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第14课时简单机械机械效率考点梳理夯实基础考向探究逐个击破考点一杠杆定义在力的作用下能够绕转动的硬棒杠杆的五要素如图所示(1)支点(O):杠杆可以绕其转动的点O。注:①同一个杠杆根据不同工作过程,支点是可以发生变化的;②作用在支点上的力对杠杆平衡没有影响(力的作用线过支点),如水平平衡时的杠杆自重。固定点考点梳理夯实基础考向探究逐个击破杠杆的五要素(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O到动力作用线的距离。(5)阻力臂(l2):从支点O到阻力作用线的距离。注:动力、阻力的方向不一定相反,但它们使杠杆转动的方向一定相反,当支点在杠杆中间时,二力同向;当支点在杠杆一端时,二力反向(技巧:中同,端反);动力、阻力的作用点都必须落在杠杆上(续表)(续表)考点梳理夯实基础考向探究逐个击破杠杆作图(1)作力臂的一般步骤:①找到支点;②过力的作用点作出力的作用线;③过支点向力的作用线作垂线(垂足落在力的作用线上);④支点到垂足的距离即为力臂,用相应的符号标出力臂。(2)作最小动力的方法:①最小的动力←作最长的力臂←支点到杠杆上最远点的连线(一般为杠杆的端点);②过力臂的端点作力臂的垂线与杠杆的交点即为力的作用点;③利用顺逆时针来确定力的方向,利用杠杆平衡条件来定大小(续表)考点梳理夯实基础考向探究逐个击破杠杆的平衡条件(1)杠杆的平衡状态:当杠杆静止或匀速转动时,我们就说杠杆处于平衡状态。(2)杠杆的平衡条件:,用字母表示为。(3)应用:动态杠杆——分析力的变化一般思路:依据杠杆转动→分析转动过程→画杠杆示意图(标出杠杆五要素)→分析l1、l2的变化→依据F1l1=F2l2来分析力的变化情况动力×动力臂=阻力×阻力臂F1l1=F2l2考点梳理夯实基础考向探究逐个击破杠杆的类型和分类(1)省力杠杆:动力臂阻力臂,力,距离;应用举例:。(2)费力杠杆:动力臂阻力臂,力,距离;应用举例:。(3)等臂杠杆:动力臂阻力臂,既不省力也不省距离,但可以改变的方向,应用举例:判断杠杆类型的方法:(1)比较力臂的大小关系(作图题常用)。(2)分析是否省距离。(3)比较动力、阻力的大小关系(续表)省天平、定滑轮费大于撬棒、铡刀、钢丝钳小于费省理发剪、筷子、钓鱼竿、镊子等于力考点梳理夯实基础考向探究逐个击破考点二滑轮滑轮组项目定滑轮动滑轮滑轮组示意图实质:特点:.实质:特点:.等臂杠杆不能省力,但能改变力的方向省力杠杆费距离,不可改变力的方向,但可省力考点梳理夯实基础考向探究逐个击破力、速度、距离的关系F1=G;v1=v2;s=hF1=;v1=;s=F1=;v1=;s=2h3h2v23v2𝐆+𝐆动𝟐𝐆+𝐆动𝟑(注:不计摩擦,动滑轮重为G动)(续表)考点梳理夯实基础考向探究逐个击破考点三简单机械的三种功和机械效率简单机械三种功机械效率(η)W有=Gh,W总=Fs;W额=Fs-Gh或G动h𝐺𝑛𝐹或𝐺𝐺+𝐺动W有=fs物,W总=Fs绳;W额=Fs绳-fs物𝑓𝑛𝐹考点梳理夯实基础考向探究逐个击破简单机械三种功机械效率(η)W有=Gh;W总=Fs;W额=Fs-Gh𝐺ℎ𝐹𝑠W有=Gh;W总=Fs;W额=Fs-Gh或fs𝐺ℎ𝐹𝑠或𝐺ℎ𝑓𝑠+𝐺ℎ(续表)[点拨]机械效率的提高方法:①对于滑轮组:增大物重,减小动滑轮的自重,减小摩擦;②对于斜面:增大倾角,减小摩擦。考向探究逐个击破考点梳理夯实基础探究一杠杆类型判断及杠杆平衡条件的应用1.杠杆的种类[2018·烟台]如图14-8所示的杠杆,属于费力杠杆的是()图14-8C考向探究逐个击破考点梳理夯实基础图14-92.杠杆平衡条件应用如图14-9所示是使用简单机械匀速提升同一物体的四种方式(不计机械自重和摩擦),其中所需动力最小的是()D考向探究逐个击破考点梳理夯实基础图14-103.如图14-10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()A.杠杆仍能平衡B.杠杆不能平衡,左端下沉C.杠杆不能平衡,右端下沉D.无法判断C考向探究逐个击破考点梳理夯实基础图14-114.[2018·连云港]如图14-11所示,O为杠杆的支点,杠杆右端挂有重为G的物体,杠杆在力F1的作用下在水平位置平衡。如果用力F2代替力F1使杠杆仍在水平位置保持平衡,下列关系中正确的是()A.F1F2B.F1F2C.F2GD.F1=GB5.图14-12为某种吊车的工作示意图。利用伸缩撑杆可使吊臂绕O点转动;伸缩撑杆为圆弧状,伸缩时对吊臂的支持力始终与吊臂垂直。下列关于这个吊车的说法正确的是。A.吊臂是一个省力杠杆B.使用这种吊车,好处是可以少做功C.匀速顶起吊臂的过程中,伸缩撑杆的支持力大小保持不变D.若起吊物重不变,匀速顶起吊臂的过程中,伸缩撑杆的支持力渐渐变大E.该吊车的功率越大,说明能够做的有用功越多F.若起吊的物体重力越大,则吊车的机械效率越高考向探究逐个击破考点梳理夯实基础图14-12F考向探究逐个击破考点梳理夯实基础6.如图14-13所示,质量为70kg,棱长为20cm的正方体物块A置于水平地面上,通过绳系于轻质杠杆BOC的B端,杠杆可绕O点转动,且BC=3BO。在C端用F=150N的力竖直向下拉杠杆,使杠杆在水平位置平衡,且绳被拉直。求:(绳重不计,g取10N/kg)(1)物块A的重力G。(2)绳对杠杆B端的拉力F拉。(3)此时物块A对地面的压强p。图14-13解:(1)物块A的重力G=mg=70kg×10N=700N。考向探究逐个击破考点梳理夯实基础6.如图14-13所示,质量为70kg,棱长为20cm的正方体物块A置于水平地面上,通过绳系于轻质杠杆BOC的B端,杠杆可绕O点转动,且BC=3BO。在C端用F=150N的力竖直向下拉杠杆,使杠杆在水平位置平衡,且绳被拉直。求:(绳重不计,g取10N/kg)(2)绳对杠杆B端的拉力F拉。图14-13考向探究逐个击破考点梳理夯实基础解:(2)由杠杆平衡条件有F拉×BO=F×OC,BC=3BO,则OC=2BO,则F拉=𝐹×𝑂𝐶𝐵𝑂=150N×2𝐵𝑂𝐵𝑂=300N。考向探究逐个击破考点梳理夯实基础6.如图14-13所示,质量为70kg,棱长为20cm的正方体物块A置于水平地面上,通过绳系于轻质杠杆BOC的B端,杠杆可绕O点转动,且BC=3BO。在C端用F=150N的力竖直向下拉杠杆,使杠杆在水平位置平衡,且绳被拉直。求:(绳重不计,g取10N/kg)(3)此时物块A对地面的压强p。图14-13考向探究逐个击破考点梳理夯实基础解:(3)由力的相互作用可知,绳对A的拉力FA=F拉=300N,物块A对地面的压力为F压=F支=G-FA=700N-300N=400N,物块A对地面的压强p=𝐹压𝑆=400N0.2m×0.2m=1×104Pa。考向探究逐个击破考点梳理夯实基础探究二滑轮、滑轮组的判断及特点7.小可在A端用如图14-14所示的动滑轮匀速提起200N的水桶,若不计绳重、滑轮重及摩擦,则人拉绳子A端的动力为N;实际测量A端的拉力为110N,不计绳重及摩擦,则滑轮重为N。图14-1410020考向探究逐个击破考点梳理夯实基础图14-158.如图14-15所示,在滑轮组的作用下,重为300N的物体A以0.2m/s的速度匀速上升,动滑轮重为60N,不计绳重和摩擦。则绳子自由端的拉力F=N,拉力F做功的功率P=W。12072考向探究逐个击破考点梳理夯实基础9.在水平桌面上放一个200N的物体,现用如图14-16所示装置将物体匀速拉动,物体与桌面的摩擦力是48N,不考虑滑轮重力和滑轮与绳间摩擦,水平拉力F为N。若绳子自由端移动速度为0.9m/s,则物体移动速度为m/s。图14-160.316考向探究逐个击破考点梳理夯实基础探究三简单机械作图题突破10.如图14-17所示,是用钓鱼竿钓鱼的示意图。O为支点,F1是手对鱼竿的作用力,请画出:(1)鱼线对钓鱼竿拉力F2的示意图。(2)F1的力臂。图14-17[答案]如图所示[答案]如图所示考向探究逐个击破考点梳理夯实基础11.图14-18是一个绕O点转动的杠杆,在图中画出阻力F2的示意图。图14-18[答案]如图所示考向探究逐个击破考点梳理夯实基础图14-1912.如图14-19所示是安装在小区进出口的栏杆(粗细均匀的直杆)示意图,当在A处施加一个力F时,可将栏杆压到如图所示位置,请在图中画出此时最小压力F的示意图和重力G的力臂。[答案]如图所示考向探究逐个击破考点梳理夯实基础13.农民张文任栽种出一个超级大南瓜,如图14-20甲所示。为将南瓜顺利装车,村民们用如图乙所示的滑轮,用绳子绕制成滑轮组。在20s时间内,村民们用750N的拉力将绳端沿竖直方向匀速向下拉动6m,把南瓜提升1.5m。按题意画出滑轮组绳子的绕法。图14-20考向探究逐个击破考点梳理夯实基础探究四机械效率的影响因素及计算14.(多选)用重为10N的铁桶从5m深的井中提起重90N的水,则此过程中()A.人对铁桶做的功是额外功,大小等于10N×5m=50JB.人对水做的功是额外功,大小等于90N×5m=450JC.人对水和铁桶做的功都是额外功,大小等于(10N+90N)×5m=500JD.人对水和铁桶做的功是总功,大小等于(10N+90N)×5m=500JAD考向探究逐个击破考点梳理夯实基础15.关于机械效率,下列说法正确的是。A.机械效率高的机械一定省力B.功率大的机械,机械效率一定高C.做有用功越多的机械,机械效率一定高D.任何机械的机械效率一定小于1E.滑轮组的机械效率一定大于动滑轮的机械效率F.增加机械做功时间可以提高机械效率G.有用功一定时,减少额外功可以提高机械效率H.做功所用的时间越少,功率越大DG考向探究逐个击破考点梳理夯实基础16.竖直滑轮组用四个完全相同的滑轮,组装成甲、乙两套滑轮组,用它们匀速提升同一物体时,其拉力分别为F1、F2,滑轮组的机械效率分别为η1、η2,如图14-21所示,不计绳重和摩擦,下列选项中正确的是()A.F1F2,η1η2B.F1=F2,η1=η2C.F1F2,η1η2D.F1F2,η1=η2图14-21D考向探究逐个击破考点梳理夯实基础图14-2217.用如图14-22所示的滑轮组将重为85N的物体匀速提升2m,拉力F为50N。此过程中有用功为J,总功为J,滑轮组机械效率为。17020085%考向探究逐个击破考点梳理夯实基础18.水平滑轮组用如图14-23所示滑轮组拉着重为30N的物体A匀速前进0.2m,则绳子自由端移动的距离为m;若物体A与地面的摩擦力为9N,则拉力所做的有用功是J;若实际拉力F=4N,则该滑轮组的机械效率为。图14-230.61.875%考向探究逐个击破考点梳理夯实基础19.斜面如图14-24所示,张伟同学通过斜面用平行于斜面的推力F=200N,将质量为30kg的物体在5s时间内匀速推到1m高的平台上,斜面长s=2m,g取10N/kg。则()A.推力的功率为40WB.斜面的机械效率为75%C.推力做的总功为300JD.斜面对物体的摩擦力为100N图14-24B考向探究逐个击破考点梳理夯实基础图14-2520.实际问题一辆汽车发动机的功率为160kW,运送5t的货物,以4m/s的速度沿30°角的斜坡匀速到达坡顶(如图14-25所示),已知斜坡长60m,g取10N/kg,则下列说法错误的是()A.汽车从斜坡底端到达坡顶的时间是15sB.汽车上坡时的牵引力是4×104NC.汽车上坡时受到的摩擦力为1.5×104ND.汽车运送货物的机械效率是50%D考向探究逐个击破考点梳理夯实基础21.[2018·巴中]工人利用如图14-26所示的滑轮组从2m深的枯井中提升重物,所用的拉力为250N,物体在5s内匀速从井底全部上升到井口。求:(不计绳重和各处摩擦)(1)绳子自由端移动的速度。(2)拉力的功率。(3)若滑轮组的机械效率为80%,求所提升物体的重