省力缺点:
多费距离.例如:
钢丝钳、开瓶用的起子、板手、羊角锤、道钉撬、铡刀、手推车、理发用的推剪等.
b费力杠杆当l1F2.优点:
省距离缺点:
费力.例如:
镊子、筷子、写字的钢笔、火钳、缝纫师用的剪布剪刀、钓鱼杆、缝纫机踏板、铁锨等.
c等臂杠杆当l1=l2时,则F1=F2.既不省力也不省距.例如:
天平、定滑轮等.
②应用要求
a能举例或判定谁是省力、费力、等臂杠杆.
b能求解最大动力臂和最小动力.
由F1·l1=F2·l2可知:
当阻力、阻力臂一定时,动力臂越长,动力就越小,动力臂最长时,动力最小.故要求最小动力,必须先求最大动力臂.
第一找最大动力臂的方法.
1)当动力作用点确定时,支点到动力作用点的线段长即为最大动力臂.
2)当动力作用点没有规定时,应看杠杆上哪一点离支点最远,则这一点到支点的距离即为最大动力臂.
第二最小动力的作法.
1)先找到(作出)最大动力臂.
2)过动力作用点作最大动力臂的垂线.
3)根据实际情况确定动力的方向.
【例4】一直杆可绕O点转动,杆下挂一重物,为了提高重物,用一个始终跟直杆垂直且作用于OB中点的力F,使直杆由竖直位置慢慢转到水平位置,这个过程中这个直杆()
A.始终是省力杠杆
B.始终是费力杠杆
C.先是省力杠杆,后是费力杠杆
D.先是费力杠杆,后是省力杠杆
3.知道定滑轮、动滑轮、滑轮组的作用,并会组装简单的滑轮组.
A.定滑轮、动滑轮的对比
不同之处:
从定义、特点、实质、装置图上来区分.
相同之处:
都是一个周边有槽的小轮,都是一个变形杠杆.
思考:
①定滑轮为何不省力?
(如课本P199中图13—15)<因是等臂杠杆>
②使用动滑轮一定省力一半吗?
例:
如图表示用滑轮匀速拉动物体A的几种方法,A受的摩擦力相同,试通过分析得到______图的方法最省力,______图的方法最费力.
分析:
(作用在同一根绳子上的力大小不变)
使用定滑轮和动滑轮的几种情况(图中物体全部匀速运动)
种类
图示
表达式
定滑轮
F=G
F=f,f为物体A所受的摩擦力
动滑轮
【例5】如图所示,滑轮上挂一重10N的物体A,当滑轮在力F的作用下向上匀速上升时,滑轮的速度为重物A上升时速度的,力F应为N(滑轮和绳重及摩擦力均不计)。
B.滑轮组的特点及其应用
由课本中的图13—4的甲、乙两图可知:
①在使用滑轮组时肯定省力,但是否能改变用力的方向应根据实际情况而定.
②动力与阻力的关系F=(G轮+G物)/n,通常G轮=0.
注:
判断滑轮组的省力情况,关键在于判断物体和动滑轮是由几段绳子承担.(用隔离法)
③绳子移动的距离关系S=nh.
④滑轮组的绕线法:
奇动偶定.即:
若n为奇数,则绳子起点从动滑轮开始;若n为偶数,则绳子的起点是从定滑轮开始绕.(确定n仍是解题的关键)
⑤应用
第一,在竖直方向上提起重物,此时拉力大小直接取决于物重和滑轮组的股数.
第二,在水平方向上移动物体,此时,克服的阻力不是物重,而是摩擦力.如图所示,当物体处于平衡时,有F'=f,F=F'/n而与重力无关.
【例6】如图所示的滑轮或滑轮组将同意重物G均匀提高h高度,最省力的是()
知识点一:
有用功、总功、额外功
1、有用功:
为了达到目的、完成任务面对物体做的功。
如:
克服物重提升物体时,
,克服地面对物体的摩擦使物体运动时,
。
2额外功:
指对人们无用,但因为摩擦力和机械自重等存在,克服摩擦力和机械自重而
不得不做的功。
3、总功:
,也就是人们使用机械时实际做的功。
,式中
是作用在机械上的动力,
是动力
通过的距离。
提高机械效率的主要方法:
增加有用功,减少额外功,增大有用功与额外功的比值。
知识点二:
机械效率
1、机械效率的定义:
有用功跟总功的比值
公式:
η
(1)公式:
(2)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。
例如:
某滑轮机械效率为60%表示有用功占总功的60%。
(3)提高机械效率的方法:
减小机械自重、减小机件间的摩擦。
知识点三:
机械效率的测量
机械效率的测量
①原理:
②应测物理量:
钩码重力G、钩码提升的高度h、拉力F、绳的自由端移动的距离S
③器材:
除钩码、铁架台、滑轮、细线、还需刻度尺、弹簧测力计。
④步骤:
必须匀速拉动弹簧测力计使钩码升高,目的:
保证测力计示数大小不变。
⑤结论—影响滑轮组机械效率高低的主要因素有:
A、动滑轮重力大小和个数多少:
提升同一物体用的动滑轮越重,个数越多则额外功相对就多而有用功不变,
机械效率就越低。
B、物体的重力大小:
用同一滑能组所提升得重物越重,做的有用功相对就多而额外功不变,
机械效率就越高。
C、摩擦:
若各种摩擦越大做的额外功就多,机械效率相对就低。
D、绕线方法和重物提升高度不影响滑轮机械效率。
知识点三、简单机械的机械效率
(1)斜面①W有用=G·h
②W额外=f·S
③W总=F·S=G·h+fS
(2)杠杆①W有用=G物·h
②W额外
③W总=F·S
(3)定滑轮竖直方向提升重物(a)
①W有用=Gh
②W额外:
摩擦及绳重
③W总=F·S=F·h
(4)定滑轮水平方向拉动物体(b)
①W有用=f·S物
②W额外:
滑轮转动摩擦
③W总=F·SF=F·S物
(5)动滑轮(a)及竖直方向滑轮组
①W有用=G物·h
②W额外
③W总=F·S=F·nh=(G物+G动)·h(n为连接动滑轮绳子段数)
(6)动滑轮(b)及水平方向滑轮组
①W有用=fS物
②W额外:
绳重及滑轮转动摩擦
③W总=F·SF=F·nS物(n为连接动滑轮绳子段数)
注:
a、所有机械克服自身摩擦做功均是额外功的组成部分,故对机械进行润滑一般都可以提高机械效率.
b、所有的有用功均等于不使用机械时所做的功
c、对于所有机械均有
一、选择题
1、下列简单机械中,不能省力的是 ( )
A.杠杆 B.轮轴 C.斜面 D.定滑轮
2、下列说法正确的是
A.杠杆一定能够省力 B.定滑轮既能省力又能改变力的方向
C.动滑轮既能省力又能改变力的方向 D.滑轮组既能省力又能改变力的方向
3、(10·杭州)某人用100牛的力提起了350牛的重物,那么他可能使用了
A.一个定滑轮 B.一个动滑轮.
C.一个定滑轮和一个动滑轮组成的滑轮组 D.一支杠杆
4、如图所示滑轮组,正方体A在水平地面上处于静止状态.已知A的边长为1dm,密度为2×
kg/
,每个滑轮重为2N,若使A对水平地面产生的压力为0,作用在绳端的拉力F为(忽略摩擦和绳重,g=10N/kg)()
A.4N B.5N C.6N D.22N
5、运动员将足球从后场踢到前场,足球在空中运动的过程中,不计空气阻力,其受力情况是( )
A、只受踢力 B、只受重力 C、受踢力和重力 D、不受力的作用
6、如图所示,用滑轮组提升重物时,重200N的物体在5s内匀速上升了1m.已知拉绳子的力F为120N,如果不计绳重及摩擦,则提升重物的过程中( )
A.绳子自由端被拉下3mB.动滑轮重20N
C.滑轮组的机械效率是83.3%D.拉力F的功率是40W
7、如图所示是使用简单机械匀速提升同一物体的四种方式(不计机械自重和摩擦),其中所需动力最小的是( )
8、夏季炎热的午后,环卫工人驾驶着洒水车以8km/h的速度匀速行使在笔直的南海大道上,水不停地洒在地上,下列说法中正确的是( )
A.洒水车在行驶的过程中牵引力大于阻力B.车辆行驶过程中,环卫工人看到路灯是静止的
C.洒水车的运动状态没有发生改变D.车中水的质量在不断减小,水的密度也在减小
9、为了粉刷教室,需要将涂料运到五楼。
工人可以采用的方法有:
①用人直接搬运上去;②用定滑轮提上去;③用动滑轮提上去。
在这
几种方法中
A.最省力的是
② B.最省力的是③
C.做有用功最多的是① D.机械效率最高的是③
10、在不计绳重和摩擦的情况下利用如右图所示的甲、乙两装置分别用力把相同的物体匀速提升相同的高度若用η甲,η乙表示甲、乙两装置的机械效率,W甲、W乙表示拉力所做的功( )
A、η甲=η乙,W甲=W乙 B、η甲>η乙,W甲>W乙
C、η甲<η乙,W甲<W乙 D、η甲>η乙,W甲<W乙
二、填空题
11、阿基米徳说:
“给我一个支点和一根足够长的棍,我就能撬动整个地球”,这是因为使用杠杆可以___________。
学校旗杆顶部安装的定滑轮作用为了_____________。
12、用如图8所示的滑轮组匀速向左拉动重为100N的物体A, 所用拉力F为10N(不计滑轮和绳重、及滑轮与绳之间的摩擦),则A受到地面对它的摩擦力大小是______N,方向向_______(填“左”或“右”)
13、一台抽水机的动力的功率是12kW,抽水时的机械效率是80%,那么5min抽水机动力做的功为________J,5min内它可以把_________N的水抽到10m高的水塔上去.
14、阻力臂为动力臂4倍的杠杆是 杠杆(选填“省力”或“费力”);若该杠杆受到的阻力为20N,则当动力为 N时,杠杆处于平衡状态。
15、古代护城河上有座吊桥,它的结构原理如.图所示。
把桥面看成是长为10米,所受重力为3000牛的均匀杆OA,可以绕转轴O点在竖直平面内转动,在O点正上方10米处固定一个定滑轮,绳子通过定滑轮与杆的另一端A相连,用力拉动绳子就可以将杆从水平位置缓慢向上拉起。
杆即将离开水平位置时,绳子的拉力为F1。
当士兵们把吊桥拉起到与水平面的夹角为300时,绳子的拉力为F2,所用的时间是0.5分
钟(忽略绳子重力、滑轮半径和摩擦),则:
(1)F1:
F2= 。
(2)士兵们对吊桥所做功的平均功率是 瓦。
三、简答题
16、说出下列现象中的物理知识或原理:
用扁担挑东西时,人的肩总是靠近较重的物体一端
四、作图题
18、1.画出图11所示拉力F的力臂。
2.工人站在地面用滑轮组匀速提升重物,请在图12所示的滑轮组上画出绕线。
19、按照题目要求作图:
(1)在图11中画出滑轮组最省力的绕线方式。
(2)在图12中作出物体M所受重力的示意图,并作出以O为支点,动力F的力臂L1。
(3)在图13中杠杆OAB处于平衡状态,画出使杠杆平衡的动力的力臂L1。
七、计算题
23、如图所示,一个质量60kg,底面积为0.1m2物块,通过滑轮组在25N拉力作用下作匀速直线运动。
已知物块受到的滑动摩擦力为物重的0.1倍。
(g取10N/kg)。
求:
(1)在图上作出物体对水平地面压力的示意图;
(2)物体的重力是多少?
(3)物体静止时对水平地面的压强是多少?
(4)该滑轮组的机械效率是多少?
24、小明利用如图所示的滑轮组将重为900N的物体从一楼匀速提升至六楼,所用的拉力为360N,绳子自由端移动的速度为0.3m/s。
(己知每层楼高3m)
求:
(1)小明所用的时间;
(2)拉力的功率;(3)所做的额外功:
(4)在此基础上再加一个滑轮做动滑轮使用,组成一个新的滑轮组,提升相同的重物时,滑轮组的机械效率将如何改变?
为什么?
25、 均匀细长棒AB,其质量为m,A端用细线悬挂起来且悬线竖直,B端无阻碍地斜向浸没在水池中,当它稳定静止时,棒被浸没部分的长度是全长的3/5,如图所示,求棒的密度是多少?