资源简介

第十二章 简单机械
第1课时 杠杆滑轮
基础巩固
1.(2023·自贡)如图所示的工具在正常使用过程中，属于省力杠杆的是 ( )
2.小明利用如图所示的剪刀修剪花枝，该剪刀属于 杠杆；为使用时更省力，应将花枝放在 (选填“靠近”或“远离”)剪刀的转动轴处。
3.如图是小王设计的轻质悬挂式晾衣杆，OA 为晾衣杆，AB为悬线，悬点 B 可以上下移动，在悬线拉力. 作用下，晾衣杆保持水平平衡。
(1)请在图中画出动力臂l 和阻力 F 的示意图。
(2)已知OA=1m,OC=0.4m,，若所挂衣服和衣架的总重力为10 N，悬线拉力，
(3)当在C点悬挂更重的衣服，晾衣杆仍要保持水平平衡，为了安全起见，应该将悬点 B向 移动，理由是： 。
4.如图所示是我国传统的农具风车，转动摇柄，风箱内的风叶向车斗送风，入料仓漏出的稻谷经过车斗而被筛选：饱粒将落入 (选填“A”或“B”)出料口，瘪粒落入另一个出料口，草屑被吹出出风口；风车的摇柄属于 (选填“滑轮”“斜面”或“轮轴”)；为了更省力，则需要 (选填“增长”或“缩短”)手摇柄半径。
5.如图，用三个完全相同的滑轮匀速提起相同质量的重物G时，所需拉力分别为 和F ，滑轮和物体重分别为2 N和12 N，不计绳重和摩擦，拉力最大的是 (选填“F ”“F ”或“ ，其大小为 N。
6.如图所示，小欣同学只有一根绳子，他想把被风刮倒的甲树拉正，想起刚学习滑轮知识，他把绳子的一端系在乙树上，然后绕过甲树用力拉绳子。在甲树被拉起的过程中， (选填“甲树”或“乙树”)相当于动滑轮，像图中一样使用动滑轮可以省 (选填“力”或“距离”)。如果不计绳重和摩擦，甲树受到400 N拉力，则乙树受到的拉力为 N。
拓展提升
7.某实验小组用飞镖的镖盘做了一个圆心固定并且可以绕圆心O转动的圆盘，圆盘的直径上AB 两端有两个平衡螺母，A、B、C是在镖盘以O为圆心的同一个圆上的三个点，BD垂直于AB，接下来用这个装置探究杠杆的平衡条件。
(1)该实验用镖盘作杠杆，比用直尺作杠杆的好处是 。
(2)调节圆盘两端的平衡螺母让 AB在 位置平衡。
(3)在圆盘A点挂两个钩码，B点挂两个钩码，杠杆平衡，若将B点的两个钩码挂在C 点或D 点，能平衡的是 点，是由于该点与B点具有相同的 (选填“a”或“b”)。
a.支点到力的作用点的距离
b.支点到力的作用线的距离
(4)根据这两次实验可知杠杆的平衡条件： 。
(5)实验过程存在的问题是 。
(6)若把B处的钩码去掉，A点仍然挂两个钩码，则需要在 E处挂 个钩码才能让镖盘继续保持静止。
8.如图所示，长1.6m的粗细均匀的光滑金属杆可绕O点转动，杆上有一光滑圆环(质量忽略不计)，用力F竖直向上拉着光滑圆环缓慢向右移动，使杠杆保持水平状态，F与光滑圆环离开点O的距离s的关系如图乙所示,结合图像。求:(g取10 N/ kg)
(1)杠杆的质量为多少
(2)若光滑圆环以0.5m/s速度从O点向A 匀速移动，当拉力F=80N时光滑圆环移过的时间是多少
9.(跨学科)“小秤砣，压千斤”，可生活中没见过能称“千斤”的杆秤，小明对此存在疑惑。“五·一”假期他邀请物理老师去动物园，准备自制“杆秤”称一头大象的质量。器材有：铁笼、长钢管、卷尺、电子测力计、起重机等。测量的步骤如下：
(1)如图甲，先将空铁笼挂在钢管的B点，左右移动吊钩到O点，直到钢管 静止，目的是消除装置的 对测量的影响。
(2)将大象引入铁笼，保持吊钩的悬吊点O和铁笼悬挂点B 的位置不变。用电子测力计 向下拉住槽钢的另一端A点，使之再次在水平位置平衡，目的是 。
(3)测得图乙中(OB=8cm,OA=8m,,测力计示数为200 N。则大象质量为 kg。(g取10 N/ kg)
(4)若测力计量程为0~200 N，要用现有器材称出更重些的大象，正确的做法是 。
(5)经过活动，小明知道了“小秤砣，压千斤”的原理是 。
第 2课时 滑轮组及机械效率
基础巩固
1.(2023·连云港)下列关于机械效率的说法正确的是 ( )
A.越省力的机械，机械效率越高
B.做功越快的机械，机械效率越高
C.所做有用功越多的机械，机械效率越高
D.有用功与总功的比值越大的机械，机械效率越高
2.小昕在测量机械效率的实验时，分别用甲、乙、丙三种机械将重为1N的物体匀速提升0.2m，记录它们所做的总功如图所示，则 ( )
A.甲的额外功大于乙 B.乙的有用功大于甲
C.丙的机械效率大于100% D.甲的机械效率比乙高
3.(2024·哈尔滨)小聪想搬起地面上重350 N的石块，但未搬起；小明用重50 N的动滑轮在6s 内将此石块匀速竖直提升3m ，如图所示(不计绳重和滑轮摩擦)，下列说法不正确的是 ( )
A.搬石块时，小聪没有对石块做功 B.绳子自由端的拉力为 200 N
C.动滑轮的机械效率为87.5% D.拉力的功率为 100 W
4.小明利用如图甲所示的滑轮组将不同的物体匀速提升1m，图乙所示为克服物体重力做的功和拉力做的功随物重变化的柱状图，不计绳重和摩擦。物重为150 N时，小明做的有用功为 J，动滑轮的重力为 N。
5.如图用滑轮组将重物竖直向上匀速提升2m，所用拉力 F=150N，若该过程中滑轮组的机械效率为80%，则滑轮组对重物做的有用功为 J，用该滑轮组提升更重的物体，不计绳重及摩擦，此时滑轮组的机械效率将 (选填“变大”“不变”或“变小”)。
6.如图甲所示是一种搬运建筑材料的机械装置，不计绳重与摩擦。某次提升重3 000 N的材料时，材料上升的高度与时间的关系图像如图乙所示，在材料上升的过程中，电动卷扬机拉钢丝绳的力F=2500 N。求：
(1)0~32s内，材料上升的平均速度；
(2)在材料上升的过程中，电动卷扬机拉钢丝绳的力的功率；
(3)该过程中装置的机械效率。
拓展提升
7.学了机械效率之后，小新用滑轮组研究影响机械效率大小的因素。现有动滑轮、定滑轮各一个，两个相同的重物，细线若干，如图是小新设计的一组滑轮组。
(1)请你帮助小新设计第二组滑轮组，并在图中绕上线。
(2)实验中要 拉动弹簧测力计使重物升高。
(3)如表是小新的数据记录，请将空格补充完整： 、 。
钩码重 钩码升高 自由端
G/N 高度h/ cm 距s/ cm 效率η
1 20 1 10 3 66.7%
2 20 1 12 2
3 40 1 22 2 90.9%
(4)分析数据，小新发现：同一滑轮组，提升的重物越重，滑轮组机械效率越 。
8.如图所示，小明同学用滑轮组匀速提升重为600N物体上升1m，若他对绳子施加拉力F的方向始终竖直向下，此时他对水平地面的压强为 该滑轮组的机械效率为80%，他的双脚与水平地面的接触面积为500 cm ,求:
(1)小明对绳子的拉力 F；
(2)小明同学的重力。
第 3 课时 机械效率及其应用
基础巩固
1.如图，甲、乙两人用不同的装置，在相同时间内把质量相等的货物匀速提升到同一平台，不计绳重及滑轮的摩擦。下列说法正确的是 （ ）
A.甲做的有用功多 B.乙做的总功多
C.甲做总功的功率大 D.乙所用装置的机械效率小
2.《墨经·经下》里记载的一种斜面引重车。如图所示系紧在后轮轴上的绳索，绕过斜面顶端的滑轮与斜面上的重物连接。若用该引重车将重为2000 N的木箱从斜面底端匀速拉到顶端，已知斜面长2m、高0.8m。后轮轴施加在绳子上的力为 1 000 N(不计绳重、滑轮与轴间的摩擦)，则下列说法错误的是 （ ）
A.实际测量，发现人施加在车上的推力比绳子上的拉力小很多，说明车子后轮是一种省力机械
B.斜面的机械效率为 80%
C.此木箱与斜面之间的摩擦力是 1 000 N
D.拉升木箱的过程中，人至少要做 2 000 J的功
3.将图甲中A、B两个相同的物体从斜面底端匀速拉到顶端，做功情况如图乙。对物体B 做的有用功和额外功分别是 J和 J，若左右两侧斜面机械效率分别为\(\eta A\)和\(\eta B\)，则\(\eta A\ \(\underline{\quad}\)\) B。
4.小明用一个滑轮组拉动一辆空载的小轿车，如图甲所示，使小轿车在 10 s 内水平向右匀速直线运动了0.5m，这个过程中绳子自由端移动了 1m，所用拉力 F 为 800 N，小轿车所受阻力为 1 000 N。由数据推算可知小明选用的滑轮组为 (选填“乙”或“丙”)滑轮组，拉小轿车过程中滑轮组的机械效率为 。
5.如图所示是小陌帮爸爸设计用滑轮组拉动货箱的装置。在50 N 的拉力作用下，货箱以0.1m/s的速度做匀速直线运动，地面对货箱的滑动摩擦力 f 为货箱重的 0.2 倍。(g 取 10 N/ kg)
(1)货箱运动 2m ，求拉力做的功；
(2)若此滑轮组的机械效率为 80%，求货箱的质量。
拓展提升
6.如图所示为某工人用独轮车运送重物的情景，工人将车把慢慢抬起时，独轮车相当于一个 杠杆，若力 F 始终与车把垂直，则在抬起车把的过程中力 F将 (选填“变大”“不变”或“变小”)；若独轮车动力臂是阻力臂的3倍，重物与车总重为 1 200 N，工人竖直向上抬起车把的力 F为500 N，则独轮车的机械效率为 %。
7.朵朵在“探究斜面的机械效率与哪些因素有关”活动中，提出了以下猜想：
A.斜面的机械效率可能与物体的重力有关
B.斜面的机械效率可能与斜面的倾斜程度有关
为了验证自己的猜想，朵朵用木板搭成了如图所示的装置进行探究，记录数据如下表：
次数 斜面倾角 物重G/N 斜面高度h/m 拉力F/N 斜面长度s/m 有用功/J 总功/J 机械效率
1 30° 5 0.6 4.2 1.2 3 5.04
2 30° 3 0.6 2.5 1.2 1.8 3 60%
3 42° 3 0.8 2.8 1.2 2.4 3.36 71%
(1)在实验过程中，应沿斜面向上 拉动木块。
(2)分析表中的数据发现：斜面越缓越 (选填“省力”或“费力”)。
(3)第一次实验中斜面的机械效率η= (结果保留整数)。
(4)比较1、2两次的实验数据可以用来验证猜想 ，对比2、3两次实验数据，可初步得出结论：在其他条件一定时， 。
(5)第2次实验中，物体受到的摩擦力 f= N。
(6)试列举出生活中利用斜面的一个实例： 。
8.龙骨水车是一种古代用于农田灌溉的水车工具，它包括固定整台水车的木架、操作者脚下的大轮和踏板、连接水槽和水源的木质水槽、安装在水槽另一端的小轮，以及连接大轮和小轮的木制链条，下链轮和车身一部分没入水中，通过操作者踩踏踏板，驱动链轮，叶板就沿水槽刮水上升，到水槽上端将水送出，使水车能够从水源抽水灌溉田地。
(1)龙骨水车脚踏和大轮部分相当于 (填写简单机械名称)，匀速刮水上行时水的 能增大。
(2)刮板的面积越大，水车旋转一周提升的水就越多，对水所做的功越 ；当踩动脚踏的速度加快时，提升水的功率会变 。
(3)劳动课上，小明踩动龙骨水车旋转一周可将约20L水提升到离水源3m高的田地中，所用时间为60s，小明做功的总功率为40 W，则该过程中做的总功为 J，机械效率为 %(g取10 N/kg)。
9.如图所示为自动升降单杆晾衣架示意图，顶盒中有电动机牵引装置，甲、乙是连接牵引装置和水平晾杆的竖直钢丝绳，水平晾杆上有7个挂衣孔。相邻两孔间距相等、甲、乙钢丝绳悬挂晾杆的点分别与1号、7号孔中心对齐。现把质量为3kg的衣服(含衣架)挂在5号孔(不计晾杆的重力，g取10 N/kg)。求：
(1)此时绳乙对晾杆的拉力为多少
(2)闭合开关，电动牵引装置工作，将晾杆保持水平状态匀速提升1.5m，用时10s，电动机的输出功率为8 W，则该装置提升3kg 衣服时的机械效率是多少
第十二章 简单机械
第1课时 杠杆 滑轮
1. C
2.省力 靠近
3.(1)
(2)8
(3)上当在C 点悬挂更重的衣服，F 变大，由 可知，因悬线的拉力F 不能一直增加，所以需要增加l ，即把悬点 B 向上移动
4. A 轮轴 增长
5. F 26
6.甲树 力 200
7.(1)可以排除杠杆自身的重力对实验的影响
(2)水平
(3)D b
(4)动力×动力臂=阻力×阻力臂
(5)没有改变钩码的数量和位置进行多次实验，得出的结论可能具有偶然性
(6)3
8.解:(1)由 可得
(2)当拉力 F=80 N时，根据杠杆平衡条件得：
答:(1)杠杆的质量为12.5kg;
(2)当拉力 F=80 N 时光滑圆环移过的时间是2.5s。
9.(1)水平 重力
(2)竖直 便于测出力臂
(3)2 000
(4)将B 点适当向左移动，再移动O点，使之再次水平
(5)杠杆原理
第2课时 滑轮组及机械效率
1. D 2. A 3. D
4.15050
5.480 变大
6.解：(1)由图乙可知，0~32s内，材料上升的高度为12 m，则材料上升的平均速度为：
(2)由图甲可知,n=2,则s= nh=2×12m=24m,在材料上升的过程中，电动卷扬机拉钢丝绳的力做的总功：
W总= Fs=2500 N×24m=6×10 J,
由图乙可知，材料上升的过程所用的时间为
则电动卷扬机拉钢丝绳的力的功率为：
(3)该过程中电动卷扬机拉钢丝绳的力所做的有用
功:W有= Gh=3000 N×12m=3.6×10 J,
该过程中装置的机械效率为：
答：(1)0~32 s 内，材料上升的平均速度为0.375 m/s;
(2)在材料上升的过程中，电动卷扬机拉钢丝绳的力的功率为3 750 W;
(3)该过程中装置的机械效率为60%。
7.(1)
(2)匀速竖直
(3)拉力大小F/N 83.3%
(4)高
8.解:(1)由图可知n=2,由 可知，小明对绳子的拉力：
(2)由 可知，小明对地面的压力：
由力的作用是相互的可知，地面对小明的支持力：
由力的平衡条件可知，小明的重力：
G人=F支+F=215 N+375 N=590 N。
答：(1)小明对绳子的拉力为375 N；
(2)小明同学的重力为590 N。
第3课时 机械效率及其应用
1. C 2. C
3.2 0.5 小于
4.丙 62.5%
5.解:(1)由图可知,n=3,由 可得,2m in内货箱运动的距离s=v物t=0.1m/s×120s=12m,绳端移动的距离 拉力做的功
(2)克服摩擦做的功即有用功 1 800 J=1 440 J,
地面对货箱的滑动摩擦力 由题意可知，滑动摩擦力 f=0.2G，则货物所受重力为
货物的质量为
答:(1)货箱运动2m in,拉力做的功为1800 J;
(2)若此滑轮组的机械效率为80%，货箱的质量为60 kg。
6.省力 变小 80
7.(1)匀速直线
(2)省力
(3)60%
(4)A斜面倾斜角度越大，斜面的机械效率越高
(5)1
(6)盘山公路(合理即可)
8.(1)轮轴 重力势
(2)多 大
(3)2 400 25
9.解：(1)若以1号孔为支点，由图可知 Fz和F衣的力臂大小关系为：
衣服和衣架对晾杆的拉力
F衣=G衣=m衣g=3kg×10 N/ kg=30 N,
根据杠杆平衡条件 得，绳乙对晾杆的拉力为：
(2)由 得，电动机输出的总功为：
对衣服所做的有用功为：
该装置提升3kg 衣服时的机械效率为：
答：(1)此时绳乙对晾杆的拉力为20 N；
(2)该装置提升3kg 衣服时的机械效率是56.25%。

展开更多......

收起↑