课件30张PPT。PART ONE物理丨第一部分 考点过关第 15 课时 简单机械?固定点动力作用线阻力作用线动力×动力臂=阻力×阻力臂><扳手开瓶器==天平定滑轮<>钓鱼竿等臂省力省一半的力改变动力的方向省力改变动力的方向有用功总功W有用W总不省功减轻机械自重减小运转时的摩擦适当增加物重几种常见简单机械的功和机械效率计算式:W有用=GhW有用=fs物W有用=GhW额外=G动hW额外=W总-W有用W额外=fLW总=FsW总=Fs绳W总=FL【对点练习】DBA>>2060540609010~90重点 滑轮组机械效率的计算DBCDACA右c20④课时训练(十五) 简单机械
(限时:60分钟)
|基础过关|
一、选择题
1.下列机械中,使用时不能省力但能省距离的是 ( )
图WK15-1
2.[2017·舟山]图WK15-2是一种切甘蔗用的铡刀示意图。下列有关说法正确的是 ( )
图WK15-2
A.刀刃很薄,可以增大压力
B.铡刀实质上是一种费力杠杆
C.甘蔗放在a点比b点更易被切断
D.手沿F1方向用力比沿F2方向更省力
3.[2017·台州]小柯用图WK15-3所示装置提升重为400 N的物体,不计摩擦和滑动自重,下列说法正确的是 ( )
图WK15-3
A.两个滑轮均为定滑轮
B.人将绳子拉过1 m,物体也上升1 m
C.物体匀速上升时,人对绳子的拉力为200 N
D.使用该装置不能省力,但能改变力的方向
4.[2017·枣庄]图WK15-4是小明探究“杠杆平衡条件”的实验装置,实验中杠杆始终处于水平平衡状态,若在C处逐渐改变弹簧测力计拉力的方向,使其从①→②→③,则拉力的变化情况是( )
图WK15-4
A.先变小后变大 B.先变大后变小
C.逐渐变大 D.逐渐变小
5.[2018·十堰]如图WK15-5所示,滑轮组将重50 N的物体A以0.2 m/s的速度沿水平地面匀速向前拉动了1 m,拉力F的大小为10 N,滑轮组的机械效率为80%,下列说法中正确的是 ( )
图WK15-5
A.拉力F做功的功率为2 W
B.2 s内绳子自由端移动的距离为0.4 m
C.滑轮组做的有用功为50 J
D.物体A受到水平地面的摩擦力为16 N
二、填空题
6.[2018·临沂]小明用如图WK15-6所示的动滑轮提起140 N的水桶,动滑轮重20 N(不计绳重和摩擦),小明拉绳子的动力为 N;如果向水桶内再加入40 N的水,提起时动滑轮的机械效率 (选填“变大”“变小”或“不变”)。?
图WK15-6
7.[2018·西湖一模]往车上装重物时,常常用长木板搭个斜面,把重物沿斜面推上去,如图WK15-7所示。工人用3 m长的斜面,把1200 N的重物提高1 m,假设斜面很光滑,则需要施加的推力为 。若实际用力500 N,则斜面的机械效率为 ,推重物时,重物受到的摩擦力为 。?
图WK15-7
三、作图题
8.[2017·宿迁]如图WK15-8所示,杠杆处于平衡状态,请作出所挂重物重力的示意图和在杠杆上A点所加最小作用力F的示意图。
图WK15-8
9.图WK15-9是阳阳同学做俯卧撑时的示意图,他重500 N,A点为重心,请画出以O点为支点时重力G的力臂l和水平地面对手的支持力F(沿作用点为B点)的示意图。
图WK15-9
四、实验题
10.[2017·襄阳]小明利用刻度均匀的匀质杠杆做探究“杠杆的平衡条件”实验。
(1)实验前,将杠杆的中点置于支架上,当杠杆静止时,发现杠杆右端下沉,这时应将平衡螺母向 (选填“左”或“右”)端调节,直到杠杆在水平位置平衡。?
(2)得出杠杆的平衡条件“动力×动力臂=阻力×阻力臂”后,小明又进一步探究杠杆平衡时动力和动力臂的关系。实验过程中,保持阻力和阻力臂不变,在杠杆水平平衡时,测出多组动力F1和动力臂l1的数据,并绘制了F1与l1的关系图像,如图WK15-10所示,请根据图像推算,当l1为0.1 m时,F1为 N。?
图WK15-10
五、计算题
11.[2018·潍坊]如图WK15-11所示,工人用滑轮组提升重为400 N的货物,所用拉力恒为240 N,货物被匀速提升10 m。求:
图WK15-11
(1)工人做的功;
(2)滑轮组的机械效率。
|走进重高|
1.[2017·常州]渔民大明借助湖中礁石,要把竹竿尽可能深地插入湖底淤泥,如图WK15-12所示,效果最好的是 ( )
图WK15-12
2.生活中我们经常用摩擦力的知识来分析拔河比赛的输赢情况。如图WK15-13所示,小明和爸爸妈妈通过一个轻质滑轮组进行拔河比赛。已知爸爸与地面之间的摩擦力最大可达600 N。为了胜过爸爸,则小明所使用的拉力及妈妈与地面间的摩擦力至少应达到 ( )
图WK15-13
A.300 N、600 N B.300 N、400 N
C.200 N、600 N D.200 N、400 N
3.[2017·聊城]如图WK15-14所示,在“探究杠杆的平衡条件”实验中,已知杠杆上每个小格长度为2 cm,当弹簧测力计在A点斜向上拉(与水平方向成30°角)杠杆,使杠杆在水平位置平衡时,下列说法正确的是 ( )
图WK15-14
A.动力臂为0.08 m
B.此时为省力杠杆
C.弹簧测力计的示数为4 N
D.钩码总重为2 N
4.[2018·温州]如图WK15-15为吸盘式挂杆,将吸盘压在瓷砖上排尽其中的空气,挂杆就能被固定在瓷砖上。挂有平底锅的挂钩沿光滑水平横杆从P点开始向吸盘B移动,若吸盘与横杆的重力、吸盘大小均忽略不计,设挂钩与吸盘A的距离为l,则吸盘B受到的摩擦力F的大小与l的关系图像为 ( )
图WK15-15
图WK15-16
5.[2018·泸州]泸州市为了巩固创文成果下发了宣传手册《绿色低碳生活,从垃圾分类开始》。图WK15-17是一种轮式垃圾桶,拖动时它相当于一个 (选填“省力”或“费力”)杠杆;垃圾桶底部的小轮子是为了 (选填“增大”或“减小”)摩擦力;若拖动时垃圾桶总重为150 N,且动力臂为阻力臂的2倍,则保持垃圾桶平衡的拉力F为 N。?
图WK15-17
6.一架不准确的天平,主要是由于它横梁左右两臂不等长。为了减少实验误差,在实验室中常用“交换法”来测定物体的质量。即先将被测物体放在左盘,当天平平衡时,右盘中砝码的总质量为m1;再把被测物体放在右盘,当天平平衡时,左盘中砝码的总质量为m2则被测物体的质量m= 。?
7.[2017·烟台]下面是小明和小红的“测量滑轮组的机械效率”实验报告。
实验名称:测量滑轮组的机械效率
实验步骤:
图WK15-18
①用弹簧测力计测量钩码所受的重力G并填入表格;
②按如图WK15-18安装滑轮组,分别记下钩码和弹簧测力计的位置;
③拉动弹簧测力计并读出拉力F的值,用刻度尺测出钩码上升的高度h和弹簧测力计移动的距离s,将这三个量填入表格;
④算出有用功W有用、总功W总、机械效率η并填入表格;
⑤改变钩码上升的高度,重复上面的实验,记录并计算实验数据。
实验记录:
实验
次数
钩码重
力G/N
物体上升的
高度h/cm
有用功
W有用/J
拉力
F/N
弹簧测力计移
动的距离s/cm
总功
W总/J
机械
效率η
1
6
3.00
18.00
2.38
9.00
21.42
84.0%
2
6
5.00
30.00
2.40
15.00
36.00
83.3%
3
6
8.00
48.00
2.36
24.00
56.64
84.7%
4
6
10.00
60.00
2.35
30.00
70.50
85.1%
实验结论:在忽略绳子的重力和摩擦的情况下,滑轮组的机械效率与所提升物体的重力和高度无关。
请你评价小明和小红的实验报告。
(1)指出实验步骤中存在的错误和不足。
(2)从理论上分析说明他们实验结论的局限性。
8.[2018·下城一模]一扇矩形窗户,重为60 N(设重力作用在几何中心),高0.9 m,宽0.4 m,靠铰链A和B固定在窗户框架上,并可以绕AB形成的竖直轴线转动,其中AB=0.6 m。
(1)在图WK15-19中画出A处窗户所受铰链的水平作用力F的示意图;
(2)计算上述力的大小(要求在图中画出相关力的力臂)。
图WK15-19
9.[2017·襄阳]质量为60 kg的工人用如图WK15-20甲所示的滑轮组运送货物上楼,滑轮组的机械效率随货物重力变化的关系图像如图乙所示,机械中摩擦力及绳重忽略不计。(g取10 N/kg)
(1)影响滑轮组机械效率的因素之一是 。?
(2)若工人在1 min内将货物匀速向上提高了6 m,作用在钢绳上的拉力为400 N,求拉力的功率。
(3)求动滑轮受到的重力。
(4)该工人竖直向下拉绳子自由端运送货物时,此滑轮组的机械效率最大值是多少?(结果保留一位小数)
图WK15-20
10.桥式起重机在工业生产上有广泛的应用。如图WK15-21是某桥式起重机的示意图,水平横梁MN架在轨道A和B上,电动机D可沿横梁左右移动。横梁、电动机、挂钩、滑轮、钢索、导线的质量以及滑轮上的摩擦均不计。
(1)电动机通过滑轮组,将质量为600 kg的零件,以0.4 m/s的速度匀速吊高4 m,求电动机对零件做的功,电动机的最小功率。(g取10 N/kg)
(2)已知横梁长度为L,零件质量为m,电动机吊着零件从M点出发并开始计时,以水平速度v匀速运动到N点,横梁对轨道A的压力F与时间t的关系式为:F= 。?
图WK15-21
参考答案
基础过关
1.C 2.C 3.C 4.A 5.D
6.80 变大
7.400 N 80% 100 N
8.如图所示
9.如图所示
10.(1)左
(2)6
11.解:(1)由图知,n=2,则绳子自由端移动的距离s=2h=2×10 m=20 m,
工人做的功W总=Fs=240 N×20 m=4800 J。
(2)提升物体做的有用功W有=Gh=400 N×10 m=4000 J,
则滑轮组的机械效率η=W有W总×100%=4000 J4800 J×100%≈83.3%。
走进重高
1.D 2.D 3.D 4.D
5.省力 减小 75
6.m1m2
[解析] 设天平左侧力臂为l1,右侧力臂为l2,
当把被测物体放在左盘,天平平衡时,
mgl1=m1gl2①,
当把被测物体放在右盘,天平平衡时,
m2gl1=mgl2②,
①②得:mgl1m2gl1=m1gl2mgl2,解得:m=m1m2。
7.(1)有用功和总功计算错误;在研究滑轮组机械效率与物体的重力关系时,小明和小红没有改变提升物体的重力大小。
(2)探究滑轮组机械效率与所提升物体高度的关系时,原实验只使用了一个滑轮组做了实验;探究滑轮组机械效率与所提升物体重力的关系时,原实验没有改变物体的重力且只使用了同一滑轮组做实验。
[解析] (1)①表中有用功W有用=Gh和总功W总=Fs的计算值都是错误的,原因在于计算时,物体上升的高度和弹簧测力计通过的距离均以cm为单位,在计算时没有换算成国际单位m。
②在探究滑轮组机械效率与物体的重力关系时,应改变所提升的物体重力大小,由表中数据可知,小明和小红没有改变提升物体的重力大小,故无法得出机械效率大小与提升物体重力的关系。
(2)探究滑轮组机械效率与所提升物体高度的关系时,要控制物体的重力相同,为使结论具有普遍性,应换用不同的滑轮组多次实验,原实验只使用了一个滑轮组做了实验;探究滑轮组机械效率与所提升物体重力的关系时,应改变物体的重力大小,使用不同的滑轮组做实验,而原实验没有改变物体的重力。
8.解:(1)如图所示
(2)过与点B作力F和窗户重力的力臂,如图所示。
由题知L=0.2 m,由杠杆平衡条件由F×AB=G×L,即F×0.6 m=60 N×0.2 m,解得F=20 N。
9.解:(1)物重(或动滑轮重)。
(2)由题图甲可知,n=3,则绳端移动的距离:
s=nh=3×6 m=18 m,
拉力做的功:
W=Fs=400 N×18 m=7200 J,
拉力的功率:
P=Wt=7200 J60 s=120 W。
(3)由图乙可知,物重G=300 N时,滑轮组的机械效率η=60%,
因机械中摩擦力及绳重忽略不计,克服物重做的功为有用功,克服动滑轮重力和物重做的功为总功,
所以,滑轮组的机械效率:
η=W有用W总×100%=Gh(G+G动)h=GG+G动×100%=300 N300 N+G动×100%=60%,
解得:G动=200 N。
(4)已知工人的质量为60 kg,
则该工人竖直向下拉绳子自由端运送货物时,绳子的最大拉力:
F大=G人=m人g=60 kg×10 N/kg=600 N,
由F=1n(G+G动)可得,提升的最大物重:
G大=nF大-G动=3×600 N-200 N=1600 N,
则滑轮组的最大机械效率:
η大=G大G大+G动×100%=1600 N1600 N+200 N×100%≈88.9%。
10.解:(1)电动机对零件做的功:W=Gh=mgh=600 kg×10 N/kg×4 m=2.4×104 J。
因横梁、电动机、挂钩、滑轮、钢索、导线的质量以及滑轮上的摩擦均不计,所以,拉力做的功即为克服零件重力所做的功,则电动机对零件做功的功率:P=Wt=Ght=mght=mgv'=600 kg×10 N/kg×0.4 m/s=2.4×103 W,则电动机的最小功率为
2.4×103 W。
(2)mg-mgvLt
