初中物理机械效率复习.docx

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初中物理机械效率复习

Ø简单机械与功

四、杠杆

1、定义：

在力的作用下绕着固定点转动的硬棒叫杠杆。

说明：

①杠杆可直可曲，形状任意。

②有些情况下，可将杠杆实际转一下，来帮助确定支点。

如：

鱼杆、铁锹。

2、

五要素——组成杠杆示意图。

①支点：

杠杆绕着转动的点。

用字母O表示。

②动力：

使杠杆转动的力。

用字母F1表示。

③阻力：

阻碍杠杆转动的力。

用字母F2表示。

说明动力、阻力都是杠杆的受力，所以作用点在杠杆上。

动力、阻力的方向不一定相反，但它们使杠杆的转动的方向相反

④动力臂：

从支点到动力作用线的距离。

用字母l1表示。

⑤阻力臂：

从支点到阻力作用线的距离。

用字母l2表示。

画力臂方法：

一找支点、二画线、三连距离、四标签

⑴找支点O；⑵画力的作用线（虚线）；⑶画力臂（虚线，过支点垂直力的作用线作垂线）；⑷标力臂（大括号）。

3、研究杠杆的平衡条件：

1杠杆平衡是指：

杠杆静止或匀速转动。

2实验前：

应调节杠杆两端的螺母，使杠杆在水平位置平衡。

这样做的目的是：

可以方便的从杠杆上量出力臂。

3结论：

杠杆的平衡条件（或杠杆原理）是：

动力×动力臂＝阻力×阻力臂。

写成公式F1l1=F2l2也可写成：

F1/F2=l2/l1

解题指导：

分析解决有关杠杆平衡条件问题，必须要画出杠杆示意图；弄清受力与方向和力臂大小；然后根据具体的情况具体分析，确定如何使用平衡条件解决有关问题。

（如：

杠杆转动时施加的动力如何变化，沿什么方向施力最小等。

）

解决杠杆平衡时动力最小问题：

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远；②动力方向应该是过该点且和该连线垂直的方向。

4、应用：

名称

结构

特征

特点

应用举例

省力

杠杆

动力臂

大于

阻力臂

省力、

费距离

撬棒、铡刀、动滑轮、轮轴、羊角锤、钢丝钳、手推车、花枝剪刀

费力

杠杆

动力臂

小于

阻力臂

费力、

省距离

缝纫机踏板、起重臂

人的前臂、理发剪刀、钓鱼杆

等臂

杠杆

动力臂等于阻力臂

不省力

不费力

天平，定滑轮

说明：

应根据实际来选择杠杆，当需要较大的力才能解决问题时，应选择省力杠杆，当为了使用方便，省距离时，应选费力杠杆。

五、滑轮

1、定滑轮：

①定义：

中间的轴固定不动的滑轮。

②实质：

定滑轮的实质是：

等臂杠杆

③特点：

使用定滑轮不能省力但是能改变动力的方向。

④对理想的定滑轮（不计轮轴间摩擦）F=G

绳子自由端移动距离SF（或速度vF）=重物移动

的距离SG（或速度vG）

2、动滑轮：

①定义：

和重物一起移动的滑轮。

（可上下移动，

也可左右移动）

②实质：

动滑轮的实质是：

动力臂为阻力臂2倍

的省力杠杆。

③特点：

使用动滑轮能省一半的力，但不能改变动力的方向。

④理想的动滑轮（不计轴间摩擦和动滑轮重力）则：

F=12G只忽略轮轴间的摩擦则拉力F=12（G物+G动）绳子自由端移动距离SF（或vF）=2倍的重物移动的距离SG（或vG）

3、滑轮组

①定义：

定滑轮、动滑轮组合成滑轮组。

②特点：

使用滑轮组既能省力又能改变动力的方向

③理想的滑轮组（不计轮轴间的摩擦和动滑轮的重力）拉力F=1nG。

只忽略轮轴间的摩擦，则拉力

F=1n（G物+G动）绳子自由端移动距离SF（或vF）=n倍的重物移动的距离SG（或vG）

④组装滑轮组方法：

首先根据公式n=（G物+G动）/F求出绳子的股数。

然后根据“奇动偶定”的原则。

结合题目的具体要求组装滑轮。

练习：

考点3：

杠杆

25、杠杆平衡时，动力为20N，阻力为60N，动力臂为0.9m，阻力臂________。

26、.杠杆左右两端分别挂有重物是40牛和50牛.此时杠杆平衡,若使两端物体都减少10牛.则（）

A.左端下沉B.右端下沉C.仍然平衡D.不能确定

27、一扁担长1.5m，前端挑200N的货，后端挑300N的货，则肩膀应该离扁担前端________m处，才能使扁担平衡，平衡后肩受到的压力为________N.（不计扁担质量）

28、如图所示，物体G重60N，挂在匀质杠杆的一端，要使杠杆平衡可以在A点加一个方向为_____的_____N的力；也可以在B点加一个方向为_____的_____N的力.

29.一根杆秤，如果秤砣磨损掉一部分，用它测得的质量比被测物体的实际质量（）

A.偏大B.偏小C.相等D.无法确定

30、如图12—44所示，杠杆AOB用细线悬挂起来，当A端挂重GA的物体，B端挂重GB的物体时，杠杆处于平衡状态，此时OA恰好处于水平位置，AO=BO，杠杆重不计，则（）

A．GA=GBB．GA＜GB

C．GA＞GBD．无法判定

31、在A镊子、B钢丝钳、C扳手、D天平、E钓鱼杆、F撬铁路枕木上道钉的道钉撬、G瓶盖起子、H缝纫机脚踏板、I筷子、J食品夹、K羊角锤、L理发剪刀、M旗杆上的小轮中，属于省力杠杆的有____________属于费力杠杆的有_________，属于等臂杠杆的有_______。

32、室内有一种装垃圾的桶，如图所示，使用时用脚踩踏板，桶盖开启，松开脚时，盖由于受到重力作用，而自动盖上，则开启盖子时，根据图中所示结构可知（）

A.桶中只有一个杠杆在起作用，且为省力杠杆

B.桶中只有一个杠杆在起作用，且为费力杠杆

C.桶中有两个杠杆在起作用，且都是省力杠杆

D.桶中有两个杠杆在起作用，且一个是省力杠杆，一个是费力杠杆

33、如图12—10所示，一直杆可绕O点转动，杠杆下端挂一重物，为了提高重物，用一个始终跟杠杆垂直的力使杠杆由竖直位置慢慢转到水平位置，在这个过程中杠杆（）

A．始终是省力杠杆B．始终是费力杠杆

C．先是省力的，后是费力的D．先是费力的，后是省力的

34、如图所示是人抬独轮车车把时的简化示意图，此时独轮车相当于一个___杠杆（选填“省力”或“费力”）；若动力臂是阻力臂的3倍，物体和车总重G为1200N，抬起车把的力F为__N。

35、如图所示为钓鱼竿钓鱼的示意图，O为支点，F1表示手对钓鱼竿的作用力，请完成下列问题：

（1）在图中画出鱼线对钓鱼竿拉力F2的力臂l2；

（2）钓鱼竿属于杠杆（选填“省力”、“费力”或“等臂”）。

36、如下图所示，杠杆的B端挂一重物，在A点施加一个最小的力，使杠杆平衡在图中所示的位置上，试画出这个力的示意图．

37、作出上列杠杆的动力臂和阻力臂

38、在探究"杠杆的平衡条件"的实验中：

（1）在实验时，使杠杆在____________位置平衡，其目的是__．

（2）若实验前，没有挂钩码时，杠杆静止在图a所示位置，应将右端的平衡螺母向__________适当调节．

（3）实验中共有6个钩码，杠杆上每格距离相等，调节好杠杆后，在杠杆左边、离支点2格的A处挂有3个钩码，如图b所示，为使杠杆在水平位置平衡，请你在杠杆右边挂上钩码（用一种方法），你的方法是

（4）实验中改变支点两侧的钩码位置和个数，用同样的方法一般要做三次实验，得到三组数据并进行分析，这样做的目的是______．

考点四、其它简单机械

39、下列各图13.5—4中利用了动滑轮的是（）

40、如图13.5—6所示，甲图中F1、F2、F3的大小关系为；乙图中F1、F2、F3的大小关系为。

41、如图示，用甲、乙两滑轮匀速向上提升重物，物重都是600N，不计动滑轮重及摩擦，绳子的拉力F甲为________N；F乙为_______N.若将重物提高1m，则甲滑轮绳子的自由端移动的距离为_______m；乙滑轮绳子的自由端移动的距离为_______m，若F甲实际为220N，则动滑轮重为______N。

42、如下图:

物体重为500牛,在水平支持面上匀速运动时所受摩擦力为200牛，绳子自由端移动了12m,则F=______，物体移动了_____m。

（不计滑轮重、绳重和摩擦）

43、一个质量是10kg的物体，在拉力F的作用下沿水平面做匀速直线运动，已知物体受到的摩擦力是20N，则弹簧测力计的示数是_____N；拉力F是_____N，

44、按图中所给的省力条件,画出各滑轮组绳子旁绕方法。

（不计动滑轮重及摩擦）

功与机械效率

1、力学里所说的功包括两个必要因素：

一是作用在物体上的力；二是物体在力的方向上通过的距离。

2、不做功的三种情况：

有力无距离、有距离无力、力和距离垂直。

巩固：

☆某同学踢足球，球离脚后飞出10m远，足球飞出10m的过程中人不做功。

（原因是足球靠惯性飞出）。

3、力学里规定：

功等于力跟物体在力的方向上通过的距离的乘积。

公式：

W=FS

4、功的单位：

焦耳，1J=1N·m。

把一个鸡蛋举高1m，做的功大约是0.5J。

5、应用功的公式注意：

①分清哪个力对物体做功，计算时F就是这个力；②公式中S一定是在力的方向上通过的距离，强调对应。

③功的单位“焦”（牛·米=焦），不要和力和力臂的乘积（牛·米，不能写成“焦”）单位搞混。

二、功的原理：

1、内容：

使用机械时，人们所做的功，都不会少于直接用手所做的功；即：

使用任何机械都不省功。

2、说明：

（请注意理想情况功的原理可以如何表述？

）

①功的原理是一个普遍的结论，对于任何机械都适用。

②功的原理告诉我们：

使用机械要省力必须费距离，要省距离必须费力，既省力又省距离的机械是没有的。

③使用机械虽然不能省功，但人类仍然使用，是因为使用机械或者可以省力、或者可以省距离、也可以改变力的方向，给人类工作带来很多方便。

④我们做题遇到的多是理想机械（忽略摩擦和机械本身的重力）理想机械：

使用机械时，人们所做的功（FS）=直接用手对重物所做的功（Gh）

3、应用：

斜面

①理想斜面：

斜面光滑

②理想斜面遵从功的原理；

③理想斜面公式：

FL=Gh其中：

F：

沿斜面方向的推力；L：

斜面长；G：

物重；h：

斜面高度。

如果斜面与物体间的摩擦为f，则：

FL=fL+Gh；这样F做功就大于直接对物体做功Gh。

三、机械效率：

１、有用功：

定义：

对人们有用的功。

　　　公式：

W有用＝Gh（提升重物）=W总－W额=ηW总

斜面：

W有用=Gh

2、额外功：

定义：

并非我们需要但又不得不做的功

公式：

W额=W总－W有用=G动h（忽略轮轴摩擦的动滑轮、滑轮组）

斜面：

W额=fL

3、总功：

定义：

有用功加额外功或动力所做的功

公式：

W总=W有用＋W额=FS=W有用／η

斜面：

W总=fL+Gh=FL

4、机械效率：

①定义：

有用功跟总功的比值。

②公式：

斜面：

定滑轮：

动滑轮：

滑轮组

3.W总=G动h+G滑h，W有=G动h，W额=G滑h，η=W有/W总=G物h/G物h+G滑h=G物/G物+G滑

③有用功总小于总功，所以机械效率总小于1。

通常用百分数表示。

某滑轮机械效率为60%表示有用功占总功的60%。

④提高机械效率的方法：

减小机械自重、减小机件间的摩擦。

5、机械效率的测量：

①原理：

②应测物理量：

钩码重力G、钩码提升的高度h、拉力F、绳的自由端移动的距离S

③器材：

除钩码、铁架台、滑轮、细线外还需刻度尺、弹簧测力计。

④步骤：

必须匀速拉动弹簧测力计使钩码升高，目的：

保证测力计示数大小不变。

⑤结论：

影响滑轮组机械效率高低的主要因素有：

A动滑轮越重，个数越多则额外功相对就多。

B提升重物越重，做的有用功相对就多。

C摩擦，若各种摩擦越大做的额外功就多。

绕线方法和重物提升高度不影响滑轮机械效率。

四、功率：

1、定义：

单位时间里完成的功

2、物理意义：

表示做功快慢的物理量。

3、公式：

=Fv

4、单位：

主单位W常用单位kWmW马力

换算：

1kW=103W1mW=106W1马力=735W

某小轿车功率66kW，它表示：

小轿车１s内做功66000J

5、机械效率和功率的区别：

功率和机械效率是两个不同的概念。

功率表示做功的快慢，即单位时间内完成的功；机械效率表示机械做功的效率，即所做的总功中有多大比例的有用功。

练习：

1、如图所示，用滑轮组将质量是70kg的物体提高5m，每个滑轮质量是2kg，绳重、摩擦不计，试求：

（1）提起物体所用的力是多少？

（2）绳端移动的距离是多少？

2、如图所示，灯重30N，灯挂在水平横杆的C端，O为杠杆的支点，水平杆OC长2m，杆重不计，BC长0.5m，绳子BD作用在横杆上的拉力是多少？

（∠DBO=30°）

17..测量图所示的滑轮组的机械效率，被提起的是质量200克的物体，对绳子自由端的实际拉力是0.8牛顿，当物体升高0.2米时，绳的自由端移动的距离为_________米，对滑轮组做成的总功为________焦耳；滑轮组做的有用功为____________焦耳；机械效率为___________．

第17题图

18.2008年5月12日，四川汶川发生8.0级地震，救援队员利用各种器材展开抢险救灾工作。

⑴利用如图甲所示的钢丝钳，救援队员把钢筋剪断，钢丝钳是（省力/费力）杠杆。

⑵使用撬棒，救援队员把滚落在公路上的石块撬起，如图乙所示，若救援队员在撬棒的D点沿DM方向用力撬起石块1，撬棒的支点是点；若救援队员在撬棒D点沿DN方向用力撬起石块1，撬棒的支点是点。

甲乙

第18题图

19.如图所示茶壶的容积为600mL，用它最多可装水g；若以O为支点提壶把向杯中倒水，则它相当于一个杠杆。

（选填“省力”、“费力”或“等臂”）

21.画出图中，加在杠杆上的动力F的力臂．

第21题图

22.按要求画出滑轮组的穿绳情况：

（动滑轮重力不计，F为拉力）

23.一个空瓶质量为0.25千克，装满水时质量共1.05千克，装满油时，质量共0.85千克，计算油的密度？

24.小明做“测滑轮组机械效率”实验时，用图18中所示的滑轮，组装成滑轮组，请在图中画出使用该滑轮组时最省力的绕法。

用此滑轮组将重为3.6N的物体匀速提起时，拉力的功率为0.36W，滑轮组的机械效率为75%。

（忽略摩擦及绳重）

求：

（1）绳子自由端移动的速度和动滑轮的总重。

（2）若用此滑轮组提起小于3.6N的重物时，其机械效率将如何改变？

说明理由。

综合测试：

．（2010泰州）用图6所示的滑轮组提升重物，已知物体质量为20kg，人用

125N的拉力向下拉动绳子，5s内可使物体匀速上升2m求：

（1）重物的重，绳子移动的距离;

（2）拉力所做的功和拉力的功率；

（3）滑轮组的机械效率．

2.（2010德州）如图22所示装置

图20

，绳重及摩擦不计。

装卸工人将重为800N的货物提至高处，人对绳的拉力F1为500N，货物在1min内匀速上升了5m。

（1）请在图上画出绳子的绕法,绳子移动的距离和速度；

（2）求滑轮组的机械效率和拉力的功率，动滑轮的重；

（3）如果重物是600N，要把重物提升5m，求拉力的大小和拉力所做的功，

滑轮组的机械效率。

3．（2010龙岩）滑轮组在建筑中应用广泛，如图15所示为建筑工人自制的滑轮组。

某工人用此滑轮组将质量为90kg的重物用了5s时间提高了5m，所用的拉力是600N。

求：

（1）该重物受到的重力；

（2）绳子移动的距离和速度

（2）工人通过滑轮组所做的有用功；

（3）拉力的功率，工人做的总功；（4）滑轮组的机械效率。

4、（10·达州）如图17所示，是建筑工人利用滑轮组从竖直深井中提取泥土的情形。

某次操作中，工人用400N的拉力F在1分钟内将总重为900N的泥土匀速提升5m。

在这段时间内：

（1）拉力F所做的有用功是多少？

（2）拉力F做功的功率是多少？

（3）滑轮组的机械效率是多大？

5．（2010苏州）（8分）如图所示，斜面长S=10m，高h=4m．用沿斜面方向的推力F，将一个重为100N的物体由斜面底端A匀速推到顶端B．运动过程中克服摩擦力做了100J的功．求：

（1）运动过程中克服物体的重力做的功；

（2）斜面的机械效率；（3）推力F的大小．

6．（2010湛江）湛江港一装卸工人用如图1l所示的滑轮组匀速提升质量为80kg的正方体货物，所用的拉力F为500N，绳子自由端在50s内被匀速拉下4m，求：

（g取10N／kg）

（1）提升前货物静止在地面上，与地面的接触面积为0．04m2，求货物对地面的压强和货物的密度．

（2）货物上升的高度和速度;

（2）提升时绳子自由端的速度．

（3）拉力F的功率．（4）此滑轮组的机械效率．

7．（10·茂名）用如图所示的滑轮组去拉物体A，已知A物质的密度是2×103kg／m3，底面积是0．3m3，重力为600N。

物体A在F=100N的拉力作用下，沿水平方向匀速前进了2m。

（g取10N／kg）求：

（1）物体A对水平地面的压强是多少?

（2）物体A的体积是多大?

（3）若该装置的机械效率为80％，物体A

在水平方向上受到的阻力是多少

（8·湖北仙桃）19．如图14所示是小型建筑工地上使用的“罐笼式”提升机，用它能将放在罐笼A中的建筑材料提升到高处。

已知被提升的建筑材料的质量为280kg，拉力F将它以0.5m/s的速度匀速提升到10m的高度，拉力F的功率为2kW。

不计摩擦及钢丝绳、动滑轮的重。

求：

（1）拉力F对所提升的建筑材料做的功是多少？

（2）罐笼A的重力是多少？

（3）提升机在提升建筑材料时的机械效率是多少？

（9·南通）32．（8分）如图所示，工人师傅用一个定滑轮和动滑轮组成滑轮组，把重为500N的箱子匀速提升5m，动滑轮的质量为8kg，不计绳重和摩擦，取g=10N/kg．

（1）在图中用笔画线代替细绳组装滑轮组．

（2）在向上提升箱子的过程中，人对绳子的拉力为多大?

（3）在向上提升箱子的过程中，滑轮组的机械效率为多少?

（10·达州）24.如图17所示，是建筑工人利用滑轮组从竖直深井中提取泥土的情形。

某次操作中，工人用400N的拉力F在1分钟内将总重为900N的泥土匀速提升5m。

在这段时间内：

（1）拉力F所做的有用功是多少？

（2）拉力F做功的功率是多少？

（3）滑轮组的机械效率是多大？

11．（2012山东）为了营救落入井中的叶子姐姐，小雨通过如图滑轮组将一只

底面积为0.2m2的圆柱形空木桶匀速缓慢地放入井中，在这一过程中他施加在绳子上的拉力为65N（不计绳重和摩擦）。

（1）请在方框中画出此时小雨的受力示意图。

（2）空木桶放入水中漂浮时，桶底所受水的压强为500Pa。

则木桶浸入水中的深度多大？

（3）动滑轮多重？

（4）叶子姐姐爬进木桶中，为了安全起见，小雨用75N的力拉着绳子使木桶保持静止，此时木桶浸入水中的深度为0.25m。

小雨用力将木桶拉出水面，又经过65s使木桶在空中匀速上升10m到达井口，将叶子姐姐救上来。

在这65s中，小雨做功的功率多大?