【精品】2021年中考物理【重点·难点】专练:13 简单机械和机械效率(解析版和原卷版)
【内容简介】1.杠杆:在力的作用下能够绕支撑点转动的坚实物体均可以看成是杠杆。这里“坚实”理论上是指“不发生形变”;杆杆不一定是一根硬棒。一个杆杆有且只有一个支点。(1)杠杆的“五要素”。①动力(F1):使杠杆转动的力;②阻力(F2):阻碍杠杆转动的力;③支点(O):杠杆绕着转动的支撑点;④动力臂(L1):从支点到动力作用线的距离;⑤阻力臂(L2):从支点到阻力作用线的距离。力的作用线:通过力的作用点沿力的方向的直线。(2)杠杆的平衡条件:动力×动力臂=阻力×阻力臂(F1L1=F2L2)(3)杠杆的分类。①省力杠杆:动力臂大于阻力臂或者动力小于阻力的杠杆;②等臂杠杆:动力臂等于阻力臂或者动力等于阻力的杠杆;③费力杠杆:动力臂小于阻力臂或者动力大于阻力的杠杆。2.滑轮:周边有槽,并可以绕轴转动的轮子。(1)定滑轮:使用时,滑轮的位置固定不变的滑轮。它可以改变用力的方向,但不能省力,也不能省距离。(2)动滑轮:滑轮的位置跟被拉的物体一起运动的滑轮。它可以省一半的力,但不能改变用力的方向,费一倍的距离。(3)滑轮组:定滑轮与动滑轮的组合。它既可以改变用力的方向,又可以省力。F=(G物+G轮)/n(F-拉力;G物-用滑轮组拉起的物重;G轮-滑轮自重、绳重、滑轮与绳间的摩擦;n-绕过动滑轮的绳子的股数)3.斜面:一个与水平面成一定夹角的倾斜平面。若不考虑摩擦,斜面长是斜面高的几倍,拉力或推力就是物体所受重力的几分之一,即: F=Gh/L。4.机械效率:有用功跟总功的比值。公式:η=W有/W总×100%。【易混淆点】1.在杠杆中,阻力与动力的方向与作用分不清楚。使杆杆转动的力,是动力,阻碍杆杆转动的力是阻力,二者的方向不一定相反,但作用效果必须要相反。一般来说:支点在杆杆的一端,二力方向相反;支点在中点,二力方向可相同。2.正确理解“动滑轮省一半的力”。这里省一半的力,不是所提升的物体的重力的一半,而是包括自身的重力及其摩擦力。3.通常情况下,我们忽略“摩擦力”来考虑问题,使问题简化,但不要认为摩擦力本身不存在。【典例分析】【例1】(2020北京3)如图所示,正在使用的四种工具,属于费力杠杆的是( )A. 羊角锤B. 核桃夹C. 园艺剪D. 食品夹【答案】D【分析】A.羊角锤在使用过程中,动力臂大于阻力臂,省力杠杆,A错。B.核桃夹在使用过程中,动力臂大于阻力臂,省力杠杆,B错。C.园艺剪在使用过程中,动力臂大于阻力臂,省力杠杆,C错。D.食品夹在使用的过程中,阻力臂大于动力臂,费力杠杆,D正确。选D。【思路小结】判断杠杆的类型,一般比较力臂的大小或者动力与阻力的大小。也可以粗略的运用这种方法来简单判断:常见的等臂杆杆是托盘天平和定滑轮;阻力较大时是省力杆杆;阻力较小时用费力杠杆。【例2】(2020滨州14)(多选)如图所示,重 的物体在 水平拉力F的作用下,以 的速度沿水平地面向左匀速直线运动了 ,滑轮组的机械效率为60%。在此过程中,下列说法正确的是( ) A. 拉力F做的功为400JB. 物体与地面间的滑动摩擦力为180NC. 额外功的功率为12WD. 若物体的重力和运动速度不变,只增大水平地面的粗糙程度,则滑轮组的机械效率会降低【答案】BC【分析】A.由图知,n=3。物体移动距离:s物=v物t=0.1m/s×20s=2m;绳子自由端移动的距离s=3s物=3×2m=6m。拉力F做的功W总=Fs=100N×6m=600J。A错。B.做的有用功:W有=W总η=600J×60%=360J;物体与地面间的滑动摩擦力:f= W_有/s_物 = 360J/2m = 180N。B正确。C.做的额外功:W额=W总-W有=600J-360J=240J;额外功的功率: P= W_额/t = 240J/20s = 12W。C正确。D.若物体的重力和运动速度不变,只增大水平地面的粗糙程度,则增大了有用功,所以在额外功不变的情况下,滑轮组的机械效率变大,D错误。选BC。【思路小结】计算滑轮组的效率问题,一定要分清楚各个量的准确含义,再熟记先关公式。滑轮组的机械效率计算主要公式
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