1、第十三章 简单机械 第一部分 河南中考考点过关 杠杆的理解及类型判断 考法 1 1.2020河南,8下列工具中,使用时属于费力杠杆的是 ( ) A.瓶盖起子 B.食品夹 C.起钉锤 D.核桃夹 B B 杠杆的理解及类型判断 考法 1 2.2018河南,8下列工具中,使用时属于费力杠杆的是 ( ) A.羊角锤 B.筷子 C.瓶盖起子 D.天平 B B 杠杆的理解及类型判断 考法 1 3.2019河南,11图甲中开瓶器开启瓶盖时可抽象为一杠杆, 不计自重.图乙中能正确表示它的工作原理的示意图是 ( ) 甲 乙 B B 杠杆作图 考法 2 4.2015河南,17图中OA为轻质杠杆,可绕O点转动,在点
2、B处用细绳悬挂一重 物,在A端施加动力F1,使杠杆在水平位置平衡.请画出杠杆受到的阻力F2及动 力臂l1. 杠杆作图 考法 2 5.2014河南,17如图所示,用瓶起开启瓶盖,请画出在A点所用最小力的示意图. 杠杆平衡条件及应用 考法 3 6.2013河南,11如图所示,小华用苹果和橘子来玩跷跷板. 她将苹果、橘子分别放在轻杆的左、右两端,放手后,杆马 上转动起来.使杆逆时针转动的力是 ( ) A.苹果的重力 B.橘子的重力 C.杆对橘子的支持力 D.苹果对杆的压力 7.2012河南,10如图所示,在调节平衡后的杠杆两侧,分别 挂上相同规格的钩码,杠杆处于平衡状态.如果两侧各去掉一 个钩码,则
3、 ( ) A.左端下降 B.右端下降 C.仍然平衡 D.无法判断 D D A A 杠杆平衡条件及应用 考法 3 8.2016河南,20(2)在“大力士”比赛中,需要把一质量m=400 kg,棱长l=1 m, 质量分布均匀的立方体,利用翻滚的方法沿直线移动一段距离,如图所示.求在翻 滚立方体时,使立方体一边刚刚离开地面,所用最小力F的大小. 解解: :力力F F的力臂最长为的力臂最长为L= = m,L= = m, 此时力此时力F F最小最小. . 根据杠杆平衡条件可得根据杠杆平衡条件可得F= F= 1.411.4110103 3 N N 杠杆 考点 1 1.定义:在力的作用下能绕着 转动的硬棒叫
4、杠杆. 2.杠杆的五要素 固定点固定点 图示 支点 杠杆绕着转动的固定点,用字母 表示 动力 使杠杆 的力,用字母 表示 阻力 杠杆转动的力,用字母 表示 动力臂 从支点到动力作用线的 ,用字母l1表示 阻力臂 从支点到阻力作用线的 ,用字母l2表示 O 转动转动 F F1 1 阻碍阻碍 F F2 2 距离距离 距离距离 杠杆的分类及应用 考点 2 分类分类 力臂关系力臂关系 力的关系力的关系 特点特点 应用举例应用举例 省力 杠杆 l1l2 F1 F2 省力、费_ 撬棒、铡刀、羊角锤 、起子等 费力 杠杆 l1 l2 F1 F2 费 、省距 离 钓鱼竿、镊子等 等臂 杠杆 l1 l2 F1
5、F2 不省力、不费力 天平、定滑轮、跷跷 板等 距离距离 力力 = = = = 杠杆平衡条件 考点 3 1.平衡状态:杠杆在动力和阻力作用下,处于 状态或 状态. 2.平衡条件:动力动力臂=阻力阻力臂,用公式表示为 . 3.有关杠杆平衡的动态分析 静止静止 匀速转动匀速转动 F1l1=F2l2 在杠杆的支点两侧各挂若干个(数量不相等)相同的钩码,此时杠杆水平平衡 支点两侧的变化 (同时变化,数值 相同) 增加钩码 减少钩码 远离支点(增 加力臂) 靠近支点(减 小力臂) 杠杆的转动情况 力臂长的一侧 下沉 力臂短的一侧 下沉 钩码多的一侧 下沉 钩码少的一侧 下沉 人教八下 【命题总结】【命题
6、总结】 (1)摩擦力和压强大小的影响因素 (2)杠杆的分类 (3)力的作用效果 (4)杠杆平衡条件的应用 (5)杠杆作图 【一题通关一题通关】 1.如图所示的钳子是人们日常生活中常用的工具. (1)钳柄上刻有花纹,这是通过增大 来增大手和钳柄之间的摩 擦的;钳口做得较薄,是为了增大 . 接触面的粗糙程度接触面的粗糙程度 压强压强 人教八下 (2)如图所示,在使用钳子剪铁丝时,钳子是一个 (选填“省力”“费力”或 “等臂”)杠杆,用力越大,铁丝越容易被剪断,说明力的作用效果与力的 有 关. (3)某次剪铁丝时动力臂长为 10 cm,阻力臂长为 2 cm,若剪断铁丝需要 1 000 N 的力,则至
7、少用 N的力才能将铁丝剪断. (4)将钳子单侧钳柄及相连部分简化成如下图所示的示意图,其中A点是剪铁丝处,B 点为手的用力点,O点为支点,请在图中画出钳子剪铁丝时的动力臂L1. 省力省力 大小大小 200200 人教八下 【命题总结】【命题总结】 (1)杠杆的平衡条件 (2)压强的影响因素 (3)功、功率的计算 (4)压强的计算 【一题通关一题通关】 2.如图所示为搬运砖头的独轮车,工人师傅用 100 N的水平推力,推着总重力为 1100 N的装满砖头的独轮车在水平路面上匀速前进了15 m,用时 20 s,独轮车尺寸 如图所示. (1)在不改变车子总重力的情况下,为了减小人手向上的力,工人师傅
8、可以采取的措 施是 (写一条即可). 手向后移动手向后移动( (或将重物向前移动或将重物向前移动) ) 人教八下 (2)为了使独轮车可以在比较松软的路面上顺利行走,它的轮子应做得 (选 填“宽大”或“狭窄”)一些. (3)在上述过程中,工人师傅做了 J的功,重力对独轮车做功的功率是 W. (4)图中工人师傅至少要用 N的力才能使支撑架离开地面,此时车轮受到地 面的支持力是 N;若工人师傅的重力为 600 N,每只脚与地面的接触面积为 0.02 m2,则此时工人师傅对地面的压强为 Pa. 宽大宽大 15001500 0 0 300300 2323 250250 杠杆作图 命题角度 类型1 画力臂
9、 例1 如图所示,轻质杠杆OA可绕O点转动,请在图中画出杠杆OA的动力臂L. 【思路分析】 动力臂为支点到动力作用线的距离. 杠杆作图 命题角度 杠杆的力臂作法杠杆的力臂作法 首先确定杠杆的支点; 然后分析杠杆所受的力,明确动力和阻力,作出动力和阻力的示意图; 再从支点向力的作用线引垂线,标出垂足,支点到垂足间的距离就是力臂; 最后用大括号或箭头标明力臂,并用相应的字母标注. 提分技法提分技法 杠杆作图 命题角度 类型2 画最小力 例2 2010河南,18如图所示,在课桌的C点用最小的力把桌腿B抬离地面,在抬起 时桌腿A没有滑动,请在C点画出这个力的示意图,并标出它的力臂l. 杠杆作图 命题角
10、度 杠杆最小力的作法杠杆最小力的作法 首先找到杠杆上离支点最远的点,这个点一般就是最小力的作用点. 连接支点和最小力的作用点,即为最小力的力臂. 作该力臂的垂线,在正确的方向上(动力和阻力使杠杆转动的方向相反,若动力 与阻力的作用点在支点同侧,则动力和阻力指向杠杆异侧;若动力与阻力的作用 点在支点异侧,则动力和阻力指向杠杆同侧)作出最小力的示意图. 提分技法提分技法 杠杆作图 命题角度 提分特训 1.2020重庆A在图中,力F作用在杠杆的A端,画出它的力臂l. 杠杆作图 命题角度 2.2020江苏苏州如图所示,请画出F A的力臂l,并在B端画出使杠杆平衡的最小 力FB. 杠杆作图 命题角度 3
11、.2020郑州适应性测试如图所示,小恒在钓鱼时,以左手为支点将钓鱼竿拉起 来.请在图中画出小恒右手施加的最小动力F1和钓鱼竿所受阻力的力臂L2. 探究杠杆的平衡条件 实验 考法总结考法总结 有关该实验,有如下命题点: 1.【实验器材】带支架的杠杆、质量相等的钩码若干. 2.【实验装置】如图所示. 探究杠杆的平衡条件 实验 3.【设计与进行实验】 (1)实验前,应先调节杠杆两端的平衡螺母,使杠杆在水平位置平衡,具体的做 法是杠杆的哪端高,平衡螺母就往哪端调. (2)实验前调节杠杆在水平位置平衡的目的是:方便实验过程中测量力臂和避 免杠杆自重对实验的影响. (3)选择杠杆的中点作为支点的好处:消除
12、杠杆自重对实验的影响. 探究杠杆的平衡条件 实验 (4)如图所示,设右侧钩码对杠杆施加的力为动力F1,左侧钩码对杠杆施加的力为 阻力F2,测出杠杆水平平衡时的动力臂l1和阻力臂l2. (5)改变动力F1和动力臂l1的大小,相应调节阻力F2和阻力臂l2,再做几次实验并将 相应的实验数据填在下表中. (6)测量多组实验数据的目的是:寻找普遍规律,避免实验结论的偶然性. 实验次数 动力F1/N 动力臂l1/m 阻力F2/N 阻力臂l2/m 1 2 3 探究杠杆的平衡条件 实验 4.【交流与反思】 (1)若增减钩码后,F1l1F2l2,则哪侧力与力臂的乘积大,杠杆向哪端下沉. (2)在实验过程中,可把
13、左侧的钩码去掉,换成弹簧测力计,这样做的好处是:能 够直接测出拉力大小,实验操作更方便. 5.【实验结论】动力动力臂=阻力阻力臂. 探究杠杆的平衡条件 实验 一题通关一题通关 例 小红在做“探究杠杆的平衡条件”实验. 【基础设问】 (1)在实验前将杠杆调节到水平平衡的目的是: 和 . (2)在调节杠杆平衡的过程中,如果杠杆的右端向下倾斜, 平衡螺母应向 (选填“左”或“右”)端调节. (3)如图甲所示,在杠杆的A处挂2个相同的钩码,要使杠 杆在水平位置平衡,应在杠杆B处挂 个相同的钩码. 甲 消除杠杆自重对实验的影响消除杠杆自重对实验的影响 便于测量力臂便于测量力臂 左左 3 3 探究杠杆的平
14、衡条件 实验 (4)在(3)中杠杆平衡的基础上,将A、B两处钩码同时减去1个,那么杠杆 (选 填“能”或“不能”)在水平位置保持平衡.若能,说明理由,若不能,说明杠杆将 向哪端倾斜: . (5)图甲中,在A处挂2个钩码,用弹簧测力计在C处竖直向上 拉,使杠杆水平平衡.若将弹簧测力计逐渐倾斜,为使杠杆 仍在水平位置平衡,则弹簧测力计的示数将 (选 填“变大”“变小”或“不变”). 甲 不能不能 杠杆将向右端倾斜杠杆将向右端倾斜 变大变大 探究杠杆的平衡条件 实验 (6)通过多次实验,得出了如表所示的数据,分析数据可得杠杆的平衡条件是 ;请你应用杠杆平衡条件,把 表格中的第4次实验数据补充完整.
15、F F1 1L L1 1=F=F2 2L L2 2( (或动力动力臂或动力动力臂= =阻力阻力臂阻力阻力臂) ) 实验次数 1 2 3 4 动力臂L1/m 0.1 0.15 0.2 0.2 动力F1/N 0.5 0.5 1.5 _ 阻力臂L2/m 0.05 0.05 0.1 0.1 阻力F2/N 1 1.5 3 4 2 2 探究杠杆的平衡条件 实验 【拓展设问拓展设问】 (7)下列四个因素中,不会带来实验误差的是 .(填序号) A.铁架台自身的重力很大 B.单个钩码的重力不完全相等 C.悬挂钩码的绳套重力偏大 D.杠杆与转轴之间的摩擦偏大 (8)小红想探究如果杠杆受到F2、F3两个阻力,结果会
16、怎样? 她通过实验,得到了图乙所示的结果,杠杆此时处于水平平 衡状态.根据这个结果,可以初步得到,在这种情况下杠杆 平衡条件为:F1L1= .(F1、F2、F3的力臂分别 用 L1、L2、L3表示) 乙 A A F F2 2L L2 2+F+F3 3L L3 3 探究杠杆的平衡条件 实验 创新预测创新预测 小明在探究杠杆的平衡条件时,以匀质杠杆的中点为支点. (1)在调节杠杆平衡时,小明发现杠杆静止后右端低、左端高,此时杠杆 (选 填“平衡”或“不平衡”);接下来他应将杠杆右端的平衡螺母向 (选填 “左”或“右”)调节,使杠杆在水平位置平衡. (2)小明在调好的杠杆上挂上钩码,调节钩码的数量和
17、位置直 到杠杆水平平衡,如图甲所示;然后小明将两边钩码同时向远 离支点方向移动相同的距离,则杠杆 (选填“左” 或“右”)端将下沉. 平衡平衡 左左 左左 探究杠杆的平衡条件 实验 (3)如图乙所示,杠杆水平平衡.现将弹簧测力计绕B点从a位置转动到b位置的过程 中,杠杆始终保持水平平衡,则弹簧测力计的拉力F将 ,拉力F与其力臂的 乘积 .(均选填“变大”“变小”或“不变”) (4)实验结束后,小明想:若支点不在杠杆的中点,杠杆的平衡条件是否成立?于是 小明利用如图丙所示装置进行探究,发现在杠杆左端的不同位置,用弹簧测力计竖 直向上拉杠杆使其处于水平平衡时,测出 的拉力与支点到拉力作用线的距离的
18、乘 积不等于钩码的重力与钩码悬挂点到支 点的距离的乘积,原因可能是:_ _. 变大变大 不变不变 杠杆的自重影响了杠杆的平衡杠杆的自重影响了杠杆的平衡 滑轮、滑轮组的特点及简单计算 考法 1 1.2015河南,4如图是小聪为拉船靠岸而设计的甲、乙两种方案,若拉船 的力需要很大,则应选用方案 (选填“甲”或“乙”),因为采用 这种方案可以 .(不计机械的自重及摩擦) 甲甲 省力省力 滑轮、滑轮组的特点及简单计算 考法 1 2.2018河南,4高速铁路的输电线,无论冬、夏都绷得直直的,以保障列车电 极与输电线的良好接触.如图为输电线的牵引装置.钢绳通过滑轮组悬挂20个 相同的坠砣,每个坠砣质量为2
19、5 kg,不计滑轮和钢绳的自重及摩擦,输电线A端 受到的拉力大小为 N.若某段时间内坠砣串下降了30 cm,则输电线A端 向左移动了 cm.(g取10 N/kg,不考虑钢绳的热胀冷缩) 1 110104 4 1515 滑轮、滑轮组的特点及简单计算 考法 1 3.2017河南,9如图所示,水平桌面上有一铁块,由绕过定滑轮的细绳与重 6N的沙桶相连且保持静止.不计绳重及绳与滑轮间的摩擦,以下分析正确的 是 ( ) A.使用定滑轮是为了省力 B.铁块受到绳子的拉力为6 N C.铁块对桌面的压力和铁块的重力是一对平衡力 D.若剪断绳子,铁块由于惯性将向左运动 B B 滑轮、滑轮组的特点及简单计算 考法
20、 1 4.2014河南,13把质量相等的A、B 两物体挂在如图所示的滑轮组下面, 不计绳子、滑轮的重力和摩擦,放手后 ( ) A.A上升 B.A下降 C.A、B均静止 D.无法判断 5.2013河南,13一个滑轮组经改进后提高了机械效率,用它将同一物体匀 速提升同样的高度,改进后与改进前相比 ( ) A.有用功减少,总功减少 B.有用功增加,总功增加 C.有用功不变,总功不变 D.有用功不变,总功减少 B B D D 与简单机械相关的计算 考法 2 6.2019河南,13(双选)工人用如图所示的滑轮组,在时间t内,将重为G的货 物匀速提升了h,工人对绳子竖直向下的拉力恒为F.以下说法正确的是
21、( ) A.拉力F的功率为 B.额外功为(2F-G)h C.滑轮组的机械效率为 D.滑轮组的机械效率随h的增大而增大 ABAB 与简单机械相关的计算 考法 2 7.2011河南,23在新农村建设中,为将一批建材运到10 m高的施工处,工 人利用如图所示的滑轮组提升建材.装置中动滑轮重100 N,工人每次匀速 提升一箱重400 N的建材,不计绳重和摩擦.试问: (1)每次提升建材时的有用功、额外功各是多少? (2)该滑轮组的机械效率是多少? 解解: :(1)(1)有用功有用功W W有用 有用=Gh=400 N =Gh=400 N10 m=4 000 J10 m=4 000 J 额外功额外功W W
22、额外 额外=G =G动 动h=100 N h=100 N10 m=1 000 J10 m=1 000 J (2)(2)总功总功W W总 总=W =W有用 有用+W +W额外 额外=4 000 J +1 000 J=5 000 J =4 000 J +1 000 J=5 000 J 机械效率机械效率 = = 100%= 100%= 100%=80%100%=80% 与简单机械相关的计算 考法 2 (3)为加快施工进度,张师傅建议用电动机做动力替代人工提升建材.为了安全, 改装后每次可吊起四箱建材,建材匀速上升时的速度为0.4 m/s.仓库中现有两台 电动机,型号分别为“220 V 0.8 kW”
23、“220 V 3 kW”,请你通过计算说明应 选哪台电动机才能使配置更为合理. (3)(3)提升四箱建材的总功提升四箱建材的总功WW总 总=W =W有用 有用+W +W额外 额外=4 000 J =4 000 J4 +1 000 J=17 000 J4 +1 000 J=17 000 J 将建材匀速提升将建材匀速提升10 m10 m高度需要的时间高度需要的时间t= =25 st= =25 s 提升四箱建材的总功率提升四箱建材的总功率P= =680 W=0.68 kWP= =680 W=0.68 kW 故应选用型号为故应选用型号为“220 V“220 V 0.8 kW”0.8 kW”的电动机才能
24、使配置更为合理的电动机才能使配置更为合理. . 与简单机械相关的计算 考法 2 8.2017河南,20如图所示,工人用沿斜面向上、大小为500 N的推力,将重800 N 的货物从A点匀速推至B点;再用100 N的水平推力使其沿水平台面匀速运动5 s,到 达C点.已知AB长3 m,BC长1.2 m,B点距地面高1.5 m.试问: (1)利用斜面搬运货物主要是为了 ; (2)货物在水平台面上运动的速度为多少? 省力省力 解解:(2):(2)货物在水平台面上运动的速度货物在水平台面上运动的速度v = = v = = 0.24 m/s0.24 m/s 与简单机械相关的计算 考法 2 (3)水平推力做功
25、的功率为多少? (4)斜面的机械效率为多少? (3)(3)水平推力做的功水平推力做的功W=FW=F1 1s s1 1=100 N=100 N1.2 m=120 J1.2 m=120 J 则水平推力做功的功率则水平推力做功的功率P= =24 WP= =24 W (4)(4)有用功有用功W W有 有=Gh=800 N =Gh=800 N1.5 m=1 200 J1.5 m=1 200 J 总功总功W W总 总=Fs=500 N =Fs=500 N3 m=1 500 J3 m=1 500 J 则斜面的机械效率则斜面的机械效率 = = 100% = 100% = 100%=80%100%=80% 滑轮
26、 考点1 类型类型 定滑轮定滑轮 动滑轮动滑轮 滑轮组滑轮组 图示 定义 轴固定不动的滑轮 轴和物体一起移动的滑轮 定滑轮和动滑轮组合在一 起构成滑轮组 实质 杠杆 动力臂为阻力臂的 , 省力杠杆 特点 不能省力也不费距离,但可以 改变动力的 . 省一半力但多费一倍的距离, 且不可以改变力的方向 既能 又能改变力 的方向 等臂等臂 两倍两倍 方向方向 省力省力 滑轮 考点1 得分指南得分指南 使用定滑轮和动滑轮的几种情况:(图中物体全部做匀速直线运动,不计绳 重及摩擦) 种类种类 图示图示 表达式表达式 定滑轮 F=G,s绳 s物 F f,s绳=s物 (f为物体所受的摩擦力,下同) = = =
27、 = 滑轮 考点1 得分指南得分指南 种类种类 图示图示 表达式表达式 动滑轮 F= ,s绳=2s物 F=,s绳= . 2s2s物 物 滑轮 考点1 得分指南得分指南 种类种类 图示图示 表达式表达式 动滑轮 F = ,s轮= . F = ,s轮= ,v轮= . 2G+G2G+G轮 轮 2f2f 斜面和轮轴 考点 2 1.斜面 (1)定义:一个与水平面成一定夹角的倾斜平面. (2)特点:斜面是一种省力的简单机械. 当物体沿斜面向上做匀速直线运动时,若忽略摩擦,斜面长是斜面高的几倍,拉力 就是物体所受重力的几分之一,即F= G. 得分指南得分指南 斜面和轮轴 考点 2 2.轮轴 (1)定义:由两
28、个半径不等的圆柱固定在同一轴线上组成,大的称为轮,小的 称为轴. (2)特点:使用时,省 但费 . (3)生活中的轮轴:汽车方向盘、门把手、自行车车把等. 力力 距离距离 机械效率 考点 3 1.有用功:无论是否使用机械,必须要做的功,叫有用功,用W有表示. 2.额外功:使用机械时,并非我们需要而又不得不做的功,叫额外功,用W额表示. 3.总功: 功与 功之和,叫总功.W总=W有+W额. 4.机械效率 (1)定义:物理学中,将有用功跟总功的比值叫机械效率. (2)计算公式: = . (3)理解:由于使用任何机械都要做额外功,有用功总 总功,所以机械 效率总小于1. 有用有用 额外额外 小于小于
29、 机械效率 考点3 得分指南得分指南 三种简单机械的对比 机械类型机械类型 有用功有用功 总功总功 机械效率机械效率 提高效率的方提高效率的方 法法 W有= ,G为 物重,h是物体上升 的高度 W总=Fs= ,F是拉力 ,s是拉力移动的距离,s= ,n为承担物重和 动滑轮重的绳子段数 = 100%= = 100% 增加物重;减 小动滑轮重; 减小摩擦 GhGh FnhFnh nhnh 机械效率 考点3 得分指南得分指南 三种简单机械的对比 机械类型机械类型 有用功有用功 总功总功 机械效率机械效率 提高效率的方法提高效率的方法 W有= ,G 为物重,h是物 体上升的高度 W总=Fs,F是拉力,
30、s为拉 力移动的距离 = 100% = . 增大斜面倾斜 程度;减小摩擦 GhGh 机械效率 考点3 得分指南得分指南 三种简单机械的对比 机械类型机械类型 有用功有用功 总功总功 机械效率机械效率 提高效率的方法提高效率的方法 W有= . W总=Fns,F是拉力,ns为拉 力移动的距离,n为与动滑 轮连接的绳子的段数 = 100% = . 减小摩擦 fsfs 滑轮、滑轮组的特点及应用 命题角度1 例1 小明用图中装置提升重为400 N的物体,不计摩擦、绳重和滑轮自重,下 列说法正确的是 ( ) A.物体匀速上升时,人对绳子的拉力为200 N B.人将绳子拉过1 m,物体也上升1 m C.两个
31、滑轮均为定滑轮 D.使用该装置不但能省力,还能省距离 A 滑轮、滑轮组的特点及应用 命题角度1 提分技法提分技法 滑轮组承担物重的绳子段数的判定方法 如图所示,在定滑轮和动滑轮之间画一条水平的虚线,将定滑轮和动滑轮隔开, 然后数出与动滑轮相连的绳子的段数即为滑轮组承担物重的绳子的段数n. 甲 乙 机械效率的理解及相关计算 命题角度2 例2 下列有关起重机提升货物时的机械效率的说法,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 B 机械效率的理解及相关计算 命题角度2 例3
32、将一个重为 4.5 N的物体沿斜面从底端匀速拉到顶端(如图所示),斜面 长1.2 m,高 0.4 m,斜面对物体的摩擦力为 0.3 N(物体大小可忽略).则下列 说法正确的是 ( ) A.沿斜面向上的拉力为 0.3 N B.有用功为 0.36 J,机械效率为 20% C.有用功为 1.8 J,机械效率为 20% D.总功为 2.16 J,机械效率为 83.3% D 机械效率的理解及相关计算 命题角度2 提分特训提分特训 1.2020郑州适应性测试(双选)如图所示,在水平拉力F的作用下,物体沿水 平面以速度v向右匀速运动了距离s,若物重为G,桌面对物体的摩擦力为f,下 列说法正确的是 ( ) A
33、.有用功的功率为 Fv B.拉力的功率为 3Fv C.滑轮组的机械效率为 D.额外功为(3F-f)s BD 机械效率的理解及相关计算 命题角度2 2.2020江苏苏州如图甲,科技馆里两位老人正饶有兴致地体验升降座椅装置, 小明观察后画出简图(如图乙)进行研究.若爷爷的质量m人=60 kg,奶奶用 F=240N的拉力将爷爷匀速拉升到顶端,该过程中奶奶手握住绳子向下拉动的总 长度s=6 m.不计绳重和摩擦,g取10 N/kg.求: (1)奶奶所做的功; 解解: :(1)W=Fs=240 N6 m=1 440 J 甲 乙 机械效率的理解及相关计算 命题角度2 (2)动滑轮(含座椅)的质量; (3)该
34、升降座椅装置的机械效率(保留至0.1%). (2)(2)滑轮组中承重的绳子是滑轮组中承重的绳子是3 3股股， 则有则有:3F=G:3F=G人 人+G +G动 动=(m =(m人 人+m +m动 动)g )g 代入数据得：代入数据得：3 3240 N=(60 kg+m240 N=(60 kg+m动 动) ) 10 N/kg10 N/kg 解得解得:m:m动 动=12 kg =12 kg 测量滑轮组的机械效率 实验 考法总结考法总结 有关该实验,有如下命题点: 1.【实验器材】滑轮若干、细绳、钩码若干、弹簧测力计、刻度尺.(其中弹簧 测力计和刻度尺属于测量工具) 2.【实验装置】如图所示. 测量滑
35、轮组的机械效率 实验 3.【实验原理】 (1)测量方法:间接测量.如图所示,W有=Gh,W总=Fs(G表示钩码的重力,F表示弹簧测 力计的拉力). (2)控制变量法的应用: 探究滑轮组的机械效率与物体重力的关系时,需使用同一滑轮组提升不同数量 的钩码. 探究滑轮组的机械效率与动滑轮重力的关系时,需使滑轮组提升数量相同的钩 码,更换重力不同的动滑轮. (3)本实验中多次测量的目的是:寻找普遍规律,避免实验结论的偶然性. 测量滑轮组的机械效率 实验 4.【设计与进行实验】 (1)拉力方向要沿竖直方向,否则会导致拉力偏大. (2)弹簧测力计要沿直线匀速拉动,使重物沿直线匀速上升,否则弹簧测力计的示
36、数与绳子的拉力大小不相等. (3)不可以在弹簧测力计静止时进行读数,因为装置静止时各处的摩擦力和拉动 时是不相等的,静止时弹簧测力计的读数偏小. 5.【实验结论】 (1)其他条件相同时,提起的物体越重,滑轮组的机械效率越高. (2)其他条件相同时,动滑轮越重,滑轮组的机械效率越低. 测量滑轮组的机械效率 实验 一题通关一题通关 例 小明在测量滑轮组机械效率的实验中,所用装置如图所示,实验中每个钩码 重 2 N,测得的数据如下表. 实验次 数 钩码总 重G/N 钩码上升 的高度 h/m 测力计 示数F/N 测力计移 动距离 s/m 机械效 率 1 4 0.1 1.8 0.3 2 6 0.1 2.
37、4 0.3 83% 3 4 0.1 1.4 0.5 57% 4 4 0.2 1.4 1.0 57% 测量滑轮组的机械效率 实验 【基础设问】 (1)在实验中,应尽量竖直向上 拉动弹簧测力计且在拉动过程中读 数. (2)第1次实验测得的机械效率约为 . (3)分析表中数据可知:第2次的实验数据是用图 所示的实验装置完成的; 第4次实验数据是用图 所示的实验装置完成的.(均选填“a”“b”或 “c”) (4)分析第1、2次实验数据可知:使用同一滑轮组, 可以提 高滑轮组的机械效率. 匀速匀速 74%74% b b 增加物重增加物重 c c 测量滑轮组的机械效率 实验 (5)分析第1、3次实验数据可
38、知:使用不同的滑轮组提升相同的重物,动滑轮个 数越多(即动滑轮总重越重),滑轮组的机械效率 . (6)分析第3、4次实验数据可知,滑轮组的机械效率与物体被提升的高 度 . 【拓展设问】 (7)小明认为,实验过程中,若在弹簧测力计处于静止状态时读数,可使测得的 拉力大小更精确.针对这种做法说说你的看法: . (8)综合上述结论,提高机械效率的方法有:增大有用功或 (选填“增 大”或“减小”)额外功. 越低越低 无关无关 弹簧测力计静止时读数偏小弹簧测力计静止时读数偏小 减小减小 测量滑轮组的机械效率 实验 创新预测 1.某实验小组在“测量滑轮组的机械效率”实验中,利用如图所示的装置匀 速提升物体
39、,测得实验数据如表所示. (1)第1次实验时弹簧测力计示数如图所示,请填入表格中,并补充表格空缺数 据. 实验 次数 物体重 G/N 物体上升 高度h/cm 测力计的 示数F/N 机械效 率 1 8 10 _ 74% 2 12 10 5.0 _ 3 20 10 7.6 88% 3.63.6 80%80% 测量滑轮组的机械效率 实验 (2)分析表中实验数据可知,若想提高滑轮组的机械效率,可进行的操作 有 . (3)第3次实验中,若提升物体用时 5 s,弹簧测力计对绳子拉力做功的功率 是 W. (4)若不计绳重与摩擦(以第2次实验数据计算): 使此滑轮组的机械效率不低于90%,所提升的重物至少为
40、N. 使用此滑轮组提升物体能够省力,所提升物体的重力应大于 N. 增大提升物体的重力增大提升物体的重力 0.450.45 6 6 2727 1.51.5 测量滑轮组的机械效率 实验 2.小红在探究“滑轮组的机械效率是否与物重有关”时,设计了如图甲所示的 方案. 甲 乙 丙 (1)将实验步骤补充完整: A.测出钩码的重力G,安装好滑轮组,如图甲所示,记下钩码的位置; B.在实验操作中应 ,并在运动过程中读出弹簧 测力计的示数; 竖直向上匀速拉动弹簧测力计竖直向上匀速拉动弹簧测力计 测量滑轮组的机械效率 实验 C.记录钩码升高的距离h,根据图中绳子绕过动滑轮的股数可计算出绳端移动的 距离s,然后利用公式计算出该滑轮组的机械效率 1; D.按上述方法,增加被提升钩码的数量,如图乙所示,测出滑轮组的机械效率 2; 根据所学的知识,可判断出 1 2(选填“”“”或“=”). (2)小红做完实验,通过和其他小组交流,了解到滑轮组的机械效率 与动滑轮 重G动有关系,接着她利用图甲所示装置,改变动滑轮重,提升同一钩码进行多次 实验,获得数据并绘出如图丙所示的图像,由图像可知:被提升钩码所受的重力 相同时,动滑轮越重,滑轮组的机械效率越 .若不计绳重和摩擦,分析图像 中的A点可知,被提升钩码的重力为 N. 低低 3 3
