專題06簡單機(jī)械教學(xué)案(原卷版)

1、簡單機(jī)械專題 06 簡單機(jī)械教學(xué)案知識(shí)網(wǎng)絡(luò)概 定義： 在力的作用下如果能繞著固定點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)的硬棒叫做杠桿念 五要素：支點(diǎn)、動(dòng)力、阻力、動(dòng)力臂、阻力臂杠杠桿的平衡：杠桿在動(dòng)力和阻力作用下靜止不轉(zhuǎn)或勻速轉(zhuǎn)動(dòng)叫杠桿平衡桿平衡條件：動(dòng)力動(dòng)力臂阻力阻力臂（ F1L1F 2L 2）省力杠桿： L1 L2， F1 F2特點(diǎn)：省力費(fèi)距離分費(fèi)力杠桿： L 1L2，F(xiàn) 1 F 2特點(diǎn)：費(fèi)力省距離類等臂杠桿： L1L 2， F1 F2特點(diǎn)：不省力、不省距離，能改變力的方向滑輪是變形的杠桿定義：中間的軸固定不動(dòng)的滑輪定實(shí)質(zhì)：等臂杠桿滑輪特點(diǎn)：使用定滑輪不能省力但是能改變動(dòng)力的方向滑（不計(jì)輪軸間摩擦） F=G 物 。繩子自

2、由端移動(dòng)距離SF=重物移動(dòng)的距離 SG定義：和重物一起移動(dòng)的滑輪輪動(dòng)滑實(shí)質(zhì)：動(dòng)力臂為阻力臂2 倍的省力杠桿輪特點(diǎn)：使用動(dòng)滑輪能省一半的力，但不能改變動(dòng)力的方向理想的動(dòng)滑輪： F=1/2G 物 ，或 F=1/2（ G 物 +G 動(dòng)）； S=2h定義：定滑輪、動(dòng)滑輪組合成滑輪組滑特點(diǎn)：使用滑輪組既能省力又能改變動(dòng)力的方向輪組理想的滑輪組： F=1/nG 物 或 F=1/n（ G 物 +G 動(dòng)）； S=nh繞繩方法：根據(jù) “奇動(dòng)偶定 ”的原則有用功：定義：對(duì)人們有用的功功額外功：定義：我們不需要但又不得不做的功分類總功：定義：有用功加額外功或動(dòng)力所做的功機(jī)定義：有用功跟總功的比值。械效特點(diǎn)：有用功總

3、小于總功，所以機(jī)械效率總小于1，常用百分?jǐn)?shù)表示率提高方法：減小機(jī)械自重、減小機(jī)件間的摩擦實(shí)測滑輪組機(jī)械效率實(shí)驗(yàn)驗(yàn)結(jié)論：影響滑輪組機(jī)械效率的主要因素有：動(dòng)滑輪自重、物重、摩擦重難突破一 . 杠桿、五要素、力臂畫法、平衡條件杠桿1、定義： 一根硬棒，在力的作用下如果能繞著固定點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)，這根硬棒叫杠桿。2、五要素 ：一點(diǎn)、二力、兩力臂。 “一點(diǎn) ”即支點(diǎn)，杠桿繞著轉(zhuǎn)動(dòng)的點(diǎn)，用 “O”表示。 “二力 ”即動(dòng)力和阻力，它們的作用點(diǎn)都在杠桿上。動(dòng)力是使杠桿轉(zhuǎn)動(dòng)的力，一般用“F 1”表示，阻力是阻礙杠桿轉(zhuǎn)動(dòng)的力，一般用 “F 2”表示。 “兩力臂 ”即動(dòng)力臂和阻力臂，動(dòng)力臂即支點(diǎn)到動(dòng)力作用線的距離，一般用“L

4、 1”表示，阻力臂即支點(diǎn)到阻力作用線的距離，一般用 “L 2”表示。）3、杠桿的平衡 ：杠桿在動(dòng)力和阻力作用下靜止不轉(zhuǎn)或勻速轉(zhuǎn)動(dòng)叫杠桿平衡。4、平衡條件 ：動(dòng)力 動(dòng)力臂阻力阻力臂；公式： F1L1 F2L2。5、杠桿的分類和應(yīng)用1）省力杠桿： L 1 L 2， F 1 F2 特點(diǎn)：省力費(fèi)距離，應(yīng)用：撬棒、鍘刀、動(dòng)滑輪、羊角錘、鋼絲鉗、手推車；2）費(fèi)力杠桿： L1L2， F1 F2特點(diǎn)：費(fèi)力省距離，應(yīng)用：理發(fā)剪刀、釣魚桿。3）等臂杠桿： L 1 L 2， F 1 F2特點(diǎn)：不省力、不省距離，能改變力的方向；應(yīng)用：天平 . 許多稱質(zhì)量的秤，如桿秤、案秤。典例 1（ 2018?黑龍江） 如圖所示的簡

5、單機(jī)械中一定費(fèi)力的是（）ABCD起瓶器撬棒羊角錘釣魚竿【變式】 如圖的常見器具都應(yīng)用了杠桿，其中屬于省力杠桿的是（）ABCD托盤天平獨(dú)輪車筷子船槳典例 2（ 2018 ?廣東） 如圖所示，輕質(zhì)杠桿 OA 可繞 O 點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)，請(qǐng)?jiān)趫D中畫出杠桿OA 的動(dòng)力臂 L ?！咀兪健?（2018?眉山） 如圖所示，輕質(zhì)杠桿OA 能繞 O 點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)，請(qǐng)?jiān)诟軛U中的A 端畫出使輕質(zhì)杠桿保持平衡的最小的力F 的示意圖（要求保留作圖痕跡）。典例 3（ 2018?齊齊哈爾） 如圖所示的杠桿（自重和摩擦不計(jì)），O 是支點(diǎn)， A 處掛一重為 50N的物體，為保證杠桿在水平位置平衡， 在中點(diǎn) B 處沿（選填 “F為N。1”、“F

6、”或2 “F”）方向施加的力最小，3【變式】（ 2018?連云港） 如圖所示， O 為杠桿的支點(diǎn)，杠桿右端掛有重為G 的物體，杠桿在力F1 的作用下在水平位置平衡。如果用力F2 代替力 F1 使杠桿仍在水平位置保持平衡，下列關(guān)系中正確的是（）AF1F2BF1F2CF2GDF1=G典例 4 小蘭和爸爸、媽媽一起參加了一個(gè)家庭游戲活動(dòng)活動(dòng)要求是：家庭成員中的任意兩名成員分別站在如圖所示的木板上，恰好使木板水平平衡若小蘭和爸爸的體重分別為400N 和 800N，小蘭站在距離中央支點(diǎn) 2 米的一側(cè)，爸爸應(yīng)站在距離支點(diǎn)l 米的另一側(cè)，木板水平平衡現(xiàn)在他們同時(shí)開始勻速相向行走，小蘭的速度是0.5 米/ 秒

7、，則爸爸的速度是多大才能使木板水平平衡不被破壞？A1.0 米/ 秒B0.75 米/ 秒C0.5 米/ 秒D0.25 米/ 秒二 . 滑輪、定滑輪、動(dòng)滑輪、滑輪組1、滑輪是變形的杠桿。2、定滑輪 ：定義：中間的軸固定不動(dòng)的滑輪。實(shí)質(zhì)：等臂杠桿。特點(diǎn)：使用定滑輪不能省力但是能改變動(dòng)力的方向。對(duì)理想的定滑輪（不計(jì)輪軸間摩擦）F =G 物 。繩子自由端移動(dòng)距離SF（或速度vF） =重物移動(dòng)的距離SG（或速度vG）3、動(dòng)滑輪：定義：和重物一起移動(dòng)的滑輪。 （可上下移動(dòng)，也可左右移動(dòng)）實(shí)質(zhì)：動(dòng)力臂為阻力臂 2 倍的省力杠桿。特點(diǎn)：使用動(dòng)滑輪能省一半的力，但不能改變動(dòng)力的方向。理想的動(dòng)滑輪（不計(jì)軸間摩擦和動(dòng)

8、滑輪重力）則：F1G物2只忽略輪軸間的摩擦則，拉力。繩子自由端移動(dòng)距離 SF（或 vF）=2 倍的重物移動(dòng)的距離 SG（或 vG）4、滑輪組定義：定滑輪、動(dòng)滑輪組合成滑輪組。特點(diǎn)：使用滑輪組既能省力又能改變動(dòng)力的方向。理想的滑輪組（不計(jì)輪軸間的摩擦和動(dòng)滑輪的重力）拉力F1 G物 。只忽略輪軸間的摩擦，則拉力n。繩子自由端移動(dòng)距離SF（或 vF） n 倍的重物移動(dòng)的距離SG（或 vG）?；喗M繞繩方法：首先根據(jù)公式n（ G物G動(dòng)）求出繩子的股數(shù)。然后根據(jù) “奇動(dòng)偶定 ”的原則。F典例 1 （ 2019?濟(jì)南一模） 如圖所示， 分別用定滑輪和動(dòng)滑輪將重為G的物體提升相同的高度。 不計(jì)滑輪重、繩重及

9、摩擦，下列說法正確的是（）A F1 大于 F2B F1 小于 F2C F1 等于 F2D F1 大小隨方向改變典例 2 如圖所示， B 裝置是 _滑輪（選填“定”或“動(dòng)”）。若物體 A 所受重力為方向的力勻速提起物體A 時(shí)，拉力F1_F2（選填“大于” 、“等于”或“小于” ）。100 牛，當(dāng)分別用不同典例 3（ 2018?天津） 利用圖甲中的撬棒撬石塊時(shí)，撬林相當(dāng)于（選填 “省力 ”或 “費(fèi)力 ”）杠桿：利用圖乙中的滑輪組勻速提升900N 的重物時(shí)， 若忽略滑輪自重、 繩重及摩擦， 人對(duì)繩的最小拉力為N?！咀兪健浚海?2018?湖州） 在拓展課上，小泉同學(xué)模擬某建筑工地上拉動(dòng)工件的情景，設(shè)置

10、了如圖所示的滑輪組。他用該滑輪組在 4 秒內(nèi)將一個(gè)重為100 牛的物體，沿著水平地面勻速拉動(dòng)了2 米。人的拉力為18 牛，物體移動(dòng)時(shí)受到地面的摩擦力為物重的0.35 倍，不計(jì)繩重及機(jī)械的摩擦。求：1）人的拉力所做的功。2）人的拉力做功的功率。3）動(dòng)滑輪受到的重力。三、功的分類、機(jī)械效率1、有用功 ：定義：對(duì)人們有用的功。公式： W 有用 Gh （提升重物）W 總 W 額 =W總斜面： W 有用 Gh2、額外功 ：定義：我們不需要但又不得不做的功。公式： W 額 W 總 W 有用 G 動(dòng) h（忽略輪軸摩擦的動(dòng)滑輪、滑輪組）斜面： W 額 fL3、總功：定義：有用功加額外功或動(dòng)力所做的功公式 ：

11、W 總W 有用W 額FS W有用斜面： W 總 fL+Gh FL4、機(jī)械效率 ：定義：有用功跟總功的比值。公式：W有用=W總斜面：= GhFL定滑輪：= GhGhGFSFhF動(dòng)滑輪：= GhGhGFSF 2h2F滑輪組：= GhGhGFSFnhnF5、有用功總小于總功，所以機(jī)械效率總小于1。6、提高機(jī)械效率的方法：減小機(jī)械自重、減小機(jī)件間的摩擦。7、測量機(jī)械效率的實(shí)驗(yàn)：（ 1）原理：=W有用GhW總FS（ 2）應(yīng)測物理量：鉤碼重力G、鉤碼提升的高度h、拉力 F、繩的自由端移動(dòng)的距離S。3）器材：除鉤碼、鐵架臺(tái)、滑輪、細(xì)線外還需刻度尺、彈簧測力計(jì)。4）步驟：必須勻速拉動(dòng)彈簧測力計(jì)使鉤碼升高，目的

12、：保證測力計(jì)示數(shù)大小不變。（ 5）結(jié)論：影響滑輪組機(jī)械效率高低的主要因素有：動(dòng)滑輪越重，個(gè)數(shù)越多則額外功相對(duì)就多。提升重物越重，做的有用功相對(duì)就多。摩擦，若各種摩擦越大做的額外功就多。8、繞線方法和重物提升高度不影響滑輪機(jī)械效率。典例 1（2018?自貢） 如圖所示，用滑輪組提升重物時(shí)，重400N 的物體在10s內(nèi)勻速上升了1m。已知拉繩子的力 F 為 250N，則提升重物的過粒中（）A做的總功是 400J C繩子自由端被拉下B1m拉力 F 的功率是 25W D滑輪組的機(jī)械效率是80%典例 2（2018?東營） 對(duì)物理概念的理解是學(xué)好物理的關(guān)鍵。關(guān)于功、功率和機(jī)械效率，下列說法正確的是（）A通過改進(jìn)機(jī)械的性能可以使機(jī)械效率達(dá)到100%B做功多的機(jī)械，功率一定大C功率大的機(jī)械，做功一定快D做功快的機(jī)械，機(jī)械效率一定高典例 3（2018?泰安） 圖甲是某學(xué)習(xí)小組“測量滑輪組的機(jī)械效率”的示意圖。用彈簧測