第8課時簡單機械機械效率第一篇教材梳理思維導圖構建體系教材梳理夯實基礎1.功

思維導圖構建體系教材梳理夯實基礎考點一杠桿杠桿及其要素

杠桿:在力的作用下能繞著固定點轉動的硬棒

支點:杠桿可以繞其轉動的點O;動力:使杠桿轉動的力F1;阻力:阻礙杠桿轉動的力F2;動力臂:從支點O到動力F1的距離l1;阻力臂:從支點O到阻力F2的距離l2杠桿平衡

當杠桿在動力和阻力作用下

或勻速轉動時,我們就說杠桿平衡了;杠桿平衡條件的關系式為

,這個平衡條件就是阿基米德發(fā)現的杠桿原理

靜止F1l1=F2l2思維導圖構建體系教材梳理夯實基礎杠桿的類型和特點

杠桿

杠桿

杠桿

動力臂

阻力臂

動力臂

阻力臂

動力臂

阻力臂

力但

距離

距離但

力

既不

,也不

省力費力等臂大于小于等于省費省費省力省距離思維導圖構建體系教材梳理夯實基礎考點二滑輪滑輪組項目定滑輪動滑輪滑輪組示意圖實質:

;

特點:

實質:

;

特點:

力、速度、距離的關系F1=G;v1=v2;s=hF1=

;

v1=

;

s=

F1=

;

v1=

;

s=

注:不計摩擦及繩重,動滑輪重為G動)但不能改變力的方向等臂杠桿但能改變力的方向不能省力,省力杠桿費距離,省力,2h2v2nhnv2思維導圖構建體系教材梳理夯實基礎考點三簡單機械的三種功和機械效率簡單機械及物理量三種功機械效率(η)W有=Gh;W總=Fs;W額=Fs-GhW有=Gh;W總=Fs;W額=Fs-Gh或fs或思維導圖構建體系教材梳理夯實基礎簡單機械及物理量三種功機械效率(η)W有=Gh;W總=Fs;W額=Fs-GhW有=fs物;W總=Fs繩;W額=Fs繩-fs物思維導圖構建體系教材梳理夯實基礎【補充】【點撥】機械效率的提高方法:①對于滑輪組:增大物重,減小動滑輪的自重,減小摩擦;②對于斜面:增大傾角,減小摩擦。教材圖解1.小明在學校參加植樹活動時,使用如圖8-1所示的鋼絲鉗剪鐵絲,固定小樹苗。思維導圖構建體系教材梳理夯實基礎(1)他使用的鉗子是

杠桿,剪鐵絲時動力臂長為10cm,阻力臂長為2cm,若鐵絲被剪斷需要1000N的力,小明至少用

N的力才能將鐵絲剪斷。

圖8-1

200省力思維導圖構建體系教材梳理夯實基礎(2)鋼絲鉗可以看成是兩個杠桿的組合,圖乙是其中的一個杠桿。用鋼絲鉗剪鐵絲時,將鐵絲放在A處還是B處更省力呢?請在圖乙中你認為更省力的位置處畫出阻力F2的示意圖和動力F1的力臂。如圖所示2.如圖8-2所示是某工人用滑輪組提升重物,工人用360N拉力將重為600N的重物勻速提升10m,若不計繩重和輪與軸的摩擦,則該滑輪組的機械效率為

,動滑輪的重力為

N,工人對繩端的拉力做的功為

J。若將重為880N的重物勻速提升10m,則工人做的功為

J。

思維導圖構建體系教材梳理夯實基礎圖8-210483.3%1207200重難探究逐個突破實驗突破素養(yǎng)提升1.如圖8-3所示的杠桿中屬于費力杠桿的是 (

)探究一杠桿類型判斷及杠桿平衡條件的應用圖8-3D重難探究逐個突破實驗突破素養(yǎng)提升2.如圖8-4所示是使用簡單機械勻速提升同一物體的四種方式(不計機械自重和摩擦),其中所需動力最小的是 (

)圖8-4D重難探究逐個突破實驗突破素養(yǎng)提升3.如圖8-5所示,杠桿處于平衡狀態(tài),如果將物體A和B同時向靠近支點的方向移動相同的距離,下列判斷正確的是 (

)圖8-5A.杠桿仍能平衡B.杠桿不能平衡,左端下沉C.杠桿不能平衡,右端下沉D.無法判斷C重難探究逐個突破實驗突破素養(yǎng)提升4.如圖8-6所示,杠桿AOB用細線懸掛起來,在A、B兩端分別掛上質量為m1、m2的重物時,杠桿平衡,此時AO恰好處于水平位置,AO=BO,不計杠桿重力,則m1、m2的大小關系為 (

)A.m1>m2B.

m1<m2C.

m1=m2D.無法判斷圖8-6B重難探究逐個突破實驗突破素養(yǎng)提升5.小可在A端用如圖8-7所示的動滑輪勻速提起200N的水桶,若不計繩重、滑輪重及摩擦,則人拉繩子A端的動力為

N;實際測量A端的拉力為110N,不計繩重及摩擦,則滑輪重為

N。

探究二滑輪、滑輪組的判斷及特點圖8-720100重難探究逐個突破實驗突破素養(yǎng)提升6.如圖8-8所示,在滑輪組的作用下,重為300N的物體A以0.2m/s的速度勻速上升,動滑輪重為60N,不計繩重和摩擦。則繩子自由端的拉力F=

N,拉力F做功的功率P=

W。

圖8-812072重難探究逐個突破實驗突破素養(yǎng)提升7.在水平桌面上放一個重為200N的物體,現用如圖8-9所示裝置將物體勻速拉動,物體與桌面的摩擦力是48N,不考慮滑輪重力和滑輪與繩間的摩擦,水平拉力F為

N。若繩子自由端移動速度為0.9m/s,則物體移動速度為

m/s。

圖8-9160.3重難探究逐個突破實驗突破素養(yǎng)提升8.如圖8-10所示是利用釣魚竿釣魚的示意圖。O為支點,F1是手對魚竿的作用力,請畫出:(1)魚線對釣魚竿拉力F2的示意圖。(2)F1的力臂l1。探究三簡單機械作圖圖8-10(1)(2)如圖所示重難探究逐個突破實驗突破素養(yǎng)提升9.如圖8-11所示是一個繞O點轉動的杠桿,在圖中畫出阻力F2的示意圖。圖8-11圖略重難探究逐個突破實驗突破素養(yǎng)提升10.如圖8-12所示是安裝在小區(qū)進出口的欄桿(粗細均勻的直桿)示意圖,當在A處施加一個力F時,可將欄桿壓到如圖所示位置,請在圖中畫出此時最小壓力F的示意圖和重力G的力臂。圖8-12如圖所示重難探究逐個突破實驗突破素養(yǎng)提升11.如圖8-13所示,某人在A處提起物體,請在圖中畫出最省力的繩子繞法。圖8-13如圖所示重難探究逐個突破實驗突破素養(yǎng)提升12.用如圖8-14所示的滑輪組將重85N的物體勻速提升2m,拉力F為50N。此過程中有用功為

J,總功為

J,此過程中滑輪組機械效率為

。探究四影響滑輪組機械效率的因素及計算圖8-1485%170200重難探究逐個突破實驗突破素養(yǎng)提升13.用如圖8-15所示滑輪組拉著重為30N的物體A勻速前進0.2m,則繩子自由端移動的距離為

m;若物體A與地面的摩擦力為9N,則拉力所做的有用功是

J;若實際拉力F=4N,則該滑輪組的機械效率為

。圖8-150.61.875%重難探究逐個突破實驗突破素養(yǎng)提升14.用四個完全相同的滑輪,組裝成兩套滑輪組,如圖8-16所示,用它們勻速提升同一物體,其拉力分別為F1、F2,滑輪組的機械效率分別為η1、η2,不計繩重和摩擦,下列選項正確的是 (

)A.F1>F2,η1>η2

B.F1=F2,η1=η2C.F1<F2,η1>η2

D.F1<F2,η1=η2圖8-16D重難探究逐個突破實驗突破素養(yǎng)提升15.某型號挖掘機的質量為3000kg,兩履帶與地面接觸的總面積為1.5m2。挖掘機在6s內將裝滿鏟斗質量為0.75t的泥石送到岸邊,挖掘深度H=2m,如圖8-17乙所示。(g取10N/kg)(1)求挖掘機靜止在水平地面上不工作時對地面的壓強。(2)挖掘機每挖一次泥石(裝滿鏟斗)并水平移送到岸邊,求對泥石做的功。(3)若發(fā)動機的總功率是20kW,挖泥石過程中挖掘機的機械效率為多大?圖8-17重難探究逐個突破實驗突破素養(yǎng)提升15.某型號挖掘機的質量為3000kg,兩履帶與地面接觸的總面積為1.5m2。挖掘機在6s內將裝滿鏟斗質量為0.75t的泥石送到岸邊,挖掘深度H=2m,如圖8-17乙所示。(g取10N/kg)(2)挖掘機每挖一次泥石(裝滿鏟斗)并水平移送到岸邊,求對泥石做的功。圖8-17重難探究逐個突破實驗突破素養(yǎng)提升15.某型號挖掘機的質量為3000kg,兩履帶與地面接觸的總面積為1.5m2。挖掘機在6s內將裝滿鏟斗質量為0.75t的泥石送到岸邊,挖掘深度H=2m,如圖8-17乙所示。(g取10N/kg)(3)若發(fā)動機的總功率是20kW,挖泥石過程中挖掘機的機械效率為多大?圖8-17重難探究逐個突破實驗突破素養(yǎng)提升突破一探究杠桿的平衡條件【設計和進行實驗】1.讓支點處于杠桿的中心:消除杠桿自重對實驗結論的影響。2.讓杠桿在水平位置平衡:便于從杠桿上直接讀出力臂。3.平衡螺母的調節(jié):左高左調,右高右調,實驗開始后,不能再調節(jié)平衡螺母。4.鉤碼換成彈簧測力計的好處:能直接測出拉力的大小,可以改變用力的方向。5.彈簧測力計由豎直變?yōu)閮A斜拉杠桿,拉力會變大,因為拉力力臂變小。6.多次實驗的目的:消除實驗的偶然性,使實驗結論更具有普遍性。重難探究逐個突破實驗突破素養(yǎng)提升【數據處理和分析】7.設計實驗記錄表格(如下表所示),分析可得出:杠桿的平衡條件為動力×動力臂=阻力×阻力臂,表達式為F1l1=F2l2。次數動力F1/N動力臂l1/cm阻力F2/N阻力臂l2/cm123【交流、反思與評估】8.實驗時注意不同的物理量之間不能相加減,不能說“動力+動力臂=阻力+阻力臂”。重難探究逐個突破實驗突破素養(yǎng)提升例1用如圖8-18所示的裝置做“探究杠桿的平衡條件”實驗。圖8-18(1)掛鉤碼前,杠桿在如圖甲所示的位置靜止,此時杠桿

(選填“達到”或“沒有達到”)平衡狀態(tài),接下來應向

(選填“左”或“右”)調節(jié)杠桿兩端的平衡螺母,使杠桿保持水平并靜止。

左達到重難探究逐個突破實驗突破素養(yǎng)提升(2)如圖乙所示,杠桿調節(jié)水平平衡后,小紅在杠桿的A處掛4個鉤碼,為使杠桿重新在水平位置平衡,應在B處掛

個鉤碼。當杠桿平衡后,將A處和B處下方所掛的鉤碼同時向支點O靠近一格,杠桿會

(選填“左側下降”“右側下降”或“仍水平平衡”)。

(3)如圖乙所示,保持杠桿水平位置平衡,彈簧測力計從a位置轉到b位置,其示數將

(選填“變大”“變小”或“不變”)。若b位置與水平方向夾角為30°,一個鉤碼的重量是0.5N,則彈簧測力計的示數應是

N。

左側下降66變大重難探究逐個突破實驗突破素養(yǎng)提升(4)下表是小紅實驗得到的數據,分析后她得出“動力×動力臂=阻力×阻力臂”的結論,但分析表格數據后可以發(fā)現這次實驗的不妥之處:

。

次數動力F1/N動力臂l1/cm阻力F2/N阻力臂l2/cm11.5103.0521.0202.01031.0302.015動力臂都是阻力臂的兩倍,實驗數據不具有普遍性重難探究逐個突破實驗突破素養(yǎng)提升(5)得到實驗結論后,利用圖乙所示的裝置,只借助杠桿上的刻度線,右側只使用彈簧測力計,左側只懸掛重物。若彈簧測力計的量程是0~2.5N,當杠桿在水平位置平衡時,通過計算可知,懸掛的重物最重可達

N。操作過程中,當彈簧測力計的示數達到量程時仍不能使杠桿水平平衡,你認為接下來合理的操作是

。（寫出一點即可）(6)實驗中小紅發(fā)現:如果在杠桿的O點用彈簧測力計施加一個向上的力,這個力在探究實驗時是否影響到杠桿的平衡?請說明理由

:

。彈簧測力計拉力的位置向右移（或換用量程較大的彈簧測力計，或減少15不影響,這個作用在杠桿O點的力的力臂等于零,不影響杠桿的平衡左側鉤碼的數量，或左側鉤碼的位置向右移，答出其中一點即可）(7)同組的小王采用如圖8-19所示的裝置進行探究,發(fā)現當杠桿水平平衡時,與小紅得出的結論不相同,其主要原因是

。

·實驗拓展·重難探究逐個突破實驗突破素養(yǎng)提升圖8-19杠桿自重對實驗產生影響重難探究逐個突破實驗突破素養(yǎng)提升突破二測量滑輪組的機械效率【實驗原理】η=。重難探究逐個突破實驗突破素養(yǎng)提升實驗次數鉤碼所受的重力G/N提升高度h/m有用功W有/J拉力F/N繩端移動的距離s/m總功W總/J機械效率η123重難探究逐個突破實驗突破素養(yǎng)提升5.實驗結論:同一滑輪組,提升物體越重,機械效率越高;不同滑輪組提升同一重物,動滑輪越輕(個數少或質量小),機械效率越高。滑輪組的機械效率與提升物體的高度和速度,繩子的段數,省、費力情況均無關。【交流、反思與評估】6.影響滑輪組機械效率的因素:①提升物體的重力;②動滑輪的重力;③繩重、摩擦。7.提高滑輪組機械效率的方法:①增加提升物體的重力;②減小動滑輪的重力;③減小繩重和摩擦等。重難探究逐個突破實驗突破素養(yǎng)提升例2在“測量滑輪組的機械效率”的實驗中,某組同學用相同的滑輪安裝了如圖8-20甲、乙所示的滑輪組,實驗測得的數據如下表所示,回答下列問題:(1)該組同學準備了下列器材:鉤碼、天平、滑輪組、細繩、彈簧測力計和刻度尺,其中多余的器材是

。

圖8-20天平重難探究逐個突破實驗突破素養(yǎng)提升實驗次數動滑輪的重力G動/N物體的重力G物/N物體升高的高度h/m彈簧測力計示數F/N繩端移動的距離s/m機械效率η10.510.10.60.355.6%20.520.11.0