初三物理杠桿-滑輪及功-機(jī)械效率經(jīng)典例題(附標(biāo)準(zhǔn)答案)

1、杠桿與滑輪教學(xué)目的: 1、穩(wěn)固杠桿五要素，掌握杠桿平衡條件 2、定滑輪、動滑輪的特點教學(xué)難點：1、運用杠桿平衡條件進(jìn)行相關(guān)的計算 2、理解吊起動滑輪的繩n的物理意義知識點總結(jié)：1、 杠桿五要素：支點：杠桿繞著轉(zhuǎn)動的點 動力：使杠桿轉(zhuǎn)動的力 阻力：阻礙杠桿轉(zhuǎn)動的力 動力臂：從支點到動力作用線的垂直距離 阻力臂：從支點到阻力作用線的垂直距離2、 杠桿平衡條件(杠桿平衡原理)：動力×動力臂=阻力×阻力臂，用代數(shù)式表示為F1· L1=F2·L2。式中，F(xiàn)1表示動力，L1表示動力臂，F(xiàn)2表示阻力，L2表示阻力臂。3、定滑輪：工作時，中間的軸固定不動的滑輪叫定滑輪。

2、實質(zhì)是等臂杠桿 特點： 不能省力，但能改變力方向 動滑輪：工作時，軸隨中午一起移動的滑輪叫動滑輪。 實質(zhì)是個動力臂為阻力臂二倍的杠桿 特點：可以省力，但不改變力的方向 滑輪組：由假設(shè)干個定滑輪和動滑輪組合在一起典型例題解析杠桿與滑輪：例1：如圖161a所示的杠桿重；不計，O為支點，AO0.2m，當(dāng)在A點懸吊一重6N的物體，繩子的拉力F3N時，杠桿在水平位置平衡，在圖中畫出拉力礦的力臂l2，力臂l2為_mab圖161如圖161b，畫出杠桿OAB示意圖，找到支點O，BC為力的作用線，畫出力臂l2根據(jù)杠桿的平衡條件：G·OAFl2代入數(shù)值：6N×0.2m3N×l2l22

3、×0.2 m0.4 m答案力臂l2如圖161b，l2為0.4m例2：杠桿OA在力FA、FB的作用下保持水平靜止?fàn)顟B(tài)，如圖165a杠桿的自重不計，O為杠桿的支點，F(xiàn)B的方向與OA垂直，那么以下關(guān)系式中一定正確的選項是AFA·OAFB·OBBFA·OAFB·OBC DFAab圖162如圖162b，畫出力FA的力臂為lA，F(xiàn)A和OA的夾角為。根據(jù)杠桿的平衡條件：FA·lAFB·OBFA·OA sinFB·OB從圖中看出：0°90°sin1要保持杠桿平衡：FA·OAFB·O

4、B，推得FA答案D例3：如下圖，用三個滑輪分別拉同一個物體，沿同一水平面做勻速直線運動，所用的拉力分別是F1、F2、F3，比擬它們的大小應(yīng)是 F1F2F3A、F1F2F3 B、F1F2F3 C、F2F1F3 D、 F2 F1 F3例4：如圖169所示，物體M放在水平桌面上，現(xiàn)通過一動滑輪質(zhì)量和摩擦不計拉著M向左勻速運動，此時彈簧測力計質(zhì)量可忽略示數(shù)為10N假設(shè)在M上加放一物塊m可保持M向左勻速運動，需在繞過動滑輪的繩子的自由端施加一拉力，那么F圖169AM運動時受到向左的摩擦力B加放m前，M受到10N的摩擦力C加放m前，M受到20N的摩擦力D加放m后，力F，保持10N不變未加m之前，拉力F與彈

5、簧測力計的示數(shù)相同，也為10 N用動滑輪勻速拉重物，F(xiàn)，f2F20Nf方向向右C選項是正確的加放m后，F(xiàn)，由于M對地面壓力增大，所以摩擦力增大，F(xiàn)也增大，F(xiàn)10N答案C功與功率教學(xué)目的:1.理解功、功率的定義； 2.理解機(jī)械效率的定義； 3.掌握增加有用功、提高機(jī)械效率的方法；教學(xué)難點:掌握對一個過程做功的計算，做功過程中的機(jī)械效率計算知識點總結(jié)：1、功的定義：力與物體在力的方向上通過的距離，公式：w=f*l，單位J2、功率：單位時間內(nèi)所做的功，公式：P=w/t，單位：瓦特，符號w3、功：有用功：有目的而做的功 無用功：并非我們的目的但是不得不做的功4、機(jī)械效率：有用功與總功的比值例5：在下述

6、情況中，假設(shè)物體重100N，那么力對物體做了多功?1物體沿著光滑的水平面勻速前進(jìn)了1 m，求推力對物體做的功2物體沿水平面勻速前進(jìn)了10m，摩擦力是20N，求拉力做的功3物體沿光滑斜面滑下，斜面高1 m，長2m，如圖l610所示，求重力對物體做的功4如圖1610，物體從斜面上滑下，求支持力對物體做的功圖1610精析初中階段研究力做功，主要指以下幾種情況：第一種：力和物體運動方向一致，稱為力對物體做功第二種：力和物體運動方向相反，可以稱為克服某個力做功如向上拋出某個物體，重力方向向下，物體運動方向向上，可以稱為克服重力做了功第三種：當(dāng)某個力和運動方向垂直，那么這個力對物體做的功為零解1水平面光滑

7、，認(rèn)為摩擦力為零物體勻速前進(jìn)，推力也為零這時W02物體勻速直線運動，推力Ff摩擦力20N，s10m，所以：W20N×10m200J3物體沿重力方向移動的距離為h，重力做的功WGh100N×1m100J4如圖1410，物體沿斜面運動，支持力方向與運動方向垂直，物體沿支持力方向沒有移動，W0答案1W02W200 J3W100 J4W0例6：利用圖163中的滑輪組提升重物A物體A重1600 N，滑輪組的機(jī)械效率為80%，當(dāng)物體勻速提升時，作用在繩端的拉力F為_N，如果增大物重，此滑輪組的機(jī)械效率選填“變大、“變小或“不變圖163精析考查力、功和機(jī)械效率之間的關(guān)系解：G1600N，

8、機(jī)械效率80%設(shè)提升時，物體上升h根據(jù)圖，拉力上升高度為S4hF500N分析物重對機(jī)械效率的影響假設(shè)h、W額不變，G增大，提高答案500N，變大例7：圖164所示滑輪組勻速提升物體物重G240N，拉力F100N，該滑輪組的機(jī)械效率是_圖164精析此題主要考查是否會計算滑輪組的有用功、總功和機(jī)械效率解有用功：W有Gh240N·hh為物體被提升的高度總功：W總F·sF·3h100N·3hs為拉力移動的距離注意：有3根繩子連在動滑輪上，那么s3h機(jī)械效率：80%錯解有的學(xué)生忽略了距離關(guān)系，認(rèn)為總功：W總F·h100N·h按照這個分析，求得1

9、00%，結(jié)果與實際情況不符W總W有W額，由于額處功的存在，W有一定小于W總，一定100%答案80%例8：用動滑輪將400N的貨物以0.5m/s的速度勻速提高了2m，繩端的作用力是250N，那么有用功的功率是_W解有用功率的概念：P有G·v其中G為物體重，v為物體上升速度P有Gv400N×0.5m/s200W擴(kuò)展：如果求總功率，那么有：P總F·vv為拉力F提升速度在此題中，一個動滑輪：s2h，所以v2v1m/sP總Fv250N×1m/s250W通過P有和P總，還可以求出這個動滑輪的機(jī)械效率答案200W例9：如圖165，均勻杠桿下面分別掛有假設(shè)干個相同的鐵塊

10、，每小格距離相等，支點在O，此時杠桿已處于平衡狀態(tài)問：當(dāng)下面幾種情況發(fā)生后，杠桿能否再次平衡?1兩邊各減去一個鐵塊；2將兩側(cè)鐵塊向支點方向移一個格；3將兩邊各一個鐵塊浸沒于水中；4將兩側(cè)所有鐵塊分別浸沒于水中；5左側(cè)有兩個鐵塊浸沒于煤油中，右側(cè)有一個鐵塊浸沒于水中(煤油密度油0.8×103kg/m3) 圖165精析對于一個已經(jīng)平衡的杠桿來說，當(dāng)某個力或力臂發(fā)生變化時，假設(shè)變化的力×變化的力臂仍相等，那么杠桿仍保持平否那么，就失去平衡解1設(shè)一個鐵塊重G，一個格長度為l，當(dāng)兩側(cè)各減去一個鐵塊時，對于左端，力×力臂的變化G×3l，對于右端，力×力臂的

11、變化G×4l，可見右端“力×力臂減少的多，因而杠桿右端上升，左端下沉，杠桿不再平衡2所設(shè)與1相同，左側(cè)：力×力臂的變化4G×l右側(cè)：力×力臂的變化3G×l左端力×力臂的變化大，減少的力×力臂大，因此杠桿左端上升，右端下沉，杠桿不再平衡3當(dāng)兩邊各有一個鐵塊浸沒于水中時，設(shè)一個鐵塊受的浮力為 F浮，兩側(cè)的鐵塊受的浮力是相同的對于左端：“力×力臂的變化F浮×3l對于右端：“力×力臂的變化F浮×4l比擬兩端變化，右端變化大，因為所受浮力方向是向上的，因而杠桿右端上升，左端下沉4題目所

12、設(shè)與3相同，對于左端：“力×力臂的變化4F浮×3l12F浮·l對于右端：“力×力臂的變化3F浮×4l12F浮·l比擬兩端變化是一樣的，因而杠桿仍保持平衡5左側(cè)兩個鐵塊浸沒于煤油中，設(shè)一個鐵塊體積為V，那么兩個鐵塊受的浮力為：F1油g·2V2油gV，右側(cè)一個鐵塊浸沒于水中，鐵塊受的浮力F2水g V左側(cè)：“力×力臂的變化Fl·3l6油gV·l右側(cè)：“力×力臂的變化F2·4l4油gV·l將油、水代入比擬得：左側(cè)“力×力臂的變化大，因為所受浮力方向是向上的，因而杠

13、桿左端上升，右端下沉答案1杠桿失去平衡，左端下沉；2杠桿失去平衡，右端下沉；3杠桿失去平衡，左端下沉；4杠桿仍保持平衡5杠桿失去平衡，右端下沉例10：如圖166，在一輕桿AB的B處掛一重為89N的物體，把物體浸沒在水中，在A點作用19.75N的向下的力，杠桿可以平衡，：OAOB41，求物體的密度g取10N/kg精析在杠桿知識和浮力知識結(jié)合，仍以杠桿平衡條件列出方程，只是在分析B端受力時，考慮到浮力就可以了 解重力G89N以O(shè)為支點，杠桿平衡時有： FA·OAFB·OBFB·FA×19.75N79N物體所受浮力F浮GFB89N79N10NV排1×

14、103m3V物V排m8.9kg物體密度：8.9×103kg/m3答案8.9×103kg/m3圖166例11：一根輕質(zhì)杠桿可繞O點轉(zhuǎn)動，在杠桿的中點掛一重物G，在桿的另一端施加一個方向始終保持水平的力F，如圖l67a所示，力F使桿從所示位置慢慢抬起到水平位置的過程中，力F和它的力臂LF、重力G和它的力臂LG的變化情況是AF增大，LF減小BF減小，LF增大CG不變，LG減小DG不變，LG增大 ab圖167精析以O(shè)為支點，杠桿慢慢抬起過程中，重力大小為G，始終不變，重力的力臂為LG，從圖中看出，LG增大了拉力大小為F，從圖中看出，拉力的力臂LF變小了解設(shè)桿OB與水平線夾角為，如圖

15、1615b列出杠桿平衡方程：F·lFG·lGF·OB· sinG·cosFG·cot杠桿抬起過程中，減小，cot增大，F(xiàn)增大答案A、D例12：如圖168，金屬塊M靜止置于水平地面上時，對地面的壓強(qiáng)為5.4×105Pa，輕質(zhì)杠桿AB的支點為O，OAOB53，在杠桿的B端，用輕繩將金屬塊吊起，假設(shè)在杠桿的A端懸掛質(zhì)量為m4kg的物體時，杠桿在水平位置平衡，此時金屬塊對地面的壓強(qiáng)為1.8×105Pa假設(shè)要使金屬塊離開地面，那么杠桿A端所掛物體的質(zhì)量應(yīng)為多少?解當(dāng)M單獨靜置于地面時，M對地面的壓強(qiáng)為：p1當(dāng)A端掛m后，B端

16、的繩子也對M產(chǎn)生力F，M對地面的壓強(qiáng)：p2÷得得3MgFMg2Mg3FFMg此時杠桿平衡：mg·OAF·OB代入OAOB534kg×g×5F×3代簡并代入式得：FMgM10kg當(dāng)金屬塊離開地面時：M受的拉力FMg，杠桿平衡時，mg· OAMg·OBm· M×10kg6kg答案6kg 圖168例13：一人利用如圖169所示的滑輪組勻速提升重為450N的物體，假設(shè)每個滑輪重50N，人重600N，那么人對地面的壓力是_N不計摩擦力圖169精析人對地面的壓力大小，取決于人受的力，而人受的力，又與滑輪組繩

17、子上的拉力F有關(guān)解滑輪組上承當(dāng)物重的繩子根數(shù)為2所以滑輪組繩子上的拉力：FGG動G：物重，G動：動滑輪重 450N50N 250N人受力為：重力G，繩子的拉力F和地面的支持力NFNG支持力：NGF600N250N350N根據(jù)相互作用力大小相等，人對地面的壓力：FN350N答案人對地面壓力350N例14：如圖1610，滑輪及繩子的質(zhì)量和摩擦不計，物體A重G1，木板重G2，要使木板處于平衡狀態(tài)，求：1繩子對A的拉力多大？2A對木板壓力多大?精析分析繩子上的拉力且同根繩子上的拉力，大小不變，然后以某物為研究對象，列出受力平衡式解1研究繩子1、2、3、4上拉力，如圖1410，設(shè)與A相連的繩子2的拉力為

18、F，那么繩子3的拉力也為F，繩子4的拉力為2和3的拉力之和為2F，繩子1的拉力也為2F圖1610以物體A和板為研究對象：向下受重力為：GlG2向上受繩子1、2、3的拉力，大小為：4FA和木板處于靜止?fàn)顟B(tài)：4FG1G22以A為研究對象：A受重力G1，拉力F 和持力NA靜止時，GlFNNG1FG1G1G2G1G2根據(jù)相互作用力大小相等，A對木板的壓力：NG1G2答案12G1G2例15：如圖1611，把重250N的物體沿著長5m，高1 m的斜面勻速拉到斜面頂端，1假設(shè)不計摩擦，求拉力；2假設(shè)所用拉力為100N，求斜面的機(jī)械效率圖1611精析根據(jù)功的原理，動力做的功為W1F·L，克服重力做的

19、功為W2Gh 解1不計摩擦?xí)r：W1W2FLGhFG×250N50N2假設(shè)所用拉力為F100N時克服重力做的功為：W2Gh250N×1m250J動力做的功為：W1FL100 N×5 m500J斜面的機(jī)械效率：50%答案150N250%例:16：如圖1612所示，物體A的質(zhì)量為50kg當(dāng)力F為100N時，物體A恰能勻速前進(jìn)假設(shè)物體A前進(jìn)0.5m所用時間為10s，不計繩和滑輪重求：圖16121物體A的重力2物體A受到的摩擦力3力F做的功4力F做的功率？解1A的重力：Gmg50kg×9.8N/kg490N2A勻速前進(jìn)：f2F200N310s，物體A前進(jìn)：s10.5m拉力F向前移動距離：s22×0.5m1m力F做功：WFs2100N