中考物理第二轮复习10简单机械和功完美

第十讲 简单机械和功 考点梳理 知识精讲 简单机械和功 杠杆 杠杆 杠杆的平衡条件 分类及应用 滑轮 功 力学中的功 功的计算 常考举例 功率 功的分类 机械效率 杠杆 杠杆定义：如图所示，一根硬棒，在力的作用 下能绕着①________转动，这根硬棒就是杠杆. ② ____：杠杆可以绕其转动的点O. ③ ____：使杠杆转动的力F1. ④ ____：阻碍杠杆转动的力F2. 动力臂：从支点O到⑤__________的 距离l1. 阻力臂：从支点O到⑥__________的 距离l2. 五要素 固定点O 支点 动力 阻力 动力作用线 阻力作用线 杠杆的平衡条件:动力×动力臂＝阻力×阻力臂.用 F1、F2、l1、l2分别表示动力、阻力、动力臂和阻力 臂，杠杆的平衡条件可以写为：⑦________.F1l1=F2l2 杠杆种类 力臂的关系 力的关系 特点 应用举例 省力 杠杆 动力臂⑧__ 阻力臂 动力< 阻力 ⑨______ ______ 用羊角锤 拔钉子 费力 杠杆 动力臂< 阻力臂 动力⑩__ 阻力 费力但省 距离 用鱼竿钓 鱼 等臂 杠杆 动力臂 __ 阻力臂 动力＝ 阻力 力、距离 都不省 天平、跷 跷板 > 省力但 > =11 费距离 图示 定义 实质 特点 F移动距离 （s）和G移 动距离（h ）的关系 应用 定 滑 轮 使用时轴固 定不动的滑 轮 ____ 杠杆 可以改 变 __ ______ ，但不 省力 _____ 旗杆顶 部的定 滑轮等 等臂 力 s=h 12 13 14 的方向 图示 定义 实质 特点 F移动距 离（s） 和G移动 距离（h ）的关系 应用 动 滑 轮 轴可以随 被吊物体 一起运动 的滑轮 ____ 杠杆 可以 ___ ，但 __ ________ ________ ________ _______ 电动起 重机的 动滑轮 省力 能改变力 s=2h 15 16 17 18 的方向而 且费距离 省力 不 图示 定义 实 质 特点 F移动距离 （s）和G移 动距离（h ）的关系 应用 滑 轮 组 把定滑轮和动滑 轮组合在一起,构 成滑轮组.若承担 物重的绳子为n段 ，则绳端施加的 力为物重的 (忽 略动滑轮的自重) 既可以 ———， 又可以改 变 ———— _______ 常使 用 滑轮 组提 升重 物 省力 力的方向 s=nh 19 20 21 1 n 其他简 单机械 轮轴的实质：一个可以连续旋转的 ____. 使用斜面的特点：___力 ___距离；高度 相同，斜面越长，越 ___力. 杠杆 省 费 省 22 23 24 25 力学中 的功 定义：物理学中，把力与物体在 _______ __通过的距离的乘积称为机械功，简称功. 做功的两个必要因素：一个是 __________ ______；另一个是 ____________________ ________. 不做功的三种情况 力的方向 作用在物体 物体在这个力的方向上移 26 27 28 上 上的力 动的距离 不做功的 三种情况 1.有力没有 _____.例如：用力搬石头而没 有搬动. 2.有距离没有 ____.例如：小车在水平光滑 平面上做匀速直线运动. 3.力与距离 ____.例如：人提着滑板在水平 路面上行走. 距离 力 垂直 29 30 31 功的计算 定义：力学中，功等于力与物体在力的方 向上移动的距离的 _____. 公式：W= ____，其中F表示力，单位是牛， s表示物体沿力的方向移动的距离，单位是 米，W表示功，单位是牛·米，它有一个 专门的名称叫做焦耳，简称 ___，符号是 ___. 乘积 Fs 焦 J 32 33 34 35 常考举例：将地面上的物理课本捡起放到桌子上， 人对课本做的功约为2 J；从地上拿起一个鸡蛋， 缓缓举过头顶大约做功1 J. 定义： __与 ___________之比叫做功率，是表示做功 ____的物理量.它在数值上等于 ________内所做的功. 表达式：P＝ ___.在国际单位制中，功的单位是焦耳， 时间的单位是秒，则功率的单位是 ____,简称 ___，符 号是 ___，其他常用功率单位是 ____.注：P=Fv(匀速 直线运动). 单位换算：1 kW= _____W. 常考举例：中学生跳绳的功率约为60 W；优秀运动员 短时间运动的功率约一千瓦；小轿车的功率为数十千 瓦至数百千瓦. 功 做功所用时间 快慢 36 37 38 39 44 45 40 41 42 43 单位时间 瓦特 瓦 W 千瓦 1 000 W t 功的 分类 有用功：无论是否使用简单机械，必须 要做的功，用W有表示. 额外功：使用简单机械时，并非我们需 要而又不得不做的功，用W额表示. 总功：有用功与额外功之和，用W总表示， 即：W总＝ _________.46 W有+W额 机 械 效 率 定义：将有用功跟 ____的比值叫做机械效率， 用符号 ___表示. 公式： ___________. 功的原理：使用任何机械都不可避免地要做额外 功，有用功总是 ____总功，所以机械效率总是小 于1. 提高机械效率的措施：改进结构，使机械更合理， 更轻巧等. 47总功 η 小于 100W W   有 总 ％ 48 49 50 一 重难点突破 杠杆相关作图 例1题图 例1 如图是静止在水平地面上的拉杆旅行箱的示意 图，O是轮子的转轴，O′是箱体的重心.以O为支点， 画出力F的力臂和箱体所受重力的示意图. 例1题答图 如答图所示 L G 方 法 指 导 杠杆力臂的作图步骤： 一找点：首先在杠杆的示意图上，确定支点O. 二画线：画出动力作用线及阻力作用线，画的时候要 用虚线将力的作用线适当延长. 三作垂线段：从支点O向力的作用线引垂线，作出垂 足，则从支点到垂足的距离就是力臂. 四标长和短：力臂用实线，在两端加箭头表示（或用 虚线表示并用大括号标明）力臂，并在旁边标上相应 的字母如L1或L2，来表示动力臂和阻力臂. 二 滑轮组的省力情况及机械效率大小的判断 例2题图 例3题图 例2 用相同的滑轮和绳子分别组成如图所示的甲、 乙两个滑轮组，把相同的物体提升相同的高度，在 不计绳重及机械摩擦的情况下，甲所用的拉力____ 乙所用的拉力；甲滑轮组的效率____乙滑轮组的效 率（均选填“大于”“等于”或“小于”）. 大于 等于 例3 如图所示，使用滑轮组提升重物时，能提高机 械效率的是（忽略绳重和摩擦）( ) A. 改变绕绳方式 B. 减小动滑轮的质量 C. 减小提升重物的高度 D. 减小被提升物的质量 B 方 法 指 导 （1）滑轮组中承担物重的绳子段数n的判断方法： n可以通过“隔离法”来确定，如上图所示，在动滑 轮和定滑轮之间画一条虚线，有几段绳子通过动滑轮 （或者有几段绳子与动滑轮相连），n就等于几. 方 法 指 导 （2）滑轮组省力情况的分析： ①不考虑摩擦力和机械本身的重力时，F= G物； ②只考虑动滑轮的重力，不计摩擦和绳重时， F＝ (G滑+G物). (3)绳子自由端移动距离与物体移动距离的判断： ①滑轮组纵放，即使用滑轮组拉着物体在竖直方向上 运动时，物体移动距离与绳子自由端移动距离的关系： s绳=nh物. 1 n 1 n 方 法 指 导 ②滑轮组横放，即使用滑轮组拉着物体在水平方 向上运动时，物体移动距离与绳子自由端移动距 离的关系：s绳=ns物. (4)滑轮组的组装根据承担物重的绳子段数n的奇偶 性确定绳子固定端的位置，即“奇动偶定”： ①n为奇数，绳子的固定端在动滑轮上； ②n为偶数，绳子的固定端在定滑轮上. 三 功、功率的计算 例4 一辆汽车以20 m/s的速度在水平路面上沿直 线匀速行驶5分钟，汽车的质量为1 500 kg，行驶时所 受阻力为车重的0.2倍，则牵引力为_______N，此时 汽车的功率为___kW，重力做的功为___J（取g=10 N/kg）. 60 3×103 0 例5 如图所示是工厂里用来吊运货物的行车滑轮组.某 次作业时，行车用时9 s将重6 000 N的货物匀速竖直提 升3 m，接着又在水平方向移动6 m，则行车在水平移 动货物的过程中，对货物重力所做的功是__J.在竖直提 升货物的过程中，对货物重力所做的功是______J，行 车滑轮组提升货物时的功率为_____W. 例5题图 2 000 0 18 000 四 机械效率的计算 例6题图 例6 如图甲所示，用弹簧测力计将重为3.9 N的物块 从斜面的底端匀速拉至顶端，则物块所受拉力为 ___N，已知斜面的高为2 m，长为4 m，则拉力做功 为____J，斜面的机械效率为____.若用图乙所示装 置匀速提升该重物上升0.5 m，当其机械效率与斜面 相同时，竖直向上的拉力为____N，该过程所做的 额外功为____J.0.65 2.6 10.4 75% 1.73 方 法 指 导 机械效率的计算公式为 ,对于四种简单 机械的机械效率的计算总结如下: 简单机械 有用功(物 体重为G, 高度为h) W有用＝Gh 100W W   有 总 ％ 方 法 指 导 总功 (F为拉力， s为绳端移 动的距离) W总＝Fs (s=vt) W总＝Fs s=nh (n为动滑 轮承担绳 子的段数) W总＝Fs 机械效率 100W W   有 总 ％ 100W W   有 总 ％ 100%Gh Fs = 100%G F   100%G nF   100%Gh Fs = 100W W   有 总 ％ 100%Gh Fs = 实验 实验突破 基础小实验 1.如图所示的蜡烛跷跷板，用小 刀对蜡烛的两端进行加工，使跷 跷板能在水平位置平衡，点燃蜡 烛的两端，蜡烛上下摆动，跷跷 板应用了原理_________. 命题点 杠杆的平衡条件 杠杆平衡 _______________________________. 2. 如图所示，在用图示三种方 法提升重物的过程中，比较弹 簧测力计的示数可得出定滑轮 的特点：__________________ _________；动滑轮的特点： 命题点 动滑轮和定滑轮的特点 省力，但不改变力的方向且费距离 不省力，但可以改变 力的方向 教材重点实验 实验一 探究杠杆的平衡条件 命题点： 1. 杠杆平衡螺母的调节(左高左调，右高右调) 2. 让支点处于杠杆中央的目的(减小杠杆自身重力 对实验造成的影响) 3. 调节杠杆使其在水平位置平衡的目的(便于精确 测量力臂) 4. 弹簧测力计的使用和读数 5. 在杠杆平衡时，两边同时增减砝码后杠杆是否 平衡的判断（看两边的力和力臂的乘积是否相等， 若不相等，则哪边的乘积大，杠杆就向哪边倾斜） 6. 测力计从竖直拉杠杆变成倾斜拉杠杆，测力计 示数的变化(测力计的示数将变大，因为拉力的力 臂变小了) 7. 实验进行多次的目的(一次实验数据具有偶然性， 多次实验结论才具有普遍性) 8. 实验评估 实验结论： 动力×动力臂＝阻力×阻力臂（F1L1=F2L2） 例1 如图所示，探究小组利用铁架台、带有刻度的 杠杆、细线、若干相同钩码、弹簧测力计（单位： N）等实验器材探究杠杆的平衡条件，在探究实验 中 例1题图 （1）在挂钩码前，小组发现杠杆左端高右端低（如 图所示），应将杠杆两端的平衡螺母向调节___（选 填“左”或“右”），使杠杆在水平位置平衡，这 样做的目的是为了方便读出_____. （2）接着小组在杠杆的两侧挂上不同数量的钩码， 移动钩码的位置，使杠杆重新在水平位置平衡（如 图乙），这时杠杆两侧受到的作用力大小_____（选 填“大于”“等于”或“小于”）各自钩码所受重 力大小.若在A、B下方再增挂一个相同的钩码，则 杠杆___端将下沉（选填“左”或“右”）. 左 力臂 左 等于 （3）如图丙是已经调节平衡的杠杆，用弹簧测力计 在杠杆C处竖直向上拉，在A处挂上适当的钩码，使 杠杆在水平位置平衡，则弹簧测力计读数为_____， 钩码总质量为___kg.(g取10 N/kg) 3.0 N 0.2 【解析】（1）杠杆重心右移应将平衡螺母向左调节， 直至重心移到支点处；由于力臂是支点到力的作用 线的垂直距离，调节杠杆在水平位置平衡时，可以 方便的读出力臂；（2）杠杆两侧受到的作用力大小 等于各自钩码所受重力大小；设杠杆的一个小格为L， 一个钩码的重力为G，分别加挂一个相同的钩码后； 左边＝5G×3 L，右边＝7G×2L，左边＞右边，所 以，杠杆不能平衡，杠杆右端上升，左端下沉； （3）题图中弹簧测力计的分度值为0.2 N，弹簧测 力计的示数为3.0 N；设杠杆的一个小格为L，钩码 的质量为G，根据杠杆平衡条件可得， G×3L＝3.0 N×2L，则 ,所以钩码的 总质量 . 3 0 N 2 2 N3 . LG L   2 N 0 2 kg10 N kg Gm .g /    ____（选填“能”或“不能”）， 理由是 ________________________ ____________________________. 补 充 设 问 （1）实验时，让支点在杠杆的中央是为了_____ _____________________________. 补充设问（3）题图 减小 杠杆自身重力对实验造成的影响 只做一次实验得出的结论往往具 有偶然性和片面性，不具普遍性 （2）某同学进行正确的实验操作后， 能不能根据一组数据得出探究结论？ 不能 补 充 设 问 （3）若用如图所示的平衡装置进行实验，将弹 簧测力计逐渐向右倾斜时，仍要使杠杆在原来的 位置平衡，此时拉力的力臂将_____,弹簧测力计 的示数将_____（均选填“变大”“变小”或 “不变”）. 变大 变小 补 充 设 问 （4）下表是实验中的得到的数据，据此分析可 以发现这次实验的不妥之处_________________ ___________________________. 实验次 数 动力F1/N 动力臂l1/cm 阻力F2/N 阻力臂l2/cm 1 1.5 10 3.0 5 2 1.0 20 2.0 10 3 1.0 30 2.0 15 动力臂是阻力臂的 两倍，实验数据不具有普遍性 实验二 测量滑轮组的机械效率 命题点： 1. 测量器材(弹簧测力计和刻度尺) 2. 弹簧测力计的读数 3. 根据绳子的段数，画出滑轮组的绕法 4. 弹簧测力计的拉动方式(匀速竖直向上运动，保 证拉力等于弹簧测力计的示数) 5. 有用功、总功、机械效率的计算(W有＝Gh、 W总=Fs、 ) 6. 实验中分别记下钩码和弹簧测力计的起始位置的 目的（测量钩码和弹簧测力计移动的距离） 7. 影响滑轮组机械效率大小的因素(滑轮组的机械 效率与物体的重力、机械间的摩擦力、动滑轮的重 力有关) 8. 控制变量法的应用 100W W   有 总 ％ a. 探究滑轮组的机械效率与所吊重物重力大小的关系 （控制滑轮组的绕线方式相同，改变滑轮组所吊钩码 的数量） b. 探究滑轮组的机械效率与动滑轮重力大小的关系 （控制滑轮组所吊钩码的数量相同，改变动滑轮的数 量或换重力不同的动滑轮） 9. 表格数据的补充 10. 实验错误分析 11. 机械效率的计算 12. 分析数据总结结论 例2 在探究“滑轮组机械效率”时，小强利用两组 滑轮组进行了4次测量，用一个动滑轮和一个定滑 轮测得前3组数据，用两个动滑轮和两个定滑轮测 得第4组数据，如下表： 例2题图 实验 次数 物重 G物/N 动滑 轮重 G动/N 钩码上 升的高 度h/m 动力 F/N 动力作用 点移动的 距离s/m 滑轮组 的机械 效率η/% 1 1 0.5 0.1 0.7 0.3 47.6 2 2 0.5 0.1 1.0 0.3 60.6 3 4 0.5 0.1 2 0.3 4 4 1 0.1 0.5 50.0 (1)根据表中前3次实验数据，画出甲图中滑轮组 的绕绳方法． 如答图所示 例2题答图 (2)在实验中，测量绳端拉力F时，应尽量______ 匀速向上拉动弹簧测力计，读出乙图中弹簧测力 计的示数为___N，第3次实验时滑轮组的机械效 率为______． (3)由表中第________组数据可知，同一滑轮组的 机械效率与物重有关． (4)由表中第3、4组数据可知，同一滑轮组的机械 效率与摩擦和________有关，请计算出第3组实验 中克服摩擦所做的额外功____J. 66.7% 竖直 1.6 1、2、3 动滑轮重 0.15 【解析】（1）由前3组实验数据知，s=3 h，所以 滑轮组由3段绳子承担物重，因此应从动滑轮绕起， 如答图所示；（2）实验中应沿竖直方向匀速拉动 弹簧测力计，这样才能准确测出拉力的值；由题 图知，弹簧测力计的分度值为0.2 N，所以其示数 为1.6 N；第3次实验时滑轮组的机械效率为： 4 N 0.1 m100 100 100 66.72 N 0.3 m W G h W Fs        有 物 总 ％= ％ ％ ％ （3）由表中第1、2、3组数据可知，同一滑轮组的 机械效率与物重有关；（4）由表中第3、4组数据 可知，物重相同，动滑轮重力不同，机械效率不同， 由此可得，滑轮组的机械效率与摩擦和动滑轮重有 关，根据表中第3组数据可知，有用功为：W有＝G物 h＝4 N×0.1 m＝0.4 J；克服动滑轮做的功：W动＝G 动h＝0.5 N×0.1 m=0.05 J;总功：W总＝Fs=2 N×0.3 m=0.6 J;则克服绳重及摩擦做的那部分额外功：W额 ＝W总-W有-W动＝0.6 J-0.4 J-0.05 J=0.15 J. 补 充 设 问 (1)实验中要分别记下钩码和弹簧测力计的起始位 置，是为了_________________________________ _______． (2)实验结束后，李华所在的小组还在讨论用不同 的滑轮组提升相同重物的问题．李华认为提升相 同重物时，动滑轮的个数越多，滑轮组的机械效 率越大；而李明认为提升相同重物时，动滑轮的 个数越多，滑轮组的机械效率越小．请你判断， 应该是____说的对． 方便记录物体上升和绳子自由端移动 的距离 李明