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一、复习引入新课复习:1.什么是功?功的两个主要因素是什么?2.将重20N的重物匀速举高2m,人需做多少功?探究活动:因装修房子的需要,要把沙子从一楼运往三楼。方案:1.将沙子装进桶里提上三楼;2.将沙子装进桶里用动滑轮提上三楼;3.将沙子装进袋子里用动滑轮提上三楼;问题;那种方案较好?二、新知讲解【知识网络】一、杠杆1定义:在力的作用下绕着固定点转动的硬棒叫杠杆。说明:①杠杆可直可曲,形状任意。②有些情况下,可将杠杆实际转一下,来帮助确定支点。如:鱼杆、铁锹。2五要素──组成杠杆示意图。①支点:杠杆绕着转动的点。用字母O表示。②动力:使杠杆转动的力。用字母F1表示。③阻力:阻碍杠杆转动的力。用字母F2表示。④动力臂:从支点到动力作用线的距离。用字母L1表示。⑤阻力臂:从支点到阻力作用线的距离。用字母L2表示。画力臂方法:一找支点、二画线、三连距离、四标签。3研究杠杆的平衡条件:杠杆平衡指:杠杆(静止))))动)或(匀速转动)。实验前:应调节杠杆两端的螺母,使杠杆在(水平位置)平衡。这样做的目的是:可以方便的从杠杆上量出力臂。结论:杠杆的平衡条件(或杠杆原理)是:写4.分类:二、滑轮1.定滑轮:①定义:中间的轴固定不动的滑轮。②实质:等臂杠杆。③特点:使用定滑轮不能省力但是能改变动力的方向。④对理想的定滑轮(不计轮轴间摩擦)F=G。绳子自由端移动距离SF(或速度vF)=重物移动的距离SG(或速度vG)名称结构特征优缺点应用举例省力杠杆动力臂大于阻力臂省力、费距离撬棒、铡刀、动滑轮、轮轴、羊角锤、钢丝钳、手推车费力杠杆动力臂小于阻力臂费力、省距离缝纫机踏板、起重臂、人的前臂、理发剪刀、钓鱼杆等臂杠杆动力臂等于阻力臂不省力不费力天平,定滑轮2.动滑轮:①定义:和重物一起移动的滑轮。(可上下移动,也可左右移动)②实质:动滑轮的实质是:动力臂为阻力臂2倍的省力杠杆。③特点:使用动滑轮能省一半的力,但不能改变动力的方向。④理想的动滑轮(不计轴间摩擦和动滑轮重力)则:F=21G只忽略轮轴间的摩擦则,拉力F=21(G物+G动)绳子自由端移动距离SF(或vF)=2倍的重物移动的距离SG(或vG)3.滑轮组①定义:定滑轮、动滑轮组合成滑轮组。②特点:使用滑轮组既能省力又能改变动力的方向。③理想的滑轮组(不计轮轴间的摩擦和动滑轮的重力)拉力F=n1G。只忽略轮轴间的摩擦,则拉力F=n1(G物+G动)。绳子自由端移动距离SF(或vF)=n倍的重物移动的距离SG(或vG)。④组装滑轮组方法:根据“奇动偶定”的原则。结合题目的具体要求组装滑轮。三、机械效率:1、有用功:定义:对人们有用的功。公式:W有用=Gh(提升重物)=W总-W额=ηW总斜面:W有用=Gh2、额外功:定义:并非我们需要但又不得不做的功公式:W额=W总-W有用=G动h(忽略轮轴摩擦的动滑轮、滑轮组)斜面:W额=fL3、总功:定义:有用功加额外功或动力所做的功公式:W总=W有用+W额=FS=W有用/η斜面:W总=fL+Gh=FL4、机械效率:①定义:有用功跟总功的比值。②公式:斜面:定滑轮ηW有用W总=ηGhFL=ηGhFS=GhFh=GF=ηGhFS=GhF2h=G2F=ηGhFS=GhFnh=GnF=动滑轮:滑轮组③有用功总小于总功,所以机械效率总小于1。通常用百分数表示。某滑轮机械效率为60%表示有用功占总功的60%。④提高机械效率的方法:减小机械自重、减小机件间的摩擦。5、机械效率的测量:①原理:②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S③器材:除钩码、铁架台、滑轮、细线外还需刻度尺、弹簧测力计。④步骤:必须匀速拉动弹簧测力计使钩码升高,目的:保证测力计示数大小不变。⑤结论:影响滑轮组机械效率高低的主要因素有:A动滑轮越重,个数越多则额外功相对就多。B提升重物越重,做的有用功相对就多。C摩擦,若各种摩擦越大做的额外功就多。绕线方法和重物提升高度不影响滑轮机械效率。三.典型例题1、如图所示,做出图中各杠杆的动力和阻力的力臂。【变式1】下列关于动力F1力臂的作图中,正确的是()A.B.C.D.【变式2】ηW有用W总=GhFS=3、用一条长2m的扁担挑物品,前后两端分别挂有300N和200N的箱子。要使扁担保持水平平衡,肩应离扁担前端多远?4、在探究杠杆平衡条件的实验中,如果杠杆右侧高左侧低,则可将左侧的平衡螺母向调节,使其在水平位置平衡。如图所示,在支点左侧20cm刻度处挂3个重均为0.5N的钩码,在支点右侧15cm刻度处用弹簧测力计拉杠杆,使其水平平衡。要使弹簧测力计示数最小,弹簧测力计的拉力应沿方向,此时读数为N。【变式1】在探究杠杆平衡条件的实验中,多次改变力和力臂的大小主要是为了()A.减小摩擦B.使每组数据更准确C.多次测量取平均值减小误差D.获取多组实验数据归纳出物理规律【变式2】如图所示,是“探究杠杆平衡条件”的装置图.(1)实验前为方便测量力臂长度,应将杠杆调节到平衡,如果杠杆的左端向下倾斜,平衡螺母应向端调节.(2)实验记录的数据如表所示,收集多组数据的目的是;实验得到的结论是(用字母符号表示).实验次数动力F1/N动力臂L1/cm阻力F2/N阻力臂L2/cm10.5101520.5151.5531.5203104220410(3)图中杠杆处于平衡状态,每个钩码受到的重力是0.5N,则弹簧测力计竖直向下的拉力是N;拉着弹簧测力计,逐渐向右倾斜,并保持杠杆平衡,弹簧测力计的示将.y-com30302020101005、下列四种情形中所使用的杠杆属千省力杠杆的是()【变式】图3所示的简单机械中属于费力杠杆的是()5、如图所示,不计轮与轴的摩擦及滑轮的重力,物体处于平衡状态时()A.m1=m2B.m1=2m2C.m2=2m1D.m1=4m26、如图所示的装置中,不计滑轮摩擦,当水平向右的拉力F=5N时,物体恰能匀速的向右运动,求物体所受地面摩擦力的大小。7、如图所示一根质地不均匀的木棒横放在地上,重心为O点,抬起它的左端需要200N,抬起它的右端需要300N,则(1)木棒的OA段重还是OB段重?(2)木棒本身重多少N?8、如图所示,用水平方向的力F拉绳子的一端P,使物体A以2m/s的速度向左匀速运动,此时弹簧测力计的示数为8N。不计滑轮、绳、弹簧的测力计的重力及绳与滑轮间的摩擦,则物体A与水平面的摩擦力及2秒内P端移动的距离分别为()A.8N,4mB.8N,8mC.16N,4mD.16N,8m【变式】如图所示,用力F将重物匀速提起,滑轮重不计,则重物重力G与力F的关系是()A.F=GB.F=2GC.F=G/2D.无法确定9、如图所示,通过滑轮组用100N的拉力在20s内将重为240N的物体匀速提高2m,(不计绳重和摩擦),求:(1)绳子自由端的移动速度为多大?(2)动滑轮重力多大?(3)若重物再增加120N,要使重物匀速上升,作用在绳子自由端的拉力至少多大?10、如图所示,质量不计的不等臂杠杆两端分别挂上实心铁球A、B时,恰好能使杠杆在水平位置平衡。若将A和B同时浸没在水中,则杠杆的状态是()FA.右端下沉B.左端下沉C.仍然平衡D.不能判定【变式】等臂杠杆的两端各悬挂一个质量相等的实心铜球和铁球,杠杆保持平衡,如图所示。若将两球同时没入水中,杠杆将(ρ铜ρ铁)A.仍保持平衡B.挂铁球的一端下降C.挂铜球的一端下降D.无法确定11、如图7所示,工人用滑轮组吊起质量为l0kg的箱子,工人施加的拉力为250N,箱子10s内被匀速竖直提升了2m,不计绳重和摩擦,取g=10N/kg。求:(l)箱子受到的重力;(2)工人做的有用功;(3)滑轮组的机械效率;(4)工人所做总功的功率。【变式1】如图所示(滑轮组的绕绳未画出),人以600N的力向下拉动绕在滑轮组的绳子一端10秒,使绳端向下移动了1.5m,重物匀速上升了0.5m,已知滑轮组的机械效率为70%(g=10N/kg).(1)按题意画出滑轮组的绕绳.(2)人所做功的功率多大?(3)被吊起的重物质量多大?【变式2】用如图所示的滑轮组提升货物,已知动滑轮重30N,货物重360N、上升速度是0.3m/s,拉力F的功率是180W(不计绳重)。求:⑴滑轮组的机械效率η⑵货物上升3m过程中,克服摩擦力做的功。12、如右图所示,已各斜面长5m,高3m,绳端拉力为50N。利用这个滑轮装置将重100N的物体在5s内从斜面的底端匀速拉到顶端。在此过程中:(1)物体沿斜面向上运动的速度为多少?(2)绳端移动的距离是多少?(3)拉力的功和功率各是多少?(4)拉力的机械效率是多少?【变式】如图23所示,物重G为2000N,斜面长5m,高3m,斜面和滑轮组装置的总机械效率为80%,若将重物沿斜面以0.2m/s的速度拉上来,求:(1)所需拉力F是多少?(2)机械的总功率是多少?13、如图所示,斜面长S=10m,高h=4m.用沿斜面方向的推力F,将一个重为100N的物体由斜面底端A匀速推到顶端B.运动过程中物体克服摩擦力做了100J的功.求:(1)运动过程中克服物体的重力做的功;(2)斜面的机械效率;(3)推力F的大小.【变式】现有重800N的木箱A,小李同学想把它搬到高为6m、长为10m的斜面上,如图所示,他站在斜面上,沿斜面向上用600N的拉力使木箱A以0.2m/s的速度匀速从斜面底端到达斜面顶端.求:(1)小李同学拉木箱的功率是多大?(2)该斜面的机械效率是多少?(3)木箱A在斜面上匀速运动时受到的摩擦力是多大?1.在生产生活中常使用如图所示的简单机械,其中一定不能省力的做法是()A.B.C.D.2.人体内的杠杆大多是由肌肉和骨骼组成的。图1中属于省力杠杆的是()3.骑自行车上一个陡坡时,有经验的同学会沿S型路线骑行,他这样做是为了()A.缩短上坡过程中所走的路程B.减少上坡过程中所做的功C.减小上坡过程中所施加的力D.缩短上坡过程中所用的时间4.如图所示,小丽用滑轮组匀速提升一个重为600N的物体,物体上升的速度为0.1m/s,人拉绳的力F为250N,不计绳重和摩擦,下列说法不正确的是()A.人拉绳做功的功率为75WB.滑轮组的机械效率为80%C.绳子自由端移动的速度为0.3m/sD.动滑轮重为100N5.下列关于机械效率的说法正确的是()A.机械效率不可能达到100%B.随着科学技术的发展,机械效率可能会大于100%C.滑轮组的机械效率一定大于动滑轮的机械效率D.杠杆的机械效率一定大于动滑轮的机械效率6.如图所示,物体G在竖直向上的拉力F的作用下,匀速上升0.2m。已知G=18N,F=1ON。这一过程中,不能得到的结论是()A.绳子自由端上升0.4mB.拉力F做功4JC.动滑轮重为2ND.该动滑轮的机械效率为90%7.某实验小组分别用如图所示的甲、乙两个滑轮组(每个滑轮重相同)匀速提起相同的重物.不计绳重及摩擦,下列说法正确的是()A.甲图省力,机械效率甲图大B.甲图省力,机械效率一样大C.乙图省力,机械效率一样大D.乙图省力,机械效率乙图大8、将一定滑轮改为动滑轮使用,则它的机械效率在不计绳重和摩擦时()A.一定提高B.一定降低C.一定不变D.无法判断9.如图所示,利用轻质滑轮组匀速拉动水平地面上重为300N的物体,拉力F的大小为30N。若物体和地面之间的摩擦力大小为45N,则A处的拉力大小和滑轮组的机械效率分别为()A.45N、50%B.45N、75%C.60N、50%D.60N、75%10.如图6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()11.-个滑轮组经改进后提高了机械效率,用它将同一物体匀速提升同样的高度,改进后与改进前相比()A.有用功减少,总功减少B.有用功增加,总功增加C.有用功不变,总功不变D.有用功不变,总功减少12.如图所示的轻质杠杆,AO小于BO,在A、B两端悬挂重物G1和G2后杠杆平衡。若将G1和G2同时向支点O移ABCD图6F3F1F2F4动相同的距离,则()A.杠杆仍保持平衡B.杠杆的A端向下倾斜C.杠杆的B端向下倾斜D.无法判断13.如图所示,
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