第12課時(shí)　簡(jiǎn)單機(jī)械物理

1、第1212課時(shí)簡(jiǎn)單機(jī)械知識(shí)梳理自主測(cè)試一二三一、杠桿1.定義一根硬棒,在力的作用下能夠繞著固定點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng),這根硬棒就叫杠桿。知識(shí)梳理自主測(cè)試一二三2.杠桿的五要素(1)支點(diǎn):杠桿可以繞其轉(zhuǎn)動(dòng)的點(diǎn)O。(2)動(dòng)力:使杠桿轉(zhuǎn)動(dòng)的力F1。(3)阻力:阻礙杠桿轉(zhuǎn)動(dòng)的力F2。(4)動(dòng)力臂:從支點(diǎn)O到動(dòng)力F1作用線的距離l1。(5)阻力臂:從支點(diǎn)O到阻力F2作用線的距離l2。3.杠桿的平衡條件(1)文字表達(dá)式:動(dòng)力動(dòng)力臂=阻力阻力臂。(2)數(shù)學(xué)表達(dá)式:F1l1=F2l2。知識(shí)梳理自主測(cè)試一二三4.杠桿的分類 知識(shí)梳理自主測(cè)試一二三知識(shí)梳理自主測(cè)試一二三二、滑輪 知識(shí)梳理自主測(cè)試一二三知識(shí)梳理自主測(cè)試一二三三、機(jī)

2、械效率1.有用功和額外功(1)有用功:為了達(dá)到目的必須要做的功,用W有表示。(2)額外功:并非需要但不得不做的功,用W額表示。(3)總功:有用功與額外功之和,用W總表示。2.機(jī)械效率(1)定義:有用功跟總功的比值。(3)影響滑輪組機(jī)械效率的因素:提升的物重、動(dòng)滑輪重及機(jī)械裝置間的摩擦。知識(shí)梳理自主測(cè)試一二三3.測(cè)量滑輪組的機(jī)械效率(2)注意事項(xiàng):必須勻速拉動(dòng)彈簧測(cè)力計(jì)使鉤碼升高,保證測(cè)力計(jì)示數(shù)大小不變。知識(shí)梳理自主測(cè)試12341.如圖所示,杠桿AOB用細(xì)線懸掛起來,分別在A、B兩端掛上質(zhì)量為m1、m2的重物時(shí),杠桿平衡,此時(shí)AO恰好處于水平位置,AO=BO,不計(jì)杠桿重力,則m1、m2的大小關(guān)系

3、為()A.m1m2B.m1L2,所以物體的重力G1G2,即m1m2。知識(shí)梳理自主測(cè)試12342.下圖是使用簡(jiǎn)單機(jī)械勻速提升同一物體的四種方式(不計(jì)機(jī)械重和摩擦),其中所需動(dòng)力最小的是()答案:D知識(shí)梳理自主測(cè)試12343.如圖所示,工人利用滑輪組以250 N的拉力將400 N的水泥勻速提高2 m。則此過程中,工人拉力做的功是 J;該滑輪組的機(jī)械效率是;工人對(duì)地面的壓力與其重力相比要(選填“大”或“小”)。 答案:1 00080%小知識(shí)梳理自主測(cè)試1234解析:由題圖可知,承擔(dān)動(dòng)滑輪和水泥的繩子的段數(shù)n=2,由題圖可知,繩端移動(dòng)的距離s=nh=22 m=4 m,工人拉力做的功W總=Fs=250

4、N4 m=1 000 J,拉力做的有用功W有=Gh=400 N2 m=800 J,滑輪組的機(jī)械效率 =80%;因工人對(duì)地面的壓力等于自身的重力減去繩端在豎直方向的分力,所以,工人對(duì)地面的壓力與其重力相比要小。知識(shí)梳理自主測(cè)試12344.小華探究杠桿平衡條件時(shí),使用的每個(gè)鉤碼的質(zhì)量均為 50 g,杠桿上相鄰刻線間的距離相等。小華將杠桿調(diào)節(jié)水平平衡后,在杠桿上的B點(diǎn)懸掛了3個(gè)鉤碼,如圖所示。為使杠桿保持水平平衡狀態(tài),應(yīng)該在A點(diǎn)懸掛個(gè)鉤碼。 答案:2解析:根據(jù)杠桿的平衡條件可得GAlA=GBlB,即nAm0g3l0=3m0g2l0,則nA=2?？键c(diǎn)梳理整合1231.杠桿的動(dòng)態(tài)變化問題杠桿在靜止時(shí)滿足

5、杠桿的平衡條件,在緩慢或勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)也滿足杠桿的平衡條件。杠桿的動(dòng)態(tài)變化問題主要有以下兩種類型:類型一:由力臂變化判斷力的變化此類問題的解題思路是利用杠桿的平衡條件,當(dāng)其中的一個(gè)量發(fā)生改變時(shí),會(huì)引起其他量發(fā)生改變,首先確定不變量,之后由杠桿的平衡條件得出結(jié)論?？键c(diǎn)梳理整合123【例1】 如圖所示,作用在杠桿一端且始終與杠桿垂直的力F,將杠桿緩慢地由位置A拉至位置B,在這個(gè)過程中,力F的大小將()A.不變B.變小C.變大D.先變大后變小解析:在杠桿緩慢由A到B的過程中,動(dòng)力臂OA的長(zhǎng)度沒有變化,阻力G的大小沒有變化,而阻力臂L卻逐漸增大;由杠桿的平衡條件知FOA=GL,當(dāng)OA、G不變時(shí),L越大,那

6、么F越大;因此拉力F在這個(gè)過程中逐漸變大。答案:C考點(diǎn)梳理整合123考點(diǎn)梳理整合123如圖所示,輕質(zhì)杠桿AB可以繞O點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng),在A點(diǎn)用細(xì)線懸掛一重物,在B點(diǎn)施加一豎直向下的動(dòng)力,使杠桿在水平位置保持平衡。若將動(dòng)力的方向改為沿虛線方向,仍使杠桿在水平位置保持平衡,則()A.動(dòng)力臂增大,動(dòng)力增大 B.動(dòng)力臂增大,動(dòng)力減小C.動(dòng)力臂減小,動(dòng)力減小 D.動(dòng)力臂減小,動(dòng)力增大答案:D考點(diǎn)梳理整合123解析:當(dāng)動(dòng)力方向沿豎直向下時(shí),動(dòng)力臂為OB,當(dāng)動(dòng)力的方向改為沿虛線方向時(shí),其動(dòng)力臂為如圖OC,由題圖可知,沿虛線方向的動(dòng)力臂OC小于OB,即動(dòng)力臂減小;因?yàn)楦軛U始終在水平位置平衡,所以阻力臂始終等于OA,根據(jù)

7、杠桿的平衡條件可知,在阻力和阻力臂的乘積一定時(shí),動(dòng)力臂減小,動(dòng)力就增大,故選項(xiàng)D正確?？键c(diǎn)梳理整合123類型二:由力或力臂的改變判斷杠桿是否平衡此類問題的解題思路是根據(jù)題意判斷動(dòng)力與動(dòng)力臂的乘積、阻力和阻力臂的乘積,加以比較?！纠?】 右圖中杠桿處于平衡狀態(tài)。如果將物體A和B同時(shí)向靠近支點(diǎn)的方向移動(dòng)相同的距離,下列判斷正確的是()A.杠桿仍能平衡B.杠桿不能平衡,左端下沉C.杠桿不能平衡,右端下沉D.無法判斷考點(diǎn)梳理整合123解析:原來杠桿在水平位置處于平衡狀態(tài),此時(shí)作用在杠桿上的力分別為物體A、B的重力,其對(duì)應(yīng)的力臂分別為OC、OD,根據(jù)杠桿的平衡條件可得mAgOC=mBgOD,由題圖可知,

8、OCmB。當(dāng)向支點(diǎn)移動(dòng)相同的距離l時(shí),兩邊的力臂都減小l,此時(shí)左邊的力與力臂的乘積為mAg(OC -l)=mAgOC-mAgl,右邊的力與力臂的乘積為mBg(OD -l)=mBgOD-mBgl,由于mAmB,所以mAglmBgl;所以mAgOC -mAgl3Gl,所以左端下降。考點(diǎn)梳理整合1232.關(guān)于滑輪組的繞法問題關(guān)于滑輪組的問題一般有兩類:一類是根據(jù)滑輪組的組裝方式,求繩子的受力情況;另一類是已知繩子的受力情況設(shè)計(jì)組裝滑輪組,畫出滑輪組的連線圖?？键c(diǎn)梳理整合123【例3】 請(qǐng)?jiān)趫D中用筆畫線代替繩子,將兩個(gè)滑輪連成滑輪組,要求人用力往下拉繩使重物升起。解析:人用力往下拉繩使重物升起,說明最

9、后繞過的是定滑輪,按此反向繞線,繩子的起始端系在定滑輪上。答案:如圖所示考點(diǎn)梳理整合123考點(diǎn)梳理整合123如圖所示,某人站在地面上使用滑輪組提升重物,請(qǐng)畫出他使用滑輪組最省力的繞法?？键c(diǎn)梳理整合123答案:如圖所示:解析:在地面提升重物且最省力,應(yīng)該動(dòng)力向下,則有四股繩吊著動(dòng)滑輪,根據(jù)奇動(dòng)偶定法依次連接?？键c(diǎn)梳理整合1233.關(guān)于滑輪組的機(jī)械效率問題機(jī)械效率是初中物理力學(xué)的重點(diǎn)問題,特別是滑輪組類的機(jī)械效率問題。此類題目所涉及的主要物理量有:機(jī)械效率、有用功W有、額外功W額、總功W總、物體重G、物體升高的高度h、作用在繩子自由端的拉力F、繩子自由端移動(dòng)的距離s、承擔(dān)重物的繩子的段數(shù)n。有用功是使物體升高h(yuǎn)所做的功,即W有=Gh。額外功是克服動(dòng)滑輪所受重力、繩子的重力和滑輪與軸的摩擦所做的功;若不計(jì)繩重及摩擦,額外功是動(dòng)滑輪重G動(dòng)與升高高度h的乘積,即W額=G動(dòng)h?？键c(diǎn)梳理整合123考點(diǎn)梳理整合123【例4】 如圖所示的滑輪組的機(jī)械效率是75%,物體的重力為150 N。用滑輪組勻速將物體提升2 m,所用拉力F為N。 解析:拉力做的有用功W有=Gh=150 N2 m=300 J拉力移動(dòng)的距離s=2h=22 m