提升0.1 m,不计绳重与摩擦,则动滑轮的机械效率为 87.5% 。
第6题图
87.5%
7.如图所示,手用力F1直接将物体A匀速提升h,做功300 J;若借助长为5 m的斜面用力F2把A匀速提升到相同高度,物体A受到斜面的摩擦力大小是40 N,则斜面的机械效率是 60% 。
第7题图
60%
8.如图所示的是甲、乙两机械的参数。甲机械与乙机械相比,甲机械的( B )
第8题图
A.总功较大 B.有用功较小
C.额外功较大 D.机械效率较低
B
9.对物理概念的理解是学好物理的关键。关于功、功率和机械效率,下列说法中正确的是( C )
A.通过改进机械的性能可以使机械效率达到100%
B.做功多的机械,功率一定大
C.功率大的机械,做功一定快
D.做功快的机械,机械效率一定高
C
10.用两个完全相同的滑轮构成如图甲、图乙所示的两个滑轮组,分别将同一重物G提升相同的高度。若不计绳重和摩擦,下列说法中正确的是( C )
A.绳端拉力:F甲=F乙
B.绳端拉力做的功:W甲>W乙
C.两个滑轮组的机械效率:η甲=η乙
D.绳端拉力移动的距离:s甲≤s乙
C
11.如图所示,若一根重心在B点的木棒可绕O点无摩擦转动,在D点施加竖直向上的力缓慢提升重物。已知木棒的长度为1 m,将同一重物分别挂在A点、B点、C点时,重物被提升的高度分别为0.1 m、0.2 m、0.3 m,对应的机械效率分别为ηA、ηB、ηC。则( A )
第11题图
A.ηA<ηB<ηC B.ηA>ηB>ηC
C.ηA<ηC<ηB D.ηC<ηA<ηB
A
12.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:
第12题图
(1)物体受到的重力大小。
解:(1)物体受到的重力大小G=mg=40 kg×10 N/kg=400 N。
答:(1)物体受到的重力大小为400 N。
(2)工人所做的有用功。
(2)工人所做的有用功W有=Gh=400 N×3 m=1 200 J。
答：(2)工人所做的有用功为1 200 J。
(3)工人所做的总功。
(3)根据机械效率的计算公式η=×100%,可得工人所做的总功W总===1 500 J。
答：(3)工人所做的总功为1 500 J。
13.为了将一重为480 N的物块送到高处,工人师傅用木板和滑轮搭建了如图所示的装置,用大小为150 N的拉力F拉动绳端,物块从地面沿斜面匀速向上运动到高处。测得该装置的机械效率为80%(不计物块自身宽度、绳重和滑轮摩擦)。求:
第13题图
η=×100%=×100%=×100%=80%。
整理得480 N×h=150 N×s×80%,解得斜面的高h和长s的比值=。
答:(1)斜面的高h和长s的比值为。
(1)斜面的高h和长s的比值。
解:(1)由题意知,拉力F=150 N,物重G=480 N,根据机械效率公式,
(2)该斜面所做的总功W总=Fs=F×4h=150 N×4h=600 N×h,该斜面所做的有用功W有=Gh=480 N×h,
该斜面所做的额外功W额=W总-W有=600 N×h-480 N×h=120 N×h,
又知,额外功是用来克服摩擦力f所做的功,故W额=fs=f×4h=120 N×h,解得f=30 N。
答：(2)该过程中物块受到的摩擦力为30 N。
(2)该过程中物块受到的摩擦力。(共10张PPT)
章末复习
1.杠杆的分类
特征 特点 应用举例
省力杠杆 动力臂大于阻力臂 省力、费距离 撬棒、铡刀、动滑轮、羊角锤、钢丝钳、手推车、花枝剪刀等
费力杠杆 动力臂小于阻力臂 费力、省距离 缝纫机踏板、起重机的前臂、理发剪刀、钓鱼竿等
等臂杠杆 动力臂等 于阻力臂 不省力、不费力 天平、定滑轮等
2.滑轮和滑轮组
定滑轮 动滑轮 滑轮组
概念 中间的轴固定不动的滑轮 中间的轴和重物一起移动的滑轮 定滑轮和动滑轮的组合
实质 等臂杠杆 动力臂为阻力臂两倍的省力杠杆 —
图示
定滑轮 动滑轮 滑轮组
特点 既不省力也不费力,但可以改变用力的方向 省一半的力,但不能改变用力的方向 既能省力又能改变用力的方向
符号说明 G为物体的重力,G动为动滑轮的重力,n为动滑轮上的绳子段数,s为绳子自由端移动的距离,h为物体移动的距离 s和h的关系 s=h s=2h s=nh
定滑轮 动滑轮 滑轮组
力的关系 不计轮轴间的摩擦、绳重及滑轮自重 F=G F=G F=G
不计轮轴 间的摩擦 及绳重 F=G F=(G+G动) F=(G+G动)
分不清调整后动力和阻力的有效数据
1.如图所示,在均匀杠杆的A处挂3个钩码,B处挂2个钩码,杠杆恰好在水平位置平衡。已知每个钩码的质量均为50 g,若在A、B两处各减1个钩码,那么杠杆( B )
A.右边向下倾斜
B.左边向下倾斜
C.仍保持水平位置平衡
D.无法确定杠杆是否平衡
B
水平拉力的有用功判断错误
2.如图所示,小丽用滑轮组拉动重为600 N的物体A以0.1 m/s的速度沿水平地面向左匀速直线运动10 s,所施加的拉力F=100 N(忽略绳重和滑轮重)。若该滑轮组的机械效率为75%,则绳端移动的距离为 2 m,滑轮组做的有用功为 150 J,地面对物体A的摩擦力为 150 N。
第2题图
2
150
150
无法准确判断杠杆五要素
3.如图甲所示的是一种移动指示牌,将其简化为如图乙所示的模型。其中AB为牌面,CD、BE为支架,AB=60 cm,BE=2CE=2ED=50 cm,指示牌的质量为2 kg。假设风对指示牌施加的力F=50 N,作用点在AB的中点,若要指示牌保持静止,则需要在D点至少施加 70 N的力。
第3题图
70
对斜面做功理解错误
4.如图所示,斜面高为1 m,长为4 m,用沿斜面向上、大小为75 N的拉力F,将重为200 N的木箱由斜面底端匀速缓慢地拉到顶端。下列说法中正确的是( B )
第4题图
A.木箱受到的重力做功的大小为800 J
B.拉力F对木箱做功的大小为300 J
C.木箱受到的合力做功的大小为125 J
D.木箱受到斜面的支持力做功的大小为200 J
B (共17张PPT)
第十一章简单机械
第一节 探究 杠杆的平衡条件
第1课时 认识杠杆
实验:探究杠杆的平衡条件
认识杠杆
1.如图所示,一个工人用一根撬棒撬起一块石头。若他向下用力,则 B 点是支点;若他向上用力,则 C 点是支点。(均选填“A”“B”或“C”)
第1题图
B
C
2.关于杠杆,下列说法中正确的是( D )
A.杠杆一定是直的硬棒
B.动力臂和阻力臂之和一定等于杠杆的长度
C.杠杆不一定有支点
D.杠杆受到的动力和阻力的方向可能是相同的
D
杠杆的平衡条件
3.如图所示,杠杆AOB处于静止状态,O为支点。请作出杠杆所受的阻力F2的示意图和动力F的力臂l1。
第3题图
4.如图所示的轻质杠杆水平平衡,其中物体A重为30 N,O为支点,则图甲中力F1的大小为 10 N,图乙中力F2的大小为 120 N。
甲 乙
第4题图
10
120
5.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 50 N。
第5题图
50
6.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。
45
7.如图所示,将重为G的均匀木棒竖直地悬挂于O点,在其下端施加一个始终垂直于木棒的动力F,让木棒缓慢地转动到图中虚线所示的位置,则阻力臂将 变大 ,动力F将 变大 。(均选填“变大”“变小”或“不变”)
第7题图
变大
变大
8.如图所示,小明正在做俯卧撑,把他的身体看作一个杠杆,O点为支点,A点为重心,他的体重为600 N。此时地面对手的支持力F的力臂是 1.2 m,大小为 400 N。
第8题图
1.2
400
9.如图所示,质量分布均匀且完全相同的两块砖平放在水平地面上,现分别用始终竖直向上的力F1和F2分别作用在ab和cd的中点,使它们缓慢地竖直起来,且砖不在地面上滑动。当砖的边ab、cd刚离开地面时,F1 = (选填“>”“<”或“=”)F2。
第9题图
=
10.如图所示,要使杠杆处于平衡状态,在A点分别作用的四个力中最小的是( C )
第10题图
A.F1 B.F2 C.F3 D.F4
C
11.如图所示,在植树活动中,两位同学用竹竿抬水。水桶挂在水平竹竿的P处,与前、后同学的距离分别为PM、PN,水桶对竹竿的作用力为F,其中PM、PN及F的大小均已知,竹竿的重力忽略不计。若要分析前面同学抬水的力F1的大小,下列建构的杠杆示意图中正确的是( A )
第11题图
A
12.在图中分别画出杠杆处于平衡状态时F1和F2的力臂l1和l2。
第12题图
13.如图所示,小明使用铁架台、带有刻度的杠杆、细线、弹簧测力计、若干钩码(每个钩码重均为0.5 N)等实验器材做“探究杠杆的平衡条件”实验。
第13题图
(1)实验前,杠杆静止在如图甲所示的位置,则此时杠杆处于 平衡 (选填“平衡”或“不平衡”)状态。
(2)将杠杆调整好后,如图乙所示,在A点挂3个钩码,则应在B点挂 2 个钩码,才能使杠杆在水平位置平衡。
平衡
2
(4)在实验中,改变力和力臂的大小得到多组数据的目的是 C (填字母)。
A.使测量数据更准确
B.多次测量取平均值减小误差
C.避免偶然性,使实验结论具有普遍性
C
(3)如图丙所示,小明用弹簧测力计替代钩码,在B点竖直向下拉,然后将弹簧测力计逐渐向右倾斜,要使杠杆仍然在水平位置平衡,则弹簧测力计的示数将如何变化 为什么
答: 变大;右边弹簧测力计斜着拉时,对应的力臂变小了,左边力和力臂的乘积没变,由杠杆的平衡条件F1l1=F2l2可知,弹簧测力计的示数变大。
变大;右边弹簧测力计斜着拉时,对应的力臂变小了,左边力和力臂的乘积没变,由杠杆的平衡条件F1l1=F2l2可知,弹簧测力计的示数变大
