第九章《简单机械功》知识点一：杠杆五要素的判断及作图杠杆五要素判断：支点的位置，动力和阻力的作用点、方向，动力臂和阻力臂的确定考点1、根据力作力臂、根据力臂作力力臂画法：⑴找支点O；⑵画力的作用线；⑶作垂线段力的作用点：动力和阻力的作用点一定在杠杆上。力的方向：动力和阻力作用点在支点同侧，二力方向大致，动力和阻力作用点在支点的异侧，二力方向大致。例：如图1所示，杠杆OA在力F1、F2的作用下处于静止状态，L2是力F2的力臂，请在图中作出F1的力臂L1和力F2．考点2、作最小力例：如图，在杠杆AB上挂了一个重为G的物体．为使杠杆在图中的位置静止．请在杠杆上画出最小的动力F和它的方向．友情提示：此类问题中阻力×阻力臂为一定值，要使动力最小，必须使动力臂最大，要使动力臂最大需要做到①在杠杆上找一点，使这点到支点的距离最；②将和该点连线作为动力臂③动力方向应该是过该点且和该连线的方向。跟踪练习1、如图所示，要将一圆柱体重物推上台阶，最小的作用力应是（）A．F1B．F2C．F3D．F4考点3、五要素的判断例：在铁路道口常设有如图所示的道闸，这种道闸平时上扬，当火车要通过道口时道闸转动到水平位置，示意过往的其他车辆停车等候，这种道闸称为常开型道闸．与之相反，另一种道闸平时水平放置，当有车辆要通过时，道闸上扬，允许车辆通过，这种道闸称为常闭型道闸．对于这两种道闸重心的位置，下列说法正确的是（）A．常闭型道闸，重心应在O点右侧B．常开型道闸，重心应在O点右侧C．常闭型道闸，重心应在O点左侧D．以上说法均不正确知识点二：杠杆平衡条件及应用考点1、理解杠杆平衡条件：例：用细线拴住一端粗、一端细的实心胡萝卜并悬挂起来，静止后胡萝卜的轴线水平，如图所示；在拴线处沿竖直方向将胡萝卜切成A、B两段．两段胡萝卜等重吗？友情提示：杠杆平衡不是力相等，而是力和力臂的乘积相等考点2、杠杆分类例：下列机械属于省力机械的有：（）A、羊角锤B．筷子C．起瓶器D．独轮车E、船桨F、车闸G、扫帚H、天平友情提示：除了根据力臂长度关系判断杠杆类型，还应根据实际来选择杠杆，当要克服较大的力时，应选择省力杠杆，当为了使用方便，省距离时，应选费力杠杆。考点3、杠杆转动时的动力变化问题F3F21例：重为G的均匀木棒竖直悬于O点，在其下端施一拉力F，让棒缓慢转到图中所示位置时，三个力中最小的力是。若再继续转动到水平位置，在转动的过程中始终水平的力F1，大小将，始终与杠杆垂直的力F2大小将，始终沿竖直方向的力F3大小将。有情提示：竖直用力力不变，水平垂直力变化，竖直位置力最小，水平位置力最大。跟踪练习1：如图所示，一均匀圆棒一端系在墙上，可自由转动，另一端一直用竖直向上的力F将棒由A处拉到B处过程中，能表示拉力F与从A到B位置关系的图是（）F12考点4、杠杆在实际生活中的应用问题例：如图所示，用撬棒撬石头，已知BC=CD,F1和F2哪种做法省力，为什么？你认为还有没有更省力的做法？和同学交流一下，所有方法中最省力的方法是哪个？友情提示：应用杠杆平衡条件，本题阻力一定，想要减少动力，就要想办法改变力臂具体做法是：①移动力的作用点或调整施力方向或直接加长杠杆，可加长动力臂或减少阻力臂。②直接移动支点或反方向用力都可改变支点位置，从而同时改变两个力臂的长度。跟踪练习1．园艺师傅使用如图所示的剪刀修剪树枝时，常把树枝尽量往剪刀轴O处靠近，这样做的目的是为了（）5\nA．增大阻力臂，减小动力移动的距离B．减小动力臂，减小动力移动的距离C．增大动力臂，省力D．减小阻力臂，省力2、如图所示，一位母亲推着婴儿车行走，当前轮遇到障碍物时，母亲向下按扶把，若把婴儿车视为杠杆，这时杠杆的支点是；当后轮遇到障碍物时，母亲向上抬起扶把，这时婴儿车可视为杠杆（填“省力”或“费力”）．3、瓶盖起子有图6(a)(b)两种用法，A、B是开盖时起子和瓶盖接触的两点．在瓶盖和瓶口的接触点中，D和E分别是离手最远和最近的两点．开盖时手对起子施加的力F作用在G点，瓶口对瓶盖的阻力可以认为作用于瓶盖的中心C点(图中没有标出)．如果瓶盖在打开的过程中没有发生明显的弯折．则（）A．(a)图支点是A，(b)图支点是B，(b)种用法省力B．(a)图支点是A，(b)图支点是B，(a)种用法省力C．(a)(b)两图支点都是B，(b)种用法省力D．(a)(b)两图支点都是A，(a)种用法省力4、图13是一种利用杠杆原理制成的供搬运重物上楼用的爬楼车，O、O＇两处为轴连接。请你根据爬楼车的使用过程（图14），分析说明爬楼车是费力杠杆还是省力杠杆。知识点三;实验探究杠杆平衡条件考点1、实验操作的判断与评估实验台上有如下实验器材：一个带支架的杠杆、天平，一个量程为0－5N的弹簧测力计、六个质量均为100g的钩码和两段细绳，刻度尺，量筒，烧杯。（1）实验所需的器材是：。(2)实验前要把杠杆的中点支在支架上，目的是，当杠杆静止时，发现杠杆左端下沉，此时应向调节，使杠杆在＿＿平衡，这样做的好处是．(3)实验过程中，小刚同学在杠杆的两端挂上了不同数量的钩码，发现杠杆右端下沉，这时他应该将向调节，直到杠杆再次在原位置平衡。于是小刚得出了杠杆平衡条件为：，他这样得出结论是否合理？，接下来的实验步骤应该是。这样做的目的是（4）甲乙两组同学分别记录了3次实验数据如下表所示，他们在交流是甲组发现他们的错误，发生错误的原因是实验次数动力/N阻力/N动力臂/cm阻力臂/cm动力/N阻力/N动力臂/cm阻力臂/cm14554712142344368433266242510结论：动力+动力臂=阻力+阻力臂结论：动力*动力臂=阻力*阻力臂考点2、杠杆是否平衡的判断（5）如图所示，在平衡的杠杆两端各加一个同规格的砝码杠杆是否仍然平衡？要使杠杆恢复平衡可以做怎样的调整。（6）小华将1个2N的钩码挂在杠杆左边后，又将弹簧测力计钩在杠杆A处的细线上（如图所示）.要使杠杆在水平位置平衡，且弹簧测力计的示数最小，则小华应沿方向拉弹簧测力计.此时弹簧测力计的示数为知识点四：定滑轮特点及应用例：比较图中三个力的大小关系：F1F2F3知识点五：动滑轮特点及应用考点1、怎样使用动滑轮才省力？友情提示：方法一：看动力作用的位置省力用法：动力作用在动滑轮的边缘上费力用法：动力作用在动滑轮的轴上5\n例1、一辆平板车的一个轮子陷入泥里，小红和小君来帮忙，小君采用帮忙拉车的方法，小红采用捯车轮的上部边缘的方法。若两人用力相同，方法合理，实际效果（）A小君的好B小红的好C一样D无法判断例2、如右图所示，在竖直向上的力F的作用下重物A沿竖直方向匀速上升。已知A的重力G=100N，重物A上升速度为0.2m/s，不计绳与滑轮摩擦及滑轮重和绳重，则拉力F的大小和滑轮上升的速度分别为（）A．50N0.4m/sB．50N0.1m/sC．200N0.4m/sD．200N0.1m/sFFF1F1’G方法二：受力分析法分析滑轮受到的向上（右）的力有哪些，向下（左）的力有哪些，再根据受力平衡比较力的大小。跟踪练习1.小红学习了滑轮之后，用一根绳和一根滑轮，借助木桩设计出图13（甲）装置，将船拉上海滩，小明分析后，认为不太合理，请在图13（乙）中画出你的方法（把绳和滑轮画出来，并标出木桩的位置）2、同一物体沿相同水平地面被匀速移动，如下图所示，拉力分别为F甲、F乙、F丙，不计滑轮与轻绳间的摩擦，从大到小为。考点2、使用动滑轮一定省一半力吗？F1例：如图所示，某同学用重为10N的动滑轮匀速提升重为50N的物体．不计摩擦，则该同学所用拉力F是（）,若拉力沿F1方向,则F1可能是（）A．20NB．25NC．30ND．35N友情提示：实际上只有不考虑轮重及摩擦且动滑轮上的两股绳子互相平行时才省一半力，否则力要变大，当动滑轮重大于等于物体重力时，使用动滑轮不省力。知识点六：滑轮组的特点及应用考点1、滑轮组拉力的计算例：用两个相同的滑轮绕成的滑轮组固定在天花板上，如图所示．当匀速提升物体M时，自由端的拉力F=30N，物体M的速度v=0.1m/s，每个滑轮重10N，忽略绳重和轴摩擦．则下列说法正确的是（）A．自由端移动的速度为0.3m/sB．物体M的重力为60NC．天花板受到的拉力为90ND．天花板受到的拉力为100N考点2、：滑轮组设计和组装使用滑轮组提升重物。已知物重为20N，绳能承受的最大拉力为6N，应该如何设计滑轮组？（不考虑动滑轮重、摩擦等因素）例2.利用图中的滑轮组，用240N向下的拉力将重为900N的物体和20N重的动滑轮匀速提升到高处(绳的自重及摩擦不计)，请画出滑轮组上绳的绕法友情提示：①先明确承担物重的绳子股数（即动滑轮上的绳子），n=(G物+G动)/F，n不一定为整数，如果n为小数，应取整数，注意不能用四舍五入，必须用进一法。②再确定绳子固定端，绳子股数是偶数从定滑轮开始，奇数从动滑轮开始，即“奇动偶定”.③最后还要考虑题目的实际要求，比如人站在地上拉绳子，那么最后一股绳子就要绕过定滑轮向下拉。知识点七：实验：探究定滑轮和动滑轮特点小明按如图所示进行实验，研究定滑轮和动滑轮的特点，记录数据如下表所示．钩码重G/N滑轮重G轮/N测力计示数F/N钩码上升距离h/cm手拉距离s/cm第一次20.51.251020第二次20.5210105\n由于小明实验时粗心大意，忘了在表格前注明是动滑轮还是定滑轮，请你帮他判定．（1）第一次实验研究的是滑轮的工作特点，由数据分析可知F=G总，s=h，所以其特点是：．（2）第二次实验研究的是滑轮的工作特点，由数据分析可知F=G总′，s=h，所以其特点是：．知识点八：判断是否有力对物体做功例1、下列哪种情况力对物体做了功？哪种情况力对物体没有做功？（1）人搬石头，但没有搬动；（2）冰块在光滑的冰面上匀速滑动；（3）起重机匀速吊起重物；（4）起重机吊着重物水平匀速移动了一段距离．拉力对物体；（5）用力将木块沿斜面匀速拉上一段距离；（6）一同学在讲台前提起一桶水，然后在水平方向上移动一段距离．在这一个过程中手对水桶做了功吗？小结：通过以上实例，你能总结出做功为零的三种情况吗？友情提示：不做功的三种情况有：有力无距离，有距离无力，有力有距离但二者互相垂直知识点九：功的计算公式：W=FS考点1、估算题例1：把一个鸡蛋举高1m，做的功大约是。考点2、比较或判断做功的多少把握要点，认清做功的两个必要因素例：一人用水平力推着物体,在较粗糙的水平面上匀速前进一段距离.做功为W1;然后以水平力推着同一物体,在更粗糙的水平面上匀速前进相同的距离,做功W2,那么()，若后来又以同样大小的水平力推着同一物体,在更粗糙的水平面上前进相同的距离,做功W2,那么()A.W1＞W2B.W1＝W2C.W1＜W2D.无法确定例2、某人重700N，他用100N的力将一足球踢出50m，此人做的功为（）A．35000JB．5000JC．0JD．无法确定知识点十：理解功率的物理意义例：四个同学进行爬楼梯比赛．其中功率最大的一定是（）A．体重最大的B．用时最短的C．速度最大的D．做功最快的知识点十一：功率的计算和应用友情提示：计算公式P=W/t，推到公式P=Fv例1：如图所示，重为100牛的物体A在水平拉力F的作用下，沿水平面以0.4米／秒的速度作匀速直线运动，弹簧秤的示数为5牛.不计滑轮、绳子、弹簧秤的重力，忽略绳子与滑轮间的摩擦。则物体A受到水平面的摩擦力为牛;若物体A匀速运动2秒钟，拉力F做功为焦,拉力F的功率为瓦.例2、汽车司机在平路上一般驾驶得较快,当要上坡特别是上较陡的坡时,司机往往要把档位从高速档调到低速档才能顺利上坡,请问是什么原因?知识点十二：理解功的原理ABF1CF2例1、人们使用机械时，不可能是为了（）A．省力B．省距离C．省功D．改变力的方向内容：使用任何机械都不省功如图所示，AC>BC,把一个物体分别沿AC、BC推上顶端，所用的推力分别为F1、F2，所做的功分别是W1、W2。在不考虑摩擦的情况下，W1W2，若斜面不光滑W1W2。（填“大于”“小于”或“等于”）“不省功”有两层含义：理想机械（忽略摩擦和机械本身的重力）：使用机械时，人们所做的功（FS）直接用手对重物所做的功（Gh）非理想机械（考虑摩擦和机械本身重力）：使用机械时，人们所做的功（FS）直接用手对重物所做的功（Gh）知识点十三：正确理解功，功率，机械效率概念友情提示：功：做功的多少，与F,S有关功率：做功的快慢，可用功与时间的比值进行计算机械效率：做功的效率，有用功占总功的百分比例：判断下列说法是否正确A．效率高的机械，功率一定大()B．做功时间长的机械，功率一定小()C．没有摩擦时机械效率为100%（）D．功率大的机械，做功一定多()E．机械效率越高，表示有用功在总功中所占比例越多()F．机械的机械效率越高，表示做的有用功越多()G．功率大的机械比功率小的机械做功快()H．做有用功越多，机械的功率越大()I、使用机械可以省力，省力越多，机械效率越高（）知识点十四、比较不同机械的效率高低例1．在不计摩擦和绳子质量的情况下，分别使用定滑轮、动滑轮、滑轮组（两个定滑轮和两个动滑轮）匀速提升同一物体到同一高度处，其机械效率分别为η定、η动、η组，则下列选项正确的是（）A．η组＜η动＜η定B．η定＜η动＜η组C．η动＜η定＜η组D．η定＜η组＜η5\n动知识点十五：滑轮组机械效率考点1、影响滑轮组机械效率的因素友情提示：滑轮组的机械效率与⑴物体的重力G物⑵动滑轮的重力G动⑶摩擦力f有关。滑轮组的机械效率与物体被提升的高度，绳子的绕法无关。例．用规格相同的滑轮安装成甲、乙两个滑轮组提升相同重物，如图所示，滑轮与轴的摩擦及绳重忽略不计．甲、乙的机械效率分别为η1，η2，下列关系正确的是（）A．F1＜F2，η1＜η2B．F1=F2，η1＞η2C．F1＞F2，η1=η2D．F1＜F2，η1=η2考点2、计算滑轮组的机械效率例1、探究“滑轮组的机械效率”的实验时，用如图所示的滑轮组提升重物，（1）用5N的力将重为12N的物体匀速提升时，此滑轮组的机械效率是多少？若用此滑轮组匀速提升重为18牛的物体，那么滑轮组的机械效率怎样变化？例2、质量为0.8kg的重物A先静止在水平桌面上，然后利用如图所示的装置将它匀速提升0.1m，所用的拉力F大小例1图为5N，若绳重和摩擦不计，动滑轮有质量，计算时g取10N/kg．求：（1）提升该物体时做的总功．（2）动滑轮的重力．例3、用如图所示的滑轮组提升货物，已知动滑轮重30N，货物重360N、上升速度是0.3m/s，拉力F的功率是180W（不计绳重）．求：（1）滑轮组的机械效率η（2）货物上升3m过程中，克服摩擦力做的功．知识点十六、计算斜面的机械效率例：如图所示，工人师傅用力沿着4m长的斜面，将重1200N的木箱匀速推到高1.5m的车上，所用时间为2s，求：（1）．如果斜面是光滑的，工人师傅所用的最小推力是多少（2）．如果工人师傅用600N的推力，该斜面的机械效率为多少（3）.拉力的功率是多少（4）、木箱在沿斜面匀速向上运动时摩擦力是否等于拉力？为什么？怎么算？友情提示：影响斜面机械效率高低的主要因素有：①斜面的倾斜程度，斜面越，效率越高②斜面的粗糙程度，斜面越，效率越高说明：①斜面的机械效率跟物体重力无关。②沿斜面匀速拉动弹簧测力计时，拉力不等于摩擦力知识点十七：实验测定斜面的机械效率小明猜想:A斜面的机械效率与斜面的倾斜程度有关，B．斜面的机械效率可能与物体的重力有关．小明利用长木板、刻度尺、弹簧测力计、方木块、小车等器材设计了如图所示的实验装置．测量的数据如下表：实验次数斜面倾斜程度小车重量G/N斜面高度h/m沿斜面拉力F/N斜面长度s/m有用功W有用/J总功W总/J机械效率机械效率平均值l3030.21.610.61.637.24530.31.810.936030.411.22.060%例2图46060.441请你根据表中的数据解答下列问题：（1）实验中可以通过来改变斜面的倾斜程度。应沿斜面向上拉动木块。（2）将表中所缺数据填写完整。（3）实验数据处理过程中出现的错误之处是：。（4）改正错误后分析比较1.2.3三次实验可以验证小明的猜想正确。分析比较3.4两次实验得出结论：（5）实验中还发现，斜面材料相同时，斜面越陡越(选填“省力”或“费力”)。（6）此实验主要用到的研究方法是（7）斜面的机械效率还可能与有关．为了通过实验验证你的猜想，还需要补充的器材是。探究斜面机械效率还考过设计记录数据的表格，表格的内容应该包括需要测量的物理量，需要计算的物理量及观察到的现象，还要看是否需要进行多次实验，如果需要，做几次实验记录几次数据。5
