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第十一章 简单机械和功
学习目标：
理解杠杆的平衡条件及应用
理解滑轮的分类及特点
知道机械功和功率
理解提高机械效率的意义和途径
重、难点:
1、杠杆、滑轮的工作特点
2、机械效率的意义
一、例题精讲
1. 如图所示器具在使用时属于省力杠杆的是（　　）
A．筷子 B．食品夹 C．钢丝钳 D．镊子
2. 杆秤是一种中国传统的称量工具，凝聚着中国人民的智慧。如图所示，O为杆秤提纽，OA=8cm，秤砣质量m=0.2kg，不挂重物和秤砣时，手提提纽，杆秤可水平平衡。用它称鱼，当秤砣置于B点时，杆秤再次水平平衡，此时测得OB=32cm，则鱼的质量为（　　）
A．1.0kg B．0.8kg C．0.6kg D．0.4kg
3. 如图所示，小明利用铁架台、带有刻度的杠杆、细线、弹簧测力计、若干钩码（每个钩码重均为0.5N）等实验器材，探究杠杆的平衡条件。
①实验前，杠杆静止在图甲所示的位置，则此时杠杆于　　 （选填“平衡”或“不平衡” ）状态；要使杠杆在水平位置平衡，应将平衡螺母向　 调节
②将杠杆调整好后，如图乙所示，在A点挂3个钩码，则应在B点挂　 　个钩码，才能使杠杆在水平位置平衡。
③如图丙所示，小明用弹簧测力计替代钩码，先在B点竖直向下拉使杠杆平衡，然后将弹簧测力计逐渐向右倾斜，要使杠杆仍然在水平位置平衡，则弹簧测力计的示数将逐渐______（选填“变大”或“变小”）
④在实验中，改变力和力臂的大小得到多组数据的目的是：____________（填序号）。
A. 使测量数据更准确 B. 多次测量取平均值减小误差
C. 避免偶然性，使实验结论具有普遍性
4. 如图是一种升降晾衣架的结构简图，转动摇柄即可实现晾衣架的升降，在图中有 个定滑轮，使用定滑轮可以 。如果转动摇柄使绳端移动4m，则衣架将上升 m。忽略绳重和摩擦，若增加晾晒的衣服，该装置的机械效率会 （选填“增大”“减小”或“不变”）。
5. 同一个物体分别用图中甲、乙两个滑轮组吊着，则_____（选填“甲”或“乙”）滑轮组更省力，_____（选填“甲”或“乙”）滑轮组能改变用力的方向；若物体重300N，动滑轮重30N，把物体提升1m，则甲绳自由端移动距离s甲=____ m，拉力F乙= ____ N（不计绳重和摩擦）。
6. 如图所示，将同一重物沿光滑斜面BA、CA从底端匀速移上顶端，所用的拉力分别为F1和F2，所做的功分别为W1和W2，则（　　）
A．F1C．F1W2 D．F1>F2，W1>W2
7.某餐馆用智能机器人替代人工送菜。该机器人以1.5m/s的速度运行30m将菜送到客人桌前，用时__________s；若机器人工作时牵引力恒为50N，完成本次送菜，牵引力做功___________J，牵引力做功的功率为___________W。
8. 如图所示，用滑轮组提升所受重力为900N的物体A，物体在拉力F作用下被竖直匀速提升了4m，用时40s，滑轮组的额外功是400J，下列说法中正确的是（　　）
A．动滑轮所受的重力为10N B．拉力F的功率是100W
C．物体A上升的速度是0.3m/s D．滑轮组的机械效率是95%
9. 测量如图所示滑轮组的机械效率，部分实验数据如下表。
实验次数 钩码重力G/N 钩码上升高度h/cm 拉力F/N 绳端移动距离s/cm 机械效率η
1 1.0 10 30 55.6%
2 1.5 10 0.8 30
3 2.0 10 1.0 30 66.7%
4 2.0 20 1.0 60 66.7%
（1）实验过程中，应缓慢拉动弹簧测力计，使钩码竖直向上做 运动。第1次实验时，弹簧测力计示数如图所示，为 N；
（2）第2次实验时所做的有用功为 J，滑轮组的机械效率是 ；
（3）分析1、2、3次实验的数据可知，用同一滑轮组提升重物，提升的重物的重力越 （大/小），滑轮组的机械效率越高；
（4）分析3、4次数据，可以探究滑轮组的机械效率与 关系；
（5）结合生产生活实际，用滑轮组提升重物时，下列也可提高机械效率的是 。
A．增加吊起动滑轮的绳子股数
B．减轻动滑轮重
C．加快物体提升的速度
二、能力提升
10. 如图所示是仿照人的手臂设计的我国天宫空间站的机械臂。下列工具使用时与机械臂属于同类型杠杆的是（　　）
A．夹起食物的筷子 B．拔钉子的羊角锤
C．剪铁丝的钢丝钳 D．起瓶盖的开瓶扳手
11. 图甲为多人赛艇。划桨时，桨可绕侧舷上的固定轴转动，从而使赛艇运动。图乙为划桨时桨的简化平面图，其中O为固定轴，AB为赛艇的运动方向，桨上OC长为0.8m，OD长为2m，F1为人划桨的力，F2为水对浆的作用力.
（1）划桨时，桨对水的作用力大小 （填“大于”、“等于”或“小于”）水对桨的作用力大小；
（2）桨为 （填“省力”或“费力”）杠杆。
（3）已知图乙中F2为200N，F1与CD的夹角θ=30，F1、F2均与AB平行。要划动桨，F1至少 N（sin30=0.5，不考虑桨的重力）
第10题图 第11题图 第12题图
12．如图所示，是安装在某种塔式起重机吊臂一侧的滑轮组，某次匀速起吊600kg的物体时，上升5m，用时15s，滑轮组的机械效率是80%，则所做有用功是 J，总功是 J，拉力F的功率是 W。（g取10N/kg）
13. 作图题
（1）按要求作图如图是―款瓶起子，可看成以O为支点的杠杠.请在图中画出作用在A点的最小动力F1及动力臂l1；
（2）如图所示，这是文具用品燕尾夹的侧面图，使用时，请在杠杆ABC上画出动力F1的力臂l1。
（3）画出工人站在地上拉物体最省力的绕法。
(1) (2) (3) 第14 题图
14. 如图所示，将重为300N的物体匀速提升2m。若不计摩擦和绳重，滑轮组的机械效率为80%，而在实际工作时机械效率只有75%。则实际工作时，该滑轮组的有用功为____________J，总功为___________J，绳端的拉力为___________N，克服摩擦和绳重所做的额外功占总功的________ %。
15. 建设中的常泰大桥为斜拉索公路、铁路两用大桥，如图为小华制作的斜拉索大桥模型，她用长30cm，重5N的质地均匀分布的木条OA做桥面，立柱GH做桥塔，OA可绕O点转动，A端用细线与GH上的B点相连，桥面OA实质是一种___________（填简单机械名称），保持桥面水平，细线对OA的拉力F＝_______N；将细线一端的固定点由B点改至C点，拉力F的大小变化情况是_________。
三、拓展提高
16. 在“探究杠杆平衡条件”的实验中：
（1）实验前若向右调节平衡螺母使杠杆在水平位置平衡，则调节之前杠杆 端高；
（2）图甲中，在A处挂2个钩码，为使杠杆在水平位置平衡，应在B处挂 个钩码。杠杆平衡后，再用一滑轮推动悬线（如图乙），会发现杠杆 （填“左端下沉”、“仍然平衡”或“右端下沉”）；
（3）图丙中，长为3cm的长方体橡皮放在20cm长的直尺（两端刻度线与尺的边缘对齐）上，向右移动直尺，使其恰好不翻倒，此时位置如图丁，若橡皮和直尺均质地均匀，则橡皮和直尺的质量之比为 ，将橡皮翻转至虚线位置（如图戊），则直尺 （选填“不能”或“能”）平衡。
17. 图甲是某居民楼前的无障碍通道，一位中年人正用轮椅推着他年迈的母亲缓缓上行，图乙是该通道斜面示意图。为了解中年人推轮椅时所用力的大小，小红和小华进行了探究。她们从斜面底端A点沿斜面确定了相距1m处的B点。（g取10N/kg）
（1）选用车轮与轮椅相同材质、花纹的小车为研究对象，进行了如下操作：
①正确使用弹簧测力计，测出小车重为2.0N；斜面的高为0.09m
②将校零的弹簧测力计与斜面平行放置，然后沿斜面方向 拉动小车，如图乙所示，弹簧测力计示数为 N；
③计算出将小车从A点拉到B点的过程中，拉力所做的功为 J；利用斜面将小车从水平地面提升到B点时的机械效率为 。
（2）在小车上逐渐添加重物，测出小车的总重G，测出沿斜面匀速拉动小车需要的力，计算出小车从A点到B点拉力所做的总功W1；重力做的有用功为W2。通过多组数据画出W1和W2与小车总重G的关系图像，如图丙所示。
①分析图像可知，图线b表示的是 （选填“W1”或“W2”）与小车总重G的关系；
②由图像可知：用该通道斜面提升物体时的机械效率与物重 （选填“有关”或“无关”）；
③若这位母亲和所坐的轮椅总质量为80kg，则中年人用沿着通道斜面方向的力推轮椅匀速上坡时，力的大小为 N。
参考答案
C
B
①平衡，左；②2；③变大，；④C
4；改变力的方向；1；增大
乙，甲，2，110
A
20，1500，75
B
匀速直线 0.6 0.15 62.5％ 大 钩码上升的高度 B
A
（1）等于；（2）费力，夹菜的筷子；（3）500
3×104；3.75×104；2.5×103
600；800；200；5
杠杆，5N，变小
右 1 右端下沉 能
匀速 0.3 0.3 60% W2 无关 120

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