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1、第十一讲简单机械,常考点一杠杆,1杠杆：在力的作用下能够绕固定点转动的硬棒叫，它包含有五要素：、力臂是指 到力 的作用线的距离杠杆的平衡条件：,杠杆,支点O,支点,首先找到支点O。分析受力，确定动力F1和阻力F2的作用点和力的方向，作力的示意图。（则画出动力F1和阻力F2的作用线）从支点出发向力的作用线或延长线作垂线，并标上直角符号 从支点到垂足的长度即为力臂的大小，力臂用虚线表示，力臂两端点用大括号标出并注明字母L(如L1或L2)。字母的下标与相应力的下标一致。,2、力臂的作法,注意：,、力臂是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。,力臂是不一定在杠杆上,力的作用线的延长
2、线用虚线画出。,F1,F2,l1,l2,O,F1,F2,L1,L2,O,试着画出各力和力臂,画出图中杠杆各力的力臂,F1,F2,L1,L2,F1,F2,L1,O,L2,O,想一想,3杠杆种类,帮你归纳应根据实际情况来选择杠杆，当需要较大的力才能解决问题时，应选择省力杠杆；当为了使用方便要省距离时，应选择费力杠杆,常考点二滑轮,1定滑轮：轴固定不动的滑轮叫，其特点是，其实质是一个,2动滑轮：滑轮随物体一起移动的滑轮叫，其特点是，其实质是一个 杠杆,定滑轮,不省力但可以改变用力方向,等臂杠杆,动滑轮,省一半力但不能改变用力方向,动力臂是阻力臂2倍的,定滑轮,动滑轮,3滑轮组：将定滑轮和动滑轮组合成
3、滑轮组，可以达到既，又可以，动滑轮和重物由n段绳子承担，拉力就是总重G的，用式子表示为F，绳子末端拉出的长度s是重物通过距离h的，用式子表示为s,帮你归纳确定绳子段数n的方法：在动滑轮和定滑轮之间画一条虚线，数与动滑轮相接触的绳子段数就是承受的绳子段数,省力,改变力的方向,n分之一,n倍,nh,常考点三其他简单机械(1)使用轮轴特点：力，距离(2)使用斜面特点：力，距离；斜面越绶越 力,省,费,省,费,省,F,G,轮轴:由 F1R=F2r R r F1 F2所以使用轮轴可以省力,当不计摩擦时有 FS=Gh S h F G所以使用斜面可以省力,使用斜面也可以省力，斜面越平缓，越省力，但同时也就越
4、费距离,常考点四机械效率,1有用功：,2总功：（即：W总=W有用+W额外,3额外功：,4机械效率：，表达式：,理解1.任何机械的机械效率都小于1；机械效率只是一个比值，没有单位.2.机械效率一般用百分数表示.3.机械效率与功率不同机械效率是有用功在总功中的比值，而功率是反映做功快慢的物理量,为达到目的必须做的功（W有用）,利用机械时对机械所做的功W总,不需要但又必须做的功W额外,有用功与总功的比值,使物体上升,1、总功人或其他动力对某一机械所做的功,用机械使物体上升：W有=G物h,用机械使物体水平运动，W有=fL,规律总结：,杠杆、滑轮组、斜面：W总=FS,热机：W总=Q放=mq 电动机：W总
5、=W电=Pt=UIt,2、有用功为达到目的必须做的功,等于该机械对物体所做的功,水平运动,注意：滑轮组的机械效率与物体上升的高度、上升的速度无关,总结：,提升物体重力和动滑轮的重力（即：动滑轮重一定,物重越大，机械效率越高；物重一定，动滑轮越重，机械效率低）。,1、影响滑轮组的机械效率的因素：,2、影响斜面的机械效率的因素：,斜面的倾斜程度和斜面的光滑程度,（即：其它条件相同的情况下，斜面越陡，斜面越光滑机械效率越高）,1关于机械效率的说法中正确的是（）A越省力的机械，效率越高 B做有用功越多的机械，效率越高 C做相同的功，额外功的值越小，效率越高 D做功越快的机械，效率越高,C,练一练,2图
6、为测量滑轮组机械效率的实验装置，钩码总重6 N。（1）实验时要竖直向上_拉动弹簧测力计，由图可知拉力大小为_N，若钩码上升的高度为8cm,则弹簧测力计向上移动_cm,该滑轮组的机械效率为_。（2）若仅增加钩码的个数，该滑轮组有机械效率将_（选填：“增大”、“减小”或“不变”）,匀速,2.4,24,83.3%,增大,练一练,3、,4如图，忽略绳重和摩擦，用拉力F拉着10 N的重物匀速上升，绳子自由端移动1 m，动滑轮重力2 N，求：（1）拉力F；（2）物体上升的距离；（3）有用功，总功，机械效率。,F1/n（G物G动）1/2（10 N2N）6 N,解：,（1）拉力F为：,（2）物体上升的距离为：
7、,h s/n1 m/20.5 m,由图可知，有2股绳子吊住动滑轮：,（3）有用功，总功、机械效率分别是：,W总Fs6 N1m6J,W有用G物h10 N0.5m5 J,5 J/6J 10083.3,、杠杆平衡条件的应用,1、定量计算根据杠杆平衡条件：F1L1=F2L2 公式中一共有四个物理量，已知其中的三个量，就可以求第四个量。运用该公式计算时注意：要准确找出力和力臂的大小；单位统一（即F1与F2、L1和L2的单位要相同）。,【例1】如右图6所示ab为一轻质杠杆，ao=10cm bo=20cm,乙重为2N，则甲的重力为 N。,4,2、分析力和力臂的变化情况 根据杠杆平衡条件F1L1 F2L2，对
8、公式中各量进行定量分析，从而确定某些量是否变化、如何变化（增大或减小）。,【例2】、如下图所示杠杆，力F方向始终和杆垂直，当此杠杆在动力F作用下，将一个由细绳系的物体由图中位置逆时针匀速转动到水平位置时，则(),A、F始终变大；B、F先变大后变小；C、F先变小后变大 D、无法判断F大小的变化。,A,3、判断最小的动力（当动力的方向和杠杆垂直时，动力臂最长，动力最小）,【例3】、用如图6-6所示杠杆提起重物G，分别作用在杠杆末端的力中最省的力是（）,A、F1 B、F2 C、F3 D、一样省力,B,4、判断杠杆在力的作用下能否保持平衡,（1）若F1L1=F2L2 则杠杆能保持平衡；（2）若F1L1
9、 F2L2则杠杆不能保持平衡，杠杆将向力与力臂的乘积较大的一方转动。,【例4】如右图的杠杆已平衡，若在两边钩码下同时加挂一个同样的钩码，杠杆（填“能或不能”）平衡，边下降；若使杠杆两边同时去掉一个钩码，则 边将下降,不能,左,右,1 2014南京，4如图所示的器具中，属于省力杠杆的是(),c,强化过关,2、请同学们按要求完成图13513中的滑轮组绕线,3、请正确画出下列各图中杠杆的动力臂和阻力臂,3、如图15-2-10所示，杠杆在竖直向下的拉力F的作用下将物体缓慢匀速提升下表是提升物体时采集到的信息：若不计杠杆自重和摩擦，则拉力F=N；若实际拉力F为90 N，则拉力做的总功W总=J；W有用=J
10、；W额外=J杠杆的机械效率.,4、如图所示，用平行于斜面、大小为1.25 N的拉力F，将重为18 N的物体从斜面底端匀速拉至顶端，则有用功是 J；总功是 J；额外功是 J；斜面的机械效率是。,5、爸爸想移动一个重箱子，小鹏帮助爸爸采用了如图所示的装置，如果箱子重为1200N，所用水平拉力F为1000N，箱子以01ms的速度做匀速直线运动，若滑轮组的机械效率为90，则在5s内拉力F所做的功是 J，箱子与水平地面之间的摩擦力为 N,6、湛江港一装卸工人用如图1l所示的滑轮组匀速提升质量为80 kg的货物，所用的拉力F为500N，绳子自由端在50s内被匀速拉下4m，求：(g取10Nkg),(1)提升
11、前货物静止在地面上，与地面的接触面积为0.04m2，求货物对地面的压强(2)提升时绳子自由端的速度(3)拉力F的功率(4)此滑轮组的机械效率,7、工人利用如图所示的斜面，把质量为50kg的货物沿斜面由底部匀速推到顶端，所用时间为10s，沿斜面向上的推力为300N。斜面长10m，高5m。g取10N/kg。求：（1）货物所受重力是多少？（2）此过程货物的运动速度是多少?（3）斜面的机械效率是多少?（4）如果把货物放在水平地面上，与地面的接触面积是0.5m2，对地面的压强是多少？,8、一辆轿车在平直的高速公路上匀速行驶1.8km，轿车上的速度表如图17所示，在此过程中轿车速度为多少km/h?合多少m
12、/s?若轿车发动机的功率为40kW，则该车行驶中所受阻力多大？若轿车消耗汽油0.25kg，其发动机的效率多大？（q汽油4.6107J/kg）,9、如图所示的是某水上打捞船起吊装置结构示意简图某次打捞作业中该船将沉没于水下深处的一只密封货箱打捞出水面已知该货箱体积为50 m3，质量是200 t(1)货箱完全浸没在水中时受到的浮力是多少?(2)货箱完全出水后，又被匀速吊起l m，已知此时钢缆拉力F为1106N，则在此过程中拉力F所做的功是多少?起吊装置的滑轮组机械效率是多少?,(3)符货箱从刚露出水面到完全出水的过程中是被匀速提升的，请分析在此过程中，货箱所受浮力和滑轮组机械效率的变化情况(水的密
13、度为1.0103kg/m3，g取10 Nkg，不考虑风浪、水流等的影响),典例1 杠杆的分类,例1 2014南京，4如图所示的器具中，属于省力杠杆的是(),解析：镊子在使用过程中，动力臂小于阻力臂，是费力杠杆，故A错误；独轮车动力臂大于阻力臂，是省力杠杆，故B正确；天平在使用过程中，动力臂等于阻力臂，是等臂杠杆，故C错误；筷子在使用过程中，动力臂小于阻力臂，是费力杠杆，故D错误，故选B.,【方法点拨】结合图片和生活经验，先判断杠杆在使用过程中，动力臂和阻力臂的大小关系，再判断它是属于哪种类型的杠杆,B,解析：在阻力与阻力臂一定时，由杠杆平衡条件可知，动力臂越大，动力越小由图示可知，连接OP，即
14、为力臂L1，过P点做垂直于OP的作用力F就是最小的力，如答图所示,【方法点拨】熟练应用杠杆平衡条件，掌握力臂的画法即可正确解题，支点与力的作用点的连线为最长的力臂,典例3 杠杆的平衡条件,例3 2014济宁，7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,例 3 图,C,解析：从支点到力的作用线的距离叫力臂，在杠杆两侧挂钩码，由于重力的方向是竖直向下的，力臂在杠杆上可以直接读出，当用弹簧测力计拉，若弹簧测力计
15、倾斜时，拉力不再与杠杆垂直，这样力臂会发生变化，相应变短，根据杠杆的平衡条件，力会相应增大，才能使杠杆仍保持平衡，这样做实验可以加深学生对力臂的正确认识，故选C.,【方法点拨】合理运用杠杆平衡条件进行分析，同时明确拉力倾斜时力臂会变小，这也是我们在实验中应该注意的细节,典例4 滑轮和滑轮组,例4 2014泰州，10如图所示的滑轮组，每个滑轮重为20 N，绳重及摩擦不计用它匀速提升重为100 N的物体，所用的拉力F是(),A50 N B60 N C70 N D120 N,解析：图中绳子股数n2，不计绳重及摩擦，所以拉力，故选B.,【方法点拨】弄清楚绳子的股数是解决此题的关键,B,例4图,学生随堂
16、巩固,1教材拓展题下列简单机械中，属于省力杠杆的是(),C,2教材拓展题学校国旗杆的顶端装有定滑轮，如图所示定滑轮的作用是(),A省力B省距离C省力省距离D可以改变力的方向,第 2 题图,D,3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(),解析：在以上四种情况中，BCD都将物体与地面之间的滑动摩擦变为滚动摩擦，减小了物体与地面之间的摩擦力，而A没有，所以首先可以排除A.在B中使用的是定滑轮，只能改变力的方向不能省力，其所用力的大小与D是一样的，都等于物体与地面之间的滚动摩擦力在C中使用的是动滑轮，动滑轮
17、能够省一半的力，所以，此时的拉力等于物体与地面之间滚动摩擦力的一半，所以此时所用的力最小，即最省力，故选C.,C,4如图是使用简单机械匀速提升同一物体的四种方式(不计机械重和摩擦)，其中所需动力最小的是(),解析：不计机械重和摩擦，A图中，由图知，,所以；B图中，滑轮组由三段绳子承担，所以；C图中，由图知，是定滑轮，不省力，所以；D图中，根据杠杆的平衡条件：，所以.由以上分析得D最省力故选D.,D,5教材拓展题李爷爷用一根撬棒撬石头，如图所示，他使用的杠杆是一个 选填“省力”、“费力”或“等臂”)杠杆，在用力方向不变的情况下李爷爷想用更小的力撬起石头，那么他的手应该向 选填“远离”或“靠近”)
18、支点O方向移动,第 5 题图,省力,远离,6盘山公路修得弯弯曲曲，宛如盘龙，如图所示，从物理模型角度看，盘山公路可看作是，与直线上山的公路相比，盘山公路的特点是,第 6 题图,斜面,省力费距离,实验强化过关,实验探究杠杆的平衡条件,命题角度：1.杠杆平衡螺母的调节.2.支点处于杠杆中间.3.调节杠杆在水平位置静止.4.测量多组数据的目的.5.测力计从竖直拉杠杆变成倾斜拉杠杆，测力计的示数变化.6.分析数据，总结平衡条件.7.利用平衡条件调节杠杆平衡,例 2014黔东南州，19研究杠杆平衡条件的实验,例题图,(1)杠杆的位置如图a所示，此时应调节杠杆两端的螺母使其向 选填“左”或“右”)移动，使
19、杠杆在水平位置平衡，实验时，施加的动力和阻力的方向都是竖直方向，这样做的好处是(2)某同学通过多次实验操作及数据分析，得出杠杆平衡的条件是：动力动力作用点到支点的距离阻力阻力作用点到支点的距离你认为他的结论(选填“可靠”或“不可靠”)；理由是,右,便于测量力臂,不可靠,杠杆在水平位置平衡，并且动力和阻力垂直作用在杠杆上，此时动力臂和阻力臂都在杠杆上，“动力支点到动力作用点的距离阻力支点到阻力作用点的距离”成立；当动力和阻力不垂直作用在杠杆上，动力臂和阻力臂小于支点与作用点之间的距离，“动力支点到动力作用点的距离阻力支点到阻力作用点的距离”不成立,(3)利用如图c所示装置进行实验，每个钩码重0.5 N，杠杆平衡时弹簧测力计的读数应为 N如果保持弹簧测力计拉力作用点的位置不变，把弹簧测力计沿虚线方向拉，为了保证杠杆在水平位置平衡，其示数将(选填“变大”、“不变”或“变小”),2.25,变大,
