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1、第12课时简单机械,知识梳理,自主测试,一,二,三,一、杠杆 1.定义 一根硬棒,在力的作用下能够绕着固定点转动,这根硬棒就叫杠杆。,知识梳理,自主测试,一,二,三,2.杠杆的五要素 (1)支点:杠杆可以绕其转动的点O。 (2)动力:使杠杆转动的力F1。 (3)阻力:阻碍杠杆转动的力F2。 (4)动力臂:从支点O到动力F1作用线的距离l1。 (5)阻力臂:从支点O到阻力F2作用线的距离l2。 3.杠杆的平衡条件 (1)文字表达式:动力动力臂=阻力阻力臂。 (2)数学表达式:F1l1=F2l2。,知识梳理,自主测试,一,二,三,4.杠杆的分类,知识梳理,自主测试,一,二,三,知识梳理,自主测试,
2、一,二,三,二、滑轮,知识梳理,自主测试,一,二,三,知识梳理,自主测试,一,二,三,三、机械效率 1.有用功和额外功 (1)有用功:为了达到目的必须要做的功,用W有表示。 (2)额外功:并非需要但不得不做的功,用W额表示。 (3)总功:有用功与额外功之和,用W总表示。 2.机械效率 (1)定义:有用功跟总功的比值。 (3)影响滑轮组机械效率的因素:提升的物重、动滑轮重及机械装置间的摩擦。,知识梳理,自主测试,一,二,三,3.测量滑轮组的机械效率 (2)注意事项:必须匀速拉动弹簧测力计使钩码升高,保证测力计示数大小不变。,知识梳理,自主测试,1,2,3,4,1. 如图所示,杠杆AOB用细线悬挂
3、起来,分别在A、B两端挂上质量为m1、m2的重物时,杠杆平衡,此时AO恰好处于水平位置,AO=BO,不计杠杆重力,则m1、m2的大小关系为() A.m1m2B.m1m2 C.m1=m2D.无法判断 答案:B,知识梳理,自主测试,1,2,3,4,解析:杠杆示意图如下 根据杠杆的平衡条件F1L1=F2L2可知,G1L1=G2L2,m1gL1=m2gL2,即m1L1=m2L2,力与相应的力臂成反比关系,从图中可以看出力臂L1L2,所以物体的重力G1G2,即m1m2。,知识梳理,自主测试,1,2,3,4,2.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() 答
4、案:D,知识梳理,自主测试,1,2,3,4,3.如图所示,工人利用滑轮组以250 N的拉力将400 N的水泥匀速提高2 m。则此过程中,工人拉力做的功是 J;该滑轮组的机械效率是;工人对地面的压力与其重力相比要(选填“大”或“小”)。 答案:1 00080%小,知识梳理,自主测试,1,2,3,4,解析:由题图可知,承担动滑轮和水泥的绳子的段数n=2,由题图可知,绳端移动的距离s=nh=22 m=4 m,工人拉力做的功W总=Fs=250 N4 m=1 000 J,拉力做的有用功W有=Gh=400 N2 m=800 J,滑轮组的机械效率 =80%;因工人对地面的压力等于自身的重力减去绳端在竖直方向
5、的分力,所以,工人对地面的压力与其重力相比要小。,知识梳理,自主测试,1,2,3,4,4.小华探究杠杆平衡条件时,使用的每个钩码的质量均为 50 g,杠杆上相邻刻线间的距离相等。小华将杠杆调节水平平衡后,在杠杆上的B点悬挂了3个钩码,如图所示。为使杠杆保持水平平衡状态,应该在A点悬挂个钩码。 答案:2 解析:根据杠杆的平衡条件可得GAlA=GBlB,即nAm0g3l0=3m0g2l0,则nA=2。,1,2,3,1.杠杆的动态变化问题 杠杆在静止时满足杠杆的平衡条件,在缓慢或匀速转动时也满足杠杆的平衡条件。 杠杆的动态变化问题主要有以下两种类型: 类型一:由力臂变化判断力的变化 此类问题的解题思
6、路是利用杠杆的平衡条件,当其中的一个量发生改变时,会引起其他量发生改变,首先确定不变量,之后由杠杆的平衡条件得出结论。,1,2,3,【例1】 如图所示,作用在杠杆一端且始终与杠杆垂直的力F,将杠杆缓慢地由位置A拉至位置B,在这个过程中,力F的大小将() A.不变 B.变小 C.变大 D.先变大后变小 解析:在杠杆缓慢由A到B的过程中,动力臂OA的长度没有变化,阻力G的大小没有变化,而阻力臂L却逐渐增大;由杠杆的平衡条件知FOA=GL,当OA、G不变时,L越大,那么F越大;因此拉力F在这个过程中逐渐变大。 答案:C,1,2,3,1,2,3,如图所示,轻质杠杆AB可以绕O点转动,在A点用细线悬挂一
7、重物,在B点施加一竖直向下的动力,使杠杆在水平位置保持平衡。若将动力的方向改为沿虚线方向,仍使杠杆在水平位置保持平衡,则() A.动力臂增大,动力增大B.动力臂增大,动力减小 C.动力臂减小,动力减小D.动力臂减小,动力增大 答案:D,1,2,3,解析: 当动力方向沿竖直向下时,动力臂为OB,当动力的方向改为沿虚线方向时,其动力臂为如图OC,由题图可知,沿虚线方向的动力臂OC小于OB,即动力臂减小;因为杠杆始终在水平位置平衡,所以阻力臂始终等于OA,根据杠杆的平衡条件可知,在阻力和阻力臂的乘积一定时,动力臂减小,动力就增大,故选项D正确。,1,2,3,类型二:由力或力臂的改变判断杠杆是否平衡
8、此类问题的解题思路是根据题意判断动力与动力臂的乘积、阻力和阻力臂的乘积,加以比较。 【例2】 右图中杠杆处于平衡状态。如果将物体A和B同时向靠近支点的方向移动相同的距离,下列判断正确的是() A.杠杆仍能平衡 B.杠杆不能平衡,左端下沉 C.杠杆不能平衡,右端下沉 D.无法判断,1,2,3,解析:原来杠杆在水平位置处于平衡状态,此时作用在杠杆上的力分别为物体A、B的重力,其对应的力臂分别为OC、OD,根据杠杆的平衡条件可得mAgOC=mBgOD,由题图可知,OCmB。当向支点移动相同的距离l时,两边的力臂都减小l,此时左边的力与力臂的乘积为mAg(OC -l)=mAgOC-mAgl,右边的力与
9、力臂的乘积为mBg(OD -l)=mBgOD-mBgl,由于mAmB,所以mAglmBgl;所以mAgOC -mAglmBgOD-mBgl。因此,杠杆将向悬挂B物体的一端即右端倾斜,故选C。 答案:C,1,2,3,如图所示,在调节平衡后的杠杆两侧,分别挂上相同规格的钩码,杠杆处于平衡状态。如果两侧各去掉一个钩码,则() A.左端下降 B.右端下降 C.仍然平衡 D.无法判断 答案:A 解析:从题图装置可以看出,此时杠杆是不等臂杠杆,左右力臂之比是23,设每个钩码的重力为G,每格的长度为l,若两侧各去掉一个钩码,则左侧为2G2l=4Gl,右侧为G3l=3Gl,由于4Gl3Gl,所以左端下降。,1
10、,2,3,2.关于滑轮组的绕法问题 关于滑轮组的问题一般有两类:一类是根据滑轮组的组装方式,求绳子的受力情况;另一类是已知绳子的受力情况设计组装滑轮组,画出滑轮组的连线图。,1,2,3,【例3】 请在图中用笔画线代替绳子,将两个滑轮连成滑轮组,要求人用力往下拉绳使重物升起。 解析:人用力往下拉绳使重物升起,说明最后绕过的是定滑轮,按此反向绕线,绳子的起始端系在定滑轮上。 答案:如图所示,1,2,3,1,2,3,如图所示,某人站在地面上使用滑轮组提升重物,请画出他使用滑轮组最省力的绕法。,1,2,3,答案:如图所示: 解析:在地面提升重物且最省力,应该动力向下,则有四股绳吊着动滑轮,根据奇动偶定
11、法依次连接。,1,2,3,3.关于滑轮组的机械效率问题 机械效率是初中物理力学的重点问题,特别是滑轮组类的机械效率问题。此类题目所涉及的主要物理量有:机械效率、有用功W有、额外功W额、总功W总、物体重G、物体升高的高度h、作用在绳子自由端的拉力F、绳子自由端移动的距离s、承担重物的绳子的段数n。 有用功是使物体升高h所做的功,即W有=Gh。 额外功是克服动滑轮所受重力、绳子的重力和滑轮与轴的摩擦所做的功;若不计绳重及摩擦,额外功是动滑轮重G动与升高高度h的乘积,即W额=G动h。,1,2,3,1,2,3,【例4】 如图所示的滑轮组的机械效率是75%,物体的重力为150 N。用滑轮组匀速将物体提升2 m,所用拉力F为N。 解析:拉力做的有用功 W有=Gh=150 N2 m=300 J 拉力移动的距离s=2h=22 m=4 m 答案:100,1,2,3,如图所示,用一个重为2 N的动滑轮,把G物=12 N的物体在2 s内匀速提升0.2 m(不考虑绳子的重力和摩擦),则() A.绳子的拉力F=6 N B.绳子自由端移动速度v=0.1 m/s C.有用功W有=2.8 J D.动滑轮的机械效率=85.7% 答案:D,1,2,3,
