《湖南专用2019中考物理高分一轮单元14简单机械机械效率课件（含答案）》由会员分享，可在线阅读，更多相关《湖南专用2019中考物理高分一轮单元14简单机械机械效率课件（含答案）（88页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第五单元 功、功率和机械效率,课时 14 简单机械 机械效率,固定点,动力作用线,阻力作用线,静止,1.探究：杠杆平衡条件,匀速,平衡螺母,力臂,水平位置,得到杠杆平衡的普遍规律,避免偶然性,具有偶然性,不能得出普遍规律,竖直方向,小,大,2.杠杆的分类,=,=,费距离,费力,等臂,力的方向,G,省力,s=2h,v1=2v2,s=2h,s=3h,v1=2v2,v1=3v2,(注:均不计绳重及绳与滑轮间摩擦,考虑轮重),点拨 滑轮组相关规律总结: (1)均是对动滑轮的受力分析。 (2)省力情况:F= G物(不考虑动滑轮重、绳重及摩擦);F= (G物+G动)(考虑动滑轮重),其中n为动滑轮上承担物
2、重的绳子股数。 (3)n的判断方法:只看动滑轮,即数直接与动滑轮相连的绳子的股数就是n的值。其中绳子自由端方向向上的要数上,如图14-1甲、乙;而自由端方向向下的没有与动滑轮相连,不要数,如图丙。,图14-1,(4)滑轮组水平放置: 省力情况为F= f,如图14-2所示,当匀速拉动物体 时,F= f,f为物体受到的滑动摩擦力。 移动速度v绳=nv物,v绳为绳子自由端移动的速度,v物为物体移动的速度,n为绳子股数。 运动距离:若物体移动的距离为h,则绳子自由端移动的距离s绳=nh。,图14-2,省力,距离,省力,W有+W额,比值,小于,小于1,竖直,匀速,匀速,弹簧测力计,刻度尺,高,低,倾斜程
3、度,粗糙程度,高,减小,减小,增加,光滑,增大,知识纵横 简单机械的三种功和机械效率,(注:不计水的阻力、绳与滑轮间的摩擦及绳重),例1 画力臂及力 画出图14-3甲中杠杆的动力臂和阻力臂;图乙中已知动力臂l1,请画出杠杆的动力F1。,图14-3,答案如图所示,变式1画出下列杠杆的动力臂与阻力臂。,图14-4,答案如图所示,例2 最小动力问题 画出图14-5中羊角锤撬钉子时的支点O,并画出最小的动力F。,图14-5,答案如图所示,变式2如图14-6所示,要把球滚上台阶,请画出所用的最小的力的方向及作用点。,图14-6,答案如图所示,变式3为使杠杆ON能在图14-7所示位置保持静止,需在M点施加
4、一个力F。请画出物体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。,图14-7,答案如图所示 解析 由杠杆平衡的条件知,动力臂最大时,拉力F最小。由题图可知,当作用在M点的力与杠杆垂直时,力臂最大,作用力最小。,例3 判断杠杆的类型 2018河南 下列工具中,使用时属于费力杠杆的是( ),图14-8,答案B 解析使用羊角锤、瓶盖起子是为了省力,动力臂大于阻力臂,故羊角锤、瓶盖起子是省力杠杆;天平使用时,两力臂相等,是等臂杠杆;筷子使用时相当于杠杆,支点是B选项图中右端与手接触处,手指对筷子的力是动力,食物对筷子的力是阻力,动力臂小于阻力臂,是费力杠杆。故选B。,变式4根据工作需要选择合适
5、的工具是劳动者的基本技能。要剪断铁丝等较硬的物体,图14-9中的四种剪刀应选择 ( ),图14-9,D,变式5观察图14-10所示的指甲刀的结构图,下列分析正确的是 ( ) A.一个杠杆,且是省力杠杆 B.两个杠杆,一个省力杠杆,一个费力杠杆 C.三个杠杆,一个省力杠杆,两个费力杠杆 D.三个杠杆,一个费力杠杆,两个省力杠杆,图14-10,C,例4杠杆的动态平衡问题 如图14-11所示,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,右端下沉 C.杠杆不能平衡,左端下沉 D.无法判断,C,图14-11,变式6如
6、图14-12所示,一杠杆可绕O点转动,杠杆下端挂一重物,为了提高重物,用一个始终跟杠杆垂直的力使杠杆由竖直位置慢慢转到水平位置,在这个过程中杠杆 ( ) 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,图14-12,C,变式7图14-13是吊车起吊货物时的结构示意图,伸缩撑杆为圆弧状,工作时它对吊臂的支持力始终与吊臂垂直,使吊臂绕O点缓慢转动,从而将货物提起。下列说法正确的是 ( ) A.吊臂是一省力杠杆,但要费距离 B.吊臂是一个费力杠杆,但可以省功 C.匀速顶起吊臂的过程中,伸缩撑杆支持力的力臂变小 D.匀速顶起吊臂的过程中,伸缩撑杆支持力渐
7、渐变小,图14-13,D,例5杠杆的简单计算 如图14-14所示,将边长为10 cm的正方体合金块用细绳挂在轻质杠杆的A点处,在B点施加力F1=30 N时,杠杆在水平位置平衡,合金块对水平地面的压强恰好为0。撤去F1,在B点施加力F2时,合金块对地面的压强为1.2103 Pa。已知OB=3OA,g取10 N/kg。 (1)画出F2的力臂l2。 (2)求合金块的质量。 (3)求F2的大小。,图14-14,解:(1)如图所示,(2)求合金块的质量。,(3)求F2的大小。,变式8俯卧撑是一项常见的体育健身活动。如图14-15所示是小红同学做俯卧撑时的示意图。小红重600 N,1 min钟内做俯卧撑3
8、0个,每做一次肩膀升高50 cm。小红身体可视为杠杆,O为支点,A为重心,OA=1 m,B到O点的距离OB=1.5 m。 (1)求地面对手的支持力。 (2)若每个手掌的面积为0.016 m2,求双手对地面的压强。 (3)求1 min内小红所做的功。 (4)小红做功的功率。,图14-15,(2)若每个手掌的面积为0.016 m2,求双手对地面的压强。,(3)求1 min内小红所做的功。,(4)小红做功的功率。,变式9 2017重庆A卷 图14-16甲是天工开物中记载的三千多年前在井上汲水的桔槔,其示意图如图乙所示。轻质杠杆的支点O距左端l1=0.5 m,距右端l2=0.2 m。在杠杆左端悬挂质量
9、为2 kg的物体A,右端挂边长为0.1 m的正方体B,杠杆在水平位置平衡时,正方体B对地面的压力为20 N。(g取10 N/kg) (1)求此时杠杆左端所受的拉力。 (2)求正方体B的密度。 (3)若B所处地面为松软的泥地,能承受的最大压强为4103 Pa, 为使杠杆仍在水平位置平衡,则物体A的重力至少为多少?,图14-16,解:(1)此时杠杆左端所受的拉力大小为物体A的重力,则F左=GA=mAg=2 kg10 N/kg=20 N。,(2)求正方体B的密度。,(3)若B所处地面为松软的泥地,能承受的最大压强为4103 Pa, 为使杠杆仍在水平位置平衡,则物体A的重力至少为多少?,(3)若B所处
10、地面为松软的泥地,能承受的最大压强为4103 Pa,则此处地面能承受的最大压力为F最大=pS=4103 Pa0.1 m0.1 m=40 N, 则B对杠杆右侧的拉力最小为F右=GB-F最大=70 N-40 N=30 N, 为使杠杆仍在水平位置平衡,物体A的重力最小时,有F最小l1=F右l2,即F最小0.5 m=30 N0.2 m, 解得F最小=12 N,则物体A的重力至少为12 N。,例6用图14-17所示的装置提升同一重物,若不计滑轮自重、绳重及摩擦,则最省力的是( ),图14-17,答案C,例7一个重260 N的涂料桶放在水平地面上,涂料桶与地面的接触面积为0.1 m2,工人用如图14-18
11、所示的滑轮组,在20 s内将涂料桶提高了5 m,工人对绳子自由端施加的拉力F为150 N。求: (1)涂料桶放在水平地面上时,对地面的压强。 (2)拉力F所做的功。 (3)拉力F做功的功率。,图14-18,(2)拉力F所做的功。,(3)拉力F做功的功率。,变式1如图14-19所示的装置中,物体B和动滑轮总重10 N,且恰好匀速下降。则物体A受到的摩擦力的方向和大小为 ( ) A.水平向右 5 N B.水平向右 10 N C.水平向左 10 N D.水平向左 5 N,D,图14-19,变式2用滑轮组匀速提升重物,当绳子的自由端被拉下2 m时,物体升高了0.5 m,被提升的重物的质量为20 kg。
12、若不计动滑轮重和摩擦阻力,则拉绳子的力应为(g=9.8 N/kg) ( ) A.40 N B.49 N C.98 N D.5 N,B,变式3把质量相等的A、B两物体挂在如图14-20所示的滑轮组下面,不计绳子、滑轮的重力和摩擦,放手后 ( ) A.A上升 B.A下降 C.A、B均静止 D.无法判断,B,图14-20,例8如图14-21所示,斜面高为1 m、长为4 m,用沿斜面向上大小为75 N的拉力F,将重为200 N的木箱由斜面底端匀速拉到顶端,下列关于做功的判断正确的是 ( ) A.木箱受到的重力做功大小为800 J B.木箱受到斜面摩擦力做功大小为100 J C.木箱受到拉力做功的大小为
13、125 J D.木箱受到斜面的支持力做功大小为200 J,B,图14-21,变式如图14-22所示,用弹簧测力计拉着重物A分别在两个光滑而坡度不同的斜面上做匀速直线运动,弹簧测力计的示数分别为F1、F2,则F1、F2的大小为 ( ) A.F1F2 B.F1F2 C.F1=F2 D.无法判断,图14-22,B,例9斜面的机械效率 如图14-23所示,斜面长s=10 m,高h=4 m。用沿斜面方向的推力F,将一个重为100 N的物体由斜面底端A以0.2 m/s的速度匀速推到顶端B。运动过程中物体克服摩擦力做了100 J的功。求: (1)推力做的有用功。 (2)推力做的功。 (3)物体在斜面上匀速运
14、动时受到的摩擦力。 (4)斜面的机械效率。 (5)推力F的大小。 (6)推力的功率。,图14-23,解:(1)推力做的有用功W有=Gh=100 N4 m=400 J。,(2)推力做的功。,(3)物体在斜面上匀速运动时受到的摩擦力。,(2)推力做的功W总=W有+W额=400 J+100 J=500 J。,(4)斜面的机械效率。,(5)推力F的大小。,(6)推力的功率。,（6）推力的功率P总=Fv=50 N0.2 m/s=10 W。 (其他方法合理即可),例10 滑轮组的机械效率(竖拉滑轮提空气中的物体) 有一质量为60 kg、底面积是0.5 m2的物体静置在水平地面上,工人用如图14-24所示的
15、装置在20 s内将物体匀速提升2 m,已知拉力F的大小为400 N,在此过程中不计绳重和摩擦。(g取10 N/kg) (1)求物体静置时对水平地面的压强。 (2)求物体移动的速度。 (3)求绳子自由端移动的速度。 (4)求动滑轮的重力。 (5)求拉力做的有用功。 (6)求拉力做的总功。 (7)求拉力做功的功率。 (8)求滑轮组的机械效率。 (9)若工人的重力为800 N,则该工人利用此滑轮组一次能提起重物的最大重力是多少?,图14-24,(1)求物体静置时对水平地面的压强。,(2)求物体移动的速度。,(3)求绳子自由端移动的速度。,(4)求动滑轮的重力。,(5)求拉力做的有用功。,(6)求拉力
16、做的总功。,(7)求拉力做功的功率。,(9)若工人的重力为800 N,则该工人利用此滑轮组一次能提起重物的最大重力是多少?,(8)求滑轮组的机械效率。,例11 滑轮组的机械效率(竖拉滑轮提水中的物体) 一质量为6 kg的石块,沉在装水的容器底部,某同学用一动滑轮将石块从水中匀速提起1 m,但石块没有露出水面,如图14-25所示。已知绳自由端的拉力F为25 N,不计绳重和摩擦,求石块在上升过程中:(石=3103 kg/m3,g取10 N/kg) (1)石块受到的浮力。 (2)绳自由端拉力做的功。 (3)动滑轮的重力。 (4)动滑轮的机械效率。,图14-25,(1)石块受到的浮力。,(3)动滑轮的重力。,(2)绳自由端拉力做的功。,(4)动滑轮的机械效率。,例12 滑轮组的机械效率(水平拉滑轮) 利用如图14-26所示的滑轮组,用F=1000 N的力拉绳子自由端,货物A以0.1 m/s的速度匀速直线运动10 s,整
