12人教新课标版教材八年级第十二章简单机械经典例题.docx

12人教新课标版教材八年级第十二章简单机械经典例题.docx

《12人教新课标版教材八年级第十二章简单机械经典例题.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《12人教新课标版教材八年级第十二章简单机械经典例题.docx（15页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

12人教新课标版教材八年级第十二章简单机械经典例题

人教新课标版（2012教材）八年级第十二章简单机械经典例题

一、杠杆：

典型例题（画力臂）1：

为使杠杆ON在图乙位置能保持静止，需在M点施加一个力F．画出物体A对杆的拉力的力臂和在M点对杆的最小拉力F的示意图；

思路点拨：

画力臂关键是理解力臂的概念。

根据杠杆平衡条件，拉力最小，力臂应最大。

解析:

力臂是支点到力的作用线的距离。

根据定义，先找到支点，在画出力的作用线，最后从支点向力的作用线的引垂线。

当里的方向与杠杆垂直时，力臂最大，力最小。

做图如下。

答案：

规律方法：

（1）力臂是从支点到力的作用线的垂直距离，而不是从支点到力的作用点的距离，这一点一定要注意。

（2）支点到垂足的那段距离是力臂。

典型例题（杠杆类型的判断）2:

下图中可视为费力杠杆的是（如图l—6—3）　（　　）

A　　　　　　　　BCD

思路点拨：

考查三类杠杆的特点，省力杠杆L1＞L2，F1＜F2；费力杠杆L1＜L2，F1＞F2；等臂杠杆L1=L2，F1=F2。

解析:

从图上看出;起重机，L1＜L2，Fl＞F2为费力杠杆．其他：

手推车、瓶启子、撬杠均是L1＞L2，为省力杠杆。

故选A。

答案：

A

规律方法：

使用费率杠杆虽然费力，但是使用费率杠杆可以省距离。

典型例题（杠杆的动态平衡）3：

如图所示，一个直杠杆可绕轴O转动，在直杆的中点挂一重物，在杆的另一端施加一个方向始终保持水平的力F，将直杆从竖直位置慢慢抬起到水平位置过程中，力F大小的变化情况是（）

A.一直增大B.一直减小C.先增大后减小D.先减小后增大

思路点拨：

解答此题，首先要判断杠杆的五要素中，有哪些要素发生了变化，这是解题的关键，然后再利用杠杆的平衡条件进行分析，有时要用到三角形的知识。

解析：

在杠杆缓慢抬起的过程中，阻力G的大小没有变化，而阻力臂L却逐渐增大；动力

臂逐渐减小，由杠杆的平衡条件知：

F•OB=G•OA，当G不变时，OA越大，OB越小，那么F越大；因此拉力F在这个过程中逐渐变大。

故选A。

答案：

A

规律方法：

在分析杠杆的动态平衡时，一般是动中取静，依据杠杆的平衡条件进行分析，最后得到结论。

典型例题（再平衡问题）4：

如图是一个均匀直杠杆，O为支点，在A点挂一重10N的物体，则在B点用20N的力，可以使杠杆处于水平平衡状态．问：

（1）若在C点仍用20N向下的力，杠杆能否平衡?

（图中每个格距离相等）

（2）若在C点用20N的力，方向不限，讨论杠杆是否可能平衡?

思路点拨：

杠杆原来是平衡的，当一些条件改变，杠杆是否还能平衡？

关键还要看变化后动力×动力臂与阻力×阻力臂是否还相等。

解析：

（1）力F作用于B点时，杠杆平衡：

G·AO＝F·OB

当力F作用于C点时：

G·AO＝10N×AO=10N×2OB

F·OC＝20N×20B

F·OC＞G·AO

所以杠杆不能平衡，C端下沉。

（2）根据上面的讨论，若C点用力为20N，但方向不限的话，我们可以采取减小力臂的方法，使杠杆重新平衡．如图（b）。

当F斜着用力时，力臂减小为l2．

若此时F＝20N，l2＝OB大小，则杠杆可以再次平衡．

答案：

不能平衡，可能平衡

规律方法：

根据F1L1=F2L2公式，变化后是否平衡主要看变化后（动力X动力臂）是否等于（阻力X阻力臂），算出左边与右边的关系。

不能只看力或只看力臂。

典型例题（杠杆的计算）5：

扁担长2m，A端挂一个质量为50kg的物体，B端挂一个质量为30kg的物体。

若不考虑扁担的重力。

人的肩头应在什么位置，扁担才平衡?

思路点拨：

本题是利用杠杆平衡条件进行计算的典型例子，计算时找出F1、F2、L1和L2，代入计算就可以了。

解析：

设肩头距A端的距离是L1m，则肩头距B端的距离是（2-L1）m，根据杠杆平衡条件得：

m1gL1＝m2g（2-L1）

50kgL1=30kg（2-L1）

解得L1=0.75m

答：

人的肩头应距A端0.75m，扁担才平衡。

答案：

0.75m

规律方法:

在解计算题时，要合理构建模型，明确平衡要素，对应杠杆原理，落实公式变形，注意单位统一，规范解题过程

典型例题（杠杆平衡实验探究）6：

“探究杠杆平衡条件”的实验装置如图所示：

（1）没有挂钩码时，杠杆左端下倾，应将左端螺母向端调节或将右端螺母向

端调节，直到杠杆在水平位置平衡．（填“左”或“右”）。

（2）实验中，某组同学猜想：

杠杆的平衡条件可能是“动力+动力臂=阻力+阻力臂”．他们经过实验，获得了如下表的数据。

动力F1/N

动力臂L1/dm

阻力F2/N

阻力臂L2/dm

3

2

2

3

于是，他们认为猜想得到了验证．对他们的探究，你是如何评估的？

。

思路点拨：

（1）在进行杠杆的调平时，哪端较高，应将平衡螺母向哪端移动；

（2）猜想虽然没有局限性，但必须要具有合理性、科学性，要符合物理规律，合理猜想后，要多做几次实验，分析猜想是否正确。

解析：

（1）由题意知，右端较高，所以应将左边或右边的平衡螺母向右调节；

（2）实验中该同学只用一组数据便得出了结论，使的结论具有偶然性，片面性，不具普遍性，同时力和长度是两个不同的物理量，不能相加，为得到普遍性结论，应多测几组数据进行分析。

答案：

（1）右；右；

（2）该组同学的猜想是错误的；一组实验数据得到的结论不具普遍性，应多次实验；单位不同的两个物理量不能相加。

规律方法：

此题是“探究杠杆平衡条件”的实验，考查了天平的调平，及对实验的评析，要得到普遍性的规律应多测实验进行分析。

二、滑轮

典型例题1:

如图是现代家庭经常使用的自动升降衣架的结构示意图，它可以很方便晾起洗好的衣服，取下晒干的衣服，其实就是通过一些简单机械的组合来实现此功能。

图中动滑轮有　　　________个，此装置　　　　（填“能”或“不能”）改变动力的方向。

思路点拨:

在使用过程中，位置固定不动的是定滑轮，随物体一起移动的是动滑轮，根据定滑轮、动滑轮判断的特点判断能否改变力的方向。

解析：

在使用过程中，下面量滑轮随物体一起移动，所以是动滑轮，上面两个物质始终不动是定滑轮。

定滑轮能够改变力的方向，动滑轮能够省力，所以该装置既能够省力也能够改变力的方向。

 答案：

2，能

规律方法：

定滑轮实质是等臂杠杆，动力臂与阻力臂等于滑轮半径，使用定滑轮不能省力但是能改变动力的方向；动滑轮实质是省力杠杆，动力臂是阻力臂的两倍，能省一半力，但是动力移动的距离是钩码升高的距离的2倍，即费了距离，而且不能改变力的方向。

典型例题2:

如图所示，物重20N，轮重6N，绳的一端拴在地上，用力F使滑轮匀速上升2m，则（　　）（不计绳重及摩擦）

A．重物上升2m，F=10NB．重物上升2m，F=40N

C．重物上升4m，F=46ND．重物上升4m，F=17N

思路点拨：

本题动力作用在轴上，阻力作用在轮上，不要受动滑轮常规使用时的结论“使用动滑轮能省一半力”的影响，这一点很重要。

解析：

动力作用在动滑轮的轴上，可见F承担了两段绳子的力，两段绳子的力都等于物体的重力20N，还承受了动滑轮的重力，所以F=2G+G动=2×20N+6N=46N；物体上升距离是动滑轮移动距离的2倍，故h=2×2m=4m；故选C。

答案：

C

规律方法：

本题考查了动滑轮的特点．注意不要机械地利用使用动滑轮省一半力的结论，要具体问题具体分析。

典型例题3：

如图所示，用200N的拉力拉着物体A以3m/s的速度在水平面上匀速前进，若A与滑轮相连的绳子C中的拉力大小是120N，不计滑轮重力、绳的重力及滑轮上各处的摩擦，则A与地面的摩擦力为      N，B与地面间的摩擦力为        N。

思路点拨：

要隔离A、B、滑轮三个物体，分别分析他们在水平方向的受力情况，便可以解出A、B物体与地面间的摩擦力。

解析：

物体A在水平方向上受三个力作用：

向左的拉力F、绳C对A向右拉力FC和水平向右的摩擦力fA。

由于A物体在水平面上做匀速直线运动，所以：

fA=F－FC=80N

由于B物体在水平桌面上做匀速直线运动，所以地面对B的摩擦力fB等于绳上拉力FB，对滑轮进行受力分析可得B对滑轮的拉力FB’等于绳C对滑轮拉力FC’的一半，即：

FB=FB=FC/2=60（N）

答案：

80N，60N

规律方法：

此题考查物体受力分析和动滑轮使用特点。

不能机械的记住“使用一个动滑轮就省力一半”，要理解为：

使用动滑轮时，作用在轮边缘上的力（作用在绳上的力）是作用在轴上的力的一半，即这是个费力滑轮。

这样，不管动滑轮是竖直还是水平使用，判断力的关系就不会错了。

典型例题4：

如图所示，用四个滑轮组分别提起重力为G的物体。

如果不计摩擦和动滑轮的重力，那么拉绳子的四个力F1、F2、F3、F4的大小分别是（    ）  

A.G/2、G/3、G/4、G/3                    B.G/3、G/3、G/4、G/4

C.G/2、G/2、G/3、G/3                    D.G/2、G/2、G/4、G/2

思路点拨：

此题的关键是正确分析由几段绳子承担重物。

由于绳子自由端没有连接重物，则只需要数出与动滑轮（包括滑轮框）接触的绳子段数即可确定n。

解析：

甲图承担重物的绳子段数为2，F1=G/2；乙图承担重物的绳子段数为3，F2=G/3；丙图承担重物的绳子段数为4，F3=G/4；丁图承担重物的绳子段数为3F4=G/3，故正确选项为A 。

答案：

A

规律方法：

使用滑轮组既可以省力，又可以改变力的方向。

本题考查滑轮组承担重物的省力问题。

段数的确定可以采取在动、定滑轮间画一条水平直线，数绳子和直线交点的方法，由于绕过定滑轮的绳子的自由端没有连接重物，此段绳子不计在n数之内。

绳端拉力F=（G物+G动）/n，绳端移动的距离s=nh。

典型例题5：

请你在如图中画出用滑轮组提升重物的最省力的绕绳方法。

思路点拨：

要使滑轮组省力，就是使最多的绳子段数来承担动滑轮的拉力，根据此特点可解此题。

解析：

动滑轮被几根绳子承担，拉力就是物体和动滑轮总重的几分之一，由图知：

滑轮个数n'=3，所以绳子段数n=4，每个滑轮只能绕一次，所以绳子从动滑轮开始绕，如答案图所示。

答案：

如图：

规律方法：

（1）要使滑轮组省力，就是使最多的绳子段数来承担动滑轮的拉力：

最省力时绳子段数n与滑轮个数n'的关系是：

n=n'+1。

（2）若n为偶数，绳子固定端在定滑轮上；若n为奇数，绳子固定端在动滑轮上；即：

“奇动偶定”．

三、机械效率：

典型例题1：

有关机械效率的说法中，正确的是（）

A.越省力的机械，机械效率越高B.越费力的机械，机械效率越高

C.做的有用功越多，机械效率越高D.有用功一定时，额外功越少，机械效率越高

思路点拨：

有用功W有用跟总功W总的比值叫做机械效率，用公式表示为η=

×100%，使用机械做功时，有用功占总功中的份额越大越好，所以解决本题的关键是理解机械效率的概念。

解析：

机械效率与使用机械时是否省力无关，所以A、B的说法不对。

机械效率指的是有用功与总功的比值，由这两个量同时确定，所以C选项不对，正确选项是D。

答案：

D

规律方法：

理解机械效率时，还要注意以下几点：

①机械效率是有用功与总功之比，它只有大小，没有单位。

②由于有用功总小于总功，所以机械效率总小于1，通常用百分数表示。

③机械效率是标志机械做功性能好坏的物理量，机械效率越高，这个机械的性能越好。

④机械效率的高低跟机械是否省力、功率大小都没有关系。

效率高只说明有用功在总功里所占的比例大，省力还是费力是所用动力与阻力比较的结果，而功率反映的是做功的快慢，它们的物理意义是不同的。

典型例题2：

如图所示滑轮组匀速提升物体．已知物重G＝240N，拉力F＝100N，物体上升2m，该滑轮组的机械效率是_______。

思路点拨：

要计算机械效率，首先要计算出有用功和总功。

再利用公式η＝

计算机械效率。

解析：

物体移动距离h=2m　绳端移动的距离s=2m×3=6m

有用功：

W有＝Gh＝240N×2m=480J

总功：

W总＝F×·s＝F×3h＝100N×6m=600J

机械效率：

η＝

＝

＝

＝80%

答案：

80%

规律方法：

有的学生认为总功：

W总＝F·h＝100N·2m．按照这个分析，求得η＞100%，结果与实际情况不符，是因为忽略了距离关系。

因为W总＝W有＋W额，由于额处功的存在，W有一定小于W总，η一定＜100%。

滑轮组的机械效率：

物理量

方法一

方法二

有用功

W有用=Gh

W有用=Gh

总功

W总=Fs

W总=Gh+G动h（不计绳重，摩擦）

额外功

W额外=W总-W有用

W额外=G动h（不计绳重，摩擦）

机械效率

或

（n为承担重物绳的股数）

（不计绳重,摩擦）

典型例题3：

小林测滑轮组的机械效率，第一次用滑轮组提升重10N的物体时，机械效率是η1；第二次用完全相同的滑轮组提升重20N的物体时，机械效率是η2；第三次用完全相同的滑轮组提升重10N的物体，物体在上升过程中受到恒定的阻力是10N，此时机械效率是η3．（不计绳和轮之间的摩擦）则（　　）

思路点拨：

轮组的机械效率是有用功与总功的比值，根据不同的情况分析比值的大小。

解析：

前两次的滑轮组相同，所做的额外功相同，第二次的物重大于第一次的物重，即做的有用功较多，所以第二次有用功在总功中所占的比值较大，机械效率较高；第三次与第一次物重相同，但物体又受到了恒定的阻力作用，所以机械效率低于第一次的机械效率，因此A正确，BCD错误。

答案：

D

规律方法：

影响滑轮组机械效率高低的因素有：

动滑轮的重力、所提升的物体的重力、摩擦力、绳重等。

典型例题4：

小明利用如图所示的装置在4s内把重为450N的物体匀速提升了2m，动滑轮重50N（不计绳重及摩擦），下列判断正确的是（　　）

A．重物上升过程中机械能总量不变

B．提升重物过程中小明所做的功是1000 J

C．此装置对重物做功的功率为250W

D．小明提升此重物时该装置的机械效率为80%

思路点拨：

（1）机械能等于动能和势能之和，动能大小与物体的质量和运动的速度有关，物体的质量越大，速度越大，物体的动能越大；物体的重力势能与物体的质量和高度有关，物体的质量越大，高度越高，重力势能越大；

（2）不计绳重及摩擦时，小明做的功等于提升重物和动滑轮做的功，根据W=Gh求出其大小；（3）根据W=Gh求出此装置对重物做的功即为总功，再根据P=

求出功率；（4）根据η=

求出小明提升此重物时该装置的机械效率。

解析：

（1）重物匀速上升过程中，质量不变，速度不变，高度升高，所以动能不变，重力势能增加，机械能增大，故A不正确；

（2）不计绳重及摩擦时，小明做的功等于提升重物和动滑轮做的功，则W总=（G物+G动）h=（450N+50N）×2m=1000J，故B正确；（3）此装置对重物做的功：

W有=G物h=450N×2m=900J，功率：

P=

，故C不正确；（4）小明提升此重物时该装置的机械效率：

η=

=

，故D错误。

故选B。

答案：

B

101小帖士：

本题考查了滑轮组机械效率的计算，涉及到动能和势能的大小、功的计算、功率的计算等，关键是知道不计绳重及摩擦时总功等于提升重物和动滑轮做的功。

典型例题5：

在“探究动滑轮的机械效率”时，某小组利用自重不同的两个动滑轮进行了如图所示的三次测量，数据记录如下：

实验序号

钩码

重（N）

动滑轮

重（N）

拉力

（N）

钩码上升的

高度（m）

测力计移动的

距离（m）

有用

功（J）

总功

（J）

机械效

率（%）

1

4

0.5

2.3

0.2

0.4

0.8

0.92

87.0

2

4

0.9

2.5

0.2

0.4

0.8

1.0

80.0

3

6

0.5

3.3

0.2

0.4

①

②

③

（1）完成表格中实验数据①、②和③的计算。

（2）通过比较哪两次实验数据〔选填实验序号〕，可以初步判断动滑轮的机械效率与动滑轮的自重有关？

（3）小明认为“同一个机械，它的机械效率是一个定值”，你可以用哪两次实验数据来验证他的观点是不对的？

思路点拨：

（1）有用功等于钩码重力和钩码上升高度的乘积，即W有用=Gh；总功等于拉力和测力计移动距离的乘积，即W总=FS；机械效率等于有用功和总功的比值，即η=

；

（2）研究动滑轮机械效率与动滑轮自身重力是否有关时，应控制提升钩码的重力相同，改变动滑轮重力；（3）同一个机械，额外功基本上不变，当提升的物体重力变化时，有用功在总功中占得比值就变化，机械效率也就变化。

解析：

（1）第3次数据中，有用功W有用=Gh=6N×0.2m=1.2J，总功W总=FS=3.3N×0.4m=1.32J，机械效率η=

=

≈90.9%；

（2）①②两次实验中，钩码的重力相同，动滑轮的重力不同，机械效率也不同，因此探究的是机械效率与动滑轮自重的关系；

（3）比较①③，同一个机械，动滑轮重力不变，提升的物体重力不同时，机械效率也不同，提的物体越重，机械效率越大。

答案：

（1）1.2；1.32；90.9；

（2）①与②有关；（3）①与③．