第五讲认识简单机械Word下载.docx
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2、相当于一个动力臂是阻力臂两倍的杠杆(见作图)
3、可以省一半的力(不计摩擦和滑轮重)
4、不能改变力的方向,并且动力移动距离2倍于物体上升距离
3、滑轮组――定滑轮和动滑轮组合起来使用的一种简单机械。
使用滑轮组时,重物和动滑轮的总重由几段绳子承担,提起重物所用的力就是总重的几分之一。
F=1/nG总=1/n(G动+G物)
说明:
使用滑轮组虽然省了力,但是却费了距离。
动滑轮由几根绳子吊着,拉力移动的距离就是重物移动距离的几倍。
四、机械效率
1、必须要做的这部分功叫做有用功;
2、虽然不需要,但又不得不做的那部分功叫额外功或无用功;
3、两者的总和叫总功。
W总=W有用+W额外
4、机械效率:
有用功跟总功的比值,用η表示。
η越大,。
实际使用机械时,机械效率总小于1的原因:
。
五、斜面也是一种简单机械。
使用斜面可以。
【总结】
1、用滑轮组提升重物时,克服重物的重力所做的功是有用功,对动滑轮的重力、绳子的重力、摩擦所做的功是额外功,绳子上的拉力所做的功是总功。
绳子移动的距离s是重物提高高度h的n倍。
计算公式:
W有=G物hW额=G动hW总=Fs
W总=W有+W额s=nhη=W有/W总
2、用滑轮组拉物体水平运动时,克服地面的摩擦做的功是有用功。
拉力所做的功是总功。
W有=fsW总=Fsη=W有/W总
3、利用斜面来提升重物,若不计摩擦,则:
Fl=Gh
F表示拉力,l表示斜面的长,G表示物体的重力,h表示斜面的高。
4、利用斜面来提升重物,若考虑摩擦,则:
W有=G物hW额=flW总=FlW总=W有+W额η=W有/W总
【课堂训练】
1、如图所示的常用工具中,它们的科学模型都是__________。
在这些工具中,省力的是_________,费力的是______,不省力也不费力的是________(填序号)。
2、一个杆秤,如果秤砣被磨损掉一部分,则它称得的质量比被称物体实际质量()
A.小 B.大 C.相等 D.无法判定
3、一根轻质杠杆,在左右两端分别挂上200N和300N的重物时,杠杆恰好平衡,若将两边重物同时减少50N,则杠杆()
A.左端下沉B.右端下沉C.仍然平衡D.无法判断
5、如右上图,质量可不计的杠杆每小格的长度相等,以O点为支点,杠杆的右端挂有重物,支点左边的A处挂钩码时,杠杆平衡,则重物与钩码的质量之比为
.若将重物M浸没在水中,钩码向
(填“左”或“右”)移动,杠杆才可能又保持平衡.
7、斜面长5米,高1.5米,把重为800牛的物体匀速推向斜面顶端。
若斜面是光滑的,则推力为____牛,如果斜面不光滑,所用推力为300牛,则斜面的机械效率为____。
8、利用斜面把一个重500牛的物体匀速拉上汽车,斜面长5米,高1米,机械效率为80%,则物体在运动过程中所受的摩擦力是多少?
9、如图所示的滑轮组将重为300N的物体匀速提升,已知滑轮组的机械效率为75%(不计摩擦和绳重),将绳子自由端拉下1m,求:
(1)总功;
(2)作用于绳子自由端的拉力;
(3)动滑轮的重。
10、如图所示,物重为700N,在水平地面上做匀速直线运动时所受阻力是物重的0.2倍。
若水平拉力是60N,物体以0.1m/s的速度移动了5m,求滑轮组机械效率和拉力做功的功率。
11、一辆汽车不小心开进了泥潭中,司机取来一套滑轮组欲将汽车从泥潭中拉出,如图所示,若车重为8000N,汽车受到的阻力为车重的0.03倍,滑轮组的机械效率为80%,为:
(1)该司机至少需要多大的力才能将汽车从泥潭中拉出?
(2)若拉动汽车时,汽车前进的速度为0.1m/s,则司机做功的功率是多少?
12、一个工人用如图所示的滑轮组提升600N的货物,所用拉力为200N,绳子自由端4s内拉下4m,不考虑绳重和摩擦,求:
(1)有用功和总功率;
(2)机械效率;
(3)若用此滑轮组提升1000N的货物,所需拉力为多少?
随堂练习
1.下列实例中相当于费力、省距离杠杆的是()
A.独轮推车B.定滑轮C.人的前臂D.钳子
2.两个力分别作用在杠杆两端,使杠杆处于平衡状态,那么下列说法中正确的是()
A.这两个力必定相等B.这两个力的力臂必定相等
C.这两个力和它们相应的力臂的乘积必定相等D.力的作用点到支点距离较大的那个力较小
3.关于定滑轮、动滑轮和滑轮组的作用,下列说法中正确的是()
A.定滑轮半径越大越省力B.动滑轮半径越大越省力
C.使用滑轮组既省力、又省距离
D.是否省力与半径大小无关,使用滑轮组时吊着动滑轮的绳子股数越多越省力
4.用30N的力刚好提起重40N的物体,可以应用下列简单机械中的是(不计自重及摩擦)()
A.杠杆B.一个定滑轮C.一个动滑轮D.滑轮组
5.如图所示的杠杆是平衡的且每个钩码的质量相等,如果在杠杆两端各增加一个钩码,则()
A.仍能平衡B.不能平衡,左侧下沉
C.不能平衡,右侧下沉D.无法判断
7.均匀木条AOB,形状如图,已知AO=OB,在O点系一线悬挂起来,使AO段处于水平后放手,放手后()
A.木条保持静止状态B.木条A端下降C.木条B端下降D.条件不足,无法判断
8.如图,杠杆B端挂一个重物,在A端可加
图示的四个力中的一个,要使杠杆平衡,在A端加的最小的力是()
A.F1B.F2C.F3D.F4
9.如右图所示,两端分别站着一个大人和一个小孩,杠杆平衡。
如果他们同时都以相同的速度向支点缓慢走去,杠杆将()
A、小孩那端下沉B、大人那端下沉
C、仍保持平衡D、无法确定
10.甲、乙两斜面的长和高相同,甲斜面的机械效率是60%,乙斜面的机械效率是80%。
若将同一物体分别沿这两个斜面从底端匀速推上顶端。
推力方向平行于斜面,则推力F甲∶F乙为()
A、1∶1B、3∶4C、4∶3D、2∶3
11.如图所示,一根水平轻质杠杆的两端各挂上A、B两个重物,杠杆处于水平平衡状态,现使A、B两物体再各增加4牛重物,结果杠杆不再平衡:
a端上升,b端下降,则此可推断该杠杆的支点位置()
A、在杠杆的中点处B、在靠近杠杆a端的某处
C、在靠近杠杆的b端某处D、条件不足,无法判断
12.如右图所示的滑轮组,动滑轮的总重为20牛,物体A受到的重力为100牛,在滑轮组的绳端作用力F的作用下,物体A以2米/秒的速度上升2秒,若忽略摩擦,则关于滑轮组绳端的作用力F的大小以及绳端上升的距离,下列说法正确的是()
A、30牛、16米B、25牛、16米C、40牛、12米D、40牛、16米
13.某公司要搬运一台笨重的机器进车间,为了省力,某工人设计了如图所示的四种方案(机器下方的小圆表示并排放置的圆形钢管),其中不省力的是()
14.某人用一动滑轮将重为400牛的物体匀速提升10米,花了80秒,他对绳子自由端的作用力为250牛,那么()
A、此动滑轮的机械效率为20%B、此过程中有用功率为50瓦
C、提升过程中拉力做的总功为4000焦D、物体上升过程中机械能保持不变
15、图所示是一个指甲刀的示意图;
它由三个杠杆ABC、OBD和OED组成,用指甲刀剪指甲时,下面说法正确的是(),并指出三个杠杆的支点。
A.三个杠杆都是省力杠杆;
B.三个杠杆都是费力杠杆;
C.ABC是省力杠杆,OBD、OED是费力杠杆;
D.ABC是费力杠杆,OBD、OED是省力杠杆
16.如图示研究杠杆平衡条件的装置,若在A点挂上1.5N的砝码,那么要使杠杆平衡,必须在B处挂N的砝码或者在C处用弹簧测力计才能使杠杆平衡,若弹簧秤沿竖直方向时.弹簧测力计上的读数是N。
17.图中加在绳子末端的力F与滑轮所提重物的重力G间的关系是:
(不计滑轮与绳子的重).
(1)F=G;
(2)F=G;
(3)F=G;
(4)F=G
18.如上右图所示,作用在绳端的拉力F为100牛,物体A做匀速直线运动,在10秒内移动的距离为1米(不计绳与滑轮组的摩擦),在此过程中,物体A受到的摩擦力为牛,拉力做功的功率为瓦。
21.如图所示,重50N的物块通过一滑轮组的装置来拉动,若不计滑轮重和摩擦.当拉力F=5N时,物块能在地面上匀速滑动,则物块与地面间的滑动摩擦力f=N,拉力作用点向右移动1m,物块向左移动m.
22.如右图所示的滑轮组提升重物,已知物体重G=120牛,加在绳端的拉力F=50牛,如果被提物体匀速向上运动的速度为v=0.1米/秒,那么拉力F做功的功率P=瓦,滑轮组的机械效率为。
23.用一个动滑轮和一个定滑轮组成的滑轮组提起180牛的重物,所需的最小拉力是
牛。
(不计轮重和摩擦)
24.
如图所示,滑轮A重10牛,物体B重20牛,若使B物体以2米/秒的速度匀速上升,那么拉力应为牛。
滑轮A上升的速度是米/秒。
(不计绳重和摩擦)
25、所示,建筑工人用滑轮组提升重为220N的泥桶,动滑轮重为20N,不计滑轮与轴之间的摩擦及绳重。
若工人在5s内将绳子匀速向上拉6m,则泥桶上升_____m,手拉绳子的力为______N,拉力的功率为________W,滑轮组的机械效率为________。
26.有一根长1.5m的轻质杠杆,左端挂50N的重物,右端挂100N的重物,要使杠杆平衡,支点应距右端多少m?
若两端各加50N的物体,支点应向哪边移动?
移动多少m?
27.如图所示,一轻杆AO可绕固定转轴O转动,A端悬挂一盏电灯,当绳子AB使杆处于图中所示的位置时,AB长为4m,OB长为3m,绳子拉力为30N,求灯重.
经典例题
1.质量为6kg的石块,沉在装水的容器底部,某同学用一动滑轮将石块从水中匀速提起1m,但石块没有露出水面,如图所示,已知绳的自由端拉力为25N。
求石块在上升过程中:
(1)石块受到的浮力为多少?
(2)绳的自由端拉力做功为多少?
(3)动滑轮的机械效率为多少?
(ρ石=3×
l03kg/m3,g=l0N/kg)
2.如图所示,工人用滑轮组吊起质量为40kg的箱子,工人施加的拉力为250N,箱子l0s内被匀速竖直提升了2m,不计绳重和摩擦,取g=l0N/kg。
求:
(1)箱子受到的重力;
(2)工人做的有用功;
(3)滑轮组的机械效率;
(4)工人所做总功的功率。
3.某实验小组的同学在探究斜面的机械效率时,他们用弹簧测力计拉着小车沿斜面向上运动,收集了下表中的实验数据:
实验
次数
斜面的倾斜程度
小车重力N
斜面高度
m
沿斜面拉力
N
斜面长
机械
效率
l
较缓
5
0.2
2.2
1
45%
2
较陡
0.5
3.6
69%
3
最陡
0.7
4.2
83%
(1)分析上表中的数据得出:
当斜面____时,越省力;
(2)分析上表中的数据还可得出:
当斜面____时,斜面的机械效率最大;
(3)该小组又做了第4次实验:
他们在斜面上铺上棉布,使斜面变糨糙,保持斜面高和长分别为0.5m和1m,用弹簧测力计拉着这个小车沿斜面向上做匀速直线运动,读出这时弹簧测力计的示数为4.5N,则他们测出斜面的机械效率为____。
把第4次与第____次的测量结果相比较,才能得出:
当斜面越粗糙时斜面的机械效率越小。
4.小芳同学设计了一个高度可调节的斜面来探究斜面的省力情况、斜面的机械效率与斜面的倾斜程度之间的关系,如图所示。
她首先测出小车重,然后用弹簧测力计沿斜面拉动小车,调节斜面倾斜角的大小多次测量,得到下表所示的数据:
斜面倾斜角Ɵ
12°
30°
45°
小车重N
斜面高度m
斜面长m
拉力N
2.1
4.3
有用功J
2.5
3.5
总功J
机械效率
48%
(1)请你替小芳在上表中的空格处填上适当的数据。
(2)分析上表中的数据,可以得出的探究结论是:
斜面倾斜角越____,斜面越省力,斜面的机械效率越____。
(3)实验过程中拉力的方向应与斜瑟____。
(4)若想探究斜面的机械效率与物重的关系,则要保持____不变,斜面的光滑程度不变,只改变____,这种研究问题的方法我们称之为____法。
学业水平测试
1.下列关于有用功和总功的说法中,正确的是()
A.用水桶从井中提水时,对桶做的功是有用功
B.用水桶从井中提水时,对水做的功是总功
C.桶掉到井里,从井里把桶捞起来时,对桶做的功是有用功
D.桶掉到井里,从井里把桶捞上来时,桶里带了一些水,对桶和水做的功是有用功
2.简单机械的机械效率高是指()
A.有用功多B.额外功少C.总功多D.有用功占总功的比例高
3.甲升降机比乙升降机的机械效率高,它们分别把相同质量的物体匀速提升相同的高度。
两者相比,甲升降机()
A.电动机做的总功较少B.电动机做的总功较多
C.提升重物做的有用功较少D.提升重物做的有用功较多
4.用四个完全相同的滑轮和两根相同的绳子组成如图所示的甲、乙两个滑轮组,不计绳子与滑轮的摩擦()
A.甲较省力且机械效率较高B.乙较省力且机械效率较高
C.两个滑轮组省力程度不同,机械效率相同D.两个滑轮组省力程度相同,机械效率不同
5.如图所示,用动滑轮把一个物体匀速拉起,不计摩擦,则下列说法中正确的是()
A.拉起的物体质量越大,机械效率越高
B.动滑轮的质量越大,机械效率越高
C.拉起的物体的速度越大,机械效率越高
D.物体被拉起的越高,机械效率越高
6.如图所示,斜面长5m,高1m,工人用沿斜面方向400N的力把重l600N的集装箱匀速推到车上,推力对集装箱做的功是J,斜面的机械效率是
7.如图所示,已知斜面长5m,高2m,拉力为50N。
利用这个装置将重为100N的物体在5s内匀速从斜面的底端拉到顶端。
则拉力做功的功率为____W,该装置的机械效率为____。
8.2007年5月6日上午,全球瞩目的“南海1号”古沉船整体打捞行动正式启动。
我国打捞工作者和相关领域的专家为了让这一艘沉没于南海25m深处近千年的古船重见天日,做了很多科技攻关,取得了重大的技术突破。
“华天龙”号起吊船抵达打捞现场后,将质量为l000t的钢制沉井吊起,如图所示。
已知此时滑轮组的机械效率为85%.则钢缆拉力F为多大?
(g取l0N/kg,结果保留三位有效数字)
中考能力测试
1.下面是四位同学在探究斜面的机械效率时,测得的机械效率数据,其中可能正确的是()A.0%B.80%C.100%D.125%
2.现要利用斜面将木箱拉上汽车,下列做法中可以提高斜面机械效率的是()
A.以较快的速度拉木箱B.以较慢的速度拉木箱
C.减小斜面的倾斜程度D.增大斜面的倾斜程度
3.分别用相同的两个滑轮组成三种装置:
一个定滑轮;
一个动滑轮;
滑轮组。
用这三种装置先后将一个重力为G的物体提高h(忽略绳重),其中机械效率最大的是()
A.定滑轮B.动滑轮C.滑轮组D.三种装置都一样
4.用机械效率为80%的滑轮组匀速提升200N的重物,绳自由端拉力为50N,滑轮组上承受拉力的绳子段数是()A.2段B.3段C.4段D.5段
5.体重为400N的小明由于找不到其他的机械。
只好亲自动手将100N重的物体搬到3m高的楼上。
他对物体做的功是J,他的效率是。
6.如图所示,为测量滑轮组机械效率的实验装置,钩码总重4N。
(1)实验时要竖直向上拉动弹簧测力计,拉力大小为1.6N,若弹簧测力计向上移动21cm,则钩码上升的高度为cm,该滑轮组的机械效率为。
(2)若仅增加钩码的个数,该滑轮组的机械效率将(填“增大”“减小”或“不”)。
(3)分析一下此滑轮组的机械效率小于100%的原因,请写出两条:
____、____。
7.在研究性学习中,有一组同学设计了“测定斜面的机械效率”的实验。
如图所示,用高为30cm的木块将带有刻度的平木板垫起,构成一个斜面,并把它固定,把小车放在斜面底端A位置,用弹簧测力计拉着小车从A位置沿斜面匀速上升到B位置,上升过程中弹簧测力计的示数如图所示。
(1)根据题中提供的信息,在下面的实验记录表格中完成相关的内容:
(2)根据以上的实验记录,完成下列计算:
拉力F在这个过程中做的有用功是____,
拉力F在这个过程中做的总功是____,
该次实验的机械效率是。
小车的重力G/N
沿斜面的拉力F/N
小车沿斜面上升的距离L/m
小车上升
高度h/m
0.8
8.斜面是一种简单机械,盘山公路可看成是斜面。
如图所示,一辆客车在盘山公路上行驶,假如客车质量为7000kg,向上行驶过程中牵引力保持30000N不变。
行驶了2000m的路程时,客车升高了300m。
在此期间,求:
(1)牵引力做了多少功?
(2)盘山公路的“机械”效率是多少?
9.如图所示,拉力F=80N,物体重G=120N,若绳子自由端匀速拉动的距离s=4m,物体被提高的距离h=2m,求:
(1)拉力所做的有用功;
(2)拉力所做的总功;
(3)该滑轮组的机械效率。
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