第十二章简单机械 章末知识复习 ----2024-2025学年人教版物理八年级下学期

第十二章 简单机械 章末知识复习 ①　 　　②　 　　③　 　　④　 　　⑤　 　　⑥　 　  ⑦　 　　⑧　 　　⑨　 　　⑩　 　　 　 　  F1l1=F2l2 < > = 改变力的方向 等臂杠杆 不可以 省力杠杆 比值 摩擦 物重 实验　探究杠杆的平衡条件 静止 杠杆自身重力 左 右 直接 读取力臂 偶然 普遍 动力×动力臂=阻力×阻力臂 F1l1=F2l2 【交流讨论】 1.将一端的钩码换成弹簧测力计的好处:能直接测出拉力的大小,实验操作更方便。 2.弹簧测力计从竖直拉杠杆变成倾斜拉杠杆,弹簧测力计示数逐渐变大,因为拉力的力臂变小了。 3.在杠杆平衡时,两边同时增减钩码后,判断杠杆是否依然保持平衡的方法:看支点两边的力和力臂的乘积是否相等,若不相等,则哪边的乘积大,杠杆就向哪边倾斜 [强化应用] 小龙利用下面的装置探究杠杆的平衡条件,请你帮助他完成下列的实验操作。 (1)实验前,杠杆如图甲所示,此时杠杆　 　(选填“达到”或“没有达到”)平衡状态。应将螺母向　 　(选填“左”或“右”)调节,才能使杠杆在水平位置平衡。这样做的目的是　 　,把质量分布均匀的杠杆的中点作为支点,其目的是消除　 　对实验的影响。  达到 左 便于测量力臂 杠杆自重 (2)调节杠杆在水平位置平衡后,如图乙所示,小龙在杠杆上的A点处挂3个钩码,为使杠杆重新平衡,应在B点挂　 　个钩码。如果把A点的钩码向左移动2个格,则B点的钩码应该向　 　移动　 　个格。  (3)在乙图中,如果在B点用弹簧测力计竖直向下拉,使杠杆在水平位置平衡。当弹簧测力计在原位置逐渐向右倾斜时,使杠杆仍然在水平位置平衡,则弹簧测力计的示数将　 　 . (选填“变大”“变小”或“不变”)。  2 右 3 变大 (4)在杠杆两端加挂钩码,并移动钩码,使杠杆在水平位置平衡,测出力臂,多次实验并把数据记录在表格中。 小龙根据以上数据得出杠杆的平衡条件是　 　。  F1l1=F2l2 次序 F1/N l1/cm F2/N l2/cm 1 1 10 2 5 2 2 10 1 20 3 2 15 3 10 (5)在实验中,改变力和力臂的大小得到多组数据的目的是　 　(填序号)。  A.使测量数据更准确 B.多次测量取平均值减小误差 C.避免偶然性,使实验结论具有普遍性 (6)杠杆在生活中有很多应用。现欲使如图丙所示的静止跷跷板发生转动,乙同学可采取的做法是　 　。  C 向后移动 (7)小龙同学所在的实验小组在完成规定实验后,他们想进一步探究:如果杠杆受到F2、F3两个阻力,结果会怎样?通过实验,他们得到了如图丁所示的结果。根据这个结果,可以初步得出,在这种情况下杠杆的平衡条件为F1l1=　 　。(F1、F2、F3的力臂分别用l1、l2、l3表示)  F2l2+F3l3 1.(2024广东)如图为某款剪刀的示意图。握住手柄修剪树枝时,剪刀可视为杠杆,该杠杆的特点是( ) A.省力 B.费力 C.省功 D.省距离 A 2.(2023深圳)下列属于费力杠杆的是( ) A.汽车方向盘 B.门把手 C.水龙头 D.雨刮器　 D 3.(2022广东)分别使用图中四种装置匀速提升同一重物,不计滑轮重、绳重和摩擦,最省力的是( ) A 4.(2023广东)杠杆在如图所示位置静止,此时杠杆　 　(选填“是”或“不是”)处于平衡状态。调节杠杆两端的螺母,使杠杆保持水平并静止,此操作可方便测量力臂,原因是此时　 　。  是 力臂在杠杆上,便于直接从杠杆上读出 5.(2023深圳)如图甲所示,A、B是两个完全相同的物体,琴琴同学分别将A、B两物体拉到斜面顶端,对物体做功情况如图乙所示,请问对物体A做的有用功是　 　J,对物体B做的额外功是　 　J。  2 0.5 6.(2024广州)如图甲所示,质量不计的晾晒架钩在支撑物上,挂上衣服后,晾晒架可看成以O为支点的杠杆,图乙是其简化图,晾晒架上A、B、C、D四点在同一水平线上。 (1)B、C、D是挂衣处,同一件衣服挂在B时,A点受到的支持力最小,请说明理由:　 . . 。若衣服重3.6 N,则此支持力最小值为　 　N。  根据杠 杆的平衡条件可得F支×OA=G衣服×l衣服,G衣服、OA不变,衣服挂在B点时l衣服最小,则F支最 小,即A点受到的支持力最小 4 (2)请在图乙中:①画出B点受到衣服的拉力F,②画出拉力F的力臂l。 答案:(2)如图所示 7.(2021广东节选)用图甲所示的滑轮组提升重200 N的物体,已知拉力F为80 N,不计绳重和摩擦,物体和绳子自由端的运动情况如图乙所示,反映绳子自由端运动的图线是　 (选填“A”或“B”),动滑轮重为　 　N。  A 40 8.(2022广东)在“探究杠杆的平衡条件”实验中: (1)小明安装好杠杆后,发现其左端下沉,如图甲所示,为使杠杆在水平位置平衡,应将螺母向　 　调节。  (2)如图乙所示,杠杆调节平衡后,在A处悬挂3个钩码,每个钩码重0.5 N,如果在B处施加一个拉力使杠杆在水平位置再次平衡,当方向为 　时,拉力最小,大小为　 　N。 右 竖直向下 2 (3)课后,小明制作了一个简易杠杆,调节杠杆在水平位置平衡,然后在它两边恰当位置 分别放上不同数量的同种硬币,使其在水平位置再次平衡,如图丙所示,则力臂l1∶l2= 　 　,若两边同时各取走―枚硬币,则杠杆的　 　端将下沉。  2∶1 右 9.(2023广东改编)明代宋应星在《天工开物》中记载的农业生产汲水装置——辘轳,沿用至今。如图甲是一种辘轳,由具有共同转动轴的大轮和小轮组成。提水时,用力使大轮转动,小轮随之转动并缠绕井绳,提起水桶。 (1)如图甲所示,辘轳可视为不等臂杠杆,为方便提水,它是按照　 　(选填“省力”或“费力”)杠杆来设计的。用辘轳提水的某时刻示意图如图乙所示,它的支点是“A”“B”或“C”中的　 　点。  (2)设大轮与小轮的半径比为3∶1,水桶受到的总重力为90 N。若要使辘轳静止在图乙所示位置,作用在C点最小的力应为　 　N。(不计井绳的粗细和自重)  省力 B 30 (3)如图丙所示的水龙头开关的设计也应用了同样的原理,为了更省力,开关应选用　　 . (选填“①”或“②”)。  ① 10.(2023深圳)如图甲是古时劳动人民用工具撬起木料的情景,图乙中已知其中 BO∶OC= 1∶5,木料的体积为4 m3,木料的密度为0.5×103 kg/m3。(g取10 N/kg) (1)求木料所受重力。 解析:(1)木料所受重力 G=mg=ρVg=0.5×103 kg/m3×4 m3×10 N/kg=2×104 N。 答案:(1)2×104 N (2)如图乙,在B端有一木料对绳子的力F1为1×104 N,当F2为多大时,木料刚好被抬起? 答案:(2)2×103 N　 (3)随着时代发展,亮亮同学发现吊车能更方便地提起重物。如图丙所示,用一吊车匀速向上提起木料,已知提升的功率为 P=10 kW,那这个吊车在10 s内可以将该木料提升的高度为多高? 答案:(3)5 m 11.(2021广东)杆秤是从我国古代沿用至今的称量工具,如图是小明制作的杆秤的示意图,使用时,将待称物体挂在秤钩上,用手提起B或C(相当于支点)处的秤纽,移动秤砣在秤杆上的位置D,使秤杆达到水平平衡时可读出待称物体的质量,此秤最大称量是10 kg,秤砣最远可移至E点,秤杆和秤钩的质量忽略不计,AB、BC、BE的长度如图所示。(g取10 N/kg)求: (1)提起哪处的秤纽,此秤的称量最大? 解析:(1)提起B处秤纽时,动力臂最大,根据杠杆平衡条件可知,秤的称量最大。 答案:(1)B处秤纽　 (2)秤砣的质量为多少? (3)当提起C处秤纽称一袋质量为2 kg的荔枝时,D与C之间的距离为多少? 答案:(2)0.4 kg　(3)0.25 m 类型一　滑轮组类 1.(2024绥化改编)如图所示,工人用250 N的拉力F,将质量为40 kg的货物用滑轮组匀速提升到3 m高的二楼,此过程中货物上升的速度是0.2 m/s,g取10 N/kg,求: (1)工人用滑轮组提升货物时做功的功率。 微专题五　功、功率及机械效率的综合计算 答案:(1)100 W (2)若动滑轮的重力为80 N,则克服绳重和摩擦所做的额外功。 解析:(2)提升货物做的有用功为W有用=Gh=mgh=40 kg×10 N/kg×3 m=1 200 J, 拉力F做的功为 W总=Fs=250 N×2×3 m=1 500 J, 额外功为W额外=W总-W有用=1 500 J-1 200 J=300 J, 克服动滑轮重力做的额外功 W动=G动h=80 N×3 m=240 J, 则克服绳重和摩擦所做的额外功为W=W额外-W动=300 J-240 J=60 J。 答案:(2)60 J　 (3)滑轮组的机械效率。 (4)为提高该滑轮组的机械效率,请你提出一条合理建议。 (4)为提高该滑轮组的机械效率,可增大提升货物受到的重力(减轻动滑轮重,或减小摩擦或绳重)。 答案:(3)80% (4)增大提升货物受到的重力(或减轻动滑轮重,或减小摩擦或绳重)。 答案:(1)1.5×103 N (2)拉力F在20 s内做的功。 (3)整个装置的机械效率。(精确到0.1%) 答案:(2)1.8×104 J　(3)83.3% 类型二　斜面类 3.如图所示,斜面长s=8 m,高h=3 m。用平行于斜面的拉力F=50 N,将重力为G=100 N 的物体,由斜面的底端匀速拉到顶端,用时t=10 s。求: (1)有用功W有用。 (2)拉力做功的功率P。 解析:(1)有用功为 W有用=Gh=100 N×3 m=300 J。 答案:(1)300 J　(2)40 W (3)物体受到的摩擦力f。 (4)该斜面的机械效率η。 答案:(3)12.5 N　(4)75% 类型三　杠杆类 4.如图甲所示,轻质杠杆在水平位置平衡。现利用该杠杆提升货物(如图乙所示),货物P重120 N,在竖直向下、大小为120 N的拉力F的作用下,该杠杆从图中水平位置缓慢匀速转至虚线位置,此过程中货物P上升的高度为0.8 m,拉力F下降的高度为1 m。求: (1)提升货物做的有用功W有用。 (2)拉力F做的额外功W额外。 (3)该杠杆的机械效率η。 解析:(1)提升货物做的有用功 W有用=Gh=120 N×0.8 m=96 J。 答案:(1)96 J　(2)24 J　(3)80% (2)拉力F做的总功为 W总=Fs=120 N×1 m=120 J, 额外功 W额外=W总-W有用=120 J-96 J=24 J。 解析:(1)提升该物体做的有用功 W有用=Gh=180 N×0.2 m=36 J。 答案:(1)36 J (2)拉力F所做的功。 答案:(2)40 J　 (3)木棒所受的重力。 答案:(3)10 N 解析:(2)由杠杆平衡条件可得 (G-F1)×OB=F2×OC, 则F2= = =2×103 N。 解析:(3)由P=可得,这个吊车在10 s内做的功 W=Pt=10×103 W×10 s=1×105 J, 由W=Gh可得,提升的高度 h===5 m。 解析:(2)秤处于最大称量状态时,根据杠杆平衡条件得mmaxg×AB=m秤砣g×BE, 所以秤砣的质量 m秤砣=mmax=×10 kg=0.4 kg。 (3)根据杠杆平衡条件得 m荔g×AC=m秤砣g×CD, 所以D与C之间的距离 CD=AC=×(0.02 m+0.03 m)=0.25 m。 解析:(1)由图可知,n=2,绳端移动的速度为v=nv物=2×0.2 m/s=0.4 m/s, 工人用滑轮组提升货物时做功的功率为P===Fv=250 N×0.4 m/s=100 W。 解析:(3)滑轮组的机械效率为 η===80%。 2.在一次车辆故障处理过程中,拖车所用的装置可以简化为如图所示的滑轮组,交警指挥拖车只用了20 s时间,将水平路面上质量为1.5 t的故障车匀速拖离了现场。若故障车被拖离的速度是0.5 m/s,钢绳自由端的拉力F为600 N,地面与故障车的摩擦力为车重的(不计滑轮重,g取10 N/kg)。求: (1)钢绳A受到的拉力大小。 解析:(1)故障车所受的重力G=mg=1.5×103 kg×10 N/kg=1.5×104 N, 因为地面与故障车的摩擦力为车重的, 所以故障车受到的摩擦力f=G=×1.5×104 N=1.5×103 N, 因为故障车做匀速直线运动,所以钢绳A受到的拉力FA=f=1.5×103 N。 解析:(2)由v=可知,故障车运动的距离 s车=v车t=0.5 m/s×20 s=10 m, 由题图可知n=3,钢绳自由端移动的距离 s=ns车=3×10 m=30 m, 拉力F在20 s内做的功 W总=Fs=600 N×30 m=1.8×104 J。 (3)整个装置的机械效率η====0.833=83.3%。 (2)拉力所做的功为 W总=Fs=50 N×8 m=400 J, 拉力的功率P===40 W。 解析:(3)额外功为 W额外=W总-W有用=400 J-300 J=100 J, 由W额外=fs得,物体受到的摩擦力 f===12.5 N。 (4)该斜面的机械效率为 η===0.75=75%。 (3)该杠杆的机械效率 η===0.8=80%。 5.如图所示,一根均匀的细木棒OC,OA=OC,B为OC的中点。小明在C点施加始终竖直向上的拉力F将挂在A点的重为180 N的物体匀速提升0.2 m,木棒的机械效率为90%,不计摩擦和绳重。请你求解下列问题: (1)提升该物体做的有用功。 解析:(2)由η=可得,拉力F所做的功 W总===40 J。 解析:(3)因为W总=W有用+W额外,所以克服木棒所受的重力做的额外功 W额外=W总-W有用=40 J-36 J=4 J,因为OA=OC,B为OC的中点,所以OB=2OA;由相似三角形的知识可知,当物体上升0.2 m时,B点(重心)将上升h′=0.4 m; 不计摩擦和绳重,由W额外=G木h′可得,木棒所受的重力G木===10 N。 $$