(中考物理)考点19 简单机械及机械效率.doc
23页
一、杠杆1．杠杆的定义：一根硬棒，在力的作用下如果能绕着固定点转动，这根硬棒就叫做杠杆在力的作用下能绕固定点转动，这是杠杆的特点杠杆有直的也有弯的2．杠杆的五要素（1）支点：杠杆(撬棒）绕着转动的点，用字母O标出2）动力：使杠杆转动的力画力的示意图时，用字母F1标出3）阻力：阻碍杠杆转动的力画力的示意图时，用字母F2标出注意：动力和阻力使杠杆转动方向相反，但它们的方向不一定相反4）动力臂：从支点到动力作用线的距离用字母L1标出5）阻力臂：从支点到阻力作用线的距离用字母L2标出二、杠杆平衡条件1．动力×动力臂＝阻力×阻力臂，公式：F1×L1=F2×L22．杠杆的平衡条件实验（1）首先调节杠杆两端的螺母，使杠杆在水平位置平衡如图所示，当杠杆在水平位置平衡时，力臂L1和L2恰好重合，这样就可以由杠杆上的刻度直接读出力臂的大小了，而图甲杠杆在倾斜位置平衡，读力臂的数值就没有图乙方便由此，只有杠杆在水平位置平衡时，我们才能够直接从杠杆上读出动力臂和阻力臂的大小，因此本实验要求杠杆在水平位置平衡2）在实验过程中绝不能再调节螺母因为实验过程中再调节平衡螺母，就会破坏原有的平衡3．杠杆如果在相等时间内能转过相等的角度，即匀速转动时，也叫做杠杆的平衡，这属于“动平衡”。
而杠杆静止不动的平衡则属于“静平衡”利用杠杆的平衡条件来分析有关问题，一般按照以下步骤：（1）确定杠杆的支点的位置；（2）分清杠杆受到动力和阻力，明确其大小和方向，并尽可能地做出力的示意图；（3）确定每个力的力臂；（4）根据杠杆的平衡条件列出关系式并分析求解三、杠杆的分类及应用杠杆类型杠杆特点杠杆优点杠杆缺点应用省力杠杆L1>L2 F1
五、滑轮组1．定义：定滑轮和动滑轮组合在一起使用2．特点：使用滑轮组既可以省力又可以改变力的方向，但要多移动距离3．滑轮组的计算：有几股绳子吊在动滑轮上，拉力就是物体重（包括动滑轮重）的几分之一（不计绳重和摩擦）4．公式：F=（G=G物+G动），绳子自由端移动距离：s=nh注意：组装滑轮组时，吊在动滑轮上绳子股数为n，若n为奇数时，则绳子的固定端挂在动滑轮上，若n为偶数时，绳子的固定端挂在定滑轮上三、机械效率1．有用功：对人们有用的功，等于直接用手对重物所做的功（Gh）公式：W有用＝Gh（提升重物）=W总－W额=ηW总2．额外功：并非我们需要但又不得不做的功公式：W额=W总－W有用=G动h（忽略轮轴摩擦的动滑轮、滑轮组）3．总功：有用功加额外功或动力所做的功公式：W总=W有用＋W额=Fs=W有用／η4．机械效率和功率的区别功率和机械效率是两个不同的概念功率表示做功的快慢，即单位时间内完成的功功率越大，做功越快；机械效率表示机械做功的效率，即所做的总功中有多大比例的有用功，机械效率越大，有用功跟总功的比值越大有用功总小于总功，所以机械效率总小于1通常用百分数表示某滑轮机械效率为60%表示有用功占总功的60%。
提高机械效率的方法：减小机械自重、减小机件间的摩擦等四、常考机械的有用功、总功、机械效率计算简单机械有用功总功额外功机械效率杠杆W有用=GhW总=FsW额=W总－W有用滑轮组W有用=GhW总=FsW总=Gh+G动h（不计绳重和摩擦）W额=W总－W有用W额=G动h（不计绳重和摩擦）斜面W有用=GhW总=FlW总=Gh+fl（f为摩擦力）W额=W总－W有用W额=fl（f为摩擦力）如图所示的几种杠杆类工具，在使用时属于省力杠杆的是A．筷子 B．理发剪刀C．羊角锤 D．钓鱼竿【参考答案】C【详细解析】A．筷子在使用过程中，动力臂小于阻力臂，是费力杠杆，故A不符合题意；B．理发剪刀在使用过程中，动力臂小于阻力臂，是费力杠杆，故B不符合题意；C．羊角锤在使用过程中，动力臂大于阻力臂，是省力杠杆，故C符合题意；D．钓鱼竿在使用过程中，动力臂小于阻力臂，是费力杠杆，故D不符合题意1．身高相同的兄弟二人用一根重力不计的均匀扁担抬起一个900 N的重物已知扁担长为1.8 m，重物悬挂点与哥哥的肩之间的距离OA=0.8 m，如图所示则A．以哥哥的肩A为支点，可计算出弟弟承担的压力为400 NB．以O为支点，可计算出兄弟二人承担的压力之比为4:9C．以O为支点，可计算出兄弟二人承担的压力之比为9:5D．以弟弟的肩B为支点，可计算出哥哥承担的压力为600 N【答案】A【解析】设哥哥承担的压力为FA，弟弟承担的压力为FB，以哥哥的肩A为支点，由杠杆平衡条件可得：，，A选项正确，选填A；以弟弟的肩B为支点，由杠杆平衡条件可得：,，D选项错误，不符合题意；因为支点是固定点，杠杆能绕支点转动，图中的O不符合支点的特点，B、C选项错误，不符合题意。
如下图所示，工人利用动滑轮在10 s内将重为100 N的重物（包括桶）沿竖直方向匀速向上提升了5m若该动滑轮重10 N，忽略绳与滑轮之间的摩擦，不计空气阻力，则下列说法正确的是A．提升过程中，绳的拉力F做了500 J的功B． 提升过程中，绳的拉力F做功的功率是50 WC．提升过程中，绳的拉力F做了550 J的功D．该滑轮装置的机械效率是96%【参考答案】C【详细解析】有用功W有用=Gh=100N×5m=500J，额外功W额=G动h=10N×5m=50J，拉力做功为总功W总=W有用+W额=500J+50J=550J，故A错误，C正确．拉力做功的功率P=W/t=550J/10S=55W，故B错误．机械效率η=W有用/W总=500J/550J=91%．故D错误如图所示，用10 N的水平拉力F拉滑轮，使足够长的物体A以0.2 m/s的速度在水平地面上匀速运动，弹簧测力计的示数为3 N若不计滑轮重、弹簧测力计重、绳重和滑轮摩擦，则下列说法中正确的有A．B受到的摩擦力为3 N，方向水平向左B．滑轮移动的速度为0.1 m/sC．绳子拉物体A的功率为1 WD．在运动过程中若将拉力F增大到12 N，弹簧测力计的示数为4 N【答案】BC【解析】A．物体B静止，处于平衡状态，水平方向上受到向左的拉力和A给它的右向的摩擦力的作用，由平衡条件得：B受到的摩擦力f＝F＝3 N，方向水平向右，故A错误；B．由图可知，F作用在动滑轮上，所以动滑轮移动的速度是绳端移动速度的二分之一，物体A的移动速度为0.2 m/s，所以动滑轮的移动速度为0.1 m/s，故B正确；C．由图可知，滑轮为动滑轮，绳子拉力为F的一半，是5 N，P＝＝Fv＝5 N×0.2 m/s＝1 W，故C正确；D．测力计对B的拉力与A对B的摩擦力是一对平衡力，在运动过程中，若拉力增大到12 N，由于B和A之间的摩擦力不变，所以测力计的示数不变，仍为3 N，故D错误。
如图所示，物理兴趣小组分别用甲、乙两个滑轮组匀速提起质量相同的物体，不计绳重及摩擦若每个滑轮质量相同，对比两个滑轮组，下列说法正确的是A．甲更省力，甲机械效率大B．乙更省力，机械效率一样大C．乙更省力，乙机械效率大D．甲更省力，机械效率一样大【参考答案】B【详细解析】由图可知，作用在乙上绳子的股数是3，更省力些；用甲、乙两个滑轮组匀速提起质量相同的物体，不计绳重及摩擦，只克服动滑轮重做额外功，若每个滑轮质量相同， 则提升相同高度时，甲乙所做的有用功和额外功均相同，故机械效率一样大故本题正确选项是B如图，用滑轮组将600N的重物在10s内匀速提升了2m，动滑轮重为100N（不计绳重和摩擦），下列说法正确的是 A．绳子自由端拉力的功率是70WB．滑轮组的机械效率是85.7%C．提升重物的过程中所做的额外功是400JD．提升的重物变成400N时，滑轮组的机械效率将变大【答案】B【解析】根据图示可知，n=2，不计绳重和摩擦，拉力：F=1/2（G+G轮）=1/2（600N+100N）=350N，拉力端移动距离：s=2h=2×2m=4m，总功：W总=Fs=350N×4m=1400J，拉力的功率：P=W总/t=1400J/10s=140W；故A错；有用功：W有用=Gh=600N×2m=1200J，滑轮组的机械效率：η=W有/W总=1200J/1400J≈85.7%，故B正确；提升重物的过程中所做的额外功：W额=W总﹣W有用=1400J﹣1200J=200J，故C错；（4）当提升重物的重力减小为400N，做的有用功就变小，而额外功几乎不变，有用功和总功的比值变小，故滑轮组的机械效率变小，故D错；故应选B。
用如图所示的滑轮组（甲）和（乙）将重物匀速提升相同高度．滑轮组的机械效率分别为η甲、η乙，重物的重力大小分别为G甲、G乙；不计绳重和摩擦，下列说法正确的是A．若滑轮重力和绳端拉力相同，则η甲=η乙B．若钩码重力和滑轮重力相同，则η甲=η乙C．若钩码重力和绳端拉力相同，则η甲<η乙D．若G甲>G乙，η甲<η乙，甲乙的动滑轮重力无法比较【参考答案】B【详细解析】A．不计绳重和摩擦，滑轮组的机械效率η=，甲由2段绳子承担物重，乙由3段绳子承担物重，不计绳重和摩擦，若滑轮重力和绳端拉力相同，甲图中物体的重力G甲=2F–G动，乙图中物体的重力G乙=3F–G动，显然乙图中物体的重力要大一些，滑轮重力相同，由η，可知乙的机械效率高，故A错误；B．若钩码重力和滑轮重力相同，由η=，可知甲乙机械效率相同，故B正确；C．若钩码重力和绳端拉力相同，提升相同高度，由W有=Gh可知有用功一样，因甲装置绳子股数为2股，s甲=2h，乙装置绳子股数为3股，s乙=3h，由W总=Fs可知乙装置总功较大，由η=可知甲的机械效率大于乙的机械效率，故C错误；D．不计绳重和摩擦，滑轮组的机械效率η=，若G甲>G乙，η甲=，η乙=，η甲<η乙，所以甲动滑轮重力比乙滑轮重力大，故D错误。
用如图所示的滑轮组打捞水中重为450N的物体A，使物体A匀速竖直上升2m，卷扬机加在绳子自由端竖直向下的拉力为F，在水面下物体A上升的速度vA为0.1m/s，物体在水面下卷扬机的功率为50W已知物体A的体积V为5×10–3m3，g取10N/kg，绳重、轮与轴的摩擦及水的阻力均可忽略不计下列说法正确的是A．动滑轮所受的重力G动为50NB．物体A在水面下，所受的浮力为100NC．物体A在水面下，滑轮组的机械效率为80%D．卷扬机加在绳子自由端竖直向下的拉力为F为。
