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1、第十二章 简单机械满分秘籍一、杠杆定义：一根硬棒（不易发生形变），在力的作用下能绕固定点O转动，这根硬板就是杠杆。支点：杠杆可以绕其转动的点O动力：使杠杆转动的力F1阻力：阻碍杠杆转动的力F2动力臂：从支点O到动力F1作用线的距离L1阻力臂：从支点O到阻力F2作用线的距离L2注意：杠杆一定是硬棒，可以是直的，也可以是弯的支点固定不动且一定在杠杆上力臂是支点到力的作用线的垂直线段，不是支点到力的作用点的连线，且力臂不一定在杠杆上作杠杆五要素示意图：先明确支点，再作出使杠杆转动的力和阻碍杠杆转动的力即动力和阻力，要注意这两个力都是杠杆受到的力，作用点都应在杠杆上，再由支点向这两个力的作用线作垂线，
2、分别标支点到两个垂足的距离，即为L1和L2用大括号表示（一找点，二画线，三作垂线段，四标垂直大括号字母）二、杠杆的平衡条件杠杆平衡状态：杠杆保持静止或匀速摆动状态杠杆的平衡条件是：动力动力臂=阻力阻力臂，或写为F1L1=F2L2注意：决定杠杆平衡的因素不是力，也不是力臂，而是力跟力臂的乘积由杠杆平衡条件可知，力和力臂的大小成反比，即力臂越小，力就越小计算时单位要统一，即动力和阻力的单位要统一，动力臂和阻力臂的单位要统一，m和cm均可三、杠杆的应用三类杠杆的比较：判断杠杆是否省力关键是比较动力臂和阻力臂的长度，并可结合杠杆使用的目的来综合分析最小力：力与支点与作用点的连线垂直杠杆动力与阻力的方向
3、：支点在一端时，动力与阻力方向相反。支点在中间动力与阻力方向相同滑轮一、定滑轮和动滑轮定滑轮定义：轴被固定，不随被拉物体一起移动的滑轮叫定滑轮特点：不省力，但改变力的方向。动滑轮定义：轴随被拉物体一起移动的滑轮叫动滑轮特点：省力，但不改变力的方向，而且费距离二、滑轮组定义：由若干个定滑轮和动滑轮组合成的机械叫滑轮组使用目的：既能省力，又能改变力的方向用滑轮组提起重物时动滑轮上有几段绳子承担物重，提起物体的力就是物重的几分之几（不计绳重和摩擦）。一、有用功和额外功有用功：为达到目的必须做的功，用W有表示额外功：使用机械工作时，克服机械本身所受的重力以及摩擦力等因素影响而多做的一些功，这部分功叫做
4、额外功，用W额表示有用功与额外功之和是总共做的功，叫做总攻，用W总表示。总攻、有用功和额外功之间的关系为W总=W有+W额功的原理：任何机械都不省功。二、机械效率物理学，将有用功跟总攻的比值叫做机械效率。特点：机械效率总小于1，用百分数表示。影响滑轮组机械效率的因素：物体重力的重力，机械自身的重力，绳子的重力，摩擦力等。滑轮组机械效率的高低与是否省力、滑轮组绳子绕法、物体提升高度以及速度等无关。决定机械效率的因素：有用功和总功决定，分析机械效率的高低时不能只考虑一个因素。提高机械效率的方法：减小摩擦（加润滑油）减轻机械自重增大物重（提高拉力）满分加练1.我国古代劳动人民用智慧创造出很多实用工具，
5、如图所示的四个场景中，所用工具属于费力杠杆的是( )A.B.C.D.2.日常生活中,用100N的拉力不能提起重150N的物体的简单机械是( )A.杠杆B.斜面C.一个定滑轮D.一个动滑轮3.如图所示，杠杆左端悬挂物体，右端施加动力F，处于平衡状态（忽略杠杆自身重力的影响）。下列说法正确的是( )A.此时杠杆是费力杠杆B.动力臂是线段 C.杠杆的阻力是物体受到的重力GD.保持杠杆位置不变，将动力F转至位置，动力变大4.如图所示，甲、乙两套装置所用的滑轮质量相等，用它们分别将相同质量的钩码匀速竖直提升，在相等时间内绳端移动相同的距离（忽略绳重和摩擦），在此过程中，下列选项正确的是( )A.两钩码上
6、升的速度相等B.两滑轮组绳端的拉力相等C.甲滑轮组的总功比乙少D.两滑轮组的机械效率相等5.使用滑轮组可以( )A.省力又省距离B.可以省力,但不能改变力的方向C.既可省力又可改变力的方向D.费了力但可以省距离6.如图所示，用滑轮组提升重物时，重400 N的物体在10 s内匀速上升1 m，已知拉绳子的力F为250 N，则提升重物的过程中( )A.做的总功是400 J B.拉力F的功率是25 WC.绳子自由端被拉下1 m D.滑轮组的机械效率是80%7.如图所示衣架的挂钩两侧等距离安装着四个夹子，将三条相同的毛巾按如图所示的各种挂法晾晒在室外的铁丝上，能让衣架在水平方向上保持平衡的是( )A.B
7、.C.D.8.小明用如图所示的滑轮组将一个重为120N 的物体匀速提升2m,所用的拉力为50N,此时拉力所做的功为W,滑轮组的机械效率为;若仍用该滑轮组提升一个重为170N 的物体,此时滑轮组的机械效率为,则 分别是(不计绳重和摩擦)( )A.240J,80%,85% B.300J,80%,85%C.300J,80%,80% D.240J,75%,80%9.如图所示,工人利用动滑轮吊起一袋沙的过程中,做了300J的有用功,100J的额外功,则该动滑轮的机械效率为( )A.75%B.66.7%C.33.3%D.25%10.两个滑轮按图所示的方式组合，用5 N的拉力F拉动绳端，使物体在5 s内水平
8、向左匀速滑动1 m，物体与地面间的摩擦力为9 N。下列选项正确的是( )A.A是定滑轮，B是动滑轮B.拉力F做的功为5 J C.拉力F的功率为1.8 W D.滑轮组的机械效率为90%11.如图所示，长为2 m、横截面积为的均匀实心直棒，A端静止在水平地面上，B端被竖直绳悬挂着，绳的拉力为25 N，则实心棒的质量为_kg，密度为_。（g取10 N/kg）12.如图所示，轻质杠杆可绕O点转动，杠杆长0.2m，在它的中点B处挂一重30N的物体G。若在杠杆上A端施加最小的力F，使杠杆在水平位置平衡，则力F的方向应竖直_，大小为_N。13.如图是过去农村用的舂米工具的结构示意图。O为固定转轴，A处连接着
9、石球，脚踏杆的B处可使石球升高，拾起脚，石球会落下去击打稻谷。石球重50 N，不计摩擦和杆重。（1）脚沿与杆垂直方向至少用力，才能将石球抬起。的力臂为_m，此时舂米工具是一个_（选填“省力”或“费力”）杠杆。（2）脚竖直向下至少用力为_N，才能将石球抬起。和的大小关系为_。14.研究定滑轮的特点：（1）在研究使用定滑轮是否省力时，用如图甲所示装置匀速提升重物，需要测量的物理量是_和_。（2）如图乙所示，分别用拉力匀速提升重物，则三个力的大小关系是_。（3）旗杆顶部有一个定滑轮，给我们升国旗带来了便利。这是利用定滑轮_的特点。15.如图所示，用的力通过滑轮组水平拉重为80N的物体，使其向左匀速运
10、动，在这一过程中拉力F做功为40J，已知物体受到水平地面的摩擦力为60N，则物体运动的距离为_m，该滑轮组的机械效率为_。（忽略摩擦及绳子和动滑轮的重力）16.如图所示，甲工人用水平推力F推动重为750 N的货物，在水平路面上匀速移动2 m至仓库门口A处，用时10 s，此过程中甲工人做功的功率；乙工人接着使用滑轮组拉动该货物在同样的路面上匀速移动3 m到达指定位置B，拉力为80 N。求：（1）甲工人做的功；（2）该滑轮组的机械效率。答案以及解析1.答案：C解析：由题图可以看出，推石磨转动时动力臂大于阻力臂，属于省力杠杆；按压杆榨油时杠杆的动力臂大于阻力臂，属于省力杠杆；踩踏板舂米时动力臂小于阻
11、力臂，属于费力杠杆；拉木棒搬石时动力臂大于阻力臂，属于省力杠杆。2.答案：C解析：用100N的拉力不能提起重150N的物体的简单机械,说明该机械不是省力机械,定滑轮不是省力机械,它的实质是等臂杠杆,不省力也不费力,故选C。3.答案：D解析：本题考查杠杆的五要素、杠杆的分类以及杠杆平衡条件的应用。如题图所示，杠杆的支点为O点，动力为F，过支点作与动力所在作用线垂直，则为动力臂；阻力是物体对杠杆左端的拉力，大小等于物体的重力，过支点作与阻力所在作用线垂直，则为阻力臂，故BC错误；由题图可知，动力臂大于阻力臂，则此时杠杆是省力杠杆，故A错误；保持杠杆位置不变，将动力F转至位置，阻力、阻力臂不变，动力
12、臂变小，由杠杆平衡条件可知，动力会变大，故D正确。4.答案：D解析：本题考查滑轮组的使用特点。设在相等的时间内绳子移动相等的距离为s，甲滑轮组的钩码上升高度为，乙滑轮组的钩码上升高度为，时间相等，根据可知，两钩码上升的速度不相等，选项A错误；不考虑绳重和摩擦时，有，因此两滑轮组绳端的拉力不相等，选项B错误；滑轮组的总功为，又因为拉力，距离相等，因此甲滑轮组的总功比乙多，选项C错误；滑轮组的机械效率，因此两滑轮组的机械效率相等，选项D正确。5.答案：C解析：使用滑轮组时A、如果既省力,又省距离,也就是省功,这样的机械不存在.此选项错误;BC、可以根据需要,设计成既省力,又能改变力的方向.选项B错
13、误、选项C正确;D、滑轮组可以省力,但费距离.此选项错误.故选C.6.答案：D7.答案：B解析：设一块毛巾重力为G，每个小格的长度为L。左侧力与力臂的乘积为，右侧力与力臂的乘积为，左侧右侧，故A错误；左侧力与力臂的乘积为，右侧力与力臂的乘积为，左侧=右侧，故B正确；左侧力与力臂的乘积为，右侧力与力臂的乘积为，左侧右侧，故C错误；左侧力与力臂的乘积为，右侧力与力臂的乘积为，左侧右侧，故D错误。8.答案：B9.答案：A解析：由题知，动滑轮的机械效率：，所以A选项是正确的。10.答案：D解析：滑轮A随物体一起运动，为动滑轮；滑轮B的轴固定不动，为定滑轮，A错误。由图知，绳子自由端移动的距离，则拉力做
14、的功，B错误。拉力做功的功率，C错误。拉力做的有用功，滑轮组的机械效率，D正确。故选D。11.答案：解析：根据杠杆平衡条件得，；由得，直棒的质量为，直棒的体积为，直捧的密度为。12.答案：向上;15解析：如图，为使拉力最小，动力臂要最长，拉力F的方向应该垂直杠杆向上，即竖直向上，动力臂为最长，杠杆在水平位置平衡，。13.答案：（1）1；省力（2）20；解析：（1）脚沿与杆垂直方向用力将石球抬起，的力臂，动力臂大于阻力臂，所以此时舂米工具是省力杠杆。（2）脚竖直向下用力将石球抬起，如图所示由杠杆的平衡条件得到由于阻力和阻力臂不变，的力臂大于的力臂，由杠杆的平衡条件可知。14.答案：（1）弹簧测力
15、计对绳子末端的拉力；物体的重力（2）（3）可以改变力的方向解析：（1）用如图甲所示装置匀速提升重物，需要测量的物理量是弹簧测力计对绳子末端的拉力和物体的重力；（2）图乙的装置是一个定滑轮，定滑轮的特点是既不省力也不省距离，所以分别用拉力匀速提升重物，三个力的大小相等，即；（3）定滑轮可以改变力的方向，所以旗杆顶部装一个定滑轮能够方便我们升降国旗。15.答案：0.4;60% 16.答案：（1）300 J（2）62.5%解析：（1）由可得，甲工人做的功；（2）由可得甲工人的推力，因为货物在水平路面上被匀速推动，所以货物受到的推力、摩擦力是一对平衡力，货物受到的摩擦力；乙工人使用滑轮组将货物在同样的路面上匀速移动3 m，由图知，拉力移动距离，滑轮组的机械效率。