山西省2020中考物理简单机械机械效率专题复习课件.ppt

,第,10,课时,简单机械机械效率,第一篇教材梳理,思维导图构建体系,杠杆及其要素,杠杆,:,在力的作用下能绕着固定点转动的硬棒,支点,:,杠杆可以绕其转动的点,O,;,动力,:,使杠杆转动的力,F,1,;,阻力,:,阻碍杠杆转动的力,F,2,;,动力臂,:,从支点,O,到动力,F,1,的距离,l,1,;,阻力臂,:,从支点,O,到阻力,F,2,的距离,l,2,考点一杠杆,杠杆,平衡,当杠杆在动力和阻力作用下,或匀速转动时,我们就说杠杆平衡了,;,杠杆平衡条件的关系式为,这个平衡条件就是阿基米德发现的杠杆原理,杠杆,的类,型和,特点,杠杆,杠杆,杠杆,动,力臂,阻力臂,动,力臂,阻力,臂,动,力臂,阻力臂,力但,距离,距离但,力,既,不,也不,（续表）,静止,F,1,l,1,=F,2,l,2,省力,费力,等臂,大于,小于,等于,省,费,省,费,省力,省距离,项目,定滑轮,动滑轮,滑轮组,示意图,实质,:,;,特点,:,_,实质,:,;,特点,:,_,考点二滑轮滑轮组,等臂杠杆,不能省力,但能改变,力的方向,省力杠杆,省力,但不能,改变力的方向,（续表）,项目,定滑轮,动滑轮,滑轮组,力、速度,、距离的关系,F,1,=G,;,v,1,=v,2,;,s=h,F,1,=,;,v,1,=,;,s=,F,1,=,;,v,1,=,;,s,=,(,注,:,不计绳重和摩擦,动滑轮重为,G,动,滑轮组承重的绳子段数为,n,),2,v,2,2,h,nv,2,nh,考点三简单机械的三种功和机械效率,简单机械及,物理量,三种功,机械效率,(,),W,有,=Gh,;,W,总,=Fs,;,W,额,=Fs-Gh,W,有,=Gh,;,W,总,=Fs,;,W,额,=Fs-Gh,或,fs,或,（续表）,简单机械及,物理量,三种功,机械效率,(,),不计绳重和摩擦,:,W,有,=Gh,;,W,总,=Fs=F,nh,;,W,额,=Fs-Gh,或,G,动,h,或,W,有,=fs,物,;,W,总,=Fs,绳,=F,ns,物,;,W,额,=Fs,绳,-fs,物,探究一杠杆的类型及应用,1,.,图,10-1,是一种切甘蔗用的铡刀示意图。下列有关说法正确的是,(,),图,10,-,1,A,.,刀刃很薄可以增大压力,B,.,铡刀实质上是一种费力杠杆,C,.,甘蔗放在,a,点比,b,点更易被切断,D,.,手沿,F,1,方向用力比沿,F,2,方向更省力,C,2,.,2019,成都,如图,10,-,2,所示,是三种类型剪刀的示意图,请你为铁匠师傅选择一把剪铁皮的剪刀,你会选择,(,选填,“A”“B”,或,“C”),剪刀,这样选择是为了省,。,C,图,10,-,2,力,3,.,如图,10,-,3,是生活中常用的扳手,使用它为什么能省力呢,?,解决这个问题,要抓住影响问题的主要因素,:,忽略掉的次要因素,:,等,构建物理模型,杠杆进行探究。,图,10,-,3,支点的位置、施力点的位置、用力方向等,扳手的材质、自重,探究二其他简单机械,4,.,如图,10,-,4,所示的水龙头、门把手、自行车车把三种简单机械,在使用时都属于,的简单机械。图乙所示的门把手,当用手转动把手手柄时,门可以被打开,它的实质是一个,(,填一种简单机械的名称,),。,省力,图,10,-,4,杠杆,(,或轮轴,),5,.,汽车沿着盘山公路可以驶上高耸入云的云峰,如图,10,-,5,所示,盘山公路修得弯弯曲曲,主要目的是通过,从而减小汽车爬坡所需的动力,盘山公路实际上就是一个,(,选填,“,杠杆,”“,滑轮,”“,轮轴,”,或,“,斜面,”),。,图,10,-,5,增加斜面长度,斜面,6,.,如图,10,-,6,所示,用,F=,150 N,的力使木箱沿水平方向做匀速直线运动,(,不计滑轮重及绳与滑轮间的摩擦,),请在图中画出木箱此时受到的摩擦力并标出摩擦力的大小。,图,10,-,6,如图所示,探究三杠杆作图,7,.,利用如图,10,-,7,所示的木棒撬石块时,木棒相当于,(,选填,“,省力,”,或,“,费力,”),杠杆,;,木棒以,O,点为支点撬动石块,画出作用在,A,点的最小动力,F,1,及阻力,F,2,的力臂,l,2,.,省力,图,10,-,7,如图所示,8,.,2019,山西适应性训练,如图,10,-,8,甲所示,游客正在利用自拍杆进行自拍。自拍杆可以看成一个杠杆,(,O,为支点,),请你在图乙中画出游客施加在,A,点的最小动力,F,。,图,10,-,8,如图所示,探究四简单机械的相关计算,9,.,2019,衡阳,如图,10,-,9,所示,用滑轮组提升重,900 N,的物体,使它在,10 s,内匀速上升,1 m,。已知所用的拉力,F,为,400 N,。则在提升重物的过程中,(,不计绳重和摩擦,),下列说法正确的是,(,),A.,拉力做功的功率为,90 W,B.,拉力在这,10 s,内做的功为,400 J,C.,动滑轮的重力为,300 N,D.,若用该滑轮组匀速提升更重的物体时,绳端拉力会变大,但机械效率不变,C,图,10,-,9,10,.,2019,荆门,图,10,-,10,是用同一滑轮组分别将两个不同的物体,A,和,B,匀速提升相同的高度,不计绳重和摩擦的影响,提升物体,A,的过程滑轮组的机械效率较大,则下列判断正确的是,(,),物体,A,比物体,B,轻,;,提升物体,A,的拉力较大,;,提升物体,A,所做的额外功较少,;,提升物体,A,做的有用功较多,;,A.,只有,B.,只有,C.,只有,D.,只有,图,10,-,10,B,11,.,2019,黑龙江,如图,10,-,11,所示,小聪用滑轮组拉动水平地面上重为,500 N,的物体,A,使它匀速前进,2 m,地面对它的摩擦力为,150 N,小聪施加的拉力,F=,100 N(,忽略绳重和滑轮重,),则滑轮组做的有用功为,J,滑轮组的机械效率为,。,图,10,-,11,答案,300,75%,12,.,2019,绵阳,如图,10,-,12,所示,斜面长,20 m,、高,10 m,固定在水平地面上。一位同学用平行于斜面向上,40 N,的拉力,在,20 s,内把重,60 N,的物体沿斜面向上匀速拉动了,10 m,。在此过程中,(,),A,.,斜面的机械效率是,66,.,7%,B,.,斜面的机械效率是,75%,C,.,该同学对物体做功的功率是,10 W,D,.,该同学对物体做功的功率是,30 W,图,10-12,答案,B,13,.,2019,乐山,如图,10,-,13,所示,在斜面上将一个重,600 N,的物体匀速拉到高处,沿斜面向上的拉力,F=,400 N,拉动的距离,s=,4,.,5 m,提升高度,h=,1,.,8 m,所用时间,t=,30 s,。则拉力,F,做功的功率为,W,此过程中物体受到的摩擦力为,N,。,图,10,-,13,60,160,14,.,小明做俯卧撑时,(,如图,10,-,14,所示,),可将其视为一个杠杆,重心在,O,点。已知他的重力为,750 N,则,:,(1),画出以,A,为支点时重力的力臂,l,。,(2),经测量以,A,为支点时重力的力臂为,1 m,则地面对双手的支持力为多少,?,(3),小明在,1 min,内做了,30,个俯卧撑,每次肩部上升的距离都为,0,.,36 m,则他,1 min,内克服重力所做的功为多少,?,图,10,-,14,(1),图略,(2)500 N,(3)5400 J,突破一探究杠杆的平衡条件,【,设计和进行实验,】,1,.,让支点处于杠杆的中心,:,消除,杠杆自重,对实验结论的影响。,2,.,让杠杆在水平位置平衡,:,便于,从杠杆上直接读出力臂,。,3,.,平衡螺母的调节,:,左高左调,右高右调,实验开始后,不能,再调节平衡螺母。,4,.,钩码换成弹簧测力计的好处,:,能直接测出拉力的大小,可以改变用力的方向,。,5,.,弹簧测力计由竖直变为倾斜拉杠杆,拉力会,变大,因为,拉力力臂变小,。,6,.,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。,【,数据处理和分析,】,7,.,设计实验记录表格,(,如下表所示,),分析可得出,:,杠杆的平衡条件为动力,动力臂,=,阻力,阻力臂,表达式为,F,1,l,1,=F,2,l,2,。,次数,动力,F,1,/,N,动,力臂,l,1,/,cm,阻力,F,2,/,N,阻力,臂,l,2,/,cm,1,2,3,【,交流、反思与评估,】,8,.,实验时注意不同的物理量之间不能相加减,不能说,“,动力,+,动力臂,=,阻力,+,阻力臂,”,。,例,1,用如图,10-15,所示的装置做,“,探究杠杆的平衡条件,”,实验。,+,图,10-15,(1),挂钩码前,杠杆在如图甲所示的位置静止,此时杠杆,(,选填,“,达到,”,或,“,没有达到,”),平衡状态,接下来应向,(,选填,“,左,”,或,“,右,”),调节杠杆两端的平衡螺母,使杠杆保持水平并静止。,达到,左,例,1,用如图,10-15,所示的装置做,“,探究杠杆的平衡条件,”,实验。,+,图,10-15,(2),如图乙所示,杠杆调节水平平衡后,小红在杠杆的,A,处挂,4,个钩码,为使杠杆重新在水平位置平衡,应在,B,处挂,个钩码。当杠杆平衡后,将,A,处和,B,处下方所挂的钩码同时向支点,O,靠近一格,杠杆会,(,选填,“,左侧下降,”“,右侧下降,”,或,“,仍水平平衡,”),。,6,左侧下降,例,1,用如图,10-15,所示的装置做,“,探究杠杆的平衡条件,”,实验。,+,图,10-15,(3),如图乙所示,保持杠杆水平位置平衡,弹簧测力计从,a,位置转到,b,位置,其示数将,(,选填,“,变大,”“,变小,”,或,“,不变,”),。若,b,位置与水平方向夹角为,30,一个钩码的重量是,0,.,5 N,则弹簧测力计的示数应是,N,。,变大,6,例,1,用如图,10-15,所示的装置做,“,探究杠杆的平衡条件,”,实验。,(4),下表是小红实验得到的数据,分析后她得出,“,动力,动力臂,=,阻力,阻力臂,”,的结论,但分析表格数据后可以发现这次实验的不妥之处,:,。,次数,动力,F,1,/,N,动,力臂,l,1,/,cm,阻力,F,2,/,N,阻力,臂,l,2,/,cm,1,1,.,5,10,3,.,0,5,2,1,.,0,20,2,.,0,10,3,1,.,0,30,2,.,0,15,图,10-15,动力臂都是阻力臂,的两倍,实验数据不具有普遍性,例,1,用如图,10-15,所示的装置做,“,探究杠杆的平衡条件,”,实验。,(5),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,.,5 N,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,。操作过程中,当弹簧测力计的示数达到量程时仍不能使杠杆水平平衡,你认为接下来合理的操作是,_,。,(,写出一条即可,),15,图,10-15,弹簧测力计拉力的位置向右移,(,或换用量程较大的弹簧测力计,或减少左侧钩码的数量,或左侧钩码的位置向右移,答出其中一点即可,),例,1,用如图,10-15,所示的装置做,“,探究杠杆的平衡条件,”,实验。,+,图,10-15,(6),实验中小红发现,:,如果在杠杆的,O,点用弹簧测力计施加一个向上的力,这个力在探究实验时是否影响到杠杆的平衡,?,请说明理由,:,。,不影响,这个作用在杠杆,O,点的力的力臂等于零,不影响杠杆的平衡,例,1,用如图,10-15,所示的装置做,“,探究杠杆的平衡条件,”,实验。,图,10-15,(7),杠杆在生活中有很多应用,现欲使如图,10-16(a),所示的静止跷跷板发生转动,小女孩乙可采取的做法是,。,远离支点,(,或向右移动,),图,10-16,实验拓展,例,1,用如图,10-15,所示的装置做,“,探究杠杆的平衡条件,”,实验。,图,10-15,(8),同组的小王采用如图,(b),所示的装置进行探究,发现当杠杆水平平衡时,与小红得出的结论不相同,其主要原因是,。,杠杆自重对实验产生影响,图,10-16,突破二测量滑轮组的机械效率,3,.,实验中注意绳子的自由端若最终与动滑轮相绕,则需要,匀速、竖直,向上拉动物体。,实验次数,钩,码所,受,的,重力,G/,N,提升高度,h/,m,有用功,W,有,/,J,拉力,F/,N,绳,端移动的距离,s/,m,总,功,W,总,/,J,机械效率,1,2,3,5,.,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度,绳子的段数,省、费力情况均无关。,【,交流、反思与评估,】,6,.,影响滑轮组机械效率的因素,:,提升物体的重力,;,动滑轮的重力,;,绳重、摩擦,。,7,.,提高滑轮组机械效率的方法,:,增加提升物体的重力,;,减小动滑轮的重力,;,减小绳重和摩擦等。,例,2,在,“,测量滑轮组的机械效率,”,的实验中,某组同学用相同的滑轮安装了如图,10-17,甲、乙所示的滑轮组,实验测得的数据如下表所示,回答下列问题,:,(1),该组同学准备了下列器材,:,钩码、天平、滑轮组、细绳、弹簧测力计和刻度尺,其中多余的器材是,。,图,10-17,实验,次数,动滑轮,的重力,G,动,/,N,物体的,重力,G,物,/,N,物体升,高的高,度,h/,m,弹簧测,力计示,数,F/,N,绳端移,动的距,离,s/,m,机械效,率,1,0,.,5,1,0,.,1,0,.,6,0,.,3,55,.,6%,2,0,.,5,2,0,.,1,1,.,0,0,.,3,66,.,7%,3,0,.,5,4,0,.,1,1,.,8,0,.,3,天平,例,2,在,“,测量滑轮组的机械效率,”,的实验中,某组同学用相同的滑轮安装了如图,10-17,甲、乙所示的滑轮组,实验测得的数据如下表所示,回答下列问题,:,图,10-17,实验,次数,动滑轮,的重力,G,动,/,N,物体的,重力,G,物,/,N,物体升,高的高,度,h/,m,弹簧测,力计示,数,F/,N,绳端移,动的距,离,s/,m,机械效,率,1,0,.,5,1,0,.,1,0,.,6,0,.,3,55,.,6%,2,0,.,5,2,0,.,1,1,.,0,0,.,3,66,.,7%,3,0,.,5,4,0,.,1,1,.,8,0,.,3,(2),上表中实验数据是用图,所示的滑轮组测得的。实验中应沿竖直方向,拉动弹簧测力计,使物体缓缓上升。小组同学提出实验过程中边拉动边读数,弹簧测力计的示数不稳定,应该静止读数,你认为他的想法,(,选填,“,正确,”,或,“,不正确,”),因为他没考虑到,对滑轮组机械效率的影响。第,3,次实验中应补充的数据是,。根据第,1,次实验中的数据,若不计绳重和摩擦,要使滑轮组达到省力的效果,则提升物体的重力不得小于,N,。,甲,缓慢,(,或匀速,),不正确,摩擦力,74,.,1%,0,.,25,例,2,在,“,测量滑轮组的机械效率,”,的实验中,某组同学用相同的滑轮安装了如图,10-17,甲、乙所示的滑轮组,实验测得的数据如下表所示,回答下列问题,:,(3),分析表中的数据可知,:,随着物重的增加,额外功,(,选填,“,变大,”“,变小,”,或,“,不变,”),原因是,。,图,10-17,实验,次数,动滑轮,的重力,G,动,/,N,物体的,重力,G,物,/,N,物体升,高的高,度,h/,m,弹簧测,力计示,数,F/,N,绳端移,动的距,离,s/,m,机械效,率,1,0,.,5,1,0,.,1,0,.,6,0,.,3,55,.,6%,2,0,.,5,2,0,.,1,1,.,0,0,.,3,66,.,7%,3,0,.,5,4,0,.,1,1,.,8,0,.,3,变大,物重增加,绳和滑轮间的压力变大,摩擦力就变大,例,2,在,“,测量滑轮组的机械效率,”,的实验中,某组同学用相同的滑轮安装了如图,10-17,甲、乙所示的滑轮组,实验测得的数据如下表所示,回答下列问题,:,图,10-17,实验,次数,动滑轮,的重力,G,动,/,N,物体的,重力,G,物,/,N,物体升,高的高,度,h/,m,弹簧测,力计示,数,F/,N,绳端移,动的距,离,s/,m,机械效,率,1,0,.,5,1,0,.,1,0,.,6,0,.,3,55,.,6%,2,0,.,5,2,0,.,1,1,.,0,0,.,3,66,.,7%,3,0,.,5,4,0,.,1,1,.,8,0,.,3,(4),根据以上实验数据可以得出如下结论,:,同一滑轮组的机械效率主要与,有关。通过分析表格中的数据,小组同学得到了提升滑轮组机械效率的方法。汽车作为一种,“,机械,”,提升效率对节能减排有重要意义。请你指出以下三种提高效率的方法中,方法,的原理与本实验结论是相同的。,方法一,:,鼓励人们,“,拼车,”,出行,使汽车尽量装满人员,;,方法二,:,汽车制造厂用新材料减轻汽车重量,;,方法三,:,经常给汽车做保养,保持良好润滑。,物重,一,例,2,在,“,测量滑轮组的机械效率,”,的实验中,某组同学用相同的滑轮安装了如图,10-17,甲、乙所示的滑轮组,实验测得的数据如下表所示,回答下列问题,:,图,10-17,实验,次数,动滑轮,的重力,G,动,/,N,物体的,重力,G,物,/,N,物体升,高的高,度,h/,m,弹簧测,力计示,数,F/,N,绳端移,动的距,离,s/,m,机械效,率,1,0,.,5,1,0,.,1,0,.,6,0,.,3,55,.,6%,2,0,.,5,2,0,.,1,1,.,0,0,.,3,66,.,7%,3,0,.,5,4,0,.,1,1,.,8,0,.,3,(5),小明发现绳端移动的距离始终与钩码提升高度成倍数关系,于是他认为,:,钩码数量一定时,无论将钩码提升多高,都不影响该滑轮组的机械效率。小芳则认为,:,钩码提升的高度不同,有用功就不同,机械效率就变化了,你认为,的看法是正确的。,小明,例,2,在,“,测量滑轮组的机械效率,”,的实验中,某组同学用相同的滑轮安装了如图,10-17,甲、乙所示的滑轮组,实验测得的数据如下表所示,回答下列问题,:,图,10-17,实验,次数,动滑轮,的重力,G,动,/,N,物体的,重力,G,物,/,N,物体升,高的高,度,h/,m,弹簧测,力计示,数,F/,N,绳端移,动的距,离,s/,m,机械效,率,1,0,.,5,1,0,.,1,0,.,6,0,.,3,55,.,6%,2,0,.,5,2,0,.,1,1,.,0,0,.,3,66,.,7%,3,0,.,5,4,0,.,1,1,.,8,0,.,3,(6),若将此滑轮组换一种绕绳方法,不计摩擦及绳重,提升相同的物体时,滑轮组的机械效率,;,若在图甲装置的基础上,增加一个动滑轮,改为如图丙所示的装置,提升同一物体,则滑轮组的机械效率,。,(,均选填,“,变大,”“,变小,”,或,“,不变,”),不变,变小,1,.,2017,山西,17,题,3,分,图,10,-,18,中的工具属于省力杠杆的是,(,),考点一省力、费力的判断,图,10,-,18,A,2,.,2015,山西,16,题,3,分,生产生活中,如图,10,-,19,所示的简单机械在使用时,一定费力的是,(,),图,10,-,19,D,3,.,2013,山西,17,题,3,分,小明小组利用如图,10,-,20,所示装置探究,“,杠杆平衡条件,”,时,在杠杆两侧挂上不同个数的钩码,移动钩码使杠杆在水平位置平衡,这样三次实验后得出结论,:,动力,支点到动力作用点的距离,=,阻力,支点到阻力作用点的距离。下列能帮助他们得出正确结论的操作是,(,),A,.,去掉一侧钩码,换用弹簧测力计竖直向下拉,B,.,去掉一侧钩码,换用弹簧测力计斜向下拉,C,.,去掉一侧钩码,换用弹簧测力计竖直向上拉,D,.,增加钩码个数,再进行多次实验使结论更具普遍性,考点二探究杠杆的平衡条件,图,10,-,20,B,4,.,2016,山西,32,题,2,分,如图,10,-,21,所示是人拉着拉杆旅行箱静止在水平地面上的情景,O,是轮子的转轴。以,O,为支点,请你画出拉力,F,的力臂,l,。,考点三杠杆作图,图,10,-,21,如图所示,5,.,2014,山西,34,题,2,分,为使轻质杠杆,AB,在如图,10,-,22,所示位置静止,请你在杠杆上画出所施加最小动力,F,1,的示意图,并作出阻力,F,2,的力臂,l,2,。,图,10,-,22,如图所示,6,.,2018,山西,40,题,2,分,如图,10,-,23,所示,用一根细绳将杠杆,AOB,在,O,点悬挂起来,B,处挂一重物,G,在杠杆上施加最小动力,F,使杠杆在图示位置平衡,请你在图中画出这个力的示意图。,图,10,-,23,如图所示,7,.,2014,山西,33,题,2,分,如图,10,-,24,所示,用,F=,10 N,的水平拉力,使重为,100 N,的物体,A,在,1 s,内沿水平方向匀速直线运动了,0,.,5 m,若滑轮和绳子的质量及其摩擦均不计,则物体,A,受到地面的摩擦力为,N,拉力,F,的功率为,W,。,考点四简单机械相关计算,图,10,-,24,20,10,8,.,2019,山西,44,题,3,分,汽车超载是当前发生交通事故的重要原因之一。全国各地设置了许多超载监测站加强监管。如图,10,-,25,所示,一辆两轴货车正在水平地面上设置的某种电子地磅秤上称重。先让货车前轮单独处于电子地磅秤上,其示数为,8 t;,前轮驶离电子地磅秤,再让后轮单独处于电子地磅秤上,其示数为,9 t,。国家规定两轴货车限载车货总质量为,18 t,请你通过计算分析该货车是否超载。,图,10,-,25,解,:,当货车前轮处于电子地磅秤上时,以后轮为支点建立杠杆模型,如图甲所示,根据杠杆的平衡条件得,F,前,l=Gl,1,当货车后轮处于电子地磅秤上时,以前轮为支点建立杠杆模型,如图乙所示,根据杠杆的平衡条件得,F,后,l=Gl,2,联立可得,G=F,前,+F,后,则此货车与货总质量为,m=m,前,+m,后,=,8 t+9 t,=,17 t,18 t,所以该货车没有超载。,