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第十二章 简单机械,考纲内容,第1课时 杠杆 滑轮,考情分析,考点梳理,剖析重点实验,重难点突破,课堂精炼,考纲内容,考点1 认识杠杆及相关概念. 考点2 知道杠杆的平衡条件及其应用. 考点3 认识定滑轮和动滑轮，知道定滑轮、动滑轮、滑轮组的作用；能从实际生活中识别出简单机械.,考情分析,近几年中考对本章知识的考查主要集中在杠杆的五要素，杠杆的平衡条件及应用，滑轮的应用等方面.考查难度适中，复习过程中应该注重知识在物理现象中的灵活运用以及实验能力方面的训练.主要以填空、选择、计算、实验题、综合题为主.,考点梳理,1.定义：在力的作用下能绕着 转动的 棒. 2.杠杆有关的名词 （1）使杠杆绕着转动的固定点叫 .用符号 表示. （2）使杠杆转动的力叫 ， 用符号 表示. （3）阻碍杠杆转动的力叫 ， 用符号 表示.,一、杠杆,固定点,支点,硬,O,动力,F1,阻力,F2,（4）从支点到动力作用线的距离叫 ， 用符号 表示. （5）从支点到阻力作用线的距离叫 ， 用符号 表示. 3.杠杆的平衡条件： ，即 .,动力臂,阻力臂,l1,I2,动力动力臂=阻力阻力臂,F1l1F2l2,4.杠杆的分类,大于,省,费,小于,费,省,等于,1.定滑轮 定义：只绕轴转动而不随重物一起移动的滑轮. 实质是： 杠杆.（如图1） 特点： 不能 但是能改变 . 理想的定滑轮（不计轮轴间摩擦）F=G,二、其他简单机械,等臂,省力,力的方向,2.动滑轮 定义：绕轴转动且随重物一起移动的滑轮. 实质是：动力臂为阻力臂2倍的 杠杆.（如图2） 特点： 能省 的力，但不能改变 . 理想的动滑轮（不计轴间摩擦和动滑轮重）则：F=G/2,省力,力的方向,一半,3.滑轮组 定义：定滑轮、动滑轮组合成滑轮组. 特点：使用滑轮组既能 又能 . 滑轮组省力情况：几段绳子承担重物和动滑轮的总重，提起重物所用的力就是物重的几分之一. 理想的滑轮组（不计轮轴间的摩擦和动滑轮的重力）拉力:F= . 只忽略轮轴间的摩擦，则拉力F= .,省力,G物/n,改变力的方向,（G物+G动）/n,绳子自由端移动距离s绳 (或速度v绳)与重物移动的距离s物 (或速度v物)的关系： s绳= ，v绳= . 怎样判断滑轮组的省力情况？ 用“隔离法”把重物和动滑轮从滑轮组中“隔离”出来，直接与动滑轮连接的绳子的根数为n，则有n根绳子承担动滑轮及重物.,ns物,nv物,组装滑轮组方法：根据“奇动偶定”的原则，n为奇数时，绳子先从动滑轮开始；n为偶数时，绳子先从定滑轮开始.然后从里向外，逐个绕在滑轮上.如果知道F的方向，用“逆绕法”：即根据F的方向将绳子从外轮引出，然后从外向里，逐个绕在滑轮上，每个滑轮上只能穿绕绳子一次，不能交叉重复，然后固定好.,4.轮轴：是由一个轴和一个大轮组成，能绕共同轴线转动的杠杆.使用轮轴时F1R=F2r. 5.斜面：是一种费了距离但能 力的简单机械. FL=Gh，F= .斜面高度一定时，斜面越 ,越 .,省,Gh/L,缓,省力,例题 （2016河源）甲、乙两位同学一起做探究杠杆的平衡条件的实验，以杠杆中点为支点，如图3甲、乙所示 （1）若杠杆右端低左端高，为使其在水平位置上静止，应将左端的平衡螺母向 调节 （2）如图甲所示，杠杆在水平位置平衡，记录数据根据这一次实验数据，甲同学立即分析得出杠杆的平衡条件，这种做法的不足是： .,剖析重点实验,杠杆的平衡条件,左,实验次数太少，结论具有偶然性,（3）如图3乙所示，乙同学设计了两种实验方案：第一种弹簧测力计沿竖直方向拉，其读数为F1；第二种弹簧测力计倾斜拉，其读数为F2 第 （填“一”或“二”）种实验方案更方便 在同等条件下，两次弹簧测力计读数F1 F2（填“”、“=”或“”） （4）乙同学用图丙装置进行探究，发现当杠杆水平平衡时，与甲同学得出的杠杆平衡条件不相符，其可能的原因是: .,一,杠杆存在自重,例1：（2016连云港）如图4所示是生活中几种常见的杠杆其中属于费力杠杆的是（ ） A.道钉撬 B.钢丝钳 C.开瓶扳手 D. 筷子,重难点突破,一、杠杆的分类,D,【点拨1】,先确定各个图的动力臂与阻力臂的关系再进行比较.,吴晓是一名钓鱼爱好者.如图5所示，吴晓用力向上拉鱼竿，把鱼拉出水面.此时，钓鱼竿可以看成一个（ ） A.省力杠杆,增大两只手之间的距离能省力一些 B.省力杠杆,减小两只手之间的距离能省力一些 C.费力杠杆,减小两只手之间的距离能省力一些 D.费力杠杆,增大两只手之间的距离能省力一些,变式拓展1,D,例2 画出下列图6中所示的杠杆的动力臂和阻力臂.,二、画力臂,答案:,【点拨2】,(1)找出支点O；（2）画力的作用线（即沿力方向所在的直线，用虚线画）；（3）画力臂（过支点垂直力的作用线作垂线）；（4）标出力臂.,画出图7中的动力臂l1和阻力臂l2.,答案,变式拓展2,例3 如图8所示，画出使轻质杠杆保持平衡的最小力F的示意图和对应的力臂.,答案:,三、解决杠杆平衡时动力最小问题,【点拨3】,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：在杠杆上找一点，使这点到支点的距离最远；动力方向应该是过该点且和该连线垂直的方向.,如图9所示，AC为杠杆，O为支点，在B点处挂一个重物，请画出杠杆在如图9所示位置平衡时，受到的最小动力F及其力臂L，并画出重物受到重力的示意图.,变式拓展3,答案:,例4 （2016聊城）搬运砖头的独轮车，车厢和砖头所受的总重力G=1400N. 独轮车有关尺寸如图10所示.该独轮车是一个 杠杆，动力 F的大小至少是 N 为了更省力，工人师傅可以采取的措施是 . （写一条即可）,省力,四、 杠杆的计算,420,手向后移动(砖往前移动),【点拨4】,（1）此图的关键是找出动力臂和阻力臂，（2）根据杠杆平衡的条件可得：FL1=GL2.,如图11，甲物体静止置于水平地面上时，对地面的压强为p1；轻质杠杆AB的支点为O，OB=3AO，现在杠杆的A端用轻绳将甲物体吊起，在杠杆的B端悬挂质量为4kg的乙物体，杠杆在水平位置平衡，此时甲物体对地面的压强为p2，且p1=3p2，（g取10N/kg），求： （1）杠杆A端受到的拉力是多少N？ （2）甲物体的重力是多少N？,(1)120N (2)180N,变式拓展4,例5 使用下图所示装置提升物体，既能省力，又能改变力的方向的是（ ）,D,五、 认识定滑轮、动滑轮、滑轮组的作用,【点拨5】,（1）先判断承受绳子的段数n，直接与动滑轮连接的 绳子的根数为n，则有n根绳子承担动滑轮及重物. （2）F=G物/n 可判断F的大小. （3）F的方向向上不可 以改变力的方向，F的方向向下就可改变力的方向.,在如下图所示的各种情况中，用同样大小的力将重物匀速提升，若不计摩擦和滑轮重，物重最大的是（ ）,变式拓展5,C,例6 （2016广东）按要求完成图中滑轮组的绕法. （1）用如图12所示的滑轮组提升重物，用笔画线代替绳子画出最省力的绳子绕法. （2）要用滑轮组将陷在泥中的汽车拉出来，试在图13中画出最省力的绕绳方法,六、组装滑轮组,答案:,【点拨6】,根据“奇动偶定”的原则，n为奇数时，绳子先从动滑轮开始；n为偶数时，绳子先从定滑轮开始.,某工人利用滑轮组竖直向下拉，将重物匀速提起，请在图14中完成此要求.,答案,变式拓展6,例7 利用图15中的滑轮组，工人师傅用500N的拉力，在100s内把800N的重物匀速提升10m 在此过程中，拉力做功的功率是 W；若用此滑轮组匀速提升1000N的重物，拉力的大小是 N（不计绳重和摩擦）,七、有关滑轮组的计算,100,600,【点拨7】,先确定绳子的段数n，根据绳端移动距离和物体上升高度之间的关系s=nh来计算绳子末端移动的距离S，用公式WFS求出功，用PW/t，（2）根据F1/n（G物+G动）求得.,如图16所示，通过滑轮组用200 N的拉力在20 s内将重为480 N的物体匀速提高2 m，（不计绳重和摩擦），求： （1）动滑轮重； （2）绳自由端的移动速度; （3）若重物再增加150 N，要使重物 匀速上升，作用在绳自由端的拉力至 少多大？,变式拓展7,1. 如图所示工具中，使用时不能省力但能省距离的是（ ）,C,课堂精炼,考点一：杠杆的分类,2（2016株洲）园艺师傅使用如图17所示的剪刀修剪树枝时（ ） A尽量让树枝靠近O点，手握剪刀的位置远离O点 B尽量让树枝远离O点，手握剪刀的位置靠近O点 C树枝和手离O点的距离无论远近，修剪树枝时都费力 D树枝和手离O点的距离无论远近，修剪树枝时都省力,A,3. （2015广东）如图18，请在杠杆A处画出把物体拉起时的最小拉力F1，并画出拉力F1的力臂L1,答案,考点二：画杠杆的力臂,4（2016遂宁）如图19所示，作用在杠杆一端且始终与杠杆垂直的力F，将杠杆缓慢地由位置A拉至位置B，在这个过程中，力F的大小将 （ ） A不变 B变小 C变大 D 先变大后变小,C,考点三：杠杆平衡条件及应用,5. （2016广东）如图20所示，由不同物质制成的甲和乙两种实心球的体积相等，此时杠杆平衡（杠杆自重、挂盘和细线的质量忽略不计）. 则杠杆左右两边的力臂之比为 ，1个甲球和1个乙球的质量之比为 ，甲球和乙球的密度之比为 .,2:1,1:3,1:3,6.(2014广东)如图21所示，利用铁架台、带有刻度的杠杆、细线、数量足够的钩码等实验器材探究杠杆的平衡条件. （1）实验前杠杆如图所示，为使杠杆处在 平衡状态，应将杠杆右端的平衡螺母B向 （填“左”或“右”）调. （2）记录实验数据的表格如下表，请将表头栏目、实验所记录的数据补充完整.,水平,右,动力F1/N,阻力臂L2/m,0.2,0.3,7.关于滑轮，下列说法错误的是（ ） A使用定滑轮不省力，但是能改变动力的方向 B使用动滑轮能省一半力，还能改变动力的方向 C定滑轮实质是个等臂杠杆 D动滑轮实质是个动力臂为阻力臂两倍的杠杆,B,考点四：定滑轮、动滑轮及滑轮组的应用,8. 用下列简单机械，使物重同为G的物体都处于静止状态，不计摩擦、机械自重及绳重，其中用力最小的是 （ ）,A,9. （2016百色）小明用如图22所示的滑轮组将重为600N的物体匀速提升了一段距离，此过程中滑轮组机械效率为80%，不考虑绳重及摩擦，则绳端的拉力是 N，动滑轮的重力是 N,250,150,10. （2016钦州）如图23所示，物体重G=50N，在F=5N的拉力作用下向左匀速运动，若不计细绳与滑轮的摩擦，则物体受到地面摩擦力的大小为 N，方向向 .,右,10,考纲内容,考情分析,考点梳理,剖析重点实验,重难点突破,课堂精炼,第2课时 机械效率,考纲内容,考点1 理解有用功、额外功和总功. 考点2 理解机械效率. 考点3 会测定某种简单机械（滑轮组或斜面）的机械效率.,考情分析,近年来广东省试题主要考查机械效率的计算；探究滑轮组和斜面的机械效率.功、功率和机械效率的内容是力学知识的综合体现，功、功率和机械效率的计算和实验是中考的重点知识，各个题型时常出现，同学们在复习中要对概念的理解、计算和实验多加掌握.,考点梳理,1.有用功：使用机械时，为完成某项任务而 的功，用符号 表示. 2.额外功：把不需要但又不得不做的功叫做 ，用符号 表示. 3.总功： 与 之和.用公式W总= 表示.,一、各种功,必须做,W有,额外功,W额,有用功,额外功,W有+W额,1.概念： 跟 的比值. 2.公式： . 3.特点：使用任何机械都不可避免地要做额外功，有用功总是小于总功，所以机械效率总是 1.机械效率通常用百分数表示. 4.滑轮组的机械效率的测量： 原理：=W有用/W总=Gh/Fs. 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. 器材：除钩码、铁架台、滑轮、细线外，还需要刻度尺、弹簧测力计.,二、机械效率,有用功,总功,=W有/W总,小于,滑轮组的机械效率 当不计绳重与机械间的摩擦时，滑轮组的机械效率只与 、 有关，与 、 、 等无关. 同一滑轮组，提升物体越重，滑轮组的机械效率越 ；提升同一物重，动滑轮组的重力越大，滑轮组的机械效率越 .,被提升物体重力,动滑轮的重力,物体上升的高度h,绳子移动的距离s,对绳子的拉力,高,低,5.测斜面机械效率时要测的物理量有 、 、 、 . 斜面机械效率公式（原理）= . 6.斜面的机械效率只跟 和 有关，与其他因素无关.当斜面 的粗糙程度一定时，斜面越缓，斜面机械效率越 .斜面的倾斜程度一定时，斜面越粗糙，斜面机械效率越 .,斜面高h,斜面长L,物体的重力G,在斜面上对物体的拉力F,Gh/FL,斜面的粗糙程度,斜面的倾斜程度,低,低,例题 （2016泰州）在“探究影响滑轮组机械效率的因素”的实验中，小明用同一滑轮组进行了三次实验，实验数据如表：,剖析重点实验,测定滑轮组的机械效率,（1）根据表格中的数据，在图24甲中画出滑轮组的绕绳方法,答案：,（2）实验中，沿竖直方向匀速拉动弹簧测力计，使物体缓缓上升，在测量绳端所受的拉力时，弹簧测力计应 （填“保持静止”或“匀速上升”）. （3）第三次试验时，测力计实数如图乙所示，此时绳端受到的拉力为 N，滑轮组的机械效率为 %. （4）根据表格中的数据分析可知： 随着物重的增大，额外功 （填“变小”、“不变”或“变大”），原因是 . 要提高同一滑轮组机械效率，可以采取 的措施,匀速上升,1.8,74.1,变大,克服摩擦做功更多,增加提起的物重或减轻动滑轮重,（5）小明要研究滑轮组机械效率高低是否与物体提升高度有关，应该选用 （填“同一”或“不同”）滑轮组，提升 （填“相同”或“不同”）的高度去研究 （6）小明要研究滑轮组机械效率高低是否与动滑轮的重力有关，应该选用提升 （填“相同”或“不同”）物重，用 （填“相同”或“不同”）的滑轮组来提升去研究,同一,不同,相同,不同,例1 （2016广东）质量为0.5 kg的塑料桶装满水后总质量为10kg，小明将其从地面匀速搬到高度为1m的桌面上，在竖直向上搬水的过程中所做的总功是 J，有用功是 J，机械效率是 .（g=10N/kg）,重难点突破,100,一、理解有用功、额外功和总功,95,95%,点拨1,判断是有用功还是额外功，先要明确工作目的是什么. 小明的目的是搬水，所以对水做的功是有用功；对桶做的功的额外功，对水和桶做的功的总功.,变式拓展1,如图25，小王站在高3m、长6m的斜面上，将重200N的木箱沿斜面匀速从底端拉上顶端，拉力大小恒为120N，所花时间是10s. 求： （1）小王对物体做的有用功； （2）小王做的额外功及斜面对木箱的摩擦力； （3）小王对木箱做功的功率； （4）斜面的机械效率.,答：(1)600 J (2) 120 J 20N (3)72 W (4)83.3%,例2 （2016德阳）关于功率、机械效率的说法正确的是（ ） A做功多的机器机械效率一定高 B机械效率高的机器功率一定大 C功率小的机器做功慢 D功率大的机器做功时间一定短,二、理解机械效率,C,点拨2,使用机械时，机械效率是指有用功在总功中占的比例，机械效率高说明有用功在总功中占的比例大，但有用功不一定多.额外功少或总功多，是由有用功在总功中占的比值大小来决定的.,变式拓展2,下列关于机械效率的说法正确的是（ ） A.机械效率小于1 B.有用功越多，机械效率越高 C.功率大的机械，机械效率高 D.额外功越少的机械，机械效率越高,A,例3 （2016永州）用如图26所示的滑轮组将一个重为48N的物体匀速提升0.2m，作用在绳子自由端的拉力为20N，则绳子自由端移动的距离为 m，该滑轮组的机械效率为 .,0.6,三、计算机械效率,80%,点拨3,机械效率 1.基本公式：=W有/W总. 2.滑轮组还可分为竖直方向拉物体和水平方向拉物体两种情况：（1）竖直方向拉物体时：= W有/W总= Gh/（Fs）；（2）水平方向拉物体前进时：= W有/W总=fl/(Fs)(f指物体水平方向所受的阻力，l指物体移动的距离，F指绳子自由端所受的拉力，s指绳子自由端移动的距离) 3.由P= W/t求出拉力的功率.,变式拓展3,小明用如图27所示滑轮组将一个放在水平地面上的物体匀速拉动，物体移动了3 m，物体重为 2 000N，与地面的接触面积为0.5 m2，运动过程中物体受到的摩擦力为450 N，绳自由端受到的拉力F为200 N，求： (1)小明对物体做的有用功; （2）拉力F做的功； （3）该装置的机械效率.,答案,(1)W有=fl=450 N3 m=1 350 J （2）W总=Fs=200 N9 m=1800 J (3)=W有/W总100%=450 N3 m/200 N 9 m100%=75%.,1. 用水桶从井中提水时，对桶做的是 功，对水做的是 功；如果不慎把桶掉到井里了，从井中把桶捞上来时，对桶做的是 功，对水做的是 功.,额外,课堂精炼,考点一：有用功、额外功、和总功,有用,有用,额外,2. 如图28所示，把重力为600N的物体匀速推到斜面顶端，斜面长为3m，高为0.9m，实际推力为300N，在这个过程中，对物体做的有用功为 J，推力做的总功为 J. 额外功为 J. 那么物体与斜面之间的摩擦力是 N.,540,900,360,120,3. （2016贵港）如图29所示，工人用滑轮组匀速提升重800N的货物，所用的拉力F为500N，货物在50s内匀速上升5m 拉力做功的功率是 W；滑轮组的机械效率是 .,考点二：机械效率计算,100,80%,4. （2015河北）用四只完全相同的滑轮和两根相同的绳子组成如图30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. 若不计绳重和摩擦，下列说法不正确的是（ ） A. F1大于F2 B. 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，物体运动时间可能相等,C,5. （2016齐齐哈尔）用如图31所示的滑轮组匀速提升重为400N的物体，人对绳的拉力为250N， 不计绳重及摩擦，滑轮组的机械效率为 如果人的体重为550N，竖直向下匀速拉动绳子过程中（绳始终未断裂），使用此滑轮组能提升的最大物重为 N,80%,1000,6. 如图32所示，使用滑轮组提升重物时，能提高机械效率的是（忽略绳重和摩擦）（ ） A改变绕绳方式 B减小动滑轮的质量 C减小提升重物的高度 D减小被提升物的质量,考点三：滑轮组的机械效率与哪些因素有关,B,7. 某实验小组在测滑轮组机械效率的实验中得到的数据如下表所示，实验装置如图33所示. （1）实验中应沿竖直方向 拉动弹簧测力计，使钩码上升.,考点四：机械效率的测量,匀速,（2）通过表中数据可分析出第2次实验是用 （填“甲”或“乙”）图所示装置做的实验. （3）通过第1次实验和第2次实验的数据分析可得出结论：使用不同的滑轮组提升相同的重物时，动滑轮的个数越多（动滑轮的质量越大），滑轮组的机械效率 （填“越高”、“不变”或“越低”）. （4）小组同学再用第1次实验中使用的装置做第3次试验，表中第3次试验中空缺的数据应为：绳端移动距离s= m，机械效率= . （5）比较第1次实验和第3次实验可得出结论：使用同一滑轮组 .,乙,越低,0.3,83.3%,提升物体的重力越大,滑轮组的机械效率 越高.,谢谢！,
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