(共18张PPT)
第二节 滑轮
【知识梳理】
一、定滑轮和动滑轮
1.概念: 固定不动的滑轮叫 , 随物体一起
的滑轮叫动滑轮。?
2.特点:使用定滑轮 力,但可以 ;使用动滑轮可以 力,但不能 ,而且 距离。?
二、滑轮组
1.概念: 和 组合在一起就构成了滑轮组。使用滑轮组既可以 ,又可以 。?
2.特点:用滑轮组提起重物时,动滑轮上有几段绳子承担物重,提起物体的力就是 。?
轴
定滑轮
轴
运动
改变力的方向
省
改变力的方向
费
定滑轮
动滑轮
省力
改变力的方向
物重的几分之一
不省
【导学园地】
Ⅰ.判断定滑轮和动滑轮的方法
Ⅱ.滑轮组绳子缠绕规律:简述为“奇动偶定”。
探究点一、定滑轮和动滑轮
【典题1】如图所示的滑轮是 滑轮,观察图中弹簧测力计的示数,可以知道使用这种滑轮可以改变 ,不能 。?
【变式训练1-1】如图为家庭手摇升降晾衣架结构图,当顺时针摇动手柄时,横梁上升。下列滑轮属于动滑轮的是( )
A.甲 B.乙 C.丙 D.丁
定
力的方向
省力(或改变力的大小)
D
【变式训练1-2】(济宁中考)小可在A端用如图所示的动滑轮匀速提起200 N的水桶,若不计绳重、滑轮重及摩擦,则人拉绳子A端的动力为
N;实际测量A端的拉力为110 N,不计绳重及摩擦,则滑轮重为
N。?
100
20
探究点二、滑轮组
【典题2】某同学设计了一种如图所示的简易电梯,由图可知( )
A.A是动滑轮
B.B是定滑轮
C.如果电动机向下拉动绳子,电梯厢将上升
D.电梯厢运动的速度与电动机拉绳的速度相等
【变式训练2-1】如图所示,用滑轮组吊起摩托车,滑轮组所起的作用是
( )
A.仅改变力的方向
B.仅能省力
C.仅能省距离
D.既省力又能改变力的方向
C
D
【变式训练2-2】用如图所示的滑轮组提升重物,若拉力F将绳子的自由端移动1.5 m时,重物升高0.5 m,请你在图中画出绳子绕法。
答案：如图所示
1.图中利用了动滑轮的是( )
A B C D
2.如图所示,分别用力F1、F2、F3匀速提起物体A,不考虑摩擦,三个力的大小关系是( )
A.F1
B.F1=F2=F3
C.F1>F2>F3
D.F1>F2=F3
D
B
3.如图所示,用下列装置提升同一重物,若不计滑轮自重及摩擦,则最省力的是( )
A B C D
4.画出图中使用滑轮组提升物体最省力的绳子绕法。
答案：如图所示
C
总结与归纳
1.定滑轮和动滑轮:
(1)定滑轮的实质是一个等臂杠杆,定滑轮的特点是不省力,但能改变力的方向。
(2)动滑轮的实质是一个动力臂等于阻力臂2倍的杠杆,动滑轮的特点是能省力,但不能改变力的方向。
2.滑轮组:
(1)力的关系:使用滑轮组吊重物时,如果动滑轮自重和摩擦不计(在理想情况下),作用在绳子自由端的拉力为F,被提起的物体重为G,承担物重的绳子段数为n,则有F=G;如果摩擦不计,动滑轮自重为G动,则有F=(G物+G动)。
(2)距离的关系:使用滑轮组时,绳子自由端(拉力作用点)移动的距离s与物体(动滑轮的轴)移动的距离h之间存在这样的关系:s=nh。
【基础巩固练】
1.(临沂兰陵期末)为探究动滑轮和定滑轮的特点,设计如图两种方式拉升重物,下面关于探究的做法和认识正确的是( )
A.用定滑轮拉重物,当拉力竖直向下最省力
B.用动滑轮提升重物上升h高度,测力计也上升h高度
C.定滑轮实质上是一个等臂杠杆
D.用动滑轮拉力更小,且省距离
2.(临沂中考)如图所示的简单机械,正常使用时费距离的是( )
A.筷子 B.食品夹 C.定滑轮 D.动滑轮
C
D
3.把质量相等的A、B两物体挂在如图所示的滑轮组下面,不计绳子、滑轮的重力和摩擦,放手后( )
A.A上升
B.A下降
C.A、B均静止
D.无法判断
4.工人们为了搬运一个笨重的机器进入厂房,他们设计了如图所示的四种方案(机器下方的小圆表示并排放置的圆形钢管的横截面)。其中最省力的方案是( )
A B C D
B
C
5.(枣庄模拟)在不计机械自重和摩擦的情况下,能用10 N的力刚好提起重20 N的简单机械,下面不可能的是( )
A.一个动滑轮
B.一个定滑轮
C.杠杆
D.一个动滑轮和一个定滑轮组成的滑轮组
6.小明用图中装置提升重为400 N的物体,不计摩擦、绳重和滑轮自重,下列说法正确的是( )
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
B
C
7.如图所示,动滑轮重为1 N,拉力F为5 N,则重物G和弹簧测力计读数为
( )
A.G为4 N,弹簧测力计读数为5 N
B.G为9 N,弹簧测力计读数为10 N
C.G为10 N,弹簧测力计读数为5 N
D.G为9 N,弹簧测力计读数为5 N
8.如图所示,工人用动滑轮将重400 N的木箱匀速向上提升,不计摩擦和滑轮重,在此过程中,工人用的拉力为 N。?
D
200
9.一名工人用如图所示的滑轮组提起500 N的重物,动滑轮重10 N,不计绳重和摩擦,则绳子自由端的拉力为 N,绳子自由端移动的距离为6 m,则重物上升了 m。?
10.如图所示,在水平地面上放一个重300 N、底面积为100 cm2的物体,不考虑绳的重力和绳与滑轮间的摩擦,匀速拉动物体时,物体与地面的摩擦力为60 N,则水平拉力F= N。?
170
2
30
11.用滑轮组将陷在泥中的汽车拉出来,试在图中画出最省力的绕绳方法。
答案：如图所示
12.如图所示,小雪利用滑轮组拉动水平地面上的木箱,当她用大小为30 N的力拉动木箱时,刚好使木箱在水平地面上做匀速直线运动。A、B两只滑轮中,属于动滑轮的是 (选填“A”或“B”)滑轮。若不计绳与滑轮间的摩擦,木箱受到的摩擦力的大小为 N。?
B
60
【核心素养练】
13.如图是小海同学“研究定滑轮和动滑轮特点”的实验装置。
甲 乙 丙
他按图示提起钩码时注意保持测力计匀速移动,分别测得一组数据见下表。
钩码重G/N 钩码升高高度h/m 弹簧测力计示数F/N 弹簧测力计移动距离s/m
甲 0.98 0.2 0.98 0.2
乙 0.98 0.2 1.02 0.2
丙 0.98 0.2 0.55 0.4
请你分析:
(1)比较弹簧测力计示数的大小,可知:使用动滑轮的好处是 。 ?
(2)比较弹簧测力计拉力的方向,可知:使用定滑轮的好处是_______
______________。 ?
(3)把钩码升高相同的高度,比较乙和丙实验弹簧测力计移动的距离,可知:使用动滑轮 。 ?
(4)在提升重物的过程中,如果要同时兼顾定滑轮和动滑轮的特点,则应选择 。 ?
能省力
可以
费距离
滑轮组
改变用力的方向
(共23张PPT)
第六节 机械效率
【知识梳理】
一、有用功、额外功和总功
1.有用功:在使用机械时,对人们 功,或者说人们为了完成任务(为达目的)而必须做的功,用W有表示。?
2.额外功:指在使用机械时,对人们 功,但为完成任务又不得不做的功,如由于克服机械自重、机械各部件间的摩擦而做的功,用W额表示。?
3.总功: 叫做总功,用W总表示。?
4.有用功、额外功和总功的关系: 。?
二、机械效率
1.概念:物理学中,将 叫做机械效率,用字母η表示。?
2.公式: 。使用任何机械都不可避免地要做额外功,所以机械效率总是 1。?
3.机械效率的高低反映了机械性能的优劣,因此我们要提高机械效率,就要从减小额外功出发,改进 ,使它更合理、更轻巧。?
有用的
有用功与额外功之和
无用的
有用功跟总功的比值
W总=W有+W额
小于
结构
【导学园地】
Ⅰ.区分有用功和额外功的依据主要看所做的功是否对人们有用,对人们有用的功就是有用功,对人们无用的就是额外功。
Ⅱ.机械效率由有用功和总功两个因素决定,分析机械效率高低时不能只考虑一个因素。
探究点一、有用功、额外功和总功
【典题1】买茶杯的人从货架上拿起茶杯,喝茶水的人从桌面上端起茶杯,就两人克服茶杯重力做功的说法中正确的是( )
A.都是有用功
B.都是额外功
C.对喝茶的人来说是有用功
D.对买茶杯的人来说是有用功
【变式训练1-1】某人用如图所示装置将重为12 N的物体匀速提高0.1 m,拉力F=6 N,则此人做的有用功为 J,额外功为 J。?
D
1.2
0.6
探究点二、机械效率的理解
【典题2】(宜昌中考)如图所示的吊车有大小两个吊钩,在确定安全的前提下,下列关于吊车机械效率说法正确的是( )
A.吊起相同货物,使用小吊钩机械效率高
B.吊起相同货物,上升速度快机械效率高
C.每次吊起的货物越少,机械效率越高
D.货物升高的高度越高,机械效率越高
【变式训练2-1】(威海模拟)不计绳重和摩擦,将一定滑轮改为动滑轮使用,则它的机械效率( )
A.一定提高 B.一定降低
C.一定不变 D.无法判断
A
B
【变式训练2-2】(东营中考)如图所示,物理兴趣小组分别用甲、乙两个滑轮组匀速提起质量相同的物体,不计绳重及摩擦。若每个滑轮质量相同,对比两个滑轮组,下列说法正确的是( )
甲 乙
A.甲更省力,甲机械效率大
B.乙更省力,机械效率一样大
C.乙更省力,乙机械效率大
D.甲更省力,机械效率一样大
B
探究点三、机械效率的计算
【典题3】(淄博中考)小明用如图所示的滑轮组,将底面积为0.4 m2,质量为35 kg的正方体重物从水平地面匀速提升了9 m,用时30 s,做功4 500 J。(g取10 N/kg)求:
(1)重物静止在水平地面上时,对地面的压强。
(2)拉力的功率。
(3)滑轮组的机械效率。
(1)重物对地面的压力:F=G=mg=35 kg×10 N/kg=350 N,
【变式训练3-1】(济宁中考)物体重600 N,放在水平地面上,与地面的接触面积是500 cm2,如图甲所示。
(1)物体放在水平地面上时,对地面的压强是多少?
(2)某工人用400 N的力在10 s内将物体匀速提高了5 m,如图乙所示,拉力的功率是多少?滑轮组的机械效率是多少?
甲 乙
探究点四、测量滑轮组的机械效率
【典题4】如图所示,用滑轮组将1.5 kg的物体匀速提高0.5 m,拉力F为10 N,则有用功为 J,滑轮组机械效率为 。若增加所提物体的重力,滑轮组机械效率 (选填“变大”“变小”或“不变”)。(不计绳重和摩擦,g取10 N/kg)?
7.5
75%
变大
【变式训练4-1】(烟台中考)某实验小组利用如图所示的实验装置测滑轮组的机械效率,得到的实验数据如下表。
实验次数 钩码重G(N) 钩码上升高度h(m) 绳端拉力F(N) 绳端移动距离s(m) 机械效率η
1 2 0.1 0.9 0.3 74.1%
2 2 0.1 0.7 0.5 57.1%
3 3 0.1 1.2 0.3 83.3%
(1)从表中的实验数据可以分析得出:第一次实验数据是用 (选填“甲”或“乙”)实验装置测得的。?
(2)分析比较第一次实验和第二次实验的数据可以得到的结论______
_________________________________________________________。?
(3)分析比较第一次实验和第三次实验的数据可以得到的结论
。?
甲
使用不同
(1)重物对使用同一滑轮组,增加钩码的重,可以提高滑轮组的机械效率
的滑轮组提升相同的重物时,动滑轮的个数越多,滑轮组的机械效率越低
1.玲玲同学用水桶从水井中提水做清洁,她在把水从井底提上来的过程中,下列关于做功的说法中正确的是( )
A.对桶所做的功是有用功
B.对水所做的功是额外功
C.对水所做的功是有用功
D.对水所做的功是总功
2.某机器的机械效率的大小,正确的可能是( )
A.0.09% B.85% C.100% D.120%
3.工人用滑轮组把一箱箱货物从一楼提升到五楼,在滑轮组上加润滑油后,机械效率提高了,则加润滑油后工人提升同样的重物时,做的( )
A.有用功减小,总功不变
B.有用功增加,总功增加
C.有用功不变,总功减小
D.有用功减小,总功减小
C
B
C
4.在物理学中,把 功和总功的比值叫做机械效率。由于存在额外功,机械效率总 (选填“大于”“等于”或“小于”)1。 ?
5.如图所示装置,用40 N的拉力拉着90 N的重物匀速上升50 cm,不计绳重和摩擦,整个装置的机械效率为 ,拉力做的有用功为 J。 ?
6.(临沂兰陵二模)学校旗杆上安装定滑轮的目是 ;?如图所示,工人用250 N的拉力将重为400 N的装修材料匀速提升6 m,则工人使用动滑轮的机械效率是 。?
有用
小于
75%
45
改变力的方向
80%
总结与归纳
1.有用功、额外功、总功的理解:有用功(W有用)是工作目的,额外功(W额)是无用但必须付出的,总功(W总)是实际付出的。
2.机械效率的理解:
(1)机械效率是有用功与总功之比。它只有大小,没有单位。机械效率一般用百分数表示。
(2)使用任何机械,除了做有用功外,都不可避免地要做额外功,所以有用功总是小于总功,机械效率永远小于1。
(3)机械效率是标志机械做功性能好坏的物理量,机械效率越高,这个机械的性能越好。
(4)机械效率不是固定不变的,机械效率由总功和有用功两个因素共同决定,不能只考虑一个因素,它反映的是有用功在总功中所占比值的大小,与具体做功多少、是否省力等无关。总功一定,有用功越多,额外功越少,机械效率越高。
(5)机械效率与功率是两个完全不同的物理量,功率大的机械,机械效率不一定高;机械效率高的机械,功率也不一定大,两者之间没有直接联系。
3.滑轮组的机械效率:
(1)滑轮组的机械效率与摩擦、动滑轮重、物重、绳重有关。
(2)滑轮组的机械效率与物体被提升的高度、绳子的绕法无关。
(3)同一滑轮组,物重越大,机械效率越高。不同滑轮组,物重一定,动滑轮越重,绳子越重,摩擦越大,机械效率越低。
(4)提高滑轮组机械效率的方法:增加物体重力;减小机械自重;加润滑油减小摩擦。
【基础巩固练】
1.利用如图所示的滑轮,在粗糙水平面上匀速拉动物体,下列叙述正确的是( )
A.重力做的功是有用功
B.拉力F1做的功是额外功
C.绳子自由端的拉力F做的功是总功
D.该滑轮的机械效率可能等于100%
2.分别使用定滑轮、动滑轮、两个定滑轮和两个动滑轮组成的滑轮组,匀速提升同一物体到同一高度处,其机械效率分别为η定、η动、η组(不计绳重和摩擦,设每个滑轮质量相等),则下列选项中正确的是( )
A.η组<η动<η定
B.η动<η定<η组
C.η定<η动<η组
D.η定<η组<η动
C
A
3.(广州中考)如图所示,把重为G的物体甲从A点竖直向上匀速拉至B点,过程绳的拉力对甲做的功为WAB;用平行于斜面的拉力把重也为G的物体乙沿斜面从C点匀速拉至与B等高的D点,在此过程中的拉力对乙做的功为WCD,斜面的机械效率为( )
A.
B.
C.
D.
A
4.(安徽一模)为了方便残疾人乘公交,公交公司专门购置了无障碍公交车(如图所示),无障碍公交车斜面长1 m,高20 cm,乘车时,连同轮椅共80 kg的乘客只需要用200 N的力就可以把轮椅匀速推上公交车,则该过程中( )
A.推力做的总功为800 J
B.推力做的额外功为160 J
C.斜面对轮椅的摩擦力为200 N
D.斜面的机械效率为80%
5.(莱芜中考)将质量相同的两物体匀速提升相同的高度,分别用图甲和图乙来完成,不计绳重与摩擦,滑轮的质量小于物体的质量,下列说法正确的是( )
A.甲图中滑轮的好处是可以改变力的方向
B.乙图中滑轮的好处是可以省功
C.甲图中的有用功小于乙图中的有用功
D.乙图的机械效率大于甲图的机械效率
甲 乙
D
A
6.如图所示,搬运工人用滑轮将重为425 N的重物匀速提升4 m,所用拉力为250 N,时间为20 s。则此过程中有用功是 J,额外功是 J,拉力的功率是 W,滑轮的机械效率是 。?
第6题 第7题
7.(东营广饶期末)某同学用如图所示的动滑轮提起18 kg的水桶,动滑轮重2 kg(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5 kg的水,提起时动滑轮的机械效率 (选填“变大”“变小”或“不变”)。(g取10 N/kg)?
1700
300
85%
100
变大
100
8.如图所示,用同样的轻绳(不计绳重)和滑轮安装成甲、乙两种装置。将同一物体匀速提升相同高度,使用甲装置机械效率 较高,使用乙装置 能省力。(均选填“一定”或“不一定”)?
甲 乙
9.(威海中考)如图是一款健身拉力器原理图,斜面的倾角为30°,重500 N的物块与固定在斜面底端的弹簧相连,小明通过定滑轮拉着物块沿斜面向上匀速运动2 m的过程中(此过程弹簧始终处于被拉伸状态),小明对绳的拉力所做的功为1 000 J,克服弹簧拉力做功300 J,则克服物块重力做的功为 J,物块与斜面之间摩擦力的大小为 N。(忽略绳重、滑轮与轴的摩擦)?
一定
不一定
500
100
10.(淄博周村一模)用图甲所示的滑轮组运送货物上楼,每次运送的量不定,图乙记录了滑轮组的机械效率随货物重力增加而变化的图像(不考虑绳重和摩擦)。求:
(1)动滑轮重力多大?
(2)货物重400 N时滑轮组的机械效率多大?
甲 乙
【核心素养练】
11.(淄博中考)小亮看到工人利用斜面把货物推到车上,联想到物理课上学过的知识,提出了以下两个问题:(1)斜面越缓越省力,是不是机械效率越高呢?(2)对于同一个滑轮组,提升的物体越重,机械效率越高;对于同一个斜面,是不是所推的物体越重,机械效率越高呢?
为了解决以上问题,小亮与几个同学一起用如图所示的装置进行多次实验探究,记录的部分实验数据如下表:
0.7
71.4
实验次数 斜面倾角 物重G/N 斜面高度h/m 沿斜面拉力F/N 斜面长s/m 有用功W有/J 总功W总/J 机械效率η(%)
① 45° 1 0.7 0.9 1 _____ 0.9 77.8
② 30° 1 0.5 0.7 1 0.5 0.7 71.4
③ 30° 2 0.5 1.4 1 1 1.4 ______
(1)表格中缺少2个数据,请补充完整(保留一位小数)。
(2)在实验操作过程中,应沿斜面向上 拉动木块;实验时要使木板的倾斜角变大,应该把木板下面的木块向 (选填“左”或“右”)移动。?
(3)通过对比实验①②的数据,得出的结论是斜面越缓越省力,机械效率越 。?
(4)通过对比实验 (填实验次数)的数据,得出的结论是对于同一斜面,机械效率与所拉物体的重力 。?
匀速
左
低
②③
无关
(共22张PPT)
第三节 功
【知识梳理】
一、物理学中功的概念
1.如果一个力作用在物体上,物体在这个力的 移动了一段距离,就说这个力对物体做了功。?
2.力学里所说的做功包含两个必要因素:一个是 ,另一个是 。?
二、功的大小
1.力学中,功等于 ,公式是 。?
2.功的单位:在国际单位制中,力的单位是 ,距离的单位是 ,则功的单位是 ,它有一个专门的名称叫做 ,简称 ,符号是 。?
方向上
作用在物体上的力
物体在这个力的方向上移动的距离
力与物体在力的方向上移动的距离的乘积
牛
米
牛米
焦耳
W=Fs
焦
J
【导学园地】
Ⅰ.物体移动的距离是力作用在物体上产生的功效。
Ⅱ.(1)同体性:F、s必须是同一物体的受力和运动的距离。
(2)同时性:距离s必须是在力F对物体作用时通过的距离。
探究点一、物理学中的功
【典题1】(北京中考)图为一名举重运动员做挺举连续动作时的几个状态图,下列说法中正确的是( )
A.从发力到上拉的过程中,运动员对杠铃不做功
B.从上拉到翻站的过程中,运动员对杠铃不做功
C.从翻站到上挺的过程中,运动员对杠铃不做功
D.举着杠铃稳定站立的过程中,运动员对杠铃不做功
D
【变式训练1-1】(烟台模拟)如图,小聪用力将水平地面上的箱子拉走了;小明用力推箱子,但没有推动。下面关于做功的分析,正确的是( )
A.小明、小聪都没有对箱子做功
B.小明对箱子做了功,小聪对箱子没有做功
C.小聪对箱子做了功,小明对箱子没有做功
D.小聪在拉箱子的过程中,箱子的重力做了功,小明在推箱子时,箱子的重力没有做功
C
【变式训练1-2】(济宁曲阜期末)下列叙述中正确的是( )
甲 乙 丙 丁
A.甲图:降落伞竖直匀速下落,重力做功
B.乙图:人提着重物在水平方向匀速通过一段距离,人的拉力对重物做了功
C.丙图:运动员将标枪投出去,运动员对标枪没有做功
D.丁图:小球在水平面上滚动一段距离,水平面支持力对球做了功
A
探究点二、功的大小
【典题2】(淄博沂源期末)“估测”是物理学中常用的一种方法。小明提着装有10个鸡蛋的塑料袋从一楼走到三楼,他提鸡蛋的力做的功最接近( )
A.3 J B.10 J C.30 J D.100 J
【变式训练2-1】某工人在水平地面上,用100 N的水平推力推动重为500 N的物体匀速直线前行了2 m,则该物体受到的摩擦力是 N;此过程中重力做的功为 J。
C
100
0
1.如图所示情况中,力没做功的是( )
A B C D
A.手托鸡蛋上升 B.搬而未起
C.人拉车前进 D.人将油桶推到仓库中
2.水平桌面上的文具盒在水平方向的拉力作用下,沿拉力的方向移动一段距离,则下列判断正确的是( )
A.文具盒所受的拉力做了功
B.文具盒所受的支持力做了功
C.文具盒所受的重力做了功
D.没有力对文具盒做功
B
A
3.小王同学用100 N的水平推力推动重500 N的木箱,使木箱沿推力方向做匀速直线运动,木箱前进了6 m,松手后木箱又向前滑行了0.5 m。下列说法正确的是( )
A.推力做功650 J
B.小王做功3 600 J
C.推力做功600 J
D.重力做功300 J
4.用大小不同的甲、乙两个力拉同一物体,两力所做的功W与物体在这两个力的方向上移动的距离s的关系图象如图,由图可知,甲、乙两个力的大小关系是F甲 F乙。 ?
5.小芳同学用60 N的力投出的实心球在空中画了一条优美的弧线。若实心球重为20 N,小芳投出了6.3 m的距离,球最高点距地面2.6 m,则球在空中飞行的过程中,小芳对球所做的功为 J。
C
>
0
总结与归纳
1.功
(1)做功的两个必要因素:
①作用在物体上的力。
②物体在这个力的方向上移动的距离。
(2)三种不做功的情况:
不做功的情况 分 析 事 例
有距离无力 物体在运动方向上没有受到力的作用,由于惯性通过一段距离,也就是没有力做功,也称为“不劳无功” 足球离开脚后在水平面上滚动了一段距离,人对足球没有做功
有力无距离 有力作用在物体上,但物体没动,即物体没有通过距离,也叫“劳而无功” 小朋友用力但没有搬起石头,对石头没有做功
力与距离的方向垂直 物体受到了力的作用,也通过了一段距离,但通过的距离与受力的方向垂直 提水桶,水桶水平移动了一段距离,竖直提桶的力不做功
2.功的计算
(1)功的计算公式:W=Fs。
(2)应用功的计算公式进行计算时的注意事项:
①明确研究对象:明确是哪个力对哪个物体做功。
②同体性:公式中的F、s必须是同一物体的受力和运动的距离。
③同向性:公式中的s必须是物体在F的作用下并在F的方向上移动的距离。
④统一性:单位要统一,力F的单位是N,距离s的单位是m,得出功W的单位才是J。
【基础巩固练】
1.下列生活实例中,力对物体做功的有( )
甲:小车在推力作用 乙:提着滑板在
下前进了一段距离 水平路面上前行
丙:物体在绳子 丁:用尽全力搬
拉力作用下升高 石头,搬而未起
A.甲和乙 B.甲和丙 C.乙和丙 D.丙和丁
B
2.(菏泽东明期末)小美用200 N的力将重10 N的足球踢出去15 m远,她对足球做的功是( )
A.3 000 J
B.150 J
C.没有做功
D.做了功,但无法确定做功多少
3.将一本物理书从地面捡起放到课桌上,所做的功大约是( )
A.0.2 J B.2 J C.20 J D.200 J
4.做1 J的功就相当于( )
A.把质量是1 kg的物体移动1 m做的功
B.把1 N重的物体水平移动1 m所做的功
C.把质量是1 kg的物体匀速举高1 m所做的功
D.把1 N重的物体匀速举高1 m所做的功
D
B
D
5.小李同学先后用同样大小的力F使同一木箱分别在如图所示甲、乙、丙三个表面上沿力的方向移动相同的距离s,该力F在这三个过程中所做的功分别为W甲、W乙、W丙。关于做功大小的下列说法正确的是( )
甲 乙 丙
A.W甲W乙>W丙
C.W甲=W乙=W丙 D.W甲=W乙C
6.体育课上两位同学进行爬杆比赛,假如他们先后从同一根杆的底端匀速爬到顶端。如果要粗略比较一下两人做功的大小,需要知道的物理量是( )
A.爬杆的速度
B.爬杆的时间
C.两人的体重
D.杆的具体高度
7.用弹簧测力计沿水平方向两次拉着同一物体在同一水平面上运动,两次运动的s-t图象如图所示。其对应的弹簧测力计示数分别为F1、F2,相同时间内所做的功分别为W1、W2,则它们的关系正确的是( )
A.F1>F2 W1>W2
B.F1=F2 W1>W2
C.F1=F2 W1D.F1C
B
8.(多选)在排球运动中,跳发球(如图)是最具威力的发球方式,其动作要领可简化为“抛球、腾空、击球和落地”四个过程,其中运动员对排球做功的过程有( )
A.抛球 B.腾空
C.击球 D.落地
9.(威海一模)如图所示,一长为L的直杆可绕O点转动,杆下挂一所受重力为G的物块,刚开始直杆与竖直方向夹角为60°。为了安全下降物块,用一个始终水平向右且作用于直杆中点的拉力F使直杆缓慢地转动到竖直位置(可以认为杠杆每一瞬间都处于平衡状态),则下列说法正确的是
( )
A.拉力F的大小保持不变
B.拉力F和物块重力G是一对平衡力
C.这个过程中物块重力所做的功为?GL
D.这个过程中直杆一直都是费力杠杆
AC
C
10.如图所示,在50 s的时间内,男孩提着重15 N的小提琴水平向左匀速走了100 m,女孩用5 N的水平拉力拉箱子向右匀速走了100 m,他们中对物体做功的是 (选填“男孩”或“女孩”),做功的大小是
J。?
第10题 第11题
11.冰壶比赛如图甲所示,比赛场地如图乙所示,冰壶从出发点A被运动员推着运动6 m后,在B被推出,沿冰道运动30 m到O点停下来。被推出去的冰壶停下来,是由于 ;从A点到O点运动过程中,若运动员对冰壶的推力是10 N,运动员对冰壶做的功是 J。?
女孩
500
冰面对冰壶有摩擦阻力
60
12.(济宁期末)如图甲所示,一木块放在平板上,在水平方向上拉力F=3 N的作用下在水平方向上做匀速直线运动,木块运动速度v与时间t的关系如图乙所示。则木块受到的摩擦力为 N,0~6 s内拉力F做的功是
J(取g=10 N/kg)。?
3
6
13.一辆在水平路面上沿直线匀速行驶的货车,行驶时所受的阻力为车总重的0.02倍,货车(含驾驶员)空载时重为1.5×104 N。求:
甲 乙
(1)货车空载行驶时所受的阻力大小。
(2)货车以36 km/h的速度空载匀速行驶时,10 s内货车牵引力做的功。
【核心素养练】
14.你思考过“人在水平路面上前进时是否要克服重力做功”这个问题吗?小文同学对此进行了研究。她通过查阅资料得知,人体的重心大约位于肚脐上方2寸、脊椎前1寸处,人只要走路,其重心就必然会发生上下位置的变化,重心升高就需要克服重力做功。小文假设人在正常走路时,重心在人体中的位置近似不变,她行走100 m,有关测量数据如下表(表中的步距是指跨出每一步两脚之间的距离):
质量m/kg 步距s/m 腿长l/m 时间t/s
50 0.50 0.65 100
(1)小文同学注意到,当自己的前脚跨出时重心会下降,而后脚收起时重心会升高,则她每走一步,自己的重心会下降或升高多少米?
(2)小文行走100 m需要克服重力做多少功?
(3)通过分析,你认为人在水平路面上通过走路来进行锻炼时,哪些因素会影响人的锻炼效果?
(共18张PPT)
第四节 功率
【知识梳理】
一、功率
1.物理意义:在物理学中,用功率表示做功的 。?
2.概念: 叫做功率。?
二、功率的计算
1.公式:功率在数值上等于 ,公式是 。?
2.单位:功率的单位是由 的单位和 的单位组合而成。在国际单位制中,功的单位是 ,时间的单位是 ,则功率的单位是 ,它有一个专门的名称叫做 ,简称 ,符号是
。?
3.常用单位:工程技术上常用 作为功率的单位。?
快慢
单位时间内所做的功
功与做功所用时间之比
时间
焦耳
秒
焦耳每秒
功
瓦特
瓦
W
千瓦(kW)
【导学园地】
Ⅰ.功率只反映做功的快慢,不能表示做功的多少;做功多,不一定做功快。
Ⅱ.由 知:当机器功率一定时,力F与速度v成
反比,即功率一定时,速度越小,力越大。
探究点一、理解功率的概念
【典题1】下列关于功率的说法中,正确的是( )
A.物体做功越多,功率越大
B.物体做功时间越短,功率越大
C.物体做功越快,功率越大
D.物体做功时间越长,功率越小
【变式训练1-1】当两台机器正常工作时,功率大的机器一定比功率小的机器( )
A.做功多 B.做功少 C.做功慢 D.做功快
C
D
探究点二、功率的计算
【典题2】某八年级同学家住5楼,一天,他提着装有30个鸡蛋的塑料袋经过1分钟从1楼走到家里,在此过程中,下列估算不合理的是( )
A.他提鸡蛋的力做的功约为200 J
B.他提鸡蛋的力做功的功率约为3 W
C.他爬楼做的功约为6×103 J
D.他爬楼做功的功率约为1×103 W
【变式训练2-1】中考体育测试跳绳的项目中,某同学在1 min内跳了180次,每次跳的高度大约为5 cm。他跳绳时的功率大约为( )
A.1 000 W B.100 W C.10 W D.1 W
D
B
1.在下列单位中,不属于功率单位的是( )
A.J/s B.J C.W D.kW
2.某机械在2 min内把600 N的物体匀速提升4 m,这个机械的功率为
( )
A.2 400 W B.1 200 W C.20 W D.50 W
3.体育课中,同学们进行了一次登楼比赛。下列有关功率的说法正确的是( )
A.用时最短的同学功率最大
B.速度最快的同学功率最大
C.体重最大的同学功率最大
D.做功最快的同学功率最大
B
C
D
4.功率是表示物体做功 的物理量。人骑自行车的功率约为80 W,物理意义是: 。 ?
5.如图所示,一物体在水平向右的拉力F1作用下以1 m/s 的速度在水平地面上匀速运动了10 m,拉力F1所做的功为W1,功率为P1。若该物体在水平向右的拉力F2作用下以2 m/s的速度在同一水平地面上匀速运动了10 m,拉力F2所做的功为W2,功率为P2。则W1 W2,P1 P2。(均选填“>”“<”或“=”) ?
快慢
=
<
人在1 s内完成80 J的功
6.学校新购了一箱物理器材,小云同学将它从一楼搬到三楼,小彬同学想测定小云搬运器材过程中对箱子做功的功率,请帮他完成以下问题。
(1)实验器材: 、 、 。?
(2)小彬同学设计的测量步骤如下,其中多余的是( )
A.测出箱子的质量m
B.测出楼梯的总长度L
C.测出一楼到三楼的竖直高度h
D.测出小云上楼所用的时间t
E.算出小云搬运箱子的功率P
(3)小云搬运器材过程中对箱子做功的功率的表达式是P= 。?
台秤
卷尺
秒表
B
总结与归纳
1.功率表示物体做功快慢的物理量。功率大的,做功一定快,但做功不一定多。功率大小比较的三种方法
2.功率的公式: 。推导公式:P=Fv;
公式中P表示功率,F表示作用在物体上的力,v表示物体在力F的方向上运动的速度。使用该公式解题时,功率P的单位:瓦(W),力F的单位:牛(N),速度v的单位:米/秒(m/s)。
【基础巩固练】
1.关于功和功率的理解,下列说法中正确的是( )
A.功率大的机械做的功多
B.功率大的机械做功时用的时间少
C.单位时间内完成的功越多,则功率越大
D.做功多的机械功率一定大
2.小明爸爸的质量为70 kg、小明的质量为50 kg。当父子俩一起从居住楼的一楼同时走上二楼。在此过程中以下判断正确的是( )
A.两个人做功的功率相等
B.爸爸做功的功率比小明的大
C.小明做功的功率比爸爸的大
D.无法比较做功的快慢
C
B
3.如图所示,要粗测小明同学做“引体向上”时的功率,下面所列的物理量中,不需要测量的是( )
A.他的质量
B.单杠的高度
C.每次身体上升的高度
D.做“引体向上”的时间
4.如图所示,一个质量为50 kg的人,在10 s内连续向上跳12个台阶,已知每个台阶的高度为0.2 m,则这个人在这段时间内的功率是(g取10 N/kg) ( )
A.1 200 W B.10 W
C.12 W D.120 W
B
D
5.如图所示是甲、乙两物体做功和所需时间的关系图象,由图象可知,甲物体的功率P甲与乙物体的功率P乙相比较( )
A.P甲>P乙
B.P甲C.P甲=P乙
D.无法确定
6.在自由下落过程中物体运动速度会越来越快。一个物体由A点自由下落,相继经过B、C两点,已知AB=BC,如图所示,物体在AB段重力做功W1,做功功率P1;在BC段重力做功W2,做功功率P2,则下列关系正确的是( )
A.W1≠W2 P1≠P2
B.W1=W2 P1=P2
C.W1=W2 P1>P2
D.W1=W2 P1A
D
7.(多选)如图所示是跳伞运动员在匀速下落过程中,下落的速度v、下落的路程s、重力做的功W和重力做功的功率P随时间t变化规律的图象,其中正确的是( )
A B C D
AD
8.(天津质检)如图所示,用大小相等的拉力F,分别沿光滑的斜面和粗糙的水平面拉木箱,在力的作用下移动的距离sAB=sCD,比较两种情况下拉力F所做的功及其功率( )
A.AB段做的功较多
B.CD段做的功较多
C.AB段与CD段做的功一样多
D.AB段的功率比CD段的功率大
9.如图所示,物体在 5 N的水平拉力 F 作用下,沿水平面以0.2 m/s 的速度匀速运动了4 s,拉力 F 的功率为 W。?
C
2
10.攀岩是一项挑战自然,超越自我的惊险运动。一位攀岩者体重为520 N,背着质量为8 kg的背包,用时40 min登上高为9 m的峭壁。在此过程中攀岩者对背包做功 J,他做功的平均功率是 W。(g取10 N/kg)?
11.如图甲所示,木块放在水平面上,用弹簧测力计沿水平方向拉木块使其做直线运动。两次拉动木块得到的s-t图象分别是图乙中的图线①②。两次对应的弹簧测力计示数分别为F1、F2,两次拉力的功率分别是P1、P2。则F1 F2,P1 P2。(均选填“>”“=”或“<”)?
甲 乙
720
2.25
=
>
12.(菏泽中考)我国自主研发的“蛟龙4 500”深海潜水器的质量是2×104 kg,长度有8米,高为3.5米,宽度是3米。潜水器被轮船上的机械牵引出水面时的情景如图所示。潜水器离开水面沿竖直方向匀速上升12米。(g取10 N/kg)问:
(1)牵引机械对潜水器的拉力有多大?
(2)牵引机械对潜水器所做的功是多少?
(3)假如牵引机械提升时间为2分钟,牵引机械的功率应为多少?
【核心素养练】
13.某班同学进行登楼比赛,看谁做功快。甲、乙同学记录自己两次从一楼跑到确定的楼层所用的时间,并填入下面表格中,然后将有关的物理量也记录在下面的表格中。(g取10 N/kg)
学生 实验序号 学生的质量/kg 楼梯的高度/m 登楼做的功/J 所用的时间/s
甲 1 50 3 1 500 5
2 50 3 1 500 8
乙 3 54 6 12
4 54 3 1 620 5
(1)第3次实验乙同学做的功是 J。分析比较实验次数 ,可以得出的初步结论是:当做功所用时间相同时,做功越多,做功越快。?
(2)分析比较实验次数1和2,可以得出的初步结论是_______________
______________________。?
(3)分析比较实验次数2与3,若要比较甲、乙两位同学做功的快慢,则可以比较? 来确定哪位同学做功快。因此为了比较做功快慢,还应在表格中添加栏目是 。?
(4)分析比较以上实验数据,可以得出登楼做功较快的学生是 (选填“甲”或“乙”)。?
3
240
做相同的功,所用
做的功与所用时间的比值
功/时间(J/s)
乙
时间越少的,做功越快
(共19张PPT)
第五节 功的原理
【知识梳理】
一、功的原理
1.在理想情况下,如果克服机械 和克服 所做的功不计,则使用机械所做的功和不用机械而直接用手所做的功 。?
2.大量实验表明,使用机械时,人所做的功,都不会少于不用机械时所做的功。也就是使用任何机械都不 ,这个结论叫做功的原理。?
二、理解斜面
斜面长是斜面高的几倍,推力就是物体受到重力的 之一,所以说斜面是一种 机械。?
自重
相等
摩擦
省力
几分
省功
【导学园地】
Ⅰ.由功的原理我们可以知道,使用省力的机械时,一定会费距离;使用省距离的机械一定会费力。
Ⅱ.斜面长是斜面高的几倍,推力就是物体受到重力的几分之一,所以说斜面是一种省力机械。
探究点一、功的原理
【典题1】一个人想搬起一块石头,采用了下列三种方法:①用手直接搬起;②使用撬棒;③使用滑轮组。若不计摩擦和机械自身重力,且搬起的高度相同,则( )
A.用手直接搬起石头,所做的功最少
B.使用滑轮组做的功最少
C.使用撬棒做的功最少
D.三种情况下所做的功一样多
【变式训练1-1】使用动力臂大于阻力臂的杠杆省 ,费 ;使用动力臂小于阻力臂的杠杆省 费 ;但它们都不能省
。?
D
力
距离
距离
力
功
探究点二、斜面
【典题2】如图所示是一个两面光滑的斜面,∠α<∠β,同一个物体分别沿AC和BC受拉力以同一速度匀速运动到C点时,所需拉力分别为FA、FB,所做的功分别为WA、WB,功率分别为PA、PB,则( )
A.FA=FB,WA=WB,PA=PB
B.FAC.FAD.FA【变式训练2-1】如图所示,斜面长5 m高1 m ,用20 N推力将重物G从斜面的底端推至斜面顶端,则推力F所做的功是 J,若不计摩擦,物体重 N。?
C
100
100
【变式训练2-2】如图所示,在“探究使用斜面是否少做些功”的实验过程中,小丽同学所在的实验小组记录的数据如表所示。
测量次数 F/N s/m G/N h/m Fs/J Gh/J
1 0.41 1.0 2 0.20 0.41 0.40
2 0.76 1.0 3 0.25 0.76 0.75
3 0.50 1.0 2 0.30 0.50 0.60
(1)小丽对数据的可靠性分析、评估时发现第 组数据记录有误,小丽做出这种判断的依据是___________________________________
______________________________。?
(2)为了实验结果的准确可靠,必须沿斜面方向 拉动小车,并在拉动的过程中读出拉力的大小。假如不是沿着斜面方向拉动小车就会使测出的拉力 (选填“偏大”“偏小”或“不变”)。?
(3)在前面探究的基础上,小丽等同学用木块替代小车进行实验,发现计算出来的“Fs”和“Gh”差距较大。请你解释这种现象。
3
沿着斜面将物体拉上去所做的功,
匀速
偏大
比直接将物体升高做的功要少
用小车做实验时,小车与斜面之间是滚动摩擦,产生的阻力很小可以忽略,用木块替代小车做实验时,木块与斜面之间是滑动摩擦,产生的阻力较大,沿斜面拉木块的力也相应的增加,计算出的“Fs”应该比“Gh”大得多。
1.(威海文登期末)关于功的原理,下列说法正确的是( )
A.简单机械不能省功,复杂机械能省功
B.功的原理只适用于杠杆和滑轮
C.既省力又省距离的机械是不可能造出来的
D.省力的机械可以省功,但一定费距离
2.(淄博期末)在历史上曾被誉为“机械的黄金定律”的是( )
A.牛顿第一定律(惯性定律)
B.阿基米德原理
C.杠杆的平衡条件
D.功的原理
C
D
3.(淄博张店校级月考)利用机械可以同时( )
A.省力、省功、省距离
B.省力、费距离、不省功
C.费力、省距离、省功
D.省功、费力、费距离
4.功的原理告诉我们,在使用机械时( )
A.任何机械都能省力,但不能省功
B.有些机械可以省力,有些机械可以省功
C.任何机械都可以省力,但不能省距离
D.有些机械可以省力,有些机械可以省距离,但都不能省功
B
D
5.(烟台莱州期末)使用简单机械时( )
A.一定省力
B.可能省力,一定不能省功
C.可能省力,也可能省功
D.可能省功,一定不能省力
6.在使用机械做功时,下列说法正确的是( )
A.省距离的机械可以省力,但一定费功
B.省力的机械也可以省功
C.省距离的机械可以省力,但不能省功
D.省力的机械一定费距离,但不省功
B
D
7.(菏泽巨野期末)根据功的原理可知使用任何机械都不能省功,我们现在仍然使用着各种机械的原因是 。?
8.(滨州无棣期末)如图所示,将相同重物提升相同高度时,两小儿发生争辩,关于机械省力及省功的辩论,你支持小芳还是小明的说法?答:支持
? 不支持另外一方的原因 。?
使用机械可以省力或给我们带来方便
小明的说法
使用任何机械都不省功
总结与归纳
1.功的原理是使用任何机械都不省功,但是人们在生产生活中几乎处处都在使用机械,因为使用机械时,我们可以省力,或者可以省距离。
2.斜面是一个与水平面成一定夹角的倾斜的平面。向车上装重物时,常用木板搭成斜面,把重物推上去。如右图所示。如图所示,物体所受重力为G,斜面长度为L,高为h,F为沿斜面拉物体的力。根据功的原理,我们知道使用任何机械都不能省功。如果不计物体与斜面之间的摩擦,用力F沿斜面把物体匀速推上去所做的功,应该等于直接将物体举高所做的功。
根据功的原理:W1=W2,可得FL=Gh,所以F= 。
【基础巩固练】
1.(济宁期末)如图所示,AB=3AE,AC=2AE,AD=1.5AE,若把物体沿AB、AC、AD三个斜面匀速地拉到顶端A时,(不计摩擦)则( )
A.沿着AB用的拉力小,做功多
B.沿着AC用的拉力小,做功多
C.沿着 AD用的拉力大,做功少
D.沿着三个斜面用的拉力不相等,做功一样多
2.甲、乙两人欲分别将质量为90 kg 的重物自地面移至同一高度处,甲沿光滑斜面施力推重物,乙利用定滑轮使重物垂直上升,如图所示,重物均匀速移动,则( )
A.甲比乙省力,但甲对物体做功较多
B.甲比乙省力,但两人对物体做功相同
C.乙比甲省力,但两人对物体做功相同
D.乙比甲省力,但甲对物体做功较多
D
B
3.(淄博沂源期末)如图是一种切甘蔗用的铡刀示意图。下列说法正确的是( )
A.铡刀实质上是一种费力杠杆
B.使用铡刀时可以省功
C.甘蔗放在b点比a点切更省力
D.手沿F2方向用力比沿F1方向更省力
4.用一根杠杆把一个重120 N的物体匀速举高0.3 m,杠杆的动力作用点下降0.9 m,则动力做的功是 J,动力是 N。(不计杠杆的重力和摩擦阻力)?
5.重400 N的物体放在地面上,人直接用手把物体匀速提到离地面1.5 m高的车厢里,手对物体施力 N,人对物体做功 J。如果用动滑轮吊装物体,人手对绳子的拉力是 N,人通过这个动滑轮对物体做功 J。(不计滑轮重和摩擦)?
D
36
40
400
600
200
600
6.(淄博临淄二模)斜面也是一种能省力的简单机械,在生活中也有着广泛的应用。在生活中要将一个非常重的物体搬到高处,在不能直接搬上去的时候可以沿斜面拉上去,盘山公路就是应用斜面能省力的特点修建的。在山区常见到如图所示的盘山公路。修建盘山公路是利用我们学过的一种简单机械 的原理,这样做的主要目的是使汽车在上坡时能够 。?
7.某小组的同学在物理课上研究动滑轮的使用特点时,老师提醒同学们要正确分析现象和数据得出对应的结论。
(1)小涵想知道在动滑轮中绳子两端的拉力是否相等?于是小涵在动滑轮左侧的绳端也挂了一个弹簧测力计,接下来小涵应该如何实验才能得出结论?
斜面
省力
拉动右侧的弹簧测力计,读出两个测力计的示数,进行比较;
(2)实验中应该 拉动弹簧测力计。观察图中信息,小涵发现与老师说的动滑轮可以省一半的力的结论不相符,主要原因是:
? 。?
(3)小涵还想继续探究使用动滑轮时的做功情况,看一看使用动滑轮能否省功。问小涵还需要测量什么?比较什么?从而得出结论。
匀速竖直向上
AD没有考虑动滑轮的重力及绳和轮之间的摩擦
需要测量:物体上升的高度h,绳子自由端移动的距离s,比较Gh和Fs大小得出结论。
8.如图所示,小刚沿着斜坡进行晨跑。已知小刚体重为500 N,他用50 s的时间跑完长为200 m、高为10 m的斜坡。这过程中,求:
(1)小刚克服重力做的功为多少?
(2)小刚克服重力做功的功率为多少?
解:(1)小刚克服重力做的功为W=Gh=500 N×10 m=5×103 J
(2)小刚克服重力做功的功率为P=W/t=5×103 J/50 s=100 W
【核心素养练】
9.在学习功的原理后,为了验证结论,小柯找来杠杆和动滑轮做实验,记录数据如下:
0.2
记录 提升重物做功 动力做功
实验 物重(牛) 高度(米) 功(焦) 动力(牛) 动力方向上通过距离(米) 功(焦)
杠杆实验 10 ____ 2 4 0.5 2
动滑轮实验 4 0.3 1.2 2.2 0.6 1.32
(1)完成表中没有填写的空格。
(2)他发现重物做功和动力做功在动滑轮实验中不相等。其原因是
。?
要克服动滑轮重和摩擦做额外功
(共23张PPT)
第一节 杠杆
第1课时 杠杆及平衡条件
【知识梳理】
一、认识杠杆
1.概念:一根硬棒,在力的作用下能绕着 转动,这根硬棒叫做杠杆。?
2.杠杆的五要素:如图所示
(1)支点:杠杆可以绕其 的点,用字母 表示。?
(2)动力:使杠杆 的力,用字母 表示。?
(3)阻力: 杠杆转动的力,用字母 表示。?
(4)动力臂:从支点O到 的距离,用字母 表示。?
(5)阻力臂:从支点O到 的距离,用字母 表示。?
固定点
转动
O
转动
F1
阻碍
F2
动力F1的作用线
l1
阻力F2的作用线
l2
二、杠杆的平衡条件
1.在探究“杠杆平衡条件”实验时,要将杠杆的 挂在支架上,并调节杠杆在水平位置 。?
2.杠杆的平衡条件是 。?
中点
平衡
动力×动力臂=阻力×阻力臂
【导学园地】
Ⅰ.(1)杠杆一定是硬棒,但可以是直的,也可以是弯的。
(2)支点固定不动且一定在杠杆上。
(3)力臂是支点到力的作用线的垂直线段,不是支点到力的作用点的连线。且力臂不一定在杠杆上。
Ⅱ.利用杠杆平衡条件:F1l1=F2l2,只要已知其中的任意三个量,便可以求出第四个量。
探究点一、 杠杆
【典题1】下列关于杠杆的说法中正确的是( )
A.杠杆必须是一根直棒
B.杠杆不一定要有支点
C.杠杆的动力作用线不能通过支点
D.杠杆的力臂是从支点到力的作用点的距离
【变式训练1-1】如图所示的杠杆中,动力的力臂用l表示,图中所画力臂正确的是( )
A B C D
C
D
【变式训练1-2】如图所示,OB是以O点为支点的杠杆,F是作用在杠杆B端的力。图中线段AB与力F的作用线在一条直线上,且OA⊥AB,线段 (选填“OA”“AB”或“OB”)表示力F的力臂。?
OA
探究点二、杠杆的平衡条件
【典题2】(淄博临淄一模)如图,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(与水平方向成30°角)拉杠杆,使杠杆在水平位置平衡时,测力计的示数为3 N。下列说法正确的是( )
A.动力臂为OA,大小为8 cm
B.此时为省力杠杆
C.钩码总重为2 N
D.若改为竖直向上拉A点,则为了保持杠杆水平位置平衡,测力计的示数应大于3 N
C
【变式训练2-1】(潍坊质检)小明在“探究杠杆平衡条件”的实验中,先在杠杆两侧挂钩码进行实验探究,再用弹簧测力计取代一侧的钩码继续探究,如图所示,他这样做的最终目的是( )
A.便于直接测量力臂的大小
B.便于提供不同大小的拉力
C.手拉弹簧测力计,使整个装置更加稳定,便于实验
D.便于提供不同方向的拉力,得出普遍规律
D
【变式训练2-2】(德阳中考)如图所示是探究杠杆平衡条件的几个实验情景:
甲 乙 丙
(1)挂钩码前,杠杆在如图甲所示的位置静止,此时杠杆 (选填“达到”或“没有达到”)平衡状态,接下来调节杠杆两端的螺母,使杠杆处于 。?
(2)如图乙所示,A点挂有2个质量均为50 g的钩码、为了让杠杆在水平位置平衡,应在B点挂 个质量均为50 g的钩码。?
(3)如图丙所示,现给你一个量程为0~2 N的弹簧测力计,若干个50 g的钩码,钩码挂在C点处,现使用弹簧测力计和钩码使杠杆在水平位置平衡,则在C点处所挂钩码的最多个数为 个。?
达到
水平位置平衡
3
6
1.如图所示,这款图钉来自于一个初中生的创意,翘起部分为我们预留下施力空间。图钉作为杠杆,当按图所示施力时其支点为( )
A.A点 B.B点
C.C点 D.D点
2.下列杠杆平衡的是(杆重和摩擦均不计)( )
A B C D
C
A
3.(淄博周村二模)把汤匙放在手指上,仔细调节使其在手指上平衡,如图。汤匙在手指上的左侧部分质量为m左,右侧部分的质量为m右,则m左与m右的关系正确的是( )
A.m左=m右
B.m左>m右
C.m左D.无法判断
4.救援队员使用撬棒把滚落在公路上的石块撬起,如图所示,若在撬棒D点沿DM方向用力撬起石块1,撬棒的支点是 点;若救援队员在撬棒D点沿DN方向用力撬起石块1,撬棒的支点是 点。?
C
A
C
5.(济宁邹城一模)如图是一种拉杆式旅行箱的示意图,若旅行箱内装满物体且质量分布均匀,其总重为210 N,轻质拉杆拉出的长度是箱体长度的二分之一,要是旅行箱和拉杆构成的杠杆水平平衡,则竖直向上的拉力F为 N。?
6.(莱芜中考)如图所示,杠杆在力F1、F2的作用下(F2未画出)处于平衡状态。O为支点,L2是力F2的力臂,请在图中画出F1的力臂L1和力F2的示意图。
答案：如图所示
70
总结与归纳
1.杠杆的理解:杠杆有很多变形,它可以是直的,也可以是弯的,甚至是一些不规则形状的物体,关键是它可以转动,而不一定正在转动。
2.杠杆的五要素(一支点、二力、二力臂):
(1)支点是杠杆绕着转动的固定点,所以支点一定在杠杆上,但不一定在杠杆的中点。
(2)动力和阻力均是杠杆受到的力,它们的作用点均在杠杆上;动力和阻力使杠杆转动的效果相反,如果动力能使杠杆顺时针转动,则阻力使杠杆逆时针转动。
(3)力臂是指支点到力的作用线的垂直距离,而不是支点到力的作用点的距离。
3.探究杠杆的平衡条件:
(1)使杠杆在水平位置平衡,平衡螺母的调节方法:哪端高向哪调。
(2)实验前调节杠杆在水平位置平衡的目的:
①便于测量力臂;
②使杠杆的重心落在支点上,消除杠杆重力对平衡的影响。
(3)实验中多次改变力和力臂的大小进行实验的目的,避免实验的偶然性,得出普遍规律。
4.杠杆平衡条件的应用:
(1)求力:利用杠杆的平衡条件公式进行计算。
①求动力: 。
②求阻力: 。
(2)判断杠杆是否平衡:若满足杠杆的平衡条件 ,则杠杆平衡;若 ,则力和力臂乘积大的那一端下沉。
(3)杠杆的平衡条件若用比例式表示,可以写成 ,该式表示的物理意义是:动力臂是阻力臂的几倍,动力就是阻力的几分之一。
【基础巩固练】
1.如图所示,小华用苹果和桔子来玩跷跷板。她将苹果、桔子分别吊在轻杆的左、右两端,放手后,杆马上转动起来。使杆逆时针转动的力是
( )
A.苹果的重力
B.桔子的重力
C.吊桔子的绳对杆的拉力
D.吊苹果的绳对杆的拉力
2.(枣庄中考)如图是小明探究“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( )
A.先变小后变大 B.先变大后变小
C.逐渐变大 D.逐渐变小
D
A
3.(天津模拟)在如图甲所示的实验装置中,弹簧测力计的示数如图乙,那么每个钩码的重力为(g取10 N/kg)( )
甲 乙
A.0.09 N B.0.9 N C.9 N D.0.45 N
4.(温州中考)如图为吸盘式挂杆,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的关系图象为( )
A B C D
B
D
5.(烟台中考)如图所示,一根质地均匀的木杆可绕O点自由转动,在木杆的右端施加一个始终垂直于杆的作用力F,使木杆从OA位置匀速转到OB位置的过程中,力F的大小将( )
A.一直是变大的 B.一直是变小的
C.先变大,后变小 D.先变小,后变大
6.某同学用图示装置做探究杠杆平衡条件的实验,图中杠杆匀质且标有均匀刻度。当杠杆水平平衡后,在左侧第2格上挂3个相同的钩码,则应在右侧第3格上挂 个相同的钩码才能使杠杆水平平衡;若在右侧改用弹簧测力计向下拉,弹簧测力计由竖直方向逐渐向左转动,杠杆始终保持水平平衡,则弹簧测力计的示数将逐渐 (选填“增大”“减小”或“不变”)。?
C
2
增大
7.(烟台中考)如图为吊车起吊货物的工作示意图,请在图中画出动力、阻力和阻力臂。
答案：如图所示
8.在“探究杠杆的平衡条件”实验中:
甲 乙
(1)图甲中,为使杠杆在水平位置平衡,应将右端的平衡螺母向 侧调节。?
(2)图乙中,杠杆恰好处于水平平衡状态,若在A处下方再挂一个钩码,则B处所挂钩码须向右移动 格,可使杠杆在水平位置再次平衡。?
右
1
(3)杠杆处于图甲所示位置时,小李同学就在杠杆上挂钩码进行实验,小明认为这样操作会对实验产生以下影响:
①杠杆自身重力可能会对实验产生影响
②可能不便于测量力臂或出现力臂测量错误
③无法得出杠杆平衡条件
你认为正确的是 。?
A.①② B.①③ C.②③
A
【核心素养练】
9.(咸宁中考)小敏同学参加研学旅行时,在湖边捡到一块漂亮的小石块,她用家中常见物品与刻度尺巧妙地测出了小石块的密度,她的测量方案如下:
①用细绳将一直杆悬挂,调节至水平位置平衡,记下细绳在直杆上的结点位置O;
②将一重物悬于结点O左侧的A点,小石块悬于结点O的右侧,调整小石块的位置,如图所示,当小石块悬于B点时,直杆在水平位置平衡;
③用刻度尺测量OA的长度为L1,OB的长度为L2;
④保持重物的悬点位置A不变,将结点O右侧的小石块浸没在盛水的杯中(且未与杯底、杯壁接触),调整小石块的悬点位置,当小石块悬于C点时,直杆在水平位置平衡;
⑤用刻度尺测量OC的长度为L3。
请根据她的测量方案,回答以下问题:
(1)实验中三次调节了直杆在水平位置平衡。其中,第一次调节水平平衡是 ,第二次调节水平平衡是 ;(均选填“a”或“b”)?
a.消除直杆自重的影响
b.便于测量力臂
(2)实验中长度 (选填“L1”“L2”或“L3”)的测量是多余的;?
(3)C点应该在B点的 (选填“左”或“右”)侧;?
(4)小石块密度的表达式为ρ= (选用字母ρ水、L1、L2、L3表示)。?
a
b
L1
右
(共19张PPT)
第一节 杠杆
第2课时 杠杆的分类与应用
【知识梳理】
1.省力杠杆
(1)概念:动力臂 阻力臂的杠杆叫省力杠杆,例如钢丝钳、手推车等。?
(2)特点:省力杠杆能够 力,但要 距离。?
2.费力杠杆
(1)概念:动力臂 阻力臂的杠杆叫费力杠杆,例如理发剪刀,缝纫机脚踏板等。?
(2)特点:费力杠杆虽然 力,但可以 距离。?
3.等臂杠杆
(1)概念:动力臂 阻力臂的杠杆叫等臂杠杆,例如天平。?
(2)特点:等臂杠杆既 力,也 力;既 距离,也
距离。?
大于
省
费
小于
费
省
等于
不省
不省
不省
不费
【导学园地】
省力的杠杆一定费距离,费力的杠杆一定省距离,既省力又省距离的杠杆是不存在的。杠杆无论是省力的还是费力的都各有特长,在运用时要扬长避短,将其运用于不同的地方。
探究点一、杠杆的分类
【典题1】(烟台中考)如图所示,属于费力杠杆的是( )
A.钢丝钳 B.撬棒 C.独轮车 D.钓鱼竿
【变式训练1-1】如图所示的机械是人们在日常生活里常见的,其中能省力的是( )
A.推小车 B.筷子 C.划船的桨 D.扫帚
D
A
【变式训练1-2】(烟台乳山期末)工人师傅用独轮车搬运砖块,车和砖块所受的重力G=1 200 N,有关尺寸如图所示,工人师傅推车时,人手向上的力F的大小是 N,独轮车是 杠杆。?
400
省力
探究点二、最小力的判断及作图
【典题2】如图所示,用一根硬棒搬动一个石块,棒的上端A是动力的作用点,若要用最小的力搬动石块,请标出杠杆的支点O,并画出最小动力F的示意图。
答案：如图所示
【变式训练2-1】如图所示,O是支点,在B端挂一重物,为使杠杆水平平衡,要在A端施加一个力,下列说法正确的是( )
A.F1最小 B.F2最小
C.F3最小 D.一样大
B
【变式训练2-2】如图所示,重为9 N的物体挂在B处,O为支点,要想使杠杆保持水平平衡,在A处施加的最小的力是 N,方向 。?
3
竖直向上
探究点三、生活中杠杆的应用
【典题3】如图所示,我们在拖动行李箱时一般先拉出行李箱上方的拉杆,这样做的目的是( )
A.减小阻力臂,省力
B.增大阻力臂,省力
C.减小动力臂,省力
D.增大动力臂,省力
【变式训练3-1】(临沂罗庄期末)“绿色低碳生活,从垃圾分类开始”。如图是一种轮式垃圾桶,拖动时它相当于一个 (选填“省力”或“费力”)杠杆;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。?
D
省力
75
1.下列工具在使用时属于费力杠杆的是( )
A.镊子 B.剪子 C.钳子 D.起子
2.在如图所示的四种剪刀中,正常使用时,动力作用点在阻力作用点和支点之间的是( )
A B C D
A
D
3.如图所示,起瓶器开启瓶盖时,可看作是( )
A.以B为支点的费力杠杆
B.以B为支点的省力杠杆
C.以A为支点的费力杠杆
D.以A为支点的省力杠杆
4.如图是一种切甘蔗用的铡刀示意图。铡刀实质上是一种 (选填“省力”或“费力”)杠杆,甘蔗放在 (选填“a”或“b”)点更易被切断。 ?
D
省力
a
5.如图所示,轻质杠杆OA可绕O点在竖直平面内旋转,请在图中画出物体所受重力和使杠杆保持平衡的最小力F的示意图。
答案：如图所示
总结与归纳
1.生活中的三类杠杆:
杠杆分类 力臂关系 作用特点 应用实例
是否省力 是否省距离
省力杠杆 l 1> l 2 省力 费距离 把手、核桃钳、起子等
费力杠杆 l 1< l 2 费力 省距离 钓鱼竿、理发剪等
等臂杠杆 l 1= l 2 不省力,不费力 不省距离,不费距离 托盘天平等
2.杠杆平衡的最小力或最小力的力臂:根据杠杆的平衡条件可以知道,在阻力和阻力臂的乘积一定时,若动力臂最大,动力就最小。当力臂为支点与力的作用点的连线时,力臂取最大值。这可以解决用撬杠撬重物更省力的问题。
3.杠杆最小力的判断
找杠杆“最小力”:由F1l1=F2l2知,F2l2一定,F1l1成反比。
【基础巩固练】
1.(临沂中考)各式各样的剪刀都是一对对杠杆。下列剪刀,最适合剪开较硬物体的是( )
A B C D
2.(聊城中考)人体中的许多部位都具有杠杆的功能。如图是人用手托住物体时手臂的示意图,当人手托5 kg的物体保持平衡时,肱二头肌收缩对桡骨所施加力的大小一定( )
A.大于5 kg B.大于49 N
C.小于49 N D.等于49 N
B
B
3.(济南历下一模)如图所示,钓鱼时,钓鱼竿可看成一根杠杆,则下列分析正确的是( )
A.省力杠杆,支点是A点
B.费力杠杆,支点是A点
C.省力杠杆,支点是B点
D.费力杠杆,支点是B点
4.(德州模拟)如图所示的是常用指甲刀的实物及结构示意图,下列说法中不正确的是( )
A.指甲刀上只有两个杠杆,一个省力杠杆和一个费力杠杆
B.杠杆D处刀刃较薄,是为了增大压强
C.杠杆ABC上有粗糙的花纹,是为了增大摩擦
D.ABC是一个省力杠杆
B
A
5.(泰安肥城一模)皮划艇是我国奥运优势项目之一,如图所示,比赛中运动员一手撑住桨柄的末端(视为支点),另一手用力划桨。下列说法正确的是( )
A.此运动中桨柄是一个省力杠杆
B.为省距离,可将用力划桨的手远离支点
C.为省力,可将用力划桨的手远离支点
D.将用力划桨的手靠近支点,既能省力又能省距离
6.如图所示,撬起瓶盖的起瓶器是属于 (选填“省力”“费力”或“等臂”)杠杆,其支点是图中 点。?
C
省力
A
7.如图所示,一位母亲推着婴儿车行走,当前轮遇到障碍物时,母亲向下按扶把,若把婴儿车视为杠杆,这时杠杆的支点是 ;当后轮遇到障碍物时,母亲向上抬起扶把,这时婴儿车可视为 (选填“省力”或“费力”)杠杆。?
8.如图所示是小英用扫帚打扫地面卫生的情景,此时扫帚属于 (选填“省力”“费力”或“等臂”)杠杆。平时用力扫地,是通过
的方法来增大摩擦,可使地面打扫得更干净。?
后轮
省力
费力
增大压力
9.(淄博临淄一模)如图甲所示为指甲剪及其平面图,它使用时相当于两个杠杆,在图乙杠杆简化图画出最小动力F1和阻力臂L2。
甲 乙
答案：如图所示
【核心素养练】
10.如图,轻杆OA可绕O点自由转动,用细线将15 N的重物挂在A处,小林在B处用竖直向上的拉力提住轻杆,OB和BA长度之比为3∶5,下列问题中,轻杆始终在水平位置处于平衡。
(1)此杠杆类型与 (选填“钓鱼竿”或“羊角锤”)相同。?
(2)拉力大小为 N。?
(3)若仅增加物重,则拉力的变化量与物重的变化量之比为 。?
(4)若拉力方向变为图中虚线所示方向,则拉力将变 。?
钓鱼竿
40
8∶3
大
小专题六 机械效率的计算
类型1 滑轮及滑轮组机械效率的计算
1.(德州中考)如图所示的滑轮组中,动滑轮重1 N,小强用6 N的拉力F通过该滑轮组匀速拉起重10 N的物体,物体沿竖直方向上升0.4 m。此过程中,额外功和机械效率分别是( )
A.0.4 J 83.3%
B.0.8 J 91.7%
C.0.8 J 83.3%
D.0.4 J 91.7%
2.(淄博临淄二模)如图,滑轮组的每个滑轮质量相同,用它们将重为G1、G2的货物提升相同的高度(不计绳重和摩擦),下列说法正确的是( )
A.用同一个滑轮组提起不同重物时,其机械效率不变
B.若G1=G2,则甲、乙滑轮组所做的额外功相等
C.若G1=G2,则拉力F1与F2所做的总功相等
D.若G1=G2,则甲的机械效率大于乙的机械效率
3.建筑工人用如图所示的滑轮组,在4 s内将重为1 500 N的物体沿水平方向匀速移动2 m的过程中,所用的拉力大小为375 N,物体受到水平地面的摩擦力为物重的0.4倍。在此过程中下列说法正确的是( )
A.绳子自由端沿水平方向移动了6 m
B.物体受到的拉力为750 N
C.拉力F的功率为750 W
D.滑轮组的机械效率为80%
4.(咸宁中考)用如图所示的滑轮组将重为G的物体匀速提升了h,作用在绳上的拉力大小为F,则总功为 ,额外功为 ,效率为 。(用题中给出的物理量表示)?
5.(淄博张店一模)小明用如图所示的动滑轮提起180 N的水桶,动滑轮重20 N(不计绳重和摩擦),10 s内将水桶提升20 cm,则小明拉绳子的动力为 N,绳子自由端运动的速度是 m/s;如果将水桶中的水取出30 N,再次提起时动滑轮的机械效率将 (选填“变大”“变小”或“不变”)。?
6.(淄博临淄二模)如图所示,在建筑工地上,起重机械吊着重2 400 N的物体竖直匀速升高了0.5 m。若此过程中滑轮组的机械效率为80%,不计绳重和滑轮轴与轮间摩擦。(g取10 N/kg)求:
(1)此过程中所做的有用功;
(2)此过程中所做的总功;
(3)绳端的拉力F。
7.(潍坊中考)一辆质量为1.5×103 kg的汽车陷入一泥泞路段,司机师傅利用滑轮组和周围条件,组装成了如图所示的拖车装置。已知汽车通过泥泞路段需移动8 m距离,汽车在泥泞路段受到的阻力为车重的0.1倍,滑轮组的机械效率为80%,g取10 N/kg。在将车匀速拖离泥泞路段过程中,求:
(1)做的有用功;
(2)作用在绳子自由端的拉力。
类型2 杠杆机械效率的计算
8.如图中测力计的示数F始终为2.5 N,测力计上升的高度s为0.2 m。物块重G为1.5 N,物块上升高度h为0.3 m,则拉力做的总功为 J,机械效率为 。?
第7题 第8题
9.(徐州一模)如图所示,在测定杠杆机械效率的实验中,竖直向上匀速拉动弹簧测力计,使挂在杠杆OB下面的物块缓慢上升至虚线位置,测力计的示数F为 N,测力计上升的高度s为0.2 m。物块G重1.5 N,物块上升的高度h为0.3 m,则杠杆的机械效率为 ,如果G变大,此杠杆的机械效率将变 。?
类型3 斜面机械效率的计算
10.如图所示,在斜面上拉一重50 N的木块到0.3 m高处,木块沿斜面向上移动了1 m,共耗时5 s,已知拉力为20 N,则拉力的功率为 W,此斜面的机械效率为 。?
11.(淄博临川模拟)如图所示的简单机械是由固定的斜面和滑轮组成的。若斜面的长L与斜面高h的比值为2,整个机械的效率为80%,则使用该机械将重物沿斜面缓慢拉上的过程中,作用力F与重物所受重力G的之比为 。?
类型4 功、功率及机械效率的综合计算
12.如图所示,用滑轮组提升重物时,重400 N的物体在10 s内匀速上升了1 m。已知拉绳子的力F为250 N,则提升重物的过程中( )
A.做的总功是400 J
B.拉力F的功率是25 W
C.绳子自由端被拉下1 m
D.滑轮组的机械效率是80%
13.(枣庄模拟)如图是工人将重160 N的物体匀速放下的过程,已知物体下降的距离为2 m,用时4 s,工人的拉力为50 N,工人质量为60 kg。(物体未浸入水中,且不计绳重及摩擦)
(1)求工人放绳的速度;
(2)求滑轮组的效率η1;
(3)如果物体完全浸没水中后滑轮的机械效率为η2,已知η1∶η2=4∶3(物体在水中仍匀速下降,动滑轮不会浸入水中且不计绳重及摩擦,g取10 N/kg)。求当物体完全浸没水中后,工人对地面的压力。
小专题六 机械效率的计算
1.C 2.D 3.D 4.3Fh 3Fh -Gh
5.100 0.04 变小
6.解:(1)重物升高0.5 m的过程中,拉力所做的有用功:W有用=Gh=2 400 N×0.5 m=1 200 J;
(2)由η==80%得所做总功:W总===1 500 J;
(3)由题图知,n=3,拉力端移动距离s=nh=3×0.5 m=1.5 m,
由W总=Fs得绳端的拉力:F===1 000 N。
7.解:(1)汽车在泥泞路段受到的阻力:f=0.1mg=0.1×1.5×103 kg×10 N/kg=1.5×103 N;将车匀速拖离,由二力平衡条件可得,滑轮组对车的拉力:F拉=f=1.5×103 N;
所做有用功:W有用=F拉s车=1.5×103 N×8 m=1.2×104 J。
(2)由图可知n=3,则绳子移动的距离:s绳=3s车=3×8 m=24 m,由η=可得总功:W总===1.5×104 J;
由W总=Fs绳可得,作用在绳子自由端的拉力:F===625 N。
8.0.5 90% 9.2.5 90% 大 10.4 75%
11.5∶16 12.D
13.解:(1)物体下降速度为:v===0.5 m/s;
由题图知,n=4,绳子上升的速度为:v绳=4v物=4×0.5 m/s=2 m/s;
(2)绳子运动距离s=4h=4×2 m=8 m;
放绳子的有用功:W有用1=Gh=160 N×2 m=320 J;
放绳子的总功:W总1=Fs=50 N×8 m=400 J;
滑轮组的效率:η1==×100%=80%;
(3)物体未浸入水中时,不计绳重及摩擦,动滑轮受到重物对它的拉力、本身的重力、绳子的拉力,由F=(G动+G)可得,动滑轮重力:G动=4F-G=4×50 N-160 N=40 N;
已知η1∶η2=4∶3,则物体完全浸没水中后滑轮组的机械效率为:η2=η1=×80%=60%;
物体完全浸没水中后,滑轮组对物体的拉力做的功为有用功,不计绳重及摩擦,克服动滑轮重力做的功为额外功,则此时滑轮组的机械效率:
η2=====60%,
解得滑轮组对物体的拉力:
F拉=60 N;
完全入水后,动滑轮受到重物对它向下的拉力、本身向下的重力、4段绳子向上的拉力,由力的平衡条件可得:4F=F拉+G动,
则人对绳子的拉力:F=(F拉+G动)=(60 N+40 N)=25 N,
因为物体间力的作用是相互的,所以绳子对人的拉力也为25 N;
人的重力为:G人=m人g=60 kg×10 N/kg=600 N,对人进行受力分析可知,人受竖直向下的重力、竖直向下的拉力、竖直向上的支持力,则人受到竖直向上的支持力:F支=G人+F=600 N+25 N=625 N。因为物体间力的作用是相互的,则人对地面的压力为625 N。
小专题四 简单机械的作图
类型1 杠杆动力、阻力及力臂作图
1.(济宁期末)在图中画出力F对支点O的力臂l,并标记出来。
2.东营地区油气资源丰富,如图为本地区标志性机械“提油机”,提油机的旋转臂实质上是一根杠杆,其支点为O,请在图中画出力F的力臂l。
3.(威海中考)如图是一种活塞式抽水机的示意图,其中手柄AOB是一个杠杆,杠杆在动力F1的作用下绕O点匀速转动,请在图中画出杠杆在B点受到阻力的示意图和F1的力臂。
4.(莱芜中考)如图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。在图上画出动力臂L1和阻力F2的示意图。
5.(滨州无棣一模)如图甲所示的胶棉拖把采用对板挤水的方式,拖把杆上有一辅助挤水的拉手,其水平放置的侧视图如图乙所示,请在图乙上确定并标出拉手的支点O的位置,并画出动力F1的力臂L1和阻力F2的力臂L2的示意图。
甲 乙
类型2 最小动力的作图
6.(泰安肥城二模)如图,AC为杠杆,O为支点,在B点处挂个重物,画出杠杆在如图位置平衡时,所需的最小动力及其动力臂。
7.(临沂模拟)物体M在杠杆AOB作用下如图位置静止,试在A点作出使杠杆在如图位置平衡时的最小力。
8.(枣庄滕州模拟)如图所示,杠杆在图示位置平衡,货物C重200 N。可以在A点或B点作用一动力F,力的作用点或方向不同,则大小也不同。请画出最小动力F和货物C所受重力的示意图。
9.(济宁鱼台二模)如图,画出使杠杆ABC平衡时的阻力F2和最小动力F1的示意图。
10.(德州中考)手机自拍已成一种时尚。如图所示是使用自拍杆辅助手机进行自拍时的示意图,将自拍杆看作一个轻质杠杆,O点是支点。请在图中画出:
(1)施加在A点最小的动力F1;
(2)力F2的力臂L2。
小专题四 简单机械的作图
1.如图所示 2.如图所示
3.如图所示 4.如图所示
5.如图所示 6.如图所示
7.如图所示 8.如图所示
9.如图所示 10.如图所示
小专题五 杠杆的动态平衡分析
类型1 探究杠杆平衡条件中的动态平衡
1.(淄博张店期末)杠杆平衡时,下列说法正确的是( )
A.动力+动力臂=阻力+阻力臂
B.若再只增加一个力,则杠杆一定失去平衡
C.从支点到动力作用点的距离等于从支点到阻力作用点的距离
D.以上三种说法都不对
2.(济宁中考)小梦在做探究杠杆平衡条件的实验时,先在杠杆两侧挂钩码进行实验探究,再用弹簧测力计取代一侧的钩码继续探究,如图所示,他这样做的最终目的是( )
A.便于直接读出拉力的大小
B.便于提供不同方向的拉力
C.便于正确认识力臂
D.便于测量力臂的大小
3.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两处各加1个钩码,g取10 N/kg,那么杠杆( )
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
4.(青岛中考)如图为探究杠杆平衡条件的实验装置,杠杆平衡时,钩码对杠杆的阻力F2=10 N,阻力臂l2=20 cm,测力计示数F1=25 N,则动力臂l1为( )
A.15 cm B.8 cm
C.50 cm D.80 cm
5.(烟台模拟)某同学利用身边的塑料直尺和硬币若干来验证杠杆平衡的条件,如图所示,当杠杆在水平位置平衡时,他测出从支点O到硬币边缘的距离作为力臂l1和l2的大小,他测力臂的方法是 (选填“正确”或“错误”)的。如果两边的硬币以相同大小的速度同时做远离支点的匀速移动,则杠杆 (选填“仍平衡”“向左倾斜”或“向右倾斜”)。?
类型2 利用杠杆平衡条件进行杠杆的动态平衡的计算
6.用细绳系住厚度不均匀的木板的O处,木板恰好处于静止状态,且上表面保持水平。如图所示,两玩具车同时从O点附近分别向木板的两端匀速运动,要使木板在此过程始终保持平衡,必须满足的条件是( )
A.两车的质量相等
B.两车的速度大小相等
C.质量较小的车速度较大
D.两车同时到达木板两端
7.如图所示,杠杆处于平衡状态,如果将物体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,右端下沉
C.杠杆不能平衡,左端下沉
D.无法判断
8.(济宁嘉祥模拟)一根轻质杠杆两端分别挂着质量不等的两铁块,如图所示,此时杠杆静止。若将铁块1浸没于水中,同时将铁块2浸没于酒精中,则下列说法正确是( )(ρ水=1.0×103 kg/m3,ρ酒精=0.8×103 kg/m3)
A.杠杆仍然平衡
B.左端下沉,右端上升
C.左端上升,右端下沉
D.无法确定
9.(泰安中考)一位泰山挑山工用一根长1.8 m的扁担挑起货物,如图为扁担示意图,若在扁担的A端挂200 N的物体,B端挂300 N的物体,挑起重物时使扁担水平平衡,则挑山工肩膀需顶在距A端 m远的位置(不计扁担的重力)。?
10.(烟台乳山期中)如图所示,质量不计的光滑木板AB长1.5 m,可绕固定点O转动,离O点0.6 m的B端挂一个30 N的重物G,在A端用与水平地面成30°夹角的力F拉住,杠杆平衡时,拉力F= N,若拉力F与水平地面的角度减小后仍斜向下拉,则大小将 (选填“变大”“变小”或“不变”)。?
11.小金将长为0.6 m、质量可忽略不计的木棒搁在肩上,棒的后端A挂一个40 N的物体,肩上支点O离后端A为0.2 m,他用手压住前端B使木棒保持水平平衡,如图所示,小金的质量为50 kg,则此时手压木棒的压力大小为 N,肩对木棒的支持力大小为 N,人对地面的压力大小为 N。(g取10 N/kg)?
12.(临沂期中)一把杆秤不计自重,提纽到秤钩距离是4 cm,秤砣质量250 g。用来称质量是2 kg的物体,秤砣应离提纽多远,秤杆才平衡?若秤杆长60 cm,则这把秤最大能称量多少千克的物体?
13.(烟台中考)某课外科技小组的同学对自动冲水装置进行了研究(如图所示)。该装置主要由水箱、浮球B、盖板C和一个可以绕O点自由转动的硬杆OB构成,AC为连接硬杆与盖板的细绳。随着水位的上升,盖板C所受的压力和浮球B所受的浮力均逐渐增加,当浮球B刚好浸没到水中时,硬杆OB处于水平状态,盖板C恰好被打开,水箱中的水通过排水管排出。经测量浮球B的体积为1×10-3 m3,盖板的横截面积为6×10-3 m2,O点到浮球球心的距离为O点到A点距离的3倍。不计硬杆、盖板以及浮球所受的重力以及盖板的厚度。求:(g取10 N/kg)
(1)水箱内所能注入水的最大深度;
(2)在你以上的计算中忽略了硬杆、盖板以及浮球的重力,如果考虑它们的重力,你认为设计时应采取哪些措施可保证自动冲水装置正常工作?(写出一种措施即可)
小专题五 杠杆的动态平衡分析
1.D 2.C 3.A 4.B
5.错误 向右倾斜
6.C 7.C 8.C
9.1.08 10.40 变大 11.20 60 540
12.解:(1)由F1L1=F2L2,得2 kg×g×4 cm=0.25 kg×g×L2
解得:L2=32 cm;
(2)M×g×4 cm=0.25 kg×g×(60-4) cm
解得:M=3.5 kg。
13.解:(1)当浮球B刚好浸没到水中时,排开水的体积和自身的体积相等,
则浮球B受到的浮力:F浮=ρgV排=ρgVB=1.0×103 kg/m3×10 N/kg×1×10-3 m3=10 N,
此时硬杆OB处于水平状态,由杠杆的平衡条件可得:FA·OA=F浮·OB,
则盖板受到绳子的拉力:F=F浮=3×10 N=30 N,
盖板C恰好被打开时,处于平衡状态,受到绳子的拉力和液体对盖板的压力是一对平衡力,所以,水对盖板的压力F压=F=30 N,
由p=可得,盖板受到水的压强:
p=== 5 000 Pa,
由p=ρgh可得,水箱内所能注入水的最大深度:
h===0.5 m;
(2)考虑硬杆、盖板以及浮球的重力时,绳子对盖板的拉力减小,根据杠杆的平衡条件可知,要使盖板被打开,应增大绳子的拉力,可以增大浮球体积增大浮力的大小(或“使杠杆的OB段比OA段更长一些”)。
(共11张PPT)
章末复习与提升
【复习导图】
【拔高训练】
1.下列简单机械中属于省力机械的是( )
A.斜面 B.赛艇的船桨
C.定滑轮 D.镊子
2.(淄博沂源期末)如图所示,用这个滑轮提起货物时,所用的三个力中
( )
A.甲最省力
B.丙最省力
C.三个力大小相等
D.三种方式既能省力,又能改变力的方向
A
C
3.(德州德城期末)一块厚度、密度均匀的长方形水泥板平放在水平地面上,现分别用竖直向上的力F甲和F乙作用在不同的位置(如图甲、乙所示),将其一端缓缓抬离地面,则下列说法正确的是( )
甲 乙
A.F甲>F乙,因为甲图中的动力臂长
B.F甲C.F甲>F乙,因为乙图中的阻力臂短
D.F甲=F乙,因为两图中动力臂都是阻力臂的2倍
D
4.(济宁期末)如图所示的装置,重100 N的物体A在水平面做匀速直线运动,作用在绳自由端的拉力F是20 N,则下列判断正确的是(不计滑轮重和滑轮间摩擦)( )
A.作用在物体A上水平拉力是100 N
B.作用在物体A上水平拉力是20 N
C.物体A受到的滑动摩擦力是80 N
D.物体A受到的滑动摩擦力是40 N
5.一辆质量为1.4×104 kg的小型压路机,以2 km/h的速度在路面上匀速行驶。在施工时可以等效为每次钢轮以2.5×105 N的恒力垂直作用在路面上,下压路面的距离为1 mm,钢轮每秒钟压路25次。下列判断中正确的是(g取10 N/kg)( )
A.压路机静止时对水平路面的压力是1.4×104 N
B.压路机在5 min内通过的路程是200 m
C.压路机在1 min内对路面做功是3.7×103 J
D.压路机在1 min内对路面做功功率是6.25×103 W
D
D
6.(日照中考)如图所示,甲、乙分别为同一滑轮组的不同绕法,忽略绳重及一切阻力。用图甲绕法匀速提升重为900 N的物体时,机械效率为90%。下列判断正确的是( )
甲 乙
A.拉力F1的大小为450 N
B.用图乙绕法匀速提升400 N重物时,机械效率为80%
C.分别用两种绕法匀速提升相同重物时,图乙绕法机械效率大
D.分别用两种绕法匀速提升相同重物升高相同高度,F2做功少
B
7.(长春模拟)如图所示是一个小球自由下落过程中拍摄的频闪照片(每相邻两幅照片拍摄的时间间隔相同)。小球在下落的前一半距离中,重力做的功为W1,做功功率为P1;小球在后一半距离中,重力做功为W2,做功功率为P2,则大小关系是W1 W2,P1 P2。(均选填“=”“<”或“>”)?
第7题 第8题
8.(益阳中考)如图所示是吊车吊起货物的示意图,已知AB=4 m,BC=6 m。
吊臂是一个杠杆,当吊臂吊着2 t的货物处于静止状态时,杠杆的支点是
(选填“A”“B”或“C”)点,伸缩撑杆对吊臂的支持力大小为
N。(g取10 N/kg)?
=
<
A
5×104
9.(烟台中考)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,如图所示,工人用3 m长的斜面,把120 kg的重物提高1 m,假设斜面很光滑,则需要施加的推力为 ,若实际用力为500 N,斜面的机械效率为 ,重物受到的摩擦力为 。(g取10 N/kg)?
10.(淄博高青二模)某剧组为拍摄需要,设计了如图所示的装置来改变照明灯的高度。轻质杠杆ABO可绕O点转动。在图中画出杠杆所受拉力的力臂L1以及杠杆所受阻力F2的示意图。
答案：如图所示
400 N
80%
100 N
11.(宿迁中考)以下为“探究杠杆平衡条件”实验:
甲 乙 丙
(1)如图甲,把杠杆放在支架上并置于水平桌面,静止时发现杠杆左低右高,为了使杠杆在水平位置平衡,应将右端的平衡螺母向 调节。?
(2)如图乙,在已经调节好的杠杆左边A处挂4个钩码,要使杠杆仍在水平位置平衡,应在杠杆右边离支点4格的B处挂 个相同的钩码。?
(3)如图丙,在杠杆左边离支点4格的C处,用弹簧测力计与水平方向成30°角斜向上拉,也可使杠杆在水平位置平衡,则弹簧测力计示数为
N(每个钩码重0.5 N)。?
右
2
2
12.(淄博中考)学校新进了一批实验器材准备实验考试,同学们帮忙搬运,小明背10 kg的实验器材从一楼走到三楼的实验室。已知小明自身质量为50 kg,每只脚与地面的接触面积为150 cm2,每层楼高为3 m。(g取10 N/kg)求:
(1)小明背着实验器材站立时对水平地面的压强;
(2)小明搬运实验器材做功的效率(精确到1%)。
13.(泰安中考)如图所示,人的重力为850 N,双脚与地面接触面积为250 cm2,用滑轮组拉着重210 N的物体沿竖直方向以0.1m/s的速度匀速向上运动了5 s。人对绳子竖直向下的拉力为100 N。求:
(1)物体上升的高度;
(2)滑轮组的机械效率;
(3)人对地面的压强。
