专题十一　简单机械（课件）2025年安徽省中考物理一轮复习

第一部分　教材知识梳理 专题十一　简单机械 杠杆 绕着固定点转动 转动 使杠杆转动 阻碍杠杆转动 作用线 作用线 F1l1＝F2l2 > < < > 省距离费力 ＝ ＝ 天平 × × √ 滑轮及滑轮组 改变 不改变 nh × √ × √ 机械效率 必须 又不得不做 总和 有用功跟总功 小于 结构 载重 保养 × × √ 功、功率、机械效率的综合计算 定 不能省力，但可以改变力的方向 动 可以省一半的力，但不能改变力的方向 省力 近 动 定 2s 杠杆原理 改变力的方向 省 大于 省力 小于 费力 杠杆作图及其动态分析 B 机械效率 A D D 功、功率、机械效率的综合计算 探究杠杆的平衡条件 静止 水平位置 左 右 便于直接读出力臂 减小杠杆自重对实验的影响 偶然性 普遍规律 直接测出拉力的大小 变小 变大 F1L1＝F2L2 右 不能 动力臂可在杠杆上直接读出 寻找普遍规律 3 3 0.6 6 变大 3.0×103 测量滑轮组的机械效率 弹簧测力计 刻度尺 竖直向上匀速缓慢 控制变量 同一 不同 相同 数量 不同 Gh Fs 匀速 静止 摩擦力 物重 动滑轮 重力越大 动滑轮 物重 动滑轮重 摩擦 匀速 2.4 76.9% C 用同一滑轮组，提升的物体越重， 滑轮组的机械效率越高 不变 错误 摩擦力 刻度尺 谢谢观看！ 1．概念：在力的作用下能________________的一根硬棒。 2．五要素(如图所示) (1)支点：杠杆可以绕其______的点。 (2)动力：______________的力F1。 (3)阻力：________________的力F2。 (4)动力臂：从支点O到动力F1_______的距离l1。 (5)阻力臂：从支点O到阻力F2_______的距离l2。 3．平衡条件：_____________。 4．三种杠杆 杠杆 力臂 力 特点 应用举例 省力杠杆 l1_____l2 F1_____F2 省力费距离 撬棒 费力杠杆 l1_____l2 F1_____F2 _________ 船桨 等臂杠杆 l1_____l2 F1_____F2 不省力也不费力 ______ 5.杠杆示意图的作法 (1)杠杆示意图的画法 (2)杠杆最省力的作图方法 ①动力作用点要选在杠杆的最远端(指距支点最远)。 ②连接动力作用点与支点(用虚线)。 ③以动力作用点为垂足作动力作用点与支点连线的垂线。 ④根据动力与阻力使杠杆的旋转方向相反来确定动力的方向。 (1)杠杆一定都是直的(　 　) (2)杠杆既可以省力也可以省距离(　 　) (3)从支点到动力作用线的距离叫动力臂(　 　) 1．滑轮的类型 项目 定滑轮 动滑轮 滑轮组 图形特点 定义 轴固定不动 轴随物体 一起运动 动滑轮和定滑轮组合在一起 动力情况(不计摩擦及滑轮自重) F1＝G F2＝_____ F3＝_____(n是吊着动滑 轮的绳子段数) 动力方向 ______ _______ 有可能改变，有可能不改变 绳自由端移 动距离(s) s＝h s＝2h s＝______(n是吊着动滑轮 的绳子段数) 2.滑轮组的组装 (1)首先确定承担动滑轮的绳子段数n，有两种方法： ①已知物重G和动力F且不计摩擦、动滑轮和绳重时，则 n＝； ②已知绳子自由端移动的距离s和重物移动的距离h，则n＝。 (2)然后根据承担动滑轮的绳子段数n的奇偶性确定绳子固定端的位置，即“奇动偶定”： ①n为奇数，绳子的固定端在动滑轮上； ②n为偶数，绳子的固定端在定滑轮上。 (3)绕线方法：绕绳时，先固定绳子的固定端，然后按照从动滑轮到定滑轮(或从定滑轮到动滑轮)、从小轮到大轮、从内到外的顺序绕绳。 (1)使用动滑轮一定能省一半力(　 　) (2)定滑轮的实质是一个等臂杠杆(　 　) (3)滑轮组的省力情况是由动滑轮的个数决定的(　 　) (4)使用滑轮组既可以省力又可以改变力的方向(　 　) 1．有用功：______要做的功。 2．额外功：____________要做的功。 3．总功：有用功和额外功的______。 4．机械效率 (1)定义：_____________的比值。 (2)公式：_______。 (3)规律：因为有用功小于总功，所以机械效率总______1。 η＝ (4)提高机械效率的方法 ①改进机械的______，使它更合理、更轻巧。 ②同一机械，增大______。 ③经常______，使机械处于良好的状态。 (1)机械效率可能会大于1(　 　) (2)同一个滑轮组，机械效率是固定不变的(　 　) (3)使用任何机械都不会省功(　 　) 1．三者之间的关系 2．三者的公式关系 ⇒η＝ 3．功率与速度、牵引力的关系 P＝Fv ⇒P＝ 两点注意 (1)厘清关系：计算时涉及的公式与物理量较多，要找出各物理量的对应关系，会举一反三。 (2)统一单位：计算时要注意公式中各物理量都要使用国际单位，若题中给的物理量不是国际单位要先换算为国际单位。 教材图片 知识点解读 沪粤八下P30图6—50 1.如图所示装置，甲装置是_____滑轮，这种滑轮的特点是_____________________________， 乙装置是_____滑轮，这种滑轮的特点是_______________________________________。 沪科八全P185图10－2 2.如图所示，撬棒是______杠杆，若用竖直向下的力压长棒时，大石头未撬动，可把垫着的小石块移到离大石块更_____(选填“近”或“远”)些，会更有利于撬动大石头。 沪科八全P193图10—20 3.如图所示的滑轮组，A为_____滑轮 ，B为_____滑轮，若物体匀速移动的距离为s，则绳子自由端拉力F移动的距离为______，若物体与地面间的摩擦力为Ff，则绳子自由端拉力F为______。 Ff 北师大八下P98图9－11 4.如图所示是古代人使用桔槔汲水灌溉农田的情景，它是根据________制成，它在使用时可以______________，由于借助提水者自身的重力，使水桶上提时_____力。 人教八下P80图12.1－5 5.如图所示日常生活中各种剪刀，甲、丙剪刀在使用时，它们的动力臂______阻力臂，因此它们属于______杠杆，而乙剪刀在使用时，它的动力臂______阻力臂，它属于______杠杆。 理解杠杆的平衡条件 判断杠杆是否平衡时，对比力和力臂乘积的大小关系，而不是动力和阻力的大小关系。在解答判断杠杆是否平衡、不平衡杠杆的转动方向、确定杠杆平衡时的最小力等问题时，杠杆的平衡条件是主要依据。通过比较F1l1和F2l2的大小关系﹐确定杠杆是否平衡或向哪一个力的方向转动。 1. (2024·安徽淮北期末)如图甲所示，是人的手臂示意图，当手握住拳头向上运动时，肱二头肌会收缩产生力使前臂绕肘关节转动。将前臂视为杠杆，肘关节为杠杆的支点，肱二头肌对前臂施加的力F1为动力。请在图乙中画出前臂所受重力示意图(A点为前臂的重心)，并画出动力F1的力臂l1。 甲　　　　　　乙 答案：如图所示 2．(2024·安徽合肥庐江县模拟)如图甲，重型订书机上端手柄为一杠杆。O为支点，A为动力作用点，B为阻力作用点，其简化工作原理如图乙所示，请在图乙中作出作用在A点的最小动力F1，作用在B点的阻力臂l2。 　 答案：如图所示 3．(2023·安徽淮南寿县期末)如图所示，重为G的均匀木棒竖直悬于O点，在其下端施一水平动力F，让棒缓慢转到图中虚线所示位置，则在转动的过程中(　 　) A．动力F先增大后减小 B．动力F逐渐变大 C．动力F逐渐变小 D．动力F先减小后增大 解析：杠杆在转动的过程中符合杠杆平衡的条件，即阻力为硬棒所受的重力，大小不变，硬棒在竖直位置时，重力的力臂为0，转过一定角度后，重力力臂(阻力臂)逐渐增大；当硬棒在竖直位置时，F的力臂是杠杆的长度，且力臂最长，当杠杆转过一定角度后，力与杠杆不再垂直，所以动力臂变小；根据杠杆平衡的条件可得，阻力与阻力臂的乘积增大，而动力臂减小，所以动力逐渐增大。故选B。 考向一　竖直滑轮组的机械效率 使用机械时，动力做的功实际包括有用功和额外功两部分，即W总＝W有＋ W额。如图所示。 4．(2024·安徽宿州埇桥区一模)如图所示，用滑轮组提升重750 N的物体，使它在10 s内匀速上升1 m。已知用的拉力F为400 N。则在提升重物的过程中(不计绳重和摩擦)，下列说法正确的是(g取10 N/kg)(　 　) A．动滑轮的质量为5 kg B．拉力在这10 s内做的有用功为800 J C．拉力做功的功率为75 W D．滑轮组的机械效率是62.5% 解析：A.绳子的有效段数为n＝2，不计绳重和摩擦，F＝，动滑轮所受的重力： G动＝2F－G＝2×400 N－750 N＝50 N； 根据G＝mg，动滑轮的质量：m＝＝5 kg，A正确； ＝ B．用滑轮组提升重750 N的物体，使它在10 s内匀速上升1 m，拉力在这10 s内做的有用功： W有＝Gh＝750 N×1 m＝750 J，B错误； C．绳子移动的距离：s＝2h＝2×1 m＝2 m， 拉力在这10 s内做的总功： W总＝Fs＝400 N×2 m＝800 J， 拉力F的功率：P＝＝80 W，故C错误；D.滑轮组的机械效率： ＝ η＝×100%＝93.75%，D错误。故选A。＝ 考向二　水平滑轮组的机械效率 如图所示，该类问题所涉及的物理量有：物体与水平面间的摩擦力f摩擦，物体移动的距离l、动力F、动力F移动的距离s、机械效率η。其中W有＝f摩擦l、W总＝Fs、W额＝W总－W有，滑轮组的机械效率：η＝×100%。×100%＝ 5．(2023·安徽三模)为了将重为G＝20 N的物体A水平向右匀速拉动1 m，小聪和小明分别采用如下方法：小聪直接对A施加水平向右的拉力F＝18 N；小明利用滑轮组，拉细线的力为F＝10 N。关于用滑轮组拉物体的过程，下列判断正确的是(　 　) 　 A．有用功为20 J　　　 B．总功为10 J C．额外功为18 J 　 　 D．机械效率为60% 解析：A.由题意可知，小明使用滑轮组做的有用功与小聪直接拉动物体做的功相等，因此有用功：W有＝F1s＝18 N×1 m＝18 J，故A错误；B.由图可知n＝3，绳子自由端移动的距离：s＝ns物＝3×1 m＝3 m，拉力做的总功：W总＝Fs＝10 N×3 m＝30 J，故B错误；C.额外功：W额＝W总－W有＝30 J－18 J＝12 J，故C错误；D.滑轮组的机械效率：η＝×100%＝60%，故D正确。故选D。＝ 考向三　斜面的机械效率 如图所示，该类问题所涉及的物理量有：物重G，沿斜面的拉力F、斜面长s、斜面高h、机械效率η。其中W有＝Gh、W总＝Fs、W额＝W总－W有，斜面的机械效率：η＝×100%。×100%＝ 6．(2024·安徽阜阳太和县一模)如图所示，在斜面上将一个重9 N的物体从A处匀速拉到B处，沿斜面向上的拉力F＝3 N。此过程中(　 　) A．木块所受的重力和支持力是一对相互作用力 B．这个斜面装置没有省力 C．对重物做的有用功为0.9 J D．斜面的机械效率是75% 解析：A.木块沿斜面匀速向上运动，受到竖直向下的重力、垂直斜面向上的支持力、沿斜面向上的拉力和沿斜面向下的摩擦力，处于平衡状态，属于四力平衡，其中由于重力与支持力不在同一直线上，所以重力和支持力不平衡，也不是相互作用力，故A错误；C、D.拉力对重物做的有用功：W有＝Gh＝9 N×0.3 m＝2.7 J，拉力做的总功： W总＝Fs＝3 N×1.2 m＝3.6 J，斜面的机械效率：η＝×100%＝75%，故D正确，C错误；由题可知，拉力小于重力，即这个斜面可以省力，故B错误。故选D。×100%＝ 要通读题意，理清题中有用的物理量和待求物理量的关系，必要时进行相关的受力分析，然后灵活选用W＝Fs、W＝Pt、P＝等相关的公式进行解决，要注意进行计算时要把各物理量换算成统一的单位。、P＝Fv、W有＝Gh(竖直方向)、W＝fs(水平方向)、W总＝Fs、η＝ 7．如图所示，是某工作队用滑轮组从水中打捞正方体物体M的情景。物体M的棱长为1 m，密度为2.8×103 kg/m3，用7500 N的拉力F将物体M以0.5 m/s的速度匀速提升2 m。忽略绳重、绳与滑轮的摩擦和滑轮与轴的摩擦。求：(ρ水＝1.0×103 kg/m3，g取10 N/kg) (1)物体M上升后，还未露出水面时受到的浮力； (2)物体M上表面在水面下0.2 m时，它的下表面受到水的压力； (3)物体M上升后，在未露出水面前，此滑轮组的机械效率。 解：(1)物体M上升后，还未露出水面时，物体排开液体体积等于物体体积，V排＝V＝a3＝1 m3；F浮＝ρ水gV排＝1.0×103 kg/m3×10 N/kg×1 m3＝104 N； (2)物体M上表面在水面下0.2 m时，它的下表面深度h＝1 m＋0.2 m＝1.2 m；下表面受到水的压强p＝ρ水gh＝1.0×103kg/m3×10 N/kg×1.2 m＝1.2×104 Pa；下表面受到水的压力F＝pS＝1.2×104 Pa×(1 m)2＝1.2×104 N； (3)物体所受重力G＝ρgV＝2.8×103 kg/m3×10 N/kg×1 m3＝2.8×104 N；由图可知动滑轮上有3股绳，所以n＝3；滑轮组的机械效率η＝＝80%。＝＝＝ 【考查角度】 　 1．杠杆平衡：杠杆保持______，即达到平衡状态。 2．实验前，调节平衡螺母使杠杆在________平衡。 (1)平衡螺母的调节方法：“左高_____调，右高_____调”，杠杆平衡后的实验过程中不能再调节平衡螺母。 (2)调节杠杆在水平位置平衡的目的：___________________。 3．选择杠杆中点作为支点的原因：__________________________。 4．实验方法：实验时，要改变力和力臂的大小，多做几次实验，以避免_______，找出________。 5．实验改进：将砝码换成弹簧测力计的好处是能________________________，实验操作更方便。 6．拓展：弹簧测力计由竖直拉杠杆变成倾斜拉杠杆，测力计示数发生变化。如图所示，拉力力臂______，弹簧测力计示数______。 7．结论：杠杆的平衡条件是动力乘动力臂等于阻力乘阻力臂，用公式表示为_________________________。 【对点训练】 如图所示是小明和小华探究“杠杆的平衡条件”的实验装置。每个钩码的重力均为0.5 N，杠杆上每小格等距。 　　 (1)实验前，将杠杆置于支架上，当杠杆静止时，如图甲所示，此时可以把右端的平衡螺母向_____(选填“左”或“右”)调节，直至使杠杆在水平位置平衡；在后面的实验过程中______(选填“能”或“不能”)再进行上述操作。 (2)如图乙，小明在实验时分别沿着竖直向下和斜向下两个方向拉弹簧测力计，都能使杠杆在水平位置平衡。同组的小华认为，竖直向下拉动弹簧测力计操作更方便，原因是____________________________。 (3)实验中，通过改变钩码和弹簧测力计的位置或钩码的个数来改变力臂或力的大小进行多次实验，目的是_______________。 (4)如图丙所示，若在杠杆B点处挂4个钩码，则A点处应挂_____个相同的钩码，杠杆仍然在水平位置平衡；在右侧第2格竖直向下拉动弹簧测力计，此时弹簧测力计的示数是_____ N。 (5)他们继续探究：保持钩码数量和位置不变，杠杆在水平位置平衡时，测出多组动力臂L1和动力F1的数据，绘制了L1－F1的关系图象，如图丁所示。请根据图象推算，当L1为25 cm时，F1为_______ N。 【拓展提升】 (6)如图戊所示，也可以用弹簧测力计替代钩码完成实验。用弹簧测力计竖直向上拉杠杆，使杠杆处于水平平衡状态，则弹簧测力计的示数为_____N；当弹簧测力计逐渐向右倾斜时，杠杆仍然在水平位置平衡，则弹簧测力计示数将______(选填“变大”“变小”或“不变”)。 　　 (7)如图己所示，利用杠杆平衡条件，小红认为也可以测出某一小石块的密度，具体步骤如下： ①把小石块和钩码分别挂在杠杆上，调节位置使杠杆水平平衡，用刻度尺分别量出石块悬挂处到支点的距离l1和钩码悬挂处到支点的距离l2； ②将小石块浸没在水中，保持l1和钩码的数量不变，调节钩码位置使杠杆重新水平平衡，测出钩码悬挂处到支点的距离l3； ③已知l2∶l3＝3∶2，则小石块的密度ρ石＝_________ kg/m3。(已知ρ水＝1.0×103 kg/m3) 【考查角度】 1．实验原理：_______。 2．实验器材：滑轮组、钩码、____________、_______。 3．操作：实验过程中，拉动弹簧测力计的方式为__________________拉动。 4．实验方法：___________法。 (1)探究滑轮组的机械效率与所吊重物重力大小的关系：使用_________滑轮组，将_________数量的钩码提升相同高度； (2)探究滑轮组的机械效率与动滑轮重力大小的关系；控制滑轮组所吊钩码的数量_________，改变动滑轮的_________或换用重力_________的动滑轮。 5．功的计算：有用功W有＝______，拉力所做的功为总功，即W总＝______。 η＝ 6．实验过程中应在弹簧测力计______拉动时读数。若在弹簧测力计______时读数，未考虑_______对实验的影响。 7．提高机械效率的方法 (1)增大______；(2)减小_______重；(3)减小机械摩擦。 8．实验结论 (1)同一滑轮组，提升的重物________，机械效率越高； (2)提升相同的重物，_______越重，机械效率越低； (3)滑轮组的机械效率与提升的______、________、______有关，与省力多少、拉力大小、提升高度无关。 【对点训练】 “测滑轮组的机械效率”的实验数据如下表： 实验 次数 物重 G(N) 物体上升 高度h(m) 拉力 F(N) 绳子自由端移动距离s(m) 机械 效率η 1 4 0.1 2.0 0.3 66.7% 2 5 0.1 0.3 69.4% 3 6 0.1 2.6 0.3 (1)实验时，应沿竖直向上的方向______拉动弹簧测力计。 (2)第2次实验中，弹簧测力计的示数如图所示为_______ N。 (3)第3次实验，滑轮组的机械效率是_________。(保留一位小数) (4)如果用这个滑轮组提升7 N的重物，则它的机械效率可能是_____(填字母)。 A．60%　　　B．70%　　　C．80% 【拓展提升】 (5)比较这三次实验数据可得到的结论是______________________________ ____________________________。 (6)实验过程中用如图所示的滑轮组提升相同的物体时，增大物体匀速上升的速度，滑轮组的机械效率______(选填“变大”“变小”或“不变”)。 (7)实验过程中边拉动弹簧测力计边读数，弹簧测力计示数不稳定，有同学认为应静止时读数，你认为这种方法是______(选填“正确”或“错误”)的，因为他没有考虑到_______对实验的影响。 (8)除了图中所示器材外，还需的测量工具是_______。 $$