中考科學 第20講 簡單機械復習課件.ppt

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第20講簡單機械 杠桿 1 杠桿的定義 一根 能夠在 的作用下圍繞著一個 轉動 這樣的硬棒稱為杠桿 2 杠桿的五要素 O F1 F2 l1 l2 1 支點O 杠桿繞著轉動的固定點 2 動力F1 促使杠桿轉動的力 3 阻力F2 阻礙杠桿轉動的力 4 動力臂l1 從支點到動力 的垂直距離 5 阻力臂l2 從支點到阻力 的垂直距離 硬棒 力 固定點 支點 動力 阻力 動力臂 阻力臂 作用線 作用線 3 作力臂的步驟 1 找出支點 2 沿動力 阻力的作用方向將力的作用線畫出 3 從支點作動力 阻力作用線的垂線 則 到 的距離即為力臂 4 杠桿平衡條件 即 F1 l1 F2 l2 支點 垂足 動力 動力臂 阻力 阻力臂 5 當杠桿達到平衡時 動力臂是阻力臂的幾倍 動力就是阻力的 6 杠桿 當l1 l2 F1 F2 不省力也不省距離 7 杠桿 當l1 l2 F1F2 可以省距離 但要費力 9 人體中的手臂 頭 腿 腳等都可以看作杠桿 幾分 之一 等臂 省力 費力 多 例1 下列儀器或工具在使用過程中 利用了杠桿原理的一組是 剪刀 托盤天平 量筒 燒杯 彈簧秤 試管夾A B C D 解析 仔細了解常見器具是否利用杠桿原理 分析是否符合杠桿的條件 以及是否具備杠桿五要素 A 例2 如圖所示 作用在杠桿一端且始終與杠桿垂直的力F 將杠桿緩慢地由位置A拉至位置B 力F在這個過程中 A 變大B 變小C 不變D 先變大后變小 解析 在杠桿緩慢由A到B的過程中 動力臂OA的長度沒有變化 阻力G的大小沒有變化 而阻力臂l卻逐漸增大 由杠桿的平衡條件知 F OA G l 當OA G不變時 l越大 那么F越大 因此拉力F在這個過程中逐漸變大 A 1 下列關于杠桿的說法中 錯誤的是 A 杠桿必須是一根直棒B 杠桿一定要有支點C 杠桿可以是直的 也可以是彎的D 作用在杠桿上的兩個力總是使杠桿向相反方向轉動 A 2 如圖所示的幾種工具 使用時屬于費力杠桿的是 解析 A 剪子在使用過程中 動力臂大于阻力臂 是省力杠桿 B 起子在使用過程中 動力臂大于阻力臂 是省力杠桿 C 鉗子在使用過程中 動力臂大于阻力臂 是省力杠桿 D 鑷子在使用過程中 動力臂小于阻力臂 是費力杠桿 D 3 身高相同的兄弟二人用一根重力不計的均勻扁擔抬起一個900N的重物 已知扁擔長為1 8m 重物懸掛點與哥哥的肩之間的距離OA 0 8m 如圖所示 則 A 以哥哥的肩A為支點 可計算出弟弟承擔的壓力為400NB 以O為支點 可計算出兄弟二人承擔的壓力之比為4 9C 以O為支點 可計算出兄弟二人承擔的壓力之比為9 5D 以弟弟的肩B為支點 可計算出哥哥承擔的壓力為600N A 4 在人體中有許許多多杠桿 甚至踮一下腳尖都是人體杠桿在起作用 如圖所示 人以 填字母 為支點 通過小腿腓腸肌用力 踮起腳尖 按杠桿的分類 這是一個 杠桿 填 省力 或 費力 小明體重為600N 當小明踮起腳尖時 假設體重落在 杠桿 中心 則兩腿肌肉共用力至少 N O 省力 300 滑輪 1 滑輪 周邊有 能繞 轉動的輪子 是一種變形的 2 滑輪的類型 1 定滑輪 圖甲 使用時 滑輪的位置固定不變 2 動滑輪 圖乙 使用時 轉軸隨物體一起運動 槽 固定轉軸 杠桿 3 定滑輪的特點 使用時既不省力也不費力 但能改變 4 定滑輪的實質 是一個 杠桿 其支點在軸上 力臂等于半徑 5 動滑輪的特點 使用動滑輪可以 一半力 不計摩擦和動滑輪重 但不能改變力的方向 6 動滑輪的實質 動力臂為阻力臂 倍的杠桿 其支點在動滑輪邊緣與懸繩相切的一點 動力臂和阻力臂分別等于輪的 和 力的 方向 等臂 省 2 直徑 半徑 7 滑輪組 是由 和 組合而成的 8 滑輪組的特點 使用滑輪組可以 同時也可以 9 使用滑輪組用力大小的影響因素 不計摩擦 使用滑輪組時 重物和動滑輪的總重由n股繩子承擔 提起重物所用的力就是總重的 繩子末端通過的距離是物體移動距離的n倍 動滑輪 定滑輪 省力 改變力 的方向 n分之一 例3 如圖所示 物體重50牛 不計滑輪自重及軸心摩擦 用F 10牛的拉力將物體沿水平面勻速拉動 則物體受到地面的摩擦力為多大 5 把質量相等的A B兩物體掛在如圖所示的滑輪組下面 不計繩子 滑輪的重力和摩擦 放手后 A A上升B A下降C A B均靜止D 無法判斷 B 6 使用機械可以極大地減輕人們的勞動強度 提高工作效率 1 如圖甲 工人在鋪設電纜時 要在轉彎處安裝一組導向輪 這組導向輪屬于 填 動滑輪 或 定滑輪 2 如圖乙 尖嘴鉗是常用的電工工具 刀刃部分靠近轉動軸 這是為了 從而在使用時更加省力 解析 1 工人在鋪設電纜時 在轉彎處安裝一組導向輪 這組滑輪的軸是固定不動 不隨貨物升降的 所以是定滑輪 2 尖嘴鉗的刀刃部分靠近轉動軸是為了通過減小阻力臂 達到省力的目的 定滑輪 減小阻力臂 7 如圖所示 用下列裝置提升同一重物 若不計滑輪自重及摩擦 則最省力的是 C 機械效率 1 如圖 利用動滑輪把重為G的物體提升h高度的過程所做的功為W Gh 這是人們提升重物過程中必須要做的功 這部分功叫做有用功 2 在提升重物的過程中 由于動滑輪本身也受到重力作用 以及動滑輪的轉軸上存在摩擦力 因此必須克服動滑輪自身的重力和動滑輪上的摩擦力做一定量的功 叫做額外功 3 人的拉力F 動力 對動滑輪所做的功 叫做總功 總功 有用功 額外功 4 機械效率 科學上把有用功跟總功的比值叫做機械效率 5 斜面 理想斜面是光滑的 沒有摩擦的 1 理想斜面的公式 FL Gh 2 斜面的機械效率 Gh FL 100 例4 如圖甲 鄰居大叔正吃力地把一重物搬上高臺 放學回家的小勇看見后急忙前去幫忙 他找來一塊木板 搭成圖乙所示的斜面 結果非常輕松的把同樣的重物推到了高臺上 關于這兩種方法 下列說法正確的是 B A 乙種情況下更省功B 甲種情況的機械效率高C 兩人做同樣多的功D 小勇做功的功率要大些 解析 A 使用任何機械都不能省功 斜面是一種省力機械 利用斜面可省力 但不能省功 B 由于乙中情況需要克服摩擦做功 所以乙種情況下的機械效率小 甲的機械效率要高 C 這兩種方法 都把重物推到了高臺上 兩人做同樣多的有用功 但乙中方法需要克服摩擦做功 因此乙中方法做的總功更多 D 功率等于功與時間的比值 由于題中沒有給出時間 不能確定誰做功的功率大 8 小明用20N的力拉著重50N的物體沿斜面運動了1m 物體上升的高度為0 2m 則小明做的有用功和斜面的機械效率分別是 A 10J 50 B 20J 50 C 50J 80 D 4J 8 解析 1 拉力所做的有用功W有用 Gh 50N 0 2m 10J 2 拉力所做的總功W總 FL 20N 1m 20J 此斜面的機械效率 W有用 W總 10J 20J 100 50 A 9 下列關于機械效率的說法中 正確的是 A 機械效率可以達到100 B 機械效率的高低取決于有用功的多少C 使用滑輪組做功越快 機械效率越高D 用同一滑輪組提升質量不同的物體 機械效率不同 解析 A 由于有用功總小于總功 所以機械效率總小于1 故A錯誤 B 機械效率是有用功與總功的比值 取決于有用功和總功 故B錯誤 C 使用滑輪組做功越快 功率越大 機械效率不一定高 故C錯誤 D 用同一滑輪組提升質量不同的物體 額外功相同 有用功不同 所以有用功在總功中所占的比值不同 機械效率不同 故D正確 D 1 如圖所示的簡單機械 忽略各種摩擦及杠桿和滑輪的重力 當提起相同重物時 最省力的是 A 解析 提起相同重物 A項因為動力臂是阻力臂的3倍 根據(jù)杠桿平衡條件 動力是阻力的1 3倍 所以F1 G 3 B項滑輪是定滑輪 所以F2 G C項是動滑輪 所以省一半力 F3 G 2 D項滑輪組有2股繩承擔重物 所以省一半力 F4 G 2 所以F1最小 2 工人用滑輪組把一箱箱貨物從一樓提升到五樓 在滑輪組上加潤滑油后 機械效率提高了 則加潤滑油后工人提升同樣的重物時 做功的 A 有用功減小 總功不變B 有用功增加 總功增加C 有用功減小 總功減小D 有用功不變 總功減小 D 3 給我一個支點和一根足夠長的棍 我就能撬動整個地球 下列生產和生活中的杠桿與阿基米德設想的杠桿屬于同一類型的是 解析 阿基米德能夠用一個杠桿將地球撬起 則阿基米德所用的杠桿必定省力 在上面四個杠桿中 鍘刀可以省力 D 4 重為G的均勻木棒豎直懸于O點 在其下端施一水平拉力F 讓棒緩慢轉到圖中虛線所示位置 在轉動的過程中 A 動力臂逐漸變大B 阻力臂逐漸變小C 動力F逐漸變大D 動力F逐漸減小 C 解析 杠桿在轉動的過程中符合杠桿平衡的條件 即阻力為硬棒的重力 大小不變 硬棒在豎直位置時 重力的力臂為0 轉過 角后 重力力臂 阻力臂 逐漸增大 當硬棒在豎直位置時 F的力臂是杠桿的長度 且力臂最長 當杠桿轉過 后 力與杠桿不再垂直 所以動力臂變小 根據(jù)杠桿平衡的條件可得 阻力與阻力臂的乘積增大 而動力臂減小 所以動力逐漸增大 5 小明探究杠桿的平衡條件 掛鉤碼前 調節(jié)杠桿在水平位置平衡 杠桿上每格距離相等 桿上A B C D的位置如圖所示 當A點掛4個鉤碼時 下列操作中能使杠桿在水平位置平衡的是 A B點掛5個鉤碼B C點掛4個鉤碼C D點掛1個鉤碼D D點掛2個鉤碼 解析 設每個鉤碼重力為F 每個小格長度為L 則O點左側力與力臂的積為 4F 3L 12FL D點掛2個鉤碼時 杠桿右側力與力臂的積為 2F 6L 12FL 杠桿能平衡 D 6 如圖所示 活塞式抽水機手柄可以看作是繞O點轉動的杠桿 它在動力F1和阻力F2的作用下 處于平衡狀態(tài) 則 A F1 OC F2 OAB F1 OD F2 OBC F1 OE F2 OAD F1 OE F2 OB 解析 讀圖可知 F1為動力 其力臂是支點到動力作用線的垂直距離 應為OE F2為阻力 其力臂是從支點到阻力作用線的垂直距離 應為OB 根據(jù)杠桿的平衡條件 最終的平衡關系是F1 OE F2 OB 只有選項D符合題意 D 7 工廠為了搬運一個笨重的機器進車間 某工人設計了如圖所示的四種方案 機器下方的小圓表示并排放置的圓形鋼管的截面 其中最省力的方案是 C 解析 A項力的大小等于摩擦力的大小 B項是定滑輪 且有圓柱鋼管 與地面之間的摩擦是滾動摩擦 力的大小小于A C項是動滑輪 所以省一半力 且有圓柱鋼管 與地面之間的摩擦是滾動摩擦 所以一定小于B D項中只有圓柱鋼管 力與B相同 綜上選C 8 如圖所示 在豎直向上大小為10N的力F的作用下 重物A沿豎直方向勻速上升 已知重物A上升速度為0 2m s 不計滑輪重 繩重及繩與滑輪間的摩擦 則物體的重力大小和滑輪上升的速度分別為 A 20N 0 4m sB 20N 0 1m sC 5N 0 4m sD 5N 0 1m s 解析 該圖中F的大小為重物A的重力的2倍 且省一半距離 故選D D 9 如圖甲所示 長1 6m 粗細均勻的金屬桿可以繞O點在豎直平面內自由轉動 一拉力位移傳感器豎直作用在桿上 并能使桿始終保持水平平衡 該傳感器顯示其拉力F與作用點到O點距離x的變化關系如圖乙所示 據(jù)圖可知金屬桿重 B A 5NB 10NC 20ND 40N 解析 金屬桿重心在中點 力臂為L1 0 8m 取圖像上的一點F 20N L2 0 4m 根據(jù)杠桿的平衡條件 動力 動力臂 阻力 阻力臂 GL1 FL2 G 0 8m 20N 0 4m 解得 G 10N 10 滑輪是工農業(yè)生產中常用的一種簡單機械 甲同學用定滑輪進行了如下圖所示的三個實驗 1 甲同學研究的問題是 2 研究該問題時 彈簧測力計的操作方法可以是 填序號 拉著重物保持靜止 勻速向下拉動重物 隨意拉動重物 使用定滑輪提升同一重物時 拉力的大小與 拉力的方向是否有關 11 下面是小王利用刻度均勻的勻質杠桿進行探究 杠桿的平衡條件 的實驗 每個鉤碼重0 5N 1 實驗前 將杠桿的中點置于支架上 當杠桿靜止時 發(fā)現(xiàn)杠桿左端下沉 這時應將平衡螺母向 填 左 或 右 端調節(jié) 直到杠桿在水平位置平衡 2 如圖1所示 在杠桿A點處掛4個鉤碼 則在B點處應掛 個同樣的鉤碼 杠桿仍然在水平位置平衡 把B點處的鉤碼取下 在B點處施加一個豎直向下的拉力F N時 杠桿仍然在水平位置平衡 當拉力F向右傾斜時 仍要保持杠桿在水平位置平衡 拉力F的大小將 填 變大 變小 或 不變 原因是 3 如果小王又進行了如圖2所示的探究 考慮杠桿 的影響 發(fā)現(xiàn)用彈簧測力計在C點豎直向上拉使杠桿仍然處于水平位置平衡時 則彈簧測力計的示數(shù)應大于 N 右 6 3 變大 F的力臂變小 重力 3 解析 1 杠桿靜止時 杠桿左端下沉 說明右端偏高 平衡螺母需向右調節(jié) 2 設杠桿每個格的長度為L 每個鉤碼的重力為G 根據(jù)杠桿的平衡條件 FALA FBLB 即4G 3L FB 2L 解得FB 6G 需掛6個鉤碼 若在B點處施加一個豎直向下的拉力 則FB 6G 6 0 5N 3N 若拉力F向右傾斜時 此時F的力臂變短 根據(jù)杠桿的平衡條件 力變大 3 若不計杠桿的重力 根據(jù)杠桿的平衡條件 F向上L向上 F向下L向下 F 3L 3G 6L 解得F 6G 6 0 5N 3N 由于桿的重心在桿的中點 方向豎直向下 重力與鉤碼同時使杠桿向逆時針方向轉動 所以彈簧測力計的示數(shù)應大于3N