第12課時　簡單機械 物理

1、第12課時簡單機械知識梳理自主測試一二三一、杠桿1.定義一根硬棒,在力的作用下能夠繞著固定點轉動,這根硬棒就叫杠桿。知識梳理自主測試一二三2.杠桿的五要素(1)支點:杠桿可以繞其轉動的點O。(2)動力:使杠桿轉動的力F1。(3)阻力:阻礙杠桿轉動的力F2。(4)動力臂:從支點O到動力F1作用線的距離l1。(5)阻力臂:從支點O到阻力F2作用線的距離l2。3.杠桿的平衡條件(1)文字表達式:動力動力臂=阻力阻力臂。(2)數(shù)學表達式:F1l1=F2l2。知識梳理自主測試一二三4.杠桿的分類 知識梳理自主測試一二三知識梳理自主測試一二三二、滑輪 知識梳理自主測試一二三知識梳理自主測試一二三三、機械效

2、率1.有用功和額外功(1)有用功:為了達到目的必須要做的功,用W有表示。(2)額外功:并非需要但不得不做的功,用W額表示。(3)總功:有用功與額外功之和,用W總表示。2.機械效率(1)定義:有用功跟總功的比值。(3)影響滑輪組機械效率的因素:提升的物重、動滑輪重及機械裝置間的摩擦。知識梳理自主測試一二三3.測量滑輪組的機械效率(2)注意事項:必須勻速拉動彈簧測力計使鉤碼升高,保證測力計示數(shù)大小不變。知識梳理自主測試12341.如圖所示,杠桿AOB用細線懸掛起來,分別在A、B兩端掛上質量為m1、m2的重物時,杠桿平衡,此時AO恰好處于水平位置,AO=BO,不計杠桿重力,則m1、m2的大小關系為(

3、)A.m1m2B.m1L2,所以物體的重力G1G2,即m1m2。知識梳理自主測試12342.下圖是使用簡單機械勻速提升同一物體的四種方式(不計機械重和摩擦),其中所需動力最小的是()答案:D知識梳理自主測試12343.如圖所示,工人利用滑輪組以250 N的拉力將400 N的水泥勻速提高2 m。則此過程中,工人拉力做的功是 J;該滑輪組的機械效率是;工人對地面的壓力與其重力相比要(選填“大”或“小”)。答案:1 00080%小知識梳理自主測試1234解析:由題圖可知,承擔動滑輪和水泥的繩子的段數(shù)n=2,由題圖可知,繩端移動的距離s=nh=22 m=4 m,工人拉力做的功W總=Fs=250 N4

4、m=1 000 J,拉力做的有用功W有=Gh=400 N2 m=800 J,滑輪組的機械效率 =80%;因工人對地面的壓力等于自身的重力減去繩端在豎直方向的分力,所以,工人對地面的壓力與其重力相比要小。知識梳理自主測試12344.小華探究杠桿平衡條件時,使用的每個鉤碼的質量均為 50 g,杠桿上相鄰刻線間的距離相等。小華將杠桿調節(jié)水平平衡后,在杠桿上的B點懸掛了3個鉤碼,如圖所示。為使杠桿保持水平平衡狀態(tài),應該在A點懸掛個鉤碼。答案:2解析:根據(jù)杠桿的平衡條件可得GAlA=GBlB,即nAm0g3l0=3m0g2l0,則nA=2。1231.杠桿的動態(tài)變化問題杠桿在靜止時滿足杠桿的平衡條件,在緩

5、慢或勻速轉動時也滿足杠桿的平衡條件。杠桿的動態(tài)變化問題主要有以下兩種類型:類型一:由力臂變化判斷力的變化此類問題的解題思路是利用杠桿的平衡條件,當其中的一個量發(fā)生改變時,會引起其他量發(fā)生改變,首先確定不變量,之后由杠桿的平衡條件得出結論。123【例1】 如圖所示,作用在杠桿一端且始終與杠桿垂直的力F,將杠桿緩慢地由位置A拉至位置B,在這個過程中,力F的大小將()A.不變B.變小C.變大D.先變大后變小解析:在杠桿緩慢由A到B的過程中,動力臂OA的長度沒有變化,阻力G的大小沒有變化,而阻力臂L卻逐漸增大;由杠桿的平衡條件知FOA=GL,當OA、G不變時,L越大,那么F越大;因此拉力F在這個過程中

6、逐漸變大。答案:C123123如圖所示,輕質杠桿AB可以繞O點轉動,在A點用細線懸掛一重物,在B點施加一豎直向下的動力,使杠桿在水平位置保持平衡。若將動力的方向改為沿虛線方向,仍使杠桿在水平位置保持平衡,則()A.動力臂增大,動力增大B.動力臂增大,動力減小C.動力臂減小,動力減小D.動力臂減小,動力增大答案:D123解析:當動力方向沿豎直向下時,動力臂為OB,當動力的方向改為沿虛線方向時,其動力臂為如圖OC,由題圖可知,沿虛線方向的動力臂OC小于OB,即動力臂減小;因為杠桿始終在水平位置平衡,所以阻力臂始終等于OA,根據(jù)杠桿的平衡條件可知,在阻力和阻力臂的乘積一定時,動力臂減小,動力就增大,

7、故選項D正確。123類型二:由力或力臂的改變判斷杠桿是否平衡此類問題的解題思路是根據(jù)題意判斷動力與動力臂的乘積、阻力和阻力臂的乘積,加以比較?！纠?】 右圖中杠桿處于平衡狀態(tài)。如果將物體A和B同時向靠近支點的方向移動相同的距離,下列判斷正確的是()A.杠桿仍能平衡B.杠桿不能平衡,左端下沉C.杠桿不能平衡,右端下沉D.無法判斷123解析:原來杠桿在水平位置處于平衡狀態(tài),此時作用在杠桿上的力分別為物體A、B的重力,其對應的力臂分別為OC、OD,根據(jù)杠桿的平衡條件可得mAgOC=mBgOD,由題圖可知,OCmB。當向支點移動相同的距離l時,兩邊的力臂都減小l,此時左邊的力與力臂的乘積為mAg(OC

8、 -l)=mAgOC-mAgl,右邊的力與力臂的乘積為mBg(OD -l)=mBgOD-mBgl,由于mAmB,所以mAglmBgl;所以mAgOC -mAgl3Gl,所以左端下降。1232.關于滑輪組的繞法問題關于滑輪組的問題一般有兩類:一類是根據(jù)滑輪組的組裝方式,求繩子的受力情況;另一類是已知繩子的受力情況設計組裝滑輪組,畫出滑輪組的連線圖。123【例3】 請在圖中用筆畫線代替繩子,將兩個滑輪連成滑輪組,要求人用力往下拉繩使重物升起。解析:人用力往下拉繩使重物升起,說明最后繞過的是定滑輪,按此反向繞線,繩子的起始端系在定滑輪上。答案:如圖所示123123如圖所示,某人站在地面上使用滑輪組提

9、升重物,請畫出他使用滑輪組最省力的繞法。123答案:如圖所示:解析:在地面提升重物且最省力,應該動力向下,則有四股繩吊著動滑輪,根據(jù)奇動偶定法依次連接。1233.關于滑輪組的機械效率問題機械效率是初中物理力學的重點問題,特別是滑輪組類的機械效率問題。此類題目所涉及的主要物理量有:機械效率、有用功W有、額外功W額、總功W總、物體重G、物體升高的高度h、作用在繩子自由端的拉力F、繩子自由端移動的距離s、承擔重物的繩子的段數(shù)n。有用功是使物體升高h所做的功,即W有=Gh。額外功是克服動滑輪所受重力、繩子的重力和滑輪與軸的摩擦所做的功;若不計繩重及摩擦,額外功是動滑輪重G動與升高高度h的乘積,即W額=G動h。123123【例4】 如圖所示的滑輪組的機械效率是75%,物體的重力為150 N。用滑輪組勻速將物體提升2 m,所用拉力F為N。解析:拉力做的有用功W有=Gh=150 N2 m=300 J拉力移動的距離s=2