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(共29张PPT)
第一部分　考点过关
第十讲　简单机械
第1课时　杠　杆
杠杆
1.定义：在力的作用下绕着固定点转动的硬棒叫杠杆.
2.杠杆五要素
（1）支点：杠杆绕着转动的点，用字母 　O　 表示.
（2）动力：使杠杆转动的力，用字母 　F1　 表示.
（3）阻力：阻碍杠杆转动的力，用字母 　F2　 表示.
（4）动力臂：从支点到 　动力作用线　 的距离，用字母l1表示.
（5）阻力臂：从支点到 　阻力作用线　 的距离，用字母l2表示.
O　
F1　
F2　
动力作用线　
阻力作用线　
3.杠杆的平衡条件：动力×动力臂＝阻力×阻力臂，表达式： 　F1l1＝F2l2　 .
F1l1＝
F2l2　
4.杠杆的分类及应用
分类 省力杠杆 费力杠杆 等臂杠杆
力臂关系 l1 　＞　 l2 l1 　＜　 l2 l1 　＝　 l2
力的关系 F1 　＜　 F2 F1 　＞　 F2 F1 　＝　 F2
特点 省力，费 　距离　 费力，省 　距离　 不省力，不省距离
应用举例 撬棒、羊角锤、钢丝钳、手推车、花枝剪刀 钓鱼竿、筷子、镊子、食品夹 天平、定滑轮、跷跷板
＞　
＜　
＝　
＜　
＞　
＝　
距离　 　
距离　 　
练1　如图，工人师傅正在使用一根硬棒撬动石头，使用此硬棒（　B　）
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
B
练2　（2020天水）如图所示，轻质杠杆的A点挂一重物G，绳对杆的拉力为F2，O为杠杆的支点.请在杠杆的端点B处画出使杠杆保持静止的最小力F1的示意图，并作出F2的力臂.
【实验装置】
　　　
探究杠杆的平衡条件
【设计与进行实验】
1.将杠杆中点作为支点，是为了 　避免杠杆自重对实验结果产生影响　 .
2.调节杠杆在 　水平　 位置平衡，是为了 　方便测量力臂　 和避免杠杆自重对实验结果产生影响.当杠杆静止时如图甲所示，应将平衡螺母向 　右　 （选填“左”或“右”）调节，实验过程中 　不能　 再调节平衡螺母.
避免杠杆自重对实验结果产生影响　
水平　
方便测量力臂　
右　
不能　
3.杠杆调节平衡后，在杠杆上的A点挂4个钩码，如图乙所示，为使杠杆重新平衡，应在B点挂 　6　 个钩码.
4.改变钩码的数量或悬挂位置，进行多次实验可以 　避免实验结论的偶然性，得到普遍规律　 .
6　
避免实验结论的偶然
性，得到普遍规律　
【实验表格】
实验次数 动力F1/N 动力臂l1/cm 阻力F2/N 阻力臂l2/cm
1 2 15 3 10
2 2 20 4 10
3 3 20 4 15
【实验结论】杠杆的平衡条件： 　动力×动力臂＝阻力×阻力臂（或F1l1＝F2l2）　 .
动力×动力臂＝阻力×阻力臂（或F1l1
＝F2l2）　
【交流与反思】
5.根据3题回答，若将A、B两点下方所挂的钩码同时向靠近支点O的方向移动一格，则杠杆的 　左　 （选填“左”或“右”）端下沉；若在A、B两处各去掉一个钩码，则杠杆的 　右　 （选填“左”或“右”）端下沉.
左　
右　
6.如图丙，用弹簧测力计代替钩码，优点： 　能直接读出力的大小，使实验操作更方便　 ；
当弹簧测力计从竖直拉杠杆变成斜拉杠杆时，示数将 　变大　 ，原因： 　拉力的力臂变小　 .
能直接读出力的大小，使实
验操作更方便　
变大　
拉力的力臂变小　
①铁架台自身的重力很大
②单个钩码的重力不完全相等
③悬挂钩码的绳套重力偏大
④杠杆与转轴之间的摩擦偏大
7.下列因素中，不会带来实验误差的是 　①　 （填序号）.
①　
8.当杠杆静止时如图甲所示，此时杠杆处于 　 平衡　 （选填“平衡”或“非平衡”）状态.
9.某同学按图丁进行探究，发现总是无法得到上述的杠杆平衡条件，原因是 　杠杆自重对杠杆平衡有影响　 .
平衡　
杠杆自重对杠杆平衡有影响
10.某同学按图戊进行实验，可得到杠杆的平衡条件： 　　G1l1＝G2l2＋G3l3　　 .
G1l1＝G2l2＋
G3l3　　
　（2022东营）如图所示为工人用撬棒撬起石块的情境，O为支点，请画出动力F1的力臂.
杠杆作图
　（2022阜新）如图所示，一木箱放在水平地面上，用最小的力F使其向左翻转，请画出支点O和最小力F及力臂l的示意图.
　（2022锦州）如图所示，用瓶起子起瓶盖时，瓶起子是一个杠杆，O是它的支点，F2是它受到的阻力.请你在图中画出作用在A点的最小动力F1及其力臂l1.
求最小动力的解题思路
　　根据F1＝知，F2、l2一定时，要使F1最小，应使l1最大.
①力臂上最远点到支点的距离就是最大力臂l1.
②过力的作用点作动力臂l1的垂线即为最小力，标垂足、箭头和符号，注意力的方向.
　（2022绍兴）小敏在做“研究杠杆平衡条件”的实验时，先后出现杠杆右端下降的现象.为使杠杆水平平衡，下列操作正确的是（　A　）
A.图甲中平衡螺母向左调节；图乙中右侧钩码向左移动
B.图甲中平衡螺母向左调节；图乙中右侧钩码向右移动
C.图甲中平衡螺母向右调节；图乙中左侧钩码向左移动
D.图甲中平衡螺母向右调节；图乙中左侧钩码向右移动
A
杠杆的平衡与调节
　《墨经》最早记述了秤的杠杆原理.图中“标”“本”表示力臂，“权”“重”表示力.以下说法符合杠杆平衡原理的是（　C　）
A.“权”小于“重”时，A端一定上扬
B.“权”小于“重”时，“标”一定小于“本”
C.增大“重”时，应把“权”向A端移
D.增大“重”时，应换用更小的“权”
C
　如图所示，用一个直杆把飞机机翼模型固定在轻质杠杆上，直杆始终与杠杆垂直.用同一弹簧测力计在a、b、c几种不同情形下拉杠杆，使杠杆始终在水平位置平衡.其中弹簧测力计示数最大的是（　B　）
B
杠杆平衡条件的应用
A.在a位置竖直向下拉
B.由a位置转到b位置斜向下拉
C.在c位置竖直向下拉
D.正对模型从左侧水平向右吹风，在b位置斜向下拉
　（2022百色）如图所示，轻质细杆可绕竖直墙上的O点转动，末端挂一个重为150N的物体，拉力F沿水平方向，当θ＝45°时，拉力F＝ 　150　 N.若保持拉力沿水平方向，让细杆顺时针缓慢旋转到图中虚线位置，则拉力将 　变大　 （选填“变大”或“变小”）.
150　
变大　
1.（2020省卷）如图所示的生活用具中，使用时属于费力杠杆的是（　B　）
　　　
A.羊角锤 B.筷子
C.起瓶器 D.钢丝钳
B
2.（2018天水）如图所示，在探究“杠杆的平衡条件”实验中，已知杠杆中每个小格的长度为3cm，当弹簧测力计在A点沿与水平方向成30°角斜向上拉杠杆，使杠杆在水平位置平衡时，下列说法正确的是（　D　）
A.拉力的力臂为0.12m
B.此时为省力杠杆
C.弹簧测力计的示数为4N
D.钩码总重为2N
D
3.（2021省卷）如图所示是常用的核桃夹，当用力摁住C点夹核桃时，可把 　A　 点看作支点，此时核桃夹可看作 　省力　 （选填“省力”“费力”或“等臂”）杠杆.
A　
省力　
4.（2016兰州）一个重为300N的物体Q，底面积400cm2，将其放在水平地面上，它对地面的压强是 　7 500　 Pa.如图所示，现将物体Q挂在杠杆的B端，在A端悬挂一个重为100N的物体P，使杠杆在水平位置平衡，忽略杠杆自重的影响，若OA∶OB＝2∶5，那么地面对物体Q的支持力为 　260　 N.
7 500　
260　
5.（2019天水）请在图中画出使轻质杠杆在图示位置平衡时所需最小动力F的示意图.
6.（2018兰州）一根质量忽略不计的杠杆，支点为O，在A点悬挂一重为20N的物体G.为使杠杆在水平位置保持平衡，还要给杠杆施加一个大小为12N，方向竖直向上的拉力F2，请在图中画出：
（1）拉力F1的力臂l1.
（2）拉力F2的示意图.(共39张PPT)
第一部分　考点过关
第十讲　简单机械
第2课时　滑轮和机械效率
滑轮和斜面
1.滑轮（不计绳重和摩擦）
分类 定滑轮 动滑轮 滑轮组
示意图
实质 　等臂　 杠杆 动力臂是阻力臂 　二　 倍的杠杆
力的关系 F＝ 　G　 F＝ 　 （G＋G动）　 F＝ 　 （G＋G动
等臂　
二　
G　
（G＋G动）　
（G＋G动）　
分类 定滑轮 动滑轮 滑轮组
距离的关系（s，h） s＝ 　h　 s＝ 　2h　 s＝ 　nh　
作用 改变力的方向 省力 既可以省力，也可以改变力的方向
h　
2h　
nh　
练1　如图所示，B装置是 　定　 （选填“定”或“动”）滑轮，若物体A所受重力为100N，当分别用不同方向的力匀速提起物体A时，拉力F1 　等于　 F2（选填“大于”“等于”或“小于”）.
定　
等
于　
练2　如图所示，货物重50N，若不计轮重、绳重和摩擦，将货物匀速向上拉动1m，则图甲中拉力F＝ 　50　 N，绳自由端下降 　1　 m；则图乙中拉力F＝ 　25　 N，绳自由端上升 　2　 m.
50　
1　
25　
2　
练3　如图所示，小明用一个定滑轮和一个动滑轮组成滑轮组来拉动水平地面上的小汽车，请画出该滑轮组装置最省力的绕绳方法.
2.斜面
盘山公路相当于简单机械中的斜面，车在上面行驶时可以省力.
斜面的特点：（1）斜面是一种简单机械，可以 　省力　 ，但 　费距离　 .（2）斜面高度一定时，斜面倾角越小，斜面越长，越 　省力　 （选填“省力”或“费力”）.
3.轮轴： 由轮和轴组成，能绕共同轴线旋转的简单机械叫做轮轴.例如汽车方向盘、辘轳等.
省力　
费距离　
省力　
练4　如图所示是方向盘和螺丝钉，其中方向盘在正常使用过程中相当于 　轮轴　 ，螺丝钉在正常使用时相当于 　斜面　 （选填“轮轴”或“斜面”）.这两种工具在正常使用过程中具有的相同优点是 　可以省力　 .
轮轴　
斜面　
可以省力
机械效率
1.有用功、额外功、总功
（1）有用功：无论是否使用机械，必须做的功，用W有表示.
（2）额外功：使用机械时，并非我们需要又不得不做的功，用W额表示.
（3）总功：有用功与额外功之和叫做总功，用W总表示.总功、有用功和额外功之间的关系为 　W总＝W有＋W额　 .
W总＝W有＋W额　
2.机械效率
（1）定义：将有用功跟总功的比值叫做机械效率，用符号η表示.
（2）公式：η＝ 　 　 .
（3）特点：机械效率总是小于1.
（4）提高机械效率的方法：①减轻机械自重.②减小机械摩擦.③增大被提升物体的重力.
　
测量滑轮组的机械效率
【实验原理】 　η＝＝　 .
【实验方法】控制变量法.
η＝＝　
【实验装置】
【设计与进行实验】
1.实验中使用到的测量工具有 　弹簧测力计　 和 　刻度尺　 .
2.实验中应 　匀速、竖直　 拉动弹簧测力计，使物体匀速上升，此时拉力 　等于　 弹簧测力计的示数.
弹簧测力计　
刻度尺　
匀速、竖直　
等于　
3.由甲、乙两图，可以探究滑轮组机械效率与 　物重　 的关系.
4.由 　甲、丙　 两图，可以探究滑轮组机械效率与动滑轮重力的关系.
物重　
甲、丙　
【实验表格】
实验次数 钩码总重G/N 钩码上升的高度h/m 弹簧测力计的示数F/N　　 弹簧测力计移动的距离s/m 机械效率η　
1 4 0.1 1.8 0.3
2 4 0.2 1.8 0.6 74%
3 6 0.1 2.4 0.3 83%
4 4 0.1 1.4 0.5 57%
【实验结论】使用同一滑轮组，提升重物的重力越大，滑轮组的机械效率越 　高　 ；使用不同滑轮组，提升相同重物时，动滑轮重力越大，滑轮组机械效率越 　低　 .
【交流与反思】
5.实验中多次测量的目的：寻找普遍规律，避免实验结论的偶然性.
6.第1次实验测得的机械效率约为 　74%　 .
7.比较第1、2次实验可知，滑轮组的机械效率与物体被提升的高度 　无关　 .
高　
低　
74%　
无关　
8.实验中，不可以让弹簧测力计静止读数，因为 　摩擦力　 的存在，静止时弹簧测力计的示数 　偏小　 .
9.由实验可知，提高滑轮组机械效率的方法： 　增加物重　 、 　减小动滑轮的重力（数量）　 、 　减小机械间的摩擦　 .
摩擦力　
偏小　
增加物重　
减小动滑
轮的重力（数量）　
减小机械间的摩擦　
10.如图丁所示，四个相同的滑轮组成的两个滑轮组，把质量相等的物体提升相同的高度，忽略绳重与摩擦，则η甲 　＝　 η乙.（滑轮组的机械效率与其绕绳方式 　无关　 ）
＝　
无关　
　（2022黔西南州）如图所示，通过滑轮沿水平方向拉动重为20N的物体A，不计滑轮重及其摩擦.当拉力F为4N时，物体A受到的拉力为 　8　 N；用这种方法使用滑轮是为了 　省力　 .
8　
省力　
滑轮组的安装与特点
　（2022上海）用如图所示的滑轮沿竖直方向提起一重为20N的物体A，滑轮处于静止状态，相当于一个 　省力　 杠杆，力F的大小为 　10　 N，此时物体A所受到的合力大小为 　0　 N.（不计滑轮重）
拓展设问：不计绳重和摩擦，动滑轮重10N，当匀速提升物体A时，拉力F的大小为 　15　 N.
省力　
10　
0　
15　
　物重为G，自由端拉力为F，请你按要求在甲图和乙图中画出滑轮组的穿绳情况（摩擦力、绳的重力和动滑轮的重力都不计）.
　（2022岳阳）如图，用40N的拉力，在10s内将重100N的物体匀速提升3m，则该滑轮组（　C　）
C
滑轮组竖直方向的计算与应用
A.绳端移动的距离为6m
B.有用功为120J
C.拉力做功的功率为36W
D.机械效率为80%
　如图所示，小明站在地面上利用滑轮组把重为400N的物体匀速提升到12m高的楼上，若此过程中滑轮组的机械效率为80%，小明做的总功是 　6 000　 J，拉力为 　250　 N.若图中绳子能承受的最大拉力为600N，质量为65kg的小明，用此滑轮组能提起的最大物重是 　1 100　 N.（不计绳重及滑轮与轴之间的摩擦，g取10N/kg）
6 000　
250　
1 100　
1.承担物重的绳子段数n的判断：
在动滑轮和定滑轮之间画一条虚线，有几段绳子通过动滑轮（或有几段绳子与动滑轮相连），n就等于几.如图所示：
2.用滑轮组来拉升重物时，拉力与物重的关系：
（1）如果不考虑动滑轮的重力和绳子的摩擦力，则：F拉＝.
（2）如果考虑动滑轮的重力，不考虑摩擦力，则：F拉＝.
3.滑轮组在竖直方向机械效率的计算
机械效率：η＝＝＝＝＝
　（2022辽宁）用如图所示的滑轮组拉动重300N的箱子，以0.2m/s的速度在水平地面上做匀速直线运动，箱子与地面间的摩擦力为自身重力的0.2倍，滑轮组的机械效率为75%，下列说法正确的是（　D　）
A.拉力F为80N
B.10s内绳子自由端移动2m
C.3s内物体重力做功为180J
D.拉力F的功率为16W
D
滑轮组水平方向的计算与应用
　（2022锦州）如图所示的滑轮组，在拉力F的作用下，物体A以0.1m/s的速度匀速直线运动了10s.物体A受到的摩擦力为4.2N，弹簧测力计示数为2N（不计绳、弹簧测力计和滑轮重）.则绳子自由端移动的距离为 　3　 m，拉力F的功率为 　0.6　 W，滑轮组的机械效率为 　70%　 .
3　
0.6　
70%　
滑轮组在水平方向机械效率的计算
机械效率：η＝＝＝＝（f为物体与水平面间的摩擦力）
　（2022兰州）如图所示，斜面长10m，高4m.用平行于斜面F＝50N的拉力，将重100N的物体，从斜面的底端匀速拉到顶端.在此过程中，下列说法正确的是（　D　）
D
斜面的计算与应用
A.利用此装置既可以省力，也可以省功
B.物体受到的摩擦力为50N
C.对物体所做的有用功为500J
D.该斜面的机械效率为80%
　（2022德阳）如图所示，有一斜面长L＝4m，高h＝2.5m.刘利同学用平行于斜面向上F＝150N的拉力，将200N重的物体从底端匀速拉到斜面顶端.那么刘利同学对物体做的总功为 　600　 J；物体沿斜面匀速向上运动时所受的摩擦阻力为 　25　 N.
600　
25　
斜面的机械效率
机械效率：η＝＝
　　斜面的粗糙程度相同时，斜面的倾斜程度越大，机械效率越高；斜面的倾斜程度一定时，斜面越粗糙，机械效率越低.
1.（2021兰州）用如图所示的滑轮组提升重物，在电动机拉力的作用下，重为40N的物体在10s内匀速竖直上升了2m，已知动滑轮重为8N，忽略绳重与摩擦.下列说法中正确的是（　D　）
A.电动机对绳的拉力为12N
B.绳子自由端的移动速度为0.2m/s
C.滑轮组的机械效率为80%
D.有用功的功率为8W
D
2.（2022省卷）如图所示，现在很多地方设有轮椅专用通道，为残疾人通行提供方便.它实际上就是简单机械中的 　斜面　 （选填“杠杆”“滑轮”或“斜面”）；属于 　省力　 （选填“省力”“费力”或“省功”）机械.
斜面　
省力　
3.（2022省卷）如图所示，某工人站在地面上使用由三个滑轮组成的滑轮组提升重物，请用笔画线代替绳子，画出最省力的绕绳方法.
4.（2019兰州）如图所示，动滑轮重4N，所吊重物B重20N，物体A重240N，此时物体B恰好以0.1m/s的速度匀速下降.不计绳重、绳子的伸长和滑轮组内部的摩擦.求：
（1）水平面对物体A的摩擦力是多大？
解：（1）由图知，n＝2，不计绳重和滑轮组内部的摩擦，当物体B匀速下降时，物体A受到水平向右滑动摩擦力的大小：f＝F拉＝（GB＋G动）＝×（20N＋4N）＝12N.
解：（1）由图知，n＝2，不计绳重和滑轮组内部的摩擦，当物体B匀速
下降时，物体A受到水平向右滑动摩擦力的大小：f＝F拉＝（GB＋G动）＝
×（20N＋4N）＝12N.
（2）要使物体B恰好以0.2m/s的速度匀速上升，则要对物体A施加水平向右拉力F的功率为多大？
（2）当物体B匀速上升时，绳子的拉力F拉不变，物体A受到的摩擦力大小不变，由力的平衡条件可得，对物体A施加水平向右的拉力：F＝f＋F拉＝12N＋12N＝24N，
物体A向右运动的速度：
v＝2vB＝2×0.2m/s＝0.4m/s，
拉力F的功率：
P＝＝＝Fv＝24N×0.4m/s＝9.6W.
5.（2020兰州）建筑工人用如图所示的滑轮组匀速提升货物，当货物的重力为300N时，工人对绳施加的拉力为200N，不计绳重与摩擦.求：
（1）动滑轮的重力G动.
解：（1）由图可知，n＝2，在不计摩擦与绳重时，F＝（G物＋G动），即200N＝×（300N＋G动），
所以G动＝100N.
（2）此时滑轮组的机械效率η.
解：（2）滑轮组的机械效率：
η＝＝＝＝＝75%.

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