第十一章简单机械（复习讲义）物理新教材沪科版八年级全一册

第十一章 简 单 机 械（复习讲义） .1能完成“探究杠杆的平衡条件”的实验； 2.知道杠杆是一种模型，并能分析生产生活中不同类别的杠杆； 3.能通过实例了解定滑轮、动滑轮的特点； 4.知道滑轮在生产生活中的应用； 5.知道机械效率，能认识有用功和总功； 6.知道机械效率总是小于100%，能认识提高机械效率的意义和途径。 知识点 重点归纳 常见易错点 题型一 杠杆 例 11．古希腊科学家 说过这样一句名言：“假如给我一个支点，我将撬动整个地球！”他依据的就是杠杆使用特点。所谓杠杆就是指在 绕固定点转动的硬棒，从支点到 的距离叫做动力臂。使用杠杆时，如果杠杆静止或 ，那么杠杆就处于平衡状态。 【答案】 阿基米德 力的作用下 动力作用线的距离 匀速转动 【详解】[1]希腊科学家阿基米德说过，假如给我一个支点，我将撬动整个地球，他的依据是杠杆的平衡条件。 [2][3]杠杆指在力的作用下绕固定点转动的硬棒；动力臂指从支点到动力作用线的距离。 [4]杠杆平衡时，杠杆处于静止或匀速直线运动状态。 变式 1-1 是力的力臂。在图中画出力的力臂和力。 【答案】 【详解】由图可知，O为支点，从支点O作F1作用线的垂线段，为F1的力臂l1，从l2的末端作垂直于l2的直线，与杠杆的交点B为F2的作用点，为使杠杆处于静止状态，F2的方向向右上方，如图所示： 变式 1-2如图所示，O点为杠杆的支点，拉力F作用在杠杆的A点，重物G悬挂在杠杆的B点，则动力臂为 ，阻力臂为 。（均选填“OB”“OA”“OC”或“AB”） 【答案】 【详解】[1]动力臂是指支点到动力作用线的垂直距离。拉力 F 作用在杠杆的 A 点，拉力 F是动力，因此动力臂是支点 O 到拉力 F作用线的距离，即 OC。 [2]阻力臂是指支点到阻力作用线的垂直距离。重物G 悬挂在杠杆的B 点，B 点受到的竖直向下的力为阻力，因此阻力臂是支点O 到阻力作用线的距离，即 OB。 题型二 杠杆的平衡条件 例 2.小明同学在做“探究杠杆平衡条件”时，探究过程如下：    （1）未挂钩码前，他发现杠杆左端下沉，可将杠杆右侧的平衡螺母向调 （选填“左”或“右”），使杠杆在 位置平衡。杠杆调节平衡后，在此后的实验中， （选填“可以”或“不可以”）旋动两侧的螺母使杠杆恢复平衡。 （2）如图所示，杠杆在水平位置处于平衡状态，若将杠杆两侧的钩码同时各向内移动一小格，杠杆将 （选填“仍能”或“不能”）平衡。 （3）小明同学进行正确的实验操作后，得到的数据为F1=2N，L1=15cm，和F2=1.5N，L2=20cm，于是他就得出了杠杆的平衡条件：“动力×动力臂=阻力×阻力臂”，他的实验过程存在的问题是 。 【答案】 右 水平 不可以 不能 只有一次实验数据，总结的实验结论具有偶然性 【详解】（1）杠杆左端下沉，左端上翘，根据杠杆平衡条件可知，要使杠杆在水平位置平衡，可以通过减小左边的力臂或增大右边的力臂来实现。 使杠杆在水平位置平衡可以方便读出力臂大小。 杠杆平衡后，在往后的实验过程中不能再调节两侧的平衡螺母，否则会得出错误结论；在杠杆的支点两侧上挂上钩码后，杠杆不在水平位置平衡，可通过改变钩码的数量或位置，使杠杆在水平位置重新平衡。 （2）设杠杆上每格长度是L，每格钩码的重力是G，原来杠杆4G×3L=3G×4L 处于平衡状态，若将杠杆两侧的沟马同时各向内移动一小格，左侧4G×2L=8GL 右侧3G×3L=9GL 左侧力与力臂的乘积<右侧力与力臂的乘积，所以右端下倾，杠杆不能平衡。 （3）用实验来探究物理规律时，要采用多次实验，用多组实验数据来总结实验结论，实验结论具有普遍性，如果只有一次实验数据，总结的实验结论具有偶然性，所以用一次实验数据就得出结论不合理。 题型三 杠杆的分类与应用 例 3如图所示的四种工具中，正常使用时属于省力杠杆的是（    ） A．核桃夹 B．筷子 C．食品夹 D．镊子 【答案】A 【详解】核桃夹在使用过程中，动力臂大于阻力臂，是省力杠杆；筷子在使用过程中，动力臂小于阻力臂，是费力杠杆；食品夹在使用过程中，动力臂小于阻力臂，是费力杠杆；镊子在使用过程中，动力臂小于阻力臂，是费力杠杆。故A符合题意，BCD不符合题意。故选A。 变式3-1 肱二头肌收缩产生的力使前臂骨骼绕肘关节转动，此时前臂骨骼可以看成一个杠杆模型，简称前臂杠杆。如图所示，手提重物时，对前臂杠杆的分析错误的是（　　）          A．前臂杠杆是省力杠杆 B．肘关节处可以视为支点 C．肱二头肌对前臂杠杆的牵引力是动力 D．前臂保持水平时，阻力臂最长 【答案】A 【详解】ABC．用手提起物体时，人的前臂相当于一个杠杆，肱二头肌给桡骨的力F1是动力，重物给前臂的力F2是阻力，杠杆围绕肘关节转动，因此支点O在肘关节处。用手向上举物体时，动力臂小于阻力臂，因此前臂是一个费力杠杆；故A错误，符合题意，BC正确，不符合题意。 D．前臂保持水平时，阻力F2到支点的作用线的距离最远，即阻力臂最长，故D正确，不符合题意。 故选A。 题型四 滑轮 例 4如图所示为探究滑轮组作用的实验装置，钩码总重6N。实验时要竖直向上匀速拉动弹簧测力计，由图可知拉力大小为　　N，动滑轮重　　N，将弹簧测力计向上移动15cm，则钩码上升的高度为　　cm。（不计一切摩擦及绳重） 【答案】2.4；1.2；5。 【解析】由图知，弹簧测力计的分度值为0.2N，则测力计的读数为2.4N，即绳端拉力大小为2.4N； 由图可知n＝3，不计绳重和摩擦，则绳端的拉力F＝（G+G动）， 所以动滑轮的重力：G动＝3F﹣G＝3×2.4N﹣6N＝1.2N； 由s＝3h可得钩码上升的高度：h＝s＝×15cm＝5cm。 变式4-1 如图所示表示三种不同的滑轮组，用它们提起重为G的相同重物，在A端所用的拉力分别为F1＝　 　；F2＝　 　；F3＝　 　。（不计滑轮本身的重和摩擦） 【答案】G、G、G。 【分析】先确定各个滑轮组承担物重的绳子股数n，再根据F＝G分析判断。 【解答】解：A图：n＝3，F＝G； B图：n＝4，F＝G； C图：n＝5，F＝G。 故答案为：G、G、G。 题型五 机械效率 例5有两台机器，甲的机械效率为90%，乙的机械效率为80%。下列说法正确的是（　　） A．甲做的有用功一定比乙做的有用功多 B．两台机器做的总功相等时，甲做的有用功一定比乙做的有用功多 C．甲一定比乙更省力 D．甲做的功一定比乙做的功多 【答案】B 【详解】A．机械效率是指有用功与总功的比值，它反映了机械在做功时有用功占总功的比例。这个选项没有给出总功的信息，因此无法比较两台机器做的有用功。故A错误； B．当两台机器的总功相等时，由于甲的机械效率高于乙，根据机械效率的定义，甲的有用功在总功中占的比例更高，因此甲做的有用功一定比乙多。故B正确； C．机械效率与机械是否省力无关。机械效率只反映有用功在总功中的比例，而不反映机械操作的难易程度或省力程度。故C错误； D．机械效率的高低不能直接决定做功的多少。故D错误。 故选B。 变式5-1．图甲，A、B是两个完全相同的物体，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，拉动A和B到斜面顶端时斜面的机械效率分别用ηA、ηB表示，则下列判断正确的是（　　） A．拉动A和B到斜面顶端时ηA>ηB B．拉动B到斜面顶端时ηB=80% C．对A做的有用功小于额外功 D．对B做的总功等于有用功 【答案】B 【详解】由图可知，A做的有用功WA有用=WA总-WA额外=3J-1J=2J A、B两物体的重力相同，移动的高度也相同，所以A、B两物体做的有用功也相同，即WB有用=WA有用=2J 则右侧斜面机械效率 则左侧斜面机械效率 故ACD错误，B正确；故选B。 变式5-2．如图，小明分别用甲、乙滑轮把同一桶沙提升相同高度。用甲滑轮所做的有用功为W1，机械效率；用乙滑轮所做的有用功为W2，机械效率为，若不计绳重与摩擦，则（　　） A． B． C． D． 【答案】D 【详解】如图甲乙所示，把同一桶沙提升相同高度，有用功为W=Gh，因此W1=W2。图乙中要克服动滑轮重做功，也为额外功，即在有用功相同情况下，乙图中额外功更多，则机械效率更小，即。故ABC不符合题意，D符合题意 故选D。 基础巩固通关测 1.墨家是我国古代的一个学派，这个学派的成员多来自生产第一线，有丰富的技术知识和刻苦的钻研精神，研究科学技术的风气特别盛。关于杆秤《墨经》一书中记载： “衡，加重于其一旁，必捶。权重相若也，相衡。则本短标长，两加焉重相若，则标必下，标得权也”。有关它的说法正确的是 （　　） A．“标”、“本”表力，“权”、“重”表示力臂 B．图中的B点为杠杆的支点 C．“权”小于“重”时，A端一定上扬 D．“权”小于“重”平衡时，“标”一定大于“本” 【答案】D 【详解】A．由题意得，力臂是支点到力的作用线的距离，“权”相当于动力，水平时把秤的支点到“权”的距离称为“标”，在物理中，我们把它称为动力臂；“重”就是重物，相当于杠杆的阻力，水平时把秤的支点到“重”的距离称为“本”，在物理中，我们把它称为阻力臂；则“权”、“重”表示力，“标”、“本”表力臂，故A错误； B．支点是杠杆绕着转动的点，所以图中的O点为杠杆的支点，故B错误； C．“权”小于“重”时，根据杠杆平衡条件“权”ד标”=“重”ד本”可知，当“标”大于“本”时，杠杆可能在水平位置，所以A端不一定上扬，故C错误； D．“权”小于“重”平衡时，由“权”ד标”=“重”ד本”可知，“标”一定大于“本”，故D正确。 故选D。 2.图甲是皮带打孔器，其AOB部分可视为一个杠杆，图乙是其简化示意图，图中O为支点，是打孔时A点受到的阻力。请在图乙中画出作用在B点的最小动力及其力臂。 【答案】 【详解】由杠杆平衡条件可知，在阻力跟阻力臂的乘积一定时，动力臂越长，动力越小；图中支点在O点，因此OB作为动力臂L1最长；动力的方向应该向下，过点B垂直于OB向上作出最小动力F1的示意图，如下图所示： 3.下图是一个杠杆式简易起吊机，它上面装了一个定滑轮可以改变拉绳的方向，杠杆可绕点转动。请在图上画出杠杆的动力臂和杠杆所受阻力及阻力臂的示意图。 【答案】 【详解】过支点O作F1的作用线的垂线，作出动力臂l1，阻力F2是绳子对杠杆向下的拉力，过支点O作F2的作用线的垂线，作出阻力臂l2，如图所示： 4.如图所示的各种工具，正常使用时省力的是（　　） A. 定滑轮 B. 动滑轮 C 筷子 D. 船桨 【答案】B 【解析】A．定滑轮的实质是等臂杠杆，使用时既不省力，也不省距离，故A不符合题意； B．动滑轮的实质是动力臂为阻力臂二倍的杠杆，若不计轮重和摩擦，可以省一半的力，故B符合题意； C．筷子在使用时，动力臂小于阻力臂，属于费力杠杆，故C不符合题意； D．船桨在使用时，动力臂小于阻力臂，属于费力杠杆，故D不符合题意。 故选B。 5．如图所示，用滑轮组5s内把重20N的物体匀速竖直提升1m，已知每个滑轮重4N，不计绳重与摩擦，则下列说法正确的是（　　） A．拉力F大小为14N B．绳子移动距离为3m C．拉力F大小为12N D．绳子移动速度为0.2m/s 【答案】C 【解析】AC．由题图可知，滑轮组的绳子承重股数为n=2，不计绳重与摩擦，拉力F大小为 故A错误，C正确； B．绳子移动距离为 故B错误； D．绳子移动速度为= 故D错误。故选C。 6.为了响应国家体重管理年的号召，小明为家人制作了如图所示的简易拉力器，关于图中的滑轮分析正确的是（　　） A．是定滑轮，可以省力 B．是动滑轮，可以省力 C．是定滑轮，可以改变力的方向 D．是动滑轮，可以改变力的方向 【答案】C 【详解】在使用时，轴的位置固定不动的滑轮叫做定滑轮。图中的滑轮在使用时轴固定不动，为定滑轮，定滑轮不能省力，但是可以改变力的方向，动滑轮可以省力，但是不能改变力的方向，故ABD错误，C正确。 故选C。 7.如图所示，在斜面上将一个重10N的物体匀速拉到高处，沿斜面向上的拉力，斜面长、高，则拉力所做的功为___________J；把重物直接提升h所做的功作为有用功，忽略弹簧测力计的重力和空气阻力，则斜面对物体的摩擦力为___________N。 【答案】 3.6 1 【解析】[1]拉力所做的功为 [2]重物被提升过程中所做的有用功为 额外功 斜面对物体的摩擦力为 8. 用图所示的动滑轮，先后将两个不同重物在相同时间内匀速提升相同高度，两次做功的情况如图所示。第一次的额外功为900J，不计绳重和摩擦，则（　　） A. 第一次提升重物时机械效率较高 B. 第二次提升重物时的额外功较大 C. 先后两次提升重物的重力之比为7∶9 D. 先后两次提升重物的总功率之比为6∶5 【答案】AD 【解析】A．有用功和总功的比值等于机械效率，由图可知，第一次动滑轮的机械效率是75%，第二次动滑轮的机械效率是70%，所以第一次提升重物时机械效率较高，故A符合题意； B．不计绳重和摩擦，使用动滑轮提升重物，额外功是克服动滑轮重力做的功，两次使用相同的动滑轮，克服动滑轮做的功相同，额外功相同，故B不符合题意； C．第一次的额外功为900J，第一次额外功25%，总功为 有用功W有1=W总1η1=3600J×75%=2700J 两次额外功相同，第二次额外功30%，总功为 有用功W有2=W总2η2=3000J×70%=2100J 先后将两个不同重物在相同时间内匀速提升相同高度，先后两次提升重物的重力之比为 故C不符合题意； D．先后两次提升重物的时间相同，先后两次提升重物的总功率之比 故D符合题意。 故选AD。 9.如图，某工人利用滑轮在时间内，将重为的物料匀速提升了的高度，工人对绳子竖直向上的拉力大小为，不计绳重及滑轮的摩擦。下列说法正确的是（　　） A. 该工人使用的是定滑轮 B. 提升物料做的有用功为 C. 拉力做功的功率为 D. 该滑轮的机械效率为 【答案】C 【解析】A．用该滑轮提升物料时，滑轮的轴会随着物体一起运动，该滑轮是动滑轮，故A错误； B．当物体匀速提升时，做的有用功是克服物料的重力做功，物料的重力为G，上升的高度为h，故有用功为，故B错误； C．绳子自由端移动的距离则绳子自由端的拉力做的总功 拉力的功率，故C正确； D． 该滑轮的机械效率，故D错误。 故选C 10.如图所示，用甲、乙两个滑轮组分别将物体M、N匀速提升1m，拉力分别为、，此过程相关数据如图所示。已知将物体M、N匀速提升1m所用时间相等，下列有关此过程的说法中，不正确的是（　　） A．拉力 B．拉力的功率相同 C．动滑轮对M、N做的功相同 D．M、N的重力大小相等 【答案】B 【详解】A．由图可知，甲滑轮组中，承担物重的绳子股数为，乙滑轮组中承担物重的绳子股数为，由题意可知，两物体被提升的高度相同，则甲、乙两个滑轮组中，绳子自由端移动的距离分别为， 由右图可知，两滑轮组做的总功分别为， 由可得，拉力， 因此拉力。故A正确，不符合题意； B．已知将物体M、N匀速提升1m所用时间相等，，由可知，拉力的功率，故B错误，符合题意； CD．动滑轮对物体做的功为有用功，由图表可知，， 因此动滑轮对M、N做的功相同，因滑轮组对物体提升的高度相同，由可知，M、N的重力大小相等，故CD正确，不符合题意。 故选B。 1 / 3 学科网（北京）股份有限公司 $ 第十一章 简 单 机 械（复习讲义） .1能完成“探究杠杆的平衡条件”的实验； 2.知道杠杆是一种模型，并能分析生产生活中不同类别的杠杆； 3.能通过实例了解定滑轮、动滑轮的特点； 4.知道滑轮在生产生活中的应用； 5.知道机械效率，能认识有用功和总功； 6.知道机械效率总是小于100%，能认识提高机械效率的意义和途径。 知识点 重点归纳 常见易错点 题型一 杠杆 例 11．古希腊科学家 说过这样一句名言：“假如给我一个支点，我将撬动整个地球！”他依据的就是杠杆使用特点。所谓杠杆就是指在 绕固定点转动的硬棒，从支点到 的距离叫做动力臂。使用杠杆时，如果杠杆静止或 ，那么杠杆就处于平衡状态。 变式 1-1 是力的力臂。在图中画出力的力臂和力。 变式 1-2如图所示，O点为杠杆的支点，拉力F作用在杠杆的A点，重物G悬挂在杠杆的B点，则动力臂为 ，阻力臂为 。（均选填“OB”“OA”“OC”或“AB”） 题型二 杠杆的平衡条件 例 2.小明同学在做“探究杠杆平衡条件”时，探究过程如下：    （1）未挂钩码前，他发现杠杆左端下沉，可将杠杆右侧的平衡螺母向调 （选填“左”或“右”），使杠杆在 位置平衡。杠杆调节平衡后，在此后的实验中， （选填“可以”或“不可以”）旋动两侧的螺母使杠杆恢复平衡。 （2）如图所示，杠杆在水平位置处于平衡状态，若将杠杆两侧的钩码同时各向内移动一小格，杠杆将 （选填“仍能”或“不能”）平衡。 （3）小明同学进行正确的实验操作后，得到的数据为F1=2N，L1=15cm，和F2=1.5N，L2=20cm，于是他就得出了杠杆的平衡条件：“动力×动力臂=阻力×阻力臂”，他的实验过程存在的问题是 。 题型三 杠杆的分类与应用 例 3如图所示的四种工具中，正常使用时属于省力杠杆的是（    ） A．核桃夹 B．筷子 C．食品夹 D．镊子 变式3-1 肱二头肌收缩产生的力使前臂骨骼绕肘关节转动，此时前臂骨骼可以看成一个杠杆模型，简称前臂杠杆。如图所示，手提重物时，对前臂杠杆的分析错误的是（　　）          A．前臂杠杆是省力杠杆 B．肘关节处可以视为支点 C．肱二头肌对前臂杠杆的牵引力是动力 D．前臂保持水平时，阻力臂最长 题型四 滑轮 例 4如图所示为探究滑轮组作用的实验装置，钩码总重6N。实验时要竖直向上匀速拉动弹簧测力计，由图可知拉力大小为　　N，动滑轮重　　N，将弹簧测力计向上移动15cm，则钩码上升的高度为　　cm。（不计一切摩擦及绳重） 变式4-1 如图所示表示三种不同的滑轮组，用它们提起重为G的相同重物，在A端所用的拉力分别为F1＝　 　；F2＝　 　；F3＝　 　。（不计滑轮本身的重和摩擦） 题型五 机械效率 例5有两台机器，甲的机械效率为90%，乙的机械效率为80%。下列说法正确的是（　　） A．甲做的有用功一定比乙做的有用功多 B．两台机器做的总功相等时，甲做的有用功一定比乙做的有用功多 C．甲一定比乙更省力 D．甲做的功一定比乙做的功多 变式5-1．图甲，A、B是两个完全相同的物体，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，拉动A和B到斜面顶端时斜面的机械效率分别用ηA、ηB表示，则下列判断正确的是（　　） A．拉动A和B到斜面顶端时ηA>ηB B．拉动B到斜面顶端时ηB=80% C．对A做的有用功小于额外功 D．对B做的总功等于有用功 变式5-2．如图，小明分别用甲、乙滑轮把同一桶沙提升相同高度。用甲滑轮所做的有用功为W1，机械效率；用乙滑轮所做的有用功为W2，机械效率为，若不计绳重与摩擦，则（　　） A． B． C． D． 基础巩固通关测 1.墨家是我国古代的一个学派，这个学派的成员多来自生产第一线，有丰富的技术知识和刻苦的钻研精神，研究科学技术的风气特别盛。关于杆秤《墨经》一书中记载： “衡，加重于其一旁，必捶。权重相若也，相衡。则本短标长，两加焉重相若，则标必下，标得权也”。有关它的说法正确的是 （　　） A．“标”、“本”表力，“权”、“重”表示力臂 B．图中的B点为杠杆的支点 C．“权”小于“重”时，A端一定上扬 D．“权”小于“重”平衡时，“标”一定大于“本” 2.图甲是皮带打孔器，其AOB部分可视为一个杠杆，图乙是其简化示意图，图中O为支点，是打孔时A点受到的阻力。请在图乙中画出作用在B点的最小动力及其力臂。 3.下图是一个杠杆式简易起吊机，它上面装了一个定滑轮可以改变拉绳的方向，杠杆可绕点转动。请在图上画出杠杆的动力臂和杠杆所受阻力及阻力臂的示意图。 4.如图所示的各种工具，正常使用时省力的是（　　） A. 定滑轮 B. 动滑轮 C 筷子 D. 船桨 5．如图所示，用滑轮组5s内把重20N的物体匀速竖直提升1m，已知每个滑轮重4N，不计绳重与摩擦，则下列说法正确的是（　　） A．拉力F大小为14N B．绳子移动距离为3m C．拉力F大小为12N D．绳子移动速度为0.2m/s 6.为了响应国家体重管理年的号召，小明为家人制作了如图所示的简易拉力器，关于图中的滑轮分析正确的是（　　） A．是定滑轮，可以省力 B．是动滑轮，可以省力 C．是定滑轮，可以改变力的方向 D．是动滑轮，可以改变力的方向 7.如图所示，在斜面上将一个重10N的物体匀速拉到高处，沿斜面向上的拉力，斜面长、高，则拉力所做的功为___________J；把重物直接提升h所做的功作为有用功，忽略弹簧测力计的重力和空气阻力，则斜面对物体的摩擦力为___________N。 8. 用图所示的动滑轮，先后将两个不同重物在相同时间内匀速提升相同高度，两次做功的情况如图所示。第一次的额外功为900J，不计绳重和摩擦，则（　　） A. 第一次提升重物时机械效率较高 B. 第二次提升重物时的额外功较大 C. 先后两次提升重物的重力之比为7∶9 D. 先后两次提升重物的总功率之比为6∶5 9.如图，某工人利用滑轮在时间内，将重为的物料匀速提升了的高度，工人对绳子竖直向上的拉力大小为，不计绳重及滑轮的摩擦。下列说法正确的是（　　） A. 该工人使用的是定滑轮 B. 提升物料做的有用功为 C. 拉力做功的功率为 D. 该滑轮的机械效率为 10.如图所示，用甲、乙两个滑轮组分别将物体M、N匀速提升1m，拉力分别为、，此过程相关数据如图所示。已知将物体M、N匀速提升1m所用时间相等，下列有关此过程的说法中，不正确的是（　　） A．拉力 B．拉力的功率相同 C．动滑轮对M、N做的功相同 D．M、N的重力大小相等 1 / 3 学科网（北京）股份有限公司 $