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1、4-11 4-11 简单机械机械效率简单机械机械效率考考 点点 聚聚 焦焦考考 点点 聚聚 焦焦归归 类类 示示 例例归归 类类 示示 例例考考 点点 聚聚 焦焦考点考点1 1杠杆杠杆1杠杆基本知识杠杆基本知识 定定义义在力的作用下在力的作用下绕绕着着_转动转动的硬棒叫杠杆的硬棒叫杠杆五五要要素素支点支点杠杆杠杆绕绕着着_，用字母，用字母_表示表示动力动力使杠杆使杠杆_的力，用字母的力，用字母_表示表示阻力阻力_杠杆杠杆转动转动的力，用字母的力，用字母_表示表示动力臂动力臂从支点从支点O到到动动力力F1作用作用线线的的_，用字母，用字母l1表表示示阻力臂阻力臂从支点从支点O到阻力到阻力F2作用
2、作用线线的的_，用字母，用字母l2表表示示固定点固定点转动的点转动的点O转动转动F1阻碍阻碍F2距离距离距离距离力臂力臂画法画法找支点找支点O；画力的作用画力的作用线线(虚虚线线)；画力臂画力臂(虚虚线线，过过支支点向力的作用点向力的作用线线画垂画垂线线)；标标力臂力臂(大括号或背向箭大括号或背向箭头头)2.杠杆的分类杠杆的分类 名称名称力臂关系力臂关系力的关系力的关系特点特点应应用用举举例例省力省力杠杆杠杆l1_l2F1_F2 省力、省力、_撬棒、铡刀、撬棒、铡刀、羊角锤、起羊角锤、起子子费距离费距离费费力力杠杆杠杆l1_l2F1_F2 _ _、省距离省距离 理发剪刀、理发剪刀、钓鱼竿、镊钓
3、鱼竿、镊子子等臂等臂杠杆杠杆l1_l2F1_F2不省力、不省力、不不费力费力 天平、天平、定滑轮定滑轮费力费力考点考点2 2探究：杠杆的平衡条件探究：杠杆的平衡条件理解理解杠杆平衡是指杠杆杠杆平衡是指杠杆_不不动动或或_转动转动匀速匀速 静止静止探究探究过过程程调节调节杠杆两端的杠杆两端的_，使杠杆在，使杠杆在_平衡，平衡，这样这样做的目的是排除杠杆自重做的目的是排除杠杆自重对对杠杆平衡的影响；杠杆平衡的影响；实验过实验过程中移程中移动钩码动钩码位置使杠杆再次水平平衡，目的是便位置使杠杆再次水平平衡，目的是便于从杠杆上直接于从杠杆上直接读读出出_；改改变钩码变钩码的数量和位置，再多的数量和位置
4、，再多测测几几组组数据，是数据，是为为了分析杠了分析杠杆平衡的普遍杆平衡的普遍规规律，避免偶然性律，避免偶然性得出得出结论结论杠杆的平衡条件是：杠杆的平衡条件是：文字式：文字式：_；写成公式：写成公式：_评评估估交流交流实验实验中只中只测测一一组组数据，具有偶然性，不能得出普遍数据，具有偶然性，不能得出普遍结论结论；若用若用弹弹簧簧测测力力计计代替代替钩码钩码，应应当沿当沿竖竖直方向拉直方向拉测测力力计计，便于，便于测测量力臂量力臂F1l1F2l2 平衡螺母平衡螺母水平位置水平位置力臂数值力臂数值动力动力动力臂阻力动力臂阻力阻力臂阻力臂考点考点3 3滑轮滑轮项项目目定滑定滑轮轮动动滑滑轮轮滑滑
5、轮组轮组示意示意图图实质实质_杠杆杠杆动动力臂是阻力臂力臂是阻力臂_倍的杠杆倍的杠杆F与与 G的的关系关系_FG 等臂等臂2 2S 与与 h的关系的关系sh_ _作用作用改改变变_ _既可以既可以_，也可以改也可以改变变 _力的方向力的方向s2hsnh力的方向力的方向省力省力省力省力考点考点4 4其他简单机械其他简单机械名称名称斜面斜面轮轴轮轴示意示意图图定定义义斜面是一种可以斜面是一种可以_的的简单简单机械，但必机械，但必须须多移多移动动_由由轮轮和和轴组轴组成，能成，能绕绕固定固定轴轴转动转动的的简单简单机械机械原理原理FLGh，由公式知，斜面越，由公式知，斜面越长越长越_ ，轮轴是可以连
6、续转，轮轴是可以连续转动的杠杆，动力动的杠杆，动力F1作用在轮上作用在轮上可省力，若作用在轴上则费力可省力，若作用在轴上则费力应用应用螺旋、楼梯、盘山公路螺旋、楼梯、盘山公路方向盘、水龙头、扳手方向盘、水龙头、扳手省力省力 省力省力距离距离 知识纵横知识纵横 滑轮组的组装技巧滑轮组的组装技巧2绳子起点的确定：当奇数段绳子承担物重时，绳子的起点在动滑绳子起点的确定：当奇数段绳子承担物重时，绳子的起点在动滑轮上；当偶数段绳子承担物重时，绳子的起点在定滑轮上。可记为轮上；当偶数段绳子承担物重时，绳子的起点在定滑轮上。可记为“奇动偶定奇动偶定”。3绳子绕法：依次从内到外，先绕小滑轮后绕大滑轮。绳子绕法
7、：依次从内到外，先绕小滑轮后绕大滑轮。考点考点5 5机械效率机械效率三种功三种功概念概念计计算方法算方法有用功有用功为为了达到目的而必了达到目的而必须须做的功做的功W有有_额额外功外功我我们们不需要但又不得不做的功不需要但又不得不做的功W额额G动动h(适用于适用于滑滑轮轮且不考且不考虑虑摩擦摩擦)总总功功有用功和有用功和额额外功外功_W总总_W有有W额额 G物物h(或或fs)之和之和认识认识“机械效率机械效率”定定义义有用功跟有用功跟总总功的功的_，用符号，用符号_表示表示公式公式_说说明明机械效率是一个比机械效率是一个比值值，通常用百分数表示，由于有用功，通常用百分数表示，由于有用功总总_总
8、总功，故机械效率功，故机械效率总总_意意义义机械效率是衡量机械做功性能好坏的物理量，但机械效率机械效率是衡量机械做功性能好坏的物理量，但机械效率的高低与使用机械是省力的高低与使用机械是省力还还是是费费力无关力无关 比值比值小于小于1 小于小于考点考点6 6机械效率的测量机械效率的测量名称名称测测斜面的机械效率斜面的机械效率测测滑滑轮组轮组的机械效率的机械效率原理原理_示意示意图图操作操作沿斜面沿斜面_拉拉动动物体物体沿沿_方向方向_提升重物提升重物工具工具_、_弹簧测力计弹簧测力计 匀速匀速竖直竖直匀速匀速刻度尺刻度尺 所所测测量量物重物重G、物体上升的高度、物体上升的高度h、拉力、拉力F、测
9、测力力计计移移动动的距离的距离s得出得出结论结论斜面的机械效率与斜面的斜面的机械效率与斜面的_和和_有关。有关。斜面越陡、越光滑，机械效斜面越陡、越光滑，机械效率越率越_同一滑同一滑轮组轮组，提升重物，提升重物越多，机械效率越越多，机械效率越_；提升相同重物，滑提升相同重物，滑轮组轮组中中动动滑滑轮轮个数越多，机械效个数越多，机械效率越率越_，但越省力，但越省力评评估估交流交流倾倾斜程度一定的斜面，机斜程度一定的斜面，机械效率与物体沿斜面上升的械效率与物体沿斜面上升的高度无关高度无关滑滑轮组轮组的机械效率与物体的机械效率与物体上升的高度和上升的高度和绳绳子移子移动动的距的距离无关离无关低低 倾
10、斜程度倾斜程度粗糙程度粗糙程度高高高高提高机提高机械效率械效率的方法的方法 使接触面使接触面变变_；_斜面的斜面的倾倾斜角斜角度度 _动动滑滑轮轮的重；的重；_摩擦；摩擦；_物重物重公式公式推推导导增加增加光滑光滑增大增大减小减小减小减小 知识纵横知识纵横 不同机械做功对比不同机械做功对比图图161 归归 类类 示示 例例类型一类型一杠杆作图杠杆作图例例1：如图如图151所示，为了让杠杆静止在图中位置，请画出在所示，为了让杠杆静止在图中位置，请画出在A点所点所施加的最小动力施加的最小动力F及其力臂及其力臂l。图图151 如图所示如图所示 根据杠杆的平衡条件可知，在阻力和阻力臂不变的情况根据杠杆
11、的平衡条件可知，在阻力和阻力臂不变的情况下，动力臂越长，越省力，所以将支点下，动力臂越长，越省力，所以将支点O与动力作用点与动力作用点A相连即为相连即为最长力臂，然后过最长力臂，然后过A点向上垂直画出的力即为最小力点向上垂直画出的力即为最小力F F。类型二类型二杠杆平衡条件杠杆平衡条件例例2：2013佛山佛山 如图如图152所示，晓月利用铁架台、带有刻度的所示，晓月利用铁架台、带有刻度的杠杆、细线、若干钩码等实验装置探究杠杆的平衡条件。请你回杠杆、细线、若干钩码等实验装置探究杠杆的平衡条件。请你回答下列问题：答下列问题：图图152(1)在挂钩码前，晓月发现杠杆左端低，右端高，她将杠杆两端的平衡
12、在挂钩码前，晓月发现杠杆左端低，右端高，她将杠杆两端的平衡螺母向螺母向_调节，使杠杆在水平位置平衡。调节，使杠杆在水平位置平衡。右右(2)接着晓月在杠杆的两端挂上不同数量的钩码，移动钩码的位置，接着晓月在杠杆的两端挂上不同数量的钩码，移动钩码的位置，保持杠杆在水平位置平衡。其目的是：保持杠杆在水平位置平衡。其目的是：_；_。(3)改变钩码数量与位置，获取三组测量数据改变钩码数量与位置，获取三组测量数据(如下表所示如下表所示)，可以减，可以减小实验的小实验的_。根据表中的数据你得出杠杆的平衡条件是：。根据表中的数据你得出杠杆的平衡条件是：_，并完成下表中的空格。，并完成下表中的空格。实验实验次序
13、次序动力动力F1/N动力臂动力臂L1/cm阻力阻力F2/N阻力臂阻力臂L2/cm12.05.001.010.0022.010.002.010.0033.010.002.0_方便测量出两个力臂方便测量出两个力臂 满足平衡条件满足平衡条件15.00 误差误差F1L1F2L2 杠杆的水平调节方法是杠杆的水平调节方法是“左倾右调、右倾左调左倾右调、右倾左调”，所以观，所以观察题图知，应当向右调节平衡螺母使杠杆水平平衡。当杠杆处于察题图知，应当向右调节平衡螺母使杠杆水平平衡。当杠杆处于水平平衡时，作用在杠杆上的动力和阻力即两侧钩码的重力的方水平平衡时，作用在杠杆上的动力和阻力即两侧钩码的重力的方向恰好与
14、杠杆垂直，这时力的力臂就可以从杠杆上的刻度直接读向恰好与杠杆垂直，这时力的力臂就可以从杠杆上的刻度直接读出，因此，调节杠杆水平平衡是为了方便测量力臂。根据杠杆平出，因此，调节杠杆水平平衡是为了方便测量力臂。根据杠杆平衡等式计算出表格中漏填的数据为衡等式计算出表格中漏填的数据为15.00；多次测量的目的是为了；多次测量的目的是为了减小实验误差。减小实验误差。类型三类型三滑轮和滑轮组滑轮和滑轮组例例3：2013泉州泉州 如图如图153所示，用下列装置提升同一重物，若所示，用下列装置提升同一重物，若不计滑轮自重及摩擦，则最省力的是不计滑轮自重及摩擦，则最省力的是()图图153C 类型四类型四斜面和轮
15、轴斜面和轮轴例例4：如图如图154所示是日常生活或生产实践中使用的机械，能抽象所示是日常生活或生产实践中使用的机械，能抽象为轮轴的是为轮轴的是()图图154 A 桔槔属于杠杆，盘山公路应用了斜面，铁葫芦属于滑轮，桔槔属于杠杆，盘山公路应用了斜面，铁葫芦属于滑轮，所以选所以选A。方法集锦方法集锦 杠杆杠杆“最小力最小力”的做法的做法使用杠杆时，要使动力最小，必须动力臂最长。使用杠杆时，要使动力最小，必须动力臂最长。最长力臂的确定：最长力臂的确定：A.把支点和力的作用点相连作为最长力臂；把支点和力的作用点相连作为最长力臂；B.在滚动圆柱体时，把支点和圆心相连构成的直径作为最长力臂；在滚动圆柱体时，
16、把支点和圆心相连构成的直径作为最长力臂；C.对于长方体来说，对角线为最长力臂。对于长方体来说，对角线为最长力臂。类型五类型五三种功与机械效率三种功与机械效率例例1：如图如图162所示，用拉力所示，用拉力F使物体竖直匀速上升，下列说法正确使物体竖直匀速上升，下列说法正确 的是的是()A对物体做的功是额外功对物体做的功是额外功 B拉力拉力F做的功是有用功做的功是有用功 C拉力拉力F移动的距离是物体移动距离的移动的距离是物体移动距离的2倍倍 D增加物体重力可以增大滑轮组的机械效率增加物体重力可以增大滑轮组的机械效率 图图162D 利用滑轮组提升重物时，克服物体重力所做的功为有用利用滑轮组提升重物时，
17、克服物体重力所做的功为有用功，克服机械自重和摩擦做的功为额外功，拉力功，克服机械自重和摩擦做的功为额外功，拉力F做的功为总功，做的功为总功，故故A、B错误；分析题图知，由三股绳子承担物重，所以拉力错误；分析题图知，由三股绳子承担物重，所以拉力F移动移动的距离是物体移动距离的的距离是物体移动距离的3倍，故倍，故C错误；正确选项为错误；正确选项为D。类型六类型六机械效率及测量机械效率及测量例例2：2012遵义遵义 小明在小明在“测量滑轮组机械效率测量滑轮组机械效率”的实验中，所用装的实验中，所用装置如图置如图163所示，实验中每个钩码重所示，实验中每个钩码重2N，测得的数据如下表：，测得的数据如下
18、表：图图163 物理量物理量实验实验次数次数钩码总钩码总重重G/N钩码钩码上升上升的高度的高度h/m测测力力计计示示数数F/N测测力力计计移移动动距距离离s/m机械效机械效率率/%140.11.80.3260.12.40.383340.11.40.557440.21.41.057(1)在实验中，测绳端拉力在实验中，测绳端拉力F时，应尽量竖直向上时，应尽量竖直向上_拉动弹簧测拉动弹簧测力计且在拉动过程中读数。力计且在拉动过程中读数。(2)第第1次实验测得的机械效率为次实验测得的机械效率为_。(结果保留两位有效数字结果保留两位有效数字)匀速匀速 74%(3)分析表中数据可知：第分析表中数据可知：第
19、2次实验是用次实验是用_图做的；第图做的；第4次实验次实验是用是用_图做的。图做的。(均选填均选填“a”“b”或或“c”)(4)分析第分析第1、2次实验数据可知：使用同一滑轮组，次实验数据可知：使用同一滑轮组，_可以提可以提高滑轮组的机械效率；分析第高滑轮组的机械效率；分析第1、3次实验数据可知：使用不同的滑轮次实验数据可知：使用不同的滑轮组，提升相同的重物，动滑轮个数越多组，提升相同的重物，动滑轮个数越多(即动滑轮总重越重即动滑轮总重越重)，滑轮组，滑轮组的机的机 械效率械效率_。(5)分析第分析第3、4次实验数据可知，滑轮组的机械效率与物体被提升的高次实验数据可知，滑轮组的机械效率与物体被
20、提升的高度度_。b c越低越低无关无关 增加物重增加物重 滑轮组的机械效率与物重、动滑轮重、绳重及摩擦等多个滑轮组的机械效率与物重、动滑轮重、绳重及摩擦等多个因素有关，因此在实验过程中要采用因素有关，因此在实验过程中要采用“控制变量法控制变量法”。实验过程。实验过程中，操作的要求是：应当利用弹簧测力计竖直匀速向上提升重物，中，操作的要求是：应当利用弹簧测力计竖直匀速向上提升重物，否则测出的拉力不准确。否则测出的拉力不准确。类型七类型七功、功率、机械效率综合计算功、功率、机械效率综合计算例例3：2013德阳德阳 现有重现有重800 N的木箱的木箱A，小李同学想把它搬到高为，小李同学想把它搬到高为6m、长为、长为10m的斜面上。如图的斜面上。如图164所示，他站在斜面上，沿斜面所示，他站在斜面上，沿斜面向上用向上用600N的拉力使木箱的拉力使木箱A以以0.2m/s的速度匀速从斜面底端到达斜的速度匀速从斜面底端到达斜面顶端。求：面顶端。求：(1)小李同学拉木箱的功率是多大？小李同学拉木箱的功率是多大？(2)该斜面的机械效率是多少？该斜面的机械效率是多少？(3)木箱木箱A在斜面上匀速运动时受到的摩擦力是多大？在斜面上匀速运动时受到的摩擦力是多大？图图164答案答案(1)120 W (2)80%(3)120 N