簡單機械和功

1、第11講 簡單機械和功一知識要點（一）杠桿1、活動11.3“如何把木料運上樓”說明：為了完成任務，人們通常使用滑輪等簡單機械。使用滑輪時，軸的位置固定不動的滑輪是動滑輪，軸的位置隨被拉物體一起運動的滑輪是動滑輪。滑輪分為定滑輪和動滑輪兩種。2、活動11.4“探究使用定滑輪和動滑輪的特點”說明：使用定滑輪不能省力，但可以改變施力的方向。使用動滑輪可以省一半的力，但不能改變施力的方向。3、使用滑輪組（動滑輪和定滑輪結(jié)合）可以省力和改變施力的方向。F=1/n .G,其中F表示（四）功率1、功率是表示做功快慢的物理量，單位時間內(nèi)所做的功叫做功率（用與速度定義的類比法得出）。公式是P=W/t ,其中P表

2、示功率，國際單位是瓦特，簡稱瓦，符號W，焦/秒（J/S）也是他的單位，1W=1 J/S。W表示功，單位是J，t表示時間，單位是s.功率的其他單位有千瓦（KW），兆瓦（MW），單位換算是1 KW =1000W，1 MW =1000 KW。2、活動11.6“估測上樓時的功率”說明：是克服人的重力所做的功，實驗原理是P=W/t，需要測量人的重力（體重計測量）、樓層的豎直高度（米尺測量）、上樓的時間（秒表測量）。4、滑輪組的機械效率的大小與動滑輪的自身重力和滑輪的摩擦力及繩子的重力有關。同一個滑輪組，物體越重，機械效率越大。二重難點例題分析 【例題1】（09福州市）如圖1所示，使用中屬于費力杠桿的工具

3、是（ ）圖1【解析】杠桿分類：（1）省力杠桿：動力小于阻力，動力臂大于阻力臂，如鉗子、起子、動滑輪等。（2）費力杠桿：動力大于阻力，動力臂小于阻力臂，如筷子、鑷子、釣魚桿等。（3）等臂杠桿：動力等于阻力，動力臂等于阻力臂，如天平、定滑輪。圖2【答案】C【例題2】（09蘭州）如圖2為用道釘撬來撬鐵路枕木上道釘?shù)膱D片，若阻力F2為1500N，根據(jù)圖片估算此道釘撬所用最小動力F1的大小?！窘馕觥康泪斍耸且粋€省力杠桿，在使用是存在杠桿的平衡條件F1 L1= F2 L2。其中O為支點，可用直尺測量出L1=3.0cm L2=0.9cm?！敬鸢浮坑蓤D片測得L1=3.0cm L2=0.9cm 【例題3】（09

4、四川自貢）同一物體沿相同水平地面被勻速移動，如圖3所示，拉力分別為F甲、F乙、F丙，不記滑輪與輕繩間的摩擦，比較它們的大小，則（ ）圖3A.F甲F乙F丙 B.F甲F乙F丙 C.F甲F乙F丙 D.F甲F乙F丙 【解析】圖中的甲乙丙分別是定滑輪、動滑輪、滑輪組，根據(jù)滑輪的使用特點可以發(fā)現(xiàn)：使用定滑輪不能省力，但可以改變施力的方向。使用動滑輪可以省一半的力，但不能改變施力的方向。使用滑輪組（動滑輪和定滑輪結(jié)合）可以省力和改變施力的方向。繩子的股數(shù)丙最多，其次是乙，所以丙最省力，甲最費力。圖4【答案】 B【例題4】（09杭州）杭州市政府投巨資于民生工程，對背街小巷實施景觀改造。施工中，一建筑工人用滑輪

5、組提升重為220N的泥桶，動滑輪重為20N，不計摩擦及繩重（如右圖所示）。若工人在5s內(nèi)將泥桶勻速提高2m.求： (1)工人使用滑輪組時做的有用功為 焦。 (2）工人拉繩子的力為 牛；拉力的功率為 瓦。 (3)滑輪組的機械效率為 【解析】動滑輪對鉤碼所做的功叫做有用功，用符號W有用表示。繩子上拉力所做的功叫做總功，用符號W總表示。克服摩擦力和動滑輪自身重力所做的圖5功叫做額外功，用符號W額外表示。他們之間的關系是。W總=W有用+W額外。有用功和總功的比值叫做機械效率，用公式機械效率=有用功/總功表示，也可寫成W有用/W總 100%，=G/(nF) , W有用=Gh, W總=FS. P=W/t。

6、【答案】（1）440 （2）80 96 （3）91.7%【例題5】（09四川綿陽）在某建筑工地上，工人用如圖所示的滑輪組將重為1200 N的建筑材料從地面運到高20 m的樓上，手豎直向上的拉力是500 N，在這個過程中，工人做了 J的額外功，滑輪組的機械效率是_?！窘馕觥靠朔Σ亮蛣踊喿陨碇亓λ龅墓凶鲱~外功，用符號W額外表示。直接不能計算額外功，只能通過W總=W有用+W額外，W有用=Gh, W總=FS。機械效率可以根據(jù)=G/(nF)來計算?！敬鸢浮?00 80%【例題6】（09河北）小明做“測滑輪組機械效率”實驗時，用圖6中所示的滑輪，組裝成滑輪組，請在圖中畫出使用該滑輪組時最省力的繞

7、法。用此滑輪組將重為3.6N的物體勻速提起時，拉力的功率為0.36W，滑輪組的機械效率為75%。（忽略摩擦及繩重）求：（1）繩子自由端移動的速度和動滑輪的總重。（2）若用此滑輪組提起小于3.6N的重物時，其機械效率將如何改變？說明理由?！窘馕觥坷脵C械效率的公式=G/(nF)可以計算出拉力，根據(jù)P=Fv,可以計算出速度。沒有直接的公式計算額外功，只能利用總功、有用功和額外功的關系進圖6行計算?；喗M的機械效率的大小與動滑輪的自身重力和滑輪的摩擦力及繩子的重力有關。同一個滑輪組，物體越重，機械效率越大。當提升物體的重力減小時，有用功減小，額外功不變，故其機械效率減?。敬鸢浮坷@法如右圖，繩子段數(shù)

8、n=4。(1)因為 所以拉力為由于所以繩子自由端移動速度為由于忽略摩擦及繩重，則所以動滑輪重（2）減小由于忽略摩擦及繩重所以當提升的物體重力減小時，滑輪組機械效率減小。（或者當提升物體的重力減小時，有用功減小，額外功不變，故其機械效率減?。?。三綜合練習（一）選擇題1如圖7所示的工具中，使用時屬于費力杠桿的是（ ）圖72為紀念英國工程師、發(fā)明家瓦特對蒸汽機改良的突出貢獻，將瓦特作為單位的物理量是（ ）A.功 B.功率 C.焦耳 D.瓦特3.“跳遠”是一項常見的體育運動。跳遠運動員在比賽中都是先助跑一段距離后才起跳，這樣做是為了 （ ） A增大了跳遠運動員的慣性 B減小了跳遠運動員的慣性 C增大了

9、跳遠運動員的動能 D減小了跳遠運動員的動能4.如圖8所示的情景中，所描述的力對物體有做功的是（ ）圖8A熊 貓 用 力 舉 著 杠 鈴 不 動 B用 力 拉 繩 勻 速 提 升重 物C用 力 搬 石 頭 沒 搬 動 D用 力 提 著 水 桶 沿 水 平 方 向 移 動 5.如圖9所示是甲、乙兩物體做功和所需時間關系圖象，由圖可知（ ） 圖9A.P甲P乙 B.P甲P乙C.P甲=P乙 D.無法確定 6教學大樓每層樓高為m，小明提著一重為50的箱子，沿樓梯從一樓登上三樓，再沿三樓水平走廊走了m進入教室，則小明從一樓到教室的過程中對箱子做的功為（ ）0 J 300 J 450 J 500 J7小車重2

10、00N，人用30N的水平力推小車沿水平路面勻速前進50m的過程中，下列判正確的是（ ）A重力做功為10000J B人對車做功10000JC人對車做功1500J D小車受到的阻力是230N8如圖10所示，杠桿上每一小格距離相同、每個鉤碼質(zhì)量相同，為使杠桿在水平位置平衡，可采取下列哪種措施 （ ） 圖10A在支點左邊離支點兩小格處掛四個相同鉤碼B在最左端掛一個相同的鉤碼C在左端用彈簧測力計豎直向上拉 D在右端用彈簧測力計豎直向上拉9某物理興趣小組同學學習了功率知識后，進行了“比一比誰上樓的功率大”的比賽其中某同學從一樓跑到三樓用了10s，則他上樓過程中的功率大約是（ ）A3W B30W C300W

11、 D3000W10下列說法中正確的是（ ）機械效率越高，機械做功一定越快 做功越多的機械，機械效率一定越高功率越大的機械做功一定越多 做功越快的機械，功率一定越大11如圖11所示，O為杠桿的支點，第一次杠桿在重物G和力F1的作用下處于水平位置平衡。如果第二次杠桿在重物G和力F2的作用下仍在圖中位置保持平衡，下面關系中正確的乙甲圖12F1OF2G圖11是（ ）AF1F2 BF1F2 CF1F2 G DF2F1 G12兩名運動員，甲運動員比乙運動員高，如果他們舉起相同質(zhì)量的杠鈴所用的時間相等，如圖12所示，則（ ）A甲做功較多，功率較大 B甲做功較多，功率較小 C甲做功較多，甲、乙功率相等 D甲、

12、乙做功相等，乙的功率較大 13小亮同學從地面走上10m高的四樓教室，估計他克服重力做的功為 （ ） A500W B500J C5000W D5000J圖1314如圖13所示，一根輕質(zhì)木桿，A端細線下所掛50N的重物靜止在水平地面上。當在B點加豎直向下的力F=30N作用時，木桿恰能在水平位置處于平衡狀態(tài)，此時細線豎直。已知OA=15cm，OB=5cm，則重物對水平地面的壓力為（ ） A. 80N B. 60NC. 40N D. 20N 15某人將一根木棒的一端抬起，另上端擱在地上。在抬起的過程中（棒豎直時除外），所用的力始終豎直向上，則用力的大?。?）A保持不變 B逐漸增大 C逐漸減小 D先減小

13、后增大16.關于斜面，下列說法中錯誤的是（ ）A.斜面越長就越省力B.斜面也是一種簡單機械C.省力但要多移動距離D.等高的斜面，斜面越長越省力17.下列各種器材中，不是輪軸的有（ ）A.收音機上選臺用的旋鈕B.擰螺絲用的螺絲刀C.自行車前輪的輪和軸D.錄音機的功能按鍵18.關于杠桿，下列說法正確的是（ ）A.杠桿是用來省力的 B.杠桿是用來省距離的C.杠桿可省力或省距離D.杠桿既省力又省距離19.下列工具正常使用時，是省力杠桿的（ ）A.筷子B.瓶起子C.鑷子D.天平20.許多學校都裝有升旗桿，在旗桿的上端裝有一種簡單機械，下列哪種機械適合（ ）A.杠桿B.定滑輪C.動滑輪D.輪軸21.一個原

14、來處于平衡狀態(tài)的杠桿，如果再作用一個力后，杠桿仍然平衡，則此力是（ ）A.只能作用在動力的作用點上 B.只能作用在阻力的作用點上C.只能作用在支點上 D.作用在杠桿的任意一點上，而力的作用線通過支點（二）填空題22.在力的作用下能夠繞固定點轉(zhuǎn)動的_叫杠桿；杠桿處于靜止或_的狀態(tài)叫杠桿平衡，杠桿的平衡條件是_；當杠桿的動力臂比阻力臂_時是費力杠桿，但可省_.23.下面舉出的是幾種根據(jù)杠桿原理制成的工具：A.鉗子；B.鍘刀；C.鑷子；D.理發(fā)剪子；E.剪鐵皮剪子；F.天平；G.定滑輪；H.起釘錘；I.指甲刀;J.起子； K.縫紉機踏板.其中_是省力杠桿，_是費力杠桿，_等臂杠桿.24.滑輪組是由_

15、和_組成的，使用滑輪組既可_又可以改變用力的_.25.天平實質(zhì)上是一個_杠桿，它的工作原理是_；定滑輪實質(zhì)是一個_，它不省力，但可以改變力的_；動滑輪的實質(zhì)是_，它可以省_力，但不改變力的_.輪軸實質(zhì)上是一個可以_的杠桿.26.一個杠桿的動力臂與阻力臂之比為41，則該杠桿是_杠桿，動力與阻力之比是_.若此杠桿受到的阻力是60 N，則當動力為_ N時，杠桿處于平衡狀態(tài).272007年4月，我國進行了第6次火車大提速，提速后的火車每節(jié)車廂中都有電子屏幕顯示時速變化，當屏幕上示數(shù)增大時，火車的動能將 （選填“變大/變小/不變”）。圖1428為迎接 2008 年北京奧運會，我國體育健兒在緊張地備戰(zhàn)。如

16、圖14所示，該運動員在一次訓練中，用0. 7s的時間將140kg 的杠鈴舉高2m ，該運動員這一次舉起杠鈴的過程中至少做功為_ _ J；該運動員舉起杠鈴的平均功率是_ _ W。（g取10N/kg)29用200N的推力對車做600 J的功，小車在推力的方向上移動 m的距離。30一輛車開進了泥潭中，司機取來一個動滑輪欲將汽車從泥潭中拉出，如圖15所示若司機用750N的拉力在5s內(nèi)將車水平拉動1m，那么司機所做的功是 J，司機做功圖17的功率是 W。圖16圖1531如圖16所示，輕質(zhì)杠桿OA的中點懸掛一重G60N的物體，在A端施加一豎直向上的力F，杠桿在水平位置平衡，則FN。保持F的方向不變，在將杠

17、桿從A位置勻速提到B位置的過程中，力F將（選填“變大/不變/變小”）32如果杠桿的動力臂是阻力臂的4倍，那么當杠桿平衡時，動力是阻力的_ _倍33用動力臂是阻力臂5倍的杠桿，勻速將100N的重物舉高0.2m，所用動力為40N，則動力做功_ J，此杠桿的機械效率是_。34馬用200N的力拉著重為1500N的車子，在水平路面上勻速前進了100m，拉力對車做的功為 J，重力對車做的功為 J。35在水平桌面上，將重為20N的木塊沿直線勻速向前推了5m，所用的推力為4N，撤去推力后，木塊由于慣性又前進了1m，則推力所做的功是 J，重力所做的功為 J36如圖17所示是一種開瓶器使用時將螺旋鉆頭旋進軟木塞，

18、再用雙手按壓把即可將瓶塞拔出壓把相當于_要在5s內(nèi)將瓶塞拔出，若瓶塞長5cm，瓶塞受到的平均阻力為200N，則克服瓶塞阻力需要做_焦耳的功，其做功的功率為_瓦（三）作圖題37畫出動力F1和阻力F2的力臂。O圖2038按照圖的要求畫出滑輪組的繞繩方法。(不計滑輪重、繩重及摩擦)圖19圖18F2F1（四）實驗與設計題39“研究杠桿的平衡條件”的實驗如圖20所示，回答下列問題：杠桿兩端的調(diào)節(jié)螺母，是起調(diào)節(jié)杠桿_ 的作用的。實驗前先要調(diào)節(jié)杠桿兩端的螺母，使其在水平位置平衡，這是為使杠桿所受的_通過支點，從而可以不考慮杠桿的重力對其轉(zhuǎn)動的影響。如果某同學做實驗時發(fā)現(xiàn)杠桿左高右低，應將杠桿左端的螺母向_調(diào)

19、；或?qū)⒂叶说穆菽赶騙調(diào)。調(diào)節(jié)好以后，仍要使杠桿在水平位置平衡，是為了_。如杠桿不在水平位置平衡時，應通過調(diào)節(jié)鉤碼的_ 或_來實現(xiàn)，而不能再調(diào)節(jié)_。通過實驗，得出的結(jié)論是：_ 40“滑輪組的機械效率究竟與哪些因素有關”？某實驗小組的同學對同一滑輪組進行實驗探究，得到了下表中的數(shù)據(jù)將表中數(shù)據(jù)補充完整。請在方框中畫出進行第一次實驗的裝置圖(每個鉤碼重2N).分析比較表中的數(shù)據(jù)，你認為同一滑輪組機械效率發(fā)生變化的主要原因是 。 次數(shù)項目12圖213鉤碼重N468鉤碼上升高度/m0.10.10.1繩端拉力N1.82.43繩端上移的距離m0.30.30.3機械效率74%83%41小剛同學設計了一個高度可調(diào)

20、節(jié)的斜面來探究斜面的省力情況、斜面的機械效率與斜面的傾斜程度之間的關系，如圖22所示。她首先測出小車重，然后用彈簧測力計沿斜面拉動小車，調(diào)節(jié)斜面傾斜角的大小多次測量，得到下表所示的數(shù)據(jù)：（1）上表中的空格處、對應的數(shù)據(jù)分別是：_、_、_。（2）分析上表數(shù)據(jù)，得出的探究結(jié)論是：斜面傾斜角越_（選填：大或?。?，斜面越_（選填：省力或費力），斜面的機械效率越_（選填：高或低）。（3）實驗過程中拉力的方向應與斜面_。若想探究斜面的機械效率與物重的關系，則要保持_不變，斜面的光滑程度不變，只改變_。斜面傾斜角小車重G/N斜面高h/m斜面長s/m拉力F/N有用功W有/J總功W總/J圖22機械效率1250.

21、212.12.148%3050.513.62.569%4550.714.33.54.3圖2342如圖23所示，是用來研究動能大小跟哪些因素有關的實驗裝置圖。小球在光滑斜面上由靜止開始下滑，到達底端的速度只與起點高度有關，起點越高，到達底端的速度越大，運動小球撞擊停在平面上的木塊后，木塊運動距離越長，說明小球具有動能越大. 分析比較實驗甲與實驗乙，可得出結(jié)論： _ 分析比較實驗乙與實驗丙，可得出結(jié)論：_ 。（五）計算題圖2443如圖24所示，一人用100N的拉力使用動滑輪將重為180N的物體向上提起，繩重和摩擦不計.在拉力的作用下，物體勻速上升了1m 。求：人克服重力所做的功； 拉力所做的功； 動滑輪的機械效率.44用如圖25所示的滑輪組來勻速拉動鋼錠，已知鋼錠與地面的摩擦力F1為1200N，若此時滑輪組的機械效率為80%，物體速度為1m/sF1F圖25拉繩的速度是多少？拉繩的力F至少為多大？拉力的功率是多少？如果想用更小的力拉動鋼錠，請你提出一條可行性建議452008年北京殘奧會開幕式最后一棒火炬手侯斌，靠自己雙手的力量，攀爬到火炬臺底部并最終點燃圣火，該點火儀式充分體現(xiàn)了殘疾人自強自立、拼搏向上的勇氣和精神.已知他和輪