中考物理总复习课件：第13章简单机械 51页

第 13 讲　简单机械 考点一　杠杆及作图 【 例 1 】 (2017 ， 广元 ) 如图所示 ， 工人用一根硬棒以 O 为支点 ， 想在 A 点施加最小的力撬动石头 ， 请画出最小动力 F 1 的示意图和阻力 F 2 的力臂 l 2 。 【 点拨 】 力臂是支点到力的作用线的距离 ， 即过支点向力的作用线所作垂线段长 ， 根据杠杆的平衡条件： F 1 l 1 ＝ F 2 l 2 可知 ， 要使动力 F 1 最小 ， 动力臂 l 1 必须最大 ， 而最大的力臂是支点到动力作用点 A 的距离 OA ， 故过 A 点作垂直于 OA 斜向下用力为最小的力。 【 方法归纳 】 杠杆力臂作图 “ 四步法 ” 　　 考点二　滑轮 【 例 2 】 已知物重 600 N ， 绳子承受力为 250 N ， 在图中画出能提起重物的绳子绕法。 考点三　动态杠杆 【 例 3 】 ( 遂宁中考 ) 如图所示 ， 作用在杠杆一端且始终与杠杆垂直的力 F ， 将杠杆缓慢地由位置 A 拉至位置 B ， 在这个过程中 ， 力 F 的大小将 ( 　 ) A ． 不变 B ． 变小 C ． 变大 D ． 先变大后变小 C 【 点拨 】 在杠杆缓慢由 A 到 B 的过程中 ， 动力臂 OA 的长度没有变化 ， 阻力 G 的大小没有变化 ， 而阻力臂 l 却逐渐增大；由杠杆的平衡条件 F · OA ＝ G · l ， 可知 F 的大小将如何变化。 【 方法归纳 】 1. 一般杠杆在转动过程中 ， 力臂 ( 动力臂或阻力臂 ) 会发生改变 ， 要保持杠杆新的平衡 ， 相应的力就得发生变化 ， 能解决这类问题的步骤为： ① 确定变化前后力臂； ② 比较变化前后力臂的变化； ③ 根据杠杆平衡条件 F 1 l 1 ＝ F 2 l 2 ， 判断相应的变化。 2 ． 在杠杆已经保持平衡状态的条件下 ， 若力或力臂发生变化后 ， 杠杆再次平衡时 ， 则变化后的力与力臂的乘积仍满足杠杆的平衡条件。 【 易错易混 】 1 ． 不会将实际生活中的简单机械 ( 杠杆 ) 简化成示意图。应先找支点 ， 再找使其转动的动力 ， 阻碍转动的阻力。动力或阻力应是直接作用在杠杆上的力。注意阻力的方向：阻碍杠杆转动的方向。 2 ． 不会正确分析杠杆转动中力或力臂的变化 ( 根据杠杆平衡条件分析 ) 。 3 ． 误认为动滑轮一定省一半的力 ( 只有沿竖直方向或水平方向时才省一半的力 ) 。 4 ． 不能灵活地分析滑轮组的省力情况 ， 可根据动滑轮受力情况进行受力分析解答。 【 图片与命题 】 图片 命题内容 如图所示 ， 在用杠杆撬石头的过程中 ， 该杠杆属于① _______ 杠杆 ( 填 “ 省力 ”“ 费力 ” 或 “ 既不省力也不费力 ” ) 。该人想用更小的力撬起石头 ， 那么应该 ② __________________________________ 省力 手离 O 点远点或手向上抬杠杆 如图所示 ， 工人师傅用独轮车运送砖头。独轮车相当于一个③ ________( 填 “ 省力 ” 或 “ 费力 ” ) 杠杆。要使手向上的力减小 ， 他应该采取④ _____________________________ 如图用力向⑤ ______ 划桨 ， 船就会前进 ， 利用了力的作用是⑥ __________ 的。划桨时 ， 支点在⑦ ________ ， 是 ⑧ ________ 杠杆 省力 手向后移或将砖块向前移 后 相互 上端 费力 命题点 1 ． 让支点处于杠杆中央的目的：减小杠杆自重对实验造成的影响。 2 ． 杠杆平衡螺母的调节：左高左调、右高右调。 3 ． 实验时应调节钩码的悬挂位置使杠杆在水平位置静止 ， 目的是 _____________________________ 。 4 ． 本实验多次测量的目的是 ______________________________________ 。 5 ． 用弹簧测力计代替杠杆一侧所挂钩码 ， 当测力计由竖直方向拉变成倾斜拉 ， 要使杠杆仍保持平衡 ， 测力计的示数会变 ____ ， 是因为拉力的力臂变 ____ 。 实验　探究杠杆的平衡条件 便于测量力臂 避免实验的偶然性，得出普遍规律 大 小 6 ． 实验数据分析。 7 ． 实验结论： ____________________________________________ 。 动力 × 动力臂＝阻力 × 阻力臂 ( F 1 l 1 ＝ F 2 l 2 ) 【 例 】 (2017 ， 成都 ) 在 “ 探究杠杆的平衡条件 ” 实验中 ， 每个钩码重力相等 ， 杠杆的刻度均匀。 (1) 平衡时 ， 应该让杠杆静止在 _______ 位置。 (2) 小周同学所在实验小组完成某次操作后 ， 实验现象如图 (1) 所示 ， 他们记录的数据为：动力 F 1 ＝ 1.5 N ， 动力臂 l 1 ＝ 0.1 m ， 阻力 F 2 ＝ 1 N ， 则阻力臂 l 2 ＝ _______ m 。 水平 0.15 (3) 下列四个因素中 ， 不会带来实验误差的是 ____ 。 A ． 铁架台自身的重力足够大 B ． 单个钩码的重力不完全相等 C ． 悬挂钩码的绳套重力偏大 D ． 杠杆与转轴之间的摩擦偏大 (4) 小周同学所在实验小组在完成规定实验后 ， 他们进一步探究 ， 如果杠杆受到 F 2 、 F 3 两个阻力 ， 结果会怎样？通过实验 ， 他们得到了图 (2) 所示的结果。根据这个结果 ， 可以初步得到 ， 在这种情况下杠杆的平衡条件为： F 1 · l 1 ＝ _____________ 。 ( F 1 、 F 2 、 F 3 的力臂分别用 l 1 、 l 2 、 l 3 表示 ) A F 2 · l 2 ＋ F 3 · l 3 【 拓展设问 】 (5) 在上题图 (1) 中 ， 若将杠杆两端所挂钩码各都取下一个相同的钩码 ， 杠杆 _______( 填 “ 能 ” 或 “ 不能 ” ) 平衡 ， 若不能 ， 杠杆会 _________ 转动；若将杠杆两端所挂钩码都远离支点移动相同的距离 ， 杠杆会 ______________ 转动。 ( 后两空填 “ 顺时针 ” 或 “ 逆时针 ” ) 不能 逆时针 逆时针 (6) 用上题图 (2) 的装置的方式悬挂钩码 ， 杠杆也能水平平衡 ， 但老师建议同学不宜采用这种方式 ， 该种方式的不足主要是因为 ____ A ． 一个人无法独立操作 B ． 力臂与杠杆不重合 C ． 力和力臂数目过多 ， 不易得出结论 D ． 杠杆受力不平衡 C (7) 如图 (3) 所示 ， 是用手托起重物的示意图 ， 图中前臂可以看作是一个 ________ ( 填 “ 省力 ”“ 费力 ” 或 “ 等臂 ” ) 杠杆。 假如托起 6 N 的重物 ， 请你根据图所示 ， 估算出手臂要用的动力大约是 ____N 。 (8) 实验时让支点在杠杆的中央是为了 ____________________________ 。 费力 48 消除杠杆自重对实验的影响 1 ． 如图所示的弹簧测力计的最小分度值为 ____N ， 读数为 ____N 。在 “ 探究杠杆平衡的条件 ” 实验中 ， 需要测量的物理量是 ______ 、动力臂、阻力和阻力臂 ， 为了能直接读出力臂的数值 ， 应使杠杆在 ______ 位置保持平衡。 0.2 3.2 动力 水平 2 ． (2017 ， 福建 ) 如图所示 ， 撬起瓶盖的起瓶器是属于 _______ ( 填 “ 省力 ”“ 费力 ” 或 “ 等臂 ” ) 杠杆。其支点是图中 ____ 点。 省力 A 3 ． (2017 ， 金华 ) 在对汽车的发动机做检修时需要将引擎盖抬起 ， 抬起过程应用了 _______ 原理。图 2 为引擎盖的受力分析模型图：引擎盖可绕 O 点自由转动 ， A 为引擎盖重心位置。由图 2 可知 ， 该杠杆属于 ______ 杠杆 ， 在引擎盖抬起过程中 ， 重力 G 的力臂逐渐 _______ 。 杠杆 省力 变小 4 ． (2017 ， 济宁 ) 小可在 A 端用如图所示的动滑轮匀速提起 200 N 的水桶 ， 若不计绳重、滑轮重及摩擦 ， 则人拉绳子 A 端的动力为 _______N ；实际测量 A 端的拉力为 110 N ， 不计绳重及摩擦 ， 则滑轮重为 ____N 。 100 20 5 ． (2017 ， 杭州 ) 小金将长为 0.6 m 、质量可忽略不计的木棒搁在肩上 ， 棒的后端 A 挂一个 40 N 的物体 ， 肩上支点 O 离后端 A 为 0.2 m ， 他用手压住前端 B 使木棒保持水平平衡 ， 如图所示 ， 小金的质量为 50 kg ， 则此时手压木棒的压力大小为 ____N ， 肩对木棒的支持力大小为 ____N ， 人对地面的压力大小为 _______N ( g ＝ 10 N/kg) 。 20 60 540 6 ． (2017 ， 黄石 ) 下列关于简单机械在实际应用中的说法正确的是 ( ) A ． 指甲剪是省力省功的机械 B ． 定滑轮不省力 ， 但能改变力的方向 C ． 滑轮组既省力 ， 又省距离 ， 还省功 D ． 斜面的机械效率可以达到 100% B 7 ． (2017 ， 济宁 ) 如图是一个杠杆式简易起吊机 ， 它上面装了一个定滑轮可以改变拉绳的方向 ， 杠杆 OBA 可绕 O 点转动 ， 重物通过绳子对杠杆的拉力为阻力。图中能够正确表示动力臂的是 ( ) ( 导学号　 14184069 ) A ． l 1 　　　　 B ． l 2 　　　　 C ． l 3 　　　　 D ． l 4 B 8 ． (2017 ， 乐山 ) 如图所示的简单机械中 ， 属于费力杠杆的是 ( ) A 9 ． (2017 ， 聊城 ) 如图所示 ， 在 “ 探究杠杆的平衡条件 ” 实验中 ， 已知杠杆上每个小格长度为 2 cm ， 当弹簧测力计在 A 点斜向上拉 ( 与水平方向成 30° 角 ) 杠杆。使杠杆在水平位置平衡时 ， 下列说法正确的是 ( ) A ． 动力臂为 0.08 m B ． 此时为省力杠杠 C ． 弹簧测力计的示数为 4 N D ． 钩码总重为 2 N D 10 ． (2017 ， 枣庄 ) 如图所示是小明探究 “ 杠杆的平衡条件 ” 的实验装置 ， 实验中杠杆始终处于水平平衡状态。若在 C 处逐渐改变弹簧测力计拉力的方向 ， 使其从①→②→③。则拉力的变化情况是 ( ) A ． 先变小后变大　　　　 B ．先变大后变小 C ． 逐渐变大 D ．逐渐变小 A 11 ． (2016 ， 百色 ) 用如图所示的几种简单机械提起相同重物 G ， 机械自重不可忽略 ， 不考虑摩擦 ， 则最小的力是 ( ) B AC 13 ． (2017 ， 随州 ) 如图所示 ， 水平地面 ABOCD ， 以 O 点为界 ， AO 段是一种材质 ， OD 段是另一种材质。细线一端系在物体上 ， 绕过轻质滑轮 ， 另一端系在墙上 ， 拉滑轮的水平力 F 恒为 4 N ， 物体经 A 点开始计时 ， 此后各段路程及耗时见下表。以下说法正确的是 ( ) C 区间 AB BO OC CD 距离 1 m 1 m 1.5 m 2.5 m 耗时 1 s 1 s 1 s 1 s A. 物体在 CD 区间运动的平均速度为 2 m/s B ． 物体在 BO 区间运动时物体受到水平向左 4 N 縻擦力 C ． 物体在 OC 区间运动过程中 ， 拉力 F 做的功为 3 J D ． 物体在 BO 区间运动过程中 ， 拉力 F 做功的功率为 1 W 14 ． (2017 ， 威海 ) 如图所示 ， 轻质杠杆 OA 在路灯和轻绳 AB 的共同作用下 ， 在水平方向处于静止状态 ， 请画出轻绳 AB 对杠杆的动力 F 1 的力臂 l 1 和阻力 F 2 的示意图。 解： 15 ． (2017 ， 绥化 ) 如图所示 ， 轻质杠杆 OA 可绕 O 点在竖直面内旋转 ， 请在图中画出物体所受重力和使杠杆保持平衡的最小力 F 的示意图。 解： 16 ． (2017 ， 营口 ) 植树时 ， 需要挖树坑 ， 小军把铁锹的锹面踩进坚硬的土壤里 ， 用锹把土翻起 ， 如图所示是铁锹的剖面图 ， 土壤对锹面的阻力 F 2 的示意图已画出 ， 请在图中找到并标出支点 O ， 画出最小作用力 F 1 的示意图及力臂 l 1 。 解： 17 ． (2015 ， 眉山 ) 如图所示 ， 在 A 处或 B 处的虚线框内添加一个滑轮 ， 利用三个滑轮组成滑轮组 ， 要求使用时最省力。添加滑轮并完成滑轮组绕法。 解： 18 ． 如图 ， 一端粗、一端细的直圆木头水平放在地面上 ， 某人用 F 1 的力可将 A 端微微提起 ， 若用 F 2 的力可将 B 端微微提起 ， 设这段木头的重心在 C 处。则 G ____ F 1 ＋ F 2 ， 若沿 C 处切成两段 ， 则两段重力关系 G A ____ G B 。 ( 两空均填 “ ＞ ”“ ＝ ” 或 “ ＜ ” ) ＝ ＜ 19 ． (2016 ， 天门 ， 仙桃 ) 如图装置 ， AB 为水平轻质杠杆 ， O 为支点 ， AO ∶ OB ＝ 4∶1 ， G 1 ＝ 150 N ， G 3 ＝ 160 N 。水平地面上的物体 G 1 通过细绳悬挂在 A 点 ， G 2 、 G 3 、 G 4 通过滑轮连接 ， 滑轮悬挂于 B 点 ， G 2 恰好匀速下降 ， 此时地面对物体 G 1 的支持力为 50 N ， 则 G 2 受到的重力为 _______N 。若用力 F 沿水平方向向右匀速拉动物体 G 4 ， 使 G 2 匀速上升 ， 则力 F 的大小为 ____N 。 200 80 20 ． (2017 ， 襄阳 ) 小明利用刻度均匀的匀质杠杆做探究 “ 杠杆的平衡条件 ” 实验。 (1) 实验前 ， 将杠杆的中点置于支架上 ， 当杠杆静止时 ， 发现杠杆右端下沉 ， 这时应将平衡螺母向 ____ ( 填 “ 左 ” 或 “ 右 ” ) 端调节 ， 直到杠杆在水平位置平衡。 (2) 得出杠杆的平衡条件 “ 动力 × 动力臂＝阻力 × 阻力臂 ” 后 ， 小明又进一步探究杠杆平衡时动力和动力臂的关系。实验过程中 ， 保持阻力和阻力臂不变 ， 在杠杆水平平衡时 ， 测出多组动力 F 1 和动力臂 L 1 的数据 ， 并绘制了 F 1 与 L 1 的关系图象 ， 如图所示 ， 请根据图象推算 ， 当 L 1 为 0.1 m 时 ， F 1 为 ____N 。 左 6 21 ． (2017 ， 北京 ) 实验台上有满足实验要求的器材：弹簧测力计 1 个 ， 所受重力为 1 N 的钩码 2 个 ， 带支架的杠杆 1 个。杠杆上相邻刻度间距离均为 0.05 m ， 刻线上下靠近杠杆边缘处均有圆形小孔 ， 可用来挂钩码或弹簧测力计 ， 如图所示。请利用上述实验器材 ， 设计一个实验证明： “ 杠杆在水平位置平衡时 ， 如果动力臂 l 1 保持不变 ， 则 F 1 ＝ kF 2 · l 2 ” ， 式中 F 1 表示动力 ， k 是常量 ， F 2 表示阻力 ， l 2 表示阻力臂。请写出实验步骤 ， 设计实验数据记录表格。 答：示例：实验步骤： ① 将带支架的杠杆放在水平桌面上 ， 调节平衡螺母使杠杆在水平位置平衡； ② 将重力为 1 N 的钩码 ( 阻力 F 2 ) 挂在支点右侧 0.05 m 处 ( 阻力臂 l 2 ) ， 将弹簧测力计的挂钩钩在支点右侧的 0.1 m 处。竖直向上拉弹簧测力计 ， 使杠杆在水平位置平衡 ， 读出弹簧测力计的示数 ( 动力 F 1 ) 。将 F 2 、 l 2 、 F 1 的数据记录在表格中； ③ 保持弹簧测力计的挂钩位置保持不变 ， 将重力为 1 N 的钩码依次挂在支点右侧 0.1 m 、 0.15 m 、 0.2 m 、 0.25 m 处 ， 仿照步骤 ② 再做 4 次实验 ， 将 F 2 、 l 2 、 F 1 的相应数据记在表格中； ④ 保持弹簧测力计的挂钩位置不变 ， 将两个重为 1 N 的钩码挂在支点右侧 0.05 m 处 ， 竖直向上拉弹簧测力计 ， 使杠杆在水平位置平衡。将 F 2 、 l 2 、 F 1 的数据记在表格中； ⑤ 根据实验数据计算出 F 2 与 l 2 的乘积 ， 并记录在表格中。 实验数据记录表 实验次数 1 2 3 4 5 6 F 2 /N l 2 /m F 2 l 2 /N·m F 1 /N 22 ． ( 河北中考 ) 如图所示 ， 将边长为 10 cm 的正方体合金块 ， 用细绳挂在轻质杠杆的 A 点处 ， 在 B 点施加力 F 1 ＝ 30 N 时 ， 杠杆在水平位置平衡 ， 合金块对水平地面的压强恰好为 0 。撤去 F 1 ， 在 B 点施加力 F 2 时 ， 合金块对地面的压强为 1.2×10 3 Pa 。 ( OB ＝ 3 OA ， g 取 10 N/kg) (1) 画出 F 2 的力臂。 (2) 求合金块的质量。 (3) 求 F 2 的大小。 (1) 求金属鱼模型所受到的浮力。 (2) 将钓鱼杆 ABCD 当作杠杆研究 ， 若以 B 点为支点 ， 画出动力臂 BA ′( l 1 ) 和阻力臂 BP ′( l 2 ) ， 计算出 F A 的大小。 (3) 若以 A 端为支点研究杠杆 ABCD ， 判断人手对 B 点的 “ 拉抬力 ” F B 与钓线的拉力 F D 的大小关系并说明理由。 解：金属鱼模型受三个力作用而平衡 ， F 浮 ＋ F D ＝ F G ， F 浮 ＝ F G － F D ， F 浮 ＝ 2 N 。 (2) 过支点 B ， 分别向动力 F A 和阻力 F D 作垂线 BA ′ 和 BP ′ ， 则 BA ′ 和 BP ′ 为动力臂和阻力臂 ， 如图所示。由杠杆的平衡条件得： F A · BA ′ ＝ F D · BP ′ ， BA ′ ＝ AB · cos30° ＝ 0.75 m ， BP ′ ＝ AP － BA ′ ＝ 3 m ， 解得 F A ＝ 72 N 。 (3) 以 A 为支点 ， 动力作用在 B 处 ， B 处最大动力臂为 AB ， 由平衡条件 F B · AB ＝ F D · AP ， AP ＞ AB ， 所以 F B ＞ F D 。