20180211《简单机械和功》讲义

超级名师工作室1简单机械和功知识点一：杠杆1、在力的作用下能绕着________转动的硬棒就是________。杠杆不一定是直的，也可以是弯曲的，但是必须保证是硬棒。跷跷板、剪刀、扳子、撬棒等，都是杠杆。2、一点、二力、二臂：支点（0）：杠杆绕其转动的点动力(F1)：使杠杆转动的力阻力(F2)：阻碍杠杆转动的力（方向判断）动力臂(L1)：从支点到动力作用线的垂直距离阻力臂(L2)：从支点到阻力作用线的垂直距离例1、如图所示，画出下图中各力的力臂费力杠杆等臂杠杆省力杠杆杠杆做功的两个必要因素滑轮功功的计算简单机械功的单位机械效率功功率简单机械和功F2超级名师工作室2例2、如图，工人用撬棍撬起石块，O为支点．画出阻力F2的力臂L2．3、杠杆的平衡条件：___________________________公式：_____________________________例3、长为80cm的杠杆，支点离右端20cm，左端挂20N的重物，在右端应挂N的重物杠杆才能平衡，如果两端各加10N的重物，则杠杆端向上抬起，若要杠杆恢复平衡，支点应向移动cm。方法：利用杠杆平衡条件求最小力的方法由杠杆平衡条件知道，当阻力、阻力臂一定时，动力臂越长，动力越小。当动力臂最长时，动力最小。要求最小动力，必须先画出最大动力臂。例4、如图所示，在课桌的C点用最小的力把桌腿B抬离地面，在抬起时桌腿A没有滑动。请在C点画出这个力的示意图，并标出它的力臂l。例5、如图所示的曲棒ABC可绕A点的转轴转动，请画出要使曲棒ABC在图中位置保持平衡时所需最小力的示意图。（图乙）例6、为使杠杆ON在图乙位置能保持静止，需在M点施加一个力F，画出物体A对杆的拉力的力臂和在M点对杆的最小拉力F的示意图。超级名师工作室34、杠杆的分类省力杠杆，费距离费力杠杆，省距离不省力也不费力例7、如图是生活中几种常见的杠杆，其中属于省力杠杆的是______（填写字母序号），属于费力杠杆的是______（填写字母序号）。例8、如图所示，一个轻质直杆可绕0点转动，杆的末端悬挂一重物，用一个始终跟直杆垂直的力F作用于杠杆的中点，并使直杆由竖直位置缓慢转到水平位置，在这个过程中直杆（）A．始终是省力杠杆B．始终是费力杠杆C.先是省力的，后是费力的D．先是费力的，后是省力的知识点二：滑轮1、定滑轮实质：____________________特点：不省力但可以改变动力方向2、动滑轮实质：____________________特点：省一半力但不可以改变动力方向，动力移动距离是阻力移动距离的两倍。F1F2OL1L2超级名师工作室43、滑轮组每一类滑轮组绳子绕法有两种特点：省力又可以改变动力方向。在绳子自由端处：（1）拉力F大小（2）绳端移动距离S（3）绳端移动速度当动滑轮上有n股绳时，在绳子的自由端上F=S=V=例9、在水平桌面上放一个300N的重物，现用如图所示装置将物体匀速拉动，物体与桌面的摩擦力是48N，不考虑滑轮重力和滑轮与绳间摩擦，水平拉力F为______N。若绳子自由端移动速度为0.6m/s，则物体移动速度为____________。例10、在下图所示各个图中，物G重都为12N，当物体静止时，拉力F各是多少？(不记摩擦和机械重)F1=N，F2=N，F3=N知识点三：功与功率1、做功的两个要素：（1）作用在物体上的力（2）物体在力的方向上通过的距离国际单位制中，功的单位是________，功率的单位是__________。2、在水平桌面上滚动的小球受到桌子的支持力和重力的作用，支持力在小球滚动时________功，这时重力对小球__________功。（填“做”或“不做”）3、某工人在水平地面上，用100N水平推力以0.5m/s的速度匀速推动重500N的物体，使它沿水平方向移动10m，该过程中工人所做的功是______，水平推力的功率是______W．例11、下面的情境中，力对物体做功的是：A、熊猫用力举着杠铃不动B、用力拉绳匀速提升重物C、用力搬石头没搬动D、用力提着水桶沿水平方向移动超级名师工作室5例12、下列说法中正确的是（）A、做功越多，功率一定越大B、做功时间越短，功率一定越大C、功率是单位时间内完成的功D、省力的机械，功率一定大例13、分别用如图所示的（甲）、（乙）两个滑轮组，在100s内将重为400N的物体G匀速提升10m，每个滑轮的重均为20N．不计绳重及摩擦，此过程中A．F甲做的功大于F乙做的功B、F甲做的功小于F乙做的功C、F甲做功的功率小于F乙做功的功率D、F甲做功的功率等于F乙做功的功率知识点四：机械效率有用功：为达到目的必须做的功。额外功：为达到目的不需要做但不得不做的功。滑轮组的机械效率：_____有W___________总W___________________________或额W___________________________思考：(1)在不考虑绳重以及滑轮间摩擦的情况下，怎么改变滑轮组的机械效率？例如增大机械效率。(2)有哪些因素影响滑轮组的机械效率呢？例14、用如图所示的滑轮组，将重为10N的物体以0.1m/s的速度匀速提升，拉力F=6N，拉力的功率为_________W，滑轮组的机械效率为____________，若不计绳重及摩擦，动滑轮的重力为_____________N．例14滑轮组超级名师工作室6例15、建筑工地上，工人用如图所示的装置将重为230N的建材从地面匀速送到6m高处，所用拉力为125N，时间为20s．求：（1）工人做的有用功；（2）工人做的总功；（3）此过程中该装置的机械效率；（4）工人做功的功率．知识点五：探究活动1、研究杠杆的平衡条件：(1）为什么挂钩码前要把杠杆调在水平位置平衡？答：消除杠杆自身重力对实验的影响（2）如何调节平衡螺母使杠杆在水平条件下平衡？答：在探究杠杆平衡的条件的实验中，调节两边的平衡螺母使杠在水平位置平衡时，如果是左边高的话，可以将左边的平衡螺母向左旋，或者右边的平衡螺母向左旋；如果是右边的高的话，可以将左边的平衡螺母向右旋，或者右边的平衡螺母向右旋，直到达到平衡。（3）此实验中要改变所挂钩码的数量和位置多次实验，其目的是什么？答：减少偶然误差，多次实验计算平均值以减小误差。例16、如图所示为“探究杠杆平衡条件”的实验装置。（1）实验前，将杠杆中点置于支架上，使杠杆可绕O点在竖直面内自由转动。当杠杆上不加挂任何物体而处于静止时，发现杠杆右端上翘，此时应将杠杆两端的平衡螺母向_______（选填“左”或“右”）调节，使杠杆在水平位置平衡。这样做的目的是①消除杠杆自身重力对实验的影响；②____________。（2）在图中甲中，每个钩码重0.5N，杠杆上每格等距。小明在图甲中的A处施加一个竖直方向的力1F，使杠杆在水平位置平衡，则力1F的方向__________（选填“竖直向上”或“竖直向下”），大小为__________N。（3）若在A处施加斜向上的力2F，如图乙所示，使杠杆仍在水平位置平衡。则2F将______1F。例16例15超级名师工作室7（选填“大于”、“等于”或“小于”）。2、测滑轮组机械效率：W有=hG重(h为重物提升高度）W总=FS(S为绳子自由端的伸长）W额=hG动S=nh(n为吊着动滑轮的绳子段数）（1）实验器材：弹簧测力计、钩码、铁架台、定滑轮、动滑轮各一个、一根足够长的细绳、刻度尺。（2）要测的物理量：物重G、拉力F、重物上升的距离h、弹簧测力计移动的距离S（3）操作注意点：竖直向上匀速拉动弹簧测力计（4）相同的滑轮组，绕绳方法虽不同，当提升相同的重物时，机械效率是相同的；用同样的滑轮组提升不同的重物，重物越重滑轮组的机械效率越大，若不计拉线质量和滑轮轴间摩擦，则：额外W＝hG动（5）滑轮组的机械效率：η=（有W/总W）×100％=动G/(）（重动GG×100％例17：（2014连云港）用如图所示装置测量动滑轮的机械效率。实验时，竖直向上的匀速拉动弹簧测力计，使挂在动滑轮下面的钩码缓缓上升．实验数据如下表：序号动滑轮重G动/N钩码重力G/N钩码上升高度h/m绳的拉力F/N绳端移动距离s/m机械效率η①0.110.20.60.483.3%②0.120.21.10.4③0.220.21.20.483.3%（1）第②次实验时，测得动滑轮的机械效率约为．（2）分析表中数据可知，对于同一动滑轮，所提升钩码的重力增大，机械效率将；提升相同重力的钩码时，动滑轮的重力增大，其机械效率将．（选填“增大”、“减小”或“不变”）（3）分析表中数据可知，F≠，可能的原因是：．（练习题1图）超级名师工作室8练习题：1、如图是人抬独轮车车把时的简化示意图，此时独轮车相当于一个（省力/费力）杠杆；若动力臂是阻力臂的3倍，物体和车总重G为1200N，抬起车把的力F为N。2、下图是使用简单机械匀速提升同一物体的四种方式（不计机械重和摩擦），其中所需动力最小的是（）3、如图所示，用滑轮组提升重物时，重800N的物体在10s内匀速上升了1m．已知拉绳子的力F为500N，则提升重物的过程中（）A．做的有用功是800JB．拉力F的功率是80WC．绳子自由端被拉下3mD．滑轮组的机械效率是60%4、为了将重为600N的物体运送到6m高的楼顶上，甲工人利用图甲的滑轮组施加300N拉力在30s的时间内完成任务，此过程中绳子自由端移动的距离为_______m，拉力的功率为_________W；乙工人搭建了图乙所示的斜面，斜面长12m、高6m，乙工人沿斜面方向施加400N的拉力匀速将重物也成功运送到楼顶，该过程中斜面的机械效率为__________，物体所受斜面的摩擦力为___________N.5、建筑工地有一块6000N的重物放在水平地面上，与地面的接触面积是50dm2．现用如图所示的滑轮组匀速提升，在重物上升0.8m的过程中，该滑轮组的机械效率为80%．（不计滑轮组摩擦及绳重）则：(1)重物对水平地面的压强为多大？(2)拉力F为多大？(3)动滑轮重为多少？(4)若提升的重物增加1500N，则此时滑轮组效率为多大？（解答要求：要写出依据的主要公式或变形公式，要有数据代入和运算结果）