第十一講簡單機械學案一、基本概念：杠桿：（1）概念：一根，在力的作用下能，這根硬棒叫做杠桿。（2）杠桿的五要素：①支點O：杠桿繞著轉動的固定點。②動力F1：使杠桿轉動的力。③阻力F2：阻礙杠桿轉動的力。④動力臂l1（L1）：從支點到的距離。⑤阻力臂l2（L2）：從支點到的距離。（力臂：從支點到力的作用線的距離叫做力臂。）（3）杠桿平衡條件（杠桿原理）：公式表示：。（4）杠桿的分類及其特點：杠桿種類構造特點應用舉例優點缺點省力杠桿L1>L2省力費距離鉗子、起子費力杠桿L1<L2省距離費力釣魚桿、理發剪等臂杠桿L1=L2不省力不費力、不省距離不費距離天平、蹺蹺板2．滑輪：（1）概念：滑輪是一個周邊有槽的小輪，它可以繞著軸轉動。（2）定滑輪和動滑輪：分類實質特點應用舉例優點缺點定滑輪等臂杠桿改變力的方向不省力旗桿上的滑輪動滑輪L1=2L2的杠桿省一半力不能改變力的方向將重物通過動滑輪拉到二樓（3）滑輪組：①滑輪組省力規律：使用滑輪組時，滑輪組用幾股（段）繩子吊著物體，提起物體所用的力就是物體和動滑輪總重力的。公式：F=。②特點：滑輪組雖然省力，但。繩子自由端移動距離s和重物升高距離h的關系為：。3．功的原理：使用任何機械都。4．有用功、額外功、總功：（1）使用機械時所做的所有的功（總功）中，有一部分是對我們有用的功，叫做。還有一部分并非我們需要但又不得不做的功，叫做。（2）有用功、額外功、總功的關系式：。5．機械效率：用字母表示。（1）定義：跟的比值叫機械效率。（2）定義式：。（3）機械效率總小于，通常用百分數表示。二、判斷題：（請說明判斷的理由或舉反例說明）1.（）橡皮筋也屬于杠桿。2.（）杠桿的動力臂越長，阻力臂越短，杠桿就越省力。3.（）阻礙杠桿轉動的力叫動力。4.（）使用杠桿省力的同時也能省距離。5.（）有的杠桿可以省力，有的杠桿可以省距離。6.（）從支點到動力作用點的距離叫動力臂。7.（）動力臂是阻力臂的幾倍，動力就是阻力的幾分之一。8.（）定滑輪實質上是一個省力杠桿。9.（）動滑輪實質上是一個阻力臂為動力臂2倍的杠桿。10.（）定滑輪既不省力，也不省距離，因此沒有優點。11.（）動滑輪可以省力，也可以省距離。12.（）使用滑輪組一定可以省力。13.（）使用滑輪組一定費距離。14.（）省力的機械一定可以省功。15.（）機械效率一定小于1，且單位是J。三、單選題：()1.下列敘述不正確的是A.使用定滑輪不能省力，使用動滑輪可以省力B.用木棒撬石頭時，石頭對木棒的壓力屬于阻力C.力臂可能在杠桿上D.力臂是從支點到力的作用點的距離()2.下列物體屬于費力杠桿的是()3.下列力臂畫法正確的是()4.升國旗的旗桿上裝有定滑輪，這是為了A.省力B.省功C.省距離D.改變施力方向()5.下列說法中正確的是A．做有用功多的機械，機械效率越高B．做額外功少的機械，機械效率高C．有用功總小于總功，所以機械效率總小于1D．越省力的機械，機械效率越高()6.某機械的機械效率有如下4個數據，期中可能正確是A．100%B．120%C．60%D．200%四、不定項選擇：()7.下列方法中可以增大機械效率的是A．使用相同的滑輪，增加重物的重力B．使用相同的滑輪，減小重物的重力C．提升相同的重物，選擇較重的動滑輪D．提升相同的重物，選擇較輕的動滑輪()8.關于機械效率，下面說法不正確的是A.功率越大的機械，機械效率越高B.機械效率大小與功率大小無關C.機械效率越低的機械，做的功就越少D.越省力的機械，機械效率越高()9.在探究杠桿的平衡條件實驗中A.讓杠桿在水平位置平衡的目的是便于讀取力臂的值B.動力臂是阻力臂的幾倍，則動力就是阻力的幾分之一C.如果杠桿向左偏，則應向右調節平衡螺母D.杠桿的動力臂越長，阻力臂越短，就越省力五、實驗題：1.探究杠桿平衡條件：器材杠桿（帶刻度）、鐵架臺、步驟1.調節杠桿兩端的，使杠桿在方向保持平衡；這是為了，若杠桿右邊下傾，則應將向調；2.在杠桿的左右分別掛上鉤碼，把F1、F2、L1、L2的數值填入表中。3.改變力和力臂的數值，再做兩次實驗。4.根據表中的數據進行分析，得出結論。裝置圖表格現象實驗次數動力F1/N動力臂L1/cm阻力F2/N阻力臂L2/m10.5814234633223結論杠桿平衡時，；用公式表示：2.測滑輪組的機械效率：裝置步驟在做“測滑輪組機械效率”的實驗中，小強和同學們組裝了如圖所示的甲、乙兩個滑輪組（每只滑輪重都相同）。對于乙圖所示的滑輪組，如果沒有刻度尺，（填“可以”或“不可以”）測出該滑輪組的機械效率。2．對于甲圖所示的滑輪組，若測出鉤碼重G物，然后豎直向上勻速拉動彈簧秤使鉤碼升高，從彈簧秤上讀出拉力值F，則該滑輪組的機械效率η=。3．比較甲、乙兩滑輪組的機械效率可知η甲η乙（填：＞、＜或＝）。探究實驗后小強猜想，對于同一滑輪組（例如圖乙），它的機械效率可能是固定的，于是他進行了實驗探究。表格序號鉤碼重G/N鉤碼上升的高度h/cm彈簧測力計的示數F/N彈簧測力計移動的距離S/cm機械效率1250.6252481.1請將上述表格填寫完整。分析數據可知，小強的猜想是的。（填“正確”或“錯誤”）結論對于同一滑輪組，它的機械效率可能是變化的。程序此探究過程的思維程序是：提出問題——猜想————得出結論。六、作圖題：1.畫出F的力臂2.畫出F1的力臂3.畫出F的力臂4.畫出F1和F2的力臂F1OF1O七、問答題：1.為什么用木棒撬石頭可以省力？答：根據杠桿平衡條件可知，使用杠桿撬石頭時，因為大于，所以動力阻力，因此人用的力較小，可以省力。2.園藝師傅使用剪刀剪樹枝時，常把樹枝盡量靠近轉軸，這樣做的目的是什么？答：根據杠桿平衡條件可知，當阻力和動力臂一定時，阻力臂越，動力越小，這樣做的目的是為了減小，從而減小，更省力。八、科學方法題1.根據杠桿的特點分為省力杠桿，費力杠桿和等臂杠桿，叫法2.比較三種杠桿的特點叫法3.由省力杠桿可以省力，想到它也要費距離，叫法4.將滑輪分為定滑輪和動滑輪，叫法5.比較定滑輪和動滑輪的異同點，叫法6.由動滑輪省力，想到它也要費距離，叫法7.滑輪組的規律可以用文字和公式等多種方法表示，叫法8.測量滑輪組機械效率，使用了彈簧測力計和刻度尺組合使用，叫法。九、計算題：1.用鍘刀鍘東西時，動力臂為0.8m，阻力臂0.3m，若阻力為40N，則動力多大？2.加在抽水機柄上的力為180N，動力臂為0.5m，阻力為900N，求阻力臂大小。3.如圖的裝置勻速提起重為150N的物體，如果拉力是60N，則動滑輪的重力是多少？如果自由端通過距離為0.3m，則重物上升多少m？4.如圖所示，工人利用滑輪組提起重為270牛的物體，物體勻速上升2米，動滑輪重30牛，不計滑輪與繩之間摩擦及繩重．則（1）工人對繩的拉力為多大？（2）繩端移動的距離（3）滑輪組的機械效率為多少？5.利用如圖滑輪組將重為6×104N的物體勻速提起1m，此時滑輪組的機械效率為80%，求（1）所用拉力為多大?（2）若勻速提起4.5×104N的重物時，機械效率是多少？十、力學綜合計算題：1.小雨的體重為660N，他使用如下圖所示的滑輪組提升重物，已知動滑輪重100N。當勻速提升一個體積為0.02m3的重物（重物始終未出水面）時，他施加360N的力去提升重物，已知鞋底與地面的總接觸面積為0.04m2。不計繩重和摩擦。求：（1）此時他對地面的壓強；（2）該物體的密度。2.重物A是一個邊長為0.2m、密度為6×103kg/m3的正方體金屬塊，若人的重力為450N,兩只腳面的接觸面積為0.04m2，不計繩重和摩擦。當用200N的力拉繩子時沒提起A，如圖甲所示，此時A對地面的壓強是5×103Pa，求：（1）動滑輪的重力；（2）如圖乙所示，當人用1min把A勻速提起6m，求此時拉力做功的功率？（3）若用剛才的滑輪，組成圖丙所示滑輪組，把A換成物體B，在空氣中勻速提升時，滑輪組的機械效率為75%，若物體B浸沒在水中時，人對地面的壓強是8000Pa,則物體B的密度是多大？十一、歸納式探究：桿的扭轉：機械中的傳動軸、生活中的螺絲刀等，在外力的作用下都會發生扭轉形變。相同外力作用下，扭轉的角度越小，其抗扭轉能力越強。用圓柱體探究物體抗扭轉能力與哪些因素有關，實驗數據如下：（其中：R為圓柱體桿橫截面的半徑，l為桿的長度，F為使桿發生扭轉的外力，φ為桿在力的作用下扭轉的角度，單位用弧度rad表示。）次數R/ml/mF/Nφ/radOφbOφbalFφRl12×10ˉ2109.6×10330×10ˉ221×10ˉ2209.6×103480×10ˉ234×10ˉ2109.6×1033.75×10ˉ248×10ˉ24019.2×1033.75×10ˉ2(1)φ＝k，其中k＝（數值和單位）。將數據變成公式，運用的是法。(2)長度相同的圓柱體，其半徑越大，抗扭轉能力就越。(3)半徑相同、長度不同的圓柱體桿，扭轉相同的角度，則對圓柱體桿扭轉的角度φ與長度l的關系可以用圖像中的圖線來表示。(4)長度為1.8m的圓柱體，在6000N的扭轉外力下扭轉了10ˉ2rad的角度，則該圓柱體的半徑為m。十二、問題解決1.小明買了一瓶飲料，她想知道飲料的密