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1、第 14 課時簡單機(jī)械機(jī)械效率 考點知識聚焦考點一杠桿定義 在力的作用下能繞著轉(zhuǎn)動的硬棒,如圖所示五要素 支點 杠桿繞著轉(zhuǎn)動的點,用字母O表示動力 使杠桿轉(zhuǎn)動的力,用字母F 1表示阻力 阻礙杠桿轉(zhuǎn)動的力,用字母F2表示動力臂 從支點到 的距離,用字母l1表示阻力臂 從支點到 的距離,用字母l2表示力臂畫法找支點;畫力的作用線;畫力臂(過支點向力的作用線畫垂線);標(biāo)力臂(大括號或背向箭頭)固定點動力作用線阻力作用線 考點知識聚焦考點二杠桿的平衡條件1.探究:杠桿平衡條件理解 杠桿平衡是指杠桿不動或轉(zhuǎn)動探究過程 將杠桿中心作為支點調(diào)節(jié)杠桿兩端的,使杠桿在平衡,這樣做的目的是消除杠桿自身重力對實驗的
2、影響,且便于從杠桿上直接讀出;實驗過程中移動鉤碼位置使杠桿再次水平平衡;改變鉤碼數(shù)量和位置,再多測幾組數(shù)據(jù),是為了_靜止 勻速平衡螺母 水平位置力臂得到杠桿平衡的普遍規(guī)律,避免偶然性 考點知識聚焦考點二杠桿的平衡條件1.探究:杠桿平衡條件 得出結(jié)論 杠桿的平衡條件:文字式:;字母式: 評估交流 實驗中只測一組數(shù)據(jù), ;若用彈簧測力計代替鉤碼,應(yīng)當(dāng)沿 拉彈簧測力計,以便于測量力臂;傾斜拉動彈簧測力計時力臂值與豎直時不同,與豎直拉動時相比力臂變,彈簧測力計示數(shù)變 動力動力臂=阻力阻力臂 F1l1=F2l2具有偶然性,不能得出普遍規(guī)律豎直方向 小 大（續(xù)表） 考點知識聚焦2.杠桿的分類名稱 力臂關(guān)系
3、 力的關(guān)系 特點 應(yīng)用舉例省力杠桿 l1 l2 F1 F2 省力、 撬棒、鍘刀、羊角錘、起子費力杠桿 l 1 l2 F1 F2 、省距離 理發(fā)剪刀、釣魚竿、鑷子等臂杠桿 l1 l2 F1 F2 不省力、不費力 天平、定滑輪 費距離 費力= = 考點知識聚焦考點三滑輪 等臂力的方向 G 考點知識聚焦 （續(xù)表）省力 s=2h v1=2v2s=2hs=3h v 1=2v2v1=3v2 考點知識聚焦 （續(xù)表） 考點知識聚焦 考點知識聚焦 考點知識聚焦考點四其他簡單機(jī)械 省力距離 省力 考點知識聚焦考點五機(jī)械效率三種功 概念 有用功 無論是否使用機(jī)械,必須要做的功,用W有表示額外功 使用機(jī)械時,并非我們
4、需要而又不得不做的功,用W額表示總功 有用功與額外功之和,用W 總表示,W總= 認(rèn)識“機(jī)械效率”定義 有用功跟總功的,用符號表示計算式: 說明 機(jī)械效率是一個比值,通常用百分?jǐn)?shù)表示,由于有用功總總功,故機(jī)械效率總 W有+W額比值 小于小于1 考點知識聚焦考點六機(jī)械效率的測量項目 測量斜面的機(jī)械效率 測量滑輪組的機(jī)械效率原理 = 示意圖操作 沿斜面拉動物體 沿方向提升重物 工具 、 所測量 物重G、物體上升高度h、拉力F、彈簧測力計移動的距離s勻速 豎直 勻速彈簧測力計 刻度尺 考點知識聚焦 （續(xù)表）傾斜程度粗糙程度高 高低 光滑增大 減小減小增加 考點知識聚焦 考點知識聚焦/知識縱橫/ 簡單機(jī)
5、械的三種功和機(jī)械效率 考點知識聚焦 （續(xù)表） 考點知識聚焦 （續(xù)表） 例12018邵陽如圖14-3所示的杠桿,動力F的力臂是 ()A.ODB.OFC.OAD.OC熱點考向探究探究一杠桿作圖 D 熱點考向探究【變式1】2018廣東如圖14-4所示,輕質(zhì)杠桿OA可繞O點轉(zhuǎn)動,請在圖中畫出杠桿OA的動力臂l。圖14-4 【答案】如圖所示 熱點考向探究【變式2】2017廣州用力F1把門推開,彈性繩會被拉長。如圖14-5所示,門處于靜止?fàn)顟B(tài)。圖14-5(1)畫出彈性繩對門的拉力F 2的示意圖。(2)O為支點,畫出力F1的力臂l1。(3)根據(jù)杠桿的平衡條件可知F1(選填“”“=”或“”)F2。 【答案】(
6、1)(2)如圖所示F1l1=F2l2 熱點考向探究探究二杠桿的平衡條件及分類例2杠桿的種類2018煙臺如圖14-6所示的杠桿,屬于費力杠桿的是()圖14-6 C 熱點考向探究【變式1】2018聊城人體中的許多部位都具有杠桿的功能。如圖14-7所示是人用手托住物體時手臂的示意圖,當(dāng)人手托著5kg的物體保持平衡時,肱二頭肌收縮對橈骨所施加力的大小一定(g=9.8N/kg) ()圖14-7 A.大于5kg B.大于49NC.小于49N D.等于49N 【答案】B【解析】由題圖知,物體的重力為G=mg=5kg9.8N/kg=49N。肱二頭肌的拉力為動力F,物體對手的壓力為阻力G,支點在肘處,由圖可知,
7、動力臂小于阻力臂,即lFG,即肱二頭肌收縮所施加的力一定大于49N。故選B。 熱點考向探究例3杠桿平衡條件應(yīng)用2018連云港如圖14-8所示,O為杠桿的支點,杠桿右端掛有重為G的物體,杠桿在力F1的作用下在水平位置平衡。如果用力F2代替力F1使杠桿仍在水平位置保持平衡,下列關(guān)系中正確的是() 圖14-8A.F 1F2C.F2G D.F1=GB 熱點考向探究【變式2】2018綿陽如圖14-9所示,兩個等高的托盤秤甲、乙放在同一水平地面上,質(zhì)量分布不均勻的木條AB重24N,A、B是木條兩端,O、C是木條上的兩個點,AO=BO,AC=OC。A端放在托盤秤甲上,B端放在托盤秤乙上,托盤秤甲的示數(shù)是6N
8、?，F(xiàn)移動托盤秤甲,讓C點放在托盤秤甲上。此時托盤秤乙的示數(shù)是()圖14-9A.8N B.12NC.16N D.18N 熱點考向探究 熱點考向探究【變式3】2018福建B卷墨經(jīng)最早記述了秤的杠桿原理。圖14-10中“標(biāo)”“本”表示力臂,“權(quán)”“重”表示力。以下說法符合杠桿平衡原理的是 ()圖14-10A.“權(quán)”小于“重”時,A端一定上揚B.“權(quán)”小于“重”時,“標(biāo)”一定小于“本”C.增大“重”時,應(yīng)把“權(quán)”向A端移 D.增大“重”時,應(yīng)換用更小的“權(quán)” C 熱點考向探究【變式4】2018荊州如圖14-11所示,一輕質(zhì)杠桿水平支在支架上,OA=20cm ,G1是邊長為5cm 的正方體,G2重為20
9、N。當(dāng)OC=10cm 時,繩子的拉力為N,此時G1對地面的壓強(qiáng)為2104Pa?，F(xiàn)用一水平拉力使G2以5cm /s的速度向右做勻速直線運動,經(jīng)過s后,可使G1對地面的壓力恰好為零。(設(shè)OB足夠長)圖14-1110 10 熱點考向探究 熱點考向探究例4 最小力的問題2018山西如圖14-12所示,用一根細(xì)繩將杠桿AOB在O點懸掛起來,B處掛一重物G,在杠桿上施加最小動力F,使杠桿在圖示位置平衡,請你在圖中畫出這個力的示意圖。 圖14-12 【答案】如圖所示 熱點考向探究【變式5】2018常州2018年2月,我國臺灣省發(fā)生地震,一個結(jié)構(gòu)堅固的水塔因地基松軟而傾斜,為阻止水塔繼續(xù)傾斜,救援隊借助山石用
10、鋼纜拉住水塔。下列方案中,鋼纜對水塔拉力最小的是 ()圖14-13 B 熱點考向探究例5 杠桿的動態(tài)平衡2018廣安如圖14-14所示,AB是能繞B點轉(zhuǎn)動的輕質(zhì)杠桿,在中點C處用繩子懸掛重為100N的物體(不計繩重),在A端施加豎直向上的拉力使杠桿在水平位置平衡,則拉力F=N。若保持拉力方向始終垂直于杠桿,將A端緩慢向上提升一小段距離,在提升的過程中,拉力F將(選填“增大”“減小”或“不變”)。 圖14-14 50減小 熱點考向探究【解析】杠桿在水平位置平衡時,由杠桿的平衡條件可知,FBA=GBC,即F2BC=100NBC,解得F=50N。拉力的方向始終垂直于杠桿,將A端緩慢向上提升一小段距離
11、,在提升的過程中,F的力臂、物體的重力G不變,而重力G的力臂變小,由杠桿的平衡條件可知,拉力F將變小。 熱點考向探究【變式6】2017棗莊如圖14-15所示是小明“探究杠桿平衡條件”的實驗裝置,實驗中杠桿始終處于水平平衡狀態(tài)。若在C處逐漸改變彈簧測力計拉力的方向,使其從,則拉力的變化情況是 ()圖14-15 A.先變小后變大 B.先變大后變小C.逐漸變大 D.逐漸變小 【答案】A【解析】當(dāng)彈簧測力計拉力方向豎直向上時動力臂最長,拉力最小,而在和的方向時,動力臂都比在方向時的短,因此拉力的變化情況是先變小后變大。故選A。 熱點考向探究例6滑輪的縱向平衡2018廣東A、B兩種實心物體的質(zhì)量與體積的
12、關(guān)系如圖14-16甲所示,把體積相等的物體A、B掛在滑輪組下,若要使它們處于靜止?fàn)顟B(tài),則圖乙的虛線框內(nèi)懸掛物體B的個數(shù)是(不計摩擦和滑輪的自重) () 圖14-16A.1個 B.2個 C.3個D.4個探究三滑輪和滑輪組 熱點考向探究【變式】2017寧波如圖14-17所示,用同一個動滑輪先后提升同一物體,使物體以相同的速度勻速上升相同的高度,所用的力分別是F甲和F乙,拉力做功的功率分別是P甲和P乙。若不計摩擦、動滑輪重和繩重,則F甲與F乙、P甲和P乙之間的大小關(guān)系是 ()圖14-17 A.F甲F乙P甲P乙C.F甲F乙P甲=P乙 D.F甲F乙P甲P乙 熱點考向探究例7滑輪的橫向平衡2017杭州如圖
13、14-18所示裝置,在水平拉力F作用下,物體M沿水平地面做勻速直線運動,已知彈簧測力計示數(shù)為10N,物體M的運動速度為1m /s。那么在此過程中(不計滑輪與繩子的質(zhì)量、繩子與滑輪間的摩擦、滑輪與軸間的摩擦) ()圖14-18A.物體M與地面間的摩擦力為5NB.物體M與地面間的摩擦力為10N C.水平拉力F做功的功率為20WD.1s內(nèi)滑輪對物體M做功為10J C 熱點考向探究探究四功、功率、機(jī)械效率的綜合計算 熱點考向探究【變式1】2018內(nèi)江用如圖14-20甲所示的滑輪組運送貨物上樓,每件貨物重100N,每次運送的量不定。圖乙記錄了在整個過程中滑輪組的機(jī)械效率隨貨物重力增加而變化的圖像,則動滑
14、輪重為N。當(dāng)某次運送3件貨物時,繩子的拉力F是N。(不考慮繩重和摩擦)圖14-20 100200 熱點考向探究 熱點考向探究【變式2】2018廣州小明用圖14-21中的動滑輪勻速拉動水平地面上的物體A,測出A移動的距離s、水平拉力F和A的重力G。 圖14-21(1)以上條件能否求出此時動滑輪的機(jī)械效率?答:。如果能,則=。如果條件不足,寫出還需補(bǔ)充的物理量的測量步驟和符號: ,并寫出的表達(dá)式=(用題目已知及補(bǔ)充的物理量符號表示)。(2)若A在10s內(nèi)運動了4m ,A的速度為 。 用彈簧測力計勻速拉動水平地面上的物體A,測出此時A受到的摩擦力,記為f不能0.4 m/s 熱點考向探究 熱點考向探究
15、【變式3】2018巴中工人利用如圖14-22所示的滑輪組從2m 深的枯井中提升重物,所用的拉力為250N,物體在5s內(nèi)勻速從井底全部上升到井口。求:(不計繩重和各處摩擦)(1)繩子自由端移動的速度。(2)拉力的功率。(3)若滑輪組的機(jī)械效率為80%,求所提升物體的重力大小。 熱點考向探究 熱點考向探究 熱點考向探究實驗突破突破 機(jī)械效率的測量【考點歸納】(1)實驗器材:滑輪組、鐵架臺、細(xì)繩、彈簧測力計、刻度尺、鉤碼。(2)滑輪組繞線:奇動偶定法。(3)實驗中繩子要勻速、豎直拉動。(4)表格內(nèi)容的補(bǔ)充或錯誤判斷、數(shù)據(jù)的分析與處理。(5)影響滑輪組機(jī)械效率的因素:提升物體的重力;動滑輪的重力;繩重
16、、摩擦。(6)實驗結(jié)論:同一滑輪組,提升物體越重,機(jī)械效率越高;不同滑輪組提升同一重物,動滑輪越輕(個數(shù)少),機(jī)械 效率越高?；喗M的機(jī)械效率與提升物體的高度和速度、繩子的段數(shù)、省費力均無關(guān)。 熱點考向探究 熱點考向探究例1 某小組同學(xué)測量滑輪組的機(jī)械效率。實驗步驟有:按照如圖14-24所示安裝滑輪組,測鉤碼重力G并記錄鉤碼和繩端的位置。用彈簧測力計緩慢拉動繩端,使鉤碼上升,讀出拉力F的值,并測出鉤碼上升的高度h和繩端移動的距離s。記錄實驗數(shù)據(jù)填入表格中(表格略)。多次改變鉤碼的數(shù)量,重復(fù)上述實驗。用動滑輪質(zhì)量不同的兩個滑輪組吊相同的鉤碼,分別測機(jī)械效率。分析測量結(jié)果,討論影響機(jī)械效率的因素。
17、回答以下問題: 熱點考向探究回答以下問題:(1)除了如圖所示器材和彈簧測力計外,還需要的器材是。(2)滑輪組機(jī)械效率的計算公式是=。(用直接測得的物理量符號表示)(3)關(guān)于影響滑輪組機(jī)械效率的因素,該小組同學(xué)討論后得到以下認(rèn)識,你認(rèn)為正確的是。(填序號,可能不止一項正確)A.在相同情況下,摩擦越大,機(jī)械效率越小B.在相同情況下,摩擦越大,機(jī)械效率越大C.忽略摩擦,定滑輪、所吊重物質(zhì)量相同,則機(jī)械效率相同D.忽略摩擦,動滑輪、所吊重物質(zhì)量相同,則機(jī)械效率相同 E.忽略摩擦,動滑輪質(zhì)量相同,所吊重物質(zhì)量越大,則機(jī)械效率越大F.忽略摩擦,動滑輪質(zhì)量相同,所吊重物質(zhì)量越大,則機(jī)械效率越小刻度尺ADE
18、熱點考向探究 實驗拓展(4)實驗中應(yīng)沿豎直方向緩慢拉動彈簧測力計。(5)小組同學(xué)發(fā)現(xiàn)實驗過程中邊拉動邊讀數(shù),彈簧測力計示數(shù)不穩(wěn)定,應(yīng)該靜止讀數(shù),你認(rèn)為他的想法是(選填“正確”或“不正確”)的,因為沒有考慮到對滑輪組機(jī)械效率的影響。勻速不正確 摩擦力 熱點考向探究例2用如圖14-25所示裝置探究斜面機(jī)械效率,實驗記錄如下表所示。圖14-25 斜面傾斜程度 木塊所受重力G/N 斜面高度h/m 沿斜面拉力F/N 斜面長L/m 機(jī)械效率較緩 5 0.2 2.5 1 40%較陡 5 0.5 3.9 1 64%最陡 5 0.7 4.6 1(1)沿斜面拉動物體時,應(yīng)使其做 運動。(2)根據(jù)表格中的數(shù)據(jù)可知斜面傾斜程度最陡時的機(jī)械效率為。 (3)由實驗可得初步結(jié)論:物體重量一定,機(jī)械效率越大。(4)斜面越陡,物體對斜面的壓力,物體所受摩擦力。(均選填“越大”“越小”或“不變”)勻速直線 76%斜面越陡越小 越小 熱點考向探究 實驗拓展(5)若小明還想要探究斜面機(jī)械效率與物重的關(guān)系,實驗時應(yīng)控制不變的量是 。(6)若斜面是光滑的,則有用功(選填“大于”“等于”或“小于”)總功。(7)斜面在生產(chǎn)、生活中隨處可見,在鑷子、船槳、螺絲釘、汽車的剎車踏板中,應(yīng)用了斜面的是。斜面的傾斜程度和斜面的粗糙程度等于螺絲釘
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