中考科学 第20讲 简单机械复习课件.ppt

第20讲简单机械 杠杆 1 杠杆的定义 一根 能够在 的作用下围绕着一个 转动 这样的硬棒称为杠杆 2 杠杆的五要素 O F1 F2 l1 l2 1 支点O 杠杆绕着转动的固定点 2 动力F1 促使杠杆转动的力 3 阻力F2 阻碍杠杆转动的力 4 动力臂l1 从支点到动力 的垂直距离 5 阻力臂l2 从支点到阻力 的垂直距离 硬棒 力 固定点 支点 动力 阻力 动力臂 阻力臂 作用线 作用线 3 作力臂的步骤 1 找出支点 2 沿动力 阻力的作用方向将力的作用线画出 3 从支点作动力 阻力作用线的垂线 则 到 的距离即为力臂 4 杠杆平衡条件 即 F1 l1 F2 l2 支点 垂足 动力 动力臂 阻力 阻力臂 5 当杠杆达到平衡时 动力臂是阻力臂的几倍 动力就是阻力的 6 杠杆 当l1 l2 F1 F2 不省力也不省距离 7 杠杆 当l1 l2 F1F2 可以省距离 但要费力 9 人体中的手臂 头 腿 脚等都可以看作杠杆 几分 之一 等臂 省力 费力 多 例1 下列仪器或工具在使用过程中 利用了杠杆原理的一组是 剪刀 托盘天平 量筒 烧杯 弹簧秤 试管夹A B C D 解析 仔细了解常见器具是否利用杠杆原理 分析是否符合杠杆的条件 以及是否具备杠杆五要素 A 例2 如图所示 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 力F在这个过程中 A 变大B 变小C 不变D 先变大后变小 解析 在杠杆缓慢由A到B的过程中 动力臂OA的长度没有变化 阻力G的大小没有变化 而阻力臂l却逐渐增大 由杠杆的平衡条件知 F OA G l 当OA G不变时 l越大 那么F越大 因此拉力F在这个过程中逐渐变大 A 1 下列关于杠杆的说法中 错误的是 A 杠杆必须是一根直棒B 杠杆一定要有支点C 杠杆可以是直的 也可以是弯的D 作用在杠杆上的两个力总是使杠杆向相反方向转动 A 2 如图所示的几种工具 使用时属于费力杠杆的是 解析 A 剪子在使用过程中 动力臂大于阻力臂 是省力杠杆 B 起子在使用过程中 动力臂大于阻力臂 是省力杠杆 C 钳子在使用过程中 动力臂大于阻力臂 是省力杠杆 D 镊子在使用过程中 动力臂小于阻力臂 是费力杠杆 D 3 身高相同的兄弟二人用一根重力不计的均匀扁担抬起一个900N的重物 已知扁担长为1 8m 重物悬挂点与哥哥的肩之间的距离OA 0 8m 如图所示 则 A 以哥哥的肩A为支点 可计算出弟弟承担的压力为400NB 以O为支点 可计算出兄弟二人承担的压力之比为4 9C 以O为支点 可计算出兄弟二人承担的压力之比为9 5D 以弟弟的肩B为支点 可计算出哥哥承担的压力为600N A 4 在人体中有许许多多杠杆 甚至踮一下脚尖都是人体杠杆在起作用 如图所示 人以 填字母 为支点 通过小腿腓肠肌用力 踮起脚尖 按杠杆的分类 这是一个 杠杆 填 省力 或 费力 小明体重为600N 当小明踮起脚尖时 假设体重落在 杠杆 中心 则两腿肌肉共用力至少 N O 省力 300 滑轮 1 滑轮 周边有 能绕 转动的轮子 是一种变形的 2 滑轮的类型 1 定滑轮 图甲 使用时 滑轮的位置固定不变 2 动滑轮 图乙 使用时 转轴随物体一起运动 槽 固定转轴 杠杆 3 定滑轮的特点 使用时既不省力也不费力 但能改变 4 定滑轮的实质 是一个 杠杆 其支点在轴上 力臂等于半径 5 动滑轮的特点 使用动滑轮可以 一半力 不计摩擦和动滑轮重 但不能改变力的方向 6 动滑轮的实质 动力臂为阻力臂 倍的杠杆 其支点在动滑轮边缘与悬绳相切的一点 动力臂和阻力臂分别等于轮的 和 力的 方向 等臂 省 2 直径 半径 7 滑轮组 是由 和 组合而成的 8 滑轮组的特点 使用滑轮组可以 同时也可以 9 使用滑轮组用力大小的影响因素 不计摩擦 使用滑轮组时 重物和动滑轮的总重由n股绳子承担 提起重物所用的力就是总重的 绳子末端通过的距离是物体移动距离的n倍 动滑轮 定滑轮 省力 改变力 的方向 n分之一 例3 如图所示 物体重50牛 不计滑轮自重及轴心摩擦 用F 10牛的拉力将物体沿水平面匀速拉动 则物体受到地面的摩擦力为多大 5 把质量相等的A B两物体挂在如图所示的滑轮组下面 不计绳子 滑轮的重力和摩擦 放手后 A A上升B A下降C A B均静止D 无法判断 B 6 使用机械可以极大地减轻人们的劳动强度 提高工作效率 1 如图甲 工人在铺设电缆时 要在转弯处安装一组导向轮 这组导向轮属于 填 动滑轮 或 定滑轮 2 如图乙 尖嘴钳是常用的电工工具 刀刃部分靠近转动轴 这是为了 从而在使用时更加省力 解析 1 工人在铺设电缆时 在转弯处安装一组导向轮 这组滑轮的轴是固定不动 不随货物升降的 所以是定滑轮 2 尖嘴钳的刀刃部分靠近转动轴是为了通过减小阻力臂 达到省力的目的 定滑轮 减小阻力臂 7 如图所示 用下列装置提升同一重物 若不计滑轮自重及摩擦 则最省力的是 C 机械效率 1 如图 利用动滑轮把重为G的物体提升h高度的过程所做的功为W Gh 这是人们提升重物过程中必须要做的功 这部分功叫做有用功 2 在提升重物的过程中 由于动滑轮本身也受到重力作用 以及动滑轮的转轴上存在摩擦力 因此必须克服动滑轮自身的重力和动滑轮上的摩擦力做一定量的功 叫做额外功 3 人的拉力F 动力 对动滑轮所做的功 叫做总功 总功 有用功 额外功 4 机械效率 科学上把有用功跟总功的比值叫做机械效率 5 斜面 理想斜面是光滑的 没有摩擦的 1 理想斜面的公式 FL Gh 2 斜面的机械效率 Gh FL 100 例4 如图甲 邻居大叔正吃力地把一重物搬上高台 放学回家的小勇看见后急忙前去帮忙 他找来一块木板 搭成图乙所示的斜面 结果非常轻松的把同样的重物推到了高台上 关于这两种方法 下列说法正确的是 B A 乙种情况下更省功B 甲种情况的机械效率高C 两人做同样多的功D 小勇做功的功率要大些 解析 A 使用任何机械都不能省功 斜面是一种省力机械 利用斜面可省力 但不能省功 B 由于乙中情况需要克服摩擦做功 所以乙种情况下的机械效率小 甲的机械效率要高 C 这两种方法 都把重物推到了高台上 两人做同样多的有用功 但乙中方法需要克服摩擦做功 因此乙中方法做的总功更多 D 功率等于功与时间的比值 由于题中没有给出时间 不能确定谁做功的功率大 8 小明用20N的力拉着重50N的物体沿斜面运动了1m 物体上升的高度为0 2m 则小明做的有用功和斜面的机械效率分别是 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 拉力所做的总功W总 FL 20N 1m 20J 此斜面的机械效率 W有用 W总 10J 20J 100 50 A 9 下列关于机械效率的说法中 正确的是 A 机械效率可以达到100 B 机械效率的高低取决于有用功的多少C 使用滑轮组做功越快 机械效率越高D 用同一滑轮组提升质量不同的物体 机械效率不同 解析 A 由于有用功总小于总功 所以机械效率总小于1 故A错误 B 机械效率是有用功与总功的比值 取决于有用功和总功 故B错误 C 使用滑轮组做功越快 功率越大 机械效率不一定高 故C错误 D 用同一滑轮组提升质量不同的物体 额外功相同 有用功不同 所以有用功在总功中所占的比值不同 机械效率不同 故D正确 D 1 如图所示的简单机械 忽略各种摩擦及杠杆和滑轮的重力 当提起相同重物时 最省力的是 A 解析 提起相同重物 A项因为动力臂是阻力臂的3倍 根据杠杆平衡条件 动力是阻力的1 3倍 所以F1 G 3 B项滑轮是定滑轮 所以F2 G C项是动滑轮 所以省一半力 F3 G 2 D项滑轮组有2股绳承担重物 所以省一半力 F4 G 2 所以F1最小 2 工人用滑轮组把一箱箱货物从一楼提升到五楼 在滑轮组上加润滑油后 机械效率提高了 则加润滑油后工人提升同样的重物时 做功的 A 有用功减小 总功不变B 有用功增加 总功增加C 有用功减小 总功减小D 有用功不变 总功减小 D 3 给我一个支点和一根足够长的棍 我就能撬动整个地球 下列生产和生活中的杠杆与阿基米德设想的杠杆属于同一类型的是 解析 阿基米德能够用一个杠杆将地球撬起 则阿基米德所用的杠杆必定省力 在上面四个杠杆中 铡刀可以省力 D 4 重为G的均匀木棒竖直悬于O点 在其下端施一水平拉力F 让棒缓慢转到图中虚线所示位置 在转动的过程中 A 动力臂逐渐变大B 阻力臂逐渐变小C 动力F逐渐变大D 动力F逐渐减小 C 解析 杠杆在转动的过程中符合杠杆平衡的条件 即阻力为硬棒的重力 大小不变 硬棒在竖直位置时 重力的力臂为0 转过 角后 重力力臂 阻力臂 逐渐增大 当硬棒在竖直位置时 F的力臂是杠杆的长度 且力臂最长 当杠杆转过 后 力与杠杆不再垂直 所以动力臂变小 根据杠杆平衡的条件可得 阻力与阻力臂的乘积增大 而动力臂减小 所以动力逐渐增大 5 小明探究杠杆的平衡条件 挂钩码前 调节杠杆在水平位置平衡 杠杆上每格距离相等 杆上A B C D的位置如图所示 当A点挂4个钩码时 下列操作中能使杠杆在水平位置平衡的是 A B点挂5个钩码B C点挂4个钩码C D点挂1个钩码D D点挂2个钩码 解析 设每个钩码重力为F 每个小格长度为L 则O点左侧力与力臂的积为 4F 3L 12FL D点挂2个钩码时 杠杆右侧力与力臂的积为 2F 6L 12FL 杠杆能平衡 D 6 如图所示 活塞式抽水机手柄可以看作是绕O点转动的杠杆 它在动力F1和阻力F2的作用下 处于平衡状态 则 A F1 OC F2 OAB F1 OD F2 OBC F1 OE F2 OAD F1 OE F2 OB 解析 读图可知 F1为动力 其力臂是支点到动力作用线的垂直距离 应为OE F2为阻力 其力臂是从支点到阻力作用线的垂直距离 应为OB 根据杠杆的平衡条件 最终的平衡关系是F1 OE F2 OB 只有选项D符合题意 D 7 工厂为了搬运一个笨重的机器进车间 某工人设计了如图所示的四种方案 机器下方的小圆表示并排放置的圆形钢管的截面 其中最省力的方案是 C 解析 A项力的大小等于摩擦力的大小 B项是定滑轮 且有圆柱钢管 与地面之间的摩擦是滚动摩擦 力的大小小于A C项是动滑轮 所以省一半力 且有圆柱钢管 与地面之间的摩擦是滚动摩擦 所以一定小于B D项中只有圆柱钢管 力与B相同 综上选C 8 如图所示 在竖直向上大小为10N的力F的作用下 重物A沿竖直方向匀速上升 已知重物A上升速度为0 2m s 不计滑轮重 绳重及绳与滑轮间的摩擦 则物体的重力大小和滑轮上升的速度分别为 A 20N 0 4m sB 20N 0 1m sC 5N 0 4m sD 5N 0 1m s 解析 该图中F的大小为重物A的重力的2倍 且省一半距离 故选D D 9 如图甲所示 长1 6m 粗细均匀的金属杆可以绕O点在竖直平面内自由转动 一拉力位移传感器竖直作用在杆上 并能使杆始终保持水平平衡 该传感器显示其拉力F与作用点到O点距离x的变化关系如图乙所示 据图可知金属杆重 B A 5NB 10NC 20ND 40N 解析 金属杆重心在中点 力臂为L1 0 8m 取图像上的一点F 20N L2 0 4m 根据杠杆的平衡条件 动力 动力臂 阻力 阻力臂 GL1 FL2 G 0 8m 20N 0 4m 解得 G 10N 10 滑轮是工农业生产中常用的一种简单机械 甲同学用定滑轮进行了如下图所示的三个实验 1 甲同学研究的问题是 2 研究该问题时 弹簧测力计的操作方法可以是 填序号 拉着重物保持静止 匀速向下拉动重物 随意拉动重物 使用定滑轮提升同一重物时 拉力的大小与 拉力的方向是否有关 11 下面是小王利用刻度均匀的匀质杠杆进行探究 杠杆的平衡条件 的实验 每个钩码重0 5N 1 实验前 将杠杆的中点置于支架上 当杠杆静止时 发现杠杆左端下沉 这时应将平衡螺母向 填 左 或 右 端调节 直到杠杆在水平位置平衡 2 如图1所示 在杠杆A点处挂4个钩码 则在B点处应挂 个同样的钩码 杠杆仍然在水平位置平衡 把B点处的钩码取下 在B点处施加一个竖直向下的拉力F N时 杠杆仍然在水平位置平衡 当拉力F向右倾斜时 仍要保持杠杆在水平位置平衡 拉力F的大小将 填 变大 变小 或 不变 原因是 3 如果小王又进行了如图2所示的探究 考虑杠杆 的影响 发现用弹簧测力计在C点竖直向上拉使杠杆仍然处于水平位置平衡时 则弹簧测力计的示数应大于 N 右 6 3 变大 F的力臂变小 重力 3 解析 1 杠杆静止时 杠杆左端下沉 说明右端偏高 平衡螺母需向右调节 2 设杠杆每个格的长度为L 每个钩码的重力为G 根据杠杆的平衡条件 FALA FBLB 即4G 3L FB 2L 解得FB 6G 需挂6个钩码 若在B点处施加一个竖直向下的拉力 则FB 6G 6 0 5N 3N 若拉力F向右倾斜时 此时F的力臂变短 根据杠杆的平衡条件 力变大 3 若不计杠杆的重力 根据杠杆的平衡条件 F向上L向上 F向下L向下 F 3L 3G 6L 解得F 6G 6 0 5N 3N 由于杆的重心在杆的中点 方向竖直向下 重力与钩码同时使杠杆向逆时针方向转动 所以弹簧测力计的示数应大于3N