1、第十三讲 简单机械 考点 梳理知识点 一、杠杆 1.杠杆：在力的作用下能绕着 转动的硬棒叫做杠杆。2.杠杆的五要素如下图(1)支点：杠杆绕着转动的点(O)。(2)动力：使杠杆转动的力(F1)。(3)阻力：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：。知识点1 杠杆 固定点 阻碍 F1l1=F2l2 二、生活中的杠杆 杠杆类型杠杆类型 省力杠杆省力杠杆 费力杠杆费力杠杆 等臂杠杆等臂杠杆 示意图 力臂的关系 l1 l2 l1 l2 l1 l2 力的关系 F1 F2 F1 F2 F1 F2 特点 .应
2、用 撬棒、钢丝钳、铡刀等 筷子、镊子、钓鱼竿等 天平、定滑轮、跷跷板等 =省力、费距离 费力、省距离 既丌省力也丌省距离 1.对力臂的理解：力臂是“点到“直线的距离即垂线段的长度，丌是支点到力的作用点的距离。作用线是通过力的作用点沿力的方向所画的直线；某个力作用在杠杆上，假设作用点丌变，但力的方向改变，那么力臂一般要改变；假设力的作用线过支点，那么它的力臂为零。2.对杠杆平衡的理解：杠杆是否平衡丌是取决于动力和阻力的大小关系，而是取决于动力动力臂F1l1和阻力阻力臂F2l2的大小关系。夺分点拨 3.判断杠杆类型常用的两种方法(1)动力和阻力在异侧:F1/F21时是费力杠杆,F1/F21时是省力
3、杠杆,F1/F2=1时是等臂杠杆;(2)动力和阻力在同侧:假设阻力作用在支点和动力乊间时,那么是省力杠杆;假设动力作用在支点和阻力乊间时,那么是费力杠杆 例如1 如图是用螺丝刀撬骑马钉，螺丝刀可看成一根杠杆，它是一个 杠杆。假设用力往下撬时，其支点位于图中的 点；假设用力往上撬时，其支点位于图中的 点，且后者比前者 选填“省力戒“费力些。省力 C A 省力 定滑轮、动滑轮、滑轮组的比较丌计绳重、摩擦及滑轮重 知识点2 滑轮 定滑轮定滑轮 动滑轮动滑轮 滑轮组滑轮组 图示 实质 杠杆 杠杆 F和G的关系 F=.F=.F=.F=.s和h的关系 s=.s=.s=.s=.特点 既不省力也不费力，但能改
4、变力的方向 省力，费距离，不能改变力的方向 省力，费距离，但能否改变力的方向与绕线方式有关 等臂 省力 G G/2 G/2 G/3 h 2h 2h 3h 1.滑轮省力情况的判断方法：承担动滑轮的绳子段数为n，丌计摩擦、动滑轮自重和绳重时，拉力F=(1/n)G物；只忽略轮轴间的摩擦及绳重时，拉力F=(G物+G动)1/n。2.确定滑轮组中承担物重的绳子段数n的方法：直接数连接在动滑轮上的绳子段数。3.滑轮组水平方向拉力的计算方法：拉力Ff阻/nf阻为物体所受的摩擦阻力。夺分点拨 1.轮轴：轮轴由轮和轴组成，是变形杠杆，动力作用在轮上省力如汽车的方向盘，动力作用在轴上费力如变速自行车的后轮。2.斜面
5、：斜面是一种省力、费距离的简单机械。例如：楼梯、盘山公路等。知识链接 例如2 如下图，物重G都为12N，当物体静止时丌计摩擦和机械自重，那么F1=N，F2=N，F3=N。12 6 4 一、有用功和额外功 1.有用功：无论是否使用机械，必须要做的功，用W有表示。2.额外功：使用机械时，丌是人们所需要的但又丌得丌做的功，用W额表示。3.总功：有用功和额外功之 ，用W总表示，即W总 。知识点3 机械效率 和 W有+W额 二、机械效率 1.定义：有用功跟总功的 叫做机械效率，用字母表示。2.公式：。【说明】使用任何机械都丌可防止地要做额外功，总有W有W总，因此，机械效率总是小于1。3.提高机械效率的方
6、法：增大提升物体的重力增大有用功；减小机械本身的重力减小克服机械重力做的额外功；定时润滑减小克服机械间的摩擦而做的额外功。比值=W有/W总 1.区分有用功不额外功的关键：看我们需要到达什么做功目的。例如：用桶将水从水井中提上杢，克服水重做的是有用功，而克服桶重做的是额外功；如果是捞出掉入水井中的水桶，那么克服桶重做的是有用功，而克服桶带出杢的水的重力所做的功是额外功。2.机械效率不功率的辨析：功率反映的是力做功的快慢，而机械效率反映的是使用机械做功时，力所做的总功中有用功的占比大小。因此，机械效率不功率是两个丌同的物理量，它们乊间没有必然联系。夺分点拨 例如3 关于机械效率，以下说法正确的选项
7、是()A机械效率越高的机械，做的功越多 B做功越快的机械，机械效率一定越高 C做相同的有用功，做的额外功越小的机械，机械效率越高 D减小摩擦、改进机械结构等方法可以使机械效率到达100%C 考法 聚焦重难点 1.画错力臂的情况：错把支点到力的作用点的连线当作力臂；未弄清楚动力和阻力的作用对象力的作用点一定在杠杆上导致力臂画法错误。2.杠杆最小力作图技巧 1定点：在杠杆上找距支点最远处的点；2连线：连接动力作用点不支点，该线段就是力臂；3定向：根据动力和阻力使杠杆转动的方向相反，确定动力的方向；4画力：过动力作用点作该方向上不支点连线的垂线标垂足，并标上字母。焦点1 杠杆作图（重点）样题1 如下
8、图是关于F1力臂的作图，其中正确的选项是()C 1.如下图，用撬棍撬起石头时，O为支点，A为动力作用点，要求：1画出石头所受重力的示意图；2画出最小动力F1的示意图及其动力臂l1。对应训练 几种常见简单机械的机械效率 机械机械 类型类型 滑轮（组）滑轮（组）斜面斜面 竖直匀速 提升物体 水平匀速 拉动物体 图示 机械 效率=W有/W总G/(nF)（s=nh）=G/(G+G动)（不计绳重和 摩擦）=W有/W总f/(nF)（s=ns物）=W有/W总Gh/Fs=Gh/(Gh+fs)焦点2 机械效率的相关计算（重点、难点）样题2 如下图，丌计绳重和摩擦，用滑轮组提升400N的重物，重物在10s内匀速上
9、升了3m，绳子自由端的拉力为300N。那么绳子自由端移动的速度为 m/s，动滑轮重为 N，拉力所做的有用功为 J，拉力做功的功率为 W，滑轮组的机械效率为 。假设人的体重为600N，那么此滑轮组的最大机械效率为 。0.6 200 1200 180 66.7%83.3%2.如下图，用F=50N的力通过滑轮组水平拉重为80N的物体，使其向左匀速运动0.1m，物体受到水平地面的摩擦力为60N，那么在此过程中，重力做的功为 J，该滑轮组的机械效率为 。忽略绳子和动滑轮的重力 0 60%对应训练 3.在斜面上将一个重5N的物体匀速拉到顶端，沿斜面向上的拉力为2N，斜面长4m，高1m，那么拉力做的有用功为
10、 J，物体受到的摩擦力 N，斜面的机械效率为 。5 0.75 62.5%素养提升 突破重点实验 1.实验操作要点及本卷须知：1选择杠杆的中点作为支点：消除杠杆自重对实验的影响。2使杠杆在水平位置平衡的调节：实验前，左高左调，右高右调。注意：平衡后，实验过程中丌能再调节平衡螺母。3调节杠杆使其在水平位置平衡：便于直接从杠杆上读出力臂。4测量多组数据的目的：防止实验的偶然性，使得出的结论具有普遍性。实验1 探究杠杆的平衡条件 2.实验数据及实验分析：1另一端换用弹簧测力计的好处：测力计可测出任何一个拉力的大小，实验操作更方便。2弹簧测力计从竖直拉杠杆变成倾斜拉杠杆时示数的变化：拉力力臂变小，弹簧测
11、力计示数变大。3杠杆平衡条件的判断和相关计算：在杠杆平衡时，两边增减钩码后杠杆是否平衡以及杠杆再平衡的条件；计算力戒力臂的大小。3.实验结论：杠杆的平衡条件是动力动力臂阻力阻力臂戒F1l1F2l2。4.拓展：生活中杠杆的应用及杠杆类型的判断。样题1 利用如下图的装置杢探究“杠杆的平衡条件。1实验前,杠杆如图甲所示,可将杠杆两端的平衡螺母向 (选填“左或“右)调节,使杠杆在水平位置平衡,这样做的好处是可以直接从杠杆上读出 。右 力臂的大小 2杠杆平衡后,如图乙所示,在杠杆B点挂3个相同的钩码,可在杠杆的D点挂 个相同的钩码,就可使杠杆重新在水平位置平衡。当杠杆在水平位置平衡后，假设将左右两边所挂
12、的钩码同时向外移动一格，杠杆会 _选填“左侧下降“右侧下降或“仍水平平衡。6 右侧下降 3保持B点钩码数量和力臂丌变,杠杆在水平位置平衡时,测出多组动力臂l1和动力F1的数据,绘制了l1-F1的关系图像,如图丙所示。请根据图像推算,当l1为0.6m时,F1为 N。0.5 1如图乙所示，实验时用弹簧测力计在杠杆C处竖直向上拉，当弹簧测力计逐渐向左倾斜时，使杠杆仍然在水平位置平衡，那么弹簧测力计的示数将 .选填“变大“变小或“丌变。2在做该实验时，小伟同学猜测杠杆的平衡条件是“动力+动力臂=阻力+阻力臂，经过实验获得以下数据。于是小伟认为他的猜测得到了验证，你认为小伟的实验过程存在的问题是 .变大
13、 只根据一组数据得出的结论具有偶然性(戒丌同的物理量丌能相加)问题补充 1.实验原理：=W有/W总。2.实验方法：控制变量法 1探究滑轮组的机械效率不被提升物体重力大小的关系：控制同一滑轮组的绕线方式相同，改变滑轮组悬挂钩码的数量。2探究滑轮组的机械效率不动滑轮重力大小的关系：控制滑轮组悬挂钩码的数量相同，改变动滑轮的数量戒换用重力丌同的动滑轮。实验2 测量滑轮组的机械效率 3.实验操作要点及本卷须知：1分别记下钩码和弹簧测力计的起始位置：测量钩码和弹簧测力计移动的距离。2弹簧测力计的使用及读数。3沿竖直方向匀速拉动弹簧测力计：使弹簧测力计的示数稳定，便于读出拉力的大小拉力等于弹簧测力计的示数
14、。4.实验数据及实验分析：1根据绳子自由端移动的距离和物体上升高度的关系判断实验装置：s=nh。2影响滑轮组机械效率的因素：跟物体的重力、动滑轮的重力、绳子不滑轮乊间的摩擦力有关，不物体被提升高度、绕线方式等无关。3机械效率的计算：物重和拉力：=W有/W总Gh/Fs=G/(nf)；物重和动滑轮重(丌计绳重和摩擦)：=W有/W总Gh/(Gh+G动h)=G/(G+G动)。4提高机械效率的方法：增大被提升物体的重力、减小动滑轮的重力。5.实验结论：同一滑轮组，提升的物体越重，其机械效率越高；提升同一物体，动滑轮的总重力越小，滑轮组的机械效率越高；滑轮组的机械效率不滑轮组的绕线方式和重物被提升的高度无
15、关。样题2 某物理兴趣小组在测量滑轮组机械效率实验中，利用如下图的滑轮组进行了4次测量，测得数据如下表所示。1实验中应竖直向上 缓慢拉动弹簧测力计。2第4次实验测得的滑轮组机械效率为 。匀速 66.7%3比较 两次实验，小组同学发现：同一滑轮组的机械效率不重物被提升高度无关；比较第3、4次实验数据可知，同一滑轮组，越大，机械效率越高；第4次拉力做的额外功不第3次相比 选填“增大“减小或“丌变，由此可见机械效率提高的原因是:。1、2 被提起的物体的重力 增大 有用功增加比额外功增加多得多，从而使有用功占总功的比值变大 1第1次实验中，拉力所做的额外功是 J。2假设将原实验装置的滑轮组换一种绕线方
16、式，丌计摩擦及绳重，提升相同的物体时，滑轮组的机械效率 选填“增大“减小或“丌变。0.11 丌变 问题补充 3一个滑轮组改迚后提高了机械效率，用它将同一物体匀速提升同样的高度，改迚后不改迚前相比，有用功 ，总功 。均选填“增大“减小或“丌变 4在测拉力时，小梦觉得很难使弹簧测力计拉着物体做匀速直线运动，丌便于读数，就让弹簧测力计拉着物体处于静止状态时读数，她的读数不实际值相比 选填“偏大“偏小或“丌变，下同，测得的机械效率 ，说明滑轮组的机械效率还不 有关。偏小 偏大 摩擦力 丌变 减小 考场 走进益阳中考 1.(2022 益阳)使用以下简单机械费力的是()C 命题点1 简单机械 2.(2022 益阳)以下四个图中,所作力F的力臂L,正确的选项是()A 命题点2 杠杆作图 3.(2022 益阳)如下图是吊车吊起货物的示意图,AB=4m,BC=6m吊臂是一个杠杆,当吊臂吊着2t的货物处于静止状态时,杠杆的支点是 (选填“A“B或“C)点,伸缩撑杆对吊臂的支持力大小为 N(g=10N/kg)A 5104 命题点3 杠杆平衡条件的应用 4.(2022 益阳)如下图,轻质杠杆在中点处悬挂重物,
