第13讲 简单机械

宇轩图书第13讲简单机械宇轩图书考点知识梳理中考典例精析基础巩固训练考点训练宇轩图书考点知识梳理中考典例精析基础巩固训练考点训练考点一杠杆1．在力的作用下，可以绕固定点转动的硬棒，叫做杠杆．支点是固定点，动力臂是从支点到动力作用线的垂直距离，阻力臂是支点到阻力作用线的垂直距离．2．力臂的画法：要正确画出杠杆上各力的力臂，明确力臂的概念是关键．画法可按以下几步完成：(1)首先在杠杆的示意图上，确定支点O.宇轩图书考点知识梳理中考典例精析基础巩固训练考点训练(2)画出动力作用线和阻力作用线，必要时要用虚线将力的作用线延长．(3)过支点向力的作用线作垂线即从支点到力的作用线的距离就是力臂．3．杠杆是生产和生活中经常使用的工具，人们把杠杆处于静止或匀速转动状态称为杠杆平衡．阿基米德首先发现了使杠杆处于平衡状态的条件，杠杆平衡条件是F1l1＝F2l2，即F1F2＝l2l1.宇轩图书考点知识梳理中考典例精析基础巩固训练考点训练4．杠杆的分类：(1)省力杠杆：动力臂大于阻力臂，特点是省力但费距离．如：撬棒，起子．(2)费力杠杆：动力臂小于阻力臂，特点是费力但省距离．如：船桨，镊子．(3)等臂杠杆：动力臂等于阻力臂，特点是既不省力也不费力．如：天平.宇轩图书考点知识梳理中考典例精析基础巩固训练考点训练考点二滑轮1．常用的滑轮有两种类型：定滑轮和动滑轮．使用时轴固定不动的滑轮叫做定滑轮；使用时轴随被吊物体一起运动的滑轮叫做动滑轮．2．定滑轮的实质是等臂杠杆，特点是不能省力，但能改变力的方向．3．动滑轮的实质是动力臂为阻力臂二倍的杠杆，特点是能省一半力，但不能改变力的方向．宇轩图书考点知识梳理中考典例精析基础巩固训练考点训练4．使用滑轮组时，物体和动滑轮的总重由几段绳子承担，提起物体所用的力就是总重的几分之一，即F＝1n(G物＋G动)；绳子移动的距离就是物体上升高度的几倍，即s＝nh.宇轩图书考点知识梳理中考典例精析基础巩固训练考点训练温馨提示：确定承担物重绳子的段数n的方法：在动滑轮和定滑轮之间画一条虚线，将它们分开，有几段绳子绕在动滑轮上，段数就是几.宇轩图书考点知识梳理中考典例精析基础巩固训练考点训练考点三机械效率1．有用功：使用机械做功时，对人们有用必须要做的功．用W有表示．额外功：使用机械做功时，对人们无用但又不得不做的功．用W额表示．总功：有用功与额外功之和，用W总表示，即W总＝W有＋W额．宇轩图书考点知识梳理中考典例精析基础巩固训练考点训练2．有用功与总功的比值叫做机械效率，公式：η＝W有W总.有用功总是小于总功，所以机械效率总小于1，机械效率通常用百分数表示，且无单位．宇轩图书考点知识梳理中考典例精析基础巩固训练考点训练3．机械效率的计算：(1)斜面：η＝W有W总＝GhFl.(2)用滑轮组提升物体时：η＝W有W总＝GhFs＝GhFnh＝GnF.宇轩图书考点知识梳理中考典例精析基础巩固训练考点训练(3)影响滑轮组机械效率的因素(不考虑绳重和摩擦)：同一滑轮组，提升的物体重力越大，机械效率越高；提升同一物体，动滑轮越重，机械效率越低．(4)用滑轮组水平拉动物体时：η＝W有W总＝fs物Fs＝fs物Fns物＝fnF(f为物体受到水平面的摩擦力)．宇轩图书考点知识梳理中考典例精析基础巩固训练考点训练宇轩图书考点知识梳理中考典例精析基础巩固训练考点训练考点一杠杆命题点：(1)力臂的作图；(2)杠杆的分类；(3)杠杆的平衡条件．例1(2015·永州)杠杆OA可绕O点转动，受力情况如图所示．请作出力F的力臂L.宇轩图书考点知识梳理中考典例精析基础巩固训练考点训练解析：本题考查力臂的画法．从支点O向力F的作用线作垂线，并标出力臂L.答案：如图所示．宇轩图书考点知识梳理中考典例精析基础巩固训练考点训练例2(2015·上海)如图所示的简单机械中，属于费力杠杆的是()宇轩图书考点知识梳理中考典例精析基础巩固训练考点训练解析：本题考查杠杆的分类．起子在使用过程中，动力臂大于阻力臂，是省力杠杆；在使用镊子时，动力臂小于阻力臂，是费力杠杆；钢丝钳在使用过程中，动力臂大于阻力臂，是省力杠杆；订书机在使用过程中，动力臂大于阻力臂，是省力杠杆．答案：B宇轩图书考点知识梳理中考典例精析基础巩固训练考点训练例3(2015·巴中)如图所示，杠杆处于平衡状态，如果在物体A和B下端同时挂一个相同质量的钩码，下列判断正确的是()A．杠杆不能平衡，左端下沉B．杠杆不能平衡，右端下沉C．杠杆仍能平衡D．无法判断宇轩图书考点知识梳理中考典例精析基础巩固训练考点训练解析：本题考查杠杆的平衡条件．原来杠杆平衡，则GA·L＝GB·2L，若在物体A和B下端同时挂一个相同质量的钩码，则左边＝(GA＋G)L＝GAL＋GL；右边＝(GB＋G)·2L＝GB·2L＋2GL，又GAL＝GB·2L，GL＜2GL，所以：(GA＋G)L＜(GB＋G)2L，杠杆将向右倾斜，ACD错误，B正确．故选B.答案：B宇轩图书考点知识梳理中考典例精析基础巩固训练考点训练考点二滑轮命题点：(1)定滑轮的特点；(2)动滑轮的特点；(3)滑轮组在生活中的应用．例4(2015·汕尾)如图所示，用下列装置提升同一重物，若不计滑轮自重及摩擦，则最省力的是()宇轩图书考点知识梳理中考典例精析基础巩固训练考点训练解析：本题考查滑轮组及其工作特点．A图是动滑轮，由动滑轮及其工作特点可知，省一半的力，即F1＝12G；B图是定滑轮，由定滑轮及其工作特点可知，不省力，即F2＝G；C图是滑轮组，绕在动滑轮上的绳子由3股，则F3＝13G；D图是滑轮组，绕在动滑轮上的绳子由2股，则F4＝12G.由以上可知在滑轮重及摩擦不计的情况下最省力的是C.答案：C宇轩图书考点知识梳理中考典例精析基础巩固训练考点训练考点三机械效率命题点：(1)有用功、总功、额外功的区别；(2)机械效率的相关计算．宇轩图书考点知识梳理中考典例精析基础巩固训练考点训练例5(2015·武汉)如图所示，利用轻质滑轮组匀速拉动水平地面上重为G的物体，若拉力的大小为F，物体和地面之间的摩擦力大小为f，A点的拉力为FA，则下列滑轮组的机械效率表达式正确的是()A.f2FAB.f3FC.FA2FD.G2F宇轩图书考点知识梳理中考典例精析基础巩固训练考点训练解析：本题考查滑轮(组)的机械效率．由图可知，由2段绳子与动滑轮相连，则s＝2s物，所以，η＝W有用W总＝fs物Fs＝fs物F×2×s物＝f2F.物体在水平地面上做匀速运动，则此时A处绳子的拉力与物体与地面之间的摩擦力是一对平衡力，物体和地面之间摩擦力为f，A处的拉力大小为FA＝f.则η＝f2F＝FA2F.答案：C宇轩图书考点知识梳理中考典例精析基础巩固训练考点训练例6(2015·黑龙江)如图所示，工人用250N的力将重400N的物体匀速提升2m，共用了10s，若在此过程中(忽略绳重和摩擦)．下列说法正确的是()A．绳子自由端移动的距离是6mB．动滑轮自重是10NC．工人做功的功率是80WD．滑轮组的机械效率是80%宇轩图书考点知识梳理中考典例精析基础巩固训练考点训练解析：本题考查机械效率、功率的计算．由图知n＝2，s＝2h＝2×2m＝4m，故A错误；不计摩擦和绳重，拉力F＝12(G＋G轮)，则动滑轮的重力G轮＝2F－G＝2×250N－400N＝100N，故B错误；拉力F移动的距离s＝4m，拉力做功W总＝Fs＝250N×4m＝1000J，P＝W总t＝1000J10s＝100W，故C错误；宇轩图书考点知识梳理中考典例精析基础巩固训练考点训练W有用＝Gh＝400N×2m＝800J，滑轮组的机械效率：η＝W有用W总×100%＝800J1000J×100%＝80%，故D正确．答案：D宇轩图书考点知识梳理中考典例精析基础巩固训练考点训练宇轩图书考点知识梳理中考典例精析基础巩固训练考点训练1．(2015·南宁)如图所示，在使用相同的钩码进行“探究杠杆的平衡条件”的实验中，要使调好的杠杆重新在水平位置平衡，应在A处悬挂钩码的个数是(B)A．1个B．2个C．3个D．6个宇轩图书考点知识梳理中考典例精析基础巩固训练考点训练2．(2015·桂林)如下图所示的四种机械装置中，不能省力的装置是(B)宇轩图书考点知识梳理中考典例精析基础巩固训练考点训练3．工人利用如图所示的滑轮组，将重800N的物体竖直向上匀速提升1m，工人对绳子的拉力为500N，则滑轮组对重物所做的有用功W有和该滑轮组此时的机械效率η分别是(D)A．W有＝500J，η＝62.5%B．W有＝500J，η＝80%C．W有＝800J，η＝62.5%D．W有＝800J，η＝80%宇轩图书考点知识梳理中考典例精析基础巩固训练考点训练4．如图所示，用两个完全相同的滑轮匀速提升质量相等的物体，不计轴处摩擦．其中省力的是甲装置图，机械效率高的是乙装置图．宇轩图书考点知识梳理中考典例精析基础巩固训练考点训练5．(2015·雅安)请作出图中：(1)物体A所受重力G的示意图；(2)力F的力臂l.宇轩图书考点知识梳理中考典例精析基础巩固训练考点训练答案：如图所示宇轩图书考点知识梳理中考典例精析基础巩固训练考点训练6．在探究“杠杆平衡条件”的实验中：(1)某同学将杠杆悬挂起来，发现杠杆的右端低，左端高，他应该将杠杆两端的平衡螺母向左调节，使杠杆在水平位置平衡．宇轩图书考点知识梳理中考典例精析基础巩固训练考点训练(2)在杠杆两端挂钩码，不断改变动力或动力臂的大小，调节阻力或阻力臂的大小，使杠杆在原来的位置重新平衡，记录数据如下表：宇轩图书考点知识梳理中考典例精析基础巩固训练考点训练根据表中的数据你得出杠杆的平衡条件是：F1l1＝F2l2.(3)根据第2次实验数据有同学得出杠杆的平衡条件是：动力＋动力臂＝阻力＋阻力臂．他得出此错误结论的原因是：将不同的物理量进行了加法运算．宇轩图书考点知识梳理中考典例精析基础巩固训练考点训练7．(2015·天津)利用如图所示的滑轮组，在5s内将重为300N的物体匀速向上提起0.2m，竖直向上的拉力F为125N．求：(1)滑轮组的机械效率；(2)拉力的功率．宇轩图书考点知识梳理中考典例精析基础巩固训练考点训练解：(1)W有用＝Gh＝300N×0.2m＝60JW总＝Fs＝F×3h＝125N×3×0.2m＝75J滑轮组的机械效率：η＝W有用W总×100%＝60J75J×100%≈80%(2)拉力的功率：P＝W总t＝75J5s＝15W宇轩图书考点知识梳理中考典例精析基础巩固训练考点训练考点训练宇轩图书考点知识梳理中考典例精析基础巩固训练考点训练一、选择题(每小题4分，共40分)1．(2015·枣庄)如图所示，杠杆处于平衡状态，如果将物体A和B同时向靠近支点的方向移动相同的距离，下列判断正确的是(C)A．杠杆仍能平衡B．杠杆不能平衡，右端下沉C．杠杆不能平衡，左端下沉D．无法判断宇轩图书考点知识梳理中考典例精析基础巩固训练考点训练2．下列工具中，使用时属于费力杠杆的是(C)宇轩图书考点知识梳理中考典例精析基础巩固训练考点训练3．(2015·乌鲁木齐)如图，一质量分布均匀的12kg铁球与轻杆AB焊接于A点后悬挂于竖直墙壁的B点，轻杆的延长线过球心O，轻杆的长度是铁球半径的三分之二，要使铁球刚好离开墙壁，施加在铁球上的力至少为()A．27NB．45NC．72ND．90N宇轩图书考点知识梳理中考典例精析基础巩固训练考点训练【解析】铁球的重力G＝mg＝12kg×10N/kg＝120N；由图可知当F作用在球的下边缘，且与通过AB的直径垂直时，动力臂最长，其受力图如图所示．宇轩图书考点知识梳理中考典例精析基础巩固训练考点训练由图可知LG＝r，LF＝2r＋23r＝83r，根据杠杆平衡条件：G·LG＝F·LF代入数据解得F＝45N．故选B.答案：B宇轩图书考点知识梳理中考典例精析基础巩固训练考点训练4．学校旗杆顶端装有定滑轮，这样做()A．既省力，也改变施力的方向B．省力，但不改变施力的方向C．不省力，但改变施力的方向D．既不省力，也不改变施力的方向【解析】本题考查定滑轮的特点．定滑轮的实质是一个等臂杠杆