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1第十二章简单机械●本章知识网络●考纲考情分析●基础归纳梳理●重点难点导学2本章知识网络简单机械杠杆滑轮杠杆的五要素三种杠杆滑轮组定滑轮机械效率杠杆的平衡条件：F1l1=F2l2动滑轮有用功额外功总功：有用功和额外功之和机械效率：η=W有／W总3考纲考情分析考纲在线了解了解杠杆的应用.理解1.通过实验探究，知道杠杆的平衡条件；2.理解机械效率.应用1.通过实验探究，会使用简单机械改变用力的大小和方向；2.设计实验测定简单机械的功率.考情分析年份题型题号分值涉考点难易度2014选择题152杠杆的平衡条件较难2013填空题213斜面的机械效率的计算较难2012选择题142杠杆的分类较易填空题222轮轴及其他常见的简单机械、斜面机械效率较难4基础归纳梳理◆知识点1杠杆◆知识点2其他简单机械◆知识点3有用功、额外功、总功◆知识点4机械效率5知识点1杠杆1.杠杆(1)杠杆的定义：在力的作用下如果能绕着转动的硬棒叫杠杆.(2)影响力对杠杆作用的五要素：(杠杆绕着转动的固定点O)；(使杠杆转动的力F1)；(阻碍杠杆转动的力F2)；(从支点到动力作用线的距离l1)；(从支点到阻力作用线的距离l2).2.杠杆的平衡条件(1)杠杆平衡的定义：杠杆处于静止不动或匀速转动状态.(2)杠杆的平衡条件：，即F1l1=F2l2.【答案】1.(1)固定点(2)支点动力阻力动力臂阻力臂2.动力×动力臂=阻力×阻力臂63.三种杠杆(1)当l1l2时，F1＜F2，即动力臂大于阻力臂时，动力小于阻力，这种杠杆叫；(2)当l1＜l2时，F1＞F2，即动力臂小于阻力臂时，动力大于阻力，这种杠杆叫；(3)当l1=l2时，F1=F2,即动力臂等于阻力臂时，动力等于阻力，这种杠杆叫.【答案】(1)省力杠杆(2)费力杠杆(3)等臂杠杆7知识点2其他简单机械1.定滑轮：(1)定义：轴固定不动的滑轮.(2)实质：一个的杠杆.(3)特点：使用定滑轮，也不，但可以改变动力的.2.动滑轮：(1)定义：轴随物体一起移动的滑轮.(2)实质：一个的杠杆.(3)特点：使用动滑轮省一半的力，不能改变动力的方向且多费距离(s=2l).【答案】1.(2)等臂(3)不省力省距离方向2.(2)动力臂为阻力臂两倍83.滑轮组：(1)定义：定滑轮和动滑轮组合在一起.(2)使用滑轮组的好处：既省力，又可改变力的方向.(3)滑轮组动力公式：(G=G物+G动，n为承担重物绳子的段数).(4)使用滑轮组费距离:s=nh(h是物体被移动的距离).4.轮轴：由一个轴和一个大轮组成能绕共同的轴线转动的简单机械，实质上是一个可以连续转动的杠杆.使用轮轴可以省力.F1s=F2r.5.斜面：一种费距离但能省力的简单机械，Fs=Gh.【答案】3.(3)F=Gn9知识点3有用功、额外功、总功知识点3有用功、额外功、总功对人们有用的功叫有用功；对人们无用但不得不做的功叫额外功；有用功和额外功之和叫总功.知识点4机械效率有用功跟总功的叫机械效率，通常用机械效率来表示有用功占总功的百分比，用η表示，其表达式为，机械效率是一个比值，能反映机械性能的好坏，机械效率越高，做功性能越好.【答案】知识点4:比值η=W有／W总10重点难点导学◆重难点1杠杆◆重难点2滑轮◆重难点3机械效率11重难点1杠杆例1（2011·南宁）如图是用羊角锤撬起钉子的示意图.为了撬起钉子，分别用四个力作用在锤柄的末端，其中最小的力是()A.F1B.F2C.F3D.F4【解析】本题考查杠杆的平衡条件.由杠杆的平衡条件F1L1=F2L2可知，当阻力和阻力臂一定时，动力臂最大时，动力最小，即最省力.先确定不同施力方向的支点，画出相应的力臂，通过比较力臂大小得出结论.施加F1、F2、F3时，支点在O，如图1;由图可知，F2的力臂最长，施加F4时，支点在P，如图2;由图可知，F4的力臂比F2的力臂短，可见F2的力臂最长，因为阻力和阻力臂一定，由杠杆平衡条件可知，此时动力最小.所以F2最小.【答案】B12【解法小窍门】解决此类题的关键是熟记杠杆的平衡条件，利用杠杆平衡公式分析和处理相关问题，杠杆在生活中的应用是该类题的考查重点.【变式1】如图所示，有一质量不计的长木板，左端可绕O点转动，在它的右端放一重为G的物块，并用一竖直向上的力F拉着，当物块向左匀速滑动时，木板始终在水平位置保持静止，在此过程中，拉力F()A.变小B.变大C.不变D.先变大后变小【答案】A13重难点2滑轮例2（2013·广东）如下图所示用滑轮组将物块从位置A匀速拉到位置B,请在下图中画出最省力的绕线方法；若此时绳自由端所用拉力为10N，物块受到的摩擦力为18N，滑轮组的机械效率为.【解析】滑轮组最省力的绕线方法应使拉动滑轮的绳子段数最多，绕线方法如下图所示；物体从位置A匀速拉到位置B动距离为s，则绳子自由端移动距离为L=3s.该滑轮组的机械效率η=fs／FL=60%.【答案】60%14【解法小窍门】解决此类题的关键是熟记杠杆的平衡条件，利用杠杆平衡公式分析和处理相关问题，杠杆在生活中的应用是该类题的考查重点.【变式1】(2014·来宾)如图，用甲、乙两种方式在相同时间内将同一物体匀速提升相同高度时，拉力做功的功率为P甲、P乙，机械效率分别为η甲、η乙(不计绳重与摩擦).下列判断正确的是()A.P甲=P乙,η甲=η乙B.P甲＜P乙,η甲＞η乙C.P甲＜P乙,η甲=η乙D.P甲＞P乙,η甲＞η乙【答案】B15重难点3机械效率例3效率是30%，水平叉臂面积为1m2的电动叉车（如图甲），托着重量为6000N，底面积为6m2的货物（如图乙），5s内从A点匀速水平移动到B点，再从B点匀速竖直提升10s到达C点，所用时间及各点间距离如丙图所示，求：（1）A到B过程，货物对叉臂的压强；（2）A到C过程，叉车对货物的支持力做的功；（3）B到C过程，叉车对货物做功的功率；（4）B到C过程，叉车消耗的电能.甲乙丙16【解法小窍门】功分为有用功、额外功和总功，力在做功时，除了完成必要的功以外，不得不做不需要的功，这两者之间的联系我们用机械效率来描述，机械效率的高低也反映了机械的优劣.【解析】（1）A到B过程中，货物对叉臂的压力为货物的重6000N，受力面积为叉臂面积1m2.由固体压强公式：p=F／S=6000N／1m2=6000Pa.（2）A到C过程中，叉车对货物支持力只在B到C过程做功，支持力做得功：W=Fs=6000N×1m=6000J.（3）B到C过程中叉车对货物做功功率：P=W／t=6000J／10s=600W.（4）由（2）知，叉车对货物做的有用功W=6000J，其效率为30%，故叉车消耗的电能：W电=W／η=6000J／30%=2×104J.【答案】（1）6000Pa（2）6000J（3）600W（4）2×104J17【变式1】(2014·郴州)起重机在20s内把重物匀速提到楼顶，起重机所做的总功是4×104J，额外功是1.6×104J，则起重机的总功率是，机械效率是.【答案】2000W60%【变式2】(2014·扬州)水平地面上的圆桶装有体积为0.01m3的水，圆桶与地面接触面积为0.2m2，g取10N/kg，ρ水=1.0×103kg/m3，桶自重忽略不计，求：(1)这桶水的质量；(2)这桶水对地面的压强；(3)如图，若用动滑轮将此桶水匀速提升1m，所用拉力60N，求动滑轮的机械效率.18【解析】(1)一桶水的体积V=0.01m3，由ρ=m／V可得，水的质量：m=ρV=1×103kg/m3×0.01m3=10kg；(2)这桶水所受的重力G=mg=10kg×10N/kg=100N,桶自重忽略不计，水桶对地面的压力：F=G=100N，对地面的压强：p=F／S=100N／0.2m2=500Pa；(3)由图知，承担物重的绳子股数n=2，则：η=W有用／W总×100%=Gh／Fs×100%=Gh／F2h×100%=G／2F×100%=100N／2×60N×100%≈83.3%．