专题十 简单机械及其效率——2024年中考物理一轮复习进阶讲义

专题 十 简单机械及其效率——2024届中考物理一轮复习进阶讲义【人教版】 【中考考情分析】 本专题要求学生知道简单机械，通过实验探究并了解杠杆的平衡条件，了解人类使用机械的历程。了解机械的使用对社会发展的作用。知道机械效率，了解提高机械效率的途径和意义。从能量的转化和转移的角度认识效率等。 需要学生掌握杠杆及其分类、滑轮及滑轮组、常见机械的机械效率计算方法、探究杠杆的平衡条件、探究滑轮组机械效率的影响因素等。 【基础知识复习】 一、杠杆 1、概念：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。 “硬棒”是指杠杆在转动中，形变很小，可忽略。杠杆的外形可以是任意形状，可以是直的，也可以是弯的。“支点”可在棒的一端，也可在棒上其他位置。 2、杠杆的五要素 （1）支点：杠杆绕着转动的固定点O （2）动力：使杠杆转动的力F1 （3）阻力：阻碍杠杆转动的力F2 （4）动力臂：从支点到动力作用线的距离l1 （5）阻力臂：从支点到阻力作用线的距离l2 ①动力和阻力并不一定分布在支点的两边，也可在支点的同一边； ②动力和阻力使杠杆转动的方向一定是相反的，但二者的方向不一定相反； ③动力和阻力作用点都在杠杆上； ④力臂是支点到力的作用线的距离，而不是到力的作用点的距离。 二、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静止或匀速转动状态。 2、探究：杠杆的平衡条件 提出问题 杠杆平衡应满足什么条件呢 猜想与假设 杠杆平衡时，动力、动力臂、阻力、阻力臂之间存在一定的关系 实验步骤 （1）实验前要调节杠杆的平衡螺母使其在水平位置平衡； （2）在已调节平衡的杠杆两端挂上不同数量的钩码，移动钩码的位置，使杠杆重新在水平位置平衡，这时，杠杆两侧受到的作用力等于各自钩码的重力，两边的力臂等于支点到力的作用点的距离； （3）改变力和力臂的数值，多次实验，并将实验数据填入表格 实验数据 序号 F1/N l1/cm F2/N L2/cm 1 1 5 0.5 10 2 1 10 0.5 20 3 1.5 10 1 15 实验结论 杠杆的平衡条件：动力×动力臂＝阻力×阻力臂，或写为F1l1=F2l2 ①调节杠杆两端的平衡螺母使杠杆水平平衡的目的是：消除杠杆自身重力对实验的影响。 ②移动两侧钩码使杠杆再次水平平衡的目的是：便从杠杆上直接读出力臂。 ③进行多次实验的目的是：避免实验数据的偶然性，分析多组数据得出普遍结论。 三、生活中的杠杆 省力杠杆 费力杠杆 等臂杠杆 力臂关系 l1＞l2 l1＜l2 l1=l2 平衡时力的关系 F1＜F2 F1＞F2 F1＝F2 优缺点 省力，费距离 费力，省距离 不省力，不省距离 图示 应用示例 撬棒、起子、扳手 镊子、钓鱼竿、筷子 托盘天平 四、定滑轮和动滑轮 定滑轮 动滑轮 概念 轴固定不动的滑轮 轴可以随物体一起运动的滑轮 特点 不省力也不省距离，可以改变力的方向 可以省力，但费距离，且不能改变力的方向 （1）从理论上看，使用定滑轮不省力也不费力，但由于摩擦力的存在，实际动力要大于阻力。使用动滑轮可以省力，当F竖直向上拉动时，在不计摩擦和绳重的情况下，，由于摩擦和绳重的存在，＞，但绳端移动的距离却刚好是重物移动距离的二倍。 （2）在这里，我们所讲的动滑轮的轴要和重物一起运动，如果动滑轮的轴不是和重物一起运动而是和动力一起运动就不能简单地说能省一半的力了，我们可以根据受力分析及动滑轮的特点对这种情况进行研究。 五、滑轮组 1、概念 把动滑轮和定滑轮组合在一起，构成滑轮组。 2、特点 滑轮组既可以省力，也可以改变力的方向，但是费距离。 3、省力情况及判断 （1）使用滑轮组时，若不计机械摩擦及绳重，滑轮组由几段绳子承担物重，提起物体所用的力就是物体和动滑轮总重的几分之一，即动力，若忽略动滑轮重，则有，其中n为承担物重的绳子的段数。 （2）确定承担物重的绳子的段数n的方法：在动滑轮与定滑轮之间画一条虚线，只计算“提升”动滑轮的绳子段数。如图甲所示，有4段绳子吊着动滑轮，；如图乙所示，有5段绳子吊着动滑轮，。 六、有用功 1.概念 为了达到目的而必须做的功。 2.计算方法 3.示例 从井中打水时提水所做的功 七、额外功 1.概念 我们不需要但又不得不做的功（主要指克服机械自重和摩擦所做的功） 2.计算方法 3.示例 从井中打水时提水桶和绳子所做的功 八、总功 1.概念 有用功与额外功之和。 2.计算方法 3.示例 从井中打水时手对绳的拉力所做的功 九、机械效率 1.概念 有用功与总功的比值叫机械效率。 2.公式 3.物理意义 机械效率的高低反映了使用机械时有用功在总