中考物理一轮复习单元复习课件第十五单元 简单机械及机械效率 (含答案)

这是一份中考物理一轮复习单元复习课件第十五单元 简单机械及机械效率 (含答案)，共52页。PPT课件主要包含了知识清单，考向一，杠杆的分类，考向二，杠杆平衡条件及应用，考向三，杠杆作图，考向四，探究杠杆平衡条件，顺时针转动等内容，欢迎下载使用。

1.杠杆：在力的作用下能绕着固定点转动的硬棒，这根硬棒就叫杠杆。（1）“硬棒”泛指有一定长度的，在外力作用下不变形的物体。（2）杠杆可以是直的，也可以是任何形状的。2.杠杆的五要素：（1）支点：杠杆绕着转动的固定点，用字母“O”表示。它可能在棒的某一端，也可能在棒的中间，在杠杆转动时，支点是相对固定；（2）动力：使杠杆转动的力叫动力，用“F1”表示；（3）阻力：阻碍杠杆转动的力叫阻力，用“F2”表示；（4）动力臂：从支点到动力作用线的垂直距离，用“l1”表示；（5）阻力臂：从支点到阻力作用线的垂直距离，用“l2”表示。
注意：无论动力还是阻力，都是作用在杠杆上的力，但这两个力的作用效果正好相反。一般情况下，把人施加给杠杆的力或使杠杆按照人的意愿转动的力叫做动力，而把阻碍杠杆按照需要方向转动的力叫阻力。力臂是点到线的距离，而不是支点到力的作用点的距离。力的作用线通过支点的，其力臂为零，对杠杆的转动不起作用。
3.杠杆的平衡条件（1）杠杆的平衡：当杠杆在动力和阻力的作用下静止时，我们就说杠杆平衡了。（2）杠杆的平衡条件：动力×动力臂=阻力×阻力臂，或F1l1=F2l2。4.杠杆的应用（1）省力杠杆：动力臂l1＞阻力臂l2，则平衡时F1＜F2，这种杠杆使用时可省力（即用较小的动力就可以克服较大的阻力），但却费了距离（即动力作用点移动的距离大于阻力作用点移动的距离，并且比不使用杠杆，力直接作用在物体上移动的距离大）。（2）费力杠杆：动力臂l1＜阻力臂l2，则平衡时F1＞F2，这种杠杆叫做费力杠杆。使用费力杠杆时虽然费了力（动力大于阻力），但却省距离（可使动力作用点比阻力作用点少移动距离）。
（3）等臂杠杆：动力臂l1=阻力臂l2，则平衡时F1=F2，这种杠杆叫做等臂杠杆。使用这种杠杆既不省力，也不费力，即不省距离也不费距离。既省力又省距离的杠杆时不存在的。
要点诠释一：杠杆示意图的画法（1）根据题意先确定支点O；（2）确定动力和阻力并用虚线将其作用线延长；（3）从支点向力的作用线画垂线，并用l1和l2分别表示动力臂和阻力臂；第一步：先确定支点，即杠杆绕着某点转动，用字母“O”表示。第二步：确定动力和阻力。人的愿望是将石头翘起，则人应向下用力，画出此力即为动力用“F1”表示。这个力F1作用效果是使杠杆逆时针转动。而阻力的作用效果恰好与动力作用效果相反，在阻力的作用下杠杆应朝着顺时针方向转动，则阻力是石头施加给杠杆的，方向向下,用“F2”表示如图所示。
要点诠释一：杠杆示意图的画法第三步：画出动力臂和阻力臂，将力的作用线正向或反向延长，由支点向力的作用线作垂线，并标明相应的“l1”“l2”， “l1”“l2”分别表示动力臂和阻力臂，如图所示。
要点诠释二：探究杠杆平衡条件1.实验内容【实验目的】杠杆平衡条件实验验证。【实验器材】铁架台、带刻度的杠杆、钩码。【实验原理】动力×动力臂=阻力×阻力臂 。【实验步骤】一、组装、调节杠杆，使横梁平衡（调节杠杆两端的平衡螺母）。
要点诠释二：探究杠杆平衡条件1.实验内容二、用细线在左右两端悬挂数量不同的钩码，左为动力，右为阻力。固定动力臂和动力不变，选取适当的阻力（钩码个数），移动阻力位置，直至杠杆平衡。分别记录动力、动力臂和阻力、阻力臂，并计入表格。三、重复上述步骤两次（要求每次必须改变动力和动力臂），并计入表格。四、分别计算每次试验的动力×动力臂和阻力×阻力臂，填入表格。
要点诠释二：探究杠杆平衡条件五、实验表格六、整理器材。【实验结论】动力×动力臂=阻力×阻力臂。
要点诠释二：探究杠杆平衡条件2.考查内容
典例一：（2021·广东深圳市）下列杠杆中属于费力杠杆的是（ ）。
典例二：（2021·河南中考真题）如图工人师傅正在使用一根硬棒撬动石头，使用此硬棒（ ）。A．省力且省距离B．省力但费距离 C．费力且费距离 D．费力但省距离
典例三：（2021·广西南宁市）图是小华在劳动教育实践活动中体验中国传统农耕“春稻谷”的示意图。小华若要更省力，下列做法可行的是（ ）。A．支点不动，脚在杆上的位置前移；B．将支点靠近人，脚在杆上的位置不动；C．将支点靠近人，同时脚在杆上的位置前移；D．将支点远离人，同时脚在杆上的位置后移
典例四：（2021·江苏泰州市）如图，在均匀杠杆的A处挂3个钩码，B处挂2个钩码，杠杆恰好在水平位置平衡。下列操作中，仍能使杠杆在水平位置平衡的是（所用钩码均相同）（ ）。A．两侧钩码同时向支点移动一格；B．两侧钩码下方同时加挂一个钩码；C．左侧加挂一个钩码，右侧加挂两个钩码；D．左侧拿去一个钩码，右侧钩码向左移动一格
典例五：（2021·山东枣庄市）如图所示，一根质地均匀的木杆可绕O点自由转动，在木杆的右端施加一个始终垂直于木杆的作用力F，使木杆从OA位置匀速转到OB位置的过程中，力F的大小将（ ）。A．先变大，后变小 B．先变小，后变大 C．一直是变大的 D．一直是变小的
典例六：（2021·辽宁中考真题）如图甲所示为搬花神器，用它把花盆抬起时，相当于一个绕O点转动的杠杆。其简化示意图如图乙所示，请在乙图中画出：（1）花盆所受重力的示意图（O'为其重心）；（2）杠杆平衡时作用在A点的最小动力F1及其力臂l1。
典例七：（2021·湖南常德市）在图中画出力F的力臂。
典例八：（2021·陕西中考真题）在：“探究杠杆平衡条件”的实验中：（1）为方便测量力臂，实验前应先调节杠杆两端的平衡螺母，使之在______位置平衡；（2）如图-1，此时杠杆处于平衡状态，如果在杠杆两端各挂一个相同的钩码，杠杆将______（选填“保持平衡”“顺时针转动”或“逆时针转动”）；（3）如图-2是一个加宽的杠杆装置，此时杠杆处于平衡状态。若只将左侧的钩码改挂到A点正上方的B点，力臂是线段______（选填“OA”“OB”或“AB”），此时杠杆______（选填“仍能”或“不能”）保持平衡。
1.滑轮定义：周边有槽，中心有一转动的轮子叫滑轮。因为滑轮可以连续旋转，因此可看作是能够连续旋转的杠杆，仍可以用杠杆的平衡条件来分析。根据使用情况不同，滑轮可分为定滑轮和动滑轮。2.定滑轮（1）定义：工作时，中间的轴固定不动的滑轮叫定滑轮。（2）实质：是个等臂杠杆。轴心O点固定不动为支点，其动力臂和阻力臂都等于圆的半径r，根据杠杆的平衡条件可知，因为重物匀速上升时不省力。（3）特点：不省力，但可改变力的方向。所谓“改变力的方向”是指我们施加某一方向的力能得到一个与该力方向不同的力。
（4）动力移动的距离与重物移动的距离相等。对于定滑轮来说，无论朝哪个方向用力，定滑轮都是一个等臂杠杆，所用拉力都等于物体的重力G。（不计绳重和摩擦）3.动滑轮（1）定义：工作时，轴随重物一起移动的滑轮叫动滑轮。（2）实质：是一个动力臂为阻力臂二倍的杠杆。（3）特点：省一半力，但不能改变力的方向。（4）动力移动的距离是重物移动距离的2倍。
4.滑轮组（1）定义：由若干个定滑轮和动滑轮匹配而成。（2）特点：可以省力，也可以改变力的方向。使用滑轮组时，有几段绳子吊着物体，提起物体所用的力就是物重的几分之一，即 （条件：不计动滑轮、绳重和摩擦）。注意：如果不忽略动滑轮的重量则：（3）动力移动的距离S和重物移动的距离h的关系是：使用滑轮组时，滑轮组用n段绳子吊着物体，提起物体所用的力移动的距离就是物体移动距离的n倍，即S=nh。
4.滑轮组（4）绳子端的速度与物体上升的速度关系：5.斜面是一种可以省力的简单机械，但却费距离。6.当斜面高度h一定时，斜面L越长，越省力（即F越小）；当斜面长L相同时，斜面高h越小，越省力（即F越小）；当斜面L越长，斜面高h越小时，越省力（即F越小）。
要点诠释：滑轮组及其应用1.滑轮组：滑轮组是由若干个定滑轮和动滑轮匹配而成，可以达到既省力又改变力作用方向的目的。使用中，省力多少和绳子的绕法有关，决定于滑轮组的使用效果。2.滑轮组用几段绳子吊着物体，提起物体所用的力就是总重的几分之一。使用滑轮组虽然省了力，但费了距离，动力移动的距离大于重物移动的距离。3.滑轮组的用途：为了既节省又能改变动力的方向，可以把定滑轮和动滑轮组合成滑轮组。4.几个关系（滑轮组竖直放置时）：（1）s=nh ；(2)F=G总 /n（不计摩擦）；其中 s：绳端移动的距离，h：物体上升的高度，G总：物体和动滑轮的总重力，F：绳端所施加的力 n：拉重物的绳子的段数（F=1/n×（G物+G动））。
要点诠释：滑轮组及其应用在绕时遵循：奇动（滑轮）偶定（滑轮）的原则：根据F=(1/n)G可知，不考虑摩擦及滑轮重，要使2400N的力变为400N需六段绳子，再根据偶定奇动原则，有偶数段绳子，故绳子开端应从定滑轮开始，因为要六段绳子，所以需要三个并列的整体动滑轮，对应的，也需要三个并列的定滑轮，从定滑轮组底部的勾勾处绕起，顺次绕过第一个动滑轮，第一个定滑轮，第二个…直到最后一段绳子绕过第三个定滑轮，此时绳子方向即向下，且会使拉力为400N（不考虑摩擦与滑轮重）。
典例一：（2021·内蒙古中考真题）升国旗时，旗手缓缓向下拉绳子，旗子就会徐徐上升，如图所示，关于旗杆上端定滑轮的作用，说法正确的是（ ）。A．省力 B．省功 C．费力 D．改变力的方向
典例二：（2021·湖南岳阳市）A中的杠杆和物体处于静止状态，B、C、D中的物体被匀速吊起，所有物体重力均为G，不计动滑轮重力、绳重和一切摩擦，则所用拉力F最小的是（ ）。
典例三：（2021·云南中考真题）如图甲所示，用动滑轮将正方体物块从装有水的容器底部缓慢匀速提起，拉力F随提升高度h变化的关系如图乙所示。物块完全离开水面后，动滑轮的机械效率为87.5%，绳重和摩擦忽略不计，下列选项正确的是（ ）。A．物块的边长为0.6m；B．动滑轮重为300N；C．提升物块完全离开水面前，动滑轮的机械效率大于87.5%；D．将物块提升至上表面与水面相平的过程中拉力F做的功为1650J
滑轮组的应用及其简单计算
典例四：（2021·广东中考真题）用图甲的滑轮组提升重200N的物体，已知拉力F为80N，不计绳重和摩擦，物体和绳子自由端的运动情况如图乙所示，反映绳子自由端运动的图线是______（选填“A”或“B”），动滑轮重为______N，3s内对物体做的有用功为______J。
典例五：（2021·四川凉山彝族自治州）如图所示，利用轻质滑轮匀速拉动水平地面上重300N的A物体，使A物体在10s内向右移动了2m，若A物体受到的摩擦力大小为20N，拉力F大小为50N，则：弹簧测力计的示数为______；水平拉力F所做的功为______，功率为______；滑轮的机械效率为_______。
典例六：（2021·湖北中考真题）如图所示，工人用300N的拉力，把一重为500N的货物G用滑轮组提升了3m （忽略摩擦及绳重）。求∶（1）工人做的有用功；（2）滑轮组的机械效率（结果保留一位小数）；（3）动滑轮重。
典例七：（2021·江苏中考真题）按要求作图如图乙所示，用两个滑轮组成滑轮组提升重物，请画出滑轮组最省力的绕法。
１.有用功：对机械、活动有用的功。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：并非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：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：有用功跟总功的比值。机械效率计算公式：
5.滑轮组的机械效率（不计滑轮重以及摩擦时）（1）滑轮组（竖直方向提升物体）：（G为物重，h为物体提升高度，F为拉力，S为绳子自由端走的距离）。 （2）滑轮组（水平方向拉动物体）：（f为摩擦力，l为物体移动距离，F为拉力，S为绳子自由端走的距离）。 6.斜面的机械效率：(h为斜面高，S为斜面长，G为物重，F为沿斜面对物体的拉力)。
要点诠释：1.机械效率是学生学习的重点和难点，它把简单机械和功紧密地联系起来，综合性较强，学生较难理解。根据人们使用机械的不同，有用功的计算也不尽相同。例如：若使用机械的目的是提升重物，那么克服物体的重力做的功就是有用功。如果使用机械的目的是在水平面上平移重物，那么克服物体与水平面间的摩擦力做的功就是有用功。2.如果有用功不变，我们可以通过减小额外功(减少机械自重、减少机械的摩擦)来增大机械效率；如果额外功不变，我们可以通过增大有用功来提高机械效率；（例如，在研究滑轮组的机械效率时，我们会发现同一个滑轮组，提起的重物越重，机械效率越高，就是这个道理）；当然了，如果能在增大有用功的同时，减小额外功更好。
要点诠释：3.滑轮组机械效率影响因素：影响滑轮组机械效率的因素是物重，其次才是滑轮重、绳重和摩擦。无论你用同一滑轮组吊起一根绣花针或一个重量远远大于动滑轮的重物，你都需要把动滑轮举上去，还要克服绳重与摩擦，前者额外功远远大于有用功，其机械效率几乎为零，后者额外功在总功中占的比值就小得多，所以物重越大，机械效率就越高。主要因素：物体重力一定时，动滑轮越重，机械效率越低，动滑轮重一定时，物体重力越大，机械效率越高。机械效率是反映机械性能的优劣的重要标志之一。总功等于有用功与额外功之和，因而有用功只占总功的一部分。显然，有用功所占比例越大，机械对总功的利用率就越高，机械的性能就越好。
典例一：（2021·辽宁中考真题）用如图所示的滑轮组，匀速直线拉动水平地面上重为35N的物体，手的拉力为20N，物体移动的速度为0.1m/s，物体受到地面的摩擦力为32N，不计绳重、滑轮组的摩擦，下列说法正确的是（ ）。A．滑轮组的机械效率为80% B．动滑轮重为5NC．拉力的功率为2W D．10s内物体的重力做功为35J
典例二：（2021·黑龙江中考真题）利用如图所示的滑轮组实验装置，小宇在10s内用500N的拉力，将重800N的物体匀速吊起2m的高度，则所做的有用功为______J，滑轮组的机械效率为______。
典例三：（2021·山东枣庄市）如图所示，工人师傅用150N的拉力，使重为1000N的物体以0.2m/s的速度在地面上沿水平方向做匀速直线运动，已知物体在运动时受到地面的摩擦力为物重的0.2倍。不计绳重及绳与滑轮、滑轮与轴之间的摩擦。求：（1）工人师傅拉力的功率；（2）动滑轮的重；（3）若物重增大到2000N，则滑轮组的机械效率是多少？
1.下列关于动力F1力臂的作图中，正确的是（ ）。
2.用一条长2m的扁担挑物品，前后两端分别挂有300N和200N的箱子。要使扁担保持水平平衡，肩应离扁担前端多远？
3.如图所示，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（　）。
4.如图所示的装置中，不计滑轮摩擦，当水平向右的拉力F=5N时，物体恰能匀速的向右运动，求物体所受地面摩擦力的大小。
5.如图所示，用一细线悬挂一根粗细均匀的轻质细麦秸杆，使其静止在水平方向上，O为麦秸杆的中点，这时有两只大肚皮的蚂蚁同时从O点分别向着麦秸杆的两端匀速爬行，在蚂蚁爬行的过程中麦秸杆在水平方向始终保持平衡，则（ ）。A．两蚂蚁的质量一定相等；B．两蚂蚁的爬行速度大小一定相等；C．两蚂蚁的质量与爬行速度大小的乘积一定相等；D．两蚂蚁对麦秸秆的压力一定相等
6.杆秤结构简单，使用和携带都很方便，深受人们的青睐，在我国流传已上千年，如图所示，用杆秤测量一条鱼的质量，当秤钩挂在A点，绳钮挂在O点（支点），秤锤挂在B点时，杆秤处于平衡状态，AO是10cm，BO是30cm，秤锤的质量是0.5kg(g=10N/kg)。①求鱼的质量是多少？②有一杆秤看起来破旧不堪，尾部折断一截，针对这一现象小明和小亮有不同的看法，小明认为：该商贩是为了节俭，舍不得买新秤，小亮认为：该商贩是故意为之，他的真正目的是坑骗消费者，你认为谁的说法正确呢？请说明理由。
小亮的观点正确，秤的尾部缺少一截支点右侧杆的重心向移动，使零刻点右移，所以称量值的实际值偏大
7.在“探究杠杆的平衡条件”实验中：（1）实验前，发现杠杆左端偏高，应向____端调节螺母，使杠杆在水平位置平衡。（2）如图所示，把钩码挂在杠杆左侧A点，为使OB成为力臂，应在B点沿着________的方向拉动弹簧测力计，使杠杆在水平位置平衡。（3）若每个钩码重为0.5N，将A点的钩码全部移到B点，弹簧测力计作用在C点，为使杠杆在水平位置平衡，所加最小力为____N。
8.如图所示，用滑轮组提起重400牛顿的货物，所用的拉力F是250牛顿，绳子的自由端被拉下4米，求总功、有用功、滑轮的机械效率各是多少?
9.（多选）如图所示，分别用甲、乙两个滑轮组提起重力G1=G2的重物至相同的高度h，若所用拉力F1=F2，已知甲的机械效率50％，则（不计绳重及摩擦）（ ）。A．乙的机械效率75%；B．乙的机械效率80%；C．拉力F1做的功与拉力F2做的功之比3:2；D．甲、乙两个滑轮组中的动滑轮重之比3:1
10.某建筑工地用图所示的滑轮组提升重物，人对绳的拉力F为400N，能将75kg的物体以0.1m/s的速度匀速提升，则拉力F的功率为_________W，此时滑轮组的机械效率为_________%（不计绳重和摩擦）。