初三《简单机械内能》总4讲.docx
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初三《简单机械内能》总4讲
杠杆
一、学习目标
1.认识杠杆和有关杠杆的几个概念。
2.能从常见工具和简单机器中识别出杠杆,学习绘制杠杆的示意图。
3.经理探究杠杆平衡条件的过程,理解杠杆的平衡条件及其杠杆的应用。
二、知识清单
(一)、杠杆
1、一根硬棒,,这根硬棒就叫杠杆。
2、杠杆的五要素:
3、杠杆的平衡条件是或写作。
4、完成下表。
杠杆类型
力臂关系
平衡时力的关系
优缺点
生活应用
省力杠杆
费力杠杆
等臂杠杆
(二)、杠杆的平衡条件
在做“研究杠枰平衡条件”的实验时:
①把杠杆的中点支在支架上,在挂钩码前必须先调节_________,使杠杆处于__________.
②如图所示分别是两次实验图示.请根据图示设计实验.
(杠杆每格长2cm,钩码每个重1N)
③以上实验得出的结果是:
________________________
三、例题
1、下列属于省力杠杆的是()
A、夹酒精棉球的镊子B、吊车上的起重臂
C、拔铁钉的羊角锤D、往锅炉里送煤的铁锹
2、杠杆平衡时,下列说法正确的是()
A.、动力一定等于阻力B、动力臂一定等于阻力臂
C、动力臂是阻力臂的几倍,动力一定是阻力的几倍.D、动力可能大于阻力
3、下列事例中,利用了杠杆工作的是()
A、在湖水中用浆划水B、用弹簧测力计测量物体的重力
C、用打气筒给自行车打气D、跳伞运动员利用降落伞从空中落下
4、一个原来水平静止的杠杆,如果再作用一个力后,杠杆仍能处于静止状态,则此力可能是()
A、竖直作用于动力点上B、竖直作用于阻力点上
C、竖直作用在支点上D、作用在杠杆的任一点,但力的作用线必须与杠杆垂直
5、杠杆左右两端分别挂有重物是40牛和50牛.此时杠杆平衡,若使两端物体都减少10牛.则()
A、左端下沉B、右端下沉
C、仍然平衡D、不能确定
6、一根长为L,重为G的粗细均匀木棒,当支点在中点时刚好平衡.如果把左端锯下全长的,并叠放到左端剩余部分上面,则杠杆将为()
A、仍能平衡B、不能平衡,左端下沉C、不能平衡,右端下沉D、无法判断
7、画出下列杠杆受力的力臂
8、用杠杆去撬动一块石头,如果杠杆的动力臂长2米,阻力臂长40厘米,那么只要用牛顿的力就能撬起重500牛顿的一块石头。
9、使用杠杆要省力,应当用动力臂______阻力臂的杠杆;如果使用的是费力杠杆,应使动力臂_______阻力臂,使用此类杠杆可以________;天平是________杠杆;不论哪类杠杆都不能既_________又_________。
10、一条扁担长1.2米,左端担100牛顿的重物右端担50牛顿的重物,那么肩头应担在距离左端厘米处才能使它平衡。
11、用杆秤去称物体,如果在秤盘的下面贴上了一块小铁钉,则称出来的物体比实际物体质量(填大或小)
12、如图所示,为了使车轮越过障碍物,在沿轮胎的边缘和方向不同的作用力,如图,最省力的作用在点。
13、有一根重力为G的均匀粗细的木棒放在水平地面上,稍抬起一端,所需的力为______。
14、把重为2牛和12牛的物体分别挂在杠杆的两端,杠杆平衡时,两力臂长度之比为______,若在2牛的物体上再加上2牛的重物,要使杠杆平衡,则在12牛的重物上加_______牛的重物。
四、课堂练习
1、在一根杠杆的两端分别挂重力为40N和70N的物体,若杠杆平衡,这两个力的力臂之比为_______________。
2、一根1米的杠杆,在它的左端挂10千克的物体,右端挂40千克的物体时,杠杆处于平衡状态,则支点位于离左端_______厘米的地方。
如果在它的两端各增加5千克的物体,要使杠杆恢复平衡,支点应向______端移动______厘米。
3、如图所示,当支架上刻度相等的杠杆处于静止状态时,弹簧秤的示数为30牛,则每个钩码的质量是________。
若把弹簧秤移至D处竖直向上拉杠杆,使杠杆平衡,此时弹簧秤的示数为________牛。
4、人的肱二头肌收缩使人曲臂时的情况如图所示,人的前臂是一个______力的杠杆,这种结构给人带来的好处是_____。
5、在图形中,画出下列杠杆受力的力臂。
滑轮
一、基础知识
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:
相当于等臂杠杆
③特点:
使用定滑轮不能省力但是能改变动力的方向。
④说明:
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S(或速度vF)=重物移动的距离h(或速度vG)
关系:
F=GS=hvF=vG
2、动滑轮:
①定义:
轴随物体一起运动的滑轮叫做动滑轮。
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。
说明:
理想的动滑轮(不计轴间摩擦和动滑轮重力)则:
F=1/2G;s=2h
若只忽略轮轴间的摩擦则:
拉力F=1/2(G物+G动);s=2h
关系:
F=1/2(G物+G动)S=2hvF=2vG
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=1/nG;s=nh
只忽略轮轴间的摩擦,则拉力F=1/n(G物+G动);s=nh
说明:
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。
关系:
F=1/n(G物+G动)S=nhvF=nvG
机械效率巩固
公式:
功和功率滑轮组
①
①
②
②
③
④
⑤
⑥
※
的比较
(1)滑轮组:
①G物相同,G动越大,
越小
②G动相同,G物越大,
越大注意:
的大小与绳子的绕法没有关系
(2)斜面:
①越陡,
越大
②与物体斜面之间接触面大小无关
③斜面越光滑,
越大
④机械效率与物体重量无关
三、经典例题
1、如图所示,在拉力F作用下,重60N的物体A竖直向上做匀速直线运动,速度大小为0.4m/s,则拉力F的大小为________N.在5s内绳子的自由端移动________m.
2、如图,物重G=200N,则A处承受的拉力是▁▁▁▁N,
B处承受的拉力是▁▁▁▁N,拉力F是▁▁▁▁N。
(不计滑轮重和摩擦)
上图中,若滑轮重20N,则拉力F是▁▁▁▁N,
物体上移2米,绳子自由端上移▁▁▁▁米。
(摩擦不计)
3、如图,物重G=200N,则A处承受的拉力是▁▁▁▁N,
B处承受的拉力是▁▁▁▁N,拉力F是▁▁▁▁N。
(不计滑轮重和摩擦)
上图中,若滑轮重20N,则拉力F是▁▁▁▁N,
物体上移2米,绳子自由端上移▁▁▁▁米。
(摩擦不计)
4、定滑轮的实质是一个________杠杆,使用定滑轮可以________,但不可以________.
动滑轮的实质是一个________杠杆,使用动滑轮可以________,但不可以________.
5、如图所示,物重300N,则P钩承受的拉力是________N,
Q钩承受的拉力是________N,拉力F是________N.
(不计摩擦和滑轮重量)
6、在图9-4所示的两个滑轮中,A是________滑轮,B是________滑轮,
它们组合在一起构成一个________,使用它可以________,还可以________.
7、如图所示,用滑轮组以10N的拉力匀速提起重为
的物体,忽略滑轮重和摩擦,物体重力
=________N,
=________N,
=________N.
若匀速把重物提起0.5m,则
作用的距离分别是:
=________m,
=________m,
=________m.
课堂练习
1.如图所示,简单机械均不计摩擦,图B中R=2r,其中最省力的是( )
2.如图所示,人对绳的拉力都是F,将各重物匀速提起。
不计动滑轮重,物重最大的是( )
A.G1B.G2C.G3D.G4
3.如图所示,用三种方法拉动同一物体在相同的水平地面上做匀速直线运动,所用的拉力分别是F1、F2、F3。
则( )
A.F1>F2>F3B.F1<F2<F3C.F2>F1>F3D.F2<F1<F3
4.如图所示,若每个滑轮重均为1N,在绳的自由端用力将重25N的物体匀速提起,不计摩擦,则拉力F=________N。
5.使用图所示的滑轮,将重200N的物体M沿水平地面匀速拉动时,物体受到的摩擦力是120N,则拉力F=________N。
(绳子、滑轮重及摩擦不计)
6.如果物体和动滑轮的总重是90N,用一定滑轮和一个动滑轮组合起来提升这个物体,所用的力可以是_________N和_________N。
(不计摩擦)
7.如图所示,利用定滑轮、动滑轮及滑轮组匀速向上提升重物。
已知作用在绳子自由端的拉力F甲=F乙=F丙=50N。
则:
(1)不计动滑轮重和绳与滑轮之间摩擦时,提升的物重分别是G甲=________N,G乙=________N,G丙=________N。
(2)动滑轮重3N,不计绳与滑轮之间摩擦,提升的物重分别是G甲=________N,G乙=________N,G丙=________N。
(3)当物体被提升2m时,绳子自由端移动的距离分别是s甲=_______m,s乙=_______m,s丙=________m。
(4)如果物体被提升的速度都是0.2m/s时,绳子自由端移动的速度分别是:
v甲=________m/s,v乙=________m/s,v丙=________m/s。
8.如图所示,若加在绳的自由端的拉力F=G/3,试画出绳子的绕法。
9.如图所示,当水平拉力F为20N时,刚好使放在水平地面上
的200N的物体匀速直线运动,求物体与地面的摩擦力。
机械效率
一.教学目标:
1.了解什么是有用功,额外功和总功;
2.理解什么是机械效率;
3.通过参与探究斜面机械效率的活动,学习拟定简单的科学探究计划和实验方案.
二.知识清单:
(1)我们所需要的,对我们___功叫有用功,对于___负担而不得不做的功叫额外功.有用功和额外功之和是___
(2)把___与___之比叫机械效率,用希腊字母___表示.机械效率通常是百分数,由于使用机械效率总会不得不做一些额外功,所以机械效率必然___小于100﹪
(3)在探究斜面的机械效率的试验中,依据的物理原理是___,需要测量的物理量有___,___,___,___,使用的主要测量工具是___,___,试验中须___拉动弹簧测力计.斜面倾斜程度越小,所需的拉力___(填“越大”“越小”或“不变”)
三.例题精讲
1.一台机器将800N的重物匀速提升了0.5m,该机器的效率为80%,所做的有用功为( )
A.1000JB.800JC.400JD.200J
2.关于机械效率,下列说法中正确的是( )
A.做的功越多,机械效率一定大B.功率越大,机械效率也越大
C.实际生产中,使用机械比不使用机械做功的效率高
D.无论采取何种手段,使用简单机械时机械效率不会达到100%
3.一台起重机将重6000N的建筑材料提升10米高的楼房上,做的额外功是40000J,总功是多少?
机械效率是多少?
4.如图所示:
用40牛的拉力,使物体A匀速上升,不计绳重和摩擦,整个装置的机械效率为75%.求:
(1)物体A和动滑轮重各是多少牛?
(2)若绳能承受的最大拉力为50牛,此装置的机械效率可提高到多少?
.
四.课堂练习
1.用一个动滑轮提升重物时,做的额外功为240J,若滑轮的机械效率是60%,则做的有用功为( )
A.600JB.400JC.360JD.160J
2.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W总;(3)该滑轮组的机械效率η.
3.如图所示,在探究“斜面的机械效率”的实验中,以下说法正确的是()
A.用弹簧测力计沿斜面向上拉木块时,应尽量匀速
B.斜面的倾斜程度影响斜面的机械效率
C.木块与斜面间的摩擦对斜面的机械效率没有影响
D.斜面的倾斜程度越大,沿斜面所用的拉力越小
4.关于机械效率的问题,下列说法中正确的是( )
A.做功越多,机械效率一定越高
B.单位时间内做功越多,机械效率一定越高
C.省力越多的机械,机械效率一定越高
D.额外功在总功中所占比例越小,机械效率一定越高
5.使用动滑轮提升重物,能提高机械效率的做法是:
()
A.增加提升高度B.增加滑轮的重量
C.提起更重的物体D.三种说法都对
6.要想提高机械效率,应该设法()
A.增加有用功B.减小总功
C.减小额外功D.无法提高
7.动滑轮将250N的重物匀速提高2m.所用的拉力是150N,则在此过程中拉力做的有用功和总功分别是()
A.500J600JB.500J300JC.300J500JD.600J500J
8.如图所示,在探究“斜面的机械效率”的实验中,以下说法错误的是( )
A.用弹簧测力计沿斜面向上拉木块时,应尽量匀速
B.斜面的倾斜程度影响斜面的机械效率
C.木块在匀上升过程中拉力和摩擦力是一对平衡力
D.斜面的倾斜程度越小,沿斜面所用的拉力越小
9.如图所示的甲、乙两个滑轮组,每个滑轮的重力相同,用它们分别匀速吊起重都为G的物体,忽略摩擦及绳重,则拉力之比F甲:
F乙=2:
32:
3;滑轮组甲的机械效率等于等于(填“大于”、“小于”或“等于”)滑轮组乙的机械效率.
10.要把沙子运上三楼,小慧采用了图中的第一种方法,1min完成了任务.若不计摩擦,试求:
(1)小慧的功率;
(2)小慧运沙子时的机械效率;
(3)哪种方法的机械效率最大,为什么?
11、下表是小明测一滑轮组机械效率时收集的有关数据。
(1)请在图15中画出实验中滑轮组的绕绳方法。
(2)将表格中的数据补充完整。
(3)用同一滑轮组提升不同重物至同一高度,提升的物重增加时,除克服动滑轮重所做的额外功外,其它额外功将_________ (选填“变大”、“变小”或“不变”)。
进一步分析可知,在动滑轮和绳重一定的情况下,该滑轮组的机械效率与_________和_________有关。
(4)第一次实验中,钩码上升0.1m所用的时间为1.5s,则动力的功率为_________W。
12、小兰在探究斜面的机械效率时,在光滑程度一样而倾斜程度不同的斜面上匀速直线拉动物块,
(如图所示)并设计表格记录实验数据如下:
实验
次数
斜面的
倾斜程度
物体重
G/N
物体上
升高度
h/m
沿斜面
拉力
F/N
物体移
动距离
S/m
有用功
W有/J
总功
W总/J
机械
效率
机械
效率
平均值
1
较缓
5.0
0.10
1.6
0.50
0.50
0.80
63%
2
较陡
5.0
0.15
2.2
0.50
0.75
1.10
68%
3
最陡
5.0
0.20
0.50
1.25
(1)如图所示第三次实验弹簧测力计的示数为 N,机械效率约为 (精确到百分位)。
(2)小兰在对实验数据处理的过程中出现的错误之处是:
。
13、在探究“影响滑轮组机械效率的因素”实验中,某同学用同一滑轮组分别做了三次实验,
如图所示。
实验数据记录如下:
(1)编号①处数据应为 ,编号②数据应为
(2)分析以上实验数据可以得出如下结论:
同一滑轮组的机械效率主要与 有关。
五、能力提升
1.如图所示,质量不计的一块长木板AB可绕O点无摩擦转动,且OA=1m,OB=3m.在A端挂一个配重P,体重为400N的小涛站在B点时,P对地面的压力为300N,当小涛走到距O点 _________ m处时,P对地面的压力刚好为860N.
4.如图所示,杠杆在水平位置处于平衡状态,细绳AC沿竖直方向并系于正方体上表面的中央.若上移玻璃杯使小球没入水中,杠杆AB仍在水平位置平衡.在杠杆所处的前后两个状态中,正方体对水平地面的压强变化了400Pa.已知正方体的边长为10cm,小球的体积是2×10﹣4m3,则:
AO:
OB为 _________ .
6.甲是一个长方体重物,它静止在水平地面上时,对地面的压强是6×104Pa;将它挂在如图所示的杠杆左端A点,一个人在杠杆的右端距O点20cm的B点,通过滑环对杠杆施加向下的拉力,使杠杆在水平位置静止时,甲对地面的压强减小了4×104Pa.若人不改变力的大小和方向,那么滑环从B点向右移动 _________ cm,甲对地面的压强刚好为零.
补充练习
1.用图所示装置提升重为900牛的物体A,加在绳自由端的拉力大小为400牛时恰好可以使物体匀速上升.求:
(1)求此时滑轮组的机械效率;
(2)若不计绳重和摩擦,求动滑轮的重;
(3)若提升的重物改为1200牛,此时滑轮组的机械效率又为多少?
(4)在(3)问中需要在绳自由端加多大的拉力才能将物体匀速拉起?
2.用动滑轮将重为80牛的物体匀速提升2米,拉力做功200焦.不考虑绳重和一切摩擦.
(1)求此时动滑轮的机械效率;
(2)如果该动滑轮匀速提升200牛的重物,拉力的功率为11瓦,则重物上升的速度是多大?
3.一个人用滑轮组匀速提升重G=128N的物体,滑轮组的机械效率为80%,在4s内人用F=40N的力使绳端移动4m.
(1)求出绳子的股数n;
(2)算出有用功的大小和总功功率.
4.用1225牛向下的拉力,通过机械效率为80%的滑轮组可以把重为4900牛的物体匀速提升起来.请画出这个滑轮组的装置图.
5.用图所示滑轮组拉着一重为100牛的物体A沿水平面做匀速运动,所用拉力F的大小为40牛.
(1)不计轮和绳的重力以及摩擦,求:
物体A所受的摩擦力.
(2)若滑轮组的机械效率为80%,求:
物体A所受的摩擦力.
6.如图用40牛的拉力使物体匀速上升,不计绳重和摩擦,整个装置的机械效率为75%.求:
(1)物体和动滑轮的重各是多少?
(2)若绳能承受的最大拉力为50牛,此装置的机械效率最大可提高到多少?
《简单机械》单元测试
一、选择题(本题包括12小题.每小题3分,共36分)
1.下图中,属于费力杠杆的是()
2.在如图所示的四种情境中,人对物体做功的是()
3.如图所示,调节杠杆在水平位置上平衡后,在杠杆的a处挂上两个钩码,要使杠杆在水平位置重新平衡,则在杠杆b处应挂的钩码数是(杠杆每格等距,钩码规格相同)()
A.1个B.2个C.3个D.4个
4.如图是滑轮的两种用法,以下说法正确的是()
A.(a)是动滑轮,使用时不能省力B.(b)是动滑轮,使用时可以省力
C.(a)是定滑轮,使用时可以省力D.(b)是定滑轮,使用时不能省力
5.如图所示,利用动滑轮提升货物,动滑轮的重为20N,滑轮与轴间的摩擦及绳子重不计.第一次把重为100N的货物匀速提升,这个过程动滑轮的机械效率为
1;第二次把重为200N的货物匀速提升,这个过程动滑轮的机械效率为
2.则()
A.
1>
2B.
1<
2C.
1=
2D.无法确定
1和
2的关系
6.山区的公路环绕山坡盘山而上,车辆沿着盘山公路向上行驶时可以()
A.省力B.省功C.省时间D.省距离
7.不等臂直杠杆在动力和阻力作用下,处于平衡状态,下列办法不能使杠杆平衡是()
A.在杠杆上再施加一个力,使这个力的作用线通过杠杆的中点,但不通过支点
B.在杠杆上再施加一个力,使这个力的作用线通过支点
C.使动力和阻力同时减小到原来的
D.使动力臂和阻力臂同时变为原来的2倍
8.一位同学沿教学大楼的楼梯匀速登高了3m,该同学登楼做的功最接近()
A.15000JB.1500JC.150JD.15J
9.下列关于功率和机械效率的说法中,正确的是()
A.功率大的机械,做功一定多B.做功快的机械,功率一定大
C.效率高的机械,功率一定大D.做功多的机械,效率一定高
10.如图所示,物体A通过动滑轮在水平拉力F的作用下沿水平面以2m/s的速度匀速运动,此时弹簧测力计B的读数为8N,如果动滑轮、绳子、弹簧测力计的重力和摩擦均不计,那么物体A与水平面的摩擦力以及2s内F所做的功分别为()
A.8N,32JB.16N,32JC.8N,64JD.16N,64
11.甲、乙两人用相同的滑轮和绳子分别组成如图所示的(a)、(b)两个滑轮组,把相同物体提升了相同的高度,则两滑轮组的效率
a和
b及甲、乙两人所用的力F甲和F乙的比分别是(不计摩擦及绳重)()
A.2︰32︰3B.3︰23︰2C.1︰13︰2D.1︰l2︰3
12.如图所示,将同一物体分别沿光滑的斜面AB、AC以相同的速度从底部匀速拉到顶点A,已知AB>AC,施加的力分别为F1、F2,拉力做的功为W1、W2,拉力做功的功率分别为P1、P2,则下列判断正确的是()
A.F1<F2,W1=W2,P1<P2B.F1>F2,W1>W2,P1>P2
C.F1<F2,W1<W2,P1<P2D.F1<F2,W1=W2,P1>P2
二、填空题(每空1分,共22分)
13.钓鱼时,钓鱼竿可看成一根杠杆,如图,它是一个________杠杆,其支点位于图中的______点.要使钓起鱼时省力一些,则钓鱼者两只手之间的距离应_________(增大/减小)一些.
14.如图所示,A装置是_______
(定/动)滑轮;若用30N的拉力将
旗帜匀速提升10m,则拉力所做的
功为_______J(不计摩擦).
15.放在水平桌面上重G=4N的木块,在F=3N的水平拉力作用下,5s内运动了2m,
在这个过程中,重力G对物体做的功为______J,拉力F物体做的功为_____J,拉力F做功的功率为______W.
16.某同学分别用如图所示的(a)、(b)两种方法挑着同一个物体行走,
(a)图中肩受到的压力(b)图中受到的压力(选填:
大于、等于、小于);
(a)图中手施加的动力______(b)图中手施加的动力.(选填:
大于、等于、小于);
17.用如图所
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- 简单机械内能 初三 简单机械 内能