12 第十章　第2课时　简单机械　机械效率（课件PPT）-【智乐星中考·学考传奇】2025年山东省济南市中考物理讲练本

1 第2课时　简单机械　机械效率 2 知识梳理·夯基础 图说物理·寻根源 精讲巧练·抓重点 科学探究·理实验 目 录 母题研究·破难点 3 知识点1 杠杆 1.定义：在________的作用下能绕着____________转动的硬棒。  　力　 　固定点　 4 2.杠杆五要素 五要素 物理含义 支点 杠杆绕着转动的固定点，用“　　　”表示  动力 使杠杆　 　的力，用“　　　”表示  阻力 　 　杠杆转动的力，用“　　　”表示  动力臂 从支点到动力作用线的距离，用“　　　”表示  阻力臂 从支点到阻力作用线的距离，用“　　　”表示  O 转动　 F1　 阻碍　 F2　 l1　 l2 5 注意：通过力的作用点沿力的方向所引的直线叫作力的作用线。 6 3.杠杆的平衡条件 (1)杠杆平衡：杠杆在动力和阻力作用下静止。 (2)平衡条件： 。 公式为　　　　　　　。  动力×动力臂=阻力×阻力臂 F1l1=F2l2 7 4.杠杆的类型 杠杆类型 力臂 关系 平衡时力 的关系 优、缺点 应用 省力杠杆 l1___l2 F1___F2 省力费距离 _______ 费力杠杆 l1___l2 F1___F2 ___________ ______ 等臂杠杆 l1___l2 F1___F2 不省力也 不省距离 __________ > < 撬棒 < > 费力省距离 船桨 = = 托盘天平 8 知识点2 滑轮 类型 定滑轮 动滑轮 滑轮组 图示 实质 _________ __________   特点 不_______， 但可以 ______________ 　 能________的力， 但不能改变 __________ 由几段绳子吊着动滑轮， 提起物体所用的力就是物 重的__________ ，即F=__　  等臂杠杆 省力杠杆 省力 改变力的方向 省一半 力的方向  几分之一 9 注意：不计摩擦力和机械本身的重力时，F=才成立，不计摩擦力只计动滑轮重力时，F=。 10 知识点3 机械效率 1.三种功及其关系 (1)有用功：为了达到目的必须要做的功，也就是机械对物体施加的力 所做的功。 (2)额外功：为了达到目的做的一些不需要、但又不得不做的功。主要 影响因素是摩擦和机械自重。 (3)总功：有用功和额外功的　 　。也就是动力(机器、人等)对机械施 加的力所做的功。  (4)关系公式：　　　　　　　　。  和 W总=W有+W额 11 和 2.机械效率 (1)定义：____________和__________的比值。  (2)公式：　　　　　　　　　。机械效率没有单位。  (3)影响因素：机械自重(W额)、摩擦(W额)和被提升物体的重力(W有)。 (4)任何机械的效率都__________1。  　有用功　 　总功　 　小于　 η=×100%　 12 【夯基辨疑】 下列有关说法正确的打“√”，错误的打“×”。 (1)力臂一定在杠杆上( ) (2)力臂就是从支点到力的作用点的距离( ) (3)杠杆平衡时，动力×动力臂与阻力×阻力臂总是相等的( ) (4)物体做功时功率越大，机械效率越高( ) (5)定滑轮是等臂杠杆，可以改变用力方向( ) × × √ × √ 13 (6)动滑轮既可以省力又可以省功( ) (7)功率是表示物体做功多少的物理量( ) (8)机械效率越大，力做功就越快( ) (9)随着生产力的提高人类将会制造出既省力又省距离的机械( ) × × × × 14 教材图片 命题角度 命题内容 八年级P184图10-1、P188图10-5(c) 生活中杠杆的运用 1.古希腊伟大的科学家阿基米德曾经说 过：“给我一个支点和一根足够长的棍， 我就能撬起整个地球。”如图10-1、 10-5(c)所示，生产和生活中的杠杆与 阿基米德设想的杠杆属于同一类型的 是( ) A.剪刀　　 B.天平　　 C.核桃钳　　D.钓鱼竿 C 15 教材图片 命题角度 命题内容 八年级P185图10-2( a) 生活中杠杆的运用 2.如图10-2(a)所示，撬棒是________　 (选填“省力”“等臂”或“费力”)杠杆， 若用竖直向下的力压撬棒时，大石 头未被撬动，可把垫着的小石块移 到离大石头更________(选填“近”或 “远”)些的位置，会更有利于撬动 大石头  　省力 　近　 16 教材图片 命题角度 命题内容 八年级P188图10-6(a) 杠杆的运用 3.人体中的某些部位具有杠杆的 功能，如图10-6(a)所示，当二头 肌收缩屈起前臂时，人的前臂就 相当于一个________(选填“省力” “等臂”或“费力”)杠杆  费力　 17 教材图片 命题角度 命题内容 八年级P190图10-9 杠杆的分类 4.某人分别用如图10-9( a)、(b)所 示的两种方法挑着同一物体行走， 则图(a)中手施加的动力________ (选填“大于”“小于”或“等于”) 图(b)中施加的动力  八年级P190图10-10 杠杆的分类 5.如图10-10所示，各式各样的剪刀 都是一对杠杆，要剪开比较硬的物 体应当选择的剪刀是______，它 属于__________(选填“省力”“等臂” 或“费力”)杠杆  小于　 (b)　 　省力　 18 命题点1 杠杆类型的判断 6年1考　 例1 (2024·临沂)2023年9月24日，中国运动员组合在赛艇女子轻量级双人 双桨决赛中夺冠，斩获杭州亚运会首金。如图所示，赛艇的桨可视为杠 杆，下列工具正常使用时，与桨属于同类杠杆的是( ) A 19 练1 (2024·济南天桥一模)如图是生活中使用的钓鱼竿，它在使用过程中 可以看作是　　　　杠杆。当小林把鱼从水中逐渐提出水面的过程中， 感觉施加的力逐渐增大，这是因为　　　　　　　　 　　。  费力 鱼受到的浮力减小　 20 练2 (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 21 练3 【跨学科·生物】 (2024·烟台)骨骼、肌肉和关节等构成了人体的运动 系统，人体中最基本的运动大多是由肌肉牵引骨骼绕关节转动产生的。 下列关于人体中的杠杆说法正确的是( ) A.图甲：手托重物时，可视为省力杠杆 B.图甲：手托重物时，肱二头肌对前臂 的牵引力是阻力 C.图乙：踮脚时，可视为费力杠杆 D.图乙：向上踮脚的过程中，腓肠肌对 足部骨骼的牵引力是动力 D 22 【特别提醒】 生活中的杠杆应用举例 1.省力杠杆：撬棒、铡刀、瓶起子、手推车、钢丝钳等。 2.费力杠杆：钓鱼竿、镊子、筷子、理发剪刀、缝纫机脚踏板等。 3.等臂杠杆：天平、定滑轮等。 23 命题点2 杠杆的平衡条件 6年5考　 例2 (2023·济南)图甲所示的案秤是生活中测量质量的常用工具，与各1个 标有“0.5 kg”“1 kg”“5 kg”和 2个标有“2 kg”的增砣配套使用。如果把图乙 所示的标有“2 kg”的增砣放在秤盘中称量它的质量，测量结果应该( ) A.大于2 kg B.等于2 kg C.小于2 kg D.无法判断 C 24 练4 (2021·济南)爸爸领着小梅玩跷跷板。下列四幅图中，最有可能让 跷跷板在水平方向上保持平衡的是( ) B 25 练5 (2024·济南历下二模)我国古代记录传统手工技术的著作《天工开 物》里记载了一种捣谷用的舂，如图甲所示，“横木穿插碓头，碓嘴冶铁 为之，用醋滓合上，足踏其末而舂之”。图乙为脚用力向下踩舂在某一位 置时的示意图。依据你对机械和功的理解，舂在工作过程中会( ) A.省力 B.省距离 C.省功 D.提高机械效率 B 26 练6 【新考向·古代科技】 (2024·济南)杆秤是我国发明的人类最早的衡 器，是我国劳动人民智慧的结晶。小丽在课堂上了解杆秤后，在家里找 到一杆除了秤砣生锈变重外，其他均完好的杆秤。用这杆秤测得的物体 质量与秤砣生锈变重前测得的物体质量相比(　　) A.偏小 B.不变 C.偏大 D.无法判断 A 27 练7 (2024·哈尔滨)杆秤在我国有几千年的历史，如今中药房仍在使用。 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。  40 右 28 命题点3 滑轮特点及应用　 例3 (2024·包头东河二模)如图是家用手摇晾衣架，衣服和晾衣架的总重 为120 N，不计动滑轮重、绳重及摩擦。下列分析判断正确的是(　 ) A.滑轮B为定滑轮 B.使用滑轮A是为了省力 C.使用该滑轮组可以省功 D.晾衣架静止时，绳的拉力F为30 N D 29 【解题关键】 轴不随物体一起运动的滑轮是定滑轮，使用定滑轮不省力但能改变力的方向；轴随物体一起运动的滑轮是动滑轮，使用动滑轮能省一半力，但费距离，绳自由端移动的距离s=2h。 30 练8 (2024·济南市中二模)小谦想把歪倒的甲树拉正，他把绳子的一端系 在乙树上，然后绕过甲树用力拉绳子，如果不计绳重和摩擦，甲树受到 了300 N的拉力，则小谦对绳子的拉力至少为(　 ) A.300 N B.200 N C.150 N D.100 N C 31 练9 用如图所示的滑轮组将重150 N的重物匀速提起，忽略摩擦、动滑 轮及绳子的重，那么作用在绳子自由端的拉力为　　　　N。  50 32 命题点4 机械效率　 考法❶　机械效率的理解 例4 (2023·连云港)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.做功越快的机械，机械效率越高 C.所做有用功越多的机械，机械效率越高 D.有用功与总功的比值越大的机械，机械效率越高 D 33 【解题关键】 功率是单位时间内做功的多少，机械效率是有用功与总功的比值，与功率和是否省力、省距离等无关；使用机械可以省力，可以改变力的方向，可以省距离但不能省功。 34 考法❷　机械效率的相关计算 例5 (2024·济南历下一模)分别用如图所示的两种方式匀速提起相同 的重物(不计绳重及摩擦，滑轮重小于物重)，升高的高度相同，则 F甲　　　　F乙，机械效率η甲　　　　η乙。(均选填“<”“=”或“>”)  > > 35 练10 (2024·常州)如图所示，工人利用动滑轮匀速提升重物，已知物重 400 N，施加在绳端竖直向上的拉力F为250 N，在100 s内将物体提升 10 m。不计绳重与摩擦，此过程中动滑轮的机械效率为　　　　， 绳端拉力做功的功率为　　　W。  80% 50 36 练11 (2024·成都)(多选)小成在实验室组装如图所示的滑轮组进行实验 探究，实验过程如下：先测得定滑轮的重力为0.2 N，动滑轮的重力为 0.25 N，再使用组装好的滑轮组在10 s内将质量为100 g的钩码竖直匀速 提升20 cm，此过程中弹簧测力计的示数为0.5 N。g取10 N/kg，下列说 法正确的是(　 ) A.弹簧测力计对细绳拉力的功率为0.03 W B.滑轮组的机械效率为80% C.克服绳重和摩擦做的额外功为0.05 J D.若增大提升钩码的质量，滑轮组的机械效率不变 AC 37 命题点5 杠杆的平衡条件及应用　 命题分析 (1)单一问题分析，直接利用杠杆的平衡条件进行计算。 (2)结合情境分析，然后利用杠杆的平衡条件进行计算。 38 【核心母题】 (2024·安徽)如图甲所示，用核桃钳夹核桃时，用力握 紧手柄即可夹碎核桃。将上部的手柄ABC简化为如图乙所示的杠杆， 若F1=20 N，l1=10 cm，l2=4 cm，忽略杠杆自身的重力，则F2的大小为 　　　　N。  50 39 【解题模板】 40 【变式1】 杠杆在生活中的应用 (2024·武威)用如图所示的扳手拧螺丝时，一只手稳住扳手的十字交叉部 位，另一只手用同样大小和方向的力在　　(选填“A”“B”或“C”)点更容易 拧动螺丝，原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。  C 在阻力和阻力臂一定时，动力臂越长越省力 41 【变式2】 “平分”胡萝卜 (2024·济南二模)如图所示，小猴与小兔一起发现一个胡萝卜，想要平 分，小猴找来一个小石块支起胡萝卜，使其水平平衡，小猴要左侧部 分，小兔要右侧部分，则获取萝卜的情形是( 　 ) A.小猴多　　　　　 B.小兔多 C.二者一样多 D.无法判定 A 42 【变式3】 判断动力大小的变化 ① 【新设问】 (2024·济南高新二模)如今大城市普遍存在着停车难的问题，图甲 是集存车、绿化、景观、防盗、户外广告等多功能为一体的“路边空中绿化存车 亭”。图乙为“路边空中绿化存车亭”的工作原理图。O为转动轴，存车亭固定在A 端，电动机借助定滑轮用绳将杆拉起。如果不考虑杆的重力和机械各部分的摩擦 力，小汽车从水平地面被提升到如图乙所示的位置，作用在A点的动力将( 　) A.逐渐变小 B.逐渐变大 C.先变小后变大 D.先变大后变小 A 43 ②【新考法·结合健身】 (2024·苏州)健身步道上的坐式划船训练器如图 所示。人坐在座板上，用始终与把手垂直的力缓慢向后将把手拉至身体 两侧，此过程中，拉力大小变化情况是__________。若要增加训练强度， 应将配重盘向_______(选填“a”或“b”)端移。  逐渐变小 　a　 44 【变式4】 最值问题 【新设问】 (2024·济南市中一模)停放自行车时，若要从如图中四点选择 一点施加竖直向上的力，将后轮略微提起。其中最省力的点是( 　) A.A点　　B.B点　　 C.C点　　D.D点 A 45 【变式5】 综合分析 (2024·重庆A卷)同学们模仿中药房的戥秤制作杆秤，用筷子做秤杆，用 钩码做秤砣，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 B 46 实验15 探究杠杆的平衡条件 6年1考　 【设计实验与制订计划】 1.实验装置 47 【进行实验与收集证据】 2.实验前调节杠杆水平平衡的方法及目的：调节平衡螺母，左端高向　左　调，右端高向　右　调。杠杆水平平衡时能直接在杠杆上读取力 臂，便于力臂的测量。调节平衡螺母使杠杆平衡后，实验过程中不能再调节平衡螺母，而应调节钩码的个数和悬挂位置使杠杆恢复平衡。  3.让支点处于杠杆中央的目的：避免杠杆自身重力对实验造成的影响。 4.读取力和力臂。 5.进行多次实验的目的：改变钩码个数以及钩码悬挂的位置，多次实 验，使结论具有普遍性。 48 【分析与论证】 6.分析数据得到结论：杠杆平衡时，　动力×动力臂=阻力×阻力臂　。  【评估】 7.将杠杆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，实验操作方便。 8.弹簧测力计从竖直拉杠杆变成倾斜拉杠杆，弹簧测力计示数的变化：拉力的力臂变　小　，弹簧测力计示数变　大　。  【关键能力】 弹簧测力计的读数；多次测量得出普遍规律；数据分析。 49 【实验分层训练】 小强与同学们利用质地均匀的轻质直棒“探究杠杆的平衡条件”，图甲、乙是他们的实验装置。 50 【基础设问】 (1)小强组将杠杆的中点O悬挂在支架上，松手后观察到没挂钩码的 杠杆绕O点迅速顺时针转动，如图甲所示，接下来应将平衡螺母向 　　端调节，使没挂钩码的杠杆在水平位置平衡。  左 51 (2)实验时，小强组决定先保持阻力F2和阻力臂l2不变，探究“杠杆平衡 时，动力臂与动力之间的关系”。于是，他们在支点O左侧悬挂两个钩码 (阻力F2)，并将钩码固定到杠杆左侧某一位置处，然后在杠杆右侧悬挂一 个钩码，移动其悬挂的位置，使杠杆重新在水平位置平衡，如图乙所 示。将阻力F2和阻力臂l2以及动力F1和动力臂l1记录下来。 接下来，他要改变　　　　　　 　，再移动其悬挂的位置， 多次重复前面的实验，并把相应的数据记录下来。  支点右侧所挂钩码个数 52 (3)小强组通过实验得到的数据如表一所示。 表一：保持阻力F2和阻力臂l2不变，探究杠杆平衡时动力F1与动力臂l1之间的关系 实验 序号 阻力 F2/N 阻力臂 l2/m 动力 F1/N 动力臂 l1/m 1 1.0 0.1 0.5 0.2 2 1.0 0.1 1.0 0.1 3 1.0 0.1 2.0 0.05 4 1.0 0.1 2.5 0.04 分析表格中的数据，小强组得出结论：保持阻力和阻力臂不变， 　。  动力和动力臂成反比　 53 【能力设问】 (4)分析表中数据小强组还发现：保持阻力和阻力臂不变，杠杆平衡时 满足“动力F1×动力臂l1=阻力F2×阻力臂l2”。于是猜想：在更普遍的情 况下，杠杆平衡时可能满足“动力F1×动力臂l1=阻力F2×阻力臂l2”。 为了进一步“探究杠杆的平衡条件”，接下来，小强组还应在改变 　　　　　　　　　的情况下多次进行实验和收集数据，从而使得到 的实验结论更有普遍性。  阻力和阻力臂的大小 54 【创新设问】 (5)小梅组通过观察实验中处于平衡状态的杠杆，对杠杆平衡时满足的条 件提出两种猜想：①动力F1×动力臂l1=阻力F2×阻力臂l2；②动力F1× 支点到动力作用点的距离l1=阻力F2×支点到阻力作用点的距离l2。于 是，同学们利用图丙所示的实验器材和装置，将杠杆左侧改为悬挂不同的 重物，并移动重物悬挂的位置，在杠杆右侧竖直向下拉动弹簧测力计， 使杠杆在水平位置平衡。记录的实验数据如表二所示。 55 表二：探究杠杆平衡时，动力F1、动力臂l1及阻力F2、阻力臂l2之间的关系 实验 序号 动力 F1/N 动力臂 l1(OB)/m 阻力 F2/N 阻力臂 l2(OA)/m 1 1.5 0.1 3.0 0.05 2 2.0 0.15 1.5 0.2 3 3.0 0.08 2.0 0.12 4 1.0 0.2 2.0 0.1 56 分析图丙所示的实验过程和表格中收集的数据，可以验证猜想　　是 正确的。而小梅组的同学们分析讨论后认为，要探究得出杠杆平衡时 普遍适用的规律，应该对上述实验进行的改进是　 。  ① 将弹簧测力计斜向下拉 57 $$