简单机械、功、机械效率

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1、简单机械、功、机械效率“简单机械和功”专题典型试题的发展趋势分析“简单机械和功”专题是力学知识进一步的综合，涉及的知识与生活实际联系十分紧密，本章的主要考点包括以下一些：了解杠杆的力臂，通过实验能探究杠杆平衡条件；通过实验，学会使用知道杠杆、滑轮和滑轮组等简单机械改变里的大小和方向；通过实例认识功的概念；理解机械效率，了解提高机械效率的途径和意义；认识机械使用对社会发展的作用等。从近年来中考命题分析看，本专题知识是学生学习的难点，也是中考时的失分点。失分的主要因素，一是本章的概念比较多，学生理解和正确区分概念上存在一些困难，二是知识的综合程度比较强，学生综合应用知识的能力不足，三是科学探究中数

2、据分析能力比较弱。因此要提高本专题的得分率，分析和把握本专题中考命题的趋势十分的必要。从各地中考试卷分析看，近年来“简单机械和功”专题的命题考查呈现以下趋势：一、强调基本概念的理解与辨析例题 1（07 常德市）关于简单机械下列说法中正确的是（ ）A定滑轮不仅能改变力的大小而且能改变力的方向B使用滑轮组不仅省力而且省功C做功越多的机械，其机械效率就越高 D功率越大的机械，做功就越快例题 2（07 梅州市）如图所示，将同一物体分别沿光滑的斜面 AB、AC 以相同的速度从底部匀速拉到顶点 A，已知 ABAC，施加的力分别为 F1F 2，拉力做的功为 W1W 2，拉力做功的功率分别为 P1P 2，则下

3、列判断中正确的是（ ） AF 1F2，W 1W2，P 1P2CF 1P2启示：本专题的容易混淆的概念主要滑轮、机械效率、功率，做功的必要因素等。比如功率是描述物体做功快慢，机械效率与做功的多少无关，与有用功和总功的比值有关，受物重、摩擦力以及机械自重的影响。二、重视估测与估算能力考查例题 3（07 宿迁市）王小虎同学听到上课铃响了，他一口气从一楼跑到三楼，所用时间为 10 秒。那么他上楼过程中，克服自己重力做功的功率最接近下面那个值（ ）A3W B30W C300W D3000W例题 4（07 泰州市）跳绳是今年体育考试新调整的项目。小强同学每跳起一次，克服重力做的功最接近（ ）A3J B30

4、J C300J D600J启示：学生要对关注日常的生活物理现象，并能进行一些估算，提高分析问题的能力。三、重视简单机械与功基础知识的综合与应用例题 5（08 南京白下区一模卷）某工地上用如图所示的滑轮组，匀速提升质量为500kg 的物体，在物体上升 08m 的过程中，拉力 F 的功率为 2500W，此滑轮组的机械效率为 80，不计绳重和摩擦。（g=10N/kg）求：（1）滑轮组做的有用功；（2）物体上升的速度；（3）若用该滑轮组吊起 6250N 的重物则拉力为多大？ 启示：本题将有用功、功率、机械效率以及滑轮组等知识点进行综合，对学生知识的综合能力要求比较高。尤其是第三问，重点考察了学生对机械

5、效率的理解，考察学生是否理解物重对机械效率的影响。四、强化杠杆力臂画法和应用杠杆平衡条件分析问题的能力考查例题 6：许多居民楼墙外用铁三角架搁放空调主机，如图所示，要使铁架较为牢固、安全。应把主机放在 A 处还是 B 处，请你在选择的主机上画出它的重力示意图和重力对 O点的力臂。 启示：本题既考查力臂的画法，同时也结合了杠杆平衡条件在具体问题中应用的。例题 7：如图所示，曲杆 AOBC 自重不计，O 为支点，AO=60cm，OB=40cm，BC=30cm，要使曲杆在图示位置平衡，请做出最小的力 F 的示意图及其力臂 L。 启示：本题着重了杠杆平衡条件中力与力臂关系的理解与考查，同时也考查力臂的

6、作图。五、重视探究活动中应用与设计能力的考查例题 8（07 银川实验区）要粗测某同学做“引体向上”的功率，如图所示。 （1）已经测出他的质量 m，还要测出哪些物理量，如何测量？（同时用字母表示这些要测量的物理量）（2）用测出的物理量写出计算功率的表达式： 。启示：本章主要测定类的物理量有机械效率、功率等物理量。应对设计了实验探究题的方式就是弄清实验原理，明确要测的物理量，一般都能迎刃而解。六、强化科学探究过程数据分析与研究方法的考查例题 9（07 枣庄市）笑周同学在学过有关“机械效率”的知识后提出了一个问题：“斜面的机械效率与斜面的倾斜程度有没有关系？”针对这个问题他做了在斜面上匀速拉动小车的

7、探究实验，如图所示，并记录实验数据如下： 斜面倾斜程度小车重G/N小车上升高度 h/m沿斜面拉力 F/N小车移动距离 S/m有用功 W 有/J总功 W 总/J机械效率 h较缓 10 0.1 3 1 1 3 33较陡 10 0.2 4 1 最陡 10 0.4 6 1 4 6 67请根据以上实验数据回答：(1)“较陡”时，做的有用功为_，总功为_，机械效率为_。通过对上述实验数据的分析，你对小周提出的问题可获得的初步结论是：_。如果小周还想探究斜面的机械效率与物重的关系，实验时应该控制哪些条件不变？_。启示：本章重视科学探究过程的数据分析、计算，通过数据分析推理出科学结论，同时强调科学探究过程中物

8、理研究方法选择和具体应用，比如控制变量法，如何控制合适的物理量。七、重视科学探究活动结果的评估例题 10（06 潍坊市）交流与评估是科学探究的一个重要环节。光明中学八二班的同学，利用如图所示的实验装置完成了“测滑轮组机械效率”的实验以后，进行了小组交流，下表是各小组的实验数据记录：简单机械、机械效率典型例题解析例 1. 杠杆在动力和阻力作用下处于平衡状态，采用下列方法不能使杠杆平衡的是（ ）A. 在杠杆上再施加一个力，使这个力作用在杠杆的中心。B. 在杠杆上再施加一个力，使这个力的作用线通过支点。C. 使动力和阻力同时减小到原来的 。21D. 使动力臂和阻力臂同时增大一倍。解：A 正确。点评：

9、力的作用线通过支点，该力的力臂为零，使杠杆仍然平衡、而力的作用点在杠杆的中心，而支点不一定在杠杆的中心，所以不一定使杠杆仍平衡，C、D 都同时减小或增大，都能使杠杆平衡。例 2. 动滑轮装置如图所示，两个连在一起的定滑轮同轴转动，绳在滑轮上不滑动，设拉力为 F，重物重为 G，大定滑轮半径为 R，小定滑轮半径为 r，该装置的机械效率为 ，则F 等于（ ）A. F ； B. ；RGrRGrF2C. F ； D. FRrG)(RrG2)(解：D 正确。点评：设拉力 F 拉动绳绕过大定滑轮一圈时拉力 F 做功为 F ，而此时小定滑轮也R2随之转一圈，使拉着动滑轮的绳子实际只上升了（2 R-2 r） 。

10、这样动滑轮下的 G 重物只上升了 ，因此根据机械效率得：)2(1r则：RFrGW)(总有 GRrF2例 3. 轻质杠杆两端分别挂重为 G 和 G 的两个实心金属球 A 和 B，已知 ，杠杆12 BA原来处于平衡状态，如果现在将它们同时浸没于酒精中，则杠杆还能平衡吗？解：所谓“轻质”杠杆，即不计杠杆质量，要判定两球浸入酒精后，杠杆是否平衡，需判断浸没后左右两边产生的力矩是否相等。当球浸入酒精后，球对杆的拉力等于球的重力减去球受到的浮力根据杠杆平衡条件：QG 21L球浸入酒精中后：左边力矩为 111( LgGLFGMAA ）（） 酒浮 11A）（ 酒右边力矩为： 222 LgGLFBB 酒浮 ）（

11、 221gB）（ 酒又 QBABA酒酒 杠杆不平衡，杠杆向 A 球倾斜。BA酒酒 1例 4. 要用 G 的力将重物从地面搬到高为 h 的平面上，你可用哪些方法? 画出每种方法4的草图，并简要说明所用的条件（不计摩擦和额外阻力）解：第一种方法：利用杠杆，如图所示，根据杠杆平衡条件：F L F 当动力臂是阻力臂的 4 倍时，F F G 12 142第二种方法：利用滑轮组，如图所示根据 F （动滑轮重不计）当 n4 股时，FhG（G 有 4 股绳子承担）1FGFG第三种方法：利用斜面：如图所示：根据 ，当 L4h 时，F G，即斜面的Fh41长是高的 4 倍。 LhG第四种方法：.还可以简单机械的组

12、合等等。例 5. 如图所示，在杠杆的中点挂一质量为 20kg 的物体，某人在端点用 125N 向上的力将该物体匀速提高了 0.5m.，则此人对物体做功的机械效率为多少?分析：被提升物体的重力Gmg196N 物体升高的距离 h 0.5m，动力 F125N，但动力作用点升高的距离 h 未知。1 2由图知，物体升高的距离 h AB.1又 ， OBA故 AB：ABAO：AO 1：2，AB2AB2 ,5.0m则 78.4% %021FhGW总有 %1025.96mN例 6. 用滑轮组将重为 G 的物体匀速提升 h，所用的拉力为 F，若忽略绳重及摩擦，则 WGh ，W Fs ，其中 s 为绳自由端移动的距

13、离，有 s nh（n 为承担重量的绳子的股有 总数） ，则滑轮组的机械效率如何表示? %1010Fsh总有 ，10n或表示为 G）（ 动 %动G例 7. 所用的拉力 F100N ，如果该滑轮组的机械效率为 75%，不计摩擦和绳重，求物重和滑轮自重。分析：由题图知，有四股绳子承担着物重，当物体被匀速提升 h 时，绳自由端移动的距离为 4h，不计摩擦和绳重，滑轮组的机械效率为GF ，%10410hFW总有 104F则 G4F 因为 F100N， 75%，所以 G4 N307510又因为 F ，）（ 动n所以 G 4动 10例 8. 使用滑轮组沿水平方向拉物体时，拉力 F 与物体重力 G 没有直接联

14、系，有用功 W，而是克服物体与水平面之间的摩擦力（或阻碍物体运动的力）f 所做的功，设物h有体沿水平方向通过的距离为 s，则W ， 则， 总有 nfsF 总有 10f10例 9. 某人站在岸上利用滑轮组使停泊在水中的船匀速靠岸，已知滑轮组由两个定滑轮和两个动滑轮组成（滑轮重不计） ，如图所示，船重 1.02 ，船移动时受到水的阻力是N510船重的 0.01 倍，人水平拉绳的力为 240N，船靠岸的速度为 0.72km/h。求F（1）滑轮组的机械效率。（2）人拉绳子的功率及人对船做的有用功率。分析：滑轮组上拉船靠岸的绳子段数 n5（1）船受到的阻力f0.01G0.01 1.02 ，N5102.3

15、10人拉绳子自由端移动的距离是船移动距离的 5 倍，滑轮组的机械效率 总有 824s5fFW（2）船靠岸的速度 ，船 /m2.0h/k75.v绳子自由端移动的速度 ， 船 s/1/.则人拉绳子的功率为 ， 总总 WNFvWP240s/m240t人对船做功的有用功率为 WNvP204s/m.1ft 船有有 例 10. 如图所示，沿着长为 L 的斜面把一个物体匀速拉到顶端，如果在物体与斜面之间涂润滑剂减小摩擦，那么产生的效果是（ ） FhLA. 总功增加 B. 有用功增加C. 有用功减小 D. 机械效率增大分析：在保持其他条件不变的情况下减小物体与斜面之间的摩擦，其有用功将保持不变，故（B ） 、 （C）错误。又因为在加润滑剂后物体与斜面之间的摩擦力 f 变小，则实际拉力F （A）错误， 变 小理 想实 际 f根据 ，面 的 机 械 效 率 将 会 变 大的 情 况 下 减 小 总 功 ， 斜 可 知 ， 在 有 用 功 不 变 总有 10W应选（D