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第十二章简单机械一、杠杆1定义：在力的作用下绕着固定点转动的硬棒叫杠杆。说明：①杠杆可直可曲，形状任意。②有些情况下，可将杠杆实际转一下，来帮助确定支点。如：鱼杆、铁锹。2五要素──组成杠杆示意图。①支点：杠杆绕着转动的点。用字母O表示。②动力：使杠杆转动的力。用字母F1表示。③阻力：阻碍杠杆转动的力。用字母F2表示。④动力臂：从支点到动力作用线的距离。用字母L1表示。⑤阻力臂：从支点到阻力作用线的距离。用字母L2表示。画力臂方法：一找支点、二画线、三连距离、四标签。3研究杠杆的平衡条件：杠杆平衡指：杠杆（静止）或(匀速转动)。实验前：应调节杠杆两端的螺母，使杠杆在（水平位置）平衡。这样做的目的是：可以方便的从杠杆上量出力臂。结论：杠杆的平衡条件（或杠杆原理）是：动力×动力臂＝阻力×阻力臂。写成公式F1L1=F2L2也可写成：F1/F2=L2/L1。4．分类：名称结构特征优缺点应用举例省力杠杆动力臂大于阻力臂省力、费距离撬棒、铡刀、动滑轮、轮轴、羊角锤、钢丝钳、手推车费力杠杆动力臂小于阻力臂费力、省距离缝纫机踏板、起重臂、人的前臂、理发剪刀、钓鱼杆等臂杠杆动力臂等于阻力臂不省力不费力天平，定滑轮达标检测：1、在“探究杠杆平衡条件”的实验前，(1)将杠杆放在水平面上后，发现右端比左端低，这时，应将右端螺母向_____边调；实验中是靠移动来改变力臂的，靠增减来改变阻力和动力的大小的。2、．如图3所示，OB为一轻质杠杆，O为支点，OA=0.3m，OB=0.4m，将重30N的物体悬挂在B点，当杠杆在水平位置平衡时，在A点至少需加__N的拉力，这是一个__(选填“省力”或“费力”)杠杆．图33、下列工具中：(1)镊子；(2)羊角锤；(3)铡刀；(4)理发剪刀；(5)裁衣剪刀；(6)天平；(7)大扫帚；(8)筷子；(9)剪铁皮的剪刀；(10)道钉撬；(11)火钳；(12)起重机的起重臂；(13)撬棒；(14)汽车的脚踏板．其中属于省力杠杆的是______________，属于等臂杠杆的是________，属于费力杠杆的是_____________．（填序号）二、滑轮1．定滑轮：①定义：中间的轴固定不动的滑轮。②实质：等臂杠杆。③特点：使用定滑轮不能省力但是能改变动力的方向。④对理想的定滑轮（不计轮轴间摩擦）F=G。绳子自由端移动距离SF（或速度vF）=重物移动的距离SG（或速度vG）2．动滑轮：①定义：和重物一起移动的滑轮。（可上下移动，也可左右移动）②实质：动滑轮的实质是：动力臂为阻力臂2倍的省力杠杆。③特点：使用动滑轮能省一半的力，但不能改变动力的方向。④理想的动滑轮（不计轴间摩擦和动滑轮重力）则：F=21G只忽略轮轴间的摩擦则，拉力F=21（G物+G动）绳子自由端移动距离SF（或vF）=2倍的重物移动的距离SG（或vG）3．滑轮组①定义：定滑轮、动滑轮组合成滑轮组。②特点：使用滑轮组既能省力又能改变动力的方向。③理想的滑轮组（不计轮轴间的摩擦和动滑轮的重力）拉力F=n1G。只忽略轮轴间的摩擦，则拉力F=n1（G物+G动）。绳子自由端移动距离SF（或vF）=n倍的重物移动的距离SG（或vG）。④组装滑轮组方法：根据“奇动偶定”的原则。结合题目的具体要求组装滑轮。达标检测：1、用定滑轮匀速提起重物的三种拉法，所用的拉力分别以F1、F2、F3表示，（）A.拉力F1最小B.拉力F2最小C.拉力F3最小D.三种拉力一样2、如图所示，滑轮组承担重物的绳子股数为股。若绳子自由端在拉力F作用下，竖直向上移动0.2m，则重物G上升距离为m；若物体重为100N，不计滑轮重，则匀速向上的拉力F为N；若四个滑轮重量各是2N，则拉力F又为N（摩擦不计）。3、如图5，小森用同样的力把甲、乙两物体匀速提升，不计摩檫和滑轮重，则重力G甲＿＿G乙4、在滑轮组提升物体，当绳子自由端被拉下2m时，物体升高了0.5m，被提升物的质量是20kg。若不计动滑轮重力和摩擦阻力，绳子的力应为A．40NB50NC．100ND．5N三、机械效率：１、有用功：定义：对人们有用的功。公式：W有用＝Gh（提升重物）=W总－W额=ηW总斜面：W有用=Gh2、额外功：定义：并非我们需要但又不得不做的功公式：W额=W总－W有用=G动h（忽略轮轴摩擦的动滑轮、滑轮组）斜面：W额=fL3、总功：定义：有用功加额外功或动力所做的功公式：W总=W有用＋W额=FS=W有用／η斜面：W总=fL+Gh=FL4、机械效率：①定义：有用功跟总功的比值。②公式：斜面：定滑轮：动滑轮：滑轮组③有用功总小于总功，所以机械效率总小于1。通常用百分数表示。某滑轮机械效率为60%表示有用功占总功的60%。④提高机械效率的方法：减小机械自重、减小机件间的摩擦。5、机械效率的测量：①原理：②应测物理量：钩码重力G、钩码提升的高度h、拉力F、绳的自由端移动的距离S③器材：除钩码、铁架台、滑轮、细线外还需刻度尺、弹簧测力计。ηW有用W总=ηGhFL=ηGhFS=GhFh=GF=ηGhFS=GhF2h=G2F=ηGhFS=GhFnh=GnF=ηW有用W总=GhFS=GF图5④步骤：必须匀速拉动弹簧测力计使钩码升高，目的：保证测力计示数大小不变。⑤结论：影响滑轮组机械效率高低的主要因素有：A动滑轮越重，个数越多则额外功相对就多。B提升重物越重，做的有用功相对就多。C摩擦，若各种摩擦越大做的额外功就多。绕线方法和重物提升高度不影响滑轮机械效率。达标检测：1．关于机械效率的说法中正确的是（）A．越省力的机械，效率越高B．做有用功越多的机械，效率越高C．做相同的功，额外功的值越小，则机械效率一定越高D．做功越快的机械，机械效率越高2.下列关于机械效率的说法错误（）A、当总功一定时，有用功越多或额外功越少，机械效率越高。B、当有用功一定时，总功越少或额外功越少，机械效率越高。C、当额外功一定时，总功越多或有用功越多，机械效率越高。D、使用机械时，越省力、功率越大，则机械效率大3、滑轮组将重500N的物体，举高60cm的过程中，机械效率为80％，则有用功为J，额外功为J。4、某人将一物体用F=40N的推力匀速将一个重200N的物体推上高h=1m、长s=6m的斜面，则此人对物体做的总功为____J，额外功为_____J，斜面的机械效率_____，斜面和物体间的摩擦力是______N.能力提升1．用剪刀剪东西时，如果用剪刀的尖部去剪就不易剪断，而改用剪刀中部去剪就容易些，这是因为（）A．增大了动力B．减小了阻力C．减小了阻力臂D．增大了动力臂2、测某机器的机械效率时，有如下4个记录结果，其中肯定错误的是（）。A.99℅B.120℅C.60℅D.80℅3、关于机械效率的下列说法中，正确的是（）A.利用机械越省力，机械效率越高B.机械做功越快，机械效率越高C.有用功相同，总功越大的机械效率越高4．在如图所示的各种情况中，用同样大小的力将重物匀速提升，若不计摩擦和滑轮重，物重最大的是（）5．杠杆的平衡条件是___________，如果杠杆的动力臂是阻力臂的5倍，当杠杆平衡时，动力是阻力的_______倍．6．重200N的物体，使用定滑轮将它提起时，不计摩擦和滑轮重，所用拉力是_____N，如果使用动滑轮将它提起，所用拉力是_____N．7．如右图所示，物体重G=500N，当物体G匀速上升时，则挂钩B承受拉力为__________N，若绳子自由端向上拉动2m，则物体向上移动________m。（不计摩擦、不计滑轮重）8．如图所示，在水平拉力F的作用下重100N的物体A，沿水平桌面做匀速直线运动，弹簧秤B的示数为10N，则拉力F的大小为N，物体A与水平桌面的摩擦力大小为N。9.作图题（1）．画出下列图中的动力臂L1和阻力臂L2。（2）．按下图中所给的省力条件，画出各滑轮组绳子穿绕方法。图中G表示物重，G′表示动滑轮重，F表示人对绳子的拉力。10、如下图所示，建筑工人用滑轮组提升重为220N的泥桶，动滑轮重为20N，不计滑轮与轴之间的摩擦及绳重。如果工人将绳子匀速向上拉了6m，则泥桶上升了多少？滑轮组的机械效率是多少？11．利用如图4所示的装置，用40牛的拉力使物体匀速上升，不计绳重和摩擦，整个装置的机械效率为75%．求：（1）物体和动滑轮的重各是多少？（2）若绳能承受的最大拉力为50牛，此装置的机械效率最大可提高到多少？图4