教材同步復(fù)習(xí)第一部分第七章　簡單機械 知識思維導(dǎo)圖 知識要點歸納 1．定義：一根硬棒，在力的作用下能繞著①___________轉(zhuǎn)動，這根硬棒就是杠桿．2．杠桿的五要素知識點1杠桿(A卷必考；B卷必考)固定點O五要素支點杠桿繞著轉(zhuǎn)動的點，用字母O表示②________使杠桿轉(zhuǎn)動的力，用字母F1表示③________阻礙杠桿轉(zhuǎn)動的力，用字母F2表示動力臂從支點到④__________作用線的距離，用字母l1表示阻力臂從支點到⑤__________作用線的距離，用字母l2表示動力阻力動力F1阻力F2 3.杠桿的平衡條件(1)杠桿平衡：在力的作用下，如果杠桿處于靜止?fàn)顟B(tài)，或繞支點勻速轉(zhuǎn)動時，我們就可以認(rèn)為杠桿平衡了．(2)杠桿的平衡條件：動力×動力臂＝阻力×阻力臂，用符號表示為⑥______________.4．杠桿的分類(1)根據(jù)動力臂與阻力臂的關(guān)系，可將杠桿分為⑦_(dá)_______杠桿、⑧________杠桿、⑨________杠桿．既省力又省距離的杠桿是不存在的．F1l1＝F2l2省力費力等臂 (2)三種類型杠桿的相關(guān)比較＞＜＜＞＝5.探究杠桿的平衡條件(詳見核心素養(yǎng)實驗)． 【即時小練】1．正誤判斷(1)動力臂越長的杠桿越省力()(2)作用在杠桿上的動力和阻力一定同向()(3)杠桿所受的動力和阻力的方向一定相反()(4)杠桿的支點一定在杠桿上，且可以在杠桿上的任何位置()×××√ 2．填空下列常用的工具中屬于省力杠桿的是____________；屬于費力杠桿的是______________.①鑷子；②鍘刀；③理發(fā)剪刀；④天平；⑤啤酒瓶起子；⑥釣魚竿；⑦手推車；⑧筷子；⑨縫紉機腳踏板；⑩鋼絲鉗．②⑤⑦⑩①③⑥⑧⑨ 滑輪知識點2滑輪(A卷必考；B卷必考)等臂省力 s＝hs＝2hs＝3hF＝G 【即時小練】　正誤判斷1．滑輪組既可以省力又可以省距離()2．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()×× 知識點3機械效率(A卷必考；B卷必考)W有＋W額 有用功總功小于動滑輪 【即時小練】　正誤判斷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．做功越快的機械，它的機械效率越高()5．越省力的機械，機械效率越高()××√×× 教材圖片解讀 命題點　杠桿類型的判斷1．如圖甲所示的杠桿是________(選填“省力”或“費力”)杠桿，但______(選填“省”或“費”)距離；如圖乙所示的杠桿是________(選填“省力”或“費力”)杠桿，但______(選填“省”或“費”)距離．省力費費力省 命題點　定滑輪和動滑輪2．如圖甲所示，旗桿頂部的滑輪為______滑輪，它可以________________；如圖乙所示，電動起重機吊鉤處的滑輪為______滑輪，它可以________.定改變力的方向動省力 命題點　輪軸及其特點3．如圖所示均為簡單機械的一種，它們都屬于________(選填“杠桿”“滑輪”或“輪軸”)，它們都可以________，但不能省功．輪軸省力 命題點　斜面及其特點4．如圖所示汽車沿著盤山公路，可以駛上高聳入云的山峰．之所以把盤山公路修成這樣，是因為盤山公路相當(dāng)于簡單機械中的________，使用它可以________.斜面省力 核心素養(yǎng)實驗 【設(shè)計和進(jìn)行實驗】1．杠桿平衡狀態(tài)的判斷：處于靜止?fàn)顟B(tài)．2．選擇杠桿中點為支點的原因：消除杠桿自重對實驗的影響．3．杠桿平衡的調(diào)節(jié)：實驗前，左高左調(diào)，右高右調(diào)；實驗過程中不能調(diào)節(jié)平衡螺母．4．調(diào)節(jié)杠桿在水平位置平衡的目的：便于測量力臂.實驗1探究杠桿的平衡條件 【實驗現(xiàn)象及數(shù)據(jù)分析】5．如圖所示，彈簧測力計從豎直拉杠桿到傾斜拉杠桿，彈簧測力計的示數(shù)變化情況：拉力的力臂變小，彈簧測力計的示數(shù)變大.6．根據(jù)杠桿的平衡條件計算：①在杠桿平衡時，杠桿兩邊增減砝碼后，杠桿是否平衡；②力或力臂． 【交流與反思】7．將鉤碼換成彈簧測力計的好處：可以直接測出拉力的大小，實驗操作更方便．8．測量多組實驗數(shù)據(jù)的目的：避免實驗結(jié)論的偶然性，使其具有普遍性． 9．杠桿傾斜方向判斷：若F1l1≠F2l2，則哪邊乘積大，杠桿就向哪邊傾斜．10．不能得出正確實驗結(jié)論的原因：杠桿的支點未在杠桿中點處；杠桿未處于水平平衡狀態(tài)時讀取力臂．【實驗結(jié)論】動力×動力臂＝阻力×阻力臂(即F1l1＝F2l2)． 【例1】如圖甲為“探究杠桿的平衡條件”的實驗裝置．(1)實驗前如果發(fā)現(xiàn)杠桿左端偏高，則可將右端的平衡螺母向______端調(diào)節(jié)．實驗中總是讓杠桿在水平平衡狀態(tài)下進(jìn)行實驗，其原因主要是便于____________.左測量力臂 如圖甲是小明三次實驗的情景，實驗時所用的每個鉤碼重0.5N，杠桿上每一格長5cm，部分實驗數(shù)據(jù)已記錄在表格中.(2)將表格中的實驗數(shù)據(jù)補充完整．2實驗次序動力F1/N動力臂l1/cm阻力F2/N阻力臂l2/cm一1.510115二120___________三1201.51010 (3)小明第三次實驗填寫的數(shù)據(jù)存在錯誤，其錯誤是__________________.(4)實驗結(jié)束后，小明提出了新的探究問題：“若支點不在杠桿的中點時，杠桿的平衡條件是否仍然成立？”于是小明利用如圖甲第四次的裝置進(jìn)行探究，他發(fā)現(xiàn)在杠桿左端的不同位置用彈簧測力計豎直向上拉使杠桿處于平衡狀態(tài)時，測出的拉力大小都與杠桿的平衡條件不相符．其原因是__________________.(5)實驗操作中如果中軸線位置摩擦較大，會干擾甚至影響實驗的順利進(jìn)行，減小中軸處摩擦的可行方法是____________.動力臂測量錯誤杠桿自重的影響加潤滑油 (6)實驗過程中，小明發(fā)現(xiàn)鉤碼不夠，于是通過調(diào)節(jié)平衡螺母使杠桿平衡．他的做法________(選填“正確”或“錯誤”)，理由是______________________________.(7)實驗中，用如圖乙所示裝置的方式懸掛鉤碼，杠桿也能水平平衡(杠桿上每格等距)，但老師建議同學(xué)不宜采用這種方式．該種方式的不足之處是_____(填序號)．A．一個人無法獨立操作B．力臂與杠桿不重合C．力和力臂數(shù)目過多，不易得出結(jié)論D．杠桿受力不平衡錯誤實驗過程中不能調(diào)節(jié)平衡螺母C 【能力提升】(8)小明利用身邊的塑料直尺和若干硬幣來驗證杠桿平衡的條件，如圖丙所示，當(dāng)杠桿在水平位置平衡時，他測出從支點O到硬幣邊緣的距離作為力臂l1和l2的大小，他測力臂的方法是________(選填“正確”或“錯誤”)的．如果將兩邊的硬幣以相同速度同時勻速向支點移動的過程中，則杠桿____________(選填“仍平衡”“向左傾斜”或“向右傾斜”)．錯誤向左傾斜 (9)小明想能不能借助杠桿測出一個小球的密度呢？于是他設(shè)計了如圖丁的實驗：①將小球掛在杠桿的A端，將鉤碼掛在杠桿的B點，杠桿在水平位置平衡(杠桿重力忽略不計)； ②用刻度尺測出OB的長度l1；③將小球浸沒在水中(ρ小球＞ρ水)，將鉤碼移至C點，杠桿仍在水平位置平衡；④用刻度尺測出OC的長度l2；⑤小球密度的表達(dá)式ρ小球＝___________(用實驗測得的物理量以及已知量ρ水表示)． 實驗2測量滑輪組的機械效率 3．控制變量法的應(yīng)用(1)探究滑輪組的機械效率與物重的關(guān)系：控制同一滑輪組提升重物的高度相同，改變滑輪組所吊鉤碼的數(shù)量．(2)探究滑輪組的機械效率與動滑輪重力大小的關(guān)系：控制滑輪組提升重物的質(zhì)量和高度相同，改變動滑輪的重力．(3)探究滑輪組的機械效率與所提重物高度的關(guān)系：控制同一滑輪組提升重物的質(zhì)量相同，改變提升重物的高度． 【交流與反思】7．影響滑輪組機械效率的因素：物體的重力、動滑輪的重力、繩子與滑輪之間的摩擦力．8．提高滑輪組機械效率的方法：①用同一滑輪組，提升物體的重力越大，滑輪組的機械效率越高；②所掛重物相同時，動滑輪越輕，滑輪組的機械效率越高；③減小機械摩擦. 【例2】某實驗小組的同學(xué)用如圖甲所示的器材，測量滑輪組的機械效率． (1)該實驗小組的同學(xué)將圖甲中的物體換成鉤碼，采用圖乙所示的繞線方法，測得滑輪組的機械效率如表所示．實驗次序鉤碼重力G/N鉤碼上升高度h/m拉力F/N拉力F通過的距離s/m機械效率η/%10.500.200.420.406021.000.200.760.4031.500.201.050.407142.000.201.380.407252.500.201.680.4074 第2次實驗中，滑輪組的機械效率η2＝______%(計算結(jié)果保留整數(shù)位)．(2)請根據(jù)表中的數(shù)據(jù)，在如圖丁所示的坐標(biāo)系中用光滑曲線畫出η與G的關(guān)系圖像．66 【答案】如答圖所示． (3)根據(jù)以上信息，可以得出：隨著提升物重的增加，滑輪組的機械效率________(選填“增大”“減小”或“不變”)．(4)本次實驗中，除物重外，影響該滑輪組機械效率的主要因素還有①________________；②______________.(5)在某一次測量中，該實驗小組的同學(xué)將圖乙中F的方向改為圖丙所示，其他條件不變，滑輪組的機械效率________(選填“會”或“不會”)改變．增大動滑輪的重力繩重及摩擦不會 【能力提升】(6)在測拉力時，該實驗小組的同學(xué)使彈簧測力計做加速直線運動，該實驗小組的同學(xué)測得的機械效率與正確操作相比________(選填“偏大”“偏小”或“不變”)．(7)完成實驗后，該小組的小明同學(xué)發(fā)現(xiàn)繩端移動的距離始終與鉤碼提升高度有固定的倍數(shù)關(guān)系，于是他認(rèn)為：鉤碼數(shù)量一定時，無論將鉤碼提升多高，都不影響該滑輪組的機械效率．該小組的小芳則認(rèn)為：鉤碼提升的高度不同，有用功就不同，機械效率就變化了．你認(rèn)為________的看法是正確的，理由：_______________________________________________________________________________________________________.偏小小明影響滑輪組機械效率的因素為物體的重力、動滑輪的重力、繩子與滑輪之間的摩擦力，與物體被提升的高度無關(guān) 重點難點突破 類型一　畫力臂【例1】如圖是一種抽水馬桶的水箱自動上水的裝置示意圖．當(dāng)水箱內(nèi)的水達(dá)到一定深度時，浮標(biāo)帶動杠桿壓住入水口，停止上水．請在圖中畫出F1、F2的力臂l1、l2，O為支點．重難點1杠桿作圖 【答案】如答圖所示． 【變式1】如圖所示，用輕質(zhì)桿將一電燈吊起，O點是支點．請畫出動力F1的力臂l1和阻力F2的示意圖．【答案】如答圖所示． 類型二　畫最小力【例2】如圖是一個月亮形開瓶器，開瓶時，開瓶器可以看成一個杠桿，請在圖中畫出支點O和在A點施加的最小動力F1.【答案】如答圖所示． 【變式2】如圖所示，OAB為輕質(zhì)杠桿，O為支點，請在圖中B點處畫出能使杠桿保持平衡的最小力F的示意圖．【答案】如答圖所示． 【方法指導(dǎo)】1．杠桿力臂的畫法(1)找點：確定支點O；(2)畫線：畫動力作用線及阻力作用線，畫的時候用虛線將力的作用線延長；(3)作垂線段：從支點O向力的作用線引垂線，畫出垂足；(4)標(biāo)三要點(垂足、力臂、力)：從支點到垂足的距離就是力臂，在旁邊標(biāo)上字母l1或l2，分別表示動力臂或阻力臂． 2．杠桿“最小力”的作圖步驟(1)動力作用點要選在杠桿上距支點最遠(yuǎn)處；(2)連接動力作用點和支點；(3)過動力作用點，作其與支點連線的垂線；(4)根據(jù)動力和阻力使杠桿轉(zhuǎn)動的方向相反，確定動力的方向，并標(biāo)上字母． 【例3】如圖所示，輕質(zhì)杠桿OA可繞O點無摩擦轉(zhuǎn)動，A點處掛一個重為20N的物體，B點處施加一個豎直向上的力F，杠桿在水平位置平衡，且OB∶AB＝2∶1.則F＝______N，它是________(選填“省力”或“費力”)杠桿．重難點2杠桿的平衡條件及應(yīng)用30費力 【變式3】如圖所示，小轎車的方向盤相當(dāng)于一個輪軸，若F1＝20N，方向盤的半徑為20cm.軸的直徑為4cm，不計摩擦阻力，則F2＝_______N.門鎖的把手相當(dāng)于一個________(選填“省力”或“費力”)輪軸．200省力 【變式4】如圖所示，AB為能繞B點轉(zhuǎn)動的輕質(zhì)杠桿，中點C處用細(xì)線懸掛一重物，在A端施加一個豎直向上大小為20N的拉力F，使杠桿在水平位置保持平衡，則物重G＝______N.若保持拉力方向不變，將A端緩慢向上提升一小段距離，在提升的過程中，拉力F將________(選填“增大”“不變”或“減小”)．40不變 【方法指導(dǎo)】1．杠桿平衡的判斷方法當(dāng)F1l1＞F2l2時，杠桿沿F1的方向轉(zhuǎn)動；當(dāng)F1l1＝F2l2時，杠桿處于平衡狀態(tài)；當(dāng)F1l1＜F2l2時，杠桿沿F2的方向轉(zhuǎn)動．2．動態(tài)杠桿分析(1)支點在中間的動態(tài)杠桿當(dāng)支點兩邊的力臂發(fā)生增大的變化時，增大量大的那邊會下沉；當(dāng)支點兩邊的力臂發(fā)生減小變化時，減小量小的那邊會下沉． (2)支點在一側(cè)的動態(tài)杠桿解答此類題時，主要找特殊點：①杠桿轉(zhuǎn)到水平位置時，阻力臂達(dá)到最大值；②當(dāng)動力的作用線經(jīng)過支點時，動力臂為零，分析時可視為最小值判斷． 【例4】用如圖所示的滑輪組提升300N重物，在繩子自由端施加的拉力為125N,4s內(nèi)重物勻速上升2m，不計繩重和輪、軸間摩擦．則()A．繩子自由端移動的距離為4mB．動滑輪重50NC．拉力做功的功率為150WD．此過程滑輪組的機械效率為80%重難點3機械效率的相關(guān)計算D 【變式5】用如圖所示的滑輪組將重60N的貨物勻速提升1m的過程中，所用拉力F＝40N．不計繩重及滑輪與軸之間的摩擦．求：(1)上述過程中的有用功W有．(2)上述過程中提升動滑輪所做的額外功W額．(3)若用該滑輪組勻速提起80N的貨物，則滑輪組的機械效率η為多大？ 解：(1)有用功：W有＝Gh＝60N×1m＝60J.(2)由題圖可知，n＝2，則繩端移動的距離s＝nh＝2×1m＝2m，拉力做的總功：W總＝Fs＝40N×2m＝80J，不計繩重及滑輪與軸之間的摩擦，提升動滑輪所做的額外功：W額＝W總－W有＝80J－60J＝20J. 重慶真題精練 1．【2020·重慶A卷14(2)題1分】在圖中力F作用在杠桿的A端，畫出它的力臂l.【答案】如答圖所示．命題點1杠桿相關(guān)作圖 2．【2020·重慶B卷14(2)題1分】如圖所示，硬棒OB能繞支點O轉(zhuǎn)動，A處用繩子拉住固定在墻壁上．畫出拉力F的力臂(用l表示)．【答案】如答圖所示． 3．【2016·重慶A卷14題(2)1分】如圖甲所示是生活中常見的壁燈，圖乙是根據(jù)壁燈建立的杠桿模型，請在圖乙中畫出并標(biāo)明電燈受到重力的力臂l. 【答案】如答圖所示． 4．【2016·重慶B卷14題(2)1分】如圖所示，杠桿OA在動力F的作用下可繞O點轉(zhuǎn)動，請畫出動力F的力臂l.【答案】如答圖所示． 5．(2019·重慶A卷5題3分)如圖所示，下列情景中描述正確的是()A．圖甲中下滑的小朋友的慣性越來越大B．圖乙中小朋友玩的蹺蹺板利用了杠桿原理C．圖丙中滑雪手套有凹凸的花紋是為了減小摩擦D．圖丁中硬幣躍過木塊，利用了流速越大流體壓強越大的知識命題點2杠桿平衡條件的應(yīng)用及相關(guān)計算B 【解析】慣性的大小只與質(zhì)量有關(guān)，與速度無關(guān)，小朋友下滑過程中質(zhì)量不變，則慣性不變，故A錯誤；在左右兩個壓力的作用下，蹺蹺板繞著中間的固定點轉(zhuǎn)動，所以蹺蹺板利用了杠桿原理，故B正確；滑雪手套表面有凹凸不平的花紋，目的是增大摩擦力，故C錯誤；硬幣躍過木塊，是因為流速越大流體壓強越小，故D錯誤． 6．(2019·重慶B卷5題3分)如圖所示，在“探究杠桿平衡條件”實驗中，彈簧測力計從位置A逆時針轉(zhuǎn)到位置B，杠桿仍在水平位置平衡，則彈簧測力計的示數(shù)將()A．變大B．變小C．不變D．不能確定A 【解析】彈簧測力計從位置A逆時針轉(zhuǎn)到位置B，杠桿仍在水平位置平衡，根據(jù)杠桿平衡條件：F1l1＝F2l2，阻力和阻力臂不變，動力臂變小了，所以動力變大． 7．(2017·重慶A卷19題8分)圖甲是《天工開物》中記載的三千多年前在井上汲水的桔槔，其示意圖如圖乙．輕質(zhì)杠桿的支點O距左端l1＝0.5m，距右端l2＝0.2m．在杠桿左端懸掛質(zhì)量為2kg的物體A，右端掛棱長為0.1m的正方體B，杠桿在水平位置平衡時，正方體B對地面的壓力為20N．求： (1)此時杠桿左端所受拉力大小為多少牛頓？(2)正方體B的密度為多少千克每立方米？(3)若該處為松軟的泥地，能承受最大壓強為4×103Pa，為使杠桿仍在水平位置平衡，物體A的重力至少為多少牛頓？ 8．(2020·重慶A卷7題3分)滑輪是提升重物時經(jīng)常用到的一種機械，工人師傅用500N的拉力F，利用如圖所示的滑輪將重800N的重物在30s內(nèi)勻速提高了6m，下列判斷正確的是()A．繩端移動的速度為0.2m/sB．該滑輪的機械效率為62.5%C．工人師傅拉繩子的功率為200WD．提升重物所做的有用功為3000J命題點3滑輪的相關(guān)計算C 9．(2020·重慶B卷7題3分)如圖所示，是某建筑工地使用的一種起重機的滑輪組．一次提升貨物A的質(zhì)量為2.7×103kg，30s內(nèi)貨物A被勻速提升了3m，動滑輪的重為3×103N(不計起重機鋼繩重和一切摩擦，g取10N/kg)．下列分析中正確的是()A．鋼繩自由端的移動速度為0.1m/sB．拉力F的功率為1.5×103WC．滑輪組的機械效率為90%D．鋼繩的拉力F的大小為1.0×104NC 10．(2018·重慶A卷7題3分)工人用如圖所示的動滑輪，將重1000N的物體在5s內(nèi)勻速豎直提升了1m，人對繩自由端的拉力F為600N，不計繩重和摩擦．以下結(jié)論正確的是()A．動滑輪的有用功為600JB．動滑輪的重力為400NC．滑輪的機械效率為83.3%D．拉力F的功率為120WC 11．(2017·重慶A卷7題3分)工人師傅用如圖所示的滑輪組，將重為800N的物體緩慢勻速豎直提升3m，人對繩端的拉力F為500N，不計繩重和滑輪轉(zhuǎn)軸處的摩擦，則()A．繩子自由端移動的距離為9mB．動滑輪的重力為200NC．人通過滑輪組做的有用功為1500JD．滑輪組的機械效率為53.3%B 12．(2017·重慶B卷7題3分)工人師傅利用如圖所示的兩種方式，將重均為300N的貨物從圖示位置向上緩慢提升一段距離．F1、F2始終沿豎直方向；圖甲中OB＝2OA，圖乙中動滑輪重為60N，重物上升速度為0.01m/s.不計杠桿重、繩重和摩擦，則下列說法正確的是()A．甲乙兩種方式都省一半的力B．甲方式F1由150N逐漸變大C．乙方式機械效率約為83.3%D．乙方式F2的功率為3WC 13.(2019·重慶A卷11題2分)用如圖的滑輪組將一個重為180N的物體沿豎直方向在10s內(nèi)勻速提升2m，所用的拉力為100N,10s內(nèi)拉力F的功率為______W，該滑輪組的機械效率為______%.6060 14.(2019·重慶B卷11題2分)如圖所示，用大小為500N的拉力F通過滑輪組將重為800N的物體勻速提升10cm，不計繩重與摩擦，拉力F移動的距離為______cm，滑輪組的機械效率是______%.2080