第十一章簡單機械和功知識歸納
1．杠桿：一根在力的作用下能繞著固定點轉(zhuǎn)動的硬棒就叫杠桿。
2．什么是支點、動力、阻力、動力臂、阻力臂？
(1)支點：杠桿繞著轉(zhuǎn)動的點(o)
(2)動力：使杠桿轉(zhuǎn)動的力(F1)
(3)阻力：阻礙杠桿轉(zhuǎn)動的力(F2)
(4)動力臂：從支點到動力的作用線的距離（L1）。
(5)阻力臂：從支點到阻力作用線的距離（L2）
3．杠桿平衡的條件:動力×動力臂=阻力×阻力臂.或?qū)懽鳎篎1L1=F2L2或?qū)懗伞＿@個平衡條件也就是阿基米德發(fā)現(xiàn)的杠桿原理。
4．三種杠桿：
(1)省力杠桿：L1>L2,平衡時F1<F2。特點是省力，但費距離。（如剪鐵剪刀，鍘刀，起子）
(2)費力杠桿：L1<L2,平衡時F1>F2。特點是費力，但省距離。（如釣魚杠，理發(fā)剪刀等）
(3)等臂杠桿：L1=L2,平衡時F1=F2。特點是既不省力，也不費力。（如：天平）
5．定滑輪特點：不省力，但能改變動力的方向。（實質(zhì)是個等臂杠桿）
6．動滑輪特點：省一半力，但不能改變動力方向,要費距離.(實質(zhì)是動力臂為阻力臂二倍的杠桿)
7．滑輪組：使用滑輪組時,滑輪組用幾段繩子吊著物體,提起物體所用的力就是物重的幾分之一。
1．功的兩個必要因素：一是作用在物體上的力；二是物體在力的方向上通過的距離。
2．功的計算：功(W)等于力(F)跟物體在力的方向上通過的距離(s)的乘積。（功=力×距離）
3.功的公式：W=Fs；單位：W→焦；F→牛頓；s→米。(1焦=1牛·米).
4．功的原理：使用機械時，人們所做的功，都等于不用機械而直接用手所做的功，也就是說使用任何機械都不省功。
5．斜面：FL=Gh斜面長是斜面高的幾倍，推力就是物重的幾分之一。（螺絲、盤山公路也是斜面）
6．機械效率：有用功跟總功的比值叫機械效率。
計算公式：P有/W=η
7．功率(P)：單位時間(t)里完成的功(W)，叫功率。
計算公式：。單位：P→瓦特；W→焦；t→秒。（1瓦=1焦/秒。1千瓦=1000瓦）
2．如圖2所示是自卸車的示意圖，車廂部分可視為杠桿，則下列分析正確的是（ ）
圖2
A．B點是支點，液壓桿施加的力是動力，貨物重力是阻力
B．B點是支點，物體A放在車廂前部可省力
C．C點是支點，物體A放在車廂后部可省力
D．C點是支點，物體A放在車廂前部可省力
3．一根輕質(zhì)杠桿，在左右兩端分別掛在200牛和300牛的重物時，杠桿恰好平衡。若將兩邊物重同時減少50牛，則杠桿（? ）
A．左端下沉
B．右端下沉
C．仍然平衡
D．無法確定
4．如圖3所示，杠桿上分別放著質(zhì)量不相等的兩個球，杠桿在水平位置平衡，如果兩球以相同的水平移動速度同時勻速向支點移動一點距離，則杠桿（? ）
A．仍能平衡
B．不能平衡，大球那端下沉
C．不能平衡，小球那端下沉
D．無法判斷
5．如圖4示，人的前臂可視為杠桿，當將茶杯沿箭頭方向舉起時，下列說法正確的是（ ）
A．前臂是省力杠桿，阻力臂變大
B．前臂是省力杠桿，阻力臂變小
C．前臂是費力杠桿，阻力臂變大
D．前臂是費力杠桿，阻力臂變小
圖3 圖4 圖5 圖6 圖7
6．如圖5所示，林雨將兩只雞蛋舉高1米，所做的功最接近于（ ）
A．0．01J
B．0．1J
C．1J
D．10J
7．如圖6所示的輕質(zhì)杠桿，AO小于BO，在A、B兩端懸掛重物G1和G2后杠桿平衡。若將G1和G2同時向支點O移動相同的距離，則（ ）
A．杠桿仍保持平衡
B．杠桿的A端向下傾斜
C．杠桿的B端向下傾斜
D．無法判斷
8．如圖7所示，AOB為一杠桿（自重不計），O為支點（OA<OB，OD=OA），在A端懸掛一重物G，那么（ ）
A．在B點用力使杠桿在圖示位置平衡，一定是省力的
B．在C點用力不可能使杠桿在圖示位置平衡
C．在B點用力使杠桿在圖示位置平衡，沿豎直方向最省力
D．在D點懸掛一個與G完全相同的物體能使杠桿在圖示位置平衡
9．如圖8所示，為運動員投擲鉛球的過程示意圖，下列有關(guān)說法錯誤的是（ ）
圖8
A．在a到b的過程中，運動員對鉛球做了功
B．在b到c的過程中，運動員對鉛球沒有做功
C．在c到d的過程中，沒有力對鉛球做功
D．在a到d的過程中，鉛球的運動狀態(tài)在不斷的變化
10．斜面是一種簡單機械，生活中經(jīng)常用到它，工人師傅小波和小新分別用如圖9所示的甲、乙兩種方法，將同樣的物體搬上車，下列說法正確的是（ ）
圖9
A．甲方法不可以省力，但能省功
B．甲方法可以省力，也能省功
C．乙方法可以省力，但不能省功
D．乙方法可以省力，也能省功
11．甲比乙高，如果舉起相同質(zhì)量的杠鈴所用時間相等，如圖10示，則（ ）
圖10
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、乙做功相等，乙的功率較大
12．如圖11所示，是工人師傅往高處運送貨物的兩種方法。物重均為500N，滑輪重均為10N，不計摩擦和繩重，下列說法正確的是（ ）
圖11
A．甲圖中的拉力等于乙圖中的拉力
B．甲圖中的拉力小于乙圖中的拉力
C．甲圖中的機械效率小于乙圖中的機械效率
D．甲圖中的機械效率大于乙圖中的機械效率
13．下列說法中正確的是（ ）
A．機械效率越高，機械做功一定越快
B．做功越多的機械，機械效率一定越高
C．功率越大的機械做功一定越多
D．做功越快的機械，功率一定越大
14．李明同學快速地由一樓跑到三樓的過程中，他的功率與下列哪個值最相近（ ）
A．5W
B．50W
C．500W
D．5000W
14．關(guān)于滑輪組的敘述，較全面的是（ ）
A．一定省力，又能改變力的方向
B．一定省力，但不能改變力的方向
C．有時既能省力，又能改變力的方向，有時可以省力，但不能改變力的方向
15．陷進沼澤的汽車，司機費了九牛二虎之力，汽車還是紋絲不動，此過程（ ）
A．發(fā)動機對汽車沒有做功
B．發(fā)動機對汽車沒有作用力
C．司機對汽車做了功
D．地面的摩擦力對汽車做了功
二、填空題
16．優(yōu)秀運動員短時間內(nèi)的功率可達1kW，它的物理意義是______________________；兩臺機器的實際功率之比為5：1，則做同樣的功所需的時間之比是________。
17．利用定滑輪提起重物，沿著如圖13所示方向的F1、F2、F3來施力拉繩子時拉力大小的關(guān)系是F1______F2______F3（以上兩空選填“＝”或“≠”），這是因為F1、F2、F3的力臂________（選填“相等”或“不等”）
圖13
18．小婷跳繩時所穿鞋的總質(zhì)量為0．4㎏，她1min跳繩180次，假定每次雙腳抬離地面的最大高度均為5㎝，則每上升一次，她對鞋所做的功為________J。跳躍時若上升所用的時間占每次跳躍時間的0．3倍，則每上升一次，她對鞋做功的平均功率為________W（g=10N/㎏）
19．杠桿的應(yīng)用非常廠泛，如圖14所示的兩種剪刀，正常使用時屬于省力杠桿的是_____剪刀（填甲、乙）根據(jù)功的原理，使用這兩處剪刀都不能省______；工程車上的起重臂就是一個費力杠桿（如圖15所示），使用它的好處是能夠省________；如圖16所示，A裝置是____滑輪（選填“定”或“動”），它的實質(zhì)是_________，使用它的作用是___________________．
圖14 圖15 圖16 圖17
20．如圖17所示，重為100牛的物體A在水平拉力F的作用下，沿水平面以0．4米／秒的速度作勻速直線運動，彈簧秤的示數(shù)為5牛，不計滑輪、繩子、彈簧秤的重力，忽略繩子與滑輪間的摩擦。則物體A受到水平面的摩擦力為________牛；若物體A勻速運動2秒鐘，拉力F做功為________焦，拉力F的功率為________瓦。
21．如圖18-（甲）所示，小華同學用水平力F拉著木箱在水平方向上運動了距離L，則小華對木箱所做的功為W1=_______。小昕同學沿如圖（乙）所示的斜面用同樣大小的力F 拉著同樣的木箱在力的方向上也運動了距離L，小昕對木箱所做的功為W2，則W2 W1（填“>”、“<”或“=”）。
圖18
22．如圖19所示，建筑工人用滑輪組提升重為220N的泥桶，動滑輪重為20N，不計滑輪與軸之間的摩擦及繩重。若工人在5s內(nèi)將繩子勻速向上拉6m，則泥桶上升_____m，手拉繩子的力為____N，拉力的功率為_____W，滑輪組的機械效率為________。
圖19 圖20
23．如圖20所示，OA是起重機的吊臂，可繞O點轉(zhuǎn)動。在距O點6m遠的B處吊有重3000 N的物體，為保證吊臂在水平位置平衡，則繞過定滑輪斜向下的拉力F為_____N。
將吊臂緩慢拉起，使用A點升高2m的過程中，拉力變______。（繩重、吊臂重、摩擦均不計）
三、作圖與簡答題
24．請畫出圖21和圖22中杠桿所受力的力臂。
圖21 圖22 圖23
25．如圖23所示，前后兩人抬一個大而均勻的重木箱上樓。
①作出木箱的受力示意圖；②以木箱重心為支點，畫出每個力的力臂，比較兩人用力F前、F后；③要使兩人用力相等，應(yīng)怎樣抬？
四、實驗與探究題
26．在“探究杠桿的平衡條件”實驗中，應(yīng)先調(diào)節(jié)杠桿兩端的平衡螺母，使杠桿在 位置平衡，這樣做是為了便于測量 ；如發(fā)現(xiàn)杠桿左端偏高，則可將右端的平衡螺母向 調(diào)節(jié)，或?qū)⒆蠖说钠胶饴菽赶?nbsp; 調(diào)節(jié)。
如圖24，是小明同學三次實驗的情景，實驗時所用的每個鉤碼重0．5N，杠桿上每一格長5cm，部分實驗數(shù)據(jù)已記錄在下表中。
|
實驗次數(shù) |
動力F1 / N |
動力臂L1 / cm |
阻力F2 / N |
阻力臂L2 / cm |
|
1 |
1．5 |
10 |
1 |
|
|
2 |
1 |
20 |
|
10 |
|
3 |
1 |
20 |
1．5 |
10 |
（1）將表格中的實驗數(shù)據(jù)補充完整。
（2）小明的第3次實驗存在錯誤，其錯誤是__________________________。
27．交流與評估是科學探究的一個重要環(huán)節(jié)。德圣中學的同學，利用如圖25所示的實驗裝置完成了“測滑輪組機械效率”的實驗以后，進行了小組交流，下表是各小組的實驗數(shù)據(jù)記錄：
圖25
|
實驗小組 |
鉤碼重G（N） |
動滑輪G′（N） |
拉力F（N） |
滑輪組的機械效率η |
|
1 |
0．5 |
0．4 |
0．35 |
47．6％ |
|
2 |
0．5 |
0．4 |
0．38 |
43．9％ |
|
3 |
1 |
0．6 |
0．62 |
53．8％ |
|
4 |
1 |
0．8 |
0．71 |
46．9％ |
|
5 |
2 |
0．6 |
0．98 |
68．0％ |
|
6 |
2 |
0．8 |
1．06 |
62．9％ |
請你對表中各小組的實驗數(shù)據(jù)進行分析比較，回答下列問題：
（1）實驗中影響滑輪組效率的主要因素是什么？
____________________________________________________
（2）1、2兩個小組的動滑輪重相同，提起的鉤碼重也相同，測出的滑輪機械效率卻不同，原因不可能是（ ）
A．滑輪和輪與軸間的摩擦力大小不同
B．測拉力時沒有使測力計勻速上升
C．測拉力時拉力的方向沒有豎直向上
D．鉤碼被提升的高度不同
（3）請你就如何提高滑輪組的機械效率提出自己的建議（要求寫兩點）：
①____________________________________________________
②____________________________________________________
五、計算題
28．“塔吊”是建筑工地上普遍使用的起重設(shè)備。如圖26，AB是豎直支架，CD是水平臂，期上OC段叫平衡臂，C端裝有配重體，OD段叫吊臂，E處裝有滑輪組，可在O、D兩點間移動，滑輪組重力及摩擦忽略不計。OE＝15m時，若用此“塔吊”能起吊重物的最大質(zhì)量是0．8t，則當滑輪組移到D點（OD＝25m）時能夠安全起吊重物的最大質(zhì)量是多少？
圖26
29．如圖27所示，木塊重200N，前進過程中所受的摩擦力為40N，求：
圖27
①不考慮滑輪的自重和摩擦，木塊勻速前進2 m時拉力F做了多少功？
②如果這個裝置的機械效率是80%，拉力F的大小等于多少？
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