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初中物理简单机械和功课件.pptx

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初中 物理 简单机械 功课
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初中物理 简单机械与功 简单机械 -杠杆 杠杆的定义: 在力的作用下绕固定点转动的硬棒 五要素: 支点、动力、动力臂、阻力、阻力臂 平衡条件: 当杠杆平衡时,动力 动力臂 =阻力 阻力臂 应用: 省力杠杆、费力杠杆、等臂杠杆 简单机械 -杠杆 杠杆形状不一定都是直的。 1. 力臂:从支点到力的作用线的距离。 先画力的作用线:过力作用点沿力方向引的直线。 再画力臂:过支点到力作用线的距离。 正确画好力臂是学习杠杆的基础。 力臂有时在杠杆上,有时在杠杆自身外。 力臂直接影响杠杆作用效果。 力臂可能是 0,力臂为 0,说明这个力不能使杠杆转动。 简单机械 -杠杆 2. 杠杆平衡条件: 平衡是说杠杆在力作用下,处于静止不动或 匀速转动。 作用在杠杆上的动力和阻力之比与其 力臂成反比。 简单机械 -杠杆 3. 杠杆的重新平衡 已平衡的杠杆,由于条件发生变化,重新使它平衡,称杠杆 再平衡。 ( 1)增减动力臂和阻力臂:已平衡的杠杆、动力臂和阻力 臂各自增减几倍时,杠杆可仍能平衡,若动力臂和阻力臂增 减相同的大小,一般杠杆不能再平衡。 ( 2)增减动力和阻力:已平衡的杠杆、动力、阻力各自增 减几倍时,杠杆仍能平衡,若动力、阻力增减相同大小,杠 杆一般不再平衡。 ( 3)移动支点:支点移动后,杠杆仍能满足平衡条件, 才 能平衡。 简单机械 ( 4)由浮力影响:杠杆两端各挂 A、 B两实心金属块,处 于平衡状态,当把 A、 B两物同时浸没液体中时,杠杆是否 还平衡? 如果 A、 B两物是同种物质,同时浸没同种液体时,杠杆能 平衡。 简单机械 -滑轮 滑轮 定滑轮: 实质:可看成一个等臂杠杆 作用:使用时可以改变用力的方向 动滑轮: 实质:可看成一个省力杠杆 作用:使用时可以省一半里、力 简单机械 -滑轮 滑轮 定滑轮 性质 : 不省力,改变力的方向。实质:等臂杠杆 动滑轮 性质 : 省力一半,不改变力方向。变质:动力臂 =2 阻力臂 滑轮组 性质 : 即可改变力大小,又改变力方向。 滑轮组省力情况: 几段绳子承担重物和动滑轮的总重,提起重物所用力就是物重的几分之 一。 简单机械 -滑轮 注: 一般说绳子自由端如果向上拉动,数绳子股数时算上此绳数,如果自 由端向下拉动,数绳子股数时,不算此绳数。 设计滑轮组一般先依拉力,阻力关系或依拉力移动距离与重物移动距 离确定绕滑轮组的绳子股数 再按绳子股数,拉力方向推出动滑轮和定滑轮的个数。 简单机械 -滑轮 动滑轮个数: 功 机械功的定义: 一个力作用在物体上,且物体沿力的方向通过了一段距离 做功的两个必要因素: 作用在物体上的力;物体在力的方向通过的距离 计算公式: W=Fs 单位: 焦( J) 功率 功率的物理意义: 表示做功的快慢 定义: 单位时间内所做的功 计算公式: P=W/t 单位: 瓦( W) 机械能 机械能:动能、重力势能 动能定义:物体由于运动而具有的能量 动能的决定因素:物体的质量,物体的速度 重力势能定义:物体处于某一高度时所具有的势能 势能的决定因素:物体的质量,物体所处的高度 动能与重力势能的相互转化 简单机械 例 1 直径 100厘米,质量 40千克的均匀圆 柱体放在水平地面上,靠在 10厘米高的台 阶边,如图,为使它滚上台阶,那么在圆柱 体边缘上哪点,沿什么方向施力时才能用最 小的力使圆柱体刚好离开地面?在图上画出 这个力并求出力的大小。 简单机械 分析: 根据杠杆平衡条件,施加的力最小时,其 力臂应最长,即 AB最长,要使圆柱体滚过台阶, 以 A为轴,重力 G的力臂为 AC, F的力臂为 AB。 简单机械 例 2 如图杠杆在水平位置平衡, ,浸没水 中的铁球质量为 7千克,加在 A端的压力 , 求该铁球是空心、实心?( ) 简单机械 分析: 此题是杠杆与浮力综合题,比较球空心、实心方法多 种,可采用密度知识解决。 简单机械 例 3 一根绳子只能承受 200牛的力,现用 滑轮组提升 1180牛的重物和动滑轮,应怎 样装配滑轮组(不计摩擦、绳重)? 简单机械 例 3 一根绳子只能承受 200牛的力,现用 滑轮组提升 1180牛的重物和动滑轮,应怎 样装配滑轮组(不计摩擦、绳重)? 分析: 先算吊起滑轮组绳子股数 , 需 6段绳子承担重物,每个动滑轮用 2股绳 承担,至少要 3个动滑轮,若拉力方向向 下,需安 3个定滑轮,若拉力方向向上, 只需两个定滑轮 。 练习 1在图中的四种情境中,人对物体做功的 是( ) D 练习 2如图所示,在水平拉力 F作用下,使重 40N 的物体 A匀速移动 5m,物体 A受到地面的摩擦 力为 5N,不计滑轮、绳子的重力及摩擦,拉 力 F做的功 ( ) A 50J B 25J C 100J D 200J B 练习 3下列说法中,最接近实际情况的是 ( ) A成年人走两步的距离大约是 1.5m B家用白炽灯功率约为 1000W C一名中学生体重约为 50N D物理课本质量是 16kg A 练习 4图 3中的铡刀、瓶盖起子、手推车、铁 锨都属于杠杆,其中费力杠杆是 ( ) D 练习 5如图 4所示,杠杆 AOB的 A端挂重为 GA的物体, B端挂重 GB 的物体,杠杆处于平衡状态, AO=BO,杠杆自身重力不计, 则 ( ) A GA=GB B GAGB D无法判断 B 练习 6初二物理兴趣小组的同学学习了功率知识后,进行了“ 比一比谁上楼功率大”的比赛其中某同学从一楼跑到三 楼用了 10s,则他上楼过程中的功率大约是 ( ) A 3W B 30W C 300W 3000 W C 练习 7如图 5所示,在“研究杠杆的平衡条件”的实验中,杠 杆上每小格的长度都相同,两边挂上钩码后杠杆平衡,如 果把两边的钩码都同时向里移动一个格,则杠杆 ( ) A仍能平衡 B不能平衡, A端上升 C不能平衡, B端上升 D无法判断 C 练习 8如图 6为脚踩式垃圾桶的示意图,在开盖子的过程中, 是杠杆 ABC和杠杆 A, B, C, 在起作用,对两个杠杆的认识正 确的是 ( ) A ABC和 ABC都是省力杠杆 B ABC和 ABC都是费力杠杆 C ABC是省力杠杆, ABC是费力杠杆 D ABC是费力杠杆, ABC是省力杠杆 C 练习 9小明同学用 40N的水平推力沿水平地面推重为 200N的 小车,匀速前进了 5m, 所用时间为 20s,在这个过程中 ( ) A重力做功 1000J B推力做功 200J C小车所受合力为 160N D小明做功功率为 50W B 练习 10学生在做模拟“蹦极”的小实验,如图 7所示,一根 橡皮筋一端系一个小石块,另一端固定在 a点, b点是橡皮 筋不系小石块自然下垂时下端所在的位置, c点是小石块 从 a点自由下落所能到达的最低点在小石块从 b点到 c点 运动的过程中,以下说法正确的是 ( ) A小石块动能一直在增加 B. 小石块减少的重力势能全部转化为动能 C小石块经过 b点时,橡皮筋具有弹性势能 D小石块到达 c点时,动能为零 D 练习 11 2003年 10月 16日, “神舟五号”载人飞船成功返航, 实现了中国人几千年的 “飞天 ”梦当飞船减速着陆时,航天 英雄 ”杨利伟的 ( ) A动能增加,重力势能减少 B动能减少,重力势能减少 C动能减少,重力势能不变 D动能不变,重力势能减少 B 练习 12下面事例中,由重力势能转化成动能的是 A风吹动风车转动 B拉弯的弓把箭射出去 C拧紧的发条带动钟表指针转动 D秋千从高处向低处摆动 D 练习 13如图 8所示把一个金属管固定在桌子上,里面放一些酒 精,用塞子塞紧,此时设酒精的内能为 E1,拿一根绳子在 管外绕几圈并迅速地来回拉绳子,塞子会飞出去,设塞子 飞出时动能为 E,塞子飞出前瞬间酒精内能为 E2,在人拉绳 子的过程中,人对绳做功为 W,则 ( ) A E=E2 B W=E C W E2- E1 D E=E1 C 练习 14当物体受到一对平衡力作用时,它的 ( ) A重力势能可能减小 B重力势能可能增加 C动能可能增大 D动能和重力势能都不变 AB 练习 15.如图 9所示,某同学用一个动滑轮匀速提起一袋质量为 18kg的面粉,所用的拉力为 100N,则动滑轮的机械效率为 _____若用此动滑轮匀速提起一袋质量为 25Kg的大米, 当拉绳子的速度为 _____m s时,拉力的功率为 54W (取 g=10N kg,绳重与摩擦不计 ) 90% 9 4 练习 16小明用 100N的力沿竖直方向将杠杆的一端拉下 2m 时,杠杆的另一端把 320N的重物提高了 0 5m,他做的 有用功是 ___J,总功是 ____J,杠杆的机械效率是 ___ 160 200 80% 练习 17有甲、乙、丙三个物体在做不同的运动:甲在空中下 落 (不计空气阻力 ),乙沿斜面匀速下滑,丙在水平面上做 曲线运动且速度大小保持不变,那么在这三个物体中,机 械能总量不变的是 ___,动能不变而势能减少的是 _____。 甲、丙;乙 练习 18自行车下坡时,不蹬踏板速度也会 越来越快,在此过程中,自行车的动能 逐渐 ___,自行车的重力势能逐渐 ____ 增大 减小 练习 19.用滑轮组拉出陷人泥中的汽车在图 11 中画出最省力的绳子绕法 练习 20.画出图 12中杠杆的支点、动力、阻力、 动力臂和阻力臂 练习 21画出使杠杆 AB在图 13所示位置静止 时,所用最小力 F的作用点和方向 练习 22如图 14所示,重 200 N的均匀木板 AB在 细绳拉力作用下保持静止请你根据所给出 的标度画出木板受到的重力和拉力的图示, 以及拉力的力臂 练习 23在研究物体的重力势能与哪些因素有关的实验中,三 个完全相同的木桩被从空中静止释放的铁块撞击,陷入沙 坑中的情况如图 10所示,在此实验中,我们是通过观察 ___________来比较重力势能的大小;若 A、 B两铁块质量 相等,则两铁块下落高度的关系是 hA____ hB,若 A、 C两铁 块下落的高度相同时,则两铁块质量关系 mA____ mB,实验 得出的结论是:物体重力势能大小与 __________________有关 木桩进入沙坑的深度 小于 小于 质量和高度 练习 24如图 15为农用扬场机的示意图谷物脱粒后,谷粒、 糠皮及少量碎石的混合物在快速转动的轮形和皮带曰的带 动下被抛出,谷粒、糠皮、碎石落地的远近不同,从而形 成 l、 2、 3三堆,达到分离的目的其中 1是 _____, 2是 _____从能量的角度看,它们在运动过程中能够分离, 是因为 _____________ 糠皮 谷粒 它们具有相同的速度,碎石的质量最大,动能最大,所 以克服阻力运动的距离最远 练习 25兰兰和芳芳运用如图 16所示的实验装置测定了滑轮组的机械效率, 在全班交流实验结果时,老师提出:如果各组所用滑轮和串绕绳子的方 式不变,改变其他因素,是否会影响它的机械效率呢 ?大家积极思考, 提出了各种猜想,概括起来有如下几种: 猜想 l:可能与匀速提升的速度大小有关; 猜想 2:可能与被提升的钩码重力有关; 猜想 3:可能与匀速提升的速度大小和被提升的钩码重力都有关; 猜想 4:可能与钩码被提升的高度有关 兰兰和芳芳分别根据各自的猜想进行了探究,实验记录如下表 兰兰的实验记录: 练习 兰兰的实验记录: 芳芳的 实验记录: 练习 (1)请帮助芳芳完成表中的一项计算; (2)请根据她们的实验记录,分别在表中写出探究结果; (3)归纳她们的实验探究,你所得的结论是: ___________________________________ (1)83 3% (2)滑轮组的机械效率与被提升物体 的 重力有关,被提升物体的重力越 大,机械效率越高 (3)滑轮组的机械效率与匀速提升的速度大小无关,与被提升物体的重 力有关,被提升物体的重力越大,滑轮组的机械效率越高 练习 26如图 17所示的滑轮组匀速提起重 1000N的物体, 10S内 绳子的自由端拉下 16m,已知做的额外功是 800J,若绳重 和摩擦不计,试求: (1)绳自由端拉力的功率; (2)滑轮组的 机械效率; (3)动滑轮的总重; (4)若用此装置匀速提起 1200N的重物,则拉力为多少 N? 480W 83.3% 200N 350N 练习 27在某工地上,工人师傅用滑轮组起吊重为 600N的物体,他站在地面上用 200N、的力往下 拉绳,使物体匀速上升 3m,滑轮组工作时的效 率为 75 (1)求滑轮组提升重物所做的有用功 和该工人的拉力所做的总功; (2)求该滑轮组中吊 起动滑轮的绳子股数 n,并画出这个滑轮组的示 意图 1800J 2400J 4股 测试 1. 如图 61所示,慢慢地把一根电线杆竖起,如力的方向 总是与电线杆垂直,那么在电线杆竖立的过程中,力的大 小将 。(填“变大”、“变小”、“不变”) 变小 测试 2. 如图 62所示杠杆,重力不计, O为支点, 。当在 A点 悬挂一重为 5N的物体,绳子的拉力 时,杠杆在水平位置 平衡,在图中画出拉力 F的力臂 L2,力臂 L2为 m。 0.5 测试 3. 如图 63,轻棒 OA可绕 O点转动, OA长 1.8m,在杠杆上 距 O点 0.6m处的 B点用绳挂一个重 120N的物体 G,若要使 OA 在如图所示位置平衡,则在 A点应施加最小力为 N,试 在图中由所给条件作出该力的图示。 20 测试 4. 在“研究杠杆平衡条件”的实验中,首先要调节杠杆两 端的平衡螺母,使杠杆在 位置平衡。某同学在已调节 好的杠杆两端分别挂上钩码(每个钩码的质量相等)后, 杠杆恰好在如图 64所示位置平衡。如将两侧的钩码同时 向支点移动一格,则松手后杠杆 端将向下倾斜。 水平;右 测试 5. 如图 65所示,某人用一根轻质木棒挑一重为 120N的物体 站在水平地面上,木棒 AB保持水平,棒长 ,重物悬挂处离肩 膀距离 ,则人的肩膀对木棒的支持力为 N。若肩膀与 B 端的距离变小,则肩膀的支持力将 (填“变大”、“ 变小”或“不变”。) 360;变小 测试 6. 如图 66,滑轮重及摩擦不计,提升的重物重均为 G,则 F1= , F2= , F3= , F4= 。 测试 7. 如图 67所示,物体 A重 100N, A与水平面间的滑动摩 擦力为 30N,不计滑轮与绳子之间摩擦。若用该滑轮组使 A沿水平方向匀速运动,则拉力 F为 N。 10 测试 8. 图 68所示是一个指甲刀的示意图,它由三个杠杆 ABC、 OBD和 OED组成,用指甲刀剪指甲时,下面说法正确的是( ) A. 三个杠杆都是省力杠杆 B. 三个杠杆都是费力杠杆 C. ABC是省力杠杆, OBD、 OED是费力杠杆 D. ABC是费力杠杆, OBD、 OED是省力杠杆 C 测试 9. 一个杠杆已处于平衡状态,如果在这个杠杆上再加上一 个作用力,则( ) A. 杠杆仍可能平衡,只要这力加在阻力一边 B. 杠杆仍可能平衡,只要这力加在动力作用点与阻力作用 点中间 C. 杠杆不可能平衡,因为多了一个力 D. 杠杆仍可能平衡,只要这力作用线通过支点 D 测试 10. 如图 69所示,杠杆 OA在力 FA、 FB的作用下保持水平 静止状态,杠杆的自重不计, O为杠杆的支点, FB的方向 与 OA垂直,则下列关系式中一定正确的是( ) D 测试 11. 一根轻质杠杆可绕 O点转动,在杠杆的中点挂一重物 G,在杆的另 一端施加一个方向始终保持水平的力 F,如图 610所示,力 F使杆从所 示位置慢慢抬起到水平位置的过程中,力 F和它的力臂 LF、重力 G和它 的力臂 LG的变化情况是( ) A. F增大, LF减小 B. F减小, LF增大 C. G不变, LG变小 D. G不变, LG增大 AD 测试 12. 杠杆在 F1和 F2的作用下处于平衡状态,已知 , F1作用在杠杆的 右端, F2作用在杠杆的左端,若 F1和 F2的大小和方向都不变,将它 们的作用点同时远离支点相同的距离,那么( ) A. 杠杆的左端向下斜 B. 杠杆的右端向下斜 C. 杠杆仍保持平衡 D. 条件不足,无法判断 A 测试 13. 如图 611所示,杠杆上分别站着大人和小孩( ),且在水平位置 平衡,杠杆自重不计。如果两人同时以大小相等的速度向支点移动,则 杠杆将( ) A. 仍能平衡 B. 不能平衡,大人那端下沉 C. 不能平衡,小孩那端下沉 D. 条件不够,无法判断 C 测试 14. 下列说法正确的是( ) A. 使用定滑轮可以改变力的方向,也可以省力 B. 使用一个定滑轮和一个动滑轮组成滑轮组,不考虑动 滑轮的质量和滑轮的摩擦阻力,最多可以省一半的力 C. 使用两个定滑轮和两个动滑轮组成滑轮组,不考虑动 滑轮的质量和滑轮的摩擦阻力,最少可以省 3/4的力 D. 省力杠杆必定费距离 CD 测试 15. 图 612中所示的需要施加的哪个力最小( ) A. 滑轮组( 1) B. 滑轮组( 2) C. 滑轮组( 3) D. 滑轮组( 4) C 测试 16. 用图 613所示的装置先后匀速提升同一物体 G,若不考虑滑轮重力 及摩擦,则作用于绳子自由端的拉力 F1、 F2和 F3的大小是( ) A. F1较大 B. F2较大 C. F3较大 D. F1= F2= F3 A 测试 17. 桌子上放着一根均匀的米尺和一个质量为 100g的 砝码,不用其他工具,你能否近似地测出这根尺的质 量? 以桌角为支点,如图可测出米尺质量。 测试 18. 通过实验研究杠杆平衡条件得出结论后,一同学又设计了一套装置来 验证杠杆平衡条件(见图 614),所用的钩码每一只质量都是 50g。 ( 1)安装杠杆之初,如果右端偏低,可将其右端可调节的螺母向 旋动,使杠杆变为水平。 ( 2)按图示装置实验,杠杆水平后要读取数据验证杠杆平衡条件,还缺 少一件器材,这件器材是 。 ( 3)再在杠杆左端的钩码下增加一只钩码,如果杠杆所受的拉力的作用 点不变,弹簧秤读数也不变,要将杠杆再次调节到水平,必须将弹簧秤 的下端向 方向移动。 ( 1)左 ( 2)刻度尺 ( 3)右 测试 19. 要求用一个最小的力 F,使图 615中 的杠杆处于平衡状态,请画出这个力的 示意图,并标明它的力臂。 测试 20. 在图 616中,按照题目要求,画出 滑轮组绳子的绕法(滑轮的重力、摩擦 不计)。 测试 21. 如图 17,一均匀木板重 300N,长 6m, A端着地,它可 绕通过 O的水平轴转动, OA=4m ,一个重 200N的小孩从 A 端沿木板向 B端走去,求当小孩离木板 B端多远时,地面对 A端支持力恰好为零? 提示:小孩走过 O点,才有可能木板对地压力为 0, ,求得 小孩走到离 B端 1.5m处。 测试 22. 如图 618OA为一直棒,每米长受重力 30N, O是转动 轴,重物 G质量为 150千克挂于 B处, OB=1m ,拉力 F加在 A 且方向竖直向上 g取 ,为保持直棒平衡,论证当棒长 10米 时拉力最小且等于 300牛。
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