内容正文:
上册·第3章 能量的转化与守恒
微素养·专题突破四 简单机械及机械效率
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1.杠杆:在力的作用下,能绕固定点转动的硬棒。
(1)五要素:支点、动力、阻力、动力臂、阻力臂 (如图所示)。
(2)平衡条件:动力×动力臂=阻力×阻力臂。
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2.滑轮:周边有槽、能绕中心轴转动的小轮。
(1)定滑轮:轴固定不动,不能省力,但能改变力的方向,相当于等臂杠杆。
(2)动滑轮:轴随重物一起运动,能省一半的力,但不能改变力的方向,相当于动力臂是阻力臂两倍的省力杠杆。
(3)滑轮组:由定滑轮和动滑轮组合成的简单机械。使用时,动滑轮和重物的总重力由几股绳子承担,每股绳子的受力就为总重力的几分之一。
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3.斜面(如图所示)
(1)若不计摩擦力,斜面长L是斜面高h的几倍,匀速把物体沿斜面上推时的推力F就是物重的几分之一,公式:FL=Gh,F= 。
(2)若存在摩擦力f,则有:FL=Gh+fL。
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4.机械效率:有用功与总功的比值。
公式:η= ×100%。
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【例1】 如图甲所示,小明在探究“杠杆的平衡条件”实验中所用的实验器材有:杠杆、支架、弹簧测力计、刻度尺、细线和质量相同的钩码若干个。
(1)实验前,将杠杆中点置于支架上,
当杠杆静止时,发现杠杆右端下沉。
此时,应把杠杆两端的平衡螺母向______(填“左”或“右”)调节,使杠杆在不挂钩码时保持水平并静止,达到平衡状态。这样做的好处是
___________________________________________________。
典例透析 探究点 1 杠杆的平衡条件
左
消除杠杆自重对杠杆平衡的影响,便于直接读出力臂
(2)杠杆调节平衡后,小明在杠杆上A点处挂4个钩码,在B点处挂6个钩码,杠杆恰好在原位置平衡。于是小明便得出了杠杆的平衡条件为___________________________________________。他得出这样的结论是否合理?为什么?
_______________________________________________________。
(3)实验结束后,小明提出了新的探究问题:若支点不在杠杆的中点,杠杆的平衡条件是否仍然成立?于是小组同学利用图乙所示装置进行探究,发现在杠杆左端的不同位置,用弹簧测力计竖直向上拉使杠杆处于
典例透析 探究点 1 杠杆的平衡条件
F1l1=F2l2(或动力×动力臂=阻力×阻力臂)
不合理。实验次数太少,结论存在偶然性,不具普遍性
平衡状态时,测出的拉力大小都与杠杆平衡条件不相符,其原因是
__________________________。
典例透析 探究点 1 杠杆的平衡条件
杠杆自重影响实验结果
【变式】 根据研究杠杆平衡条件的实验,完成下列填空。
(1)实验前,发现杠杆如图甲所示,可以
把左、右两端的平衡螺母向______调,
使杠杆在水平位置平衡。
(2)图乙中,杠杆恰好处于水平平衡状态,若在A处下方再挂一个钩码,则B处所挂钩码应向右移动_____格,可使杠杆在水平位置再次平衡。
(3)杠杆两端挂上钩码,一般都要使杠杆停在水平位置,这是为了
典例透析 探究点 1 杠杆的平衡条件
右
1
_________________________________________________。
(4)在处理数据过程中,有同学猜想杠杆的平衡条件可能是“动力+动力臂=阻力+阻力臂”。经过实验,获得了下表所示数据:
于是,他们认为自己的猜想得到了验证。你认为他们的实验过程存在什么问题?
_______________________________________________;
典例透析 探究点 1 杠杆的平衡条件
动力F1/N 动力臂l1/cm 阻力F2/N 阻力臂l2/cm
4 5 5 4
方便从杠杆上直接读取力臂的长度(方便测量力臂)
只根据一次实验数据就得出的结论不具有普遍性
______________________________________。
(5)有的同学在实验过程中一直用细线和钩码代替动力和阻力,多次实验都得到如下结论:杠杆的平衡条件:动力×支点到动力作用点的距离=阻力×支点到阻力作用点的距离。下列对出现这种情况的原因分析或可行的措施,正确的是
A.实验次数太少,有偶然性
B.实验时杠杆总是停在水平位置,有偶然性
典例透析 探究点 1 杠杆的平衡条件
单位不同的两个物理量不能直接相加
C.如果用弹簧测力计代替钩码,可以纠正这个错误
D.以上说法都正确
典例透析 探究点 1 杠杆的平衡条件
√
【例2】