初三物理杠杆,滑轮及功,机械效率经典例题(附答案)

杠杆与滑轮

教学目的: 1、巩固杠杆五要素，掌握杠杆平衡条件

2、定滑轮、动滑轮的特点

教学难点：1、运用杠杆平衡条件进行相关的计算

2、理解吊起动滑轮的绳n的物理意义

知识点总结：

1、杠杆五要素：①支点：杠杆绕着转动的点②动力：使杠杆转动的力③阻力：阻碍杠杆转动的力④动力臂：从支点到动力作用线的垂直距离⑤阻力臂：从支点到阻力作用线的垂直距离

2、杠杆平衡条件(杠杆平衡原理)：动力×动力臂=阻力×阻力臂，用代数式表示为F1·L1=F2·L2。式中，F1表示动力，L1表示动力臂，F2表示阻力，L2表示阻力臂。

3、定滑轮：工作时，中间的轴固定不动的滑轮叫定滑轮。（实质是等臂杠杆）

特点：不能省力，但能改变力方向

动滑轮：工作时，轴随中午一起移动的滑轮叫动滑轮。

（实质是个动力臂为阻力臂二倍的杠杆）

特点：可以省力，但不改变力的方向

滑轮组：由若干个定滑轮和动滑轮组合在一起

典型例题解析

杠杆与滑轮：

例1：如图1—6—1（a ）所示的杠杆重；不计，O 为支点，AO ＝0.2m ，当在A 点悬吊一重6N 的物体，绳子的拉力F ＝3N 时，杠杆在水平位置平衡，在图中画出拉力矿的力臂l 2，力臂l 2为________m ．

（a ） ` （b ）

图1—6—1

如图1—6—1（b ），画出杠杆OAB 示意图，找到支点O ，BC 为力的作用线，画出力臂l 2．

根据杠杆的平衡条件：G ·OA ＝Fl 2 代入数值：6N ×0.2m ＝3N ×l 2 l 2＝2×0.2 m ＝0.4 m

答案 力臂l 2如图1—6—1（b ），l 2为0.4m

例2：杠杆OA 在力F A 、FB 的作用下保持水平静止状态，如图1—6—5（a ）．杠杆的自重不计，O 为杠杆的支点，FB 的方向与OA 垂直，则下列关系式中一定正确的是 （ ）

A ．F A ·OA ＝F

B ·OB B ．F A ·OA ＜F B ·OB

C ．

B

A F F ＝O

B OA

D ．F A ＞OA OB F B

（a ） （b ）

图1—6—2

如图1—6—2（b ），画出力F A 的力臂为l A ，F A 和OA 的夹角为θ。根据杠杆的平衡条件：F A ·l A ＝F B ·OB F A ·OA s i n θ＝F B ·OB ．

从图中看出：0°＜θ＜90° ∴ s i n θ＜1

要保持杠杆平衡：F A ·OA ＞F B ·OB ，推得F A ＞OA

OB

F B 答案 D

例3：如图所示，用三个滑轮分别拉同一个物体，沿同一水平面做匀速直线运动，所用的拉力分别是F 1、F 2、F 3，比较它们的大小应是（ ）

A 、F 1＞F 2＞F 3

B 、F 1＜F 2＜F 3

C 、

F 2＞F 1＞F 3

D 、 F 2 ＜ F 1 ＜ F 3

例4：如图1—6—9所示，物体M 放在水平桌面上，现通过一动滑轮（质量和摩擦不计）拉着M 向左匀速运动，此时弹簧测力计（质量可忽略）示数为10N ．若在M 上加放一物块m 可保持M 向左匀速运动，需在绕过动滑轮的绳子的自由端施加一拉力，则F ′ （ ）

图1—6—9

A ．M 运动时受到向左的摩擦力

B ．加放m 前，M 受到10N 的摩擦力

C ．加放m 前，M 受到20N 的摩擦力

D ．加放m 后，力F ′，保持10N 不变

未加m 之前，拉力F 与弹簧测力计的示数相同，也为10 N ．

F 1

F 2

F 3

用动滑轮匀速拉重物，F ＝2

f

，f ＝2F ＝20N ．f 方向向右．C 选项是正确的． 加放m 后，F ′＝

2

f

，由于M 对地面压力增大，所以摩擦力增大，F ′也增大，F ′＞10N ．

答案 C

功与功率

教学目的:1.理解功、功率的定义； 2.理解机械效率的定义；

3.掌握增加有用功、提高机械效率的方法；

教学难点:掌握对一个过程做功的计算，做功过程中的机械效率计算

知识点总结：

1、功的定义：力与物体在力的方向上通过的距离，公式：w=f*l ，单位J

2、功率：单位时间内所做的功，公式：P=w/t ，单位：瓦特，符号w

3、功：①有用功：有目的而做的功 ②无用功：并非我们的目的但是不得不做的功

4、机械效率：有用功与总功的比值

例5：在下述情况中，若物体重100N ，则力对物体做了多功? （1）物体沿着光滑的水平面匀速前进了1 m ，求推力对物体做的功． （2）物体沿水平面匀速前进了10m ，摩擦力是20N ，求拉力做的功．

（3）物体沿光滑斜面滑下，斜面高1 m ，长2m ，如图l —6—10所示，求重力对物体做的功．

（4）如图1—6—10，物体从斜面上滑下，求支持力对物体做的功．

图1—6—10

精析 初中阶段研究力做功，主要指下列几种情况： 第一种：力和物体运动方向一致，称为力对物体做功．

第二种：力和物体运动方向相反，可以称为克服某个力做功．如向上抛出某个物体，重力方向向下，物体运动方向向上，可以称为克服重力做了功． 第三种：当某个力和运动方向垂直，则这个力对物体做的功为零．

解 （1）水平面光滑，认为摩擦力为零．物体匀速前进，推力也为零．这时W ＝0． （2）物体匀速直线运动，推力F ＝f （摩擦力）＝20N ，s ＝10m ，所以：W ＝20N ×10m ＝200J ．

（3）物体沿重力方向移动的距离为h ，重力做的功W ＝Gh ＝100N ×1m ＝100J ． （4）如图1—4—10，物体沿斜面运动，支持力方向与运动方向垂直，物体沿支持力方向没有移动，W ＝0．

答案 （1）W ＝0 （2）W ＝200 J （3）W ＝100 J （4）W ＝0

例6：利用图1—6—3中的滑轮组提升重物A （物体A 重1600 N ），滑轮组的机械效率为80%，当物体匀速提升时，作用在绳端的拉力F 为________N ，如果增大物重，此滑轮组的机械效率．（选填“变大”、“变小”或“不变”）

图1—6—3

精析 考查力、功和机械效率之间的关系． 解 已知：G ＝1600N ，机械效率η＝80% 设提升时，物体上升h ． 根据图，拉力上升高度为S ＝4h η＝

总

有W W ＝

h

F Gh

4 F ＝η4G ＝8.041600⨯N ＝500N

分析物重对机械效率的影响