浙教版九年級科學(xué)上冊章節(jié)復(fù)習(xí)學(xué)案：第三章第4節(jié)　簡單機(jī)械

第4節(jié)簡單機(jī)械杠桿1．杠桿的定義一根硬棒如果在力的作用下，能繞________轉(zhuǎn)動，這根硬棒就叫做杠桿。說明一根硬棒能成為杠桿，不僅要有力的作用，而且必須能繞某固定點轉(zhuǎn)動，缺一不可。杠桿的形狀可以是直的，也可以是彎的。2．杠桿的要素如圖所示：________：杠桿繞著轉(zhuǎn)動的固定點O。________：使杠桿轉(zhuǎn)動的力F1。阻力：阻礙杠桿轉(zhuǎn)動的力F2。________：從支點到動力作用線的距離l1。________：從支點到阻力作用線的距離l2。說明在研究杠桿時，力臂是個關(guān)鍵：①它是指從支點到力的作用線的垂直距離，千萬不能理解為支點到力的作用點的長度。②力臂不一定在杠桿上。③畫力臂實際上就是完成幾何上的點到直線的垂線段作圖。④作用在支點上或作用線經(jīng)過支點的力，它的力臂為零。例1如圖中的皮劃艇運動員一手支撐住槳柄的末端，另一手用力劃槳，此時的船槳可看作是一個杠桿。下圖中的船槳模型中最合理的是()3．杠桿的平衡條件(1)什么是杠桿的平衡杠桿在動力和阻力的作用下________或________，都叫做杠桿的平衡。(2)實驗如圖所示，通過鉤碼的重力知道動力和阻力的大小，利用尺測量動力臂和阻力臂的大小，從而得出杠桿的平衡條件是：動力×動力臂＝阻力×阻力臂，即力和力臂成反比。用公式表示為：F1l1＝________或eq\f(F2,F1)＝eq\f(l1,l2)。例2如圖所示，一個重600牛的人，站在水平地面上最多可以將1800牛的物體勻速拉離地面，則力臂AO與BO的比為()A．1∶3B．2∶3C．3∶2D．3∶1滑輪滑輪是一種周邊有槽、可以繞著中心軸轉(zhuǎn)動的輪子，人們常用它吊裝貨物。滑輪可以看作是能夠連續(xù)轉(zhuǎn)動的杠桿，即杠桿的變形，所以可以用杠桿平衡條件來分析它的作用。滑輪可以分為定滑輪、動滑輪和滑輪組。類型定義實質(zhì)特點重物提升的高度h與繩端通過的距離s的關(guān)系定滑輪在使用過程中，軸固定不動的滑輪不省____，可以改變力的______s＝h動滑輪在使用過程中，軸隨物體一起移動的滑輪可省______的力，但________改變力的方向s＝____滑輪組將動滑輪和定滑輪組合在一起即為滑輪組既可以____，又可以改變力的____s＝____(n指承擔(dān)物重的繩子的股數(shù))說明①不論是定滑輪還是動滑輪，滑輪兩側(cè)繩子承擔(dān)的力相等。②使用滑輪組時，用幾段繩子吊著物體和動滑輪，提起物體所用的力就是總重的幾分之一，即F＝eq\f(1,n)G總。③在確定承擔(dān)重物繩子的股數(shù)n時，首先要分清哪個是定滑輪，哪個是動滑輪；其次在動滑輪和定滑輪之間畫一條虛線，將它們隔離出來，數(shù)一數(shù)繞在動滑輪上繩子的股數(shù)即是承擔(dān)物重的繩子股數(shù)n。④滑輪組的繞繩方法：若先將繩子系在定滑輪上，繩子股數(shù)為偶數(shù)；若先將繩子系在動滑輪上，繩子股數(shù)為奇數(shù)，可概括為“奇動偶定”。例3建筑工人用如圖所示的滑輪組，在4s內(nèi)將重為1500N的物體沿水平方向勻速移動2m的過程中，所用的拉力大小為375N，物體受到水平地面的摩擦力為物重的0.4倍。在此過程中下列說法正確的是()A．繩子自由端沿水平方向移動了6mB．物體受到的拉力為750NC．拉力F的功率為750WD．滑輪組的機(jī)械效率為80%機(jī)械效率1．定義：有用功跟總功的________叫做機(jī)械效率，它反映了有用功在總功中占有多大比例，用希臘字母η表示。η＝________×100%η越大，表明機(jī)械工作時能量的利用率越高。在使用機(jī)械時，總是盡可能減小額外功，以提高機(jī)械效率。說明因為使用機(jī)械時總會不得不做一些額外功，所以機(jī)械效率必然小于100%，即η＜1。同一機(jī)械在不同情況下使用，其機(jī)械效率不一定相同。2．滑輪組和斜面的機(jī)械效率(1)滑輪組的機(jī)械效率一個滑輪組，重物和動滑輪的總重由n段繩子承擔(dān)，其機(jī)械效率有：η＝eq\f(W有用,W總)×100%＝eq\f(G物h,Fs)×100%＝eq\f(G物h,F·nh)×100%＝eq\f(G物,nF)×100%，若不計繩重及摩擦，η＝eq\f(G物,n·\f(1,n)（G物＋G動）)×100%＝eq\f(G物,G物＋G動)×100%，所以，此時為了增大機(jī)械效率，應(yīng)盡量減小G動。(2)斜面的機(jī)械效率斜面如圖所示，其機(jī)械效率有：η＝eq\f(Gh,Fs)×100%。例4用相同的滑輪和繩子分別組成如圖所示的甲、乙兩個滑輪組，把相同的重物勻速提升相同的高度。若不計繩重及摩擦，下列說法正確的是()A．繩子受的拉力F1和F2大小相等，滑輪組的機(jī)械效率相同B．繩子受的拉力F1和F2大小不相等，滑輪組的機(jī)械效率不同C．繩子自由端移動的距離不相等，拉力對滑輪組所做的功相等D．繩子自由端移動的距離不相等，拉力對滑輪組所做的功不相等杠桿平衡條件例5如圖所示，在“探究杠桿的平衡條件”實驗中，已知杠桿上每個小格長度為2cm，當(dāng)彈簧測力計在A點斜向上拉(與水平方向成30°角)杠桿，使杠桿在水平位置平衡時，下列說法正確的是()A．動力臂為0.08mB．此時為省力杠桿C．彈簧測力計的示數(shù)為4ND．鉤碼總重為2N機(jī)械效率的大小比較例6(棗莊中考)甲吊車比乙吊車的機(jī)械效率高，當(dāng)它們分別把相同質(zhì)量的物體勻速提升相同高度時，則()A．甲吊車的電動機(jī)做的有用功較多B．乙吊車的電動機(jī)做的額外功較多C．甲吊車的電動機(jī)做的總功較多D．甲、乙兩吊車的電動機(jī)做的總功相同動態(tài)分析杠桿平衡問題例7如圖，一塊厚度、密度均勻的長方形水泥板放在水平地面上，用一豎直向上的力，欲使其一端抬離地面。則()A．F甲>F乙，因為甲方法的動力臂長B．F甲<F乙，因為乙方法的阻力臂長C．F甲>F乙，因為乙方法的阻力臂短D．F甲＝F乙，因為動力臂都是阻力臂的2倍例8為了將放置在水平地面上重G＝100N的重物提升到高處。小明同學(xué)設(shè)計了圖甲所示的滑輪組裝置。當(dāng)小明用圖乙所示隨時間變化的豎直向下拉力F拉繩時，重物的速度v和上升的高度h隨時間t變化的關(guān)系圖像分別如圖丙和丁所示。若重物與地面的接觸面積S＝5×10－2m2，不計摩擦，繩對滑輪的拉力方向均可看成在豎直方向。求：(1)在2～3s內(nèi)，拉力F的功率P及滑輪組的機(jī)械效率η。(2)在1～2s內(nèi)，拉力F做的功W。(3)在0～1s內(nèi)，重物對地面的壓強(qiáng)p。1．如圖，粗細(xì)均勻的木棒AB長為1m，水平放置在O、O′兩個支點上。已知AO、O′B長度均為0.25m。若把B端豎直向上稍微抬起一點距離，至少需要用力40N；則木棒的重力為()第1題圖A．160NB．120NC．80ND．40N第2題圖2．如圖所示，用相同的滑輪組成甲、乙兩個滑輪組，分別將同一物體在相同時間內(nèi)勻速提升相同高度，若不計繩重和摩擦，比較甲、乙兩滑輪組，下列說法正確的是()A．甲的拉力小B．乙的額外功少C．甲的有用功大D．甲乙的有用功一樣大3．如圖所示，小陽利用滑輪組豎直向上勻速提升質(zhì)量為90kg的物體，滑輪組的機(jī)械效率為75%，小陽對繩子的拉力為F。已知小陽的質(zhì)量為65kg，假設(shè)在拉繩子的過程中，小陽對繩子的拉力與對地面的壓力始終豎直向下且在同一直線上，不計繩重和摩擦。則下列說法正確的是(g取10N/kg)()第3題圖A．小陽對繩子拉力F大小是500NB．提升50kg物體時滑輪組機(jī)械效率為60%C．動滑輪的重力大小是200ND．提升90kg物體時小陽對地面的壓力是50N第4題圖4．如圖所示，在拉力F的作用下，滑輪和物體A一起向右做勻速直線運動。實驗中彈簧測力計的示數(shù)是5N，物體A所受的摩擦力是________N。若不計滑輪重力和滑輪與繩間的摩擦，拉力F＝______N。若繩子自由端移動了2m，則物體A移動了________m。第5題圖5．(資陽中考)隨著人們生活水平的提高，不少居民小區(qū)都配備了健身房。小明每個周末回家都會到健身房鍛煉，如圖所示是小明最喜愛的用于鍛煉臂力的健身拉力器結(jié)構(gòu)示意圖。如果小明每次向下拉動拉桿時，拉力為F＝250N，在0.4s內(nèi)使質(zhì)量為m＝20kg的配重塊勻速升高到h＝40cm后放手讓其自由落下。不計拉桿和繩的重力，g取10N/kg。求：(1)小明拉動拉力器的功率P。(2)小明拉動拉力器過程中克服摩擦所做的功。(3)在小明鍛煉過程中拉力器的機(jī)械效率η。參考答案【要點詳解】知識點1：固定點支點動力動力臂阻力臂例1B靜止勻速轉(zhuǎn)