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1专题08力与机械考点一：杠杆及杠杆平衡条件1．杠杆(1)定义：在力的作用下能绕着固定点转动的硬棒叫杠杆。①形状：可直可曲，形状任意。②在力的作用下不易发生形变。(2)五要素(如图所示)①支点(O)：杠杆绕着转动的点。②动力(F1)：使杠杆转动的力。③阻力(F2)：阻碍杠杆转动的力。④动力臂(l1)：从支点到动力作用线的距离。⑤阻力臂(l2)：从支点到阻力作用线的距离。动力、阻力都是杠杆受到的力，所以作用点在杠杆上；它们使杠杆的转动的方向相反。（3）画力臂方法：(1)找支点O；(2)画力的作用线(虚线)；(3)画力臂(实线，过支点垂直力的作用线作垂线)；(4)标力臂2．研究杠杆的平衡条件(1)杠杆平衡是指杠杆静止或匀速转动。(2)杠杆的平衡条件(或杠杆原理)是动力×动力臂＝阻力×阻力臂。用公式表示是F1l1＝F2l2。3．杠杆的种类A．省力杠杆：动力臂l1大于阻力臂l2，优点是省力；B．费力杠杆：l1小于l2，优点是省距离；C．等臂杠杆：l1等于l2，不省力也不费力。考点二：滑轮1.动滑轮、定滑轮、滑轮组的比较定滑轮动滑轮滑轮组2示意图定义中间的轴固定不动的滑轮和重物一起移动的滑轮定滑轮、动滑轮组合成滑轮组实质等臂杠杆动力臂为阻力臂2倍的杠杆省力杠杆特点不能省力但是能改变动力的方向能省一半的力，但不能改变动力的方向既能省力又能改变动力的方向动力与阻力及移动距离的关系F1＝F2s＝hF1＝12F2s＝2hn段绳子承担总重F＝1nG，S＝nh考点三：斜面(1)定义：一个与水平面成一定夹角的倾斜平面。(2)特点：省力机械。如图：用F表示力，s表示斜面长，h表示斜面高，物重为G。理想情况下，根据功的原理，得W＝Fs＝Gh，变形得F＝Gh/s，当h一定时，斜面越长越省力；例盘山公路。螺旋线可以看做是绕着圆柱上的斜面；例：饮料瓶瓶盖、螺旋千斤顶等。考点四：机械效率1．使用机械时，人们对机械做的功是总功，机械克服有用阻力做的功是有用功，克服额外阻力做的功是额外功，有用功和额外功之和，叫做总功。2．机械效率：有用功与总功的比值叫机械效率，公式η＝W有W总。它没有单位，其大小总是小于(选填“大于”或“小于”)1。3．提高机械效率的方法：影响机械效率的因素有机械自重、摩擦，提高机械效率的方法：①减轻机械自重使机械更合理轻巧；②经常保养润滑。34．常见几种简单机械的机械效率种类杠杆斜面滑轮图例理想情况(不考虑机械自重及摩擦)η＝1Fs＝G物hη＝1Fs＝G物hη＝1Fs＝Gh非理想情况(考虑机械自重及摩擦)η＜1η＝G物hFsη＜1η＝G物hFsη＜1η＝G物hFs＝G物nF5．注意：机械效率具有可变性：由公式η＝W有W总＝W有W有＋W额可知，使用同一机械，在W额一定时，W有用越大，η也越大。使用不同的机械，在W有一定时，W额越大，η越小。考点一杠杆【典例】（2018•广西）在探究“杠杆平衡条件“实验中，杠杆在力F作用下水平平衡，如图所示，现将弹簧测力计绕B点从a位置转动到b位置过程中，杠杆始终保持水平平衡，则拉力F与其力臂的乘积变化情况是A．一直变小B．一直变大C．一直不变D．先变小后变大【答案】C【点评】本题考查了杠杆平衡条件的分析，属于基础知识。【跟踪练习】1．（2018•聊城）人体中的许多部位都具有杠杆的功能。如图是人用手托住物体时手臂的示意图，当人手托5kg的物体保持平衡时，肱二头肌收缩对桡骨所施加力的大小一定4A．大于5kgB．大于49NC．小于49ND．等于49N【答案】B【解析】A、力的单位是N，质量的单位是kg，题目是求力的大小，不能用kg做单位，故A错误；BCD、由图知，物体的重力为G=mg=5kg×9.8N/kg=49N；肱二头肌的拉力为动力，物体对手的压力为阻力，支点在肘，如图所示：所以动力臂小于阻力臂，根据杠杆平衡条件：F1L1=F2L2因为L1＜L2所以F1＞F2即肱二头肌收缩所承受的力一定大于49N．故B正确，CD错误。故选B。2．（2018•上海）如图所示，O为杠杆的支点，A点挂一重物，为使杠杆在水平位置平衡，若在B点施加一个力并使该力最小，该力应沿A．BM方向B．BN方向C．BP方向D．BQ方向【答案】A【解析】由图可知，O为支点，A点挂一重物，阻力方向向下，为使杠杆在水平位置平衡，在B点施加一个力，则动力F与杠杆垂直且方向向上，要使该力最小，由杠杆平衡条件F1L1=F2L2可知，在阻力和阻力臂都一定的情况下，动力臂越长则动力越小；由图可知，BM对应的动力臂最长，所以该力应沿BM方向；故选A。3．（2018•铜仁市）以下有关杠杆的应用中，属于费力杠杆的是A．开啤酒瓶盖的起子B．用镊子夹取砝码C．剪铁皮的剪刀D．用撬棒撬石头【答案】B5考点二滑轮【典例】（2018•宁波）如图所示，F1=4N，F2=3N，此时物体A相对于地面静止，物体B以0.1m/s的速度在物体A表面向左做匀速直线运动（不计弹簧测力计、滑轮和绳子的自重及滑轮和绳子之间的摩擦）。下列说法错误的是A．F2的功率为0.6WB．弹簧测力计读数为9NC．物体A和地面之间有摩擦力D．如果增大F2，物体A可能向左运动【答案】D【解析】A、由图知，水平使用滑轮组，n=2，拉力端移动速度v=2v物=2×0.1m/s=0.2m/s，拉力做功功率P2=F2v=3N×0.2m/s=0.6W，故A正确；B、不计弹簧测力计、滑轮和绳子的自重及滑轮和绳子之间的摩擦，弹簧测力计的示数F=3F2=3×3N=9N，故B正确；C、对于物体A，受到的力：B向左的摩擦力fB=2F2=2×3N=6N、向右的拉力F1=4N、因为A静止，所以地面向右的摩擦力f地=fB-F1=6N-4N=2N，所以物体A与地面之间有摩擦力，故C正确；D、如果增大F2，B将做加速运动，B对A的压力和接触面的粗糙程度不变，B与A之间的摩擦力不变，A受力不变，还是处于静止状态，故D错。故选D。【点评】本题考查了功率公式的应用、影响滑动摩擦力的因素、物体受力分析等知识点，要求认真审题，利用好水平使用滑轮组的特点是关键。【跟踪练习】1．（2018•广元）用如图所示的工具提升相同重物G，（不计摩擦，不计绳、滑轮和杠杆重）最省力的是A．B．C．D．【答案】B。62．（2018•乌鲁木齐）如图所示，每个滑轮的重力相等，不计绳重和摩擦力，G1=60N，G2=38N，甲乙两种情况下绳子在相等拉力F作用下静止。则每个动滑轮的重力为A．3NB．6NC．11ND．22N【答案】B。【解析】由图知，使用滑轮组承担物重的绳子股数分别为：n1=3，n2=2，每个滑轮的重力相等，设动滑轮的重力为G轮，不计绳重和摩擦力，则拉力分别为：1113FGG轮（），2212FGG轮（），由题知F1=F2，所以121132GGGG轮轮（）（），即：11603832NGNG轮轮（）（），解答动滑轮的重力：G轮=6N。故选B。3.（2018•凉山州）用一个动滑轮和一个定滑轮组成滑轮组来提升重物，请在图中画出最省力的绕法。【答案】见解析。【解析】从动滑轮的挂钩开始依次绕绳子，最后有三段绳子承担物重，这就是最省力的绕法。如图所示：7。考点三机械效率【典例】（2018•铜仁市）如图所示，小刚做“测量滑轮组的机械效率”实验时，用20N的拉力将重为30N的物体匀速提升30cm。求：①此滑轮组是由_______段绳子承担动滑轮和物体的总重。②滑轮组的机械效率是_______%。③测量滑轮组的机械效率时，下列因素中：a．动滑轮重力、b．绳子绕法、c．摩擦力、d．定滑轮重力、e．物体重力，对滑轮组机械效率有影响的是_______。A．acdeB．bceC．aceD．abcde【答案】①3；②50；③C。率不变，不能提高滑轮组机械效率，故b、d无影响；总功等于有用功加额外功，减小绳子与滑轮之间的摩8擦，额外功减小，总功减小，有用功不变，可以提高滑轮组的机械效率，故c有影响；根据WGhGWFsnF有用总可知，增大重物重力，可以提高滑轮组的机械效率，故e有影响；故选C。【点评】此题考查滑轮组的认识、提高机械效率的方法，是一道综合性较强的题目，考查非常全面，需要学生具备扎实的物理知识。【跟踪练习】1．（2018•宜昌）下列有关起重机提升货物时机械效率的说法，正确的是A．有用功越多，机械效率越高B．同一起重机提起的货物越重，机械效率越高C．额外功越少，机械效率越高D．同一起重机提起同一货物越快，机械效率越高【答案】B2．（2018•攀枝花）某实验小组分别用如图所示的甲、乙两个滑轮组（每个滑轮等重），在相同时间内把重物G提升相同高度，F1和F2大小相等，不计绳重及摩擦，下列说法正确的是A．力F1和F2做功的功率相同B．力F1和F2做的总功相同C．乙滑轮组更省力，两个滑轮组机械效率一样大D．甲滑轮组的机械效率比乙滑轮组高【答案】D【解析】由图知，甲滑轮组中承担物重的绳子段数n=3，乙滑轮组中承担物重的绳子段数n=4。AB、若重物上升高度为h，则两滑轮组中绳端移动的距离分别为：s甲=3h，s乙=4h；甲滑轮组中拉力做的总功为W9甲总=F1•3h，乙滑轮组中拉力做的总功为W乙总=F2•4h，已知F1=F2，所以W甲总＜W乙总，故B错误；已知时间相同，由公式WPt知，P甲总＜P乙总．故A错误；CD、已知F1=F2，所以省力情况相同，故C错误；甲、乙两滑轮组提升的物重G相同，设一个动滑轮的重为G动，不计绳重及摩擦，则甲滑轮组的机械效率为：WWGhG有用有用甲总额动动有用，乙滑轮组中有2个动滑轮，同理可得，乙滑轮组的机械效率为：2GGG乙动，所以η甲＞η乙，故C错误，D正确。故选D。3．（2018•广安）如图所示，斜面长3m，高0.6m，建筑工人用绳子在6s内将重500N的物体从其底端沿斜面向上匀速拉到顶端，拉力是150N（忽略绳子的重力）。则下列说法正确的是A．斜面上的摩擦力是50NB．拉力的功率是50WC．拉力所做的功是300JD．斜面的机械效率是80%【答案】A。