中考物理复习第十二章 简单机械 2.docx
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中考物理复习第十二章简单机械2
第十二章 简单机械
宜宾考什么
杠杆五要素和平衡条件
1.杠杆的五要素和平衡条件
定义
在力的作用下能绕着__固定点O__转动的硬棒叫做杠杆
五要素
支点
如图所示,杠杆绕着__转动的点__,用字母O表示
动力
如图所示,使杠杆__转动__的力,用字母__F1__表示
阻力
如图所示,__阻碍__杠杆转动的力,用字母__F2__表示
动力臂
如图所示,从支点到__动力作用线__的__距离__,用字母l1表示
阻力臂
如图所示,从支点到__阻力作用线__的__距离__,用字母l2表示
探究杠杆的平衡条件
探究
过程
实验前调节杠杆两端的平衡螺母,使杠杆在水平位置平衡,目的是消除杠杆自身重力对实验的影响和便于测量力臂,实验中使杠杆在水平位置平衡,目的是方便从杠杆上直接读出力臂
结论
动力×动力臂=阻力×阻力臂(F1l1=F2l2)
说明
为了消除实验中错误的结论:
动力×支点到动力作用点的距离=阻力×支点到阻力作用点的距离,可用弹簧测力计代替一侧钩码斜拉杠杆
【提示】画力臂:
(1)先在杠杆示意图上确定出支点。
(2)画出动力作用线和阻力作用线。
(3)最后从支点向力的作用线引垂线。
2.杠杆的分类
力臂关系
力的关系
距离关系
实例
省力杠杆
l1>l2
F1 省力,__费__距离 羊角锤、起子、撬棒等 费力杠杆 l1 F1>F2 __费力__,省距离 钓鱼竿、起重机的吊臂、镊子等 等臂杠杆 l1=l2 F1=F2 不省力,不费力 天平、定滑轮等 【提示】省力杠杆必然费距离,省距离杠杆必然费力,既省力又省距离的杠杆是不存在的。 滑轮 1.滑轮及滑轮组(均忽略滑轮重、绳重和摩擦) 种类 定滑轮 动滑轮 滑轮组 示意图 特点 轴固定不动 轴随重物一起移动 动滑轮和定滑轮的组合 实质 __等臂杠杆__ __省力杠杆__ s与h 的关系 __s1=h__ __s2=2h__ __s3=nh__ F与G 的关系 __F1=G__ __F2= __ __F3= __ 2.斜面与轮轴 斜面 轮轴 示意图 定义 一个与水平面成一定夹角的倾斜平面 由轮和轴组成,能绕共同轴线转动的简单机械叫做轮轴,半径较大的是轮,半径较小的是轴 特点 省力机械 能够连续旋转的杠杆,支点就在轴线 应用 螺旋楼梯、盘山公路等 方向盘、水龙头、扳手 【提示】轮轴不一定是省力机械,轮轴省力与否主要取决于动力作用于轮还是轴。 机械效率 1.有用功、额外功和总功 有用功 额外功 总功 定义 为了达到目的人们必须做的对人们有用的功 并非我们需要但又不得不做的功 有用功加额外功或动力所做的功 公式 W有=Gh(竖直提重物) W有=fs物(水平拉重物) W有=W总-W额 W额=G机械h W额=W总-W有 W总=W有+W额 W总=Fs 2.机械效率 定义 有用功跟总功的比值,用符号__η__表示 公式 __η= ×100%__ 提高方法 (1)减小机械自重; (2)相同机械增加物重;(3)减小机械间的摩擦 特别提醒 机械效率是一个比值,常用百分数表示。 在实际生活中,由于总是有额外功存在,故η<1 3.机械效率的计算 机械种类 图形 W有 W额 W总 η 杠杆 W有=Gh 克服杠杆自身的重力做功 W总=Fh′ η= = 斜面 W有=Gh W额=fs(克服斜面摩擦力做的功) W总=Fs η= = 滑轮组 纵向 W有=Gh W额=G动h(不计绳重和摩擦) W总=Fs η= = 横向 W有=fs物 克服滑轮与绳子间摩擦所做的功 W总=Fs绳 η= = 4.机械效率的测量 测 量 滑 轮 组 的 机 械 效 率 原理 __η= = __ 过程 沿__竖直__方向__匀速__拉动弹簧测力计使钩码升高,测出钩码重力G、钩码提升的高度h、拉力F、绳的自由端移动的距离s 结论 同一滑轮组,提升重物越重,机械效率越__高__;提升相同重物,滑轮越多,机械效率越__低__,但越__省__力 提高机械效率的方法 减小额外功 __减小__动滑轮的重;加润滑油,减小摩擦 增大有用功 __增加__物重 宜宾怎么考 杠杆的分类 例1 如图所示,所使用杠杆属于费力杠杆的是( A ) 【解析】镊子在使用过程中,动力臂小于阻力臂,是费力杠杆;扳手在使用过程中,动力臂大于阻力臂,是省力杠杆;羊角锤在使用过程中,动力臂大于阻力臂,是省力杠杆;钢丝钳在使用过程中,动力臂大于阻力臂,是省力杠杆。 杠杆的力臂作图(高频考点) 例2 (2018·宜宾中考)如图是生活中常用的杆秤,杆秤可以绕支点O转动,请在图中作出F1和F2的力臂l1、l2。 【解析】图中O为支点,从支点O分别作F1、F2作用线的垂线段,支点到垂足的距离为相应的力臂l1、l2。 探究杠杆的平衡条件 例3 (2019·荆州中考)小华做“探究杠杆平衡条件”实验的装置如图,杠杆上相邻刻线间的距离相等。 (1)杠杆在如图甲的位置静止时__是__(选填“是”或“不是”)处于杠杆平衡状态的。 (2)为使杠杆在水平位置平衡,应将平衡螺母向__右__(选填“左”或“右”)端调节。 (3)如图乙,杠杆在水平位置平衡后,在A点挂两个钩码,每个钩码重0.5N,在B点竖直向下拉弹簧测力计,仍使杠杆在水平位置平衡,此时弹簧测力计的示数应为__1.5__N。 当弹簧测力计改为斜拉时,再次使杠杆在水平位置平衡,则弹簧测力计的示数将__变大__(选填“变大”“变小”或“不变”)。 (4)小华改变钩码的个数和位置进行了多次实验,其目的是__使实验结论更具有普遍性,避免实验结论的偶然性__。 【解析】 (1)杠杆的平衡状态是指杠杆处于静止或匀速转动状态,图甲中杠杆处于静止状态,因而杠杆处于平衡状态。 (2)由图甲可知,杠杆不在水平位置,左端向下倾斜,说明杠杆的重心在左端,平衡螺母应向较高的右端调节。 (3)每个钩码重0.5N,由图可知OB∶OA=2∶3,根据杠杆的平衡条件可得,F×OB=2G×OA,测力计的示数F= =1.5N;斜向下拉时,阻力和阻力臂一定,动力臂变小,动力变大,所以,测力计的示数将大于1.5N。 滑轮及滑轮组 例4 (2019·宜宾中考)(多选)如图所示,在拉力F作用下,一个重600N的物体以0.1m/s的速度沿水平地面向右匀速直线运动了10s,已知滑轮组的机械效率为80%,在此过程中拉力F做了150J的功,则下列说法中正确的是( BC ) A.拉力F的大小为150N B.拉力F的大小为50N C.物体与地面间的滑动摩擦力为120N D.物体与地面间的滑动摩擦力为480N 【解析】由图可知,n=3,绳子自由端移动的距离s=3s物=3v物t=3×0.1m/s×10s=3m。 由W总=Fs可得,拉力F= = =50N;由η= = = = ,得物体与地面间的滑动摩擦力f=3ηF=3×80%×50N=120N。 机械效率(高频考点) 例5 用如图所示的滑轮组在5s内将静止在水平地面上质量m=40kg,底面积S=1m2的物体匀速竖直提升3m,所用拉力F=250N,问: (1)提升前,物体静止在水平地面上时对地面的压强是多大? (g取10N/kg) (2)滑轮组提升物体过程中做的有用功是多少? (3)拉力F的功率是多少? (4)滑轮组的机械效率是多少? 【解析】 (1)已知物体的质量,利用G=mg求出重力,提升前,物体对地面的压力等于自身的重力,根据公式p= 可求对地面的压强。 (2)利用W=Gh求有用功。 (3)已知承担物重的绳子股数,根据s=nh求出拉力作用点移动的距离,利用W=Fs求出总功,利用P= 求功率。 (4)滑轮组的机械效率由η= 可求。 解: (1)物体静止在水平地面上,则F压=G=mg=40kg×10N/kg=400N,物体对地面的压强p= = =400Pa。 (2)滑轮组提升物体过程中做的有用功W有=Gh=400N×3m=1200J。 (3)由图可知,承担物重的绳子股数n=2,则拉力F做的总功W总=Fs=Fnh=250N×2×3m=1500J,拉力F的功率P= = =300W。 (4)滑轮组的机械效率η= ×100%= ×100%=80%。 1.(2019·衡阳中考)如图所示的工具中,属于费力杠杆的是( D ) A.开瓶器 B.核桃夹 C.钳子 D.食品夹 2.(2017·宜宾中考)指甲刀是生活中常用的小工具,如图所示,它包含三个杠杆,关于这三个杠杆的说法正确的是( A ) A.一个省力杠杆,两个费力杠杆 B.一个费力杠杆,两个省力杠杆 C.三个都是省力杠杆 D.三个都是费力杠杆 3.(2019·达州中考)轻质杠杆OABC能够绕O点转动,已知OA=BC=20cm,AB=30cm,在B点用细线悬挂重为100N的物体G,为了使杠杆在如图所示的位置平衡,请在杠杆上作出所施加最小动力的图示(不要求写出计算过程)。 4.(2016·宜宾中考)如图所示,探究小组利用铁架台、带有刻度的杠杆、细线、若干相同钩码、弹簧测力计(单位: N)等实验器材探究杠杆的平衡条件,在探究实验中: (1)在挂钩码前,小组发现杠杆左端高右端低(如图甲),应将杠杆两端的平衡螺母向__左__(选填“左”或“右”)端调节,使杠杆在水平位置平衡,这样做的目的是为了方便读出__力臂的大小__。 (2)接着小组在杠杆的两侧挂上不同数量的钩码,移动钩码的位置,使杠杆重新在水平位置平衡(如图乙),这时杠杆两侧受到的作用力大小__等于__(选填“大于”“等于”或“小于”)各自钩码所受重力大小,若在A、B下方再增挂一个相同的钩码,则杠杆__左__(选填“左”或“右”)端将下沉。 (3)如图丙是已经调节平衡的杠杆,用弹簧测力计在杠杆C处竖直向上拉,在A处挂上适当的钩码,使杠杆在水平位置平衡,则弹簧测力计读数为__3.0__N,钩码总质量为__0.2__kg。 (g取10N/kg) 5.(2017·宜宾中考)(多选)如图所示,动滑轮下面挂着重为5.4N的物体,现用2.4N的拉力,把物体匀速提升10cm,不计一切摩擦和绳重,下列说法正确的是(CD) A.动滑轮的重力为3N B.拉力所做的功为0.24J C.滑轮组机械效率为75% D.若使用该滑轮组把物体从水中匀速提升到水面以上,则其机械效率将增大,( 6.图甲中用力F1水平拉着重为G的物体在水平路面上匀速移动s的距离。 图乙中用动滑轮拉着它也在同一路面上匀速移动s的距离,水平拉力为F2。 使用动滑轮的过程中( D ) A.总功为W总=F2s B.有用功为W有=Gs C.机械效率为η= D.额外功为W额=2F2s-F1s 7.(2019·巴中中考)利用如图所示的滑轮组,将一边长为0.2m,密度为2.5×103kg/m3的正方体石块,匀速从水中提起,已知动滑轮重力为40N,不计绳重、摩擦和水的阻力。 (g取10N/kg)求: (1)物体浸没在水中时所受到的浮力大小。 (2)物体浸没在水中匀速上升时,动滑轮下端挂钩处绳对物体的拉力F0的大小。 (3)物体完全离开水面后,继续匀速向上提升,此时滑轮组的机械效率大小。 (保留一位小数) 解: (1)物体的体积V=0.2m×0.2m×0.2m=0.008m3, 物体浸没在水中时所受到的浮力F浮=ρ水gV排=ρ水gV=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.008m3=80N。 (2)物体重力G=mg=ρgV=2.5×103kg/m3×10N/kg×0.008m3=200N, 物体浸没在水中匀速上升时,受到竖直向下的重力,竖直向上的拉力和浮力的作用, 所以G=F浮+F0,则动滑轮下端挂钩处绳对物体的拉力F0=G-F浮=200N-80N=120N。 (3)物体完全离开水面后,设物体升高h,滑轮组的有用功为W有=Gh=200N×h, 由图和,n=3,不计绳重、摩擦,则绳子自由端的拉力F= (G+G动)= (200N+40N)=80N, 拉力F做的总功W总=Fs=80N×3h, 所以滑轮组的机械效率η= ×100%= ×100%=83.3%。 宜宾怎么练 1.(2019·东营中考)如图所示,下列简单机械中,忽略杠杆、滑轮的自重、绳重及摩擦,当提起同一重物时,最省力的是( A ) 2.如图所示,杠杆在水平位置平衡,下列操作仍能让杠杆在水平位置保持平衡的是( C ) A.两侧钩码同时向左移一格 B.两侧钩码同时向右移一格 C.左侧的钩码向右移一格,右侧减去一个钩码 D.在两侧钩码下方,同时加挂一个相同的钩码 (第2题图) (第3题图) 3.如图所示,一根铁棒在水平拉力F的作用下,以O点为转轴,由竖直位置逆时针匀速转向水平位置的过程中,动力F与动力臂l的大小变化是( C ) A.F增大,l增大B.F减小,l减小 C.F增大,l减小D.F减小,l增大 4.(2019·济宁中考)两个滑轮按如图所示的方式组合,用5N的拉力F拉动绳端,使物体在5s内水平向左匀速滑动1m,物体与地面间的摩擦力为9N,下列选项正确的是( D ) A.A是定滑轮,B是动滑轮 B.拉力F做的功为5J C.拉力F的功率为1.8W D.滑轮组的机械效率为90% 5.如图所示是探究杠杆平衡条件的实验装置,已知杠杆上刻度均匀,每个钩码质量均为50g。 (g取10N/kg) (1)将杠杆中点置于支架上,不挂钩码,当杠杆静止时,发现杠杆左端上翘。 此时应将杠杆两端的平衡螺母向__左__(选填“左”或“右”)调节,使杠杆在水平位置平衡。 (2)当调节杠杆在水平位置平衡后,在A点悬挂两个钩码,要使杠杆在水平位置再次平衡,需在B点悬挂总重为__1.5__N的钩码。 (3)撤去B点所挂钩码,改用弹簧测力计在C点竖直向上拉,使杠杆在水平位置平衡。 若此时改变弹簧测力计拉力的方向,使之斜向左上方拉,杠杆仍然在水平位置平衡,则测力计的读数将__变大__(选填“变大”“不变”或“变小”)。 6.(2019·荆州中考)为了发展文化旅游事业,荆州市正在兴建华强方特文化主题园,建成后将通过最新的VR技术展示包括楚文化和三国文化在内的五千年华夏文明。 园区建设中需把重1200N的木箱A搬到高h=2m,长L=10m的斜面顶端。 如图所示,工人站在斜面顶端,沿斜面向上用时50s将木箱A匀速直线从斜面底端拉到斜面顶端,已知拉力F的功率为80W。 求: (1)拉力F的大小。 (2)该斜面的机械效率是多少? (3)木箱A在斜面上匀速直线运动时受到的摩擦力是多大? 解: (1)由P= 得,拉力所做的功W总=Pt=80W×50s=4×103J, 由W=FL得,拉力F的大小F= = =400N。 (2)克服物重做功W有=Gh=1200N×2m=2.4×103J, 则斜面的机械效率η= ×100%= ×100%=60%。 (3)木箱A在斜面上匀速运动时克服摩擦做功W额=W总-W有=4×103J-2.4×103J=1.6×103J, 由W额=fL得,木箱A在斜面上匀速运动时受到的摩擦力f= = =160N。
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- 中考物理复习第十二章 简单机械 中考 物理 复习 第十二