第十一章
简单机械和功
【中考说明要求】
杠杆动力、阻力、力臂、最小作用力的作图
B
探究杠杆平衡条件及平衡条件的应用
C
探究杠杆、滑轮组、斜面的机械效率并计算机械效率
C
做功的条件及功和功率的计算、功率的估测
B
一、简单机械与效率的探究
【考点梳理】
考点一:杠杠作图与滑轮组绕线
例题1、用下图示所示的滑轮组提升重物,若拉力F将绳子的自由端移动1.
5m时,重物升高0.5m,请你在图中画出绳子绕法。
例题2、图是一个瓶盖起子,请标出支点O和阻力F2。
例题3、请你在图中画出使用剪刀时,杠杆AOB所受动力F1的示意图及动力臂L1、阻力臂L2。
例题4、如图所示,均匀杆可绕O转动,在力F作用下静止在水平位置,L为F的力臂,请在图中作出杆重力G示意图和力F的方向。
例题5、画出最小力
考点二:杠杆平衡条件的探究与应用
例题1、用如图所示用来剪钢丝的钢丝钳是_
( http: / / www.21cnjy.com )____杠杆,手握在B点的位置,钢丝放在刀口尽量靠近0点的位置,这样所施加的力就越_____,原因是__________________________________。
例题2、下列器件中属于省力杠杆的是
(
)
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例题3、如图所示,轻质杠杆OA中点悬挂重为
( http: / / www.21cnjy.com )60N的物体,在A端施加一竖直向上的力F,杠杆在水平位置平衡,则力F的大小是________,保持F的方向不变,将杠杆从A位置匀速提升到B位置的过程中,力F将_________(选填“变大”、“变小”或“不变”).
例题4、在探究“杠杆的平衡条件”实验中,所用的实验器材有杠杆、支架、刻度尺、细线、质量相同的钩码若干。
(1)将杠杆装在支架上,发现杠杆右端下
( http: / / www.21cnjy.com )沉,如果将杠杆右侧的平衡螺母向左调到头了,杠杆右端仍下沉,此时应将杠杆左侧的平衡螺母向_________调,直到杠杆在水平位置平衡为止。
(2)某同学进行正确的
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(3)使杠杆在倾斜一定角度的位置做
( http: / / www.21cnjy.com )实验,也能得出杠杆平衡条件。这种实验方案与杠杆在水平位置做实验的方案相比较,你认为哪种实验方案好并说明理由:__________________________
______________________________________________________。
(4)如图15所示,杠杆在水平位置平衡。如果在两侧钩码下再各挂一个相同的钩码,则杠杆_________端将下沉。
考点三、机械效率的探究
例题1、某校物理学习小组同学猜想“滑动摩擦力的大小可能与压力大小有关”,于是他们选用了重10N的物体完成了如图1所示的三次实验:
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(1)通过比较__两图,可以验证他们的猜想,得出的结论是:__.
(2)好动脑筋的同学们在甲装置木板
( http: / / www.21cnjy.com )右端又垫了一个木块,来“探究斜面的机械效率”.实验前他们分析得出:“由于斜面不是光滑的,沿斜面向上拉物体,必定要克服摩擦做额外功,斜面的机械效率一定受摩擦力影响”.然后他们又做了图2所示的实验:在光滑程度一样而倾斜程度不同的斜面上匀速直线拉动物体,设计表格记录实验数据如下:
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实验次数
斜面倾斜程度
物重G/N
上升高度h/m
拉力F/N
移动距离s/m
有用功W有/J
总功W总/J
机械效率η
1
较缓
5.0
0.10
1.6
0.50
0.50
0.80
63%
2
较陡
5.0
0.15
2.2
0.50
0.75
1.10
68%
3
最陡
5.0
0.25
3.2
0.50
1.25
1.60
78%
①分析表中的数据可得出:斜面越缓越__力(选填“省”或“费”).
②对实验数据进行进一步分析,你对斜
( http: / / www.21cnjy.com )面机械效率问题可获得的初步结论是:_________________________________________.
例题2、某实验小组在测滑轮组机械效率的实验中得到的数据如下表所示,实验装置如图14。
实验次数物理量
l
2
3
钩码重G/N
4
4
6
钩码上升高度h/m
0.1
0.1
0.1
绳端拉力F/N
1.8
1.4
2.4
绳端移动距离s/m
0.3
0.5
0.3
机械效率η
74%
57%
83%
(1)从表中数据可分析出实验1是用
图做的实验,实验2是用
图做的实验。
(2)通过实验1和实验2的数据分析可得出结论:使用不同的滑轮组提升相同的重物时.动滑轮的个数越多,滑轮组的机械效率
。
(3)比较实验1和实验3可得结论:
使用同一滑轮组,
可以提高滑轮组的机械效率
(4)你能分析一下效率不是100%的原因吗?请你试着写出两条: 、 。
【链接中考】
1、陈师傅想用最省力的方法把一个油桶推上台阶,请你帮他在图中画出这个力。
2、如图所示.是利用钓鱼竿钓鱼的示意图。
O为支点,F1是手对鱼竿的作用力,请画出
F1的力臂和鱼竿收到的阻力F2。
3、画出抽水机在B点受到阻力的F2和动力臂L1。
4、如图所示,杠杆在水平位置处于平衡状态,杠杆上每格均匀等距,每个钩码都相同。下列四项操作中,会使杠杆右端下倾的是
(1)在杠杆两侧同时各减掉一个钩码;
(2)在杠杆两侧钩码下同时各加挂一个钩码;
(3)将杠杆两侧的钩码同时各向外移动一个小格;
(4)将杠杆两侧的钩码同时各向内移动一个小格。
A.(1)(3)
B.(2)(4)C.(2)(3)
D.(1)(4)
5、如图属于费力杠杆的是
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A.起子
B.道钉撬
C.筷子
D.钢丝钳
6、某人用力F抬起放在水平地面上的一均质杠杆AB的B端,F方向始终竖直向上,如图所示,则在抬起过程中
A.F逐渐变大B.F逐渐减小C.保持不变
D.无法确定
7.如图所示.OAB是杠杆,OA与BA垂直,
( http: / / www.21cnjy.com )在OA的中点挂一个10N的重物,加在B点的动力使OA在水平位置保持静止(杠杆重力及摩擦均不计),则
A.该杠杆一定是省力杠杆
B.该杠杆一定是费力杠杆
C.作用在B点的最小动力等于5N
D.作用在B点的最小动力小于5N
8、如图所示是列车上常用的
( http: / / www.21cnjy.com )手推车,车内货物均匀摆放.车前行时,需经过障碍物.当车的前轮遇到障碍物A时,售货员向下按扶把,这时手推车可以视为杠杆.若手推车和货物总重200N,动力臂和阻力臂之比为2:3,则服务员作用在把手上的动力为_____N.当后轮遇到障碍物A时,售货员竖直向上提扶把,这时支点是_____(选填“A”、“B”或“C”)点.这种情况下,手推车可以视为_____杠杆(选填“省力”或“费力”).
9、如图是一种健身器械,
( http: / / www.21cnjy.com )AOB可视为杠杆,图中小明同学竖直向下拉杠杆,重物被抬起,此时阻力臂_______(选取“大于”,“小于”,“等于”)动力臂。小明同学想通过增大向下的拉力来加大训练强度,请你利用杠杆平衡条件,给小明提出一条合理的建议____________________________。
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10★、如图,长3.0m、重10N且密
( http: / / www.21cnjy.com )度不均匀的金属杆,可绕O点在竖直平面内自由转动。现用竖直向上的拉力F使金属杆保持水平,测出O点到拉力F的距离及F的大小,再改变拉力F作用点的位置,测出相应的F与x的大小,所得实验数据如右表。
(1)由表中数据可得F与x之间的关系是:
(2)O点到金属杆重心的距离为
m。
(3)若测力计量程为25N,则应控制在
范围。
11、小明在测量滑轮组机械效率的实验中,所用装置如图所示,实验中每个钩码重2N,测得的数据如下表:
物理量实验次数
钩码总重G/N
钩码上升的高度h/m
测力计示数F/N
测力计移动距离s/m
机械效率
1
4
0.1
1.8
0.3
2
6
0.1
2.4
0.3
83%
3
4
0.1
1.4
0.5
57%
4
4
0.2
1.4
1.0
57%
(1)在实验中,测绳端拉力F时,应尽量竖直向上___拉动弹簧测力计且在拉动过程中读数。
(2)第1次实验测得的机械效率为____。(结果保留两位有效数字)
(3)分析表中数据可知:第2次实验是用____图做的;第4次实验是用____图做的。(选填“a”、“b”或“c”)
(4)分析第1、2次实验数据可知:使用
( http: / / www.21cnjy.com )同一滑轮组,____可以提高滑轮组的机械效率;分析第1、3次实验数据可知:使用不同的滑轮组,提升相同的重物,动滑轮个数越多(即动滑轮总重越重),滑轮组的机械效率____。
(5)分析第3、4次实验数据可知,滑轮组的机械效率与物体被提升的高度____。
12★、某实验小组利用图示装置研究杠杆的机械效率,实验的主要步骤如下:
①用轻绳悬挂杠杆一端的O点作为支点,在A点用轻绳悬挂总重为G的钩码,在B点用轻绳竖直悬挂一个弹簧测力计,使杠杆保持水平;
②竖直向上拉动弹簧测力计缓慢匀速上
( http: / / www.21cnjy.com )升(保持0点位置不变),在此过程中弹簧测力计的读数为F,利用刻度尺分别测出A、B两点上升的高度为h1、h2回答下列问题:
(1)杠杆机械效率的表达式为η=____________。(用已知或测量的物理量符号表示)
(2)本次实验中,若提升的钩码重一定,则影响杠杆机械效率的主要因素是:___________
(3)若只将钩码的悬挂点由A移至C,而O
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二、功、功率、机械效率的计算
【考点梳理】
考点一:是否做功的判定与计算
例题1、关于做功和功率的说法中正确的是(
)
A.有力作用在物体上,力—定对物体做功
B.在光滑水平面上做匀速直线运动的物体,可能没有力做功
C.物体受到的作用力越大,力对物体做功就越多
D.力对物体做功越多,功率就越大
例题2★、甲、乙两物体都做匀速直线运动,它们运动的路程和所做的功随时间变化的图象分别如图7(a)、(b)所示,则两物体受阻力较大的是
例题3、小刚在家搞卫生时,用20N的
( http: / / www.21cnjy.com )水平推力把重100N的沙发匀速推动了2m,则在此过程中重力所做的功是_____J,推力做的功是_____J。
例题4、学习了功率的知识后,小科和几位同学准备做“比一比谁的功率大”的活动。以下是他们设计的三套方案,其中可行的是
①控制爬楼的时间相同,测量出各自的体重、爬上楼的高度,算出功率进行比较。
②控制爬楼的高度相同,测量出各自的体重、爬楼用的时间,算出功率进行比较。
③测量出各自的体重、爬楼用的时间和爬楼的高度,算出功率进行比较。
A.只有①
B.只有①②
C.只有②③
D.①②③
例题5、某型号汽车发动机的额定功率为6×104W,在水平路面上匀速行驶时受到的阻力是1800N。在额定功率下,当汽车匀速行驶时,求:
(l)发动机所提供的牵引力大小;
(2)行驶速度的大小;
(3)行驶5min牵引力所做的功。
考点二、机械效率的计算
例题1、用如图所示的滑轮组提升重物,人
( http: / / www.21cnjy.com )用500N的拉力F,在20s内使重为800N的物体匀速上升了3m。不计绳重和摩擦,则人拉绳子做功的功率和滑轮组的机械效率分别是
A.75W
80%
B.120W
62.5%
C.240W
62.5%
D.150W
80%
例题2、小雨同学用图乙所示的滑
( http: / / www.21cnjy.com )轮组将重为200N的物体匀速提高2m,所用的拉力为120N,则该滑轮组的机械效率是
,若不计绳重和摩擦,动滑轮重
N。若绳子所能承受的最大拉力为200N,则此滑轮组的最大效率为______,此时的物重为______N。
例题3、如图所示,斜面长S=10m,高
( http: / / www.21cnjy.com )h=4m.用沿斜面方向的推力F,将一个重为100N的物体由斜面底端A匀速推到顶端B.运动过程中物体克服摩擦力做了100J的功.求:
(1)运动过程中克服物体的重力做的功;
(2)斜面的机械效率;
(3)推力F的大小.
例题4、如图所示,小明同学用动滑轮提升900N的木箱,木箱以0.5m/s的速度匀速上升2m,所用拉力F的大小为500N(不计绳重和摩擦).
(1)拉力F做功的功率是多少
(2)动滑轮的机械效率是多少
(3)★若提升的物重为400N,则机械效率变为多少?
例题★5、某人利用如图所示滑轮组在5秒内以1m/s的速度将重为300N的物体匀速提升,动滑轮重为60N,此滑轮组的效率为60%。
求:(1)拉力大小
(2)拉力的功率
(3)有用功率
(4)拉力做的总功
【链接中考】
1、如图7所示,用大小相等的拉力F1、F2
( http: / / www.21cnjy.com )、F3使同一物体分别沿着水平面、斜面和竖直方向移动相同的距离S,拉力F1、F2、F3所做的功分别是W1、W2、W3。下列判断正确的是(
)
A.W1>W2>W3
B.W1<W2<W3
C.W1=W2<W3
D.W1=W2=W3
2、在校运会中,小翔参加了铅球比赛。如果他用200N的力,将重50N的铅球投到了10m远处。则下列关于他投球时做功情况的说法中,正确的是:
A.做功2000J ?
B.做功500J?
C.没有做功?
D.条件不足,无法计算
3、如图所示,有一重为1
5
( http: / / www.21cnjy.com )0N的小球在水平桌面上滚动了80cm滚出桌面,
0.5
s后落在离桌面边缘水平方向上2m的地面上。若桌高1.25m,则小球在整个运动过程中,重力做了
J的功。
4★、右图是某商场的自动扶梯。扶梯的部
( http: / / www.21cnjy.com )分几何尺寸如图所示,质量为50kg的小华站在该扶梯上从商场一楼到二楼.已知扶梯以1m/s的速皮匀速上行。则扶梯对他做的功是________J,对他做功的功率是________W.如果站在扶梯上的人数增多,扶梯的效率将________
(填“变大”、“变小”或“不变”).若小华为较快上楼,在扶梯以上述速度上行的同时,他又相对扶梯以1m/s的速度在扶梯上向上步行,则他从一楼到达二楼所需的时间为________s。
5、用定滑轮匀速提升重为180N的物体
( http: / / www.21cnjy.com ),所用拉力为200N,物体升高2m,所用时间为5s。此过程中,有用功为
J,拉力做功的功率为
W,定滑轮的机械效率为
。
6、用图甲、乙两种方式匀速提升重为100N的物体,已知滑轮重20N、绳重和摩擦力不计。则
A.手的拉力:F甲=F乙;机械效率:η甲=η乙
B.手的拉力:F甲<F乙;机械效率:η甲<η乙
C.手的拉力:F甲>F乙;机械效率:η甲>η乙
D.手的拉力:F甲>F乙;机械效率:η甲<η乙
7、如图所示,在探究“斜面的机械效率”的实验中,以下说法正确的是
A.用弹簧测力计沿斜面向上拉木块时,应尽量匀速
B.木块受摩擦力大小等于弹簧测力计对木块的拉力
C.木块与斜面间的摩擦对斜面的机械效率没有影响
D.斜面的倾斜程度越大,沿斜面所用的拉力越小
8、某建筑工地上,工人用图15所示的动滑轮在10S内将重450N的物体匀速竖直提升了6m,若已知动滑轮此时的机械效率为90%。
请计算;
(1)工人提升重物所做的总功是多少
(2)工人提升重物所做的有用功率是多少
9、如图所示,杠杆在竖直向下拉力F的作用下将一物体缓慢匀速提升,下表是提升物体时采集到的信息:
物重G/N
0A/m
0B/m
A端上升的髙度h/m
B端下降的竖直距离s/m
40
0.8
0.4
0.2
0.1
(1)若不计杠杆自重和摩擦,求拉力F的大小;
(2)若实际拉力F为90N,求拉力做的总功及杠杆的机械效率
第十一章
简单机械和功
一、简单机械与效率的探究
考点一:略
考点二:
例题1、省力
小
动力臂、阻力不变,阻力臂越小,动力越小
例题2、B
例题3、30N
不变
例题4、左
不能
试验次数太少
水平更好
便于测量力臂
右
考点三:
例题1、(1)甲、乙接触面粗糙程度一定时
( http: / / www.21cnjy.com ),压力越大,滑动摩擦力越大(2)①省②接触面粗糙程度相同(或光滑程度相同)时,斜面越陡,机械效率越高.
例题2、甲
乙
越小
增大提升的物体的重力
动滑轮有重力
绳子和滑轮间有摩擦
【链接中考】
1-3、略
4、A
5、C
6、C
( http: / / www.21cnjy.com )
7、D
8、300
B
省力
9、小于
拉力的作用点往左移/重物往左移/增大物重
10、Fx=10
Nm
1
0.4m-3m
11、匀速
74.07%
b
c
增加物重
越小
无关
12、Gh1/Fh2x100%
杠杆的自重
变大
二、功、功率、机械效率的计算
考点一:
例题1、B
例题2、B
例题3、0
40
例题4、D
例题5、1800N
33.3m/s
1.8x107J
考点二:
例题1、D
例题2、83.3%
( http: / / www.21cnjy.com )
40
90%
360
例题3、400J
80%
50N
例题4、500W
90%
80%
例题5、250N
500W
300W
2500J
【链接中考】
1、D
2、D
3、187.5
4、1500
300
变大
2.5
5、360
80
90%
6、C
7、A
8、3000J
270W
9、80N
9J
88.9%
A
B
F
G
B
A
O
a
b
c