資源簡介

第4節(jié)　簡單機械
　杠桿
1．杠桿的定義
一根硬棒如果在力的作用下，能繞________轉(zhuǎn)動，這根硬棒就叫做杠桿。
說明　一根硬棒能成為杠桿，不僅要有力的作用，而且必須能繞某固定點轉(zhuǎn)動，缺一不可。杠桿的形狀可以是直的，也可以是彎的。
2．杠桿的要素
如圖所示：
________：杠桿繞著轉(zhuǎn)動的固定點O。
________：使杠桿轉(zhuǎn)動的力F1。
阻力：阻礙杠桿轉(zhuǎn)動的力F2。
________：從支點到動力作用線的距離l1。
________：從支點到阻力作用線的距離l2。
說明　在研究杠桿時，力臂是個關(guān)鍵：①它是
( http: / / www.21cnjy.com )指從支點到力的作用線的垂直距離，千萬不能理解為支點到力的作用點的長度。②力臂不一定在杠桿上。③畫力臂實際上就是完成幾何上的點到直線的垂線段作圖。④作用在支點上或作用線經(jīng)過支點的力，它的力臂為零。
例1　如圖中的皮劃艇運動員一手支撐住槳柄的末端，另一手用力劃槳，此時的船槳可看作是一個杠桿。下圖中的船槳模型中最合理的是(　　)
3．杠桿的平衡條件
(1)什么是杠桿的平衡
杠桿在動力和阻力的作用下________或________，都叫做杠桿的平衡。
(2)實驗如圖所示，通過鉤碼的重力知道動力
( http: / / www.21cnjy.com )和阻力的大小，利用尺測量動力臂和阻力臂的大小，從而得出杠桿的平衡條件是：動力×動力臂＝阻力×阻力臂，即力和力臂成反比。用公式表示為：F1l1＝________或＝。
例2　(益陽中考)如圖是自行車手閘示意圖，
( http: / / www.21cnjy.com )手閘是一個簡單機械，這種簡單機械的名稱是________，當圖中手對車閘的作用力F＝10N時，剎車拉線受到力的大小為________N。
　滑輪
滑輪是一種周邊有槽、可以繞
( http: / / www.21cnjy.com )著中心軸轉(zhuǎn)動的輪子，人們常用它吊裝貨物。滑輪可以看作是能夠連續(xù)轉(zhuǎn)動的杠桿，即杠桿的變形，所以可以用杠桿平衡條件來分析它的作用。滑輪可以分為定滑輪、動滑輪和滑輪組。
類型
定義
實質(zhì)
特點
重物提升的高度h與繩端通過的距離s的關(guān)系
定滑輪
在使用過程中，軸固定不動的滑輪
不省____，可以改變力的______
s＝h
動滑輪
在使用過程中，軸隨物體一起移動的滑輪
可省_____的力，但________改變力的方向
s＝____
滑輪組
將動滑動和定滑輪組合在一起即為滑輪組
既可以______，又可以改變力的______
s＝____(n指承擔物重的繩子的股數(shù))
　　說明　①不論是定滑輪還是動滑輪，滑
( http: / / www.21cnjy.com )輪兩側(cè)繩子承擔的力相等。②使用滑輪組時，用幾段繩子吊著物體和動滑輪，提起物體所用的力就是總重的幾分之一，即F＝G總。③在確定承擔重物繩子的股數(shù)n時，首先要分清哪個是定滑輪，哪個是動滑輪；其次在動滑輪和定滑輪之間畫一條虛線，將它們隔離出來，數(shù)一數(shù)繞在動滑輪上繩子的股數(shù)即是承擔物重的繩子股數(shù)n。④滑輪組的繞繩方法：若先將繩子系在定滑輪上，繩子股數(shù)為偶數(shù)；若先將繩子系在動滑輪上，繩子股數(shù)為奇數(shù)，可概括為“奇動偶定”。
例3　(多選)(烏蘭察布中考)如圖
( http: / / www.21cnjy.com )所示，用三種方法拉動同一物體在相同的水平地面上做勻速直線運動，使物體以相等速度移動相同的距離。所用拉力分別是F1、F2、F3，這三個力的作用點移動距離分別是s1、s2、s3，移動速度分別為v1、v2、v3，不計滑輪摩擦，則(　　)
A．F1∶F2∶F3＝2∶1∶4　s1∶s2∶s3＝2∶1∶4
B．F1∶F2∶F3＝2∶1∶4　s1∶s2∶s3＝2∶4∶1
C．F1∶F2∶F3＝2∶4∶1　v1∶v2∶v3＝2∶1∶4
D．F1∶F2∶F3＝2∶1∶4　v1∶v2∶v3＝2∶4∶1
　機械效率
1．定義：有用功跟總功的________叫做機械效率，它反映了有用功在總功中占有多大比例，用希臘字母η表示。
η＝________×100%
η越大，表明機械工作時能量的利用率越高。在使用機械時，總是盡可能減小額外功，以提高機械效率。
說明　因為使用機械時總會不得不做一些額外功，所以機械效率必然小于100%，即η＜1。同一機械在不同情況下使用，其機械效率不一定相同。
2．滑輪組和斜面的機械效率：
(1)滑輪組的機械效率
一個滑輪組，重物和動滑輪的總重由n
( http: / / www.21cnjy.com )段繩子承擔，其機械效率有：η＝×100%＝×100%＝×100%＝×100%，若不計繩重及摩擦，η＝×100%＝×100%，所以，此時為了增大機械效率，應(yīng)盡量減小G動。
(2)斜面的機械效率
斜面如圖所示，其機械效率有：η＝×100%。
例4　用相同的滑輪和繩子分別組成如圖所示的甲、乙兩個滑輪組，把相同的重物勻速提升相同的高度。若不計繩重及摩擦，下列說法正確的是(　　)
A．繩子受的拉力F1和F2大小相等，滑輪組的機械效率相同
B．繩子受的拉力F1和F2大小不相等，滑輪組的機械效率不同
C．繩子自由端移動的距離不相等，拉力對滑輪組所做的功相等
D．繩子自由端移動的距離不相等，拉力對滑輪組所做的功不相等
　杠桿平衡條件
例5　(山西中考)小明小組利用如圖所示裝置探
( http: / / www.21cnjy.com )究“杠桿平衡條件”時，在杠桿兩側(cè)掛上不同個數(shù)的鉤碼，移動鉤碼使杠桿在水平位置平衡，這樣三次實驗后得出結(jié)論：動力×支點到動力作用點的距離＝阻力×支點到阻力作用點的距離。下列能幫助他得出正確結(jié)論的操作是(　　)
A．去掉一側(cè)鉤碼，換用彈簧測力計豎直向下拉
B．去掉一側(cè)鉤碼，換用彈簧測力計斜向下拉
C．去掉一側(cè)鉤碼，換用彈簧測力計豎直向上拉
D．增加鉤碼個數(shù)，再多次實驗使結(jié)論更具普遍性
　機械效率的大小比較
例6　(棗莊中考)甲吊車比乙吊車的機械效率高，當它們分別把相同質(zhì)量的物體勻速提升相同高度時，則(　　)
A．甲吊車的電動機做的有用功較多
B．乙吊車的電動機做的額外功較多
C．甲吊車的電動機做的總功較多
D．甲、乙兩吊車的電動機做的總功相同
　動態(tài)分析杠桿平衡問題
例7　如圖，一塊厚度、密度均勻的長方形水泥板放在水平地面上，用一豎直向上的力，欲使其一端抬離地面。則(　　)
A．F甲>F乙，因為甲方法的動力臂長
B．F甲C．F甲>F乙，因為乙方法的阻力臂短
D．F甲＝F乙，因為動力臂都是阻力臂的2倍
例8　為了將放置在水平地面
( http: / / www.21cnjy.com )上重G＝100N的重物提升到高處。小明同學設(shè)計了圖甲所示的滑輪組裝置。當小明用圖乙所示隨時間變化的豎直向下拉力F拉繩時，重物的速度v和上升的高度h隨時間t變化的關(guān)系圖像分別如圖丙和丁所示。若重物與地面的接觸面積S＝5×10－2m2，不計摩擦，繩對滑輪的拉力方向均可看成在豎直方向。求：
(1)在2～3s內(nèi)，拉力F的功率P及滑輪組的機械效率η。
(2)在1～2s內(nèi)，拉力F做的功W。
(3)在0～1s內(nèi)，重物對地面的壓強p。
第1題圖
1．如圖所示的定滑輪，勻速提升G＝90N的重物，定滑輪重16N，機械效率為90%，則A、B兩輕質(zhì)彈簧測力計的讀數(shù)之差ΔF為(　　)
A．ΔF＝0
B．0<ΔF<10N
C．ΔF＝10N
D．ΔF>10N
第2題圖
2．(多選)(萊蕪中考)
( http: / / www.21cnjy.com )如圖甲，鄰居大叔正吃力地把一重物搬上高臺，放學回家的小勇看見后急忙前去幫忙。他找來一塊木板，搭成圖乙所示的斜面，結(jié)果非常輕松地把同樣的重物推到了高臺上。關(guān)于這兩種方法，下列說法正確的是(　　)
A．乙種情況下更省力
B．乙種情況的機械效率高
C．兩人做同樣多的有用功
D．小勇做功的功率要大些
第3題圖
3．如圖所示，均勻木棒AB長為1m，水
( http: / / www.21cnjy.com )平放置在O、O′兩個支點上。已知AO、O′B長度均為0.25m。若把B端豎直向上稍微抬起一點距離，至少需要用力20N；若把B端豎直向下稍微壓下一點距離，則至少需要用力(　　)
A．20N
B．40N
C．60N　
D．80N
第4題圖
4．(資陽中考)隨著人們生活水平的提高
( http: / / www.21cnjy.com )，不少居民小區(qū)都配備了健身房。小明每個周末回家都會到健身房鍛煉，如圖所示是小明最喜愛的用于鍛煉臂力的健身拉力器結(jié)構(gòu)示意圖。如果小明每次向下拉動拉桿時，拉力為F＝250N，在0.4s內(nèi)使質(zhì)量為m＝20kg的配重塊勻速升高到h＝40cm后放手讓其自由落下。不計拉桿和繩的重力，g取10N/kg。求：
(1)小明拉動拉力器的功率P；
(2)小明拉動拉力器過程中克服摩擦所做的功；
(3)在小明鍛煉過程中拉力器的機械效率η。
第4節(jié)　簡單機械
【要點詳解】知識點1：固定點　支點　動力　動力臂　阻力臂
例1　B　靜止　勻速轉(zhuǎn)動　F2l2
例2　杠桿　40　知識點2：力　方向　一半　不可以　2h　省力　方向　nh　例3　BD　知識點3：比值　　例4　C
【易錯點撥】例5　B　例6　B　例7　D
【綜合應(yīng)用】例8　(1)300W
83．33%　(2)187.5J　(3)600Pa
【鞏固提升】1.C　2.AC　3.C
4．(1)250W　(2)20J　(3)80%

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