专题11 简单机械 （解析版）.docx
专题11简单机械
考点一：杠杆及杠杆平衡条件
1．杠杆
(1)定义：在力的作用下能绕着固定点转动的硬棒叫杠杆。
①形状：可直可曲，形状任意。②在力的作用下不易发生形变。
(2)五要素(如图所示)
①支点(O)：杠杆绕着转动的点。
②动力(F1)：使杠杆转动的力。
③阻力(F2)：阻碍杠杆转动的力。
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。
动力、阻力都是杠杆受到的力，所以作用点在杠杆上；它们使杠杆的转动的方向相反。
（3）画力臂方法：(1)找支点O；(2)画力的作用线(虚线)；(3)画力臂(实线，过支点垂直力的作用线作垂线)；(4)标力臂
2．研究杠杆的平衡条件
(1)杠杆平衡是指杠杆静止或匀速转动。
(2)杠杆的平衡条件(或杠杆原理)是动力×动力臂＝阻力×阻力臂。用公式表示是F1l1＝F2l2。
3．杠杆的种类
A．省力杠杆：动力臂l1大于阻力臂l2，优点是省力；
B．费力杠杆：l1小于l2，优点是省距离；
C．等臂杠杆：l1等于l2，不省力也不费力。
考点二：滑轮
1.动滑轮、定滑轮、滑轮组的比较
定滑轮
动滑轮
滑轮组
示意图
定义
中间的轴固定不动的滑轮
和重物一起移动的滑轮
定滑轮、动滑轮组合成滑轮组
实质
等臂杠杆
动力臂为阻力臂2倍的杠杆
省力杠杆
特点
不能省力但是能改变动力的方向
能省一半的力，但不能改变动力的方向
既能省力又能改变动力的方向
动力与阻力及移动距离的关系
F1＝F2
s＝h
F1＝eq\f(1,2)F2
s＝2h
n段绳子承担总重F＝eq\f(1,n)G，S＝nh
考点三：斜面
(1)定义：一个与水平面成一定夹角的倾斜平面。
(2)特点：省力机械。
如图：用F表示力，s表示斜面长，h表示斜面高，物重为G。理想情况下，根据功的原理，得W＝Fs＝Gh，变形得F＝Gh/s，当h一定时，斜面越长越省力；例盘山公路。
螺旋线可以看做是绕着圆柱上的斜面；例：饮料瓶瓶盖、螺旋千斤顶等。
考点四：机械效率
1．使用机械时，人们对机械做的功是总功，机械克服有用阻力做的功是有用功，克服额外阻力做的功是额外功，有用功和额外功之和，叫做总功。
2．机械效率：有用功与总功的比值叫机械效率，公式η＝eq\f(W有,W总)。它没有单位，其大小总是小于(选填“大于”或“小于”)1。
3．提高机械效率的方法：影响机械效率的因素有机械自重、摩擦，提高机械效率的方法：①减轻机械自重使机械更合理轻巧；②经常保养润滑。
4．常见几种简单机械的机械效率
种类
杠杆
斜面
滑轮
图例
理想情况(不考虑机械自重及摩擦)
η＝1
Fs＝G物h
η＝1
Fs＝G物h
η＝1
Fs＝Gh
非理想情况(考虑机械自重及摩擦)
η＜1
η＝eq\f(G物h,Fs)
η＜1
η＝eq\f(G物h,Fs)
η＜1
η＝eq\f(G物h,Fs)＝eq\f(G物,nF)
5．注意：机械效率具有可变性：由公式η＝eq\f(W有,W总)＝eq\f(W有,W有＋W额)可知，使用同一机械，在W额一定时，W有用越大，η也越大。使用不同的机械，在W有一定时，W额越大，η越小。
【同步练习】
（2022·湖北十堰）下列工具正常使用时，能省力的是（）
A.瓶盖起子；B.托盘天平；
C.筷子夹食品；D.理发剪刀
【答案】A。
【解析】A．瓶盖起子在使用时，动力臂大于阻力臂，属于省力杠杆，故A符合题意；
B．托盘天平是一个等臂杠杆，既不省力也不费力，故B不符合题意；
C．筷子在使用时，动力臂小于阻力臂，属于费力杠杆，故C不符合题意；
D．理发剪刀在使用时，动力臂小于阻力臂，属于费力杠杆，故D不符合题意。故选A。
（2022·湖南邵阳）某天，“生物”和“物理”两位大师在一起进行体育锻炼。“生物”大师伸出健硕的手臂对“物理”大师说：“看，我能提起很重的物体哦（如图）！“物理”大师竖起大拇指说：“真厉害！其实，你的前臂就是物理学中的一根杠杆。”以下对于这根杠轩在提起重物的过程中，分析合理的是（）。
A.前臂杠杆的支点O在肘关节处 B.肱二头肌给桡骨的力F1是阻力
C.重物给前臂的力F2是动力 D.前臂是一根省力杠杆
【答案】A。
【解析】A．前臂将物体拿起时，肘关节处保持不动，肘关节处为前臂杠杆的支点O，故A符合题意；
B．肱二头肌给桡骨的力F1是将物体拿起的动力，故B不符合题意；
C．重物给前臂的力F2是阻碍前臂上升的阻力，故C不符合题意；
D．如图所示，动力F1是力臂是肘关节到肱二头肌拉力作用线的距离，距离较小，阻力F2的力臂是肘关节到重物对手压力作用线的距离，距离较大，根据杠杆平衡条件，
，则
是费力杠杆，故D不符合题意。故选A。
（2022·河南）为了将一物块