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一、思維導圖
二、知識點過關
知識點一:杠杆
1.杠杆的定義
在力的作用下能繞着固定點轉動的硬棒,叫做杠杆。(如跷跷闆)
【注意】杠杆可以是直的,也可以是彎,可以是各種各樣的形狀,但是它一定是硬棒。
2.杠杆五要素
①支點:杠杆繞着轉動的固定點,用O表示。
②動力:使杠杆轉動的力,用F1表示。
③阻力:阻礙杠杆轉動的力,用F2表示。
④動力臂:從支點到動力作用線的距離,用l1表示。
⑤阻力臂:從支點到阻力作用線的距離,用l2表示。(力的作用線:通過力的作用點,沿力的方向所畫的一條直線)
【注意】支點一定在杠杆上,而力臂不一定在杠杆上;動力和阻力的作用點都在杠杆上;力臂是支點到力的作用線的距離,而不是到作用點的距離。(認真差別作用線與作用點)
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關于杠杆,下列說法中正确的是( )
A.杠杆一定是直的
B.使用杠杆時可以省力同時又省距離
C.動力臂一定等于支點到動力作用點的距離
D.動力臂不僅與動力作用點的位置有關,而且還跟動力的方向有關
3.力臂的畫法
一定點(支點),二畫線(力的作用線),三從點(支點)向線(力的作用線)引垂線,支點到垂足的距離即為力臂,并表上相應的符号(l1或l2)。如下圖:
一定點
二畫線
三引垂線
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如圖甲所示,用鋼絲鉗剪鐵絲時,鋼絲鉗可以看成是兩個杠杆的組合,其中一個杠杆如圖乙所示。請在圖乙中:
(1)畫出動力F1的力臂;
(2)從A、B兩點中選擇更省力的位置,在該點處畫出阻力F2的示意圖。
4.杠杆的平衡條件
含義:在力的作用下,如果杠杆處于靜止狀态或緩慢勻速轉動時,我們就說杠杆平衡了。
杠杆平衡條件:動力 X 動力臂 = 阻力 X 阻力臂(F1l1 = F2l2)
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在探究“杠杆的平衡條件”實驗中,小華利用杠杆、細線、鈎碼等器材進行探究:
(1)調節杠杆平衡時,根據生活經驗,需要保持杠杆在位置平衡。從實驗的角度來講,杠杆在這個位置平衡是為了友善讀取。
(2)如圖所示在杠杆左側的A點挂上兩個鈎碼,為了使杠杆保持平衡,在杠杆的右側挂鈎碼時,是先确定細線位置再挂鈎碼還是先挂鈎碼再确定細線位置?。理由是。
(3)操作完成後,杠杆在如圖所示的位置重新平衡。小華多次在左右兩側各加挂等量鈎碼,并保持細線位置不變,發現杠杆每次都能平衡。通過記錄上述實驗資料,得出杠杆的平衡條件是:“隻有支點左右兩側的力臂和力的大小相等,杠杆才能平衡”。
請你分析這一過程得出的結論是否可信?(選填:“是”或“否”),理由是。
5.杠杆的分類
等臂杠杆:動力臂等于阻力臂的杠杆是等臂杠杆。即:l1=l2 F1=F2。(如:托盤天平)
省力杠杆:動力臂大于阻力臂的杠杆是省力杠杆。即:l1>l2 F1<F2。(如:核桃夾)特點:省力但費距離
費力杠杆:動力臂小于阻力臂的杠杆是費力杠杆。即:l1<l2 F1>F2。(如:鑷子)特點:費力但省距離
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如圖所示的用具中,在使用時屬于費力杠杆的是( )
A.瓶蓋起子
B.剪鐵皮的剪刀
C.撬棒
D.船槳
知識點二:滑輪
1.定滑輪與動滑輪
定滑輪:工作時,軸不随物體運動。(實質等臂杠杆)
特點:①可以改變力的方向,但是不省力。若不考慮繩重和摩擦時,利用定滑輪提起重為G的物體時,拉力F=G。②不省距離,若物體移動的距離為h,則繩子自由端移動的距離s=h。
動滑輪:工作時,軸随物體一起移動。(實質省力杠杆)
特點:①能省力,但不能改變力的方向,若不考慮動滑輪重、繩重和摩擦時,利用動滑輪提起重為G的物體時,拉力F=G/2。②費距離,若物體移動的距離為h,則繩子自由端移動的距離s=2h。
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借助簡單機械将同一重物提升(忽略滑輪重、繩重及摩擦),如圖裝置中最省力的是( )
A
B
C
D
5.滑輪組
定義:定滑輪、動滑輪組合在一起構成滑輪組。
特點:既能省力又能改變力的方向
滑輪組省力F、移動距離s及速度v情況:
豎直滑輪:
情況一:不考慮動滑輪重、繩重及摩擦:F=G物/n ,s=nh,v繩=nv物。
情況二:不考慮繩重及摩擦:
F=(G物+G動)/n ,s=nh,v繩=nv物。
水準滑輪:
不考慮滑輪及繩子的摩擦:F=f/n(f為物體受到的滑動摩擦力),s=ns物,v繩=nv物。
【注意】n為動滑輪上繩子的股數,n的判斷方法:隻看動滑輪,即數直接與動滑輪相連的繩子的股數即為n的值。
滑輪組的繞線方式:
從鈎子出發,上下交替,從裡向外(繩子在受力的時候處于拉直的狀态,是以在畫繞線方式的時候一定要用刻度尺畫)
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如有一物體放在水準地面上,一個人站在地上利用滑輪組利用300N的力将重物勻速提到樓上,請在圖上畫出滑輪組上繩子的繞法。
知識點三:機械效率
1.有用功(W有):對人們有用的功(有用功就是為了達到某一目的而必須做的功;做功中,有用功越大越好)
2.額外功(W額):人們不需要,但是又不得不做的功。
3.總功(W總):有用功與額外功之和(W總= W有+ W額)
4.機械效率:有用功與總功的比值,叫做機械效率。(機械效率必然小于1)
【注意】①機械效率的高低隻能說明有用功在總功所占比例的大小,與是否省力、做功多少無關;②功率大,機械效率不一定高;機械效率高,功率不一定大,請大家不要混為一團!
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(多選題)火神山建設工地上,勞工師傅用相同的定滑輪和動滑輪組成甲、乙兩個滑輪組,如圖所示,用它們來提升同一重物,甲滑輪組将重物舉高1m,乙滑輪組将重物舉高2m,在不計繩重和摩擦的條件下,下列說法正确的是( )
A.甲滑輪組拉力大,做的額外功少
B.乙滑輪組省力,是以它的機械效率高
C.乙滑輪組将重物舉得高,是以它的機械效率高
D.乙滑輪組做的有用功多,但甲、乙機械效率相等
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在“探究影響滑輪組機械效率的因素”實驗中,康維佳用滑輪組作了3組實驗,實驗資料記錄如下
(1)根據實驗資料請在圖中完成滑輪組的繞線。
(2)實驗過程中,應豎直向上拉動繩子自由端的彈簧測力計。
(3)在進行第3組資料測量時,滑輪組的機械效率為。
(4)分析表中資料可知,同一滑輪組,物重,滑輪組的機械效率越高。
(5)在進行第2組資料測量時,物體上升的速度為0.1m/s,則拉力F的功率為W,滑輪組做的額外功為J。
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如圖所示,沿斜面将一個品質為6kg的物體勻速由A點拉到B點的拉力為40N,升高的高度為0.5m,AB的長度為1m,求:(g=10N/kg)
(1)拉力做的有用功:
(2)斜面的機械效率;
(3)物體受到的摩擦力。
(4)請提出提高該斜面效率的方法:。