物理第十章 簡(jiǎn)單機(jī)械

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1、第十章簡(jiǎn)單機(jī)械第十章簡(jiǎn)單機(jī)械考點(diǎn)梳理考點(diǎn)梳理過(guò)關(guān)過(guò)關(guān)考點(diǎn)考點(diǎn)1 杠桿杠桿1杠桿的基本知識(shí)2.杠桿的平衡條件：動(dòng)力動(dòng)力臂阻力阻力臂，用公式表示為F1l1F2l2.定義定義一根硬棒，在力的作用下能繞著固定點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)，這根硬棒就是杠桿五要素五要素支點(diǎn)支點(diǎn)杠桿繞著轉(zhuǎn)動(dòng)的點(diǎn)，用字母O表示動(dòng)力動(dòng)力使杠桿轉(zhuǎn)動(dòng)的力叫做動(dòng)力，用符號(hào)F1表示阻力阻力阻礙杠桿轉(zhuǎn)動(dòng)的力叫做阻力，用符號(hào)F2表示動(dòng)力臂動(dòng)力臂從支點(diǎn)到動(dòng)力作用線的距離叫做動(dòng)力臂，用符號(hào)l1表示阻力臂阻力臂從支點(diǎn)到阻力作用線的距離叫做阻力臂，用符號(hào)l2表示辨一辨1.杠桿可直可彎，但一定是硬棒；杠桿一定有支點(diǎn)，且支點(diǎn)固定不動(dòng) ()2.杠桿的力臂是支點(diǎn)到力的作用點(diǎn)連

2、線的距離 ()想一想想一想 下面是國(guó)王與阿基米德的一段精彩對(duì)話國(guó)王說(shuō)：“我想不費(fèi)吹灰之力，就可以隨便移動(dòng)任何重量的東西”阿基米德說(shuō)：“我不僅可以移動(dòng)任何重量的東西，我還可以撬動(dòng)地球”請(qǐng)你說(shuō)出阿基米德應(yīng)用的原理和實(shí)現(xiàn)撬動(dòng)地球的條件“給我一個(gè)支點(diǎn)，我可以撬動(dòng)地球”所涉及到的物理知識(shí)是杠桿平衡原理只要找到支點(diǎn)和足夠長(zhǎng)的杠桿即可撬動(dòng)地球分類分類力臂關(guān)系力臂關(guān)系力的關(guān)系力的關(guān)系特點(diǎn)特點(diǎn)舉例舉例省力杠桿l1l2F1F2省力，費(fèi)距離撬棒、起子等費(fèi)力杠桿l1F2費(fèi)力，省距離釣魚竿、鑷子等等臂杠桿l1l2F1F2不省力，不費(fèi)距離天平、定滑輪等3杠桿的分類考點(diǎn)考點(diǎn)2 滑輪滑輪1 1動(dòng)滑輪和定滑輪動(dòng)滑輪和定滑輪分類

3、分類定義定義實(shí)質(zhì)實(shí)質(zhì)優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)缺點(diǎn)圖示圖示定滑輪工作時(shí)，中間的軸固定不動(dòng)的滑輪等臂杠桿可改變力的方向不省力動(dòng)滑輪轉(zhuǎn)軸和重物一起移動(dòng)的滑輪動(dòng)力臂為阻力臂兩倍的杠桿能省一半的力多移動(dòng)一倍的距離2.2.滑輪組滑輪組定義定義定滑輪和動(dòng)滑輪組合在一起即為滑輪組優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)缺點(diǎn)滑輪組由若干個(gè)定滑輪和動(dòng)滑輪組合而成，既省力又可以改變力的方向，但同時(shí)要多移動(dòng)距離省力規(guī)律省力規(guī)律在不考慮繩重和摩擦力的情況下，使用滑輪組時(shí)，有幾段繩子與動(dòng)滑輪連接，所用的拉力就是物體和動(dòng)滑輪總重力的幾分之一，即F連接連接“偶定奇動(dòng)”，即當(dāng)繩子的段數(shù)是偶數(shù)時(shí)，第一段繩子要掛在定滑輪上；如果繩子的段數(shù)是奇數(shù)時(shí)，第一段繩子要掛在動(dòng)滑輪上繩

4、子與物體通過(guò)距離的關(guān)系：若用s表示繩子通過(guò)的距離，用h表示物體通過(guò)的距離，n表示繩子的段數(shù)，則snh3.斜面(1)由于斜面的長(zhǎng)度總是大于高度，所以拉力總是小于物體的重力，即使用斜面可以省力.(2)斜面高度相同時(shí)，斜面越長(zhǎng)越省力.4輪軸(1)結(jié)構(gòu)：由輪和軸組成，能繞共同的軸轉(zhuǎn)動(dòng)的裝置叫做輪軸(2)特點(diǎn)：如果動(dòng)力加在輪上，阻力加在軸上，此時(shí)輪軸是一個(gè)省力杠桿，且輪半徑比軸半徑越大越省力.考點(diǎn)考點(diǎn)3 3 機(jī)械效率機(jī)械效率項(xiàng)目項(xiàng)目說(shuō)明說(shuō)明公式公式有用功無(wú)論是否使用機(jī)械，必須要做的功叫有用功，用W有表示W(wǎng)有G物h額外功在使用機(jī)械時(shí)，不是我們需要但又不得不做的功叫額外功，用W額表示一般來(lái)說(shuō)，克服機(jī)械自身的

5、重力或機(jī)械間的摩擦所做的功是額外功W額G動(dòng)h(不計(jì)繩重和摩擦)總功外力對(duì)機(jī)械所做的功是總功，在數(shù)值上等于有用功與額外功的總和W總W有W額或W總Fs機(jī)械效率有用功跟總功的比值叫做機(jī)械效率由于使用任何機(jī)械都要做額外功，所以機(jī)械效率總是小于1且沒(méi)有單位辨一辨辨一辨 1.同一滑輪組，提升的物重不同， 機(jī)械效率相同. （ ） 2.使用機(jī)械時(shí)，不得不做一些額外功，所以機(jī)械效率總小于1. ()易錯(cuò)提示易錯(cuò)提示 同一滑輪組，提升的物重不同，機(jī)械效率不同，物重越大，機(jī)械效率越高.想一想 如圖所示，兩小兒之辯，關(guān)于機(jī)械省力，省功以及機(jī)械效率的辯論，你支持哪一方的說(shuō)法？不支持另外一方的原因是什么？支持右面小孩的說(shuō)法

6、；不支持左面小孩的原因：(1)使用任何機(jī)械都不省功；(2)使用機(jī)械要多做額外功，機(jī)械效率會(huì)更低.1根據(jù)力臂找“最小動(dòng)力”重點(diǎn)難點(diǎn)重點(diǎn)難點(diǎn)突破突破類型類型 1 杠桿的力與力臂作圖杠桿的力與力臂作圖2找最長(zhǎng)力臂的三種情況求最小動(dòng)力，可以轉(zhuǎn)化為找最長(zhǎng)力臂問(wèn)題找最長(zhǎng)力臂，一般分三種情況：(1)在動(dòng)力的作用點(diǎn)明確的情況下，以支點(diǎn)到力的作用點(diǎn)的連線作為力臂，這個(gè)力臂最長(zhǎng)，過(guò)力的作用點(diǎn)作力臂的垂線，正確確定力的方向從而作最小的力(2)在動(dòng)力作用點(diǎn)未明確的情況時(shí)，首先應(yīng)找出距支點(diǎn)最遠(yuǎn)的點(diǎn)作為動(dòng)力作用點(diǎn)，然后再按(1)的步驟完成(3)在支點(diǎn)不明確的情況下，首先要通過(guò)比較找出合適的支點(diǎn)，進(jìn)而找到動(dòng)力作用點(diǎn)，再按(

7、1)的步驟完成【例例1】2015日照中考如圖所示，輕質(zhì)杠桿可繞O點(diǎn)在豎直面內(nèi)旋轉(zhuǎn)，畫出使杠桿保持平衡的最小力F1的示意圖和對(duì)應(yīng)的力臂l1.思路點(diǎn)撥思路點(diǎn)撥 明確使杠桿保持平衡的最小力F1，其力臂最長(zhǎng)，即支點(diǎn)到F1作用點(diǎn)的線段為力臂；由杠桿平衡條件F1l1F2l2可知，在阻力跟阻力臂的乘積一定時(shí)，動(dòng)力臂越長(zhǎng)，動(dòng)力越小.變式運(yùn)用變式運(yùn)用 1.2017遼陽(yáng)中考如圖是一種常見(jiàn)的晾衣夾，使用時(shí)O為支點(diǎn)，A為動(dòng)力作用點(diǎn)，F(xiàn)2為彈性鋼圈對(duì)夾子的阻力，請(qǐng)?jiān)趫D中畫出作用在A點(diǎn)的最小動(dòng)力F1及其力臂l1，并作出阻力臂l2.由支點(diǎn)O向F2作垂線，即為阻力臂l2.連接支點(diǎn)和力的作用點(diǎn)A即是最大動(dòng)力臂，力臂越長(zhǎng)越省力，

8、根據(jù)力臂的畫法作出垂直于OA的作用力，方向向下類型類型 2 影響滑輪及滑輪組機(jī)械效率的因素影響滑輪及滑輪組機(jī)械效率的因素1有關(guān)因素(1)物重：同一滑輪組，提升的物體越重，機(jī)械效率越高(2)動(dòng)滑輪重：不同滑輪組，提升物重相同時(shí)，動(dòng)滑輪越重，機(jī)械效率越低2無(wú)關(guān)因素：有用功或額外功的多少、機(jī)械的省力情況、物體移動(dòng)距離、繩子股數(shù)等3機(jī)械效率的計(jì)算【例例2】2015泉州中考如圖所示，用甲、乙兩種裝置勻速提升同一重物，若每個(gè)滑輪重力相同，不計(jì)摩擦及繩重，則下列說(shuō)法正確的是(B)A.甲較省力，機(jī)械效率較低B乙較省力，機(jī)械效率較低C.甲較省力，機(jī)械效率較高 D乙較省力，機(jī)械效率較高變式運(yùn)用變式運(yùn)用 2.201

9、7蘇州中考如圖所示，用滑輪組將1.5kg的物體勻速提高0.5m，拉力F為10N，則有用功為7.5J，滑輪組機(jī)械效率為75%.若增加所提物體的重力，滑輪組機(jī)械效率變大(選填“變大”、“變小”或“不變”)(不計(jì)繩重和摩擦，g取10N/kg)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn) 聚焦聚焦實(shí)驗(yàn)16：探究杠桿的平衡條件【實(shí)驗(yàn)裝置及結(jié)論實(shí)驗(yàn)裝置及結(jié)論】(1)杠桿平衡：杠桿保持水平并靜止，即達(dá)到平衡狀態(tài)(2)實(shí)驗(yàn)方法：實(shí)驗(yàn)時(shí)，要改變力和力臂的大小，多做幾次實(shí)驗(yàn)，以避免偶然性，找出普遍規(guī)律(3)實(shí)驗(yàn)結(jié)論：杠桿的平衡條件是：動(dòng)力動(dòng)力臂阻力阻力臂，用公式表示：F1l1F2l2.【命題點(diǎn)全梳理】1實(shí)驗(yàn)時(shí)，使杠桿在水平位置平衡的目的有兩

10、個(gè)：一是杠桿自身重力的力臂為零，消除杠桿自身重力對(duì)杠桿平衡的影響；二是由于動(dòng)力和阻力的方向都與杠桿垂直，杠桿靜止時(shí)處于水平位置，則支點(diǎn)到力的作用線的距離等于支點(diǎn)到力的作用點(diǎn)的距離，在實(shí)驗(yàn)時(shí)可直接從杠桿上讀出力臂的大小2實(shí)驗(yàn)開(kāi)始時(shí)調(diào)節(jié)杠桿平衡的方法：哪端高，把平衡螺母向哪端調(diào)節(jié)，或者杠桿向哪邊偏，就把平衡螺母向反方向調(diào)節(jié)3實(shí)驗(yàn)前，通過(guò)調(diào)節(jié)杠桿兩端的平衡螺母，使杠桿在水平位置平衡在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，不能再通過(guò)調(diào)節(jié)平衡螺母來(lái)使杠桿在水平位置重新平衡，只能通過(guò)改變鉤碼的數(shù)目或調(diào)節(jié)鉤碼的位置使杠桿重新平衡【例例1 1】2016南寧中考改編在“探究杠桿平衡條件的實(shí)驗(yàn)”中：(1)如圖甲所示，實(shí)驗(yàn)前，杠桿左端下沉，

11、則應(yīng)將左端的平衡螺母向右(選填“左”或“右”)調(diào)節(jié)，直到杠桿在水平位置平衡，目的是便于測(cè)量力臂.(2)如圖乙所示，杠桿上的刻度均勻，在A點(diǎn)掛4個(gè)鉤碼，要使杠桿在水平位置平衡，應(yīng)在B點(diǎn)掛6個(gè)相同的鉤碼；當(dāng)杠桿平衡后，將A、B兩點(diǎn)下方所掛的鉤碼同時(shí)朝遠(yuǎn)離支點(diǎn)O方向移動(dòng)一小格，則杠桿不能(選填“能”或“不能”)在水平位置保持平衡.(3)如圖丙所示，若不在B點(diǎn)掛鉤碼，改用彈簧測(cè)力計(jì)在B點(diǎn)向下拉杠桿，使杠桿仍在水平位置平衡，當(dāng)測(cè)力計(jì)從a位置轉(zhuǎn)到b位置時(shí)，其示數(shù)大小將變大.(4)如圖丁所示，已知每個(gè)鉤碼重0.5N，杠桿上每小格長(zhǎng)度為2cm，當(dāng)彈簧測(cè)力計(jì)在C點(diǎn)斜向上拉(與水平方向成30角)杠桿，使杠桿在水平

12、位置平衡時(shí)，拉力F的力臂大小為5cm，彈簧測(cè)力計(jì)示數(shù)的大小為2.4N.思路點(diǎn)撥思路點(diǎn)撥 (1)實(shí)驗(yàn)前，杠桿左端下沉，應(yīng)將左端(或右端)的平衡螺母向右調(diào)節(jié)，直到在水平位置平衡，其目的有兩個(gè)：一是便于測(cè)量力臂，力臂可以從杠桿上直接讀出；二是使杠桿自身重力的力臂為零，或忽略杠桿自身的重力對(duì)實(shí)驗(yàn)的影響(2)由杠桿平衡條件知，4個(gè)鉤碼3個(gè)格數(shù)B點(diǎn)鉤碼個(gè)數(shù)2個(gè)格數(shù)，依據(jù)此等式求出在B點(diǎn)應(yīng)掛6個(gè)鉤碼；如果同時(shí)向支點(diǎn)外移動(dòng)一格，則4個(gè)鉤碼4個(gè)格數(shù)6個(gè)鉤碼3個(gè)格數(shù)，則右側(cè)下沉，杠桿不能在水平位置保持平衡(3)在B點(diǎn)的測(cè)力計(jì)從a位置轉(zhuǎn)到b位置時(shí)，由于力臂變小，所以測(cè)力計(jì)的示數(shù)將變大(4)在丁圖，作出動(dòng)力臂OD，由

13、三角形的邊角關(guān)系，得F的力臂為52cmsin305cm；阻力臂是6cm，阻力是2N，所以F 2.4N.命題挖掘(5)在探究過(guò)程中，我們需要測(cè)量和記錄動(dòng)力、動(dòng)力臂、阻力、阻力臂四個(gè)物理量，在進(jìn)行多次實(shí)驗(yàn)的過(guò)程中，我們可以(選填“可以”或“不可以”)同時(shí)改變多個(gè)量，進(jìn)行探究測(cè)量(6)甲同學(xué)測(cè)出了一組數(shù)據(jù)后就得出了“動(dòng)力動(dòng)力臂阻力阻力臂”的結(jié)論，乙同學(xué)認(rèn)為他的做法不合理，理由是實(shí)驗(yàn)次數(shù)太少，結(jié)論具有偶然性.(7)實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，小明提出了新的探究問(wèn)題：“若支點(diǎn)不在杠桿的中點(diǎn)時(shí)，杠桿的平衡條件是否仍然成立？”于是小明同學(xué)利用如圖所示裝置進(jìn)行探究，發(fā)現(xiàn)在杠桿右端的不同位置，用彈簧測(cè)力計(jì)豎直向上拉使杠桿處于平

14、衡狀態(tài)時(shí)，測(cè)出的拉力大小都與杠桿平衡條件不相符，其原因是：杠桿有自重.實(shí)驗(yàn)17：測(cè)量滑輪組的機(jī)械效率【實(shí)驗(yàn)裝置及結(jié)論實(shí)驗(yàn)裝置及結(jié)論】(1)實(shí)驗(yàn)器材：滑輪組、鉤碼、彈簧測(cè)力計(jì)、刻度尺(2)功的計(jì)算：有用功W有Gh，拉力所做的功為總功，即W總Fs，則額外功W額W總W有.(3)測(cè)量原理：機(jī)械效率公式 .(4)實(shí)驗(yàn)結(jié)論：用同一滑輪組提升不同的重物，提升的重物重力越大，機(jī)械效率越高；用不同的滑輪組提升相同的重物，動(dòng)滑輪越重，機(jī)械效率越低【例例2 2】2016西寧中考某同學(xué)用如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置測(cè)量滑輪組的機(jī)械效率，相關(guān)數(shù)據(jù)記錄在下表中(1)實(shí)驗(yàn)中，使用滑輪組提升重物時(shí)，應(yīng)豎直向上勻速拉動(dòng)彈簧測(cè)力計(jì).(2)

15、第二次實(shí)驗(yàn)中，2s內(nèi)鉤碼上升的高度為0.1m，則它運(yùn)動(dòng)的速度為0.05m/s.(3)第三次實(shí)驗(yàn)中，繩端移動(dòng)的距離為0.45m，滑輪組的機(jī)械效率為80%.(4)分析比較第一、二兩次實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，有用功W1有W2有，滑輪組的機(jī)械效率1(選填“”、“”或“”) .(4)實(shí)驗(yàn)中要分別記下鉤碼和彈簧測(cè)力計(jì)的起始位置，是為了測(cè)量鉤碼和彈簧測(cè)力計(jì)移動(dòng)的距離，從而計(jì)算有用功和總功 猜押預(yù)測(cè)猜押預(yù)測(cè) 5.2016當(dāng)涂縣二模馬峰同學(xué)想通過(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)探究斜面的機(jī)械效率和什么因素有關(guān)他猜想斜面的機(jī)械效率可能與斜面的粗糙程度及斜面的傾斜度有關(guān)他設(shè)計(jì)了如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置，實(shí)驗(yàn)中保持木塊的拉力與斜面平行，并且勻速拉動(dòng)木塊下面是馬峰在實(shí)驗(yàn)中得到的數(shù)據(jù).(1)請(qǐng)你將表中未完成的空格填寫完整，0.1J，0.12J，83.3%.(2)根據(jù)上表的數(shù)據(jù)，請(qǐng)你幫馬峰同學(xué)總結(jié)得到的實(shí)驗(yàn)結(jié)論：結(jié)論1：通過(guò)對(duì)比實(shí)驗(yàn)1和2，斜面的坡度和物重一定時(shí)，斜面越粗糙機(jī)械效率越低結(jié)論2：通過(guò)對(duì)比實(shí)驗(yàn)1和3，在斜面的粗糙程度和物重一定時(shí)，斜面的坡度越大機(jī)械效率越高.(3)你認(rèn)為該實(shí)驗(yàn)中較難控制的操作是保持勻速拉動(dòng)木塊.