第九章 简单机械 功 专题课件 2023--2024学年鲁科版（五四学制）八年级物理下册

第九章 简单机械 功 专题十 动态杠杆分析 1 1.如图所示，将一轻质薄木板从中点支起，左、右两侧各有一支蜡烛，长短不同，此时薄木板恰好在水平位置静止。同时点燃两支蜡烛，若两支蜡烛燃烧速度相同，则过一会儿，薄木板( ) A.仍在水平位置平衡 B.不能平衡，右端下降 C.不能平衡，左端下降 D.条件不足，无法判断 C 类型一 力的改变引起杠杆的变化 1 2 3 4 5 6 7 2 2.如图所示，杠杆在水平方向平衡，若将测力计缓慢地自位置1移到位置2，并保持杠杆始终水平平衡，则测力计的读数变化是( ) A.不断增大 B.不断减小 C.先增大，后减小 D.先减小，后增大 D 类型二　力臂的改变引起杠杆的变化 1 2 3 4 5 6 7 3 3.（2023北京通州区期末）如图所示，轻质杠杆OB可绕O点转动，OA＝AB，用细线将重物悬挂在A点，在B点作用竖直向上的拉力F，则在保持杠杆水平静止的情况下，下列说法错误的是( ) A.拉力F的大小为物重的2倍 B.当悬挂点左移时，F将减小 C.若F改为沿图中虚线方向施力，F将增大 D.若物重增加2 N，F的大小增加1 N A 1 2 3 4 5 6 7 4 4.（多选）（2023青岛胶州期末）如图所示的杠杆，O为支点，OB＝l2，OA＝l1，物体重力为G，拉力F与杠杆成30°角，杠杆处于水平平衡位置，不计杠杆自身重力，下列说法正确的是( ) A.拉力F与杠杆成30°角时，动力臂等于l1 B.保持杠杆水平平衡，拉力F从图示位置转到虚线位置过程中，F将逐渐变大 C.保持杠杆水平平衡，拉力F从图示位置转到虚线位置过程中，F的最小值为 D.保持杠杆水平平衡，拉力F转到虚线位置时，杠杆为省力杠杆 CD 1 2 3 4 5 6 7 5 5.（多选）（2023青岛李沧区期末）如图所示，轻质杠杆OA中点处挂重50 N的物体，在A端施加一个垂直杠杆向上的拉力F。保持拉力F方向与杠杆垂直，将杠杆从A位置匀速提到B位置，下列说法正确的是( ) A.在匀速提升过程中，动力臂变大 B.在匀速提升过程中，拉力F变小 C.在匀速提升过程中，阻力臂变小 D.杠杆在水平位置平衡时，拉力F＝25 N BCD 类型三　杠杆位置的改变引起力的变化 1 2 3 4 5 6 7 6 6.如图所示，设作用在A端的力F始终与杠杆垂直，把挂有重物的杠杆从图示位置慢慢转动到水平位置的过程中，力F的大小将( ) A.逐渐变小 B.先变小，后变大 C.逐渐变大 D.先变大，后变小 C 1 2 3 4 5 6 7 7 7.（2023烟台龙口期末）如图所示，铡刀属于传统农具，工作原理十分简单，却凝聚了古人的智慧，展现了劳动人民丰富的想象力和创造力。使用铡刀时，手沿 (选填“F1”或“F2”)方向用力更省力；在用力方向不变的情况下，被切割的物体往 (选填“a”或“b”)方向移动一些会更省力，其主要原因是 。 F2 a 阻力臂变小 1 2 3 4 5 6 7 8 7.（2023烟台龙口期末）如图所示，铡刀属于传统农具，工作原理十分简单，却凝聚了古人的智慧，展现了劳动人民丰富的想象力和创造力。使用铡刀时，手沿 (选填“F1”或“F2”)方向用力更省力；在用力方向不变的情况下，被切割的物体往 (选填“a”或“b”)方向移动一些会更省力，其主要原因是 。 F2 a 阻力臂变小 1 2 3 4 5 6 7 9 第九章 简单机械 功 专题十一 简单机械作图 10 类型一 力及力臂的作图 1.(2023威海模拟)如图所示，轻杆OB以O点为轴静止，请画出动力臂l1和阻力臂l2。 1 2 3 4 5 6 7 11 2.如图所示是碰撞测试仪的部分结构示意图，当测试台受到撞击时，通过杠杆OAB、压杆BC作用在压力传感器上，测试仪就会显示测试台所受到的撞击力。请你画出撞击时杠杆B端的受力示意图及对应的力臂。(忽略装置自重) 1 2 3 4 5 6 7 12 3.(2023威海乳山模拟)人体运动系统相当复杂，但最基本的运动是由肌肉牵引骨骼绕关节转动产生的，其模型就是杠杆。如图是手拿起一个铁球的情景，其前臂骨骼相当于杠杆，肱二头肌收缩提供动力。请在图中作出动力F1及阻力臂l2。 1 2 3 4 5 6 7 13 4.(2023青岛市北区期末)用笤帚在水平地面扫地，如图甲所示，图乙是其简化图，O为支点，F1为作用在A点的动力。请在图乙中画出动力F1的力臂l1及笤帚B点受到摩擦力的示意图。 1 2 3 4 5 6 7 14 5.如图所示，轻质杠杆OA在力F1、F2作用下处于静止状态，l2是力F2的力臂，请在图中画出力F1的力臂l1和力F2的示意图。 1 2 3 4 5 6 7 15 6.(2023泰安泰山区一模)请作出图中物块A所受的重力和使杠杆在如图所示位置平衡时作用在B点的最小力F的示意图(保留作图痕迹)。 类型二 最小力及其力臂的作图 1 2 3 4 5 6 7 16 7.(2023青岛莱西期末)如图所示，在C点用力把桌腿A抬离地面时，桌腿B始终没有移动，请在C点画出最小作用力F的示意图，并作出F的力臂l。 1 2 3 4 5 6 7 17 8.用一个动滑轮和一个定滑轮组成滑轮组来提升重物，要求向下拉绳重物上升，画出其绕绳方法。 类型三　滑轮组的作图 1 2 3 4 5 6 7 18 9.(2023东营广饶期中)在图中用线代表绳子，将两个滑轮连成省力的滑轮组，要求人用力往下拉绳使重物升起，且绕线符合图中要求。 1 2 3 4 5 6 7 19 第九章 简单机械 功 专题十二 测量斜面、杠杆的机械效率 20 1.图甲是某居民楼前的无障碍通道，一位中年人正用轮椅推着他年迈的母亲缓缓上行，图乙是该通道斜面示意图。为了解中年人推轮椅时所用力的大小，小红和小华进行了探究。她们从斜面底端A点沿斜面确定了相距1 m处的B点。(g取10 N/kg) 类型一 测量斜面的机械效率 (1)选用车轮与轮椅相同材质、花纹的小车为研究对象，进行了如下操作： ①正确使用弹簧测力计，测出小车重为2.0 N，斜面的高为0.09 m； 1 2 3 4 5 6 7 21 (1)选用车轮与轮椅相同材质、花纹的小车为研究对象，进行了如下操作： ①正确使用弹簧测力计，测出小车重为2.0 N，斜面的高为0.09 m； ②将校零的弹簧测力计与斜面平行放置，然后沿斜面方向 拉动小车，如图乙所示，弹簧测力计示数为 N； ③计算出将小车从A点拉到B点的过程中，拉力所做的功为 J；利用斜面将小车从水平地面提升到B点时的机械效率为 。 匀速 0.3 0.3 60% 1 2 3 4 5 6 7 22 (2)在小车上逐渐添加重物，测出小车的总重G，测出沿斜面匀速拉动小车需要的力，计算出小车从A点到B点拉力所做的总功W1，重力做的有用功W2。通过多组数据作出W1和W2与小车总重G的关系图象，分别如图丙中的线段a和b所示； ①由图象可知，用该通道斜面提升物体时的机械效率与物重 (选填“有关”或“无关”)； ②若这位母亲和所坐的轮椅总质量为80 kg，则中年人用沿着通道斜面方向的力推轮椅匀速上坡时，推力的大小为 N。 无关 120 1 2 3 4 5 6 7 23 2.某小组同学在用杠杆测定机械效率的实验中： 小敏用如图1所示的实验装置测定杠杆的机械效率。实验时，竖直向上匀速拉动弹簧测力计，使挂在杠杆下面的钩码缓缓上升。 0.5 类型二 测量杠杆的机械效率 (1)实验中，弹簧测力计的示数F为 N，缓慢提升过程中，弹簧测力计的示数大小 (选填“变大”“变小”或“不变”)。 (2)若只将钩码的悬挂点由A点移至B点，仍将钩码提升相同的高度，则杠杆的机械效率将 (选填“变大”“变小”或“不变”)。 不变 变大 1 2 3 4 5 6 7 24 (3)若将同一物体悬挂在A点，弹簧测力计分别挂在B点和C点时，竖直向上匀速使物体提高相同高度时的机械效率分别为η1和η2，则η1 (选填“＜”“＞”或“＝”)η2。 小王用如图2所示的另一实验装置测量杠杆的机械效率。O为杠杆的转轴，不计摩擦。实验时，给B端施加竖直向下的力，使挂在杠杆A端的钩码缓缓上升。(图中杠杆为质量分布均匀的直棒)如表是提升钩码时采集到的数据： = 实验序号 ① ② ③ ④ 钩码重G/N 2 4 2 6 拉力F/N 5 9 5 13 A端上升的高度h/m 0.04 0.04 0.06 0.04 B端下降的距离s/m 0.02 0.02 0.03 0.02 杠杆的效率η/% 89 80 92 1 2 3 4 5 6 7 25 (4)第①组实验中，杠杆的机械效率为 。 (5)由①②④三组实验，可以初步得出结论： 。 80% 同一杠杆提起的物体越重，机械效率越高 1 2 3 4 5 6 7 26 第九章 简单机械 功 专题十三 机械效率的大小分析与计算 27 1.某人将一箱书用两种方式搬上楼，第一种方式是把所有的书一起搬上楼，第二种方式是先搬一部分书上楼，再搬剩下的部分。假设他上楼的速度相同，用这两种方式搬书的功率分别为P1和P2，机械效率分别为η1和η2，下列关系式正确的是( ) A.P1＞P2，η1＞η2 B.P1＞P2，η1＜η2 C.P1＜P2，η1＞η2 D.P1＜P2，η1＜η2 A 类型一 机械效率的大小分析 1 2 3 4 5 6 7 28 2.小红和兴趣小组的同学们利用如图所示的装置探究斜面的机械效率，同学们对实验过程和装置发表了下列不同的看法，其中正确的是( ) A.斜面的坡度越小，斜面的机械效率越大 B.匀速拉动时，木块要克服摩擦力做有用功 C.匀速拉动木块时拉力与摩擦力是一对平衡力 D.斜面的机械效率与木块被拉动的距离无关 D 1 2 3 4 5 6 7 29 3.如图所示装置中，每一个滑轮的质量都相同，提升相同的重物，绳子自由端移动速度相同。忽略绳重、摩擦、空气阻力、水的阻力。下列说法中( ) B ①甲、乙两个滑轮组的机械效率相同 ②丙、丁两个滑轮组的机械效率相同 ③甲滑轮组拉力做功的功率最大 ④丙、丁物体升高的速度相同 A.只有③④正确 B.只有①③④正确 C.只有①④正确 D.只有②④正确 1 2 3 4 5 6 7 30 4.如图所示，用滑轮组提升所受重力为900 N的物体A，滑轮组绳子自由端在拉力F作用下竖直匀速移动了12 m，同时物体A被竖直匀速提升了4 m，用时40 s，滑轮组的额外功是400 J。下列说法中正确的是( ) A.动滑轮所受的重力为100 N B.物体A上升的速度是0.3 m/s C.拉力F的功率是120 W D.滑轮组的机械效率是90% D 类型二　机械效率的相关计算 1 2 3 4 5 6 7 31 5.（2023烟台期末）如图所示，用滑轮组提升重物，此时测力计示数为680 N。已知人的质量为50 kg，每个滑轮的重力为20 N，不计绳重及摩擦，g取10 N/kg，下列说法正确的是( ) A.人的拉力大小为340 N B.人能够拉起的最大物重为1 000 N C.滑轮组的机械效率为61.8% D.物体的重力为420 N D 1 2 3 4 5 6 7 32 6.（2023泰安二模改编）如图所示，斜面长3 m，高0.6 m，建筑工人用绳子在6 s内将重500 N的物体从其底端沿斜面向上匀速拉到顶端，拉力是150 N，则下列说法正确的是(忽略绳子的重力)( ) A.拉力所做的功是300 J B.拉力的功率是50 W C.斜面的机械效率是80% D.斜面上的摩擦力是50 N D 1 2 3 4 5 6 7 33 7.如图甲所示的装置是用来探究滑轮组的机械效率η与物重G物的关系，改变G物，竖直向上匀速拉动弹簧测力计，计算并绘出η与G物的关系图象，如图乙所示，若不计绳重和摩擦，则下列说法正确的是( ) ①此滑轮组动滑轮的重力为3 N ②当G物＝6 N时，滑轮组机械效率η＝40% ③当G物′＝15 N时，弹簧测力计的示数为6 N ④此滑轮组机械效率η随G物的增大而增大，最 终将达到100% A.只有①③ B.只有②④ C.只有②③ D.只有①② A 1 2 3 4 5 6 7 34 解：(1)由图可知，n＝3，滑轮组的机械效率η＝ ， 可知绳端的拉力F＝＝＝250 N (2)不计绳重和摩擦，由F＝(G＋G动)可得， 动滑轮的重力G动＝nF－G＝3×250 N－600 N＝150 N (3)若绳子能承受的最大拉力是300 N，则提升物体的最大重力 G′＝nF′－G动＝3×300 N－150 N＝750 N 不计绳重和摩擦， 此时滑轮组的机械效率η′＝ ≈83.3% 8.用如图所示滑轮组匀速提起重600 N的货物，匀速上升2 m，不计绳重和摩擦，此时滑轮组的机械效率为80%。求： (1)此时绳端的拉力F； (2)动滑轮的重力； (3)若绳子能承受的最大拉力为300 N，此滑轮组的机械效率最大是多少？(保留1位小数) 1 2 3 4 5 6 7 35 9.（2023威海环翠区期末）如图所示，重为600 N的工人利用滑轮组将建筑材料运送到平台上，工人用450 N的力竖直向上匀速拉绳子，使建筑材料在40 s内匀速提升了4 m，已知滑轮组的机械效率为90%，g取10 N/kg。(绳重、滑轮与轴的摩擦均忽略不计)求： (1)工人对绳做的功为多少？ (2)建筑材料的质量为多少？ 解：(1)由图可知，n＝3，绳子自由端移动的距离s＝nh＝3×4 m＝12 m 工人对绳做的功W总＝Fs＝450 N×12 m＝5 400 J (2)由η＝×100%可知，拉力做的有用功W有用＝ηW总＝90%×5 400 J＝4 860 J 由W有用＝Gh可知，建筑材料的重力G＝＝＝1 215 N 由G＝mg可知，建筑材料的质量m＝＝＝121.5 kg 1 2 3 4 5 6 7 36 (3)若工人双脚与平台的总接触面积为0.03 m2，则在提升建筑材料的过程中，工人对平台的压强是多少？ 解：由力的平衡条件可知，平台对工人的支持力 F支＝G人＋F＝600 N＋450 N＝1 050 N 此过程中该工人对地面的压力F压＝F支＝1 050 N， 则工人对平台的压强p＝＝＝3.5×104 Pa 1 2 3 4 5 6 7 37 10.（2023泰安肥城二模）建筑工人用如图所示的滑轮组提升重600 N的物体。已知拉力F为250 N，功率为150 W，物体被提升了4 m，不计绳重和摩擦。求： (1)物体被提升的速度； (2)滑轮组的机械效率； 解：(1)根据P＝Fv可得，绳子自由端移动的速度 v＝＝＝0.6 m/s 绳子的有效段数为3，故物体被提升的速度v′＝＝0.2 m/s。 (2)滑轮组的机械效率 η＝＝＝×100%＝×100%＝80% 1 2 3 4 5 6 7 38 (3)若想将该滑轮组的机械效率提高5%，需要用此滑轮组提升多重的物体？ 解：不计绳重和摩擦，作用在绳子自由端的拉力F＝(G＋G动)， 动滑轮重G动＝3F－G＝3×250 N－600 N＝150 N 若想将该滑轮组的机械效率提高5%，即η′＝85%， 根据η′＝ ， 即＝85% 解得滑轮组提升物体的重力G′＝850 N。 1 2 3 4 5 6 7 39 $$