人教版八年级物理下册第十二章《简单机械》章末知识梳理和练习.docx
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人教版八年级物理下册第十二章《简单机械》章末知识梳理和练习
第十二章《简单机械》章末复习
知识梳理
一、杠杆
1、定义:
在力的作用下绕着固定点转动的硬棒叫杠杆。
2、五要素——组成杠杆示意图。
支点:
杠杆绕着转动的点。
用字母O表示。
②动力:
使杠杆转动的力。
用字母F1表示。
③阻力:
阻碍杠杆转动的力。
用字母F2表示。
说明动力、阻力都是杠杆的受力,所以作用点在杠杆上。
动力、阻力的方向不一定相反,但它们使杠杆的转动的方向相反
④动力臂:
从支点到动力作用线的距离。
用字母l1表示。
⑤阻力臂:
从支点到阻力作用线的距离。
用字母l2表示。
画力臂方法:
一找支点、二画线、三连距离、四标签
3、研究杠杆的平衡条件:
杠杆平衡是指:
杠杆静止或匀速转动。
实验前:
应调节杠杆两端的螺母,使杠杆在水平位置平衡。
这样做的目的是:
可以方便的从杠杆上量出力臂。
结论:
杠杆的平衡条件(或杠杆原理)是:
动力×动力臂=阻力×阻力臂。
公式:
F1l1=F2l2
杠杆平衡时动力最小问题:
此类问题中阻力×阻力臂为一定值,要使动力最小,必须使动力臂最大,要使动力臂最大需要做到①在杠杆上找一点,使这点到支点的距离最远;②动力方向应该是过该点且和该连线垂直的方向。
4、应用:
名称
结构
特征
特点
应用举例
省力
杠杆
动力臂
大于
阻力臂
省力、
费距离
撬棒、铡刀、动滑轮、轮轴、羊角锤、钢丝钳、手推车、花枝剪刀
费力
杠杆
动力臂
小于
阻力臂
费力、
省距离
缝纫机踏板、起重臂
人的前臂、理发剪刀、钓鱼杆
等臂
杠杆
动力臂等于阻力臂
不省力
不费力
天平,定滑轮
二、滑轮
1、定滑轮:
①定义:
中间的轴固定不动的滑轮。
②实质:
定滑轮的实质是:
等臂杠杆
③特点:
使用定滑轮不能省力但是能改变动力的方向。
④对理想的定滑轮(不计轮轴间摩擦)F=G
绳子自由端移动距离SF(或速度vF)=重物移动
的距离SG(或速度vG)
2、动滑轮:
①定义:
和重物一起移动的滑轮。
(可上下移动,
也可左右移动)
②实质:
动滑轮的实质是:
动力臂为阻力臂2倍
的省力杠杆。
③特点:
使用动滑轮能省一半的力,但不能改变动力的方向。
④理想的动滑轮(不计轴间摩擦和动滑轮重力)则:
F=12G只忽略轮轴间的摩擦则拉力F=12(G物+G动)绳子自由端移动距离SF(或vF)=2倍的重物移动的距离SG(或vG)
3.滑轮组
①定义:
定滑轮、动滑轮组合成滑轮组。
②特点:
使用滑轮组既能省力又能改变动力的方向
③理想的滑轮组(不计轮轴间的摩擦和动滑轮的重力)拉力F=1nG。
只忽略轮轴间的摩擦,则拉力
F=1n(G物+G动)绳子自由端移动距离SF(或vF)=n倍的重物移动的距离SG(或vG)
④组装滑轮组方法:
首先根据公式n=(G物+G动)/F求出绳子的股数。
然后根据“奇动偶定”的原则。
结合题目的具体要求组装滑轮。
三、机械效率:
1、有用功:
对人们有用的功。
公式:
W有用=Gh(提升重物)斜面:
W有用=Gh水平拉动物体:
W有用=f.s
2、额外功:
并非需要但又不得不做的功
公式:
W额=W总-W有用=G动h(忽略轮轴摩擦的动滑轮、滑轮组)斜面:
W额=fL
3、总功:
有用功加额外功或动力所做的功
公式:
W总=F.S=W有用+W额=FS=W有用/η斜面:
W总=fL+Gh=FL
4、机械效率:
①定义:
有用功跟总功的比值。
②公式:
③有用功总小于总功,所以机械效率总小于1。
通常用百分数表示。
某滑轮机械效率为60%表示有用功占总功的60%。
④提高机械效率的方法:
减小机械自重、减小机械部件间的摩擦。
5、测量滑轮组的机械效率:
①原理:
②应测物理量:
钩码重力G、钩码提升的高度h、拉力F、绳的自由端移动的距离S
③器材:
除钩码、铁架台、滑轮、细线外还需刻度尺、弹簧测力计。
④步骤:
必须匀速拉动弹簧测力计使钩码升高,目的:
保证测力计示数大小不变。
⑤结论:
影响滑轮组机械效率高低的主要因素有:
A.动滑轮越重,个数越多则额外功相对就多。
B.提升重物越重,做的有用功相对就多。
C.摩擦,若各种摩擦越大做的额外功就多。
知识巩固
一、选择
1.如题图所示的杠杆,动力F的力臂是()
A.ODB.OFC.OAD.OC
2.如图所示,在均匀杠杆的A处挂3个钩码,B处挂2个钩码,杠杆恰好在水平位置平衡,已知每个钩码的质量均为50g,若在A、B两处各加1个钩码,那么杠杆()
第1题图第2题图
A.右边向下倾斜B.左边向下倾斜
C.仍保持水平位置平衡D.无法确定杠杆是否平衡
3.如图所示的工具中属于费力杠杆的一组是()
①核桃夹 ②船桨 ③手推车 ④碗夹
A.①②B.②③C.②④D.③④
4.图(a)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(b)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
5.如图是小明探究“杠杆平衡条件”的实验装置,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
6.人体中的许多部位都具有杠杆的功能。
如图是人用手托住物体时手臂的示意图,当人手托5kg的物体保持平衡时,肱二头肌收缩对桡骨所施加力的大小一定()
第5题图第6题图
A.大于5kgB.大于49NC.小于49ND.等于49N
7.小明在水平地面上推如图所示的一只圆柱形油桶,油桶高40cm,底部直径为30cm,装满油后总重2000N.下列说法中正确的是()
A.要使底部C稍稍离开地面,他至少应对油桶施加600N的力
B.他用水平力虽没推动油桶,但他用了力,所以他对油桶做了功
C.他用水平力没推动油桶,是因为推力小于摩擦力
D.油桶匀速运动时,地面对油桶的支持力和油桶对地面的压力是平衡力
8.在探究“杠杆平衡条件“实验中,杠杆在力F作用下水平平衡,如图所示,现将弹簧测力计绕B点从a位置转动到b位置过程中,杠杆始终保持水平平衡,则拉力F与其力臂的乘积变化情况是()
第7题图第8题图
A.一直变小B.一直变大C.一直不变D.先变小后变大
9.对物理概念的理解是学好物理的关键。
关于功、功率和机械效率,下列说法正确的是()
A.通过改进机械的性能可以使机械效率达到100%
B.做功多的机械,功率一定大
C.功率大的机械,做功一定快
D.做功快的机械,机械效率一定高
10.如图所示,斜面长3m,高0.6m,建筑工人用绳子在6s内将重500N的物体从其底端沿斜面向上匀速拉到顶端,拉力是150N(忽略绳子的重力),则下列说法正确的是()
A.斜面上的摩擦力是50NB.拉力的功率是50W
C.拉力所做的功是300JD斜面的机械效率是80%
11.如图所示,用同一个动滑轮先后提升同一物体,使物体以相同的速度匀速上升相同的高度,所用的力分别是F甲和F乙,拉力做功的功率分别是P甲和P乙.若不计摩擦、动滑轮重和绳重,则F甲与F乙、P甲与P乙之间的大小关系是()
A.F甲<F乙、P甲=P乙B.F甲>F乙、P甲>P乙
C.F甲>F乙、P甲=P乙D.F甲<F乙、P甲<P乙
第10题图第11题图
12.用四只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,在绳自由端用大小分别为F1和F2的拉力,将相同的物体匀速提升相同的高度.若不计绳重及摩擦,下列说法错误的是()
A.F1大于F2B.F1和F2做的功一定相等
C.甲、乙的机械效率不相等D.绳子自由端移动的距离不相等,物体运动的时间可能相等
13.小明在按压式订书机的N点施加压力,将订书机钉入M点下方的纸条中,能正确表示他使用该订书机时的杠杆示意图是()
ABC D
14.如图所示,当水平拉力F=50N时,恰好可以使物体A沿水平地面向右做匀速直线运动.已知物体重为200N,所受地面的摩擦力约为80N,假如在5s时间内,物体水平移动了0.6m,不计绳和滑轮的自重,则在此过程中()
A.拉力F做功为30JB.物体重力做功为120J
C.拉力F做功的功率为12WD.该装置的机械效率约为60%
15.如图所示,F1=4N,F2=3N,此时物体A相对于地面静止,物体B以0.1m/s的速度在物体A表面向左做匀速直线运动(不计弹簧测力计、滑轮和绳子的自重及滑轮和绳子之间的摩擦)。
下列说法错误的是()
A.F2的功率为0.6WB.弹簧测力计读数为9N
C.物体A和地面之间有摩擦力D.如果增大F2,物体A可能向左运动
第14题图第15题图
16.下列有关起重机提升货物时机械效率的说法,正确的是()
A.有用功越多。
机械效率越高
B.同一起重机提起的货物越重,机械效率越高
C.额外功越少,机械效率越高
D.同一起重机提起同一货物越快,机械效率越高
17.如图,用同一滑轮组分别将物体A和物体B匀速提升相同的高度。
与提升B相比,提升A的过程滑轮组的机械效率较大。
若不计绳重与摩擦的影响,则提升A的过程()
A.额外功较小B.额外功较大C.总功较小D.总功较大
18.如图所示,物理兴趣小组分别用甲、乙两个滑轮组匀速提起质量相同的物体,不计绳重及摩擦.若每个滑轮质量相同,对比两个滑轮组,下列说法正确的是()
甲 乙
A.甲更省力,甲机械效率大B.乙更省力,机械效率一样大
C.乙更省力,乙机械效率大D.甲更省力,机械效率一样大
19.同一物体(质量为m)先用滑轮组(如图甲)匀速提升,后沿斜面(如图乙)匀速提升,两次提升高度均为h,两次拉力大小均为
mg,斜面长AB=2h,则这两次提升物体的机械效率比较()
甲 乙
第19题图第20题图
A.η甲>η乙B.η甲<η乙C.η甲=η乙D.条件不足无法比较
20.如图所示,用滑轮组在4s内将重为160N的物体匀速提升2m,若动滑轮重20N,不计滑轮与轴之间的摩擦及绳重。
则在此过程中,下列说法正确的是()
A.绳子自由端向上移动了4mB.拉力F的功率为90W
C.拉力F为90ND.滑轮组的机械效率为80%
二、填空
1.如图是自行车手闸示意图,手闸是一个简单机械,这种简单机械的名称是,当图中手对车闸的作用力F=10N时,刹车拉线受到力的大小为N.
2.高速铁路的输电线,无论冬、夏都绷的直直的,以保障列车电极与输电线的良好接触。
图2为输电线的牵引装置。
钢绳通过滑轮组悬挂20个相同的坠砣,每个坠砣质量为25kg,不计滑轮和钢绳自重和摩擦,输电线A端受到的拉力大小为N。
若某段时间内坠砣串下降了30cm,则输电线A端向左移动了cm。
(g取10N/kg,不考虑钢绳的热胀冷缩)
3.用如图所示的滑轮组将重85N的物体匀速提升2m,拉力F为50N.此过程中有用功为J,总功为J,滑轮组机械效率为,根据已知条件,以下四个物理量:
①动滑轮上升的高度、②动滑轮的重力、③额外功、④拉力的功率,还能求出的有
和(选填序号)
第1题图第2题图第3题图
4.“辽宁舰”服役,圆了中国航母梦.如图为航母上简化的蒸气弹射装置,能带动舰载机在两秒钟内达到起飞速度.牵引索与蒸气活塞连接的两个滑轮为____(填“定”或“动”)滑轮.
5.如图所示,沿斜面把质量为12kg的个物体匀速拉到最高处,沿斜面向上的拉力是F=100N,斜面长2m、高1m.则其机械效率是%,物体所受摩擦力是N
第4题图第5题图
6.如图所示,用动滑轮把重为40N的物体A以0.5m/s的速度匀速提升,用时4s,拉力F的大小是25N,则拉力F的功率是W,动滑轮的机械效率是。
7.如图所示,工人用250N的拉力将重为400N的装修材料匀速提升6m,所用时间为lmin,则工人做的有用功是J,工人做功的功率是W,动滑轮的机械效率是。
8.一台起重机在10s内将重为3600N的货物匀速提高了4m,起重机做的有用功是J。
若起重机做的额外功是9600」,则机械效率是,起重机的总功率是W。
9.小明用如图所示的动滑轮提起140N的水桶,动滑轮重20N(不计绳重和摩擦),小明拉绳子的动力为______N;如果向水桶内再加入40N的水,提起时动滑轮的机械效率___(选填“变大”、“变小”或“不变”)。
第6题图第7题图第9题图
10.小可在A端用如图所示的动滑轮匀速提起200N的水桶,若不计绳重、滑轮重及摩擦,则人拉绳子A端的动力为____N;实际测量A端的拉力为110N,不计绳重及摩擦,则滑轮重为____N.
11.如图所示,轻质杠杆OA可绕O点无摩擦转动,A点处挂一个重为20N的物体,B点处加一个竖直向上的力F,杠杆在水平位置平衡,且OB:
AB=2:
1。
则F=N,它是杠杆。
12.如图所示,长为40cm、重为10N的匀质杠杆可绕着O点转动,作用在杠杆一端且始终与杠杆垂直的力F,将杠杆缓慢地由与水平方向夹角为30°的位置拉至水平位置(忽略摩擦阻力),在这个过程中,力F的大小将(选填“增大”、“不变”或“减小”),力F所做的功为J。
第10题图第11题图第12题图
13.如图所示,物体在5N的水平拉力F作用下,沿水平面以0.2m/s的速度匀速运动了4s,拉力F的功率为____W.
14.用图甲、乙两种方式匀速将重为100N的物体提升相同的高度,已知滑轮重20N,绳重和摩擦力不计.则手的拉力:
F甲___F乙;拉力F对重物做的功W甲__W乙,机械效率:
η甲____η乙(填“大于”“小于”或“等于”).
15.如图所示,斜面长1m,高0.3m,用大小为4N沿斜面向上的拉力F,将重10N的铁块从底端匀速拉到顶端,斜面的机械效率为___;若仅使倾角θ逐渐增大,此斜面的机械效率将逐渐____(填“增大”“不变”或“减小”).
第13题图第14题图第15题图
三、作图
1.如图所示是一个电热水壶的简易图,在图中画出它所受重力的示意图(B为重心);用力作用在壶盖上A点时,可将壶盖打开,请在A点画出所需最小力F的示意图(O为支点).
2.画出图中动力F1的力臂L1。
第1题图第2题图
3.如图所示为某街道路灯悬挂的情境图,请画出斜拉钢丝对横杆拉力F的示意图和对应的力臂F.
4.画出图中滑轮组提升物体最省力的绳子绕法.
第3题图第4题图
四、实验
1.利用下图的实验装置探究“杠杆的平衡条件”.
甲 乙 丙
(1)实验前应先调节杠杆在水平位置平衡,这样做的目的是,若出现图甲所示情况,应将杠杆的螺母向____(填“左”或“右”)调.
(2)如图乙所示,杠杆在水平位置平衡,记录数据.根据这一次实验数据,小明立即分析得出杠杆的平衡条件,他这种做法的不足是___.经老师提醒后,小明继续进行实验,如图乙,若将A、B两点下方挂的钩码同时朝远离支点O方向移动一小格,则杠杆____(填“仍保持平衡”“左端下沉”或“右端下沉”).
(3)如图丙所示,若不在B点挂钩码,可改用弹簧测力计在B点向下拉杠杆,当测力计从a位置转动到b位置时,使杠杆仍在水平位置平衡,其示数大小将____.
(4)小明组在实验中,发现用如图丁所示的方式悬挂钩码,杠杆也能水平平衡(杠杆上每格等距),但老师建议同学不宜采用这种方式,主要是因为____(填下列选项的字母代号).
丁
A.一个人无法独立操作
B.力臂与杠杆不重合
C.力和力臂数目过多,不易得出结论
D.杠杆受力不平衡
(5)改变钩码数量和位置获取三次测量数据(如表),目的是,根据表中数据你得出杠杆的平衡条件是:
,并完成表中的空格.
实验测量数据记录表
实验
次序
动力
F1/N
动力臂
l1/cm
阻力
F2/N
阻力臂
l2/cm
1
2.0
5.00
1.0
10.00
2
2.0
10.00
2.0
10.00
3
3.0
10.00
2.0
_______
2.图甲是某学习小组“测量滑轮组的机械效率”的示意图。
用弹簧测力计竖直向上拉动绳子自由端,将重为4.5N的物体从A位置提升到A′位置,同时弹簧测力计从图中的B位置上升到B′位置,在这个过程中,弹簧测力计的示数如图乙所示。
请你根据他们做的实验完成下列问题:
(1)物体提升的高度是cm,拉力是N,该滑轮组的机械效率η=;
(2)若在图甲装置的基础上,增加一个动滑轮,改为图丙所示的装置,提升同一物体,则滑轮组的机械效率(选填“变大”、“变小”或“不变”)。
五、计算
1.如图所示,将边长为10cm的正方体合金块,用细绳挂在轻质杠杆的A点处,在B点施加力F1=30N时,杠杆在水平位置平衡,合金块对水平地面的压强恰好为0.撤去F1,在B点施加力F2时,合金块对地面的压强为1.2×103Pa.(OB=3OA,g取10N/kg)
(1)画出F2的力臂.
(2)求合金块的质量.
(3)求F2的大小.
2.如图是用动滑轮提升货物A的示意图。
在竖直向上的拉力F的作用下,使重450N的货物A在50s的时间里,匀速竖直上升了10m。
在这个过程中,拉力F做的功为5000J。
求:
(1)有用功
;
(2)拉力F的功率
;
(3)动滑轮的机械效率
。
3.工人利用如图所示的滑轮组匀速提升重600N的货物,绳子自由端被竖直拉上6m,额外功为300J.求滑轮组的机械效率
4.如图所示,斜面长s=1.5m,高h=0.3m.建筑工人将重G=500N的货物箱,用绳子从地面匀速拉到顶端时,沿斜面向上的拉力F=150N.忽略绳子重力.求:
(1)该过程拉力F做的功;
(2)该装置的机械效率;
(3)货物箱在斜面上受的摩擦力大小.
答案
一、选择
1、D2、A3、C4、A5、D6、B7、A8、C9、C10、A11、C12、C13、A14、C15、D16、B17、D18、B19、C20、B
二、填空
1.杠杆40;2.10000;15;3.170;200;85%;①;③;4.定;
5.60;40;6.25;80%;7.2400;50;80%;8.14400
2400;
9.80;变大;10.10020;11.30费力;12.增大;1;
13.2;14.大于等于大于;15.75%增大;
三、作图
1.
2.
3.
4.
四、实验
1.
(1)便于测量力臂右;
(2)只做一次实验,得出的结论不具有普遍性左端下沉;
(3)变大(4)C
(5)使实验结论具有普遍性F1l1=F2l2_15.00
2.
(1)5.0;2;75%;
(2)变小。
五、计算
1.解:
(1)如图所示
(2)由杠杆的平衡条件:
F动l动=F阻l阻
则G=
=
=90N
根据G=mg,所以m=
=
=9kg
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