復習12：簡單機械一、杠桿1.定義：在力的作用下，能繞著

轉動的硬棒，叫做杠桿。2.五要素：(1)支點：杠桿繞著轉動的點(O)。(2)動力：使杠桿轉動的力(F1)。(3)阻力：

杠桿轉動的力(F2)。(4)動力臂：從支點O到動力F1作用線的距離l1。(5)阻力臂：從支點O到阻力F2作用線的距離l2。3.杠桿的平衡條件：

固定點阻礙F1L1=F2L2杠桿的平衡條件4.對力臂的理解：力臂是“點”到“直線”的距離（即垂線段的長度），不是支點到力的作用點的距離。作用線是通過力的作用點沿力的方向所畫的直線；某一力作用在杠桿上，若作用點不變，但力的方向改變，那么力臂一般要改變；若力的作用線過支點，則它的力臂為零。力臂的畫法6.判斷杠桿類型常用的兩種方法（1）動力和阻力在異側：>1時是費力杠桿，<1時是省力杠桿，=1時是等臂杠桿；（2）動力和阻力在同側：若阻力作用在支點和動力之間時，則是省力杠桿；若動力作用在支點和阻力之間時，則是費力杠桿。F1/F2F1/F2F1/F25.對杠桿平衡的理解：杠桿是否平衡不是取決于動力和阻力的大小關系，而是取決于動力×動力臂和阻力×阻力臂的大小關系二、生活中的杠桿＜＞＜＞==省力、費距離費力、省距離不省力也不省距離1.杠桿的支點一定在杠桿上，且可以在杠桿上的任何位置。()2.杠桿所受的動力和阻力的方向一定相反。()3.用木棒挑著重物扛在肩上行走，要使胳膊所用的力減小些，可采用的辦法是將重物靠近肩膀或者是將手更加遠離肩膀。（）???生活中的杠桿應用實驗1探究杠桿的平衡條件1.實驗操作要點及注意事項：（1）選擇杠桿中點作為支點：（2）杠桿平衡的調節：（3）調節杠桿使其在水平位置平衡：（4）測量多組數據：目的是消除杠桿自重對實驗的影響。左高左調，右高右調。注意平衡后，實驗過程中不能再調節平衡螺母。目的是便于測出力臂。目的是避免實驗的偶然性，使得出的結論具有普遍性。（1）另一端換用彈簧測力計的好處：測力計可測出任何一個拉力的大小，實驗操作更方便。（2）彈簧測力計從豎直拉杠桿變成傾斜拉杠桿，測力計示數的變化：2.實驗數據及實驗分析：拉力力臂變小，彈簧測力計示數變大。3.實驗結論：杠桿的平衡條件是：動力×動力臂＝阻力×阻力臂（或F1l1＝F2l2）。4.拓展：生活中杠桿的應用及杠桿類型的判斷。（3）杠桿平衡條件的判斷和相關計算：①在杠桿平衡時，兩邊增減鉤碼后杠桿是否平衡以及杠桿再平衡的條件。②計算力或力臂的大小。樣題1利用如圖所示的裝置來探究“杠桿的平衡條件”。（1）實驗前,杠桿如圖甲所示,可將杠桿兩端的平衡螺母向

(選填“左”或“右”)調節,使杠桿在水平位置平衡,這樣做的好處是可以直接從杠桿上讀出

。（2）杠桿平衡后,如圖乙所示,在杠桿B點掛3個相同的鉤碼,可在杠桿的D點掛

個相同的鉤碼,就可使杠桿重新在水平位置平衡。右4力臂的大小（3）保持B點鉤碼數量和力臂不變,杠桿在水平位置平衡時,測出多組動力臂l1和動力F1的數據,繪制了l1-F1的關系圖像,如圖丙所示。請根據圖像推算,當l1為0.6m時,F1為

N。（1）為減小杠桿自身重力對實驗造成的影響，應使支點處于

。（2）操作過程中，當彈簧測力計的示數達到最大量程仍不能使杠桿水平平衡，你認為接下來合理的操作是

。(寫出一條即可)0.5杠桿的重心位置將彈簧測力計向遠離支點方向移動（3）如圖丁所示，實驗時用彈簧測力計在杠桿C處豎直向上拉，當彈簧測力計逐漸向左傾斜時，使杠桿仍然在水平位置平衡，則彈簧測力計的示數將

（選填“變大”“變小”或“不變”），其原因是

變大阻力、阻力臂不變，動力臂減小由杠桿平衡條件可知，動力增大，即彈簧測力計示數變大（4）在做該實驗時，有一組同學猜想杠桿的平衡條件是“動力+動力臂=阻力+阻力臂”，經過實驗獲得以下數據。于是他們認為他們的猜想得到了驗證，你認為他們的實驗過程存在的問題是

。（寫出一條即可）只根據一組數據得出結論，具有偶然性滑輪方向省力方向2h2h力G/2hG方向省力G/2定滑輪和動滑輪的特點1.定滑輪實質上是個等臂杠桿，使用定滑輪不省力但能改變動力方向。（）2.動滑輪實質上是個動力臂為阻力臂兩倍的杠桿，使用動滑輪不僅能省一半的力，還能改變動力的方向。（）3.使用一個動滑輪和一個定滑輪組成滑輪組最多省一半的力。（）4.山間公路往往環繞山坡，盤山而上，這樣可以使上山的汽車減小所需的牽引力。（）????1.滑輪省力情況的判斷方法：2.確定滑輪組中承擔物重的繩子段數（n）的方法：3.滑輪組在水平方向使用時拉力的計算方法：承擔動滑輪的繩子段數為n，不計摩擦、動滑輪自重和繩重時，拉力F=G物/n；只忽略輪軸間的摩擦及繩重時，拉力F=(G物+G動）/n。直接數連接在動滑輪上的繩子段數。拉力F＝f阻/n（f阻為物體所受的摩擦阻力）。滑輪組的繞線方式1.輪軸：輪軸由輪和軸組成，是變形杠桿，動力作用在輪上省力（如汽車的方向盤），動力作用在軸上費力（如變速自行車的后輪）。2.斜面：斜面是一種省力、費距離的簡單機械。例如：樓梯、盤山公路等。生活中的物理知識一、有用功和額外功1.有用功：完成某個任務時

要做的功，用W有表示。2.額外功：完成某個任務時，人們

的功，用W額表示。3.總功：有用功和額外功之

叫做總功，用W總表示，即

必須和不需要但又不得不做W總＝W有＋W額二、機械效率1.定義：有用功跟總功的

叫做機械效率，用字母η表示。2.公式：

。【說明】任何機械不可避免地要做額外功，因此，機械效率

。比值η=W有/W總總是小于13.提高機械效率的方法：

；

；定時潤滑（減小克服機械間的摩擦而做的額外功）。增大提升物體的重力（增大有用功）減小機械本身的重力（減小克服機械重力做的額外功）機械效率的相關內容1.用桶把水提起來時額外功等于水的重力所做的功。（）2.做功越少的機械，機械效率越低。（）3.做相同的有用功，額外功少的機械，機械效率一定高。（）4.研究滑輪組的機械效率時，彈簧測力計通常要豎直向上勻速拉動。（）????實驗2測量滑輪組的機械效率1.實驗方法：控制變量法。2.實驗操作要點及注意事項：（1）彈簧測力計的使用和讀數。（2）勻速拉動彈簧測力計的目的：保證拉力等于彈簧測力計的示數。3.實驗數據及實驗分析：（1）根據繩子自由端移動的距離和物體上升高度的關系判斷實驗裝置（s=nh）。（2）影響滑輪組機械效率的因素：跟物體的重力、動滑輪的重力、繩子與滑輪之間的摩擦力有關，與物體被提升高度、繞線方式等無關。樣題2物理興趣小組在測量滑輪組機械效率實驗中，利用如圖所示的滑輪組進行了4次測量，測得數據如下表所示。（1）實驗中應豎直向上

拉動彈簧測力計。（2）第4次實驗測得的滑輪組機械效率為

。勻速66.7％（3）比較

兩次實驗，小組同學發現：同一滑輪組的機械效率與重物被提升高度無關；比較第3、4次實驗數據可知，同一滑輪組，

越大，機械效率越高；第4次拉力做的額外功與第3次相比

（選填“增大”“減小”或“不變”），由此可見機械效率提高的原因是

1、2提起物體的重力增大從而使有用功占總功的比值變大有用功增加比額外功增加大得多，（1）第1次實驗中，拉力所做的額外功是

J。（2）若將原實驗裝置的滑輪組換一種繞繩方法，不計摩擦及繩重，提升相同的物體時，滑輪組的機械效率

（選填“升高”“降低”或“不變”）。0.11不變（3）在測拉力時，某同學覺得很難使測力計拉著物體做勻速直線運動，不便于讀數，就讓測力計拉著物體處于靜止狀態時讀數，該同學的讀數與實際相比

（選填“偏大”“偏小”或“不變”，下同），測得的機械效率

，說明滑輪組的機械效率還與

有關。偏小偏大摩擦力1.區分有用功與額外功的關鍵：看我們需要達到什么做功目的。例如：用桶將水從水井中提上來，克服水重做的是有用功，而克服桶重做的是額外功；如果是撈出掉入水井中的水桶，則克服桶重做的是有用功，而克服桶帶出來的水的重力所做的功是額外功。斜面機械效率的簡單計算功的原理1.(2016·益陽)使用下列簡單機械費力的是（）C2.（2013·益陽）下列四個圖中，所作力F的力臂L，正確的是（）A3.（2018·益陽）如圖所示，輕質杠桿在中點處懸掛重物，在杠桿的最右端施加一豎直向上的力F，杠桿保持平衡，保持力F方向不變，當將重物向右移動時，要使杠桿繼續保持平衡，力F將

；將杠桿順時針方向緩慢轉動，力F將

。（兩空均選填“變大”“變小”或“不變”）變大不變4.(2015·益陽)如圖是自行車手閘示意圖，手閘是一個簡單機械，這種簡單機械的名稱是

，當圖中手對車閘的作用力F=10N時，剎車拉線受到力的大小為

N。杠桿405.（2012·益陽）如圖所示，在已調節水平位置平衡的杠桿的左邊掛一個鉤碼，下列操作中能使杠桿在水平位置重新平衡的是（）A.在位置2掛6個相同的鉤碼B.在位置4掛2個相同的鉤碼C.在位置4掛4個相同的鉤碼D.在位置6掛2個相同的鉤碼B6.(2017·益陽)如圖所示，用完全相同的四個滑輪和兩根相同的細繩組成甲、乙兩個滑輪組，在各自的自由端施加大小分別為F1和F2的拉力，將相同的重物緩慢提升相同的高度(不計繩重和一切摩擦)。下列說法正確的是（）A.拉力F1小于拉力F2B.甲、乙兩滑輪組的機械效率相同C.甲、乙兩滑輪組中的動滑輪都是費力機械D.甲、乙兩滑輪組中繩子自由端移動的距離相等B7.（2012·益陽）如圖所示是迫擊炮供彈車。鋼纜繩以大小為100N的拉力F使炮彈勻速升高2m，若炮彈重為150N，求：（1）滑輪組提升炮彈所做的有用功；（2）拉力F做的總功；（3）滑輪組的機械效率。解：（1）滑輪組提升炮彈所做的有用功為：W有＝Gh＝150N×2m＝300J（2）拉力F移動的距離：s=nh=2×2m=4m，拉力F做的總功：W總=Fs=100N×4m=400J；(3)滑輪組的機械效率為：η＝W有/W總＝300J/400J＝75％8.（2011·益陽）用如圖所示的裝置探究斜面的機械效率與斜面的粗糙程度的關系。物重和斜面傾斜程度（1）為了探究機械效率和斜面粗糙程度的關系，應該保持

不變。(4)斜面在我們生活中的應用有

（寫出一種即可）。盤山公路（3）實驗中正確記錄的一組數據如表，由表中數據得出斜面的機械效率是

%。75（2）將木塊從斜面底端勻速拉到斜面頂端，物體沿斜面移動的距離是

（選填“s1”或“s2”）。S29.（2019益陽）如圖所示是吊車吊起貨物的示意圖，已知AB=4m,BC=6m,吊臂是一個杠桿，當吊臂吊著2t的貨物處于靜止狀態時，杠桿的支點是

，伸縮撐桿對吊臂的支持力大小為

N。A5×10410.(2019益陽)在野外用滑輪組拉越野車脫困時的情景如圖所示，有關力的分析正確的是（）A.車對地面的壓力與車的重力是一對平衡力B.車拉滑輪組的力與滑輪組對車的力是一對平衡力C.脫困必須2400N的拉力時，繩索自由端的力F至少為1200ND.脫困必須2400N的拉力時，繩索自由端的力F至少為800NC杠桿作圖及杠桿平衡條件的應用（重點）畫錯力臂的情況：①錯把支點到力的作用點的連線當作力臂；②未弄清楚動力和阻力的作用對象（力的作用點一定在杠桿上）導致力臂畫法錯誤。樣題1（★）如圖是自行車手閘的示意圖，圖中已標出其工作時的支點O，動力F1和阻力F2，請你在圖中畫出動力臂l1，這是一個

（選填“省力”“費力”或“等臂”）杠桿。省力1.小明用如圖所示的夾子夾核桃，發現下面兩種情況：①如果將核桃放在夾子里的同一位置（C或D），當力垂直作用于桿上時，在B點比A點省力；②如果將力作用在同一點（A或B）時，將核桃放在C點更易夾開。請你利用所學的物理知識完成以下兩個問題：（1）請畫出F對支點O的力臂l；（2）請你選擇上述現象中的一個進行分析。答：（1）從支點O向力F的作用線作垂線交力的作用線于H，則OH為力F的力臂；（2）①夾開核桃時核桃受到的力大小是一定的，根據力的作用是相互的，核桃對夾子的阻力F2大小也是一定的，將核桃放在夾子里的同一位置（C或D），阻力臂l2是一定的；由杠桿平衡條件F1l1=F2l2可知，F2l2一定時，l1越長，F1越小；動力在B點時動力臂較長，所以在B點比A點省力；②由上面分析可知，阻力F2大小是一定的，將力作用在同一點（A或B）時，動力臂l1一定；將核桃放在C點比D點的阻力臂l2更短，由平衡條件F1l1=F2l2可知，當F2、l1一定時，l2越短，F1越小，所以將核桃放在C點更易夾開。機械效率的相關計算（難點）樣題2建筑工地上，工人師傅將如圖所示的滑輪裝配成最省力的滑輪組，利用它站在地面上向下拉繩提升重物。（1）請在圖中畫出滑輪組的繞線；（2）利用此滑輪組，工人用500N的力將1200N的重物勻速提升4m，求滑輪組的機械效率。解：（1）滑輪組的繞線見右圖所示。（2）η＝W有/W總＝Gh/FS＝Gh/F×3h＝G/3F＝1200N/3×500N＝80％2.如圖所示，用質量相同的滑輪組裝了不同的滑輪組甲和乙，分別提升質量相同的物體，升高相同的高度，不計繩重和摩擦，則F1

F2（選填“＞”“=”或“＜”），η1

η2（選填“＞”“=”或“＜”）；當物體的重力為100N，動滑輪的重力為20N，物體升高的高度為2m，則滑輪組的機械效率為

（結果保留到0.1%）。＞=83.3％3.如圖所示，用F為40N的拉力，通過滑輪組拉著重為300N的物體A在水平面上以0.4m/s的速度向左做勻速直線運動。物體受到的摩擦力是物重的0.3倍，滑輪組的機械效率是

，拉力的功率是

W。4875％4.用如圖所示的滑輪組在5s內將重G=240N的物體勻速向上提起3m，拉力F=150N，這個滑輪組的機械效率為

；如果忽略繩重和摩擦，動滑輪自重為

N。80％605.（2020·廣西河池）如圖是一種用于建筑工地、橋梁施工等工程的爬梯式混凝土攪拌機。工作時，攪拌機將原料加工成混凝土后自動倒入運料斗，在提升電機的帶動下，運料斗通過爬梯頂端定滑輪沿豎直爬梯上升到一定位置，然后將混凝土卸下。該爬梯式攪拌機部分參數如表所示，求：型號 J2M310整機質量（kg） 2000空的運料斗質量（kg） 70提升電機額定功率（kW）4.5型號 J2M310整機質量（kg） 2000空的運料斗質量（kg） 70提升電機額定功率（kW）4.5(1)提升電機正常工作8h，消耗的電能是多少？(2)若運料斗每次能運送混凝土400kg，則運送40m3的混凝土至少需要多少次？（設混凝土的密度為2×103kg/m3）解：(1)提升電機正常工作8h，消耗的電能是(2)40m3的混凝土質量為需要運送的次數為型號 J2M310整機質量（kg） 2000空的運料斗質量（kg） 70提升電機額定功率（kW）4.5(3)某次將裝有4000N混凝土的運料斗提升9m，若提升部分的機械效率為80%，則提升過程中運料斗受到的阻力是多少N？（不計繩重及滑輪摩擦）(3)有用功為克服混凝土重力做的功，因不計繩重、滑輪摩擦及空氣阻力，故做的額外功為克服運料斗的重力和克服運料斗受到爬梯的阻力做的功，提升部分的機械效率為：80%＝提升過程中運料斗受到爬梯的阻力是：F＝300N。6.（2020·四川南充）圖甲為某自動注水裝置的部分結構簡圖，杠桿AOB始終在水平位置保持平衡，O為杠桿的支點，OA=3OB，豎直細桿a的一端連接在杠桿的A點，另一端與高為0.2m的長方體物塊C固定；豎直細桿b的下端通過力傳感器固定，上端連接在杠桿的B點(不計杠桿、細桿及連接處的重力和細桿的體積)。圓柱形水箱中有質量為3kg的水，打開水龍頭，將水箱中的水緩慢放出，通過力傳感器能顯示出細桿b對力傳感器的壓力或拉力的大小；圖乙是力傳感器示數F的大小隨放出水質量m變化的圖像。當放出水的質量達到2kg時，物體C剛好全部露出水面，此時裝置由傳感器控制開關開始注水。(g=10Nkg)求：(1)物塊C的重力；(2)物塊C受到的最大浮力；(3)從開始放水到物塊C上表面剛好與液面相平時，水對水箱底部的壓強變化了多少?解：(1)當物體C剛好全部露出時，杠桿受到的阻力為C的重力，此時B端的拉力為6N，根據杠桿的平衡條件得到G×OA=6N×OBG=(2)物體B受到的最大浮力時，B端的壓力為24N，根