2021年人教版物理中考复习课件《简单机械》.ppt
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1、简单机械简单机械 杠杠 杆杆 1定义:在力的作用下能绕着定义:在力的作用下能绕着 转动的一根硬棒。转动的一根硬棒。 2五要素五要素 (1)支点:杠杆绕着转动的固定点支点:杠杆绕着转动的固定点 O。 (2)动力:使杠杆转动的力动力:使杠杆转动的力 F1。 (3)阻力:阻碍杠杆转动的力阻力:阻碍杠杆转动的力 F2。 (4)动力臂:从支点到动力臂:从支点到 的距离的距离 l1。 (5)阻力臂:从支点到阻力臂:从支点到 的距离的距离 l2。 固定点固定点 动力作用线动力作用线 阻力作用线阻力作用线 5杠杆的分类杠杆的分类 类型类型 力臂关系力臂关系 力的关系力的关系 特点特点 应用举例应用举例 省力杠
2、杆省力杠杆 l1 l2 F1 F2 省力费距离省力费距离 开瓶器、开瓶器、扳手扳手 费力杠杆费力杠杆 l1 l2 F1 F2 费力省距离费力省距离 镊子、镊子、钓鱼竿钓鱼竿 等臂杠杆等臂杠杆 l1 l2 F1 F2 不省力不费力不省力不费力 天平、天平、定滑轮定滑轮 3平衡状态:杠杆平衡状态:杠杆 或或 转动。转动。 4平衡条件:动力平衡条件:动力动力臂阻力动力臂阻力阻力臂,即阻力臂,即 。 静止静止 匀速匀速 F1l1F2l2 滑滑 轮轮 定滑轮定滑轮 动滑轮动滑轮 滑轮组滑轮组 装装置置 图图示示 甲甲 乙乙 丙丙 丁丁 定定义义 轴固定不动的滑轮轴固定不动的滑轮 轴随物体移动的滑轮轴随物
3、体移动的滑轮 由定滑轮和动滑轮组合由定滑轮和动滑轮组合 在一起在一起 实质实质 杠杆杠杆 动力臂是阻力臂动力臂是阻力臂 倍的省力杠杆倍的省力杠杆 特点特点 可以可以 , 但不省力也不费距离但不省力也不费距离 可以可以 ,但,但 既可以既可以 又可又可 以以 F 与与 G物 物 的关系的关系 F (忽略绳重和摩忽略绳重和摩 擦擦) F (忽略绳重忽略绳重 和摩擦和摩擦) F (忽略绳重和摩擦忽略绳重和摩擦) s与与h距离距离 关系关系 等臂等臂 2 改变力的方向改变力的方向 省力省力 费距离费距离 省力省力 改变力的方向改变力的方向 G物 物 G物 物G动动 2 G物 物G动动 n sh s2h
4、 snh 机械效率机械效率 1三类功三类功 (1)有用功:无论是否使用机械,必须要做的功,用有用功:无论是否使用机械,必须要做的功,用 表示。表示。 (2)额外功:使用机械时,并非我们需要但是又不得不做的功,用额外功:使用机械时,并非我们需要但是又不得不做的功,用 表示。表示。 (3)总功:有用功与额外功之和,用总功:有用功与额外功之和,用 表示,表示,W总 总 。 2机械效率机械效率 (1)定义:定义: 和和 的比,用符号的比,用符号 表示。表示。 (2)公式:公式: 。 (3)规律:使用任何机械都不可避免地要做额外功,机械效率总是规律:使用任何机械都不可避免地要做额外功,机械效率总是 。
5、W有 有 W额 额 W总 总 W有有W额额 有用功有用功 总功总功 W 有有 W总 总 小于小于1 命题点:杠杆命题点:杠杆 1如图所示,用撬棒撬石头,撬棒是如图所示,用撬棒撬石头,撬棒是 杠杆。在力的杠杆。在力的方向方向不变的情况下,要用不变的情况下,要用 更小的力撬起石头,他的手应该向更小的力撬起石头,他的手应该向 (选选填填“靠近靠近”或或“远离远离”)支点支点 O 的方向移的方向移 动;如果向上用力撬起石头,动;如果向上用力撬起石头,支点为支点为 。 省力省力 远离远离 B 命题点:定滑轮和动滑轮命题点:定滑轮和动滑轮 2如图所示甲装置是如图所示甲装置是 滑轮,使用它的目的是改变滑轮,
6、使用它的目的是改变 。乙装置是。乙装置是 滑滑 轮,使用它的目的是可以轮,使用它的目的是可以 。 装置的机械效率高。装置的机械效率高。 定定 力的方向力的方向 动动 省力省力 甲甲 重难点重难点 杠杆作图杠杆作图 类型一类型一 已知力和支点,作力臂已知力和支点,作力臂 【例【例 1】 图中为一杠杆,画出图中为一杠杆,画出 F1的力臂的力臂 l1。 类型二类型二 已知力臂和支点,作力已知力臂和支点,作力 【例【例 2】 如图所示,杠杆处于平衡状态,请画出如图所示,杠杆处于平衡状态,请画出 F2对应的阻力臂对应的阻力臂 l2以及动力臂以及动力臂 l1 所对应的动力所对应的动力 F1。 类型三类型三
7、 作杠杆的最小动力作杠杆的最小动力 【例【例 3】如图所示,现使用最小的力】如图所示,现使用最小的力 F1使杠杆在图示位置平衡,请画出使杠杆在图示位置平衡,请画出 F1及其对及其对 应的力臂应的力臂 l1。 重难点重难点 杠杆的平衡条件及其应用杠杆的平衡条件及其应用 类型一类型一 杠杆的再平衡问题杠杆的再平衡问题 【例【例 4】 如图所示,将体积相同的物体如图所示,将体积相同的物体 G1、G2分别挂在杠杆的两端,杠杆处于平衡分别挂在杠杆的两端,杠杆处于平衡 状态。若将这两个物体状态。若将这两个物体 G1、G2同时浸没在水中,则同时浸没在水中,则( ) A杠杆仍能保持平衡杠杆仍能保持平衡 B杠杆
8、不能平衡,杠杆不能平衡,A 端下沉端下沉 C杠杆不能平衡,杠杆不能平衡,B 端下沉端下沉 D无法确定杠杆的状态无法确定杠杆的状态 【点拨】【点拨】根据杠杆的平衡条件根据杠杆的平衡条件 F1l1F2l2判断在新的条件下杠杆是否还能保持平衡。判断在新的条件下杠杆是否还能保持平衡。 C 类型二类型二 杠杆的动态平衡问题杠杆的动态平衡问题 【例【例 5】 用细绳系住厚度不均匀的木板的用细绳系住厚度不均匀的木板的 O 点处,木板恰好处于静止状态,且上点处,木板恰好处于静止状态,且上 表面保持水平。如图所示,两玩具车同时从表面保持水平。如图所示,两玩具车同时从 O 点附近分别向木板的两端匀速运动,要使点附
9、近分别向木板的两端匀速运动,要使 木板在此过程中始终保持平衡,必须满足的条件是木板在此过程中始终保持平衡,必须满足的条件是( ) A两车的质量相等两车的质量相等 B两车的速度大小相等两车的速度大小相等 C质量较小的车速度较大质量较小的车速度较大 D两车同时到达木板两端两车同时到达木板两端 【点拨】【点拨】根据杠杆的平衡条件根据杠杆的平衡条件F1l1F2l2判断,木板恰好平衡,则两车的质量与速度成反比。判断,木板恰好平衡,则两车的质量与速度成反比。 C 类型三类型三 应用杠杆的平衡条件计算应用杠杆的平衡条件计算 【例【例 6】 如图所示为一拉杆旅行箱的示意图,将其视为杠杆,如图所示为一拉杆旅行箱
10、的示意图,将其视为杠杆,O 为支点,为支点,B 为重为重 心,心,BC 为竖直方向,为竖直方向,A 为拉杆端点,已知箱重为拉杆端点,已知箱重 250 N,OA 为为 120 cm,OC 为为 24 cm。 图中在图中在 A 点沿图示方向施加动力点沿图示方向施加动力 F,箱子静止,则动,箱子静止,则动 力力 F 的大小为的大小为 N。使拉杆箱在图示位置静止的。使拉杆箱在图示位置静止的 最小动力为最小动力为 N。生活中,常把箱内较重物品靠。生活中,常把箱内较重物品靠 近近 O 点放置,这样使拉杆箱在图示位置静止的最小动点放置,这样使拉杆箱在图示位置静止的最小动 力将力将 (选填选填“变大变大” “
11、” “变小变小”或或“不变不变”)。 【点拨】【点拨】 要使杠杆平衡时所用的动力最小,根据杠杆平衡的条件可知, 应使动力臂最大。要使杠杆平衡时所用的动力最小,根据杠杆平衡的条件可知, 应使动力臂最大。 100 50 变小变小 重难点重难点 机械效率的计算机械效率的计算 类型一类型一 滑轮组的机械效率滑轮组的机械效率 【例【例 7】 质量为质量为 60 kg 的工人用如图甲所示的滑轮组运送货物上楼,滑轮组的机的工人用如图甲所示的滑轮组运送货物上楼,滑轮组的机 械效率随货物重力变化的图象如图乙,若工人在械效率随货物重力变化的图象如图乙,若工人在 1 min 内将货物匀速向上提高了内将货物匀速向上提
12、高了 6 m, 作用在绳端的拉力为作用在绳端的拉力为 400 N,拉力的功率为,拉力的功率为 W,动滑轮的重力为,动滑轮的重力为 N,工人在竖,工人在竖 直向下拉绳子时, 滑轮组的机械效率最大值约为直向下拉绳子时, 滑轮组的机械效率最大值约为 。 (机械之间摩擦力及绳重忽略不计机械之间摩擦力及绳重忽略不计) 120 200 88.9% 类型二类型二 斜面的机械效率斜面的机械效率 【例【例 8】救援车工作原理如图所示,当车载电机对钢绳施加的拉力救援车工作原理如图所示,当车载电机对钢绳施加的拉力 F 大小为大小为 2.5 103 N 时, 小车时, 小车 A 恰能匀速缓慢地沿斜面上升。 已知小车恰
13、能匀速缓慢地沿斜面上升。 已知小车 A 的质量为的质量为 1 t, 斜面高为, 斜面高为 2 m, 斜面长为斜面长为 5 m(不计车长、 钢绳重、 动滑轮重、 钢绳与滑轮间的摩擦和滑轮与轴间的摩擦,不计车长、 钢绳重、 动滑轮重、 钢绳与滑轮间的摩擦和滑轮与轴间的摩擦, g取取10 N/kg)。 在小车。 在小车 A由水平路面被拖上救援车的过程中, 钢绳所做的有用功为由水平路面被拖上救援车的过程中, 钢绳所做的有用功为 J, 整个装置的机械效率为整个装置的机械效率为 ,小车,小车 A 与斜面间的摩擦力为与斜面间的摩擦力为 N。 2104 80% 103 2杠杆、滑轮组、斜面的机械效率计算公式杠
14、杆、滑轮组、斜面的机械效率计算公式 项目项目 公式公式 名称名称 有用功有用功 W有 有 总功总功 W 总总 机械效率机械效率 杠杆杠杆(图图 1) F2l2 F1l1 F2l2 F1l1 100% 滑轮组滑轮组(图图 2) Gh Fs 或或 nhF G nF 100% 斜面斜面(图图 3) Gh FL Gh FL 100% 实验实验 探究杠杆的平衡条件探究杠杆的平衡条件 1实验装置实验装置 2实验过程实验过程 (1)把质量分布均匀的杠杆中点作为支点,其目的是把质量分布均匀的杠杆中点作为支点,其目的是 。 (2)实验时,首先调节杠杆两端的平衡螺母,使杠杆在水平位置平衡,目的是实验时,首先调节杠
15、杆两端的平衡螺母,使杠杆在水平位置平衡,目的是 。 (3)给杠杆两端挂上给杠杆两端挂上 数量的钩码, 移动钩码的位置, 直到杠杆再次在数量的钩码, 移动钩码的位置, 直到杠杆再次在 位位 置达到平衡。多次改变力和力臂的数值,重复上述实验。置达到平衡。多次改变力和力臂的数值,重复上述实验。 (4)设计表格并记录数据。设计表格并记录数据。 (5)分析实验数据,得出结论。分析实验数据,得出结论。 避免杠杆自重对杠杆平衡的影避免杠杆自重对杠杆平衡的影 响响 测量力臂测量力臂 不同不同 水平水平 便于便于 3实验结论实验结论 杠杆的平衡条件:动力杠杆的平衡条件:动力动力臂阻力动力臂阻力阻力臂,公式表达:
16、阻力臂,公式表达:F1l1F2l2。 4交流与反思交流与反思 (1)平衡螺母的调节:左高向左调,右高向右调。平衡螺母的调节:左高向左调,右高向右调。 (2)多次测量的目的:避免偶然性,使得出的结论具有普遍性。多次测量的目的:避免偶然性,使得出的结论具有普遍性。 (3)将一端的钩码换成弹簧测力计的好处: 能直接测出拉力的大小, 实验操作更方便。将一端的钩码换成弹簧测力计的好处: 能直接测出拉力的大小, 实验操作更方便。 (4)弹簧测力计从竖直拉杠杆变成斜拉杠杆,拉力力臂弹簧测力计从竖直拉杠杆变成斜拉杠杆,拉力力臂 ,弹簧测力计示,弹簧测力计示 数数 。 变小变小 变大变大 【例【例 1】 如图甲
17、所示,小明在探究如图甲所示,小明在探究“杠杆的平衡条件杠杆的平衡条件”实验中所用的实验器材有:实验中所用的实验器材有: 杠杆、支架、弹簧测力计、刻度尺、细线和质量相同的钩码若干个。杠杆、支架、弹簧测力计、刻度尺、细线和质量相同的钩码若干个。 (1)实验前,将杠杆中点置于支架上,当杠杆静止时,发现杠杆右端下沉。此时,应实验前,将杠杆中点置于支架上,当杠杆静止时,发现杠杆右端下沉。此时,应 把杠杆两端的平衡螺母向把杠杆两端的平衡螺母向 (选填选填“左左”或或“右右”)调节,使杠杆在不挂钩码时,达调节,使杠杆在不挂钩码时,达 到水平平衡状态。到水平平衡状态。 左左 (2)杠杆调节平衡后,小明在杠杆上
18、杠杆调节平衡后,小明在杠杆上 A 点处挂点处挂 4 个钩码,在个钩码,在 B 点处挂点处挂 6 个钩码恰好个钩码恰好 在原位置平衡。于是小明便得出了杠杆的平衡条件为:在原位置平衡。于是小明便得出了杠杆的平衡条件为: 。他这样得出。他这样得出 的结论是否合理?的结论是否合理? ;为什么?;为什么? 。 (3)实验结束后,小明提出了新的探究问题:实验结束后,小明提出了新的探究问题: “若支点不在杠杆的中点时,杠杆的平若支点不在杠杆的中点时,杠杆的平 衡条件是否仍然成立?衡条件是否仍然成立?”于是小组同学利用如图乙所示装置进行探究,发现在杠杆左端于是小组同学利用如图乙所示装置进行探究,发现在杠杆左端
19、 的不同位置,用弹簧测力计竖直向上拉使杠杆处于平衡状态时,测出的拉力大小都与杠的不同位置,用弹簧测力计竖直向上拉使杠杆处于平衡状态时,测出的拉力大小都与杠 杆平衡条件不相符。其原因是:杆平衡条件不相符。其原因是: 。 F1l1F2l2 不合理不合理 实验次数太少,得出的结论具有偶然性实验次数太少,得出的结论具有偶然性 杠杆自身重力对杠杆的平衡有影响杠杆自身重力对杠杆的平衡有影响 (4)实验时只有实验时只有 8 个相同的钩码,杠杆上每格等距,如图甲所示,当在个相同的钩码,杠杆上每格等距,如图甲所示,当在 A 点挂点挂 4 个个 钩码时,则怎样挂钩码可以使杠杆在水平位置平衡?钩码时,则怎样挂钩码可
20、以使杠杆在水平位置平衡? ; 。 (5)杠杆不处于水平位置能否平衡?甲和乙意见不同。甲认为能平衡,于是他每次让杠杆不处于水平位置能否平衡?甲和乙意见不同。甲认为能平衡,于是他每次让 杠杆倾斜时静止, 做这个实验也得出了杠杆平衡条件。 甲认为杠杆平衡不一定是水平的,杠杆倾斜时静止, 做这个实验也得出了杠杆平衡条件。 甲认为杠杆平衡不一定是水平的, 这种说法对吗?这种说法对吗? (选填选填“对对”或或“错错”)。甲这种方案与乙让杠杆在水平位置做实。甲这种方案与乙让杠杆在水平位置做实 验的方案相比较,你认为哪个实验方案好,并说明理由:验的方案相比较,你认为哪个实验方案好,并说明理由: 实验方案好;理
21、由实验方案好;理由 是是 。 右端第右端第4格挂格挂3个钩码个钩码 右端第右端第3格挂格挂4个钩码个钩码 对对 乙乙 可以直接读出力臂的大小可以直接读出力臂的大小 (6)如图,在探究杠杆平衡条件时,左边的钩码个数和位置保持不变,右边弹簧测力如图,在探究杠杆平衡条件时,左边的钩码个数和位置保持不变,右边弹簧测力 计的作用点固定,只改变测力计与水平方向的角度计的作用点固定,只改变测力计与水平方向的角度 ,则能描述测力计示数,则能描述测力计示数 F 与与 关系关系 的图象是的图象是 。 B 实验实验 测量滑轮组的机械效率测量滑轮组的机械效率 1实验原理:实验原理:W 有用有用 W总 总 100% 2
22、实验装置:实验装置: 3实验操作:竖直向上实验操作:竖直向上 拉动弹簧测力计。拉动弹簧测力计。 4实验方法:控制变量法实验方法:控制变量法 (1)探究滑轮组机械效率的大小与被提升物体的重力关系:保持动滑轮重一定,改变探究滑轮组机械效率的大小与被提升物体的重力关系:保持动滑轮重一定,改变 钩码的重力。钩码的重力。 (2)探究滑轮组机械效率的大小与动滑轮重力的关系:保持钩码重力一定,改变动滑探究滑轮组机械效率的大小与动滑轮重力的关系:保持钩码重力一定,改变动滑 轮重。轮重。 5设计表格并记录数据设计表格并记录数据 缓慢缓慢 6实验结论实验结论 滑轮组的机械效率与物体的重力和动滑轮的重力有关。滑轮组
23、的机械效率与物体的重力和动滑轮的重力有关。 (1)同一滑轮组,提起的物体越重,机械效率越高。同一滑轮组,提起的物体越重,机械效率越高。 (2)不同的滑轮组机械效率不同,物重相同时,动滑轮越重,机械效率越低。不同的滑轮组机械效率不同,物重相同时,动滑轮越重,机械效率越低。 7交流与反思交流与反思 (1)实验中要缓慢拉动弹簧测力计,目的是使弹簧测力计的示数稳定,便于读出拉力实验中要缓慢拉动弹簧测力计,目的是使弹簧测力计的示数稳定,便于读出拉力 大小。大小。 (2)提高滑轮组的机械效率的方法:增加物重、使用轻质动滑轮、减小机械摩擦。提高滑轮组的机械效率的方法:增加物重、使用轻质动滑轮、减小机械摩擦。
24、 (3)绳子自由端移动的距离绳子自由端移动的距离 s 和物体上升高度和物体上升高度 h 的关系:的关系: 。 (4)滑轮组机械效率小于滑轮组机械效率小于 1 的原因:滑轮组在提升重物过程中会做额外功。的原因:滑轮组在提升重物过程中会做额外功。 snh 【例【例 2】 小明在小明在“测滑轮组机械效率的实验测滑轮组机械效率的实验”中得到的数据如表所示,实验装置中得到的数据如表所示,实验装置 如图所示。如图所示。 实验次数实验次数 物理量物理量 1 2 3 钩码重钩码重 G/N 4 4 6 钩码上升的高度钩码上升的高度 h/m 0.1 0.1 0.1 绳端拉力绳端拉力 F/N 1.8 1.6 2.4
25、 绳端上移的距离绳端上移的距离 s/m 0.3 0.4 机械效率机械效率/ 74.1% 62.5% (1)通过表中数据可分析出第通过表中数据可分析出第 2 次实验是用次实验是用 (选填选填“甲甲”或或“乙乙”)图所示装置图所示装置 做的实验。做的实验。 (2)通过第通过第 1 次实验和第次实验和第 2 次实验的数据分析可得出结论: 使用不同的滑轮组提升相次实验的数据分析可得出结论: 使用不同的滑轮组提升相 同的重物时,动滑轮的个数越多同的重物时,动滑轮的个数越多(动滑轮的质量越大动滑轮的质量越大),滑轮组的机械效率,滑轮组的机械效率 (选填选填 “越高越高” “” “不变不变”或或“越低越低”
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