1、第十章简单机械第十章简单机械知识精讲知识精讲考 点 清 单考 点 清 单简单机械杠杆滑轮滑轮机械效率杠杆定义：如图所示，一根硬棒，在力的作用下能绕 转动，这根硬棒就是杠杆.五要素（如图）：杠杆可以绕其转动的点 O ：使杠杆转动的力 F ：阻碍杠杆转动的力 F动力臂：从支点 O到 的距离 L1阻力臂：从支点 O到 的距离 L2.杠杆的平衡条件生活中的杠杆固定点支点动力阻力动力F1作用线阻力F2作用线杠杆的平衡条件（1）杠杆平衡是指杠杆在动力和阻力的作用下处于 状态（2）杠杆的平衡条件：动力杠杆的平衡条件：动力 动力臂动力臂 阻力阻力 阻力臂阻力臂用 F1、F2、L1、L2分别表示动力、阻力、动力
2、臂、阻力臂，杠杆的平衡条件还可写为：注：计算时 F1和 F2单位相同，L1和 L2单位相同静止F1L1F2L2生活中的杠杆L1L2F1F2省力费距离F1F2费力省距离L1L2F1F2既不省力也不省距离滑轮12FG乙21 21 22 22 23 23 24 24 25 25 26 26 27 27 等臂改变力的方向不省力也不省距离F甲Gsh省力 省力但不能改变力的方向s2h 既省力又可以改变力的方向13FGs3h其他简单机械：轮轴和斜面也属于简单机械，并且都是 （选填“费”或“省”）力机械，若使用轮轴或斜面能 力，则一定 要 距离28 28 29 29 30 30 机械效率定义：物理学中，将 跟
3、 的比值叫做机械效率，用符号 表示.计算公式特点影响因素31 31 32 32 33 33 省省费有用功总功计算公式：.W有 表示有用功，指无论是否使用机械都必须要做的功W总 表示总功，指有用功和额外功之和W额 表示额外功，指使用机械时，并非我们需要又不得不做的功特点：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机械效率总是小于 1的的影响因素：机械自重、运转部分的摩擦、物重等34 34 35 35 36 36 100%WW有总100%+WWW有有额小于=100%=WGhGWFsF有总=100%=WGhGWFsnF有总100%=WGhWFs有总37 37 38 3
4、8 GhFs回 归 教 材回 归 教 材1.（2017青海11题）下列工具中，在使用时属于费力杠杆的是（）A.天平 B.瓶盖起子 C.钢丝钳 D.理发剪刀2.（2017宜宾2题）指甲刀是生活中常用的小工具，如图所示，它包含三个杠杆，关于这三个杠杆的说法正确的是（）A.一个省力杠杆，两个费力杠杆 B.一个费力杠杆，两个省力杠杆C.三个都是省力杠杆 D.三个都是费力杠杆（RJ八下P80图12.17）第2题图DA3.（2017日照5题）工人师傅用独轮车搬运砖块，车和砖块所受的总重力G1 200 N，有关尺寸如图所示.工人师傅推车时，人手向上的力F的大小是（）A.360 N B.400 N C.600
5、 N D.1 200 N（RJ八下P80图12.18）第3题图B4.如图所示为端午节赛龙舟时的情景，此时桨属于 （选填“省力”、“费力”或“等臂”）杠杆，可以 （选填“省”或“费”）距离.当运动员向后划桨时，龙舟就向前行进，说明物体间力的作用是 的.（RJ八下P79图12.14）第4题图费力省相互5.（2018永州25题）如图所示，老人使用撬棒撬动一石块时，若L13L2，F21 200 N，则F1 N，它是一种 （选填“等臂”、“省力”或“费力”）杠杆.（RJ八下P76图12.11）第5题图400省力6.（动手动脑学物理改编）利用如图甲所示的滑轮组提起一个重力为 2 000 N的物体，不计摩擦
6、及绳子、滑轮自重，绳子的拉力F N.如果要用这个滑轮组达到更加省力的效果，绳子应该怎么绕，请在图乙中画出绳子的绕法，并计算此时拉力等于 N.如果考虑滑轮自重且每个滑轮重力相同，按图乙的绕法，实际拉力为450 N，此时一个滑轮的重为 N，这时滑轮组的机械效率是 .（结果保留到百分之0.1）（RJ八下P84图12.27）第6题图50040012588.9%如答图所示第6题答图重难点突破重难点突破一、杠杆力臂作图类型一 画指定力的力臂作图步骤：（1）找支点：一般情况下为题目中的O点；（2）画力的作用线：画出动力及阻力的作用线，注意力的反向延长线用虚线；（3）作力臂：从支点向力的作用线作垂线（标垂足）
7、，支点到垂足间的线段就是该力的力臂；（4）标符号：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），并在旁边标上相应的字母.例例 1 如图所示为某街道路灯悬挂的情境图，请画出阻力F2和斜拉钢丝对横杆拉力F1的力臂L1.例1题图如答图所示例1题答图F2L1例例 2 （2018淮安）淮安）画出图中动力F1的力臂l1.例2题图如答图所示例2题答图l1类型二 画最小力及其力臂作图步骤：（1）定点（最小力作用点）：在杠杆上找距支点最远处的点（题目一般给出该作用点）；（2）连线：连接最小动力作用点和支点，该线段就是力臂；（3）定向：根据动力和阻力使杠杆转动的方向相反，确定动力的方向，过最小动力作
8、用点，作与支点连线的垂线，并标上字母.例例 3 （2018兰州）兰州）一根质量忽略不计的杠杆，支点为O，在A点悬挂一重为20 N的物体G.为使杠杆在水平位置保持平衡，还要给杠杆施加一个大小为12 N，方向竖直向上的拉力F2，请在图中画出：（1）拉力F1的力臂L1；（2）拉力F2的示意图.例3题图如答图所示例1题答图L1F2例例 4 （2018锦州）锦州）如图甲所示是一种核桃钳，向内握右端的手柄，凹槽就能将核桃夹碎.该核桃钳可看作由两个杠杆组成，图乙是其中一个杠杆OBA的简化图，请在图乙画出：在A点施加的最小动力F1及其动力臂L1.例4题图如答图所示例4题答图F1L1二、机械效率的相关计算类型一
9、 滑轮机械效率计算例例 5 （2018娄底）娄底）如图是用滑轮组提升物体A的示意图，物体A受到的重力大小为GA100 N.在匀速竖直提升物体A的过程中，物体A上升的速度大小为vA0.4 m/s，滑轮质量、绳重及一切摩擦均可忽略不计，（1）绳子自由端的拉力大小F N；（2）拉力F做功的功率P W；（3）物体A的机械能 （选填“增加”、“减少”或“不变”）.例5题图5040增加例例 6 如图，衣服架上所挂衣服质量为4 kg，动滑轮、杆和晾衣架总质量为1 kg，小燕同学用力F拉动绳子自由端，在5 s时间内使衣服匀速上移0.5 m（g10 N/kg，不计绳重和摩擦）.求：（1）绳子自由端拉力F的大小；
10、例6题图解：(1)由图知，使用滑轮组承担物重的绳子股数n4，所承受的总重力：G总m总g(4 kg1 kg)10 N/kg50 N，不计绳重和摩擦，拉力F 12.5 N；50N=44G总（2）拉力所做的功W；解：(2)拉力端移动的距离s4h40.5 m 2 m，拉力做功：W总Fs12.5 N2 m25 J；（3）拉力的功率P；解：(3)拉力做功功率：P 5 W；25J5sWt总（4）整个过程中的机械效率.解：(4)有用功：W有用G衣hm衣gh4 kg10 N/kg0.5 m20 J，整个过程中机械效率：80%.20J100%=100%25JWW有用总类型二类型二 斜面机械效率计算斜面机械效率计算
11、例例 7（2018聊城改编）聊城改编）工人师傅搬运货物时，在地面和卡车的车厢间倾斜放置一长木板搭成斜面，将地面上的货物沿斜面匀速拉上车厢用时15 s.已知车厢高1.5 m，木板长3 m，货物质量为60 kg，沿斜面所用的拉力为400 N，g10 N/kg，则下列说法正确的是（）工人做的总功为900 J 工人做的额外功为200 JC.工人做功的功率为60 W D.此斜面的机械效率为75%例7题图D 实验一实验一探究杠杆平衡条件【设计与进行实验】1.弹簧测力计的使用和读数；2.实验前杠杆平衡的调节：左高左调，右高右调.平衡后，实验过程中不能再调节平衡螺母；3.实验前杠杆调节水平平衡的目的：（1）消
12、除杠杆自重对实验的影响；（2）便于测量力臂；命题点命题点探究杠杆的平衡条件实验视频实验突破实验突破科学探究素养提升科学探究素养提升4.将一端的钩码换成弹簧测力计的好处：能直接测出拉力的大小；5.利用杠杆平衡条件进行相关分析或计算；6.多次测量的目的：使结论具有普遍性.【分析数据，总结结论】7.分析数据时的问题：误认为F1L1F2L2；8.分析数据，总结结论.【交流与反思】9.在杠杆平衡时，两边增减钩码或移动钩码的位置后杠杆平衡的判断：若F1L1F2L2，则哪边乘积大，向哪边倾斜；10.如图，弹簧测力计从竖直拉杠杆变成倾斜拉杠杆，测力计示数的变化：拉力力臂变小，示数逐渐变大；11.弹簧测力计倾斜
13、、竖直拉杠杆方案的评估：竖直方案便于从杠杆读出力臂；12.实验评估与改进；13.杠杆的实际应用.实验结论：实验结论：动力动力臂阻力阻力臂，用公式表示为F1L1F2L2.针对训练针对训练例例 1（2018枣庄）枣庄）如图是小李和小王利用刻度均匀的杠杆探究“杠杆平衡条件”的实验装置.例1题图（1）实验前没挂钩码时，杠杆静止的位置如图甲所示，此时应将螺母向 调节，使杠杆在水平位置平衡；【解析】(1)图甲中杠杆右端偏高，故应将螺母向右调节；右（2）杠杆平衡后，小李在左右两侧分别挂上钩码，如图乙所示，杠杆的 端会下沉，要使杠杆重新在水平位置平衡，在不改变钩码悬挂点的位置和改变较少钩码的前提下，只需将 即
14、可；【解析】(2)若每个钩码重为G，杠杆上每格长L，由图乙所示，左侧力与力臂的乘积：4G2L8GL，右侧力与力臂的乘积：2G3L6GL，由于8GL6GL，所以杠杆左端下降；如果不改变钩码悬挂点位置和改变较少钩码的前提下，只能使左侧力与力臂的乘积也为6GL，方法就是去掉左侧的一个钩码；左左侧的一个钩码去掉（3）小李和小王又分别设计了两种实验方案，小李的方案如图丙所示，小王的方案如图丁所示.你认为 的实验方案更好，请说明你的理由 ；【解析】(3)杠杆在水平位置平衡，当力和杠杆垂直时，可以从杠杆上直接读出力臂，所以小李的方案设计更好；小李(图丙)方便从杠杆上直接读出力臂（4）实验中小王发现：如果在杠
15、杆的O点用弹簧测力计施加一个向上的力，这个力在探究实验时是否影响到杠杆的平衡？请说明理由 .【解析】(4)在杠杆的O点用弹簧测力计施加一个向上的力，支点O恰好在拉力的作用线上，所以这个力的力臂为零，力与力臂的乘积也为零，故不会影响杠杆的平衡不会影响到杠杆的平衡，因为该力的力臂为零补补充充 设设问问（5）实验时调节杠杆在水平位置平衡，除了便于实验时在杠杆上直接读出力臂大小，同时消除杠杆 对杠杆平衡产生影响；（6）在图乙的基础上，保持杠杆平衡后，小李得出一次实验数据后，立即分析得出杠杆的平衡条件，他这种做法的不足是 ；（7）在图丙的实验基础上，杠杆平衡后，将弹簧测力计向右转过一定角度，杠杆重新平衡
16、后，弹簧测力计的示数将 （选填“变大”、“变小”或“不变”）；自身重力一次实验具有偶然性变大（8）小李调节杠杆水平平衡后，在杠杆的两端挂上钩码，杠杆的状态如图所示，为此，小李又通过调节杠杆两端的平衡螺母，使杠杆重新回到水平位置平衡.然后正确记录下钩码重、动力臂OA和阻力臂OB的值.分析实验数据后发现，得不到教材中的“杠杆的平衡条件”，小李的哪一步操作存在问题？；（9）在进行丙图操作过程中，若弹簧测力计的示数达到量程仍不能使杠杆水平平衡，你认为接下来合理的操作是 （写出一条即可）.补充设问图挂上钩码后调节平衡螺母向左移动测力计使力臂变大(或换用较大量程的测力计等)实验二实验二 测量滑轮组的机械效
17、率测量滑轮组的机械效率【设计与进行实验】1.实验原理（100%）；2.主要实验器材及作用：弹簧测力计、刻度尺、动滑轮、定滑轮、若干钩码等；（1）刻度尺的作用：测量钩码上升的距离和弹簧测力计移动的距离；（2）弹簧测力计的使用和读数；命题点命题点测量滑轮组的机械效率实验视频WW有总（3）弹簧测力计沿竖直方向匀速拉动绳子的目的：保证拉力等于弹簧测力计的示数；3.实验时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；4.控制变量法的应用：（1）探究滑轮组机械效率的大小与被提升物体的重力关系：用同一滑轮组提升重量不同的钩码；（2）探究滑轮组机械效率的大小与动滑轮重力的关系：使用
18、重力（或数量）不同的动滑轮提升重量相同的钩码；（3）探究机械效率与绳子缠绕方式的关系：控制被提升的物体重力、动滑轮的重力不变，只改变绳子缠绕方式；5.表格内容的补充或判断数据正误；6.机械效率相关计算：有用功的计算（W有Gh）；总功的计算（W总Fs）；机械效率的计算（100%）.【交流与反思】7.弹簧测力计静止时读数：所测拉力偏小，机械效率偏高；8.影响滑轮组机械效率大小的因素：物体的重力、绳重及摩擦、动滑轮的重力：在提起同样重的物体时，动滑轮越重、摩擦力越大，其机械效率越小；同一滑轮组，所提重物的重力越大，其机械效率越大；9.提高机械效率的方法：增加物重、减小动滑轮重力、减小机械间的摩擦.W
19、W有总GhFs针对训练针对训练例例 2（2018德州改编）德州改编）如图所示是测量某滑轮组机械效率的实验装置，正确操作所得实验数据如下：例2题图（1）实验时应沿竖直方向 拉动弹簧测力计；【解析】(1)弹簧测力计应沿竖直方向匀速拉动绳子保证拉力等于弹簧测力计的示数；匀速（2）分析表格数据可知，实验2是用图 做的实验，实验3中的机械效率 ；【解析】(2)由表格中的数据分析可知，snh，n ，绳子的承重段数为n3，且钩码重量是实验1的2倍，所以实验2是用乙图做的实验；第3次实验中滑轮组的机械效率：100%100%80%；0.3m30.1mshWW有总8N0.1m2.5N0.4m乙80%（3）通过比较
20、 （填实验序号）两次实验数据得出结论：同一滑轮组提升重物时，物重越大，滑轮组的机械效率越高；【解析】(3)比较第1次和第2次实验数据，可得出结论：使用同一滑轮组，被提升的钩码越重，滑轮组的机械效率越高；1、2（4）通过比较2、3两次实验数据可以得出结论：不同滑轮组提升相同重物时，动滑轮越重，滑轮组的机械效率 ；【解析】(4)比较第2次和第3次实验数据，可得出结论：使用不同的滑轮组提升相同的重物时，动滑轮的个数越多，滑轮组的机械效率越低；越低（5）实验过程中边拉动边读数，弹簧测力计示数不稳定，有同学认为应静止时读数，你认为他的想法 （选填“正确”或“不正确”），因为他没有考虑到 对滑轮组机械效率的影响.【解析】(5)在弹簧测力计静止时读出了数据，由于不会克服绳与轮之间的摩擦，所以测得的拉力偏小；他的想法是不正确的，因为他没有考虑到摩擦对滑轮组机械效率的影响不正确摩擦
