第十二章简单机械小结与复习课件

第十二章简单机械第十二章小结与复习 简单机械滑轮杠杆定义五要素平衡条件杠杆分类定滑轮动滑轮滑轮组定义公式提高机械效率的方法机械效率总小于1特点、实质特点、规律机械效率省力杠杆费力杠杆等臂杠杆特点、实质轮轴、斜面有用功、额外功、总功 1.杠杆(1)定义：如右图所示，一根硬棒，在力的作用下能绕着_____________转动，这根硬棒就是杠杆。(2)五要素(如图)__________：杠杆可以绕其转动的点O。__________：使杠杆转动的力F1。__________：阻碍杠杆转动的力F2。固定点O支点动力阻力杠杆 动力臂：从支点Ｏ到___________________的距离l1。阻力臂：从支点Ｏ到___________________的距离l2。动力F1的作用线阻力F2的作用线(3)力臂的画法：找出支点的位置（找点）沿着力的方向画出力的作用线（画线）过支点向力的作用线作垂线（作垂线）标括号和力臂的符号（标符号） (4)作最小力的方法在杠杆上找到距离支点最远的一点，即力的作用点；连接该点与支点，该线段为最大动力臂；过动力作用点作该方向与其支点连线的垂线，确定动力的方向，标上箭头及表示力的符号。2.杠杆的平衡条件：________________(用字母表示)，这就是阿基米德发现的杠杆原理。F1l1=F2l2 3.杠杆的分类类型省力杠杆费力杠杆等臂杠杆力臂的关系动力臂______阻力臂动力臂_____阻力臂动力臂_____阻力臂力的关系动力_______阻力动力_____阻力动力＝阻力特点_________________费力但省距离不省力与距离应用举例电工钳、开瓶器、撬棒、羊角锤等镊子、筷子、钓鱼竿等托盘天平、定滑轮、跷跷板等＞省力但费距离＜＝＞＜ 室内垃圾桶平时桶盖关闭不使垃圾散发异味，使用时脚踩踏板，桶盖开启，根据室内垃圾桶的结构示意图，可确定桶中有两个杠杆在起作用，两杠杆支点为O1、O2。则对应的杠杆分别是()A.省力杠杆、省力杠杆B.省力杠杆、费力杠杆C.费力杠杆、费力杠杆D.费力杠杆、省力杠杆踏板B例1 请在下图中根据杠杆的平衡条件作出拔钉子时所用最小动力F1的示意图和它的动力臂L1。F1l1例2 如图所示是吊车正在起吊货物的示意图。该装置通过液压伸缩撑杆推动吊臂并使吊臂绕O点转动，从而通过钢绳将货物缓慢吊起。假设撑杆对吊臂的作用力始终与吊臂垂直，仅通过转动吊臂提升货物的过程中，则下列分析正确的是()A.撑杆对吊臂的作用力不断增大B.钢绳对吊臂的作用力不断增大C.撑杆对吊臂作用力的力臂不断增大D.钢绳对吊臂作用力的力臂不断减小D例3 如图所示，用固定在竖直墙上的直角三角形支架ABC放置空调室外机。已知AB长40cm，BC长50cm，室外机的质量为30kg，室外机的重力作用线正好通过AB中点，则A处螺钉受到的水平拉力F为________N(支架重力不计)。为了安全，从力学的角度分析，室外机的位置应尽量________(选填“靠近”或“远离”)墙壁。200由勾股定理可得AC=30cm。以C为支点，ABC是一个杠杆,由杠杆平衡条件可得：F×AC=G×0.5AB靠近例4 定滑轮动滑轮滑轮组图示________杠杆________杠杆特点可以________________，但____________________可以_______，但___________________既可以______又可以_________________改变力的方向不省力也不省距离不能改变力的方向改变力的方向等臂省力省力省力FFFF滑轮1.滑轮 定滑轮动滑轮滑轮组拉力F与重力G的关系(忽略滑轮重及摩擦)__________________________________________拉力移动距离s和物体移动距离h的关系__________________________________________F＝Gs＝hs＝2hs＝2hs＝3hF＝G12F＝G12F＝G13 若滑轮组水平放置，不计滑轮重、绳重与绳的摩擦，则省力情况为F=f。（f为物体受到的滑动摩擦力）3.轮轴与斜面轮轴和斜面也属于简单机械，并且都是______力机械，该类机械在使用时一定会______距离F费省2.绕线方式：(1)从轮子数量少的滑轮开始，由里到外。(2)定动交替，就近连接 用如图所示的滑轮组在5s内将重G=240N的物体匀速向上提起3m，拉力F=150N，这个滑轮组的机械效率为________；如果忽略绳重和摩擦，动滑轮自重为________N。80%60例5 如图，用F＝10N水平拉力，使重为100N的物体A，沿水平方向在1s内匀速直线运动了0.5m，若滑轮和绳子的质量及其摩擦均不计，则物体受到地面的摩擦力为__________N，拉力F的功率为________W。2010n=2，F=f，s=2s’12摩擦力f=2F=2×10N=20N绳子自由端移动的距离s=2s′=2×0.5m=1m拉力做的功W=Fs=10N×1m=10J拉力的功率P===10WWt10J1s例6 画出图中滑轮组提升物体最省力的绳子绕法。例7 1.有用功和额外功(1)有用功：为达到目的必须做的对人们有用的功。(2)额外功：人们不需要但又不得不做的功。(3)总功：有用功与额外功之和是总共做的功。(4)Ｗ总＝______________。2.机械效率：__________跟_________的比值。用______表示。有用功总功ηＷ有＋Ｗ额机械效率 (1)公式：________________。使用任何机械都不可避免地要做额外功，有用功总是_______总功，所以机械效率总是_______1。W有W总η=(2)提高机械效率的方法滑轮组：增加物重、减小动滑轮自重、减小绳子与滑轮间的摩擦等。斜面：增大斜面倾斜程度、减小摩擦等。小于小于 如图所示，用F＝50N的力通过滑轮组水平拉重力为300N的物体，使其向左匀速运动，在这过程中拉力F做功为40J，已知物体受到水平地面的摩擦力为60N，则物体运动的距离为_________m，该滑轮组的机械效率为________。(忽略绳子和动滑轮的重力)0.460%绳子自由端移动的距离s===0.8mWF40J50N物体移动的距离s′=s=0.4m12滑轮组的机械效率：η＝==60%fFn60N50N×2例8 在斜面上将一个重600N的物体匀速拉到高处，沿斜面向上的拉力F＝400N，拉动的距离s＝4.5m，提升高度h＝1.8m，所用时间t＝30s。则拉力F做功的机械效率为_______，此过程中物体受到的摩擦力为_______N。60%160例9 探究杠杆的平衡条件【设计和进行实验】1.杠杆的平衡状态：静止或匀速转动。2.实验前杠杆平衡螺母的调节：左高向左调，右高向右调。注：平衡后的杠杆，在实验过程中不能再调节。 3.让支点处于杠杆中央的目的：消除杠杆自重对实验的影响。4.调节杠杆在水平位置平衡的目的：便于测量力臂。5.实验结论：杠杆的平衡条件：动力×动力臂＝阻力×阻力臂，用公式表示为F1l1＝F2l2。【交流与反思】6.测量多组数据的目的：避免偶然性，使得出的结论更具有普遍性。 小明和在探究杠杆的平衡条件实验中所用到的器材有：杠杆、支架、弹簧测力计、刻度尺、质量相同的钩码若干个。(1)杠杆两端平衡螺母的作用是_____________________________。(2)在挂钩码前，小明发现杠杆左端高右端低(如图甲所示)，接下来应将杠杆左端的平衡螺母向____(选填“左”或“右”)调节，使杠杆在_______位置平衡，这样做的目的便于_____________________。调节杠杆在水平位置平衡左水平直接测量力臂例10 (3)在杠杆两端挂上不同数量的钩码，使杠杆在水平位置平衡，得到的数据如下表。这四次实验数据中有一次是错误的，错误数据的实验次数是____，错误的原因可能是____________________________。实验次数动力F1／N动力臂l1／cm阻力F2／Ｎ阻力臂l2／cm10.50.51521351532151.52041.510352动力臂和阻力臂记反了 (4)由正确的实验数据总结得出杠杆平衡条件：________________________________________________。(5)此实验多次改变挂在支点O两侧钩码的数量和悬挂位置，收集杠杆平衡时多组动力、动力臂和阻力、阻力臂的数据，其目的是___________________(选填“减小误差”或“寻找普遍规律”)。动力×动力臂＝阻力×阻力臂(或F1l1＝F2l2)寻找普遍规律 (6)如图乙所示，杠杆上的刻度均匀，在A点挂4个钩码，要使杠杆在水平位置平衡，应在B点挂_____个相同的钩码；当杠杆平衡后，将A、B两点下方所挂的钩码同时朝远离支点O方向移动一个小格，则杠杆________(选填“能”或“不能”)在水平位置保持平衡。6不能 (7)小明在完成规定实验后，他们想进一步研究，如果杠杆受到F2、F3两个阻力，结果会怎样？通过实验，他们得到了如图丁所示的结果，根据这个结果，可以初步得出，在这种情况下杠杆的平衡条件为：F1l1＝___________。(F1、F2、F3的力臂分别为l1、l2、l3)F2l2＋F3l3 测量滑轮组的机械效率【设计和进行实验】1.实验原理2.弹簧测力计沿竖直方向匀速拉动绳子自由端的目的：保证拉力等于弹簧测力计的示数。W有用W总GhFs＝η＝ 4.控制变量法(1)重物重力大小的影响：只改变钩码数量。(2)动滑轮重力大小的影响：换用重力不同的动滑轮。(3)……5.实验结论：在其他条件相同时，动滑轮越重，机械效率越低；在绳子所能承受的范围内，在其他条件相同时，所吊物体越重，机械效率越高。…… 6.实验中可以省去的测量工具是刻度尺：可以通过绕线的方式确定物体上升高度与拉力端移动距离的倍数关系。7.提高机械效率的方法：增加物重、减小动滑轮重力、减小绳与滑轮间的摩擦。8.只改变绳子绕法，不影响滑轮组机械效率。【交流与反思】 某小组在“测滑轮组机械效率的实验”中，实验装置如图所示。(1)除了如图所示器材和弹簧测力计外，还需要的器材是__________。(2)实验中应沿竖直方向________缓慢拉动弹簧测力计。刻度尺匀速例11 (3)分析表中数据可知第4次实验是用_____(填“丙”或“丁”)图所示装置做的实验，请将表中的数据填写完整。实验次数钩码重G/N钩码上升高度h/m绳端拉力F/N绳端移动距离s/m机械效率η140.12.70.274%240.11.80.374%380.13.20.383%480.12.50.4______丁80% (4)通过比较________两次实验数据可得出结论：使用同一滑轮组提升同一重物时，滑轮组的机械效率与绳子段数无关。(5)通过比较________两次实验数据可得出结论：同一滑轮组提升重物时，物重越重，滑轮组机械效率越高。实验次数钩码重G/N钩码上升高度h/m绳端拉力F/N绳端移动距离s/m机械效率η140.12.70.274%240.11.80.374%380.13.20.383%480.12.50.480%1、22、3 (6)通过比较3、4两次实验数据可得出结论_______________________________________________________________________________。(7)根据数据分析可知：随着物重的增大，额外功________(填“变小”“变大”或“不变”)，原因是_________________________________________________________________________________。实验次数钩码重G/N钩码上升高度h/m绳端拉力F/N绳端移动距离s/m机械效率η140.12.70.274%240.11.80.374%380.13.20.383%480.12.50.480%不同滑轮组提升同一重物时，动滑轮越轻，滑轮组机械效率越高变大随着物重的增加，滑轮与轴之间的摩擦力增大，克服摩擦力做的额外功增加 (8)该小组同学利用图甲的滑轮组提升相同的物体时，增加物体匀速上升的速度，滑轮组的机械效率________(选填“变大”“变小”或“不变”)。(9)不计绳重及摩擦阻力，在第1、2次实验中，动滑轮的重力是________N。(10)某同学发现实验过程中边拉动边读数，弹簧测力计示数不稳定，应该静止读数。你认为他的想法__________(选填“正确”或“不正确”)，因为他没有考虑到__________对滑轮组机械效率的影响。不变1.4不正确摩擦力 1.晾晒三条相同的湿毛巾，下列做法最有可能让衣架保持水平的是()B 2.如图所示，分别用滑轮和滑轮组提起重物，其中G1＝G2＝G3，若不计摩擦力和滑轮重，则()A．F1>F2>F3B．F1<F2<F3C．F1＝F2＝F3D．F1＝F2>F3C 3.如图所示滑轮组，每个滑轮重50N，用这个滑轮组把质量为40kg的重物在2s内匀速提升2m，不计绳重和摩擦。求：①重物上升的速度为________m/s。②绳子自由端移动的距离为________m。③拉力F的大小为________N。④拉力做的功为________J。⑤拉力F的功率为________W。⑥滑轮组做的有用功为________J，额外功为________J。⑦滑轮组的机械效率约为________。1615090045080010088.9% 4.为使轻质杠杆AB在如图所示位置静止，请你在杠杆上画出所施加最小动力F1的示意图，并作出阻力F2的力臂。┌F1l2 5.如图所示，通过斜面用平行于斜面F＝200N的推力，将质量为30kg的物体在5s时间内匀速推到1m高的平台上，斜面长s＝2m。(g取10N/kg)则（）A.推力F做功的功率为40WB.斜面的机械效率为75％C.推力F做的总功为300JD.斜面对物体的摩擦力为100NB 6.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。先让货车前轮单独开上电子地磅秤，其读数为8t；前轮驶离电子地磅秤，再让后轮单独开上电子地磅秤，其读数为9t。国家规定两轴货车限载车货总重18t，请你通过计算分析该货车是否超载。 解：货车前轮开上地磅秤时，以后轮为支点，如解图甲所示，根据杠杆的平衡条件得F前L＝G车L1①货车后轮开上地磅秤时，以前轮为支点，如解图乙所示，根据杠杆的平衡条件得F后L＝G车L2②L＝L1＋L2③，由①＋②得：G车＝F前＋F后，根据题意G车＝G前＋G后，则m车＝m前＋m后＝8t＋9t＝17t<18t所以货车没有超载。