2021年浙江省中考科学复习课件第21讲　简单机械　机械效率（课件 43张PPT)

第21讲　简单机械　机械效率
思维导图
考点扫描
1．杠杆的定义：在力的作用下，能绕固定点转动的硬棒叫做杠杆。杠杆可以是直的也可以是弯的。
2．杠杆的五要素： 、动力、阻力、动力臂、阻力臂。动力和阻力的方向不一定相反，但作用效果一定相反。
考点一　杠杆(九上教材P87)
支点
3．力臂是 的距离，而不是支点到力的作用点的距离。
力臂的画法：a.找出支点O的位置；b.画出动力作用线和阻力作用线；c.从支点分别作动力作用线和阻力作用线的垂线段即为 和 。(即：一找点、二画线、三画垂线段)
支点到力的作用线
动力臂
阻力臂
4．杠杆的平衡条件
(1)杠杆保持静止或匀速转动状态，称为杠杆平衡。
(2)平衡条件：动力×动力臂＝阻力×阻力臂，即
。
F1l1＝F2l2
5．应用杠杆的平衡条件解决问题
杠杆类型
力臂关系
平衡时力的关系
优缺点
应用
省力杠杆
l1>l2
F1____F2
省力，费距离
撬棒、瓶盖起子等
费力杠杆
l1F1____F2
____，省距离
镊子、火钳等
等臂杠杆
l1＝l2
F1＝F2
不省力，不省距离
天平、定滑轮等
<
>
费力
6.人体中的杠杆
(1)人的头颅——等臂杠杆
抬头时，可以在颈部找到杠杆。杠杆的支点在脊柱之顶，支点后的肌肉收缩提供动力，头颅的重量是阻力。这个杠杆几乎是个 杠杆。
(2)人的手臂——费力杠杆
肘关节是支点，肱二头肌肉所用的力是____力，手拿的重物的重力是____力，显然我们的前臂是一种 力杠杆。虽然费力，但是可以省距离(少移动距离)，提高效率。
等臂
动
阻
费
(3)走路时的脚——省力杠杆
脚掌前部是支点，人体的重力就是 力，腿肚肌肉产生的拉力就是 力。这种杠杆可以克服较大的体重。
阻
动
1．(2020，安顺)撬棒是人们在劳动中应用杠杆原理的工具。如图所示是工人利用撬棒撬动大石头的情景，撬棒上O点为杠杆的支点。下列分析正确的是( )
A.此时撬棒为等臂杠杆
B．应用此撬棒的主要目的是省力
C．力F的作用点靠近O点会更省力
D．应用此撬棒的主要目的是省距离
B
2．室内垃圾桶平时桶盖关闭，使垃圾散发的异味不会飘出，使用时用脚踩踏板，桶盖开启。根据室内垃圾桶的结构示意图可确定( )
A.桶中只有一个杠杆在起作用，且为省力杠杆
B.桶中只有一个杠杆在起作用，且为费力杠杆
C.桶中有两个杠杆在起作用，且都是省力杠杆
D．桶中有两个杠杆在起作用，一个是省力杠杆，一个是费力杠杆
D
?
实质
力的关系(F、G)
距离的关系(s、h)
作用
定滑轮
等臂杠杆
F＝G
s＝h
改变力的方向
动滑轮
动力臂是阻力臂两倍的杠杆
s＝______
省力
滑轮组
/
F＝____
s＝nh
既可以省力，
也可以改变力的方向
1．定滑轮：工作时轴固定不动的滑轮。
动滑轮：工作时轴发生移动的滑轮。
2．定滑轮和动滑轮的特点
考点二　滑轮(九上教材P93)
2h
3．滑轮组：由定滑轮
跟动滑轮组成的滑轮组。
特点：既能改变力的 ，也能改变 。
4．使用滑轮组解决简单的问题
使用滑轮组时，滑轮用n段绳子拉物体，拉物体所用的力F就是物重的n分之一，即F＝ ，n表示拉物体绳子数。
方向
力的大小
G
3．同一物体沿相同水平地面匀速移动，如图所示，拉力分别为F甲、F乙、F丙 , 不计滑轮与轻绳间的摩擦，比较它们的大小，则( )
A．F甲＜F乙＜F丙　
B．F甲＞F乙＞F丙
C．F甲＞F乙＝F丙　
D．F甲＝F乙＞F丙
B
4．如图所示，用相同的滑轮安装成甲、乙两种装置，分别将A、B两物体匀速向上提升，若所用拉力大小相等，绳端在相同时间内移动了相同的距离。不计绳重和摩擦，下列说法正确的是( )
A．两物体上升的速度相同
B．两种装置的机械效率相等
C．两次提升物体所做的有用功相等
D．两种装置中拉力做功的功率相等
D
1．有用功、额外功、总功
(1)有用功：提升重物过程中必须要做的功，用W有用表示。
(2)额外功：并非人们需要，但又不得不额外做的功，用W额外表示。
(3)总功定义：有用功与额外功之和，用W总表示。由于存在额外功，总功必定大于有用功。
考点三　机械效率(九上教材P96)
2．机械效率
(1)定义：把 跟 的比值叫做机械效率。
(2)表达式： 。
(3)因W总>W有用，所以机械效率总 1，即机械效率不可能达到100%。
(4)提高滑轮组机械效率的方法：增大物重，减小动滑轮的重力，减小摩擦。
有用功
总功
小于
3．功、功率和机械效率的区别
?
功
功率
机械效率
物理意义
做功即能量的转化
做功的快慢
反映机械性能的物理量
定义
有力作用在物体上，并且物体在力的方向上移动了一段距离，就说力对物理做了功
功与做功所用时间之比
有用功与总功的比值
单位
J
W，kW
无
符号
W
P
η
公式
W＝Fs
P＝
5．(2020，凉山州)关于功率、机械效率，下列说法正确的是( )
A．做功越多的机械，其功率就越大
B．越省力的机械，其功率就越小
C．做功越慢的机械，其机械效率就越低
D．有用功与总功的比值越大的机械，其机械效率就越高
D
6．(2020，吉林)如图所示，用200N的拉力F把300N的重物匀速提升2m，此时拉力F所做的功为 J，该动滑轮的机械效率为 。
800
75%
精讲释疑
从杠杆的定义分析，只要是物体在力的作用下能绕固定点转动，这个物体就可看做是杠杆，比如动滑轮、定滑轮，所以杠杆并非一定是棒。会绘制杠杆的示意图，并能找出支点、动力和阻力，正确画出力臂，力臂是支点到力的作用线的距离。作力臂时先画出力的作用线，再过支点作力的作用线的垂线段，即为力臂。
题型一　认识杠杆
【例1】　(2020，衢州)在实际生活中，常用螺丝刀将螺丝钉拧进(出)物体。图甲中正在拧螺丝钉的螺丝刀，可视为图乙所示的杠杆AOB，其中O为支点，B为阻力作用点，F2为阻力，动力作用在手柄上。
(1)图甲中的螺丝刀属于 杠杆。
(2)请在答题纸相应位置图中，
画出对应F2的最小动力F1的示意图。
省力
1．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，重物通过绳子对杠杆的拉力为阻力。图中能够正确表示动力臂的是( )
A．l1 B．l2
C．l3 D．l4
B
杠杆作为工具，我们利用它是因为它有省力、省距离等优点。根据杠杆平衡条件，若动力臂大于阻力臂，则省力；若阻力臂大于动力臂，则省距离；即便动力臂等于阻力臂，也可以改变力的方向。另外可通过观察动力、阻力或力臂中某个量的变化，推测其他量的变化。
题型二　杠杆平衡条件的应用
【例2】　(2020，衡阳)如图所示为探究杠杆平衡条件的实验装置，若每个钩码的质量为50g，为了让杠杆在水平位置平衡，下列判断正确的是(g取10N/kg)(D)
A.在A点挂4个钩码能使杠杆平衡
B．在B点用弹簧测力计竖直向下拉，当示数为0.5N时，能使杠杆平衡
C．用弹簧测力计在B点拉，无论如何改变用力方向都要省力
D．用弹簧测力计在A点拉，无论如何改变用力方向都要费力
2．(2019，郴州)材料相同的甲、乙两个物体分别挂在杠杆A、B两端，O为支点(OA＜OB)，如图所示，杠杆处于平衡状态。如果将甲、乙物体(不溶于水)浸没于水中，杠杆将会( )
A．A端下沉
B．B端下沉
C．仍保持平衡
D．无法确定
C
使用滑轮组时，确定重物由几股绳子承担是关键，即判断承担重物和动滑轮绳子的股数。由此，首先分清动滑轮和定滑轮；其次在动滑轮和定滑轮之间画一条虚线，隔离观察绕在动滑轮上绳子的股数，几股绳子拉住动滑轮，绳子的自由端(动力的作用点)移动的距离就是重物移动距离的几倍。
题型三　利用滑轮组解决简单问题
【例3】　如图所示，在滑轮组的作用下，重为300 N的A物体以0.2 m/s的速度匀速上升，动滑轮重为60 N，不计绳重和摩擦。则绳子自由端的拉力F＝ N，拉力F的做功功率P＝ W。
120
72
3．在水平桌面上放一个200 N的重物，现用如图所示装置将物体匀速拉动，物体与桌面的摩擦力是48 N，不考虑滑轮重力和滑轮与绳间摩擦，水平拉力F为____ N。若绳子自由端移动速度为0.9 m/s，则物体移动速度为 。
16
0.3m/s
4．(2020，山西)如图所示，快递小哥为了把较重的货物装入运输车，用同样的器材设计了甲、乙两种方式提升货物。若把同一货物匀速提升到同一高度，忽略绳重和摩擦。下列分析正确的是( )
A．甲方式可以省力
B．乙方式不能改变力的方向
C．甲、乙两种方式做的有用功相等
D．甲、乙两种方式的机械效率相等
C
诊断自测
1．(2019，台州)消防安全，人人有责。下列有关灭火器使用方法的分析不正确的是( )
A．提灭火器时，手靠近瓶口，容易提起
B．拔保险销时，放开手柄，有利于拔出
C．用力压手柄时，手靠近瓶口，容易压下
D．对准火源根部扫射，灭火物质覆盖可燃物，快速灭火
C
2．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5kg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5kg B．大于49N
C．小于49N D．等于49N
B
3．(2019，嘉兴)为便于研究，某健身器材中训练拉力部分的机械结构可简化为如图所示的滑轮组。若不计摩擦，下列有关分析正确的是( )
A．两个滑轮在装置中起的作用相同
B．拉力移动的距离与配重上升的距离相同
C．沿方向1与2匀速拉动配重，所用的力大小相等
D．将配重提升相同高度，用该装置与直接提升所做的功相等
C
4．如图所示，轻质杠杆在中点处悬挂重物，在杠杆的最右端施加一个竖直向上的力F，杠杆保持平衡，保持力F方向不变，当将重物向右移动时，要使杠杆保持平衡，力F将 ；将杠杆顺时针方向缓慢转动，力F将 (两空均填“变大”“变小”或“不变”)。
变大
不变
5．(2020，南京)如图所示，物体重210N，动滑轮重25N。工人用125N的拉力将物体匀速提升3m，用了10s，此过程中有用功是 J，拉力的功率是 W，滑轮的机械效率是 ，克服动滑轮重所做的额外功占总功的 %。
630
75
84%
10
6．(2020，杭州)杆秤是一种用来测量物体质量的工具。小金尝试做了如图所示的杆秤。在秤盘上不放重物时，将秤砣移至O点提纽处，杆秤恰好水平平衡，于是小金将此处标为0刻度。当秤盘上放一个质量为2kg的物体时，秤砣移到B处，恰好能使杆秤水平平衡，测得OA＝5cm，OB＝10cm。
(1)计算秤砣的质量。
(2)小金在B处标的刻度应为 kg。若图中OC＝2OB，则C处的刻度应为 kg。
(3)当秤盘上放一个质量为2kg的物体时，若换用一个质量更大的秤砣，移动秤砣使杆秤再次水平平衡时，其读数 (选填“＜”或“＞”)2kg，由此可知一杆杆秤不能随意更换秤砣。
2
4
＜