第十二章简单机械 课件-2024-2025学年人教版物理八年级下册

第十二章　简单机械 第1节　杠杆 1 知识梳理 导学园地 1.杠杆 (1)定义:在　　　的作用下能绕着　　　　转动的硬棒就是杠杆。  (2)杠杆的五要素: ①支点O:杠杆可以绕其　　　　的点;  ②动力F1:使杠杆　　　　的力;  ③阻力F2:　　　　杠杆转动的力;  ④动力臂l1:从支点到　　　　　　　　的距离;  ⑤阻力臂l2:从支点到　　　　　　　　的距离。  2.探究杠杆的平衡条件 (1)杠杆在动力、阻力作用下　　　　　　时,我们称之为杠杆平衡。  (2)杠杆的平衡条件是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　,或写为　　　　　　　。    1.“硬棒”可以是直的,也可以是弯的,或者说是任意形状的。 2.(1)力臂是支点到力的作用线的距离,不是支点到力的作用点的距离。 力 固定点 转动 转动 阻碍 动力作用线 阻力作用线 静止 动力×动力臂=阻力×阻力臂 F1l1=F2l2 知识梳理 导学园地 3.杠杆的分类   (2)动力和阻力是杠杆受到的力,是其他物体作用在杠杆上的力,不要把杠杆作用给别的物体的力误认为是杠杆受到的力。 3.既省力又省距离的杠杆是不存在的。 杠杆类别 省力杠杆 费力杠杆 等臂杠杆 力臂的大 小关系 l1　　　l2  l1<l2 l1　　　l2  力的大 小关系 F1<F2 F1　　　F2  F1　　　F2  特点 省力但　　　  省　　　　但 费力  既不省力, 也不省距离 应用 撬棒、核桃钳 钓鱼竿、筷子 天平 > = > = 费距离 距离 知识点一:杠杆 【典题1】如图所示,轻质杠杆ABO平衡,请作出动力F1的力臂l1和杠杆所受阻力F2的示意图。 答案：如图所示 名师点睛 画杠杆力臂“四步法” 【变式1-1】指甲剪的示意图如下图所示。请在图中画出杠杆ABO以O点为支点时动力F1的力臂l1和阻力F2。(忽略摩擦,保留作图痕迹) 答案：如图所示 知识点二:探究杠杆的平衡条件 【典题2】下面是“探究杠杆的平衡条件”实验。 (1)实验前,杠杆左端下沉,如图甲所示,则应将平衡螺母向　　　　(选填“左”或“右”)调节,直至杠杆在水平位置平衡。  (2)调节钩码的位置,使杠杆重新在水平位置平衡,读出实验数据并记录在表格中。如图乙所示,阻力臂l2为　　　　 cm。    右 8.0 (3)分析表中实验数据,得出杠杆的平衡条件为　　　　　　(用F1、F2、l1、l2表示)。  第3次实验的杠杆类型属于　　 (选填“省力”“费力”或“等臂”)杠杆,教室里的劳动工具中有这类杠杆,请举一例:　　 ;并简要说明你的判断理 由:　 　 。  (4)如图丙所示,F始终与杠杆垂直,将杠杆缓慢地由位置A拉至位置B的过程中,F的大小将　　　　(填选项字母)。 　　　 　　　　 　　　　 A.不变 B.变小 C.变大 D.先变大后变小 F1l1=F2l2 实验序号 动力F1/N 动力臂l1/cm 阻力F2/N 阻力臂l2/cm 1 0.5 16.0 1.0   2 1.0 15.0 1.0 15.0 3 2.0 15.0 1.5 20.0 费力 扫帚 C 扫帚在使用时,动力臂小于阻力臂 名师点睛 关于“探究杠杆的平衡条件”实验 (1)调节平衡螺母的方法:“左低右调,右低左调”。 (2)使杠杆在水平位置平衡的目的是便于测量力臂,读出力臂大小,消除杠杆自重对平衡条件的影响。 (3)实验中,多次实验收集不同数据的目的是使实验结论更具有普遍性。 【变式2-1】如图所示,杠杆在拉力F的作用下水平平衡,现将弹簧测力计绕C点从A位置转动到B位置的过程中,杠杆始终保持水平平衡,拉力F的变化情况是(　　)。 A.一直变大 B.一直变小 C.一直不变 D.先变大后变小 【变式2-2】某同学用如图所示装置做“探究杠杆平衡条件”的实验,图中 杠杆匀质且刻度均匀。当杠杆水平平衡后,在左侧第2格挂3个相同的钩码, 则应在右侧第3格上挂　　　　个相同的钩码才能使杠杆水平平衡;若在右 侧改用弹簧测力计向下拉,弹簧测力计由竖直方向逐渐向左转动,杠杆始终保持水平平衡,则弹簧测力计的示数将逐渐　　　　(选填“增大”“减小”或“不变”)。  A 2 增大 知识点三:杠杆的分类 【典题3】“劳则思,思则善心生”,劳动的过程就是一种学习。某学校劳动教育课堂上,以下劳动场景中,利用了费力杠杆的是(　　)。 B 名师点睛 判断杠杆种类的方法 【变式3-1】同学们常用的燕尾夹如图所示,AB=BC,当用力摁住C点打开该夹子时,可把　　　　点看作支点,此时夹子可近似看作　　　　(选填“省力”“费力”或“等臂”)杠杆。 B 等臂 【易错专攻】 易错点:杠杆的平衡条件 小明做“探究杠杆平衡条件”的实验装置如图所示,实验中杠杆始终处于水平平衡状态,若在C 处逐渐改变弹簧测力计拉力的方向,使其从①→②→③,则拉力的变化情况是(　　)。 A.先变小后变大 B.先变大后变小 C.逐渐变大 D.逐渐变小 A 2.如图所示,杠杆OBA可绕O点在竖直平面内转动,OB=2BA,在B点悬挂一个10 N的重物G,在A点施加竖直向上的动力F1使杠杆OBA水平平衡(杠杆重力及摩擦均忽略不计),下列说法正确的是(　　)。 A.在A点施加竖直向上的力F1时,该杠杆是费力杠杆 B.作用在A点的力F1的大小为5 N C.如果重物的悬挂点B向O点移动,要使杠杆水平平衡,F1应变小 D.若将作用于A点的力F1变为图中F2,要使杠杆水平平衡,F2应小于F1 易错提醒 (1)杠杆平衡指杠杆在动力、阻力作用下静止或匀速转动。 (2)决定杠杆平衡的因素不是力,也不是力臂,而是力跟力臂的乘积。 (3)当F1l1≠F2l2时,杠杆失去平衡,向力和力臂的乘积较大的一侧偏转。 C 【基础达标练】 1.2024年8月8日,在巴黎奥运会皮划艇静水项目男子双人划艇500米决赛 中,我国选手勇夺冠军。如图所示,运动员手中的桨可视为杠杆,下列工 具正常使用时,与桨属于同类杠杆的是(　　)。 A 2.同学们常用的燕尾夹如图所示,MON 可以看作一个杠杆。当用力摁住N点打开夹子时,此杠杆示意图表示合理的是(　　)。 C 3.如图甲所示的杠杆是水平平衡的。如果在支点两侧的物体下方分别加挂一个等重的物体,如图乙所示,则杠杆(　　) A.右端下沉 B.左端下沉 C.要保持平衡应将左端的物体向右移动 D.要保持平衡应在右端再加挂一个物体 4.停车场入口处常用横杆来控制车辆的进出,如图甲所示。我们可以把该装置简化成如图乙所示的杠杆。若横杆AB粗细相同、质量分布均匀,重G=120 N,AB=2.8 m,AO=0.3 m。要使横杆AB保持水平平衡,需在A端施加竖直向下的力F=　　　　N。 A 440 5.(2024江苏徐州中考)如图所示,请画出撑开雨伞时,撑杆对伞骨作用力F的力臂l。 答案：如图所示 【能力提升练】 6.下面是某实验小组在“研究杠杆平衡条件”的实验。 实验序号 F1/N L1/m F2/N L2/m 1 2.0 0.05 △ 0.10 2 3.0 0.10 2.0 0.15 3 2.0 0.30 3.0 ☆ (1)实验时应先调节杠杆在　　　　位置平衡,若出现如图甲所示情况,应将杠杆的平衡螺母向　　 (选填“左”或“右”)调节。  (2)杠杆平衡后,他们在图乙所示的A的位置挂上3个钩码,为了使杠杆在水平位置平衡,这时应在B的位置挂上　　 个相同的钩码。  (3)上表是该小组在实验中记录杠杆平衡的部分数据,空格处所缺的数据为: △=　　　　,☆=　　　　。  水平 左 4 1.0 0.20 $$第十二章　简单机械 第4节　机械效率 1 知识梳理 导学园地 1.有用功、额外功和总功 (1)在实验中,将钩码提升一定的高度是我们的工作目的,动滑轮对钩码的 　　　　所做的功,叫作有用功,用　　　表示。  (2)用动滑轮提升钩码时,我们还不可避免地要克服动滑轮本身所受的 　　　　以及　　　　　等因素的影响而多做一些功,这部分功叫作额外功,用　　　　表示。  (3)有用功与　　　　功之　　　是总共做的功,叫作总功,用W总= 　　　 　 　　来表示。  2.机械效率 (1)定义:　　　　跟　　　　的比值,即η=　　　　。  (2)规律:有用功总是　　　　总功,因此η总是小于　　　。   1.机械效率是一个比值,本身没有单位。 2.机械效率不是固定不变的,它由总功和有用功两个因素共同决定,它反映的是有用功在总功中所占的比例,与具体做功多少、是否省力无关。 拉力 W有用 重力 摩擦力 W额外 额外 和 W有用+W额外 有用功 总功 　　 小于 1 知识点一:有用功、额外功和总功 【典题1】工人师傅使用如图所示的滑轮组提起10 N的重物,使它 上升0.2 m,拉力是 4 N,拉力的作用点上升了0.6 m,拉力所做的功 为　　J,这个功叫　　　　功;克服物体重力所做的功为　 J, 这个功叫　　　　功。用来克服滑轮重力、绳重和滑轮间摩擦所做 的功为　　　　J,这个功叫　　　　功。  名师点睛 有用功和额外功 (1)有用功相当于不用机械直接用手对物体所做的功,总功是利用机械所做的功。 (2)有用功和额外功并不是绝对的,对某一情况是有用功,对另一种情况可能就是额外功。 2.4 总 2 有用 0.4 额外 【变式1-1】小明的体重为500 N,用重10 N 的水桶提着重100 N的水,登上5 m高的教室,在这一过程中,他做的有用功和额外功分别是(　　)。 A.500 J,50 J B.500 J,2 550 J C.550 J,2 500 J D.3 000 J,50 J B 知识点二:机械效率 【典题2】在小区改造工程中,工人师傅用滑轮组提升建筑材料,如图所示。滑轮组挂在固定的钢架上,每个滑轮重为150 N。绳子自由端受到的拉力F为500 N,材料在30 s内匀速上升了3 m,不计绳重和摩擦,下列说法正确的是(　　)。 A.绳子自由端的速度为0.1 m/s B.拉力F的功率为50 W C.滑轮组的机械效率为90% D.钢架受到的拉力为1 500 N C 名师点睛 滑轮组机械效率的计算 (1)竖直匀速提升物体时 ①有用功:W有用=Gh; ②总功:W总=Fs=F·nh; ③机械效率:η==。 (2)匀速水平拉动物体时 ①有用功:有用功在数值上等于摩擦力与物体移动距离的乘积,即W有用=fs物; ②总功:拉力F所做的功,即W总=Fs绳=Fns物; ③机械效率:η==。 【变式2-1】如图所示,斜面长s=10 m,高h=4 m。用沿斜面向上的拉力F,将一个重为150 N的物体由斜面底端A匀速推到顶端B,若斜面的机械效率为80%,则此过程中拉力F=　　　N。 75 知识点三:测量滑轮组的机械效率 【典题3】在探究“影响滑轮组机械效率的因素”时,小明提出如下猜想。 猜想一:滑轮组机械效率与被提升物体所受的重力有关。 猜想二:滑轮组机械效率与动滑轮所受的重力有关。 为了验证猜想,准备的器材如下:两个相同的滑轮、一根细绳、钩码若干、刻度尺和弹簧测力计;小明把两个滑轮分别作为定滑轮和动滑轮组装成滑轮组,用该滑轮组提升不同数量的钩码进行了三次实验,数据见下表。 实验 序号 钩码所 受的重 力G/N 提升 高度 h/m 拉力 F/N 绳端移 动的距 离s/m 机械 效率η 1 2.0 0.1 1.0 0.3 66.7% 2 4.0 0.1 1.8 0.3 74.1% 3 6.0 0.1 2.5 0.3   请回答下列问题: (1)表中第3次实验时滑轮组的机械效率为　　　　;根据表中数据在图中 画出该滑轮组的绕线方式。  (2)分析表中数据可知:用同一滑轮组提升不同的物体,物体越重,滑轮组的 机械效率　　　　(选填“越高”“越低”或“不变”)。  (3)为了验证猜想二,还需增加的实验器材是　　　 　　　　　。  名师点睛 实验应明确的两个问题 (1)在实验测量的过程中,为了使弹簧测力计的示数是一个定值,应该让弹簧测力计在竖直方向上匀速运动。 (2)控制变量法的应用:要想探究不同装置滑轮组的机械效率,应控制滑轮组提升的钩码和上升的高度都不变,再记录每一次弹簧测力计的示数,计算出机械效率的大小。 80.0% 越高 自重不同的动滑轮 答案：如图所示 【变式3-1】用如图所示的滑轮组提升重物,将质量为36 kg的重物5 s内匀速提升1 m,作用在绳自由端的拉力为200 N。不计绳重和摩擦,则动滑轮受到的重力为　　　　N,该滑轮组的机械效率为　　　　　　　。g取10 N/kg。  40 90% 【易错专攻】 易错点:机械效率的概念 1.下列关于机械效率的说法正确的是(　　)。 A.机械效率高的机械省力 B.机械效率低的机械,有用功在总功中占的比例小 C.机械效率高的机械,有用功做得多 D.机械效率可以高达100% B 2.下列关于功、功率、机械效率的说法正确的是(　　)。 A.功率越大,做功越快,机械效率越大 B.做功越少,功率越小,机械效率越小 C.功率越大,反映做功越快,与机械效率无关 D.机械效率越大,表明它做的功越多 易错提醒 由于对机械效率的概念理解不深,常常把机械效率与功率、是否省力以及有用功的多少相混淆。 C 【基础达标练】 1.下列关于机械效率的说法正确的是(　　)。 A.越省力的机械,机械效率越高 B.做功越少的机械,机械效率越低 C.做功越慢的机械,机械效率越低 D.总功相同,有用功越大的机械,机械效率越高 2.如图所示,小明利用动滑轮匀速提升木箱。下列做法可以提高动滑轮机械效率的是(　　)。 A.适当增加木箱重力 B.增大木箱上升高度 C.增大提升木箱的速度 D.换用质量更大的动滑轮 D A 3.用滑轮组进行“一瓶水提升一个人”活动,如图所示,水瓶匀速直线下降10 m,使人匀速升高0.5 m,水瓶对绳a的拉力F1=30 N,绳b对人的拉力F2=480 N。此过程(　　)。 A.有用功为300 J B.F1做功与F2做功一样快 C.F1做的功小于F2做的功 D.滑轮组的机械效率为80% 4.用四个完全相同的滑轮组成如图所示的甲、乙两个滑轮组,把相同的物体匀速提升相同的高度。若用η甲、η乙分别表示甲、乙两滑轮组的机械效率,W甲、W乙分别表示拉力所做的功(不计绳重与摩擦),则( )。 A.η甲=η乙,W甲=W乙 B.η甲>η乙,W甲>W乙 C.η甲<η乙,W甲<W乙 D.η甲>η乙,W甲<W乙 D A 5.(2024山东泰安中考)如图所示,汽车通过滑轮组将物体吊起。已知汽车的质量为3×103 kg,牵引力F1为4 000 N,对绳子的拉力F2为2 500 N;物体的重力为6 000 N,物体匀速上升的速度始终为0.5 m/s,汽车受到的摩擦力为汽车重力的,g取10 N/kg。下列说法(　　)。 ①滑轮组的机械效率为80% ②汽车受到的摩擦力为150 N ③汽车牵引力在4 s内做的功为8×103 J ④汽车牵引力的功率为6 000 W A.只有①正确 B.只有①④正确 C.只有①②正确 D.只有③④正确   B 6.在“使用动滑轮”活动中,小科利用如图所示的装置,用竖直向上的大小 为10 N的拉力F使物体A匀速提升了0.1 m。如果该装置的机械效率为70%, 则这一过程中,克服物体A的重力所做的功为　　　　J,这个值也是物体A 增加的机械能。 7.如图所示,用沿斜面向上大小为4 N的拉力,将一个重5 N的物体从斜面底 端匀速拉至顶端。已知物体沿斜面上滑的距离为5 m,上升的高度为3 m,则 物体受到的摩擦力为　　　N,斜面的机械效率为　　　 。  1.4 1 75% 【能力提升练】 8.《天工开物》是我国古代的科学著作,书中记载着大量的古代农业机械。其中这样写道:“凡河滨有制筒车者,堰陂障流,绕于车下,激轮使转,挽水入筒,一一顷于枧内,流入亩中。昼夜不息,百亩无忧。”该段文字描述了筒车这样一种以水流作动力,用来取水的机械,如图所示。若接水槽离取水处高4 m,水轮上有12个取水筒,一个取水筒每次可取水4 kg,筒车旋转一周所用时间为60 s。g取10 N/kg。(接水槽离倒水处的高度忽略不计。) (1)请从能量转化的角度,简要分析筒车的工作原理。 解：水流具有一定的质量和速度,具有一定的动能,水 流通过做功使水的高度增大,重力势能增大,是动能转化 为重力势能。 (2)求该筒车旋转一周对进入接水槽的水所做的功。 (3)若水流冲击筒车的功率为40 W,求筒车旋转一周取水的机械效率。 解:该筒车旋转一周提升的水的质量为m=12×4 kg=48 kg; 对水所做的功为W=Gh=mgh=48 kg×10 N/kg×4 m=1 920 J。 (3)水流冲击筒车的功率为40 W,水流所做的功为W'=Pt=40 W×60 s=2 400 J; 筒车旋转一周取水的机械效率为η==×100%=80%。 9.(2024江苏苏州中考)某起重机的滑轮组结构示意如图所示,其最大载重为5 t。起重机将3 600 kg的钢板匀速提升到10 m高的桥墩上,滑轮组的机械效率为80%。不计钢丝绳的重力和摩擦,g取10 N/kg。求: (1)克服钢板重力做的功W有用。 (2)钢丝绳的拉力F。 (3)滑轮组满载时的机械效率(保留一位小数)。 答案：(1)3.6×105 J　(2)1.125×104 N　(3)84.7% $$第十二章　简单机械 第2节　跨学科实践:制作 简易杆秤 1 1.(2024重庆中考)同学们模仿中药房的戥秤制作杆秤,用筷子作秤杆,用钩码作秤砣,用细线将秤盘系在A点。当不挂秤砣且秤盘不放物体时,在O点提起提纽,秤杆水平平衡;当秤盘放100 g物体、秤砣移到B点时,秤杆再次水平平衡,如图所示。在O到B两条刻度线之间均匀地画上49条刻度线。下列说法正确的是(　　)。 A.自制杆秤的每一格约表示2.08 g B.称中药时B端翘起应减少中药恢复水平平衡 C.如果秤砣磨损则测量结果会比真实质量偏小 D.若将提纽移到O点右侧可以增大杆秤的量程 2.杆秤在我国有几千年的历史,如今很多中药房仍在使用。如图所示, 已测得刺五加药材质量是120 g,其中OB=3OA,若不计杆秤自重,则秤砣 的质量约为　　　　g。接下来要测30 g的人参片需要将秤砣向B点的 　　　(选填“左”或“右”)侧移动。 B 40 右 3.杆秤是一种用来测量物体质量的工具。小阳尝试做了如图所示的杆秤。在秤盘上不放重物时,将秤砣移至O点提纽处,杆秤恰好水平平衡,于是小阳将此处标为零刻度。当秤盘上放一个质量为2 kg的物体时,秤砣移到B处,恰好能使杆秤水平平衡,测得OA=5 cm,OB=10 cm。 (1)计算秤砣的质量。         (2)小阳在B处标的刻度应为　　　　kg。若图中OC=2OB,则C处的刻度应为 　　　kg。 解:(1)由题知,秤盘上放一个质量为2 kg的物体时, 秤砣移到B处恰好能使杆秤水平平衡,由杠杆的 平衡条件有m物g×AO=m砣g×OB, 秤砣的质量为m砣=×m物=×2 kg=1 kg。 2 4 4.在“探究杠杆平衡条件”实验中: (1)请在图甲中画出F1的力臂。 (2)F2的力臂l2为　　　　cm。当F2的大小为1 N时,用竖直向上的力F拉杠杆,仍使杠杆在水平位置平衡,F=　　　　N。  (3)小明学过杠杆知识后自制了一根杆秤(自重不计),如图乙所示,要想增大杆秤的测量范围,你有哪些方法?  (写出一种方法即可)。小明猜想制作的杆秤刻度是均匀的,请你通过推理证实。(写出推理过程,涉及的物理量用图中字母表示) 解：如图所示 10.0 0.5 换用质量更大的秤砣(合理即可) 解：根据杠杆平衡条件可得m1g·OA=m2g·OB,则有OB=·m1,因为OA和m2均为定值, 所以OB和m1成正比,所以制作的杆秤刻度是均匀的。 $$章末复习与拔高 1 【网络建构】 【易错过关】 易错点一:杠杆的动态平衡分析 1.右图为某中学的一位同学在课间跑操结束后手拿班旗时的情景。其中旗杆由质量均匀分布的铝合金管制成,此时旗杆水平放置保持静止状态。若这位同学的左手向旗子方向移动一小段距离,下列说法正确的是(　　)。 A.左手对旗杆的力变小,右手对旗杆的力变大 B.左手对旗杆的力变大,右手对旗杆的力变小 C.左手和右手对旗杆的力都变大 D.左手和右手对旗杆的力都变小 D 易错点二:确定滑轮组的绳子段数 2.利用两个滑轮提升同一重物,滑轮重、绳重、摩擦力均不计,下图的几种组合中,最省力的组合是(　　)。 3.如图所示,三个滑轮悬挂重物的质量相等,若滑轮、绳的重力及滑轮与轴的摩擦忽略不计,则F1、F2、F3的关系为(　　)。 A.F1>F3>F2 B.F1=F2=F3 C.F3>F1>F2 D.F2>F3>F1 C A 【高频考点过关】 考点一:杠杆的平衡条件及其应用 1.锅炉保险阀门的示意图如图所示。当阀门受到的蒸汽压力超过其安全值时,阀门就会被拉开。如OB=2 m,OA=0.5 m,阀门的底面积S=2 cm2,锅炉内气体压强的安全值p=6×105 Pa(杠杆的重力、摩擦均不计,p0=1×105 Pa),则B处所挂重物的重力是(　　)。 A.20 N B.25 N C.30 N D.120 N 2.如图所示,杆秤秤砣的质量为0.2 kg,杆秤的质量忽略不计。若杆秤水平静止时,被测物体和秤砣到提纽的距离分别为0.08 m、0.2 m,则被测物的质量为　　　kg。若秤砣有缺损时,则杆秤所示的质量值　　　　(选填“大于”“小于”或“等于”)被测物的真实质量。    B 0.5 大于 考点二:滑轮和滑轮组的特点及有关计算 3.如图所示,用110 N的拉力刚好可以拉动一重为300 N的物体匀速上升,现用同样的滑轮组拉动重为600 N的物体上升0.1 m。g取10 N/kg。(不计绳及滑轮之间的摩擦),则动滑轮所受的重力G动和拉力分别为(　　)。 A.140 N　185 N B.30 N　185 N C.30 N　210 N D.80 N　210 N C 4.如图甲所示,沿水平方向匀速拉动物体A前进时,若绳子自由端拉力F=90 N,物体A重1 500 N,不计滑轮重、绳重及滑轮与轴之间的摩擦,物体A与地面间的摩擦力是　　　　N,当绳子自由端移动3 m,则物体A移动　　　　m。如图乙所示,建筑工人用滑轮组提升重为220 N的泥桶,动滑轮重为20 N,不计滑轮与轴之间的摩擦及绳重,工人将绳子匀速向上拉6 m,手拉绳子的力为　　　　N。  270 1 80 考点三:与滑轮组有关的功、功率和机械效率的计算 5.如图所示,在200 N的拉力F作用下,用滑轮组将重为300 N的货物匀速提升,在20 s内货物竖直上升了2 m,不计绳重及滑轮上的摩擦。下列说法正确的是(　　)。 A.滑轮组做的有用功为400 J B.拉力F做功的功率为30 W C.滑轮组的机械效率为75% D.此滑轮组提升的货物越轻,机械效率越高 C 6.建筑工地上,起重机吊臂上的滑轮组如图所示。在匀速吊起重为4.8×103 N的物体时,物体4 s内上升了6 m,在此过程中,拉力F为2×103 N。求: (1)起重机吊起重物过程中所做的有用功。 (2)滑轮组的机械效率。 (3)拉力F的功率。 解:(1)起重机吊起重物过程中所做的有用功为 W有用=Gh=4.8×103 N×6 m=2.88×104 J。 (2)由题图知n=3,拉力端移动距离s=3h=3×6 m=18 m, 拉力F做的总功为W总=Fs=2×103 N×18 m=3.6×104 J, 滑轮组的机械效率为η==×100%=80%。　 (3)拉力F的功率为P===9×103 W。 $$★专项集训四　简单机械中的 作图题 1 类型一　杠杆作图 题组1　力臂的画法 1.在图中画出使用铡刀时动力F的力臂l。 解题策略 画杠杆力臂的一般步骤 (1)确定支点:杠杆绕其转动的点,即杠杆上位置不动的唯一固定点。 (2)分清动力和阻力:杠杆受到的能使其转动或者阻碍其转动的力,并画出动力和阻力的作用线。 (3)画力臂:从支点向力的作用线画垂线,支点到垂足间的距离即为力臂。 答案：如图所示 2.(2024山东泰安中考)如图所示,O为杠杆支点,请画出F1的力臂并用字母l表示。 3.我国古代人民为了抵御入侵,常在城池周围建造护城河,通过吊桥升降控制人员进出。吊桥被拉起时的模型图如图所示,请在图中画出拉力F的力臂。 答案：如图所示 答案：如图所示 4.(2024湖北中考)2024年6月2日至3日,嫦娥六号完成了人类首次月球背面采样。如图甲所示,嫦娥六号的机械臂正绕O点转动,将采集的月球样品送往贮存装置。请在图乙画出样品对机械臂上A点的作用力F的力臂l。 5.桔槔是我国古代用于灌溉或汲水的一种器具,是杠杆的一种应用,如图甲所示。图乙是桔槔的简化示意图,请在图乙中作出水桶所受重力示意图,并画出动力的力臂l1。 答案：如图所示 答案：如图所示 题组2　杠杆最小动力的画法 6.学校组织学生参加劳动实践活动,在基地发现了一台活塞式抽水机,在杠杆C处用力便可取水。请在图中画出: (1)阻力F2的力臂l2。 (2)在C处所用最小力F1的示意图。 答案：如图所示 7.一个搬花盆工具的结构示意图如下图所示,其中O是支点,请在图中画出杠杆平衡时作用在A点的最小动力F。 8.如图所示为一根“ ”形杠杆,O为支点,左端悬挂一重物M,现要在A端施加一个最小的力,使M在图示位置保持平衡。某同学在A点画出了最小力F的示意图,该同学的画法是否正确,若不正确请画出正确的示意图。 答案：如图所示 答案：如图所示 9.图甲为一款压蒜神器,图乙为简化的示意图,其中O点为支点,F2为杠杆所受阻力。请在图乙中画出压蒜时,作用在A点的最小动力F1和阻力臂l2。 10.“节约用水,人人有责”,图甲是用水后及时关闭水龙头的情景。水龙头手柄可以视为一根杠杆,请你在图乙中画出施加在A点的最小动力F1及阻力臂l2。   答案：如图所示 答案：如图所示 类型二　滑轮组绕线作图 11.(2024陕西中考)如图所示,工人向下拉绳来提升重物。请用笔画线代替绳子画出滑轮组的绕线方法。 解题策略 (1)n为绳子段数,按照“偶定奇动”进行绕线,即当绳子段数n为奇数时,绳子起始点从动滑轮开始;当绳子段数n为偶数时,绳子起始点从定滑轮开始。 (2)对于定滑轮和动滑轮个数不定的滑轮组,从定滑轮(或动滑轮)开始用铅笔试画,符合要求,绕线完成;如果不符合要求,再从动滑轮(或定滑轮)开始。 答案：如图所示 12.如图所示,小亮用滑轮组将装修材料运到楼上,请用笔画线帮他组装最省力的滑轮组。 13.用轻质滑轮组将重为G的物体提起来,请按要求画出不同绕线方法。要求:F1=,F2=。 答案：如图所示 答案：如图所示 $$★专项集训五　机械效率 相关计算 1 类型一　滑轮组(匀速竖直提升物体) 解题策略 使用滑轮组将重G的物体匀速竖直提升h,所用的拉力为F,s为绳子自由端移动的距离,且s=nh(n为承担物体及动滑轮总重的绳子段数),忽略摩擦及绳重,此时W有用=Gh,W总=Fs(其中s=nh)或W总= W有用+W额外=(G+G动)h。其机械效率为η====,或η====。 1.一辆汽车通过滑轮组将深井中的物体拉至井口的装置图如图所示。已知井深12 m,物体重G=6×103 N,汽车重G车=3×104 N,汽车匀速拉绳子时的拉力F=2.2×103 N,汽车受到的阻力为车重的。求: (1)将物体从井底拉至井口的过程中,汽车拉绳子的拉力对滑轮组做的功。 (2)滑轮组的机械效率。(百分号前保留一位小数) (3)若汽车运动的速度为3 m/s,则将物体由井底拉至井口牵引力的功率。 答案：（1）7.92×104 J　(2)90.9%　(3)1.56×104 W 类型二　滑轮组(匀速水平拉动物体) 解题策略 使用滑轮组水平拉动物体时,有用功就是物体克服与地面间的摩擦力f所做的功,即W有用=fs物,物体在拉力F的作用下做的功是总功,即W总= Fs绳=Fns物(其中s绳=ns物)。其机械效率为η====。 2.在一次车辆故障处置过程中,拖车所用装置简化为如图所示的滑轮组。为了尽快疏通道路,交警指挥拖车只用了25 s的时间,就将水平路面上质量为1.5 t的故障车匀速拖离了现场。若故障车被拖离的距离是100 m,绳子自由端的拉力F是500 N,地面对故障车的摩擦力为车重的。g取10 N/kg。求: (1)故障车移动的速度v车。 (2)拉力F的功率P。 (3)整个装置的机械效率η。 答案：(1)4 m/s　(2)6 000 W　(3)80% 类型三　斜面类 解题策略 沿斜面提升重物时,克服物体重力G做的功是有用功,即W有用=Gh,克服物体与斜面之间的摩擦力做的功是额外功,即W额外=fs;物体在拉力F的作用下沿斜面通过的距离为s,此时拉力对物体做的功是总功,即W总=Fs,其机械效率为η==,或η==。 3.在美丽乡村建设中,政府为某村购置一批健身器材。工人在往车上搬运装有健身器材的箱子时,用长木板搭了一个3 m长的斜面,沿斜面方向对箱子施加500 N的力,把120 kg的箱子在50 s内沿斜面匀速推到1 m高的车厢上,如图所示。g取10 N/kg,求: (1)推箱子做的有用功。 (2)斜面的机械效率。 (3)箱子受到斜面的摩擦力大小。 (4)推力做功的功率。 答案：(1)1 200 J　(2)80%　(3)100 N　(4)30 W 类型四　杠杆类 解题策略 提升物体做的功是有用功,即W有用=Gh,动力对杠杆做的功是总功,即W总= Fs,其机械效率为η==。 4.如图所示,一根质地均匀的细木棒OC,OA=,B为OC 的中点。在C 端用始终竖直向上的50 N的拉力将挂在A点的重为180 N的物体匀速提升0.1 m,求: (1)提升该物体做的有用功。 (2)提升该物体做的总功。 (3)木棒的机械效率(不计摩擦)。 答案：(1)18 J　(2)20 J　(3)90% $$第十二章　简单机械 第3节　滑轮 1 知识梳理 导学园地 1.定滑轮和动滑轮   1.定滑轮的实质是一个等臂杠杆。 2.动滑轮的实质是动力臂为阻力臂两倍的省力杠杆。 项目 定滑轮 动滑轮 定义 工作时轴　　　　　的滑轮  工作时轴　 　　　　　的滑轮  特点 不　　　力,但可以　　　　　　　　  　　　力,但不能　　　　　 　  实质 　　　　杠杆  动力臂是阻力臂　　　的杠杆  固定不动 随物体一起运动 省 改变力的方向 省 改变力的方向 等臂 两倍 知识梳理 导学园地 (1)定滑轮:用定滑轮提升重物时,不计绳重与摩擦,拉力F与物重G的关系 F　　　G;绳子自由端移动的距离s与物体升高的距离h的关系s　　h。  (2)动滑轮:用动滑轮提升重物时,不计动滑轮重、绳重和摩擦,则拉力F与物重G的关系F=　　　　G;绳子自由端移动的距离s与物体升高的距离h的关系s=　　　h;若只不计绳重和摩擦,则F=　　　(G+G动),s=　　h。  2.滑轮组 (1)滑轮组:将　　　　和　　　　组合在一起。  (2)省力情况:用滑轮组提起重物时,动滑轮上有n段绳子承担物重,若不计动滑轮重、绳重及摩擦,则F= G,s=nh;若只不计绳重及摩擦,则F=(G+ G动),s=　　　h。    3.滑轮组既可以省力又可以改变力的方向,但不省功。 = = 　 2 　 2 定滑轮 动滑轮 n 知识点一:定滑轮和动滑轮 【典题1】工人师傅往高处运送货物有两种方法,如下图所示。物重均为500 N,滑轮重均为10 N,不计摩擦和绳重,下列说法正确的是(　　)。 A.图甲中的拉力等于图乙中的拉力 B.图甲中的拉力小于图乙中的拉力 C.图甲中拉力移动的距离比图乙中移动的距离长 D.图甲中拉力移动的距离比图乙中移动的距离短 名师点睛 判断定滑轮和动滑轮的方法 D 【变式1-1】如图所示,不计绳及滑轮重力,不计滑轮与绳、滑轮与转轴间的摩擦前提下,用三个同样的滑轮分别拉同一物体,使物体沿同一水平面做匀速直线运动,速度分别为v1、v2、v3(v1<v2<v3),所用的拉力分别为F1、F2、F3,则F1、F2、F3大小关系是(　　)。 A.F1<F3<F2 B.F1<F2<F3 C.F1<F2=F3 D.无法判断 【变式1-2】如图所示,小明组装了甲、乙两种滑轮,用来提升同一物体,G物=200 N(不计绳重、轮重和摩擦),要使物体竖直匀速提升2 m。下列说法正确的是(　　)。 A.F甲=200 N,并向上移动4 m B.F甲=100 N,并向上移动2 m C.F乙=200 N,并向上移动1 m D.F乙=400 N,并向上移动1 m B D 知识点二:探究滑轮组的特点 【典题2】如图所示,工人利用滑轮组将200 N的重物匀速向上提升到2 m 高的平台上,则他所用的拉力为　　　　N,绳子自由端向下移动的距离 为　　　　m。(不计绳重、动滑轮重及摩擦)  名师点睛 判断绳子段数的方法 分割法:在定滑轮和动滑轮之间作一条水平辅助线,使滑轮组的 绕线“截断”,数出动滑轮上连接的绳子段数,即为吊着重物的 绳子的段数n。(如图所示) 100 4 【变式2-1】(多选)用完全相同的滑轮组成的滑轮组,匀速竖直向上提物体M,如图所示。如果自由端的拉力F=30 N,物体M的速度v=0.1 m/s,每个滑轮重10 N,忽略绳重和轴摩擦。下列说法正确的是(　　)。 A.图中的A滑轮是定滑轮 B.物体M的重力为80 N C.自由端移动的速度为0.2 m/s D.天花板受到的拉力为90 N 【变式2-2】工人用如图所示的滑轮组来提升货物,已知货物重400 N,每个滑轮重50 N,若物体在10 s内被提升了6 m,不计绳重和摩擦,则拉力F是　　　　N,绳子自由端移动的速度是　　　　m/s。  AC 225 1.2 【基础达标练】 1.下列工具中,正常使用时属于省力杠杆的是(　　) A.筷子 B.钓鱼竿 C.定滑轮 D.动滑轮 2.如图所示,用一根绳子绕过定滑轮,一端拴在钩码上,手执另一端,分别用力F1、F2、F3匀速拉起钩码。忽略绳子与滑轮间的摩擦,下列说法正确的是(　　)。 A.F1较大 B.F3较大 C.F2较大 D.F1、F2、F3的大小相等 D D 3.(2024江苏盐城中考)下列挪动球形石墩的方法中,最省力的是(　　)。 4.(多选)如图所示,利用卷扬机通过滑轮组将重为400 N的物体在30 s内匀速提升3 m,已知卷扬机对细绳的拉力F为250 N,若不计绳重和摩擦,下列说法正确的是(　　)。 A.此滑轮组承担物重的绳子段数为2 B.绳端移动的速度为0.1 m/s C.动滑轮重力为100 N D.拉力做功的功率为25 W A B AC 5. (多选)如图所示,物体A、B、C的重力都为8 N,不计滑轮和绳的重力及滑轮摩擦,此时A、B两物体静止在水平面上。下列说法正确的是(　　)。 A.绳对O点的拉力为4 N B.水平面对B的摩擦力为4 N C.A与B之间的摩擦力为2 N D.水平面对B的支持力为8 N 6.如图所示,一质量为55 kg的人站在重为200 N的木块上,人拉绳使木块和人一起向左做匀速直线运动,人与木块相对静止。若地面对木块的摩擦力是木块对地面压力的,不计滑轮及绕绳的摩擦,人受到木块的摩擦力为　　　　N。g取10 N/kg。  AB 50 7.将物体A、B置于如图所示的装置中,物体B恰好匀速下降,已知A重30 N,B重5 N,则A所受地面的摩擦力为　　　　N;若对A施加一个水平向左的拉力F,刚好使A匀速向左运动,则拉力F=　　　　N。(不计绳重、滑轮重及绳子与滑轮间的摩擦)    8.工人利用如图所示的两个滑轮组成滑轮组,向下拉动 绳子来提升货物,已知货物重600 N,不计绳重及摩擦。 (1)在图中画出绳子的绕法。 (2)若忽略动滑轮重,工人所用拉力为　　　　N。  (3)若不可忽略动滑轮重,工人实际所用拉力为350 N, 则动滑轮重为　　　　N。    10 20 300 100 答案：如图所示 9.如图所示,不计绳重及摩擦,忽略动滑轮重,当竖直向上的力F=10 N时,恰能 使重物G匀速上升,则重物G=　　　　N,绳固定端拉力为　　 　N,重物上升 10 cm,力F的作用点向上移动　　　 cm。  10.简单机械广泛应用于日常生活。某小区物业为了方便住户扔垃圾, 对垃圾桶进行了简易改装,被拉起的垃圾桶盖可看成是一个简易杠杆。 如图所示,桶盖与绳子成90°角且处于静止状态时,O为杠杆支点,A为 绳子拉力F的作用点,B为桶盖的重心。根据图回答下列问题: (1)定滑轮的作用是　 。  (2)该状态下的桶盖属于　　　　　(选填“省力”“费力”或“等臂”)杠杆。    5 5 5 改变力的方向 省力 【能力提升练】 11.(1)如图1所示,甲物体重3 N,乙物体重10 N,用绳绕过定滑轮相连(不计绳重与摩擦)。乙静止于水平地面上,则a绳对甲的拉力为　　　　N。     3 (2)在分析b绳对乙的拉力时,小明认为是3 N,小慧认为是7 N。 ①小明做了下列实验:用弹簧测力计测出某物体的重力(如图2);然后将绳子靠着定滑轮(不计绳重与摩擦),如图3所示,弹簧测力计依次放在A、B、C、D位置时,其示数保持不变。由此可见,定滑轮只改变了力的　　　　,不改变力的　　　　。所以,小明认为图1中b绳对乙的拉力为3 N。 (均选填“大小”或“方向”)  ②图1中b绳对乙的拉力和乙对b绳的拉力是一对　　　　　　　(选填“相互作用力”或“平衡力”)。为了探究这两个力的大小关系,再做如图4的实验:将弹簧测力计丙与丁相互对拉,它们的示数相等,于是可以得出b绳对乙的拉力　　　　(选填“等于”或“不等于”)乙对b绳的拉力。由此可知,图1中b绳对乙的拉力为　　　　N。   (3)再通过受力分析可得,图1中地面对乙有　　　　N的支持力。     方向 大小 相互作用力 等于 3 7 1.(2024黑龙江牡丹江中考)如图所示,利用动滑轮提升物体,使其在10 s内匀速上升4 m,物体的重力为10 N,动滑轮的重力为2 N,不计绳重与摩擦。下列说法正确的是(　　)。 A.使用动滑轮可以省距离 B.物体运动的速度为4 m/s C.拉力的大小为5 N D.绳子自由端移动的距离为8 m D 2.(2024湖北中考)下图是汉代画像砖上描绘的《史记》中“泗水取鼎”画面,两边各有数人用绳子通过滑轮拉起掉落水中的鼎。图中的这种滑轮　　　　(选填“能”或“不能”)起到省力的作用;此时两边绳子对鼎竖直向上的拉力分别为F1、F2,鼎受到的拉力之和为　　　　。鼎在水中上升的过程中,其底部所受水的压强　　　　(选填“增大”“减小”或“不变”)。 3.(2024四川凉山州中考)某运动员利用如图所示的滑轮组进行腿部力量训练,请画出滑轮组的绕线方式。   不能 F1+F2 减小 答案：如图所示 $$