3.4 简单机械-【帮课堂】2022-2023学年九年级上册科学同步精品讲义（浙教版）

3.4 简单机械 【知识网络】 【知识掌握】 一、杠杆 定义 在 力 的作用下能绕 固定点 转动的硬棒叫做杠杆 五个要素 支点:使杠杆绕着转动的固定点 动力: 使杠杆转动的力 动力臂: 从支点到动力作用线的垂直距离 阻力: 阻碍杠杆转动的力 阻力臂: 从支点到阻力作用线的垂直距离 杠杆平衡 指杠杆保持 静止 状态或 匀速转动 状态，我们在做研究杠杆的平衡条件的实验时，是指杠杆的处于 水平位置 平衡。 文字公式：动力×动力臂=阻力×阻力臂 ，符号公式： F1×L1=F2×L2 分类 a. L1＞L2时，叫 省力 杠杆，其特点是省了力,但费了 距离 。如开 开瓶器 、 铡刀 、 老虎钳 、 道钉撬 等 b. L1＜L2时，叫 费力 杠杆，其特点是费了力,但省了 距离 。如 钓鱼竿 、 筷子 、 镊子 、缝纫机脚踏板 等。 c. L1=L2时，叫等臂 杠杆，其特点是不省力也不费力，不省距离也不费距离。如 天平 、 定滑轮 等 实际应用的杠杆形状是各异的，可以是 直 的，也可以是 曲 的 2、 滑轮 1.定滑轮是 等臂 杠杆，不省 力 ，但可以改变力的 方向 。 2.动滑轮是动力臂等于阻力臂 2 倍的杠杆，使用动滑轮可以省 一半 的力：F=1/2 G 3.滑轮组既能省力又能改变力的方向。重物和动滑轮的总重力由n段绳子承担，提起重物所用的力就是总重力的n分之一,即F= 1/n G，拉力所通过的距离为物体上升距离的 n 倍。 三、机械效率 1.有用功：必须要做的这部分功。 额外功或无用功：不需要，但又不得不做的那部分功。 3.总功： 有用功 与 额外功 的总和。符号公式： W总=W有用+W额外 。 4.机械效率： 有用功 跟 总功 的比值。 符号公式：η=W有用/W总=Gh/FL×100﹪ W有用＜W总　 η＜1 四、测量斜面的机械效率 （1）光滑斜面：FL=Gh W额外=0 η=100﹪ （2）有摩擦的斜面：W总=FL W有用=Gh W额外=FL η=Gh/FL（3）斜面的机械效率与斜的面的粗糙程度和倾角有关。 【例题精析】 例1．如图甲是一种利用杠杆原理可以单手轻易开启酒瓶盖的开瓶器，观察并分析图乙，下列关于该杠杆的说法正确的是（　　） A．该杠杆的支点是B点 B．该杠杆可以省距离 C．沿F3方向开瓶用力最小 D．该杠杆类型与镊子相同 【解答】解： A、由图知，将开瓶器看成一个杠杆，是绕B点转动的，所以B是支点，故A正确； B、开瓶器使用时动力臂大于阻力臂，是省力杠杆，费距离，故B错误； C、阻力和阻力臂一定，作用在F1和F3的力臂要比F2力臂长一些，根据杠杆的平衡条件可知动力臂越长越省力，又因为开瓶盖时，动力方向向下，故沿F1方向开瓶用力最小，故C错误； D、镊子是费力杠杆，开瓶器是省力杠杆，故D错误。 故选：A。 例2．为便于研究，某健身器材中训练拉力部分的机械结构可简化为如图所示的滑轮组。若不计摩擦，下列有关分析正确的是（　　） A．两个滑轮在装置中起的作用相同 B．拉力向下移动的速度与配重上升的速度大小相等 C．沿方向1与2匀速拉动配重提升相同高度，拉力所做的功相等 D．用该装置提升更重的物体，机械效率不变 【解答】解：A、由图可知，该装置由一个动滑轮和一个定滑轮组成，动滑轮能够省力，但不能改变力的方向；定滑轮不能省力，可以改变力的方向，故A错误； B、由图可知n＝2，绳子自由端移动的速度v＝nv物，故B错误； C、绳子最后绕过的是定滑轮，由定滑轮的特点可知，定滑轮只改变力的方向，不改变力的大小，因此两次拉力大小相等，绳子自由端移动的距离相等，由W＝Fs可知，两次拉力做的功相等，故C正确； D、对于同一滑轮组来讲，绳重、动滑轮重不变，摩擦几乎不变，将物体提升相同高度时，额外功几乎不变，提起的物体越重，做的有用功越多，有用功在总功中所占的比例越大，则滑轮组的机械效率越高，故D错误。 故选：C。 例3．工人用如图所示的装置运送砂石，下列说法正确的是（　　） A．滑轮组中的定滑轮能改变拉力的大小 B．图中动滑轮相当于一个省力杠杆 C．绳子自由端下拉1m，桶上升2m D．质量为50kg的工人利用该滑轮组能提起120kg的砂石 【解答】解：A、定滑轮能改变力的方向，但不能改变力的大小，故A错误； B、动滑轮实质是动力臂等于阻力臂二倍的杠杆，属于省力杠杆，故B正确； C、由图知，n＝2，拉力端移动距离s＝2h，若绳子自由端下拉1m，则桶上升0.5m，故C错误； D、工人向下拉绳子时，绳子会对人施加向上的拉力，为避免人被绳子拉上去， 所以人提供的最大拉力F最大＝G人＝m人g＝50kg×1