（福建专版）2020中考物理复习方案 第01篇 教材复习 第二单元 力学 第09课时 机械与人 第0

第9课时机械与人第1讲杠杆、滑轮、机械效率简图定义在力的作用下绕着固定点转动的硬棒叫杠杆五要素支点杠杆绕着转动的点(O)动力使杠杆转动的力(F1)阻力阻碍杠杆转动的力(F2)动力臂从支点到动力作用线的(l1)阻力臂从支点到阻力作用线的(l2)教材梳理夯实基础重难探究逐个击破考点一杠杆1.杠杆基本知识距离距离教材梳理夯实基础重难探究逐个击破[点拨]力臂是从支点到力的作用线的距离,而不是从支点到力的作用点的距离。作垂线段时,若需要延长或反向延长力的作用线,延长线一定要画成虚线。说明①动力、阻力都是杠杆受到的力,作用点在杠杆上;②动力、阻力的方向不一定相反,但它们使杠杆转动的方向相反（续表）教材梳理夯实基础重难探究逐个击破2.杠杆平衡的条件：动力×动力臂=阻力×阻力臂(F1l1=F2l2)。3.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l1l2F1F2省力、撬棒、铡刀、羊角锤、起子、独轮车费力杠杆l1l2F1F2、省距离理发剪刀、钓鱼竿、镊子、筷子、船桨等臂杠杆l1l2F1F2不省力、不费力天平、定滑轮费距离费力==教材梳理夯实基础重难探究逐个击破考点二滑轮项目定滑轮动滑轮滑轮组定义轴固定不动的滑轮轴随物体一起运动的滑轮由定滑轮和动滑轮组合而成的装置示意图实质杠杆动力臂是阻力臂倍的杠杆等臂二教材梳理夯实基础重难探究逐个击破（续表）项目定滑轮动滑轮滑轮组力的关系(不计滑轮重和摩擦)距离的关系s=h作用改变既可,也可以改变F1=12F2F1=F2F=𝟏𝒏Gs=2hs=nh力的方向省力省力力的方向教材梳理夯实基础重难探究逐个击破考点三其他简单机械名称斜面轮轴示意图定义斜面是一种可以省力的简单机械,但必须多移动距离由轮和轴组成,能绕固定轴转动的简单机械原理(不计摩擦)Fl=Gh,由公式可知,斜面越长越省力,轮轴是可以连续转动的杠杆,动力F1作用在轮上可省力,若作用在轴上则费力应用螺旋楼梯、盘山公路、螺丝钉方向盘、水龙头、扳手𝐹2𝐹1=𝑅𝑟教材梳理夯实基础重难探究逐个击破考点四机械效率1.三种功及计算三种功概念计算方法有用功为了达到目的而必须做的功W有=G物h,W有=fs物额外功我们不需要但又不得不做的功W额=G动h(忽略摩擦和绳重),W额=W总-W有总功有用功和额外功W总=;W总=Fs,W总=Pt之和W有+W额教材梳理夯实基础重难探究逐个击破2.机械效率定义有用功跟总功的,用符号表示公式说明机械效率是一个比值,通常用百分数表示,由于有用功总总功,故机械效率总[点拨]提高机械效率的方法：①增加物重来增大有用功;②减小摩擦和机械自重来减小额外功。比值ηη=𝑾有𝑾总×100%小于小于1教材梳理夯实基础重难探究逐个击破探究一杠杆及杠杆平衡条件例1[2019·福建]图9-1是我国古代劳动人民在工地上运送巨木的情景。架在支架上的横杆属于(选填“省力”“费力”或“等臂”)杠杆;支架下面垫有面积较大的石块,是为了(选填“增大”或“减小”)对地面的压强。图9-1省力减小教材梳理夯实基础重难探究逐个击破例2[2019·重庆B卷]如图9-2所示,在“探究杠杆平衡条件”实验中,弹簧测力计从位置A逆时针转到位置B,杠杆仍在水平位置平衡,则弹簧测力计的示数将()A.变大B.变小C.不变D.不能确定图9-2[答案]A[解析]弹簧测力计从位置A逆时针转到位置B,拉力的力臂变小,杠杆仍在水平位置平衡,根据杠杆的平衡条件F1l1=F2l2知拉力应变大,故选A。教材梳理夯实基础重难探究逐个击破例3在对汽车的发动机做检修时需要将引擎盖抬起,抬起过程应用了杠杆原理。图9-3乙为引擎盖的受力分析示意图：引擎盖可绕O点自由转动,A为引擎盖重心位置。由图乙可知,该杠杆属于杠杆。在引擎盖抬起过程中,重力G的力臂逐渐。图9-3省力变小教材梳理夯实基础重难探究逐个击破例4[2018·龙岩模拟]图9-4中,O是杠杆OA的支点,请画出重物B的重力示意图和绳子拉力F的力臂。图9-4如图所示例5[2019·德阳]如图9-5所示,分别用甲、乙两种形式的滑轮组把重为400N的物体匀速向上提起;已知每个滑轮重20N,忽略绳子的重力以及滑轮与绳子的摩擦,图甲中车对绳子的拉力为N,图乙中人对绳子的拉力为N。图9-5探究二滑轮、滑轮组教材梳理夯实基础重难探究逐个击破400210[解析]图甲中使用的是两个定滑轮,忽略绳子的重力以及滑轮与绳子的摩擦,车对绳子的拉力F甲=G=400N;图乙中使用的是一动一定的滑轮组,n=2,忽略绳子的重力以及滑轮与绳子的摩擦,人对绳子的拉力F乙=12(G+G动)=12×(400N+20N)=210N。教材梳理夯实基础重难探究逐个击破例6[2019·自贡]如图9-6所示,物体A、B的重分别为20N、10N,滑轮重和滑轮与绳子间的摩擦忽略不计,此时物体A在水平面上向右做匀速直线运动。若用力F向左拉物体A,使物体A向左做匀速直线运动,则()A.F=20NB.F=10NC.F=5ND.F=30N图9-6[答案]B[解析]由图知,此滑轮组由2段绳子承担物重,所以物体A水平向右做匀速直线运动时,受到绳的拉力FA=GB=×10N=5N;在水平方向A受到的摩擦力和绳对A的拉力平衡,所以f=FA=5N,方向水平向左;若使物体A向左做匀速直线运动,则A受摩擦力水平向右,则F=FA+f=5N+5N=10N。探究三机械效率教材梳理夯实基础重难探究逐个击破例7如图9-7所示,工人用200N的力将重500N的物体匀速提升2m,共用了10s,若在此过程中,忽略绳重和摩擦。下列说法正确的是()A.动滑轮的重是50NB.该滑轮组的机械效率为40%C.工人拉力的功率是100WD.绳子自由端移动的速度为0.6m/s图9-7教材梳理夯实基础重难探究逐个击破[解析]不计摩擦和绳重,拉力F=13(G+G轮),则动滑轮的重力G轮=3F-G=3×200N-500N=100N,故A错误;有用功W有=Gh=500N×2m=1000J,拉力端移动的距离s=3h=3×2m=6m,拉力做功W总=Fs=200N×6m=1200J,滑轮组的机械效率η=𝑊有𝑊总×100%=1000J1200J×100%≈83.3%,故B错误;工人拉力的功率P=𝑊总𝑡=1200J10s=120W,故C错误;绳子自由端移动的距离是6m,绳子自由端移动的速度v=𝑠𝑡=6m10s=0.6m/s,故D正确。[答案]D教材梳理夯实基础重难探究逐个击破例8[2019·福建]工人用图9-8的机械将物体匀速提升到某一高度,若物体的重力与滑轮的重力之比G物∶G滑轮=9∶1,忽略绳重与摩擦的影响,则机械效率为()A.10%B.45%C.80%D.90%图9-8[解析]η=𝑊有𝑊总=𝐺物ℎ𝐹𝑠=𝐺物ℎ12×(𝐺物+𝐺滑轮)×2ℎ=𝐺物𝐺物+𝐺滑轮=11+𝐺滑轮𝐺物=11+19=90%,故ABC错误,D正确。[答案]D教材梳理夯实基础重难探究逐个击破例9[2019·朝阳区校级模拟]如图9-9所示,把重力为600N的物体匀速推到斜面顶端,斜面长为2m,高为1m,实际推力为400N,所花时间为5s。那么,将物体从底部推到顶部所做的有用功是J,推力做功J,推力的功率是W,物体与斜面间的摩擦力是N,整个装置的机械效率是。图9-960080016010075%教材梳理夯实基础重难探究逐个击破[解析]有用功：W有用=Gh=600N×1m=600J,推力做的总功：W总=Fs=400N×2m=800J,推力做功的功率：P=𝑊总𝑡=800J5s=160W;额外功：W额外=W总-W有用=800J-600J=200J,由W额外=fs得摩擦力f=100N;斜面的机械效率：η=𝑊有用𝑊总=600J800J=75%。教材梳理夯实基础重难探究逐个击破例10[2018·福州质检]如图9-10甲所示,用滑轮组将1.5kg的物体匀速提高0.5m,拉力F甲为10N,不计绳重和摩擦,则该滑轮组的机械效率为。若将绳子的绕线方式改为如图乙所示,则机械效率将(选填“变大”“不变”或“变小”)。(g取10N/kg)图9-1075%不变教材梳理夯实基础重难探究逐个击破例11[2019·苏州]如图9-11所示,利用动滑轮提升货物。在竖直向上、大小为250N的拉力F作用下,重为400N的货物在20s的时间内匀速上升5m。求：(1)有用功W有。(2)拉力F的功率P。(3)此过程中动滑轮的机械效率η。图9-11解：(1)有用功W有=Gh=400N×5m=2000J。教材梳理夯实基础重难探究逐个击破例11[2019·苏州]如图9-11所示,利用动滑轮提升货物。在竖直向上、大小为250N的拉力F作用下,重为400N的货物在20s的时间内匀速上升5m。求：(2)拉力F的功率P。图9-11(2)拉力F做的功为总功,W总=Fs=F·2h=250N×2×5m=2500J,根据W=Pt,可得拉力F的功率P=𝑾总𝒕=𝟐𝟓𝟎𝟎𝐉𝟐𝟎𝐬=125W。教材梳理夯实基础重难探究逐个击破例11[2019·苏州]如图9-11所示,利用动滑轮提升货物。在竖直向上、大小为250N的拉力F作用下,重为400N的货物在20s的时间内匀速上升5m。求：(3)此过程中动滑轮的机械效率η。图9-11(3)动滑轮的机械效率η=𝑾有𝑾总=𝟐𝟎𝟎𝟎𝐉𝟐𝟓𝟎𝟎𝐉=80%。实验突破素养提升【实验设计】1.让支点处于均匀杠杆中央的目的：消除杠杆自重对实验造成的影响。2.让杠杆在水平位置平衡的目的：便于从杠杆上直接读出力臂,且避免杠杆自重对实验的影响。3.平衡螺母的调节：左高左调,右高右调。注意：实验开始后,不能再调节平衡螺母。【实验结论、交流与反思】4.弹簧测力计换成钩码的好处：能直接测出拉力的大小,可以改变用力的方向。突破一探究杠杆的平衡条件实验突破素养提升5.分析数据总结杠杆的平衡条件：动力×动力臂=阻力×阻力臂,表达式：F1l1=F2l2。6.实验中判断杠杆是否平衡的方法：看两边的力和力臂的乘积是否相等,若不相等,哪边的乘积大,杠杆就向哪边倾斜。7.弹簧测力计从竖直拉杠杆变成倾斜拉杠杆,弹簧测力计的示数变大的原因：拉力的力臂变小。8.多次实验的目的：消除实验的偶然性,使实验结论更具有普遍性。9.力臂和最小拉力的作图。10.生活中常见的杠杆以及杠杆类型的判断。实验突破素养提升例1用如图9-12所示的装置做“探究杠杆的平衡条件”实验。图9-12(1)实验开始时,杠杆的位置如图甲所示,为使杠杆在水平位置平衡,应将杠杆的平衡螺母向(选填“左”或“右”)移动。右(2)如图乙所示,在左刻度线“2”处挂2个钩码,在右刻度线“4”处用调好的弹簧测力计竖直向下拉杠杆,杠杆在水平位置平衡时,弹簧测力计的示数为F1,将弹簧测力计斜向左拉,杠杆在水平位置平衡时,其示数F1'F1;再将弹簧测力计斜向右拉,杠杆在水平位置平衡时,其示数F1″F1。(均选填“”“=”或“”)(3)由实验得到的结论是。得到实验结论后,利用图乙所示的装置,只借助杠杆上的刻度线,右侧只使用弹簧测力计,左侧只悬挂重物。若弹簧测力计的量程是0~2.5N,当杠杆在水平位置平衡时,通过计算可知,悬挂的重物最重可达N。实验突破素养提升动力×动力臂=阻力×阻力臂(或F1l1=F2l2)12.5实验突破素养提升·实验拓展·(4)实验中一般选取杠杆的中央位置为杠杆的支点,这样做的好处是减小。(5)实验前调节杠杆在水平位置平衡,这样做的好处是。(6)下列正在使用中的杠杆：用镊子取砝码、用扳手拧螺母、用钉锤拔钉子,其中用到的工具中属于费力杠杆的是。杠杆自重对实验的影响便于从杠杆上直接读出镊子力臂实验突破素养提升【实验设计】1.实验器材：滑轮组、铁架台、细绳、弹簧测力计、刻度尺、钩码。3.实验中注意绳子的自由端若最终与动滑轮相绕,则要匀速、竖直向上拉动物体。【实验结论】4.实验结论：同一滑轮组,提升物体越重,机械效率越高;不同滑轮组提升同一重物,动滑轮越轻(个数少或质量小),机械效率越高。滑轮组的机械效率与提升物体的高度和速