1、第 10 课时简单机械机械效率思维导图 构建体系|课标要求|1.知道简单机械。通过实验，探究并了解杠杆的平衡条件。2.知道机械效率。了解提高机械效率的途径和意义。3.从能量的转化和转移的角度认识效率。思维导图 构建体系教材梳理 夯实基础考点一杠杆杠杆及其要素杠杆：在力的作用下能绕着固定点转动的硬棒支点：杠杆可以绕其转动的点O；动力：使杠杆转动的力F1；阻力：阻碍杠杆转动的力F2；动力臂：从支点O到动力F1的距离l1；阻力臂：从支点O到阻力F2的距离l2 注意力臂是支点到力的作用线的距离，不是支点到力的作用点的连线教材梳理 夯实基础杠杆平衡当杠杆在动力和阻力作用下或匀速转动时，我们就说杠杆平衡了
2、；杠杆平衡条件的关系式为，这个平衡条件就是阿基米德发现的杠杆原理 静止F1l1=F2l2教材梳理 夯实基础杠杆的类型和特点杠杆 杠杆 杠杆 动力臂 阻力臂 动力臂 阻力臂 动力臂 阻力臂 力但距离 距离但力 既不，也不 省力费力等臂大于小于等于省费费省省力省距离教材梳理 夯实基础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省力，但不能改变力的方向教材梳理 夯实基础项目定滑轮动滑轮滑轮组力、速度、距离的关系F1=G；v1=v2；s=hF1=；v1=；s=F1=；v1=；s=应用旗杆顶部的定滑轮等电动起重机的动滑轮等 使用滑轮
3、组提升重物等（注：不计绳重和摩擦，动滑轮重为G动，滑轮组承重的绳子段数为n）2v22hnv2nh教材梳理 夯实基础考点三简单机械的三种功和机械效率简单机械及物理量三种功机械效率（）W有=Gh；W总=Fs；W额=Fs-Gh W有=Gh；W总=Fs；W额=Fs-Gh或fs 或 教材梳理 夯实基础简单机械及物理量三种功机械效率（）不计绳重和摩擦：W有=Gh；W总=Fs=Fnh；W额=Fs-Gh或G动h 或 W有=fs物；W总=Fs绳=Fns物；W额=Fs绳-fs物 教材梳理 夯实基础教材梳理 夯实基础（2）机械效率的提高方法：对于滑轮组：增大物重，减小动滑轮的自重，减小摩擦；对于斜面：增大倾角，减小
4、摩擦重难突破 能力提升重难一杠杆的类型及应用1.2020山西模拟三生活中利用简单机械解决实际问题的情景很常见，如图10-1所示的机械中属于省力杠杆的是（）图10-1C重难突破 能力提升2.2019成都如图10-2所示，是三种类型剪刀的示意图，请你为铁匠师傅选择一把剪铁皮的剪刀，你会选择（选填“A”“B”或“C”）剪刀，这样选择是为了省。图10-2C力重难突破 能力提升3.图10-3是一种切甘蔗用的铡刀示意图。下列有关说法正确的是（）A.刀刃很薄可以增大压力B.铡刀实质上是一种费力杠杆C.甘蔗放在a点比b点更易被切断D.手沿F1方向用力比沿F2方向更省力图10-3C重难突破 能力提升重难二其他简
5、单机械4.如图10-4所示的水龙头、门把手、自行车车把三种简单机械，在使用时都属于的简单机械。图乙所示的门把手，当用手转动把手手柄时，门可以被打开，它的实质是一个 （填一种简单机械的名称）。图10-4省力杠杆（或轮轴）重难突破 能力提升5.2020山西中考模拟如图10-5所示为太原天龙山“云端上的旅游公路”，它的垂直高度差达350 m，大约相当于116层居民楼的高度，公路全长30 km。一辆质量为5 t的小货车从山底行驶到山顶克服重力做功为 J（g取10 N/kg）；公路弯弯曲曲如盘龙，而不是直接从山下直通山顶，这样的设计目的是 。图10-51.75107使公路成一个平缓的斜面，能够省力重难突
6、破 能力提升6.如图10-6所示，用F=150 N的力使木箱沿水平方向做匀速直线运动（不计滑轮重及绳与滑轮间的摩擦），请在图中画出木箱此时受到的摩擦力并标出摩擦力的大小。图10-6如图所示重难突破 能力提升重难三杠杆作图7.2020山西百校联考三“节约用水，人人有责”，图10-7甲是用水后及时关闭水龙头时的情景，请你在图乙的示意图中画出阻力F2的力臂l2以及施加在A点的最小动力F。图10-7如图所示重难突破 能力提升8.2019太原期末图10-8甲是一款水管扳手钳，用它夹水管时，AOB部分可视为一个杠杆，其简化示意图如图乙所示。请在乙图中画出：（1）阻力F2的力臂l2；（2）杠杆平衡时，作用在
7、B点的最小动力F1及其力臂l1。图10-8如图所示重难突破 能力提升重难四简单机械的相关计算9.2020重庆滑轮是提升重物时经常用到的一种机械，工人师傅用500 N的拉力F，利用图10-9所示的滑轮将重800 N的重物在30 s内匀速提高了6 m，下列判断正确的是（）A.绳端移动的速度为0.2 m/sB.该滑轮的机械效率为62.5%C.工人师傅拉绳子的功率为200 WD.提升重物所做的有用功为3600 J图10-9C重难突破 能力提升重难突破 能力提升10.2020山西中考冲刺如图10-10所示，甲、乙两套装置所用滑轮的质量均相等，用它们分别将所挂重物在相等时间内竖直向上匀速提升相同高度。若G
8、1=G2，所用竖直向上的拉力分别为F1和F2，拉力做功的功率分别为P1和P2，两装置的机械效率分别为1和2（忽略绳重和摩擦），则下列选项正确的是（）A.F1F2，P1=P2，1=2B.F1F2，P1P2，12C.F1F2，P1P2，12D.F1P2，12图10-10A重难突破 能力提升11.2020甘孜州某实验小组分别用如图10-11所示的甲、乙两个滑轮组（每个滑轮等重），在相同时间内把重物G提升相同高度。若F1和F2大小相等，不计绳重及摩擦，下列说法正确的是（）A.力F1和F2做功的功率相同B.力F1和F2做的总功相同C.两个滑轮组机械效率一样大D.甲滑轮组的机械效率比乙滑轮组高1图10-1
9、1D重难突破 能力提升重难突破 能力提升12.2020山西中考冲刺如图10-12所示，用同一滑轮组分别将物体A和物体B匀速提升相同的高度，与提升物体B相比，提升物体A时滑轮组的机械效率较大。若不计绳重及摩擦，则提升物体A和提升物体B所做的额外功W额A W额B，拉力所做的总功W总AW总B。（均选填“”“重难突破 能力提升13.2020凉山州在斜面上将一个重G=4.5 N的物体匀速拉到高处（如图10-13所示），沿斜面向上的拉力F为1.8 N，斜面s长1.2 m，高h为0.3 m。把重物直接提升h所做的有用功为J，这个斜面的机械效率是 。图10-131.3562.5%重难突破 能力提升重难突破 能
10、力提升14.2020雅安如图10-14所示，杆秤秤砣的质量为0.2 kg，杆秤自身质量忽略不计，若杆秤水平静止时，被测物体和秤砣到秤纽的距离分别为0.05 m和0.2 m，则被测物体的质量为 kg，若秤砣上粘有油污，则测量值比被测物体的真实质量要（选填“偏大”或“偏小”）图10-140.8偏小重难突破 能力提升重难突破 能力提升15.小明做俯卧撑时（如图10-15所示），可将其视为一个杠杆，重心在O点。已知他的重力为750 N，则：图10-15图略（1）画出以A为支点时重力的力臂l。（2）经测量以A为支点时重力的力臂为1 m，则地面对双手的支持力为多少?重难突破 能力提升小明做俯卧撑时（如图1
11、0-15所示），可将其视为一个杠杆，重心在O点。已知他的重力为750 N，则：图10-15500 N重难突破 能力提升小明做俯卧撑时（如图10-15所示），可将其视为一个杠杆，重心在O点。已知他的重力为750 N，则：图10-155400 J（3）小明在1 min内做了30个俯卧撑，每次肩部上升的距离都为0.36 m，则他1 min内克服重力所做的功为多少?实验突破 素养提升突破一探究杠杆的平衡条件【设计和进行实验】1.让支点与杠杆重心重合，目的是消除杠杆自重对实验结论的影响。2.让杠杆在水平位置平衡：便于从杠杆上直接读出力臂。3.平衡螺母的调节：左高左调，右高右调，实验开始后，不能再调节平衡
12、螺母。4.钩码换成弹簧测力计的好处：能直接测出拉力的大小，可以改变用力的方向。5.弹簧测力计由竖直变为倾斜拉杠杆，因为拉力力臂变小，所以拉力会变大。6.多次实验的目的：消除实验的偶然性，使实验结论更具有普遍性。实验突破 素养提升【数据处理和分析】7.设计实验记录表格（如下表所示），分析可得出：杠杆的平衡条件为动力动力臂=阻力阻力臂，表达式为F1l1=F2l2。次数动力F1/N动力臂l1/cm阻力F2/N阻力臂l2/cm123实验突破 素养提升【交流、反思与评估】8.实验时注意不同的物理量之间不能相加减，不能说“动力+动力臂=阻力+阻力臂”。实验突破 素养提升例1 如图10-16所示是探究杠杆平
13、衡条件时的实验情景。（1）挂钩码前，杠杆在如图甲所示的位置静止，此时杠杆（选填“达到”或“没达到”）平衡状态，接下来应向（选填“左”或“右”）调节杠杆两端的平衡螺母，使杠杆在水平位置平衡。图10-16达到右实验突破 素养提升（2）如图乙所示，A点挂有2个质量均为50 g的钩码，为了让杠杆仍在水平位置平衡，应在B点挂个质量均为50 g的钩码。（3）将杠杆的支点移到如图丙所示的位置，为了让杠杆在水平位置平衡，请你在杠杆上画出最小动力F的示意图。图10-163如图所示实验突破 素养提升（4）实验中小红发现：如果在杠杆的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
14、由：。（5）杠杆在生活中有很多应用，现欲使如图10-17所示的静止跷跷板发生转动，小女孩乙可采取的做法是 。图10-17不影响，这个作用在杠杆O点的力的力臂等于零，不影响杠杆的平衡远离支点（或向右移动）实验突破 素养提升 实验拓展 （6）若在如图10-18所示已经水平平衡的杠杆的左侧钩码下加挂一钩码，为了使杠杆尽快平衡，下列做法正确且合理的是。（填字母序号）A.只把右侧钩码向右移B.只把左侧钩码向左移C.把左右两侧钩码同时向左移D.把左右两侧钩码同时向右移图10-18A实验突破 素养提升（7）杠杆在两个力的作用下平衡时，F1l1=F2l2，此时动力的作用效果与阻力的作用效果相互抵消。据此，如果
15、杠杆受到动力F1、F2和阻力F3三个力的作用，杠杆平衡的条件又是什么呢?请你做出猜想：（用公式表达）。F1l1+F2l2=F3l3实验突破 素养提升突破二测量滑轮组的机械效率实验突破 素养提升【设计和进行实验】1.实验器材：滑轮组、铁架台、细绳、弹簧测力计、刻度尺、钩码。2.滑轮组绕线：由n=确定承担对动滑轮及物体拉力的绳子段数，用奇动偶定法确定绕线方式。3.实验中注意绳子的自由端若最终与动滑轮相绕，则需要匀速、竖直向上拉动物体。sh 实验突破 素养提升实验突破 素养提升实验次数钩码所受的重力G/N提升高度h/m有用功W有/J拉力F/N绳端移动的距离s/m总功W总/J机械效率123实验突破 素
16、养提升5.实验结论：同一滑轮组，提升物体越重，机械效率越高；不同滑轮组提升同一重物，动滑轮越轻（个数少或质量小），机械效率越高。滑轮组的机械效率与提升物体的高度和速度，绳子的段数，省、费力情况均无关。【交流、反思与评估】6.影响滑轮组机械效率的因素：提升物体的重力；动滑轮的重力；绳重、摩擦。7.提高滑轮组机械效率的方法：增加提升物体的重力；减小动滑轮的重力；减小绳重和摩擦等。实验突破 素养提升次数123物重G/N446物体上升的高度h/m0.10.10.1绳端拉力F/N1.81.42.4绳端移动距离s/m0.30.50.3机械效率74%57%83%（1）某实验小组得到的数据如下表所示，实验装置
17、如图10-19所示。通过表中数据可以分析出：第1组数据是用图所示的装置做实验测得的，第2组数据是用图所示的装置做实验测得的。图10-19甲乙例2 2020山西适应性考试在“测量滑轮组机械效率”的实验中。实验突破 素养提升（2）通过对第1组和第2组的数据分析可得出结论：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。（3）比较第1、3组数据可得出正确结论：使用同一滑轮组，通过 的方式，可以提高滑轮组的机械效率。低提升物重设计实验 拓展提升【测量书包的质量】小明想估测书包的重量，现在身边有细绳、重量可忽略的长硬棒、一瓶600 mL的水（空瓶的质量可以忽略不计），请你选择合
18、适的实验器材，帮小明设计一个可以测量书包重量的实验方案。（1）你选择的器材：。（2）具体方法：。刻度尺分别将书包和水瓶用细绳系住挂在长硬棒的两端；将细绳对折，套在长硬棒上，用手提起细绳，移动绳在长硬棒上的位置，直至长硬棒在水平位置平衡，在细绳所在位置做上标记；用刻度尺分别测量标记处到长硬棒两端的长度L1和L2设计实验 拓展提升（3）书包重量的表达式：。真题回顾 把握考向考点一杠杆类型的判断1.2017山西17题3分 图10-20中的工具属于省力杠杆的是（）图10-20A真题回顾 把握考向考点二杠杆作图2.2016山西32题2分 如图10-21所示是人拉着拉杆旅行箱静止在水平地面上的情景，O是轮
19、子的转轴。以O为支点，请你画出拉力F的力臂l。图10-21如图所示真题回顾 把握考向3.2018山西40题2分 如图10-22所示，用一根细绳将杠杆AOB在O点悬挂起来，B处挂一重物G，在杠杆上施加最小动力F，使杠杆在图示位置平衡，请你在图中画出这个力的示意图。图10-22如图所示真题回顾 把握考向考点三简单机械相关计算4.2020山西18题3分如图10-23所示，快递小哥为了把较重的货物装入运输车，用同样的器材设计了甲、乙两种方式提升货物。若把同一货物匀速提升到同一高度，忽略绳重和摩擦。下列分析正确的是（）A.甲方式可以省力B.乙方式不能改变力的方向C.甲、乙两种方式做的有用功相等D.甲、乙
20、两种方式的机械效率相等图10-23C真题回顾 把握考向解析甲方式滑轮组中的两个滑轮都是定滑轮，因此不能省力，A错误。甲、乙两种方式中拉力的方向与货物上升的方向都不同，因此都能改变力的方向，B错误。甲、乙两种方式做的有用功W有=Gh，同一货物提升到同一高度，G和h都一样，故有用功相等，C正确。忽略绳重和摩擦，甲方式没有额外功，机械效率是100%，乙方式要克服动滑轮重力做额外功，机械效率小于100%，因此甲、乙两种方式的机械效率不相等，D错误。真题回顾 把握考向5.2019山西44题3分汽车超载是当前发生交通事故的重要原因之一。全国各地设置了许多超载监测站加强监管。如图10-24所示，一辆两轴货车正在水平地面上设置的某种电子地磅秤上称重。先让货车前轮单独处于电子地磅秤上，其示数为8 t；前轮驶离电子地磅秤，再让后轮单独处于电子地磅秤上，其示数为9 t。国家规定两轴货车限载车货总质量为18 t，请你通过计算分析该货车是否超载。图10-24真题回顾 把握考向解:当货车前轮处于电子地磅秤上时，以后轮为支点建立杠杆模型，如图甲所示，根据杠杆的平衡条件得F前l=Gl1，当货车后轮处于电子地磅秤上时，以前轮为支点建立杠杆模型，如图乙所示，根据杠杆的平衡条件得F后l=Gl2，联立可得G=F前+F后，则此货车与货总质量为m=m前+m后=8 t+9 t=17 t18 t，所以该货车没有超载。
