物理物理第第十二十二章章 简单机械简单机械 中考导航中考导航一、考纲要求：一、考纲要求：考点1、认识杠杆及相关概念，考点2、知道杠杆平衡条件及其应用；考点3、认识定滑轮和动滑轮，知道定滑轮、动滑轮、滑轮组的作用；能从实际生活中识别出简单机械。二、考情分析：二、考情分析：近几年中考对本章知识的考查主要集中杠杆的五要素，杠杆的平衡条件及应用，滑轮的应用等方面。考查难度适中，复习过程中应该注重知识在物理现象中的灵活运用以及实验能力方面的训练。主要以填空、选择、计算、实验题、综合题为主。第第1课时课时 杠杆杠杆 滑轮滑轮考点梳理考点梳理一一、杠杆、杠杆1.定义：在力的作用下能绕着 转动的 棒。2.杠杆作用的五要素： (使杠杆绕着转动的固定点)、 (使杠杆转动的力F1)、 (阻碍杠杆转动的力F2)、动力臂(从 到 力作用线的距离l1)、 (从支点到阻力作用线的距离l2)。3.杠杆的平衡条件： ，即 。固定点硬支点动力支点阻力臂动动力动力臂=阻力阻力臂F1 l1F2 l2第第1课时课时 杠杆杠杆 滑轮滑轮阻力4.杠杆分类名称结 构 特 征特 点应用举例（1）省力杠杆动力臂 阻力臂 力、 距离撬棒、铡刀、动滑轮、轮轴、羊角锤、钢丝钳、手推车、花枝剪刀（2）费力杠杆动力臂 阻力臂 力、 距离缝纫机踏板、起重臂人的前臂、理发剪刀、钓鱼杆（3）等臂杠杆动力臂 阻力臂不省力不费力天平，定滑轮大于相等费省小于费省第第1课时课时 杠杆杠杆 滑轮滑轮二、其他简单机械：二、其他简单机械：1、定滑轮：定义：只绕轴转动而不随重物一起移动的滑轮。实质是： 杠杆。（如右图）特点： 不能 但是能改变 。对理想的定滑轮（不计轮轴间摩擦）F=G2、动滑轮：定义：绕轴转动且随重物一起移动的滑轮。实质是：动力臂为阻力臂2倍的 杠杆。（如右图）特点： 能省 的力，但不能改变 。理想的动滑轮（不计轴间摩擦和动滑轮重力）则：F= G /2等臂省力力的方向省力一半力的方向第第1课时课时 杠杆杠杆 滑轮滑轮3、滑轮组：定义：定滑轮、动滑轮组合成滑轮组。特点：使用滑轮组既能 又能 。滑轮组省力情况：几段绳子承担重物和动滑轮的总重，提起重物所用力就是物重的几分之一。理想的滑轮组（不计轮轴间的摩擦和动滑轮的重力）拉力: F = 。只忽略轮轴间的摩擦，则拉力F = 绳子自由端移动距离SF(或速度vF)与重物移动的距离SG(或速度vG)的关系：S绳 = ， v绳 = 省力改变力的方向第第1课时课时 杠杆杠杆 滑轮滑轮G物/n nV物nS物（G物+G动）/n 滑轮组是否省力：明确滑轮组绳子自由端最后从定滑轮出来的不属于省力的绳数，从动滑轮出来的则属于省力的绳数。怎样判断滑轮组的用力情况？用“隔离法”，把重物和动滑轮从滑轮组中“隔离”出来，直接与动滑轮连接的绳子的根数为n，则有n根绳子承担动滑轮及重物。组装滑轮组方法：根据“奇动偶定”的原则，n为奇数时，绳子先从动滑轮开始；n为偶数时，绳子先从定滑轮开始。然后从里向外，逐个绕在滑轮上。如果知道F的方向，用“逆绕法”：即根据F的方向将绳子从外轮引出，然后从外向里，逐个绕在滑轮上，每个滑轮上只能穿绕绳子一次，不能交叉重复然后固定端好。4、轮轴：是由一个轴和一个大轮组成能绕共同轴线转动的杠杆。使用轮轴可以 力。F1R = F2r5、斜面：是一种费了距离但能 力的简单机械。FL = Gh，F = 。斜面高度一定时，斜面越 ,越 省力缓Gh/L 第第1课时课时 杠杆杠杆 滑轮滑轮省重难点突破重难点突破一一、杠杆的分类、杠杆的分类例例1：图4所示的用具中，属于费力杠杆的是点拔点拔：先确定各个图的动力臂与阻力臂的关系再进行比较 变式拓展变式拓展1：吴晓是一名钓鱼爱好者。如图22所示，吴晓用力向上拉鱼竿，把鱼拉出水面。此时，钓鱼竿可以看成一个 （ ）A.省力杠杆 , 增大两只手之间的距离能省力一些B.省力杠杆 , 减小两只手之间的距离能省力一些 C.费力杠杆 , 减小两只手之间的距离能省力一些 D.费力杠杆 , 增大两只手之间的距离能省力一些第第1课时课时 杠杆杠杆 滑轮滑轮AD二、画力臂二、画力臂例例2：画出下列图中所示的杠杆的力臂。 点拨点拨2： 找出支点O； 画力的作用线（即沿力方向所在的直线，用虚线画）； 画力臂（实线，过支点垂直力的作用线作垂线）； 标出力臂。变式拓展变式拓展2画出图甲中的动力臂l1和阻力臂l2第第1课时课时 杠杆杠杆 滑轮滑轮二、解决杠杆平衡时动力最小问题二、解决杠杆平衡时动力最小问题例例3：如图所示，画出使轻质杠杆保持平衡的最小力F的示意图和对应的力臂。 点拨点拨3：此类问题中阻力：此类问题中阻力阻力臂为一定值，要使动力最小，阻力臂为一定值，要使动力最小，必须使动力臂最必须使动力臂最大大，要使动力臂最大需要做到：，要使动力臂最大需要做到：在杠杆上找一点，使这点到支点的距离最在杠杆上找一点，使这点到支点的距离最远；远；动力方向应该是过该点且和该连线垂直的方向。动力方向应该是过该点且和该连线垂直的方向。变式拓展变式拓展3：如图所示，AC为杠杆，O为支点，在B点处挂一个重物，请画出杠杆在如图所示位置平衡时，受到的最小动力F及其力臂L，并画出重物受到重力的示意图。 第第1课时课时 杠杆杠杆 滑轮滑轮三、杠杆的计算三、杠杆的计算例例4：（2014怀化）如图所示，小明正在做俯卧撑，把他的身体看作一个杠杆，O为支点，A 为重心，他的体重为550N地面对手的支持力F的力臂是 m，大小为 N 点拨点拨4：此图的关键是找出动力臂和阻力臂，：此图的关键是找出动力臂和阻力臂，（2）根据杠杆平衡的条件可得：）根据杠杆平衡的条件可得：FL1=GL2如图，甲物体静止置于水平地面上时，对地面的压强为p1；轻质杠杆AB的支点为O，OB=3AO，现在杠杆的A端用轻绳将甲物体吊起，在杠杆的B端悬挂质量为4kg的乙物体，杠杆在水平位置平衡，此时甲物体对地面的压强为p2，且p1=3p2，(g取10N/kg),求： (1)(3分)杠杆A端受到的拉力是多少N? (2)(3分)甲物体的重力是多少N? (答案:120N、180N(提示，甲物体悬挂在杠杆上平衡时受三个力作用，由p1=3p2，可得F1=3F2, 即第二种情况的支持力是重力的1/3.）第第1课时课时 杠杆杠杆 滑轮滑轮四、认识定滑轮、动滑轮、滑轮组的作用四、认识定滑轮、动滑轮、滑轮组的作用例例5:使用下图所示装置提升物体，既能省力，又能改变力的方向的是（ ） 点拨点拨5： （1） 先判断承受绳子的段数先判断承受绳子的段数n，直接与动滑轮连接的绳子的根数为，直接与动滑轮连接的绳子的根数为n，则有则有n根绳子承担动滑轮及重物。（根绳子承担动滑轮及重物。（2）F =G物物/n 可判断可判断F的大小，（的大小，（3）F的方向向的方向向上不可以改变力的方向，上不可以改变力的方向，F的方向向下就可改变力的方向。的方向向下就可改变力的方向。变式拓展变式拓展5、在如图所示的各种情况中，用同样大小的力将重物匀速提升，若不计摩擦和滑轮重，物重最大的是： 第第1课时课时 杠杆杠杆 滑轮滑轮DC五、组装滑轮组五、组装滑轮组例6、按要求完成图中滑轮组的绕法，点拨点拨6：根据“奇动偶定”的原则，n为奇数时，绳子先从动滑轮开始；n为偶数时，绳子先从定滑轮开始。变式拓展变式拓展6：某工人利用滑轮组竖直向下拉将重物匀速提起，请在图中完成此要求 第第1课时课时 杠杆杠杆 滑轮滑轮六、有关滑轮组的计算六、有关滑轮组的计算例7、如图所示，某人用该滑轮组匀速提起重力是90N的物体，所用的拉力是50N，求（1）该滑轮组动滑轮的重力是多大？（2）若用该滑轮组匀速提起重力是50N的物体，所用拉力是多大？（3）若将物体提高10cm，绳子的末端移动的距离是多少？（整题中不计绳子之间的摩擦力） 第第1课时课时 杠杆杠杆 滑轮滑轮解：（1）此滑轮组由2段绳子承担物重，所以F=1/2（G物+G动），则G动=2F-G物=250N-90N=10N；（2）F=1/2（G物+G动），（50N+10N）=30N；（3）s=2h=210m=20m答：（1）该滑轮组动滑轮的重力是10N；（2）若用该滑轮组将50N的物体匀速提起，所用拉力是30N；（3）若将物体提高10m，绳子末端移动的距离是20m点拨点拨7：先确定绳子的段数：先确定绳子的段数n，再根据，再根据F （=G物+G动）/n或变形得到（1）（2）问，（3）确定滑轮组承担物重的绳子段数，根据绳端移动距离和物体上升高度之间的关系s=nh来计算绳子末端移动的距离. 变式拓展变式拓展7：如图7所示，通过滑轮组用200N的拉力在20s内将重为480N的物体匀速提高2m，（不计绳重和摩擦），求：（1）动滑轮重；（2）绳自由端的移动速度为多大？（3）若重物再增加150N，要使重物匀速上升，作用在绳自由端的拉力至少多大？第第1课时课时 杠杆杠杆 滑轮滑轮解：（1）由F=1/3（G+G动）可知，G动=3F-G=3200N-480N=120N；（2）物体移动的速度：v=h/t=2m/20s=0.1m/s；自由端移动的速度：v=3v=30.1m/s=0.3m/s；（3）若重物再增加150N，要使重物匀速上升，作用在绳自由端的拉力：F=1/3（G+G动）=（480N+150N+120N）=210N答：（1）动滑轮重为120N；（2）绳自由端的移动速度为0.3m/s；（3）若重物再增加150N，要使重物匀速上升，作用在绳自由端的拉力至少为210N剖析重点实验：剖析重点实验：杠杆的平衡条件杠杆的平衡条件例题（2014年辽宁锦州中）在探究“杠杆的平衡条件”实验中，所用的实验器材有杠杆尺、支架、细线、质量相同的钩码若干（1）将杠杆装在支架上，发现杠杆右端下沉，此时应将杠杆两侧的平衡螺母同时向 调. （2）调节杠杆在水平位置平衡的主要目的是方便 （3）某同学进行正确的实验操作后，能不能根据图（甲）这一组数据得出探究结论？ （填“能”或“不能”）理由是 （4）如图（甲）所示，杠杆在水平位置平衡如果在杠杆两侧各去掉一个相同的钩码，则杠杆 （填“左”或“右”）端将下沉第第1课时课时 杠杆杠杆 滑轮滑轮左直接从杠杆上测出力力臂不能实验次数太少，得出的结论具有偶然性左（5）如图（乙）所示，用弹簧测力计在C处竖直向上拉当弹簧测力计逐渐向右倾斜时，若使杠杆仍然在水平位置平衡，则弹簧测力计的示数将 （选填：“变大”、“变小”或“不变”），其原因是： （6）实验结束后，小明提出了新的探究问题：“若支点不在杠杆的中点时，杠杆的平衡条件是否仍然成立？”于是小组同学利用如图2示装置进行探究，发现在杠杆左端的不同位置，用弹簧测力计竖直向上拉使杠杆处于平衡状态时，测出的拉力大小都与杠杆平衡条件不相符其原因是： 第第1课时课时 杠杆杠杆 滑轮滑轮杠杆自重的影响变大其力臂变小课堂精练课堂精练:1、小刚家厨房里有一把多功能剪刀，图3中标注了该剪刀的相关用途，对于它的使用，以下分析正确的是( ) A做启瓶器使用时：它是一个费力杠杆 B做剪刀使用时：物体越靠近O点越省力 C做削皮刀使用时：刀刃很锋利，是为了增大压力把果皮削掉 D做挤压钳使用时：挤压齿尖锐，是为了减小压强把果壳挤开 2、 下图是某运动员在水平地面上做俯卧撑时的情景，她的重心在A点，体重为500 N，设地面对两个手掌的支持力为F，在运动员身体撑起的过程中( )A. 支持力F一定不做功B. 支持力F一定做功C. 支持力F = 500 N D. 支持力F500 N第第1课时课时 杠杆杠杆 滑轮滑轮BA3、用下列简单机械，使物重同为G的物体都处于静止状态，不计摩擦、机械自重及绳重，其中用力最小的是 ( ) 4、如图所示，把一根质量忽略不计的木棒AOB从O点悬挂（AO=3OB），当在B端挂一个重为300N重物时，要使得木棒在水平位置静止，则需要在A点施加的竖直向下的动力F为_N.若保持动力F始终竖直向下，将重物缓慢提升，则拉力F的大小将_（变小/变大/不变）. 第第1课时课时 杠杆杠杆 滑轮滑轮A100不不变5、某同学用图示装置做探究杠杆平衡条件的实验，图中杠杆匀质且均匀刻度当杠杆水平平衡后，在左侧第2格上挂3个相同的钩码，则应在右侧第3格上挂 个相同的钩码才能使杠杆水平平衡；若在右侧改用弹簧测力计向下拉，弹簧测力计由竖直方向逐渐向左转动，杠杆始终保持水平平衡，则弹簧测力计的示数将逐渐 （选填“增大”“减小”或“不变”） 第第1课时课时 杠杆杠杆 滑轮滑轮增大增大26、(2012广东广东）如图10，杠杆OB可绕O点转动，在力F的作用下在水平位置平衡，画出力F的力臂L。7、(2014广东广东)如题18图所示，利用铁架台、带有刻度的杠杆、细线、数量足够的钩码等实验器材探究杠杆的平衡条件。(1)实验前杠杆如图所示，为使杠杆处在 平衡状态，应将杠 杆右端的平衡螺母B向 （选填“左”或“右”）调。(2)记录实验数据的表格如下表，请将表头栏目、实验所记录的数据 补充完整。实验次数动力臂L1/m阻力F2/N120.330.2240.483560.25第第1课时课时 杠杆杠杆 滑轮滑轮动力力F1/N阻力臂阻力臂L2/m0.20.3中考导航中考导航一、考纲要求：一、考纲要求：考点1、理解有用功、额外功和总功；考点2、理解机械效率；考点3、会测定某种简单机械（滑轮组或斜面）的机械效率二、考情分析：二、考情分析：近年来广东省试题主要考查力是否做功；功、和功率的计算；探究滑轮组和斜面的机械功和功率率的内容是力学知识的综合体现，功、功率的计算是中考的重点知识，各个题型时常出现，同学们在复习中要对概念的理解、计算和实验多加掌握。第第2 2课时课时 机械效率机械效率考点梳理考点梳理一、各种功一、各种功1.有用功：使用机械时，为完成某项任务而 的功，用符号 表示；2.额外功：把不需要但又不得不做的功叫做 ，用符号 表示；3.总功： 与 之和。用公式W总= 表示；二二、机械效率机械效率1.概念： 跟 的比值。2.公式： 。3.特点：使用任何机械都不可避免地要做额外功，有用功总是小于总功，所以机械效率总是 1。机械效率通常用百分数表示。4、滑轮组的机械效率的测量： 原理： 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 器材：除钩码、铁架台、滑轮、细线外，还需刻度尺、弹簧测力计。步骤：必须匀速拉动弹簧测力计使钩码升高。第第2 2课时课时 机械效率机械效率必须做额外功W有有用功W有+W额总功额外功 有用功W额小于=W有/W总结论：影响滑轮组机械效率高低的主要因素有：结论：影响滑轮组机械效率高低的主要因素有：A.动滑轮重量；动滑轮重量；B.提升物体的重量；提升物体的重量；C.各种摩擦。各种摩擦。 绕线方法和重物提升高度不影响滑轮机械效率滑轮组的机械效率 当不计绳重与机械间的摩擦时，滑轮组的机械效率只与 、 、有关，与 、 、 等无关。 当一滑轮组，提升物体越重，滑轮组的机械效率越 ；提升同一物重，动滑轮组的重力越大，滑轮组的机械效率 。5、测斜面机械效率时要测的物理量有 、 、 、 。 斜面机械效率公式（原理） 。6、斜面机械效率只跟 和 有关，与其他因素无关。 当斜面的粗糙程度一定时，斜面越缓，斜面机械效率越 。斜面的倾斜程度一定时，斜面越粗糙，斜面机械效率越 。第第2 2课时课时 机械效率机械效率绳子移动的距离S物体上升的高度h动滑轮的重力被提升物体重力物体的重力G斜面长L斜面高h对绳子的拉力低低斜面的倾斜程度在斜面上对物体的拉力F斜面的粗糙程度重难点突破：重难点突破：一、理解有用功、额外功和总功；一、理解有用功、额外功和总功；例1：小明打水时把掉进井底，他要把打捞上来，他对 做的功的有用功，对 做的功的额外功。点拨点拨1：判断的有用功还是额外功，先要明确工作目的是什么。：判断的有用功还是额外功，先要明确工作目的是什么。小明的目的的打捞桶。所以对桶做的功是有用功；变变式式拓拓展展1：如图42，小王站在高3m、长6m的斜面上，将重200N的木箱沿斜面匀速从底端拉上顶端，拉力大小恒为120N，所花时间是10s。求：(1)小王对物体做的有用功(2)小王做的额外功(3)小王对木箱做功的功率。(4)斜面的机械效率。第第2 2课时课时 机械效率机械效率对桶做的功对水做的功600 120 72W 80%二、理解机械效率；二、理解机械效率；例2：关于机械效率，下列说法正确的是（ ）A机械效率越高，所做的有用功越多B总功少的机械，效率越高C额外功少的机械，机械效率越高D总功一定时，有用功多的机械的效率高点拨点拨2：使用机械时，机械效率是指用功在总功中占的比例，机械效率高说明有用功在总功中占的比例大。但有用功不一定多，额外功少或总功多，是由用功在总功中占的比值大小来决定的。变式拓展变式拓展2：下列关于机械效率说法正确的是（ ）A机械效率小于1B做有功越多，机械效率越高C功率大的机械，机械效率高D额外功越少的机械，机械效率越高第第2 2课时课时 机械效率机械效率DA三、计算机械效率三、计算机械效率例3：（2013辽阳）用如图所示的滑轮组提升物体，已知物重为200N，拉力为120N，物体被提升了2m，所用时间为2s，那么此滑轮组的机械效率是 _%，拉力的功率是 W点拨点拨3：机械效率：机械效率1.基本公式：=W有/W总。2、而滑轮组还可分为竖直方向拉物体和水平方向拉物体两种情况：、而滑轮组还可分为竖直方向拉物体和水平方向拉物体两种情况：（1）竖直方向拉物体时：= W有/W总= Gh/（Fs）；（2）水平方向拉物体前进时：= W有/W总= =fl/(Fs)。(f指物体水平方向所受的阻力，Ll指物体移动的距离，F指绳子自由端所受的拉力，s指绳子自由端移动的距离)4、P= W/t求出拉力的功率第第2 2课时课时 机械效率机械效率83.3240变式拓展变式拓展3： 小明用如图所示滑轮组将一个放在水平地面上的物体匀速拉动，物体移动了3m，物体重为2000N，与地面的接触面积为0.5m2，运动过程中物体受到的摩擦力为450N，绳自由端受到的拉力F 为200N，求：（1）小明对物体做的有用功;（2）拉力F 做的功；（3）该装置的机械效率。第第2 2课时课时 机械效率机械效率 (1) W有= =fl=450N3m=1350J剖析重点实验：剖析重点实验：测定滑轮组的机械效率测定滑轮组的机械效率例题、同学们在探究“影响滑轮组机械效率高低的因素”时提出了下列假设：滑轮组机械效率高低可能与动滑轮重有关；滑轮组机械效率高低可能与被提物体的重有关；滑轮组机械效率高低可能与物体提升高度有关；滑轮组机械效率高低可能与承重绳子段数有关一位同学设计了如图所示的四个滑轮组，并将所测实验数据填入下表：第第2 2课时课时 机械效率机械效率实验次数动滑轮重G动/N物体重力G/N对绳子的拉力F/N绳子的股数n机械效率=1121366.7%2141.67379.8%324234142.5266.7%80%（1）在表中填上3次和4次实验的机械效率（2）根据实验 （填、）可知，滑轮组机械效率高低与被提物重有关；（3）根据实验和可知，滑轮组的机械效率与 无关；（4）通过实验可以发现，不同滑轮组提升相同重物时，动滑轮越重，机械效率越 。 （5）要研究滑轮组机械效率高低是否与物体提升高度有关，应该选用 同一（填“同一”或“不同”）滑轮组，提升 不同（填“相同”或“不同”）的高度去研究第第2 2课时课时 机械效率机械效率 承担物重的绳子段数小（或低）；同一不同课堂精练课堂精练: 1.（2010年广东）某建筑工地要将同一个箱子从地面搬上二楼。如果分别采用如图39所示的两种方式搬运，对于F1和F2做功的情况，以下判断正确的是（ ）A.两种方式机械效率一定相等B.两种方式功率一定相等C.两种方式所做的总功一定相等D.两种方式所做的有用功一定相等2.（2013年广东）如图40，用滑轮组将物块从位置A匀速拉到位置B,请在图中画出最省力的绕线方法；物块移动的距离为 cm；若此时绳自由端所用拉力为10 N，物块受到的摩擦力为18 N，滑轮组的机械效率为 。第第十二十二章章 简单机械简单机械D1060%第第2 2课时课时 机械效率机械效率3.（2010年广东）如图41所示，某人站在A处用一根绳子和两个滑轮提起物体B，画出最省力的绕线。4（2014呼和浩特）已知斜面倾角为30，斜面高为2m小兵同学用绳子沿斜面将重为400N的木箱由斜面底端匀速拉到顶端拉力大小为300N，绳重不计求：（1）小兵对木箱做的有用功；（2）斜面的机械效率；（3）斜面对物体施加的摩擦力第第2 2课时课时 机械效率机械效率解：（1）有用功：W有用=Gh=400N2m=800J； （2）斜面倾角为30，斜面高为2m，所以斜面长为s=2h=22m=4m，斜面的机械效率：=W有/W总100%=(Gh/Fs)100%=(400N2m)/ (300N4 m)100%66.7%； （3）W总=Fs=300N4m=1200J，W额=W总-W有用=1200N-800J=400J，f= W额/S=400J/4m=100N答：（1）小兵对木箱做的有用功为800J； （2）斜面的机械效率为66.7%； （3）斜面对物体施加的摩擦力为100N5.（2011年广东）用如图43所示的滑轮组在20 s内将重600 N的物体从地面竖直提高4 m，所用拉力是250 N。在这个过程中，求：（1）有用功是多少？（2）拉力的功率是多少?（3）滑轮组的机械效率是多少?第第2 2课时课时 机械效率机械效率5.(1)W有=Gh=600 N4m=2 400J(2)W总=Fs=250 N4 m4=4 000 J拉力的功率P=W总/t=4 000 J/20 s=200 W（3）=W有/W总=2 400 J/4 000 J=60% 结结 束束