第十三講 簡(jiǎn)單機(jī)械

山西省物理第十三講簡(jiǎn)單機(jī)械1．(2015·山西16題)在生產(chǎn)生活中，如圖所示的簡(jiǎn)單機(jī)械使用中，一定費(fèi)力的是(

)D2．(2014·山西32題)如圖，用10N的水平拉力F，使重力為100N的物體A沿水平方向在1s內(nèi)勻速直線運(yùn)動(dòng)了0.5m，若滑輪和繩子的質(zhì)量及其摩擦均不計(jì)，則物體受到地面的摩擦力為_(kāi)______N，拉力F的功率為_(kāi)______W。20103．(2013·山西17題)小明小組利用如圖所示裝置探究“杠桿平衡條件”時(shí)，在杠桿兩側(cè)掛上不同個(gè)數(shù)的鉤碼，移動(dòng)鉤碼使杠桿在水平位置平衡，這樣三次實(shí)驗(yàn)后得出結(jié)論：動(dòng)力×支點(diǎn)到動(dòng)力作用點(diǎn)的距離＝阻力×支點(diǎn)到阻力作用點(diǎn)的距離。下列能幫助得出結(jié)論的操作是(

)A．去掉一側(cè)鉤碼，換用彈簧測(cè)力計(jì)豎直向下拉B．去掉一側(cè)鉤碼，換用彈簧測(cè)力計(jì)斜向下拉C．去掉一側(cè)鉤碼，換用彈簧測(cè)力計(jì)豎直向上拉D．增加鉤碼個(gè)數(shù)，再多次實(shí)驗(yàn)使結(jié)論更具有普遍性B4．(2011·山西16題)如圖所示是一種指甲剪的結(jié)構(gòu)示意圖，下列說(shuō)法中正確的是()A．ABC是一個(gè)省力杠桿B．D處刀刃較薄，可以增大壓力C．杠桿ABC上有粗糙的花紋，可以減小摩擦D．指甲剪只有兩個(gè)杠桿，一個(gè)省力杠桿，一個(gè)費(fèi)力杠桿A5．(2011·山西34題)如圖所示，用兩個(gè)完全相同的滑輪，勻速提升質(zhì)量相等的物體，且物體質(zhì)量大于滑輪質(zhì)量、不計(jì)繩重和摩擦。比較甲、乙兩種方式可知______更省力，______機(jī)械效率更高。(均填“甲”或“乙”)甲乙6．(2014·山西34題)為使輕質(zhì)杠桿AB在如圖所示方向靜止，請(qǐng)你在杠桿上畫(huà)出所施加的最小動(dòng)力F1的示意圖，并作出阻力F2的力臂。解：【解析】最小動(dòng)力對(duì)應(yīng)最長(zhǎng)的力臂，而最長(zhǎng)力臂是支點(diǎn)與離支點(diǎn)最遠(yuǎn)的點(diǎn)即B點(diǎn)的連線，故作OB的垂線可找到力的作用線，又根據(jù)題意可知作用在B點(diǎn)的力方向向上杠桿才可以平衡，所以最小動(dòng)力為F1，F(xiàn)2的力臂根據(jù)力臂是支點(diǎn)到力F2作用線的垂線即可作出。一、杠桿1．杠桿：在力的作用下能夠繞固定點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)的硬棒叫________。2．杠桿有五要素：(1)__________：杠桿繞著轉(zhuǎn)動(dòng)的點(diǎn)；(2)__________：使杠桿轉(zhuǎn)動(dòng)的力；(3)__________：阻礙杠桿轉(zhuǎn)動(dòng)的力；(4)動(dòng)力臂l1：從________到_____________的距離；(5)阻力臂l2：從________到_____________的距離。杠桿支點(diǎn)O動(dòng)力F1阻力F2支點(diǎn)動(dòng)力作用線支點(diǎn)阻力作用線3．當(dāng)杠桿在力的作用下處于________或勻速轉(zhuǎn)動(dòng)的狀態(tài)時(shí)，我們就說(shuō)杠桿平衡了。杠桿的平衡條件：___________。4．杠桿種類(lèi)：省力杠桿，動(dòng)力臂l1______阻力臂l2，優(yōu)點(diǎn)是_________；費(fèi)力杠桿，l1______l2，優(yōu)點(diǎn)是_________；等臂杠桿，l1______l2，不省力也不費(fèi)力。靜止F1l1＝F2l2省力＞＜省距離＝二、滑輪5．定滑輪：軸固定不動(dòng)的滑輪叫定滑輪，其特點(diǎn)是______________________________，其實(shí)質(zhì)是一個(gè)________杠桿。6．動(dòng)滑輪：滑輪隨物體一起移動(dòng)的滑輪叫_________，其特點(diǎn)是______________________________，其實(shí)質(zhì)是一個(gè)________________________杠桿。7．滑輪組：將定滑輪和動(dòng)滑輪組合成滑輪組，可以達(dá)到既__________，又可以__________________的目的，動(dòng)滑輪和重物由n段繩子承擔(dān)，拉力就是總重G總的________，用式子表示為F＝______，繩子末端拉出的長(zhǎng)度s是重物通過(guò)距離h的______，用式子表示為s＝_______。不省力但可以改變用力方向等臂動(dòng)力臂是阻力臂2倍的動(dòng)滑輪省一半力但不能改變用力方向省力改變力的方向n分之一n倍nh8．其他簡(jiǎn)單機(jī)械：(1)使用輪軸特點(diǎn)：____力，____距離。(2)使用斜面特點(diǎn)：____力，____距離；高度相同，斜面越長(zhǎng)越____力。三、

機(jī)械效率9．有用功：在工作時(shí)，人們必需要做的功，用______表示。額外功：在工作時(shí)，并非人們需要而又不得不做的功，用______表示。有用功和額外功之和是總共做的功，叫_______，W總＝______＋_______。省費(fèi)省費(fèi)省W有W額總功W有W額10．使用機(jī)械時(shí)，人們對(duì)機(jī)械做的功是______功，機(jī)械克服有用阻力做的功是______功。11．機(jī)械效率：有用功與總功的比值叫__________，公式__________________。它沒(méi)有單位。12．使用任何機(jī)械都不可避免地要做________，有用功總________總功，所以機(jī)械效率總是________(填“大于”或“小于”)1。機(jī)械效率通常用百分?jǐn)?shù)表示。13．提高機(jī)械效率的方法：影響機(jī)械效率的因素有_________、_______，提高機(jī)械效率的方法：①______________使機(jī)械更合理輕巧；②經(jīng)常保養(yǎng)潤(rùn)滑。總有用機(jī)械效率額外功小于小于機(jī)械自重摩擦減輕機(jī)械自重14．幾種常見(jiàn)簡(jiǎn)單機(jī)械的機(jī)械效率教材圖片

命題舉例

命題點(diǎn)力的作用是相互的如圖用力向______劃槳船就會(huì)前進(jìn)，利用了力的作用是________的。

命題點(diǎn)杠桿的種類(lèi)劃槳時(shí)，支點(diǎn)在_____________，是_______杠桿。命題點(diǎn)杠桿、壓強(qiáng)、摩擦力鋼絲鉗是一個(gè)______杠桿，鉗口鋒利是為了_____________，鉗口有花紋是為了___________。

后相互槳的末端費(fèi)力省力增大壓強(qiáng)增大摩擦教材圖片

命題舉例

命題點(diǎn)杠桿搬運(yùn)磚頭的獨(dú)輪車(chē)是一個(gè)_________杠桿，為了更省力，手應(yīng)盡量握在車(chē)把的______端，磚塊應(yīng)盡量靠近________放置。命題點(diǎn)定滑輪高高的旗桿矗立在操場(chǎng)上，旗手緩緩向下拉繩子，旗子就會(huì)徐徐上升，這是因?yàn)槠鞐U頂部有一個(gè)__________，可以______________。末支點(diǎn)定滑輪改變力的方向省力【例1】(2015·懷化)如下圖所示的四種工具在使用過(guò)程中，屬于費(fèi)力杠桿的是(

)【解析】A.食品夾在使用過(guò)程中，動(dòng)力臂小于阻力臂，是費(fèi)力杠桿，故A符合題意；B.瓶蓋起子在使用過(guò)程中，動(dòng)力臂大于阻力臂，是省力杠桿，故B不符合題意；C.鉗子在使用過(guò)程中，動(dòng)力臂大于阻力臂，是省力杠桿，故C不符合題意；D.核桃?jiàn)A在使用過(guò)程中，動(dòng)力臂大于阻力臂，是省力杠桿，故D不符合題意?！敬鸢浮緼【方法歸納】本題的解題關(guān)鍵是通過(guò)生活經(jīng)驗(yàn)，體會(huì)支點(diǎn)的位置，判斷出動(dòng)力臂與阻力臂的長(zhǎng)度關(guān)系，進(jìn)而得出省力、費(fèi)力情況。①省力杠桿，動(dòng)力臂大于阻力臂，省力但費(fèi)距離；②費(fèi)力杠桿，動(dòng)力臂小于阻力臂，費(fèi)力但省距離；③等臂杠桿，動(dòng)力臂等于阻力臂，既不省距離也不省力。【變式題1】(2015·北京)圖中所示的四種情景使用的杠桿屬于省力杠桿的是()C【例2】(2015·宿遷)按照要求作圖。在圖中作出物體A所受重力的示意圖和拉力F的力臂l。【解析】力臂是支點(diǎn)到力的作用線的距離，因此由支點(diǎn)到力的作用線作垂線即可作出力臂。【答案】【方法歸納】首先要明確力臂的概念—力臂是從支點(diǎn)到力的作用線的垂直距離，這是解決杠桿問(wèn)題的關(guān)鍵。再按照下述步驟完成即可。(1)首先在杠桿的示意圖上，確定支點(diǎn)O；(2)畫(huà)出動(dòng)力作用線及阻力作用線，必要時(shí)要用虛線將力的作用線延長(zhǎng)；(3)再?gòu)闹c(diǎn)O向力的作用線引垂線，則從支點(diǎn)到垂足的距離就是力臂，力臂用實(shí)線或虛線表示并用大括號(hào)勾出，在旁邊標(biāo)上字母l1或l2，分別表示動(dòng)力臂或阻力臂?！咀兪筋}2】(2015·廣東)如下圖所示，請(qǐng)?jiān)诟軛UA處畫(huà)出把物體拉起時(shí)的最小拉力F1，并畫(huà)出拉力F1的力臂l1。解：

【例3】(2015·常德)如圖所示，用滑輪組把重為200N的貨物提到9m高的樓上，所用拉力為80N，則總功和滑輪組的機(jī)械效率分別是(

)A．1400J

80%

B．1800J

80%C．1800J

83.3%D．2160J

83.3%【變式題3】(2015·永州)利用四個(gè)相同的滑輪，組成如圖所示的甲、乙兩個(gè)滑輪組，把質(zhì)量相等的重物G提升了相同的高度，所用的拉力分別為F甲、F乙，機(jī)械效率分別是η甲、η乙(忽略繩重與摩擦)，下列關(guān)系正確的是()A．F甲＜F乙

B．F甲＞F乙

C．η甲＜η乙

D．η甲＞η乙A命題點(diǎn)1．實(shí)驗(yàn)前，若杠桿左邊偏低，則把平衡螺母向______調(diào)節(jié)，直到杠桿在_______位置平衡。2．杠桿支點(diǎn)在中央位置是為了__________________________________。3．實(shí)驗(yàn)前，使杠桿在水平位置平衡的目的是__________________________________________________。4．實(shí)驗(yàn)時(shí)，杠桿在水平位置平衡的目的是________________。5．多次實(shí)驗(yàn)的目的是____________________________。6．實(shí)驗(yàn)結(jié)論：動(dòng)力×動(dòng)力臂＝阻力×阻力臂。右水平減小杠桿自身重力對(duì)實(shí)驗(yàn)的影響①減小杠桿自身重力對(duì)實(shí)驗(yàn)的影響；②便于測(cè)量力臂便于測(cè)量力臂避免偶然性，得出普遍規(guī)律【例1】(2015·新疆)某實(shí)驗(yàn)小組進(jìn)行簡(jiǎn)單機(jī)械類(lèi)探究實(shí)驗(yàn)。(1)探究“杠桿平衡條件”實(shí)驗(yàn)前，為方便測(cè)量力臂，應(yīng)將杠桿調(diào)節(jié)到水平位置平衡，圖甲中，杠桿的平衡螺母B應(yīng)向________(填“左”或“右”)調(diào)節(jié)。(2)圖乙中，要使杠桿在水平位置平衡，需在C點(diǎn)懸掛________個(gè)同樣的鉤碼。(3)某同學(xué)進(jìn)行正確的實(shí)驗(yàn)操作后，能不能根據(jù)(2)問(wèn)中的一組數(shù)據(jù)得出結(jié)論？________(填“能”或“不能”)，理由是________。(4)探究“動(dòng)滑輪的特點(diǎn)”的實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：使用動(dòng)滑輪可以________(填“省力”或“省距離”)，但不能改變力的方向。(5)生活和工作中使用的滑輪如：A.國(guó)旗桿頂部的滑輪；B.電動(dòng)起重機(jī)吊鉤上的滑輪，屬于動(dòng)滑輪的是______(填“A”或“B”)?！窘馕觥勘绢}考查探究杠桿的平衡條件實(shí)驗(yàn)。難度較小。(1)圖甲中杠桿的左端低，說(shuō)明這一側(cè)力與力臂的乘積大，應(yīng)將平衡螺母向右調(diào)節(jié)，以增大右側(cè)的力臂。(2)設(shè)每個(gè)鉤碼的重力是G，杠桿每格的長(zhǎng)度是L，由圖示可知，動(dòng)力F動(dòng)＝2G，動(dòng)力臂l動(dòng)＝3L，阻力臂l阻＝2L，由杠桿平衡條件得F動(dòng)×l動(dòng)＝F阻×l阻，即2G×3L＝F阻×2L，所以F阻＝3G，則在C處應(yīng)掛3個(gè)鉤碼。(3)用實(shí)驗(yàn)來(lái)探究物理規(guī)律時(shí)，要多次實(shí)驗(yàn)，用多組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)來(lái)總結(jié)實(shí)驗(yàn)結(jié)論，實(shí)驗(yàn)結(jié)論才具有普遍性，如果只有一次實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，總結(jié)的實(shí)驗(yàn)結(jié)論具有偶然性，所以不能用一次實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)總結(jié)實(shí)驗(yàn)結(jié)論。(4)使用動(dòng)滑輪可以省力，但不能改變力的方向。(5)動(dòng)滑輪實(shí)質(zhì)是動(dòng)力臂等于2倍阻力臂的杠桿，使用動(dòng)滑輪不能改變動(dòng)力方向，但可以省一半力。國(guó)旗的旗桿頂部的滑輪是定滑輪，起重機(jī)掛鉤上的滑輪是動(dòng)滑輪。【答案】(1)右(2)3

(3)不能多測(cè)幾組數(shù)據(jù)，得出的結(jié)論更具有普遍性(4)省力(5)B(2015·江西)探究杠桿的平衡條件。【提出問(wèn)題】如圖甲所示，是一種常見(jiàn)的桿秤，此時(shí)處于水平位置平衡。發(fā)現(xiàn)一：小明在左側(cè)掛鉤上增加物體，可觀察到提扭左側(cè)下沉，他認(rèn)為改變杠桿的水平平衡可以通過(guò)改變作用在杠桿上的______來(lái)實(shí)現(xiàn)；發(fā)現(xiàn)二：接著小新移動(dòng)秤砣使其恢復(fù)水平位置平衡，說(shuō)明通過(guò)改變_______的長(zhǎng)短也可以改變杠桿的平衡。那么，杠桿在滿足什么條件時(shí)才平衡呢？力力臂【制訂計(jì)劃與設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)】實(shí)驗(yàn)前，輕質(zhì)杠桿處于如圖乙所示的狀態(tài)，使用時(shí)，首先應(yīng)將杠桿的平衡螺母向______(填“左”或“右”)調(diào)節(jié)，使杠桿處于水平位置平衡，這樣做的好處是________________________?！緦?shí)驗(yàn)結(jié)論】如圖丙所示，他們進(jìn)行了三次實(shí)驗(yàn)，對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，得出杠桿的平衡條件是____________________________________。右方便直接測(cè)力臂動(dòng)力×動(dòng)力臂＝阻力×阻力臂【拓展應(yīng)用】如圖丁所示，是用手托起重物的示意圖，圖中前臂可以看作是一個(gè)________(填“省力”“費(fèi)力”或“等臂”)杠桿，此杠桿的支點(diǎn)是圖中的______點(diǎn)。假如托起6N的重物，請(qǐng)你根據(jù)圖5所示，估算出手臂要用的動(dòng)力大約是____________N。費(fèi)力C48(46～50)命題點(diǎn)1．實(shí)驗(yàn)原理：____________。2．實(shí)驗(yàn)中的測(cè)量器材：__________________________。3．實(shí)驗(yàn)中應(yīng)沿____________方向_________拉動(dòng)彈簧測(cè)力計(jì)。4．實(shí)驗(yàn)中，如果沒(méi)有刻度尺，該實(shí)驗(yàn)________(填“能”或“不能”)完成，若能，機(jī)械效率表達(dá)式____________。5．滑輪組的機(jī)械效率與_________、___________、______________有關(guān)。6．提出一條提高滑輪組機(jī)械效率的有效措施：__________________________________________________。刻度尺、彈簧測(cè)力計(jì)豎直向上勻速能物重動(dòng)滑輪重繩重及摩擦適當(dāng)增加物重(使用輕質(zhì)滑輪，保持良好的潤(rùn)滑)【例2】(2015·岳陽(yáng))在“測(cè)量滑輪組的機(jī)械效率”的實(shí)驗(yàn)中，用同一滑輪組進(jìn)行了三次實(shí)驗(yàn)(如圖所示)，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄如下表。(1)第2次實(shí)驗(yàn)中，滑輪組的機(jī)械效率為_(kāi)_______(結(jié)果保留一位小數(shù))。(2)第3次實(shí)驗(yàn)中，彈簧測(cè)力計(jì)的