十二章简单机械课件.pptx

第十二章简单机械,第十二章简单机械,考点研读,命题探究,考点一 杠杆考点二 滑轮、斜面、轮轴考点三 机械,考点一 杠杆1.定义:一根硬棒,在力的作用下能绕着固定点转动,这根硬棒就是杠杆。,考点研读,考点一 杠杆考点研读,2.杠杆五要素支点:杠杆绕其转动的点,如图中O点。动力:使杠杆转动的力,如图中F1。阻力:阻碍杠杆转动的力,如图中F2。动力臂:从支点到动力F1作用线的距离,如l1。,阻力臂:从支点到阻力F2作用线的距离,如l2。,2.杠杆五要素阻力臂:从支点到阻力F2作用线,3.杠杆的平衡条件:动力动力臂=阻力阻力臂,用公式表示为阻力F1l1=F2l2。,4.杠杆的分类及应用,3.杠杆的平衡条件:动力动力臂=阻力阻力臂,用公式表示为,考点二 滑轮、斜面、轮轴1.定滑轮、动滑轮和滑轮组,考点二 滑轮、斜面、轮轴类型定滑轮动滑轮滑轮组图示实,2.斜面(1)实质:省力机械,省力费距离,高度相同的斜面,斜面越长越省力。(2)应用:盘山公路、螺丝钉。,3.轮轴(1)特点:如图所示,R为轮半径,r为轴半径,根据杠杆平衡条件F1R=F2r知,轮轴省力、但费距离。(2)应用:轱辘、汽车方向盘、扳手、门把手等。,2.斜面3.轮轴,考点三 机械效率1.有用功、额外功、总功(1)无论是否使用机械,必须要做的功,叫有用功,用W有表示。(2)使用机械时,并非我们需要又不得不做的功,叫额外功,用W额表示。(3)有用功与额外功之和,叫总功,用W总表示,W总=W有+W额。(4)功的原理:使用任何机械都不能省功。,考点三 机械效率,2.机械效率(1)物理学中,将有用功跟总功的比值叫做机械效率,用符号表示。(2)计算公式:=。,3.使用任何机械都不可避免地要做额外功,有用功总是小于总功,所以机械效率总是小于1。,2.机械效率3.使用任何机械都不可避免地要做额外功,有用功总,4.三种装置的机械效率(忽略绳重、绳子与滑轮间的摩擦),4.三种装置的机械效率(忽略绳重、绳子与滑轮间的摩擦) 滑轮,5.提高机械效率的方法提高滑轮组机械效率的方法:增大物重;减小动滑轮的重力;减小摩擦。提高斜面机械效率的方法:增大斜面倾角。,5.提高机械效率的方法,1.(2018河南,4,2分)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。如图所示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25 kg,不计滑轮和钢绳自重及摩擦,输电线A端受到的拉力大小为1104N。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15cm。(g取10 N/kg,不考虑钢绳的热胀冷缩),河南真题,1.(2018河南,4,2分)高速铁路的输电线,无论冬、夏都,答案110415,解析根据滑轮的工作特点首先判断出滑轮组左侧为定滑轮,右侧为动滑轮,坠砣串对钢绳自由端施加拉力,不计滑轮和钢绳的自重及摩擦,所以输电线A端受到的拉力等于2倍钢绳末端受到的拉力,即F=2G=2mg=225 kg2010 N/kg=10 000 N;A端移动的距离等于钢绳末端移动的距离,故等于15 cm。,答案110415解析根据滑轮的工作特点首先判断出滑轮,2.(2015河南,4,2分)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,则应选用方案甲(选填“甲”或“乙”),因为采用这种方案可以省力。(不计机械的自重及摩擦),2.(2015河南,4,2分)如图是小聪为拉船靠岸而设计的甲,答案甲省力,解析两图中的滑轮都属于动滑轮,但使用的方式不同,假设船受到水的阻力是f,不计机械自重及摩擦,则F甲=,F乙=2f,所以方案甲更省力,所以应选用方案甲。,答案甲省力解析两图中的滑轮都属于动滑轮,但使用的方式不,3.(2018河南,8,2分)下列工具中,使用时属于费力杠杆的是( ),B,答案B根据杠杆分类原则,若杠杆阻力臂大于动力臂,则是费力杠杆。B图中,手使用筷子时的阻力臂大于动力臂,所以筷子属于费力杠杆。A、C是省力杠杆,D是等臂杠杆。,3.(2018河南,8,2分)下列工具中,使用时属于费力杠杆,4.(2017河南,9,2分)如图所示,水平桌面上有一铁块,由绕过定滑轮的细绳与重6 N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,B,C.铁块对桌面的压力和重力是一对平衡力D.若剪断绳子,铁块由于惯性将向左运动,4.(2017河南,9,2分)如图所示,水平桌面上有一铁块,答案B使用定滑轮不能省力,但可以改变力的方向,A项错;由于沙桶静止,所以F拉=G=6 N,不考虑绳重和滑轮间的摩擦,定滑轮不改变拉力大小,铁块受到的拉力等于沙桶的重力为6 N,所以B项正确;一对平衡力应当满足等大、反向、作用在同一直线上、作用在同一物体上,铁块对桌面的压力与自身的重力分别作用在不同物体上,所以不是一对平衡力,C项错;惯性是物体保持原来运动状态的性质,题中铁块原来处于静止状态,所以剪断绳子后,铁块由于惯性将会保持原来的静止状态,而不会向左运动,故D项错。,答案B使用定滑轮不能省力,但可以改变力的方向,A项,5.(2014河南,13,2分)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,B,5.(2014河南,13,2分)把质量相等的A、B两物体挂在,答案B两个物体的质量相同,所以受到的重力大小相同,即GA=GB=G,图中左边的是定滑轮,右边的是动滑轮,不计绳子、滑轮的重力和摩擦力,根据动滑轮可以省一半力,若以B为研究对象,绳子自由端即A物体受的拉力大小应为,对A物体受力分析可知,受到向下的重力为G,向上的拉力为,因为G,所以A下降。故选B。,答案B两个物体的质量相同,所以受到的重力大小相同,6.(2013河南,11,2分)如图所示,小华用苹果和桔子来玩跷跷板。她将苹果、桔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.桔子的重力,D,C.杆对桔子的支持力D.苹果对杆的压力,6.(2013河南,11,2分)如图所示,小华用苹果和桔子来,答案D杠杆逆时针转动,说明杠杆左侧的力和力臂的乘积大于右侧力和力臂的乘积,从图中可以看出:杠杆处于水平状态,苹果和桔子到杠杆支点的距离相同,即两侧力臂相等。所以左边的力应当较大,使杠杆转动的力应是杠杆受到的力,排除A、B、C项,所以应当是苹果对杠杆的压力,应选D项。,答案D杠杆逆时针转动,说明杠杆左侧的力和力臂的乘积,7.(2013河南,13,2分)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,D,答案D用滑轮组把同一物体匀速提升同样的高度,有用功相同。由题知改进后的机械效率高,根据机械效率的公式可知总功减少。,7.(2013河南,13,2分)一个滑轮组经改进后提高了机械,8.(2012河南,10,2分)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( )A.左端下降 B.右端下降C.仍然平衡 D.无法判断,A,答案A设一个钩码的重力为G,杠杆上一格的长度为l。原来杠杆3G2l=2G3l,处于平衡状态;现在两侧各去掉一个钩码,左边=2G2l,右边=G3l,左边的力和力臂的乘积大,杠杆不再平衡,左端下降。,8.(2012河南,10,2分)如图所示,在调节平衡后的杠杆,9.(2015河南,17,2分)如图所示,OA为轻质杠杆,可绕O点转动,在点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。,9.(2015河南,17,2分)如图所示,OA为轻质杠杆,可,答案如图所示,解析作答的关键是把握力臂的定义:支点到力的作用线的距离。,答案如图所示解析作答的关键是把握力臂的定义:支点到力的作,10.(2014河南,17,2分)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。,10.(2014河南,17,2分)如图所示,用瓶起开启瓶盖,答案如图所示,解析使用瓶起时,支点在瓶起与瓶盖上方接触点,开启瓶盖时应向上抬起,连接支点与A点,此线段的长度作为力臂时力臂最长,由杠杆的平衡条件可知,动力臂越长越省力,所以,最小的力应当垂直于OA斜向上。,答案如图所示解析使用瓶起时,支点在瓶起与瓶盖上方接触点,11.(2017河南,20,9分)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,距地面高1.5 m。试问:(1)利用斜面搬运货物主要是为了省力;(2)货物在水平台面上运动的速度为多少?(3)水平推力做功的功率为多少?(4)斜面的机械效率为多少?,答案(1)省力(2)0.24 m/s (3)24 W(4)80%,11.(2017河南,20,9分)如图所示,工人用沿斜面向上,解析(1)(1分)利用斜面可以省力。则斜面的机械效率=,12.2016河南,20(2)(3),6分在“大力士”比赛中,需要把一质量m=400 kg,边长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。g取10 N/kg。求:(2)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;(3)“大力士”用翻滚的方法使立方体沿直线移动了10 m,用时20 s。“大力士”克服立方体重力做功的功率。,12.2016河南,20(2)(3),6分在“大力士”比,答案(2)1.41103 N(3)414 W,解析(2)(3分)根据杠杆平衡条件得Fl1=Gl2由图中几何关系可知当F最小时,l1= m,l2=0.5 m代入数据得F= N=1.41103 N(3)(3分)立方体翻滚一次克服重力做的功W0=Gh=4 000 N m=828 J立方体移动10 m需要翻滚10次,则翻滚10次做功的功率P=414 W,答案(2)1.41103 N(3)414 W解析(2,命题点一 杠杆类型的判断例1如图所示的简单机械中一定费力的是( ),D,答案D起瓶器在使用过程中,动力臂大于阻力臂,是省力杠杆;撬棒在使用过程中,动力臂大于阻力臂,是省力杠杆;羊角锤在使用过程中,动力臂大于阻力臂,是省力杠杆;钓鱼竿在使用过程中,动力臂小于阻力臂,是费力杠杆。故选D。,命题探究,命题点一 杠杆类型的判断D答案D起瓶器在使用过程,【方法点拨】结合图片和生活经验,找出支点,判断杠杆在使用过程中,动力臂和阻力臂的大小关系,再判断它是属于哪种类型的杠杆。,【方法点拨】结合图片和生活经验,找出支点,判断杠杆在使用过,变式1-1(2018河南省实验中学模拟)如图所示,室内垃圾桶平时桶盖关闭不使垃圾散发异味,使用时用脚踩踏板,桶盖开起。根据室内垃圾桶的结构示意图可确定桶中有2个杠杆起作用,其中有1个省力杠杆。,答案21,解析由图知,桶中有两个杠杆,即脚踩踏板时FED为一个杠杆,并且动力臂大于阻力臂,所以是省力杠杆;桶盖CBA是一个杠杆,并且动力臂小于阻力臂,所以是费力杠杆。,变式1-1(2018河南省实验中学模拟)如图所示,室,命题点二 杠杆的平衡条件及应用例2(2018湖南湘西)如图所示,大熊和小熊坐跷跷板。如果它们脚不着地,跷跷板在水平位置保持平衡时,下列说法正确的是( )A.大熊和小熊的重力相等B.大熊和小熊到支点的距离相等,C.它们各自的重力与各自的力臂的乘积相等D.以上说法都正确,C,命题点二 杠杆的平衡条件及应用C.它们各自的重力与各自的力,答案C由图可知,大熊的重力应大于小熊的重力,故A错误;它们脚不着地,跷跷板在水平位置保持平衡,由杠杆的平衡条件知,它们各自的重力与各自的力臂的乘积相等,故C正确;熊对跷跷板的压力大小等于各自的重力,所以大熊的力臂小于小熊的力臂,即它们到支点的距离不相等,故B错误;综上所述D错误。故选C。,【方法点拨】分析解决有关杠杆平衡条件的问题,必须要画出杠杆示意图;弄清受力及方向和力臂大小;然后根据具体的情况具体分析,确定如何使用平衡条件解决有关问题。动力、阻力都是杠杆受力,所以作用点在杠杆上。动力、阻力的方向不一定相反,但它们使杠杆转动的方向相反。,答案C由图可知,大熊的重力应大于小熊的重力,故A错,变式2-1(2018河南南阳一模)如图所示,三角支架ABC固定在客厅墙上,已知AB长40 cm,AC长30 cm,一花瓶正好放置在AB中点处。A处螺钉能承受的最大水平拉力为30 N,为防止因A处螺钉松脱而支架绕C点倾翻,所放置花瓶的重力最大为45N(支架重力不计)。若花瓶的重力较大,放置时应尽量靠近(选填“靠近”或“远离”)墙壁可确保安全。,变式2-1(2018河南南阳一模)如图所示,三角支架,答案45靠近,解析由题知,将三角支架看成一个杠杆,C处为支点,花瓶放在AB中点时,花瓶对AB的压力为阻力,大小等于花瓶重力,其力臂为AB,A处螺钉承受的最大水平拉力30 N为动力,其力臂为AC,根据杠杆的平衡条件有GAB=FAC,即G40 cm=30 N30 cm,所以G=45 N;为了安全,花瓶的位置应尽量靠近墙壁,即靠近支点,以减小阻力臂,从而减小A处的拉力。,答案45靠近解析由题知,将三角支架看成一个杠杆,C处为,命题点三 杠杆作图例3(2018山东德州)手机自拍已成一种时尚。如图所示是使用自拍杆辅助手机进行自拍时的示意图,将自拍杆看做一个轻质杠杆,O点是支点。请在图中画出:(1)施加在A点最小的动力F1;(2)力F2的力臂L2。,命题点三 杠杆作图,答案如图所示,解析当AO之间的连线作为力臂时,力臂是最大的,此时的动力最小;力F2是由手机的重力产生的,故阻力的方向是竖直向下的,从O点作该力的作用线的垂线,即力臂。,答案如图所示解析当AO之间的连线作为力臂时,力臂是最大的,【方法点拨】求最小动力问题,可转化为找最长力臂问题。找最长力臂,一般分两种情况:(1)在动力的作用点明确的情况下,支点到力的作用点的连线就是最长力臂;(2)在动力作用点未明确时,支点到最远的点的距离是最长力臂。,【方法点拨】求最小动力问题,可转化为找最长力臂问题。找最长,变式3-1(2018河南平顶山三模)如图所示,小球和杠杆都处于静止状态,请画出小球所受的重力,并在杠杆上画出所施加最小力F1的示意图。,变式3-1(2018河南平顶山三模)如图所示,小球和,答案如图所示,解析重力的方向总是竖直向下的,其作用点对于形状规则的球体而言,其重心在其几何中心即球心上,由此可画出重力的示意图;在阻力与阻力臂的乘积一定的情况下,动力作用线到支点的距离最长最省力,即动力臂最长,由图知OB比OA长,所以OB做动力臂最长,过B点与OB垂直向上作垂线就得到最小动力F1的方向,是斜向上的力。,答案如图所示解析重力的方向总是竖直向下的,其作用点对于形,命题点四 滑轮的特点及简单计算例4(2018湖北黄石)为探究动滑轮和定滑轮的特点,设计如图所示的两种方式拉升重物,下面关于探究的做法和认识正确的是 ( )A.用动滑轮提升重物上升h高度,测力计也上升h高度B.若拉升同一物体上升相同高度,用动滑轮拉力更小,且做功更少,C,C.减小动滑轮质量可以提高动滑轮的机械效率D.若用定滑轮拉重物,当拉力竖直向下最省力,命题点四 滑轮的特点及简单计算CC.减小动滑轮质量可以提高,答案C用动滑轮提升重物上升h高度,测力计上升2h高度,故A错误;拉升同一物体上升相同高度,用动滑轮时,提起动滑轮需要做额外功,故做功较多,故B错误;减小动滑轮质量,可以减小额外功,故可以提高动滑轮的机械效率,故C正确;用定滑轮拉重物,向各个方向的拉力都等于物重,故D错误。,答案C用动滑轮提升重物上升h高度,测力计上升2h高,变式4-1(2017上海)如图(a)、(b)所示,分别用力F1、F2匀速提升重为10牛的物体。图(b)中的滑轮可以看做省力杠杆;图(a)中,若不计摩擦和滑轮重力,力F1的大小为10牛,物体受到合力的大小为0牛。,答案(b)100,解析图(a)中为定滑轮,实质为等臂杠杆,不省力,但能改变力的方向,故不考虑摩擦和滑轮重力时,拉力等于物体重力,为10 N;图(b)中为动滑轮,实质为动力臂是阻力臂2倍的省力杠杆;当物体被匀速提升时,受力平衡,合力为0。,变式4-1(2017上海)如图(a)、(b)所示,分,命题点五 机械效率及相关计算例5(2018黑龙江哈尔滨)如图所示,利用滑轮组将重力为2 N的物体,以0.2 m/s的速度提升0.1 m,拉力F为1.2 N,下列说法正确的是( )A.绳自由端移动的速度为0.6 m/sB.这个滑轮组是费力机械C.滑轮组的机械效率为83.3%,D.F所做的有用功为0.24 J,C,命题点五 机械效率及相关计算D.F所做的有用功为0.24,答案C由图可知,使用滑轮组承担物重的绳子股数n=2,绳自由端移动的速度v=2v物=20.2 m/s=0.4 m/s,故A错误;由题知拉力F=1.2 N,G=2 N,因为FG,所以这个滑轮组是省力机械,故B错误;拉力做的有用功W有用=Gh=2 N0.1 m=0.2 J,拉力端移动距离s=2h=20.1 m=0.2 m,拉力做的总功W总=Fs=1.2 N0.2 m =0.24 J,故滑轮组的机械效率=100%83.3%,故C正确、D错误。,答案C由图可知,使用滑轮组承担物重的绳子股数n=2,变式5-1(2018四川德阳)如图所示,沿斜面把质量为12 kg的一个物体匀速拉到最高处,沿斜面向上的拉力是F=100 N,斜面长2 m、高1 m,则其机械效率是60%,物体所受摩擦力是40N。(取g=10 N/kg),变式5-1(2018四川德阳)如图所示,沿斜面把质量,答案6040,解析有用功W有=Gh=mgh=12 kg10 N/kg1 m=120 J;拉力做的总功W总=Fs=100 N2 m=200 J;斜面的机械效率=100%=60%。额外功W额=W总-W有=200 J-120 J=80 J,由W额=fs可得,物体所受的摩擦力:f=40 N。,答案6040解析有用功W有=Gh=mgh=12 kg,实验一探究杠杆的平衡条件命题热点,实验突破,1.调节杠杆在水平位置平衡的目的:方便读出杠杆的力臂。,2.选择杠杆中的点作为支点的原因:减小杠杆自重对实验的影响。,3.实验前杠杆的调节:左高左调,右高右调。,4.将杠杆一端钩码换成弹簧测力计的好处:能够直接测出拉力大小,实验操作更方便。,实验突破1.调节杠杆在水平位置平衡的目的:方便读出杠杆的力臂,5.杠杆始终水平平衡,弹簧测力计由竖直改为斜拉杠杆,测力计示数的变化:拉力力臂变小,根据杠杆平衡条件知弹簧测力计示数变大。,6.设计记录实验数据表格:表头应包含实验次数、动力、动力臂、阻力、阻力臂及单位。,7.测量多组实验数据的目的:避免实验结果的偶然性,使实验结论更具有普遍性。,8.根据杠杆平衡条件分析与计算:(1)计算力或力臂的大小;(2)杠杆平衡时,两边增减钩码后杠杆是否平衡以及杠杆再平衡的条件:若F1L1=F2L2,则增减砝码后哪侧乘积大,哪侧下沉。,5.杠杆始终水平平衡,弹簧测力计由竖直改为斜拉杠杆,测力计示,例1(2018黑龙江龙东地区)小红和小明利用如图所示装置探究杠杆的平衡条件。(1)若实验前杠杆如图甲所示,可将杠杆两端的平衡螺母向右(选填“左”或“右”)调节,使杠杆在水平位置平衡。(2)在实验过程中,调节杠杆在水平位置平衡的目的是便于测量力臂。,甲,例1(2018黑龙江龙东地区)小红和小明利用如图所示,(3)在杠杆两端加挂钩码,并移动钩码,使杠杆在水平位置平衡,测出力臂,多次实验并把数据记录在表格中。,小明根据以上数据得出杠杆平衡条件是F1L1=F2L2。,次数F1/NL1/cmF2/NL2/cm1110252210,(4)杠杆调节平衡后,小红在杠杆上的A点处挂4个钩码,如图乙所示,为使杠杆重新平衡,应在B点挂6个钩码。当杠杆平衡后,将A点和B点下方所挂的钩码同时向支点O靠近一格,杠杆会左侧下降(选填“左侧下降”“右侧下降”或“仍水平平衡”)。(5)如图丙所示,用弹簧测力计在C处竖直向上拉,使杠杆在水平位置平衡,当弹簧测力计在原位置逐渐向左倾斜时,使杠杆仍然在水平位置平衡,则弹簧测力计的示数将变大(选填“变大”“变小”或“不变”)。,乙,丙,(4)杠杆调节平衡后,小红在杠杆上的A点处挂4个钩码,如图乙,(6)把质量分布均匀的杠杆中点作为支点,其目的是消除杠杆自重对实验的影响。(7)在实验中,改变力和力臂的大小得到多组数据的目的是C(填序号)。A.使测量数据更准确B.多次测量取平均值减小误差C.避免偶然性,使实验结论具有普遍性(8)小周同学所在实验小组在完成规定实验后,他们想进一步探究,如果杠杆受到F2、F3两个阻力,结果会怎样?通过实验,他们得到了如图丁所示的结果。根据这个结果,可以初步得出,在这种情况下杠杆的平衡条件为:F1L1=,F2L2+F3L3。(F1、F2、F3的力臂分别用L1、L2、L3表示),补充设问,(6)把质量分布均匀的杠杆中点作为支点,其目的是消除,答案(1)右(2)便于测量力臂(3)F1L1=F2L2(4)6左侧下降(5)变大,解析(1)若实验前杠杆如图甲所示,左端下沉,右端上翘,可将杠杆两端的平衡螺母向右调节,使杠杆在水平位置平衡。(2)实验时让杠杆在水平位置平衡,力臂在杠杆上,便于测量力臂大小,杠杆的重心通过支点,可以消除杠杆自重对杠杆平衡的影响。(3)分析表格中的数据可得出杠杆平衡的条件是:F1L1=F2L2。(4)设杠杆每个格的长度为L,每个钩码的重力为G,根据杠杆的平衡条件FALA=FBLB,即4G3L=FB2L,解得FB=6G,需挂6个钩码;根据杠杆的平衡条件FALA=FBLB,若A、B两点的钩码同时向靠近支点的方向移动一个格,则左侧4G2L=8GL,右侧6GL=6GL,因为8GL6GL,所以杠杆左端,答案(1)右(2)便于测量力臂(3)F1L1=F2L2,会下降。(5)在图丙中如果作用在杠杆上的力方向不与杠杆垂直,则该力的力臂短了,就会使得拉力变大。补充设问(6)杠杆自重(7)C(8)F2L2+F3L3,会下降。,实验二测量滑轮组的机械效率命题热点1.实验原理:=100%。,2.滑轮组的绕线:遵从“奇动偶定”原则。,3.实验装置的判断:根据动滑轮承担绳子的段数n=判断。,4.弹簧测力计沿竖直方向匀速拉动绳子的目的:使弹簧测力计示数等于拉力。,5.影响滑轮组机械效率大小的因素:物体的重力、动滑轮的重力、滑轮与绳之间的摩擦。,实验二测量滑轮组的机械效率2.滑轮组的绕线:遵从“奇动偶定,6.控制变量法的应用(1)探究滑轮组的机械效率与物体重力大小的关系:用同一滑轮组提升不同数量的钩码。(2)探究滑轮组的机械效率与动滑轮的重力的关系:控制滑轮组提升钩码的数量相同,换用重力不同的动滑轮。,7.实验数据的分析与处理:W有=Gh ,W总=Fs。,8.提高滑轮组机械效率的方法:增大物体的重力、减小动滑轮的重力、减小摩擦。,6.控制变量法的应用7.实验数据的分析与处理:W有=Gh ,例2某实验小组在测滑轮组机械效率的实验中得到的数据如表所示,实验装置如图甲、乙所示。,例2某实验小组在测滑轮组机械效率的实验中得到的数据如表所示,(1)实验中应沿竖直方向匀速拉动弹簧测力计,使钩码上升。(2)小组同学发现实验过程中边拉动边读数,弹簧测力计示数不稳定,应该静止读数,你认为他的想法不正确(选填“正确”或“不正确”),因为他没有考虑到摩擦对滑轮组机械效率的影响。(3)通过表中数据可分析出第2次实验是用乙(选填“甲”或“乙”)图所示装置做的实验。(4)通过第1次实验和第2次实验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(动滑轮的质量越大),滑轮组的机械效率越低(选填“越高”“不变”或“越低”)。,(1)实验中应沿竖直方向匀速拉动弹簧测力计,(5)小组同学再用第1次实验中使用的装置做第3次实验,表中第3次实验中空缺的数据应为:绳端移动距离s=0.3m,机械效率=83.3%。(6)比较第1次实验和第3次实验可得出结论:使用同一滑轮组,提升的重物越重,滑轮组的机械效率越高。,(5)小组同学再用第1次实验中使用的装置做第3次实验,表中第,补充设问(7)除了如图所示器材和弹簧测力计外,还需要的器材是刻度尺。(8)关于影响滑轮组机械效率的因素,该小组同学讨论后汇总得到以下观点,你认为正确的有ADE(填序号,可能不止一项正确)。A.在相同情况下,摩擦越大,机械效率越小B.在相同情况下,摩擦越大,机械效率越大C.忽略摩擦,定滑轮质量相同,则机械效率相同D.忽略摩擦,动滑轮质量相同,则机械效率相同E.忽略摩擦,动滑轮质量相同,所吊重物质量越大,则机械效率越大,F.忽略摩擦,动滑轮质量相同,所吊重物质量越大,则机械效率越小,补充设问F.忽略摩擦,动滑轮质量相同,所吊重物质量越大,则机,答案(1)匀速(2)不正确摩擦(3)乙(4)越低(5)0.383.3%(6)提升的重物越重,滑轮组的机械效率越高,解析(1)实验中应沿竖直方向匀速拉动弹簧测力计,使钩码上升。(2)在弹簧测力计静止时读出的数据,由于滑轮组不会克服轮与轴、绳与轮之间的摩擦,所以测力计示数偏小,他的想法是不正确的。(3)由表中实验数据可知,第2次实验绳端移动的距离是钩码上升高度的4倍,由图示滑轮组可知,实验使用的是乙图所示装置做的实验。(4)由表中第1次实验和第2次实验的数据可知,使用不同的滑轮组提升相同的重物时,动滑轮的个数越多(动滑轮的质量越大),滑轮组的机械效率越低。(5)由表中第1次实验数据可知,绳端移动的距离是钩码上升高度的3倍,第三次实验使用同样的装置,则第3次实验绳端移动距离,答案(1)匀速(2)不正确摩擦(3)乙(4)越低,s=3h=30.1 m=0.3 m,机械效率=100%=100%=100%83.3%。(6)由表中第1次实验和第3次实验数据可知:使用同一滑轮组,提升的重物越重,滑轮组的机械效率越高。补充设问(7)刻度尺(8)ADE,s=3h=30.1 m=0.3 m,机械效率=100,1.如图所示的起瓶器是一个省力杠杆,在向上撬开瓶盖的过程中,它的支点是A点(选填“A”“B”“C”或“D”)。使用它打开瓶盖不能省功(选填“能”或“不能”)。,随堂检测,答案A不能,解析撬开瓶盖过程中是以起瓶器的顶端为支点的。使用任何机械都不能省功。,1.如图所示的起瓶器是一个省力杠杆,在向上撬开瓶盖的过程中,2.物体重1 000 N,如果用一个定滑轮提起它,要用1 000N的力。如果用一个动滑轮提起它,要用500N的力。(不计摩擦、滑轮自重及绳重),答案1 000500,解析定滑轮是等臂杠杆,F=G=1 000 N;动滑轮是动力臂为阻力臂2倍的省力杠杆,F=G=500 N(不计滑轮自重、绳重及摩擦)。,2.物体重1 000 N,如果用一个定滑轮提起它,要用,3.用如图所示的滑轮组把货物拉上货仓,货物重500 N,用350 N的力F拉绳端使货物匀速上升1 m,此过程中有用功为500J,总功为700J,滑轮组的机械效率为71.4%。,答案50070071.4%,解析W有=Gh=500 N1 m=500 J W总=Fs=350 N2 m=700 J=71.4%,3.用如图所示的滑轮组把货物拉上货仓,货物重500 N,用3,4.如图所示,水平桌面上放一重100 N的物体A,A与桌面间的摩擦力为40 N,当用力F拉绳子的自由端使A匀速运动时,拉力F的大小为(不计滑轮摩擦及重力)( )A.20 NB.50 NC.60 ND.70 N,A,答案A由题图可知动滑轮上有两段绳子拉着物体匀速前进,也就是说,F应是f的二分之一,即F=f=40 N=20 N。,4.如图所示,水平桌面上放一重100 N的物体A,A与桌面间,5.下列有关机械效率的说法中,正确的是( )A.机械做的有用功占总功的比例越大,机械效率越高B.机械做的有用功越多,机械效率越高C.机械效率越高,越省力D.机械的功率越大,机械效率越高,A,答案A机械效率为有用功与总功的比值,与省力与否、功率大小及有用功的多少无关。,5.下列有关机械效率的说法中,正确的是( )A答,6.(2018山东聊城)人体中的许多部位都具有杠杆的功能。如图是人用手托住物体时手臂的示意图,当人手托5 kg的物体保持平衡时,肱二头肌收缩对桡骨所施加力的大小一定( )A.大于5 kgB.大于49 NC.小于49 ND.等于49 N,B,6.(2018山东聊城)人体中的许多部位都具有杠杆的功能。如,答案B力的单位是 N,质量的单位是 kg,题目是求力的大小,不能用 kg作单位,故A错误。由图知,物体的重力为G=mg=5 kg9.8 N/kg=49 N;肱二头肌的拉力为动力,物体对手的压力为阻力,支点在肘,如图所示所以动力臂小于阻力臂,根据杠杆平衡条件F1L1=F2L2,因为L1F2,即,肱二头肌收缩所承受的力一定大于49 N。故B正确,C、D错误。故选B。,答案B力的单位是 N,质量的单位是 kg,题目是求,7.画出下列各图中的动力臂l1和阻力臂l2。,7.画出下列各图中的动力臂l1和阻力臂l2。,答案如图所示甲乙,解析从支点到动力F1作用线的距离是动力臂l1,从支点到阻力F2作用线的距离是阻力臂l2。,答案如图所示解析从支点到动力F1作用线的距离是动力臂l1,