專題16　簡單機(jī)械（原卷版）

第3章能量的轉(zhuǎn)化與守恒專題16簡單機(jī)械類型一杠桿及應(yīng)用 2類型二滑輪及應(yīng)用 5類型三機(jī)械效率認(rèn)識(shí) 9【方法歸納】1.力臂是支點(diǎn)到力的作用線的距離，而不是支點(diǎn)到力的作用點(diǎn)的距離。2.杠桿保持靜止?fàn)顟B(tài)或勻速轉(zhuǎn)動(dòng)狀態(tài)，稱為杠桿平衡。杠桿平衡的條件是：動(dòng)力×動(dòng)力臂＝阻力×阻力臂。數(shù)學(xué)表達(dá)式為：F1l1＝F2l2(或eq\f(F2,F1)＝eq\f(l1,l2))。若F1l1≠F2l2，則杠桿的平衡被破壞。若F1l1＞F2l2，則杠桿向F1的方向轉(zhuǎn)動(dòng)，反之則向F2的方向轉(zhuǎn)動(dòng)。3.根據(jù)動(dòng)力臂和阻力臂的不同，可以把杠桿分成三類項(xiàng)目省力杠桿費(fèi)力杠桿等臂杠桿圖示力臂動(dòng)力臂大于阻力臂若l1>l2，則F1<F2動(dòng)力臂小于阻力臂若l1<l2，則F1>F2動(dòng)力臂等于阻力臂若l1＝l2，則F1＝F2力省力費(fèi)力不省也不費(fèi)距離費(fèi)距離省距離不省也不費(fèi)應(yīng)用開瓶器、羊角錘、鍘刀、撬棒、鋼絲鉗、動(dòng)滑輪等船槳、理發(fā)剪刀、釣魚竿、鑷子、掃帚、食品夾、船槳、筷子等天平、定滑輪等注意：杠桿可以省力，也可以省距離，但不能兩者兼?zhèn)洌锤軛U不能省功。4.人體中的手臂、頭、腿、腳等都可以看作杠桿。人體杠桿系統(tǒng)都有四個(gè)基本組成部分：骨——一根硬棒；肌肉收縮——?jiǎng)恿Φ膩碓矗粌筛侵g可以活動(dòng)的關(guān)節(jié)——支點(diǎn)；移動(dòng)肢體或物體——阻力的來源。5.使用定滑輪提升物體時(shí)，繩子自由端移動(dòng)的距離s等于物體升高的高度h，即s＝h，繩子自由端移動(dòng)的速度v端也等于物體升高的速度v物，即v端＝v物。使用動(dòng)滑輪提升物體時(shí)，繩子自由端移動(dòng)的距離s是物體升高的高度h的2倍，即s＝2h，繩子自由端移動(dòng)的速度v端也是物體上升速度v物的2倍，即v端＝2v物。6.滑輪組是由定滑輪和動(dòng)滑輪組合而成的。它不但可以省力，而且可以改變力的方向。使用滑輪組時(shí)，重物和動(dòng)滑輪的總重由幾段繩子承擔(dān)，提起重物所用的力就是總重的幾分之一。在使用滑輪組時(shí)，若繩子的段數(shù)為n，則動(dòng)力移動(dòng)的距離s等于重物上升高度h的n倍，即s＝nh。同樣，動(dòng)力移動(dòng)的速度v1與重物上升的速度v2的關(guān)系為v1＝nv2。注意：滑輪組的省力(或費(fèi)距離)的情況不能機(jī)械地根據(jù)有幾個(gè)定滑輪及動(dòng)滑輪的省力特點(diǎn)來判斷，要根據(jù)承擔(dān)阻力的繩子的股數(shù)來確定。判斷滑輪組繩子段數(shù)n的方法：可以在定滑輪與動(dòng)滑輪之間畫一條虛線，數(shù)一下與動(dòng)滑輪相連的繩子的段數(shù)是幾段，則n就是幾.如圖甲、乙所示.7.有用功跟總功的比值叫做機(jī)械效率，公式為η=W有W總，機(jī)械效率沒有單位，一般用百分?jǐn)?shù)表示，機(jī)械效率是表示機(jī)械做功性能好壞的物理量，機(jī)械效率越高，表示機(jī)械做的有用功占它所做的總功的比例越大，這個(gè)機(jī)械的性能越好；機(jī)械效率越低，表示機(jī)械做的有用功占它所做的總功的比例越小，這個(gè)機(jī)械的性能越劣?！境？碱}型】類型一杠桿及應(yīng)用1.如圖所示，杠桿處于平衡狀態(tài)，則F的力臂是()A．OAB．OCC．ODD．FD1題圖2題圖3題圖2．如圖，工人師傅正在使用一根硬棒撬動(dòng)石頭，使用此硬棒()A．省力且省距離B．省力但費(fèi)距離C．費(fèi)力且費(fèi)距離D．費(fèi)力但省距離3．如圖是小華在勞動(dòng)教育實(shí)踐活動(dòng)中體驗(yàn)中國傳統(tǒng)農(nóng)耕“舂稻谷”的示意圖。小華若要更省力，下列做法可行的是()A．支點(diǎn)不動(dòng)，腳在桿上的位置前移B．將支點(diǎn)靠近人，腳在桿上的位置不動(dòng)C．將支點(diǎn)靠近人，同時(shí)腳在桿上的位置前移D．將支點(diǎn)遠(yuǎn)離人，同時(shí)腳在桿上的位置后移4.如圖所示是鋼絲鉗工作時(shí)的狀態(tài)。圖中給出了四名同學(xué)在鋼絲鉗單側(cè)鉗柄及其相連部分上所畫出的動(dòng)力F1、動(dòng)力臂l1、阻力F2的示意圖，其中正確的是()5.現(xiàn)有若干個(gè)規(guī)格相同的鉤碼，如圖所示，為了使杠桿在水平位置平衡，應(yīng)在杠桿的A點(diǎn)掛()個(gè)鉤碼。A．1B．2C．3D．45題圖6題圖7題圖6.如圖為工地搬運(yùn)磚頭的獨(dú)輪車，人抬起車把時(shí)，車體可以看成一個(gè)杠桿，關(guān)于這個(gè)杠桿，下列說法正確的是()A．手握的位置靠近把手末端時(shí)更費(fèi)力B．磚頭的位置遠(yuǎn)離車輪時(shí)抬起更省力C．輪子的中心是杠桿的支點(diǎn)D．圖中拉力F大于重力G7.小華發(fā)現(xiàn)一只蟲子在長為50cm、質(zhì)量為10g的刻度尺上向右爬行，她將刻度尺右端伸出水平課桌邊沿23cm，如圖所示，當(dāng)蟲子爬行到距刻度尺右端3cm處時(shí)，刻度尺剛好翻轉(zhuǎn)，由此計(jì)算出蟲子的質(zhì)量約為(g取10N/kg，刻度尺質(zhì)量分布均勻，不考慮蟲子的長度)()A．1gB．3gC．7gD．10g8.如圖甲所示，輕桿(不計(jì)杠桿重力)O為支點(diǎn)，物重為30N，OA：AB＝1：2，在豎直向上的拉力作用下始終保持平衡狀態(tài)。下列說法正確的是()A．該杠桿與鑷子類型相同B．圖甲位置時(shí)，拉力大小為15NC．圖甲位置時(shí)，若僅增加物重，則拉力的變化量與物重的變化量之比為3：1D．如圖乙保持拉力方向不變，將輕桿勻速提到虛線位置，拉力不變8題圖9題圖9.如圖所示，一根重木棒在水平動(dòng)力(拉力)F的作用下以O(shè)點(diǎn)為軸，由豎直位置逆時(shí)針勻速轉(zhuǎn)到水平位置的過程中，若動(dòng)力臂為l，動(dòng)力與動(dòng)力臂的乘積為M，則()A．F增大，l增大，M增大B．F增大，l減小，M減小C．F增大，l減小，M增大D．F減小，l增大，M增大10.如圖是三種類型剪刀的示意圖，請你為鐵匠師傅選擇一把剪鐵皮的剪刀，你會(huì)選擇________(填“A”“B”或“C”)剪刀，這樣選擇的目的是為了省________。11.圖甲是自行車手閘，其中AOC部分可視為杠桿，O為支點(diǎn)，剎車線對A點(diǎn)的拉力為阻力F2，其簡化示意圖如圖乙。請?jiān)趫D乙中畫出：(1)阻力的力臂l2。(2)剎車時(shí)，作用在杠桿AOC上的最小動(dòng)力F1。12.采用如圖所示站姿鍛煉手臂力量：雙腳并攏，腳尖O觸地，腳后跟踮起，手臂水平，手掌支撐在豎直墻壁上的A點(diǎn)，B為人體重心所在位置。鍛煉時(shí)，軀體保持伸直，手臂彎曲、伸直交替進(jìn)行。(人體可視為杠桿，O點(diǎn)為支點(diǎn))。(1)在圖中畫出人所受重力的示意圖。(2)畫出墻壁對手掌的支持力F的力臂。(3)鍛煉時(shí)，腳尖離墻壁越遠(yuǎn)，手掌對墻壁的壓力就越______(填“大”或“小”)。13.工人用扳手?jǐn)Q一個(gè)螺栓。無論怎么使勁拉扳手柄的上端，都沒能成功，如圖甲所示。于是他想出了一個(gè)新點(diǎn)子：在其他條件不變的情況下，取來一根繩子，將繩的一端拴在扳手柄的上端，再次使出渾身力氣拉繩的另一端，如圖乙所示?？蛇€是沒能扳動(dòng)螺栓，這是為什么呢？請完成：(1)在圖丙的示意圖中，螺栓中心為支點(diǎn)，畫出繩端拉力的力臂；(2)簡要說明用繩也拉不動(dòng)的原因。14．如圖，固定的斜面長s＝1.2m，高h(yuǎn)＝0.3m。沿斜面向上用5N的拉力在2s內(nèi)把一個(gè)重16N的物體從斜面底端勻速拉到頂端。拉力的功率為______W，斜面的機(jī)械效率為______。14題圖15題圖15．如圖是過去農(nóng)村用的舂米工具的結(jié)構(gòu)示意圖。O為固定轉(zhuǎn)軸，A處連接著石球，腳踏桿的B處可使石球升高，抬起腳，石球會(huì)落下去擊打稻谷。石球重50N，不計(jì)摩擦和桿重。(1)腳沿與桿垂直方向至少用力F1，才能將石球抬起。F1的力臂為_______m，此時(shí)舂米工具是一個(gè)_______(填“省力”或“費(fèi)力”)杠桿。(2)腳豎直向下至少用力F2為________N，才能將石球抬起。F2和F1的大小關(guān)系為F2________F1。16．1949年以前，我國經(jīng)濟(jì)很落后，一些地區(qū)過著極其原始的生活。如圖所示，就是為了解決飲水問題，需要到很遠(yuǎn)的地方挑水的示意圖。為了防止道路不好水濺出桶外，在水面上覆蓋木板。若一個(gè)木板質(zhì)量為500g，密度為0.8×103kg/m3，每個(gè)桶內(nèi)水深30cm，ρ水＝1.0×103kg/m3，g取10N/kg。求：(1)桶底受到的水產(chǎn)生的壓強(qiáng)。(2)一個(gè)木板受到的浮力及靜止時(shí)露出水面的體積。(3)扁擔(dān)與繩質(zhì)量忽略不計(jì)，扁擔(dān)長度為1.5m，每桶水總重力為180N，扁擔(dān)與肩膀接觸點(diǎn)距離扁擔(dān)右端55cm，支撐手距離扁擔(dān)左端也是55cm，則支撐手受到扁擔(dān)產(chǎn)生的壓力是多少？類型二滑輪及應(yīng)用1.如圖為家庭手搖升降晾衣架結(jié)構(gòu)圖，當(dāng)搖動(dòng)手柄時(shí)，橫梁可上升或下降，下列滑輪屬于動(dòng)滑輪的是()A．甲B．乙C．丙D．丁1題圖2題圖3題圖2.利用如圖所示的滑輪組勻速提升200N的重物，動(dòng)滑輪重為10N(不計(jì)繩重與摩擦)，則拉力F的大小為()A．70NB．100NC．105ND．110N3.小柯用圖中裝置提升重為400N的物體，不計(jì)摩擦和滑輪自重，下列說法正確的是()A．兩個(gè)滑輪均為定滑輪B．人將繩子拉過1m，物體也上升1mC．物體勻速上升時(shí)，人對繩子的拉力為200ND．使用該裝置不能省力，但能改變力的方向4.用圖中四種方式勻速提升同一物體(不計(jì)機(jī)械自重和摩擦)，其中最費(fèi)力的是()5.在野外用滑輪組拉越野車脫困時(shí)的情景如圖所示，有關(guān)力的分析正確的是()A．車對地面的壓力與車的重力是一對平衡力B．車?yán)喗M的力與滑輪組對車的拉力是一對平衡力C．脫困需要2400N的拉力時(shí)，繩索自由端的力F至少為1200ND．脫困需要2400N的拉力時(shí)，繩索自由端的力F至少為800N6.如圖所示，物體重力是500N，動(dòng)滑輪重20N(不計(jì)摩擦和繩重)，要使物體勻速升高1m，那么人的拉力是________N，使用該裝置________(填“能”或“不能”)改變力的方向。6題圖7題圖8題圖7.如圖所示，用甲、乙兩滑輪組勻速向上提升物體A，若將物體A提高1m，則甲滑輪組繩子的自由端移動(dòng)的距離為________m；若乙滑輪組繩子的自由端移動(dòng)的速度為40cm/s，則物體A移動(dòng)的速度為________m/s。8．如圖，小明想把被臺(tái)風(fēng)刮倒的樹拉正。他把繩子的一端系在乙樹上，然后繞過甲樹用力拉繩子，這樣做有________段繩子拉甲樹。如果不計(jì)繩重和摩擦，甲樹受300N拉力，則小明對繩子的拉力至少為________N。9．既可以省力，又可以改變用力方向的是__________(填“定滑輪”“動(dòng)滑輪”或“滑輪組”)；利用一個(gè)機(jī)械效率為90%的杠桿做100J的總功，其中額外功是________J。10.城市電力公交車以及電氣化鐵路的輸電線常用如圖所示的方式懸掛在鋼纜上。鋼纜的A端固定在電桿上，B端通過滑輪組連接在電桿C上，滑輪組由a、b、c三個(gè)滑輪構(gòu)成，其中屬于定滑輪的是________，屬于動(dòng)滑輪的是________。(均填“a”“b”或“c”)11.如圖所示，分別用甲、乙兩種形式的滑輪組把重為400N的物體勻速向上提起；已知每個(gè)滑輪重20N，忽略繩子的重力以及滑輪與繩子的摩擦，圖甲中車對繩子的拉力為________N，圖乙中人對繩子的拉力為________N。12.如圖所示，小轎車的方向盤相當(dāng)于一個(gè)輪軸，若F1＝20N，盤的半徑為20cm，軸的直徑為4cm，不計(jì)摩擦阻力，則F2＝________N。門鎖的把手是一個(gè)________(填“省力”或“費(fèi)力”)輪軸。13．如圖，輕質(zhì)動(dòng)滑輪處于平衡狀態(tài)。請?jiān)趫D中畫出物體所受的重力(體現(xiàn)動(dòng)滑輪省力)，同時(shí)標(biāo)出支點(diǎn)O并畫出拉力F對應(yīng)的力臂l(體現(xiàn)動(dòng)滑輪省力)。14．探究定滑輪的特點(diǎn)。(1)在探究使用定滑輪是否省力時(shí)，用如圖甲所示裝置勻速提升重物，需要測量的物理量是_____________和__________________。(2)如圖乙所示，分別用拉力F1、F2、F3勻速提升重物，則三個(gè)力的大小關(guān)系是____________。(3)旗桿頂部有一個(gè)定滑輪，給我們升國旗帶來了便利。這是利用定滑輪___________________的特點(diǎn)。15.如圖是小海同學(xué)“研究定滑輪和動(dòng)滑輪特點(diǎn)”的實(shí)驗(yàn)裝置。他按圖示方法提起鉤碼時(shí)注意保持測力計(jì)________移動(dòng)，分別測得一組數(shù)據(jù)如下表所示：

鉤碼重G/N鉤碼升高高度h/m測力計(jì)示數(shù)F/N測力計(jì)移動(dòng)距離s/m甲0.980.20.980.2乙0.980.21.020.2丙0.980.20.550.4(1)比較測力計(jì)示數(shù)的大小，可知使用動(dòng)滑輪的好處是_______。(2)比較測力計(jì)拉力的方向，可知使用定滑輪的好處是________________。(3)把鉤碼升高相同的高度，比較乙和丙實(shí)驗(yàn)中測力計(jì)移動(dòng)的距離，可知：使用動(dòng)滑輪______________________。(4)在提升重物的過程中，如果要同時(shí)兼顧定滑輪和動(dòng)滑輪的特點(diǎn)，則應(yīng)選擇______________________________。16．在探究“滑輪組的使用特點(diǎn)”的活動(dòng)中，老師給同學(xué)們提出這樣的問題：某人站在地面上，用如圖所示的滑輪組裝成滑輪組把8500N的物體提升到高處，現(xiàn)有一根最大能承受2500N拉力的繩子，且每個(gè)滑輪的重均為500N。(1)請你幫助該同學(xué)組裝好這個(gè)滑輪組。(2)用這個(gè)組裝的滑輪組提升8500N的物體時(shí)，繩子自由端的實(shí)際拉力是多大？(不計(jì)繩子的重及摩擦)17．一質(zhì)量為1.5×103kg的汽車陷入一泥濘路段，司機(jī)師傅利用滑輪組和周圍條件，組裝成了如圖所示的拖車裝置。已知汽車通過泥濘路段需移動(dòng)8m距離，汽車在泥濘路段受到的阻力為車重力的0.1倍，滑輪組的機(jī)械效率為80%，g取10N/kg。在將車勻速拖離泥濘路段過程中，求：(1)做的有用功。(2)作用在繩子自由端的拉力。18.如圖所示，動(dòng)滑輪重4N，所吊重物B重20N，物體A重240N，此時(shí)物體B恰好以0.1m/s的速度勻速下降。不計(jì)繩重、繩子的伸長和滑輪組內(nèi)部的摩擦。求：(1)水平面對物體A的摩擦力是多大？(2)要使物體B恰好以0.2m/s的速度勻速上升，則要對物體A施加水平向右拉力F的功率為多大？19．如圖為吊裝工具示意圖，物體M為重5000N的配重，杠桿AB的支點(diǎn)為O，OA:OB＝1:2