2017第十二章--简单机械(25ppt)

·北京专用第9课时│简单机械第9课时简单机械·北京专用考点聚焦考点1杠杆第9课时│考点聚焦1．杠杆基本知识定义在力的作用下绕着________转动的硬棒叫杠杆五要素支点杠杆绕着__________，一般用字母________表示动力使杠杆______的力，一般用字母____表示阻力________杠杆转动的力，一般用字母________表示动力臂从支点到动力作用线的________，一般用字母l1表示阻力臂从支点到阻力作用线的________，一般用字母l2表示固定点转动的点O转动F1阻碍F2距离距离·北京专用第9课时│考点聚焦说明①动力、阻力都是杠杆受的力，作用点在杠杆上；②杠杆可直、可曲，当支点在杠杆中间时，二力同向；支点在杠杆一端时，二力反向[点拨]力臂画法：(1)找支点O；(2)画力的作用线(虚线)；(3)画力臂(虚线，过支点垂直力的作用线作垂线)；(4)标力臂(大括号或背向箭头)。·北京专用第9课时│考点聚焦2．杠杆的分类名称力臂关系力的关系特点应用举例省力杠杆l1____l2F1____F2省力、________撬棒、铡刀、羊角锤、钢丝钳费力杠杆l1____l2F1____F2______、省距离理发剪刀、钓鱼竿、镊子等臂杠杆l1____l2F1____F2不省力、不费力天平、定滑轮＞＜费距离＜＞费力＝＝·北京专用考点2探究：杠杆平衡条件第9课时│考点聚焦理解平衡杠杆平衡是指杠杆______或____________探究过程调节杠杆两端的__________，使杠杆在___________平衡(这样做的目的是排除____________对杠杆平衡的影响和便于从杠杆上直接读出__________)，杠杆的调节方法是左倾________，右倾________得出结论杠杆的平衡条件是：文字式：_________________________________；写成公式为__________或________评估交流注意：①不同的物理量不能进行加减，但可以乘除；②如果实验中只测一组数据，具有偶然性，不能得出普遍结论静止匀速转动平衡螺母水平位置杠杆自重力臂数值右调左调动力×动力臂＝阻力×阻力臂F1F2＝l2l1F1l1＝F2l2·北京专用考点3滑轮第9课时│考点聚焦实质力的关系(F，G)距离的关系(s，h)作用定滑轮______杠杆____s＝h改变________动滑轮动力臂是阻力臂______的杠杆______________滑轮组______________既可以______，也可以改变________[说明]忽略摩擦的情况下，G＝G物＋G动。等臂F＝G力的方向二倍s＝2h省力F＝1nGs＝nh省力力的方向·北京专用知识纵横第9课时│知识纵横1．滑轮组的绕线方法与绳子股数的确定(1)滑轮组的绕线方法：常见滑轮组的构成有以下几种情况(如图9－1所示)，同一种构成有“定起”和“动起”两种绕线方法，要求绕线过程中绳子必须绷紧，具体绕法如图所示：图9－1·北京专用第9课时│知识纵横(2)绳子股数的确定：一般采用“切割法”定绳子股数，即从定滑轮和动滑轮之间切断(如图9－1所示)，数出拴在动滑轮框上的绳子和最后从动滑轮引出的拉绳就是承担重物的绳子股数(图中的股数已标出)。(3)规律总结：①滑轮组中动滑轮的个数越多，越省力。②“一动一定”滑轮组最多能省三分之二的力，“两动两定”滑轮组最多能省五分之四的力。③绕线规律：“奇动偶定”即对于成对构成的滑轮组，若绳子的起点在动滑轮上，则有奇数股绳子承担重物；若绳子的起点在定滑轮上，则有偶数股绳子承担重物。④滑轮组中动滑轮与定滑轮数目不等时，将少数者作为起点开始绕起。·北京专用第9课时│知识纵横2．组装滑轮组的方法首先根据公式n＝G物＋G动F求出绳子的股数。然后根据“奇动偶定”的原则(若绳子的起点在动滑轮上，则有奇数股绳子承担重物；若绳子的起点在定滑轮上，则有偶数股绳子承担重物)。结合题目的具体要求组装滑轮。·北京专用京考探究►类型一杠杆分类与作图第9课时│京考探究例1如图9－2所示的用具中，属于省力杠杆的是()图9－2本类型的习题通常考查杠杆的分类，通常以选择题的形式出现。A·北京专用第9课时│京考探究例2如图9－3所示，O点为杠杆的支点，请画出力F的力臂，并用字母l表示。图9－3会画杠杆的力臂是本类型的基本要求，中考的常见考点。·北京专用第9课时│京考探究如图所示[解析]延长力的作用线，用数学中画点到线的距离的画法，画支点到力的作用线的距离，标出垂直符号、大括号、字母。·北京专用►类型二杠杆平衡条件第9课时│京考探究例3实验台上有如下实验器材：一个带支架的杠杆、一个量程为0～5N的弹簧测力计、六个质量均为100g的钩码和两段细绳。请利用上述实验器材设计一个实验。证明“在杠杆平衡时，如果动力臂和阻力臂保持不变，则动力跟阻力成正比”。(1)在你所设计的实验中，如果用点A表示钩码作用在杠杆上的位置，用点B表示弹簧测力计作用在杠杆上的位置，请在图9－4中的杠杆上标出A点和B点。(2)请写出主要实验步骤。图9－4·北京专用第9课时│京考探究实验考查方面要求较高的是根据要求设计实验，这就要求同学们在实验复习中着重掌握基本的设计思路，即首先明确实验的目的，依据目的选择器材；设计实验探究步骤，明确每步操作应观察的现象或记录的数据，然后是比较、归纳观察内容，分析记录数据，处理结果，概括总结得出该探究过程的结论；最后思考得出的结论和生活生产实际的联系及在生活实际中的应用。·北京专用第9课时│京考探究(1)如图所示(正确标出A、B两点即可)(2)实验步骤：①用细绳做成两个绳套，分别拴牢在杠杆的A点和B点处，调节杠杆使其在水平位置平衡。将弹簧测力计的指针调节到零刻度线位置。②在A点处依次挂1个、2个、3个、4个、5个、6个钩码，在B点处依次竖直向上拉弹簧测力计，分别使杠杆在水平位置平衡。把每次操作过程中挂在杠杆上的钩码的总质量和相应的弹簧测力计示数记录在表格中。·北京专用第9课时│京考探究[解析](1)因为弹簧测力计必须向上拉，所以A、B两点应该在支点同侧。(2)再根据弹簧测力计的量程为0～5N、六个质量均为100g的钩码确定A点在B点内侧。(3)当杠杆处于水平平衡时，作用在杠杆上的动力和阻力的方向恰好与杠杆垂直，这时力的力臂就可以从杠杆上的刻度直接读出。因此，实验前必须调节杠杆水平平衡，并且应该在挂绳套后调节。(4)研究实验至少六次，并且要求写明记录数据。·北京专用第9课时│京考探究例4图9－5是小刚设计的一个通过简单机械自动拉开开关的装置示意图。该装置主要由滑轮组、配重C、D以及杠杆AB组成，配重C通过细绳与动滑轮相连，配重C、D分别通过支架固连在杠杆AB两端，支架与杠杆垂直。杠杆的B端放在水平台面上，杠杆可以绕支点O在竖直平面内逆时针转动，开关被拉开前，杠杆在水平位置平衡。已知动滑轮P的质量mP为0.2kg，OA∶OB＝3∶1，配重D的质量mD为1.5kg，作用在D上的竖直向下的压力F为75N，刚好拉开开关所需的拉力T为6N。杠杆、支架和细绳的质量均忽略不计，滑轮与轴的摩擦、杠杆与轴的摩擦均忽略不计，g取10N/kg。求：配重C的质量mC等于多少千克，开关刚好能被拉开？·北京专用第9课时│京考探究图9－5本题中的装置是杠杆和滑轮的组合，由于杠杆两端有配重，使得机械结构看上去更为复杂，找不到解题的突破口。运用“拆分法”，将要研究的对象隔离出来，再进行受力分析，是解题的关键。另外对于“开关刚好能被拉开”这个状态的理解和此状态受力分析也是难点，有的同学会以为B点下侧的平台给B点一个向上的作用力，因而导致不能得出正确结果。·北京专用第9课时│京考探究4kg[解析]若开关刚好能被拉开，则拉力T等于6N，配重C的质量等于mC，此时，杠杆在水平位置平衡，杠杆的B端受水平台面的支持力为零。分别以杠杆AB及配重D、动滑轮、配重C为研究对象，进行受力分析，如图甲、乙、丙所示。·北京专用第9课时│京考探究以杠杆AB及配重D为研究对象时，受力分析如图甲所示，杠杆A端受到向下的压力为F1，杠杆B端受到向下的压力为F和重力GD，根据杠杆平衡条件有：F1×OA＝(GD＋F)×OB①GD＝mDg＝1.5kg×10N/kg＝15N，将GD＝15N，OA∶OB＝3∶1，F＝75N代入①式解得：F1＝30N。以动滑轮为研究对象时，受力分析如图乙所示，动滑轮受到向上的拉力为2T′，受到向下的拉力为T1，受到向下的重力GP。因为动滑轮受力平衡，所以有：T1＝2T′－GP，②GP＝mPg＝0.2kg×10N/kg＝2N，T′＝T＝6N，·北京专用第9课时│京考探究将T′＝6N，GP＝2N代入②式解得：T1＝10N，以配重C为研究对象时，受力分析如图丙所示，配重C受到向下的重力为GC，受到向上的支持力为F1′，受到向上的拉力为T1′。因为配重C受力平衡，所以有：GC＝T1′＋F1′③T1′＝T1＝10N，F1′＝F1＝30N，将T1′＝10N，F1′＝30N代入③式解得：GC＝40N，mC＝GCg＝40N10N/kg＝4kg。·北京专用►类型三滑轮和滑轮组第9课时│京考探究例5用如图9－6所示的滑轮组成滑轮组提升重物，要求拉力为物重的二分之一(忽略摩擦及绳和滑轮的重力)，在图中画出滑轮组的绕线。能够正确地分析与组装滑轮组是此部分的基本技能之一，中考命题中常会考查到关于滑轮组绕线的作图问题。图9－6·北京专用第9课时│京考探究如图所示[解析]依据“奇动偶定”(当绳子的段数为奇数时，绳子的固定端系在动滑轮的挂钩上；当绳子的段数为偶数时，绳子的固定端系在定滑轮的挂钩上)的规律确定出绳固定端的位置，然后从绳固定端开始，由里向外进行绕线。三、机械效率1、有用功（W有）：额外功（W额）：总功（W总）：2、机械效率（）①定义：②公式：3、测滑轮组的机械效率⑴原理：100总有WW％100FsGh有实用价值的功(W有=Gh)无用但又不得不做的功使用机械时（即动力）所做的功（W总=Fs）W总=W有+W额有用功与总功的比值％思考：机械效率大代表什么意义?⑵需要测量的物理量和工具⑶影响滑轮组机械效率高低的因素：ab4、怎样提高机械效率G——弹簧称，h——刻度尺F——弹簧称，s——刻度尺物重,动滑轮重和摩擦同一滑轮组,所提的物体越重,机械效率越___提同样重的物体,若动滑轮越多,机械效率越___高低①尽量减小自重和加润滑油减小摩擦②尽可能增加所提物体重思考：若无刻度尺还能进行实验吗？有用功：额外功：总功：机械效率：克服钩码重力所做的功W有用=G钩h克服动滑轮重力所做的功W额外1=G动h克服绳子与滑轮间摩擦所做的功W额外2=fsη=————W总W有用G钩hFS=————×100%=————G钩F×n×100%n=3S=3h绳端拉力所做的功W总=FS用图示滑轮组提升钩码：机械效率提高滑轮组机械效率的方法：有用功相同时，减小额外功：①减小动滑轮的重力；②减小滑轮与绳间的摩擦。额外功相同时，增大有用功：滑轮组装置不变时，尽可能多做有用功提高机械效率的方法①减小额外功②增大有用功甲乙丙丁GGGη甲η乙η丙η丁SGhFShfη=GhW有W总=FSη=W有W总=FSGhη=W有W总=FSfh1、有用功——W有用：使用机械时，对人们有用的功叫有用功。也就是人们不用机械而直接用手时必须做的功。在提升物体时，W有用=Gh。2、额外功——W额外：使用机械时，对人们没有用但又不得不做的功叫额外功。额外功的主要来源：①提升物体时，克服机械自重、容器重、绳重等所做的功。②克服机械的摩擦所做的功。3、总功——W总：(1)人们在使用机械做功的过程中实际所做的功叫总功，它等于有用功和额外功的总和。即：W总=W有用+W额外。(2)若人对机械的动力为F，则：W总=F•S4、机械效率——η(1)定义：有用功与总功的比值叫机械效率。(2)公式：η=W有用/W总。(3)机械效率总是小于1。(4)提高机械效率的方法①减小摩擦，②改进机械，减小自重。知识回顾考点三：机械效率及计算例一：甲机