中考机械与人复习课教学设计及课内练习 7页

‎2009年中考《机械与人》复习课教学设计及课内练习 一、中考热点 本讲内容的重点是杠杆的平衡条件、滑轮的工作原理与应用，这些内容是中考的热点和重点，中考中对简单机械部分的考查多以作图、选择和实验设计为主．在2008年各地中考物理试卷中，与简单机械相关问题的考查主要涉及简单机械在日常生活中的应用问题．其侧重点与考查方式体现在以下两个方面：‎ ‎(1)把生活中的实际问题转化为“杠杆问题”，即从所研究的实际情景中抽象出相当于杠杆的那一部分，在此基础上，准确地确定杠杆上的支点、动力、阻力的大小与方向及动力臂与阻力臂的值．即把实际生活中的问题转化为“杠杆模型”后再根据杠杆知识去分析和处理问题．‎ ‎ (2)综合应用物理和数学知识解决问题．在与简单机械相关的问题中，涉及到与密度、压强、浮力等综合的问题．求解的基本方法是：①根据题设条件确定研究对象；②分析研究对象所受的力；③根据研究对象所处的状态列出各状态的平衡方程；④利用数学知识求解．‎ ‎ 分析课标和近几年的中考预计2009年的命题趋势：无论是概念还是规律，均要与生活、生产劳动实际结合起来去认识、理解、应用、发现、提问乃至创新．命题的热点：(1)省力还是费力杠杆的判断(选择题)；(2)功、功率、机械效率、简单机械的综合应用(实验探究题、计算题)．‎ 二、考点精讲 ‎1．杠杆 ‎(1)一根硬棒，在力的作用下能绕着固定点转动，这根硬棒就叫杠杆．杠杆是直的，也可以是任意形状的．作为杠杆必须：具备以下条件：①有一个可绕着转动的固定点；②受力的作用而不变形(突出“硬”字)；③受到动力和阻力的作用，且这两种力对于杠杆的转动所起的作用正好相反．‎ ‎(2)杠杆的五要素 ‎ ①支点：杠杆绕着转动的固定点，用“O”来表示．它可以在棒的一端，也可以在其他位置．杠杆转动时，支点是相对固定的． ②动力：使杠杆转动的力，用“F1”来表示． ③阻力：阻碍杠杆转动的力，用“F2”来表示．无论是动力还是阻力，都是杠杆所受到的力，它们不是一种新的性质的力．动力和阻力没有严格的界限，只不过两个力的作用效果相反罢了；一般地，把人施加的力，或使杠杆按照人的意愿转动的力叫做动力． ④力臂：从支点O到动力作用线的距离，用“L1”表示．⑤阻力臂：从支点O到阻力作用线的距离，用“L2”表示．‎ ‎(3)杠杆的平衡条件 ‎①杠杆的平衡：指杠杆静止不动(静平衡)或匀速转动(动平衡)．所谓匀速转动，是指杠杆在单位时间内转过相等的角度． ②杠杆的平衡条件：动力×动力臂=阻力×阻力臂，即F1L1=F2L2‎ ‎(4)杠杆的分类 ‎ ①省力杠杆：使用省力杠杆可省力但费距离．‎ ‎ ②费力杠杆：使用费力杠杆虽然费力，但是可以少移动距离。‎ ‎ ③等臂杠杆：使用等臂杠杆既不省力，也不费力；既不省距离，也不费距离。‎ ‎2．滑轮 滑轮是一个周边有槽可绕轴转动的轮．滑轮可看作是变形的杠杆，所以可以用杠杆的平衡条件来分析研究它．根据使用情况不同，滑轮可分为：‎ ‎(1)定滑轮：中间的轴固定不动的滑轮．定滑轮实质上是一个等臂杠杆，使用定滑轮不能省力，但可以改变力的方向．所谓“改变力的方向”，是指我们施加某一方向的力，能得到一个与该力方向不同(或相反)的力．‎ ‎(2)动滑轮：轴和轮一起移动的滑轮。 动滑轮实质上是一个动力臂是阻力臂二倍的杠杆，通常情况下使用动滑轮省一半的力，但同时要费一倍的距离，不能改变力的方向．‎ ‎(3)滑轮组：滑轮组是由若干个定滑轮和动滑轮匹配而成的，可以达到既省力又能改变力的方向的使用效果，但同时要多移动距离．它的省力情况是由吊着动滑轮的绳子的段数来决定的．由几段绳子吊着动滑轮，提起重物所用的力就是物重的几分之一，但是动力移动的距离(．速度)是物体移动的距离(速度)的几倍．如果动滑轮较重，不能忽略，则拉力就是物体和动滑轮总重的几分之一．‎ ‎3．功 ‎(1)功：一个物体对另一个物体做功的必备条件有两个，一是作用在物体上的力，二是物体在力的方向上通过的距离。‎ 物理学中规定：功等于力跟物体在力的方向上通过的距离的乘积，即功=力×距离．‎ 如果一个力拉着物体在竖直方向上运动，做功的多少还可以用公式W=Gh来计算. 在国际单位制中，功的单位是焦耳，简称焦，1 J=1 N·m．‎ ‎ (2)做功的快慢：功率是用来描述物体做功快慢的物理量．‎ 计算功率大小的公式：P=W/t．‎ 由W=FS还可推出另一个计算功率的公式：P=Fv 在国际单位制中，功率的单位是瓦特，简称瓦，1 W=1 J／s．‎ 功率是机器的主要技术性能之一，选购机器时，要根据实际需要和可能选择功率合适的机器．‎ ‎(3)功的原理：使用机械时，人们所做的功，都不会少于直接用手所做的功，也就是使用任何机械都不省功．这个结论叫做功的原理． ‎ ‎4．机械效率 ‎ ‎(1)有用功、额外功、总功：①有用功在数值上等于机械作用在物体上的力与物体在力的方向上通过距离的乘积．通常情况下用机械匀速提升物体时，W有用=Gh；在水平方向上，用机械克服物体与其他接触面的摩擦时W有用=Fs，s为水平移动的距离．②额外功：凡是为克服机械本身的摩擦而做的功，和克服机械本身重力而做的功都是额外功．③总功：有用功和额外功的总和，即W总=W有+W额外，或等于作用在机械上的动力与动力作用点移动距离的乘积，即W总=Fs。‎ ‎(2)机械效率：①意义：是反映机械性能的物理量②定义：机械效率就是有用功与总功的比值，一般以百分比的形式表示：η=W有/W总．由于有用功是总功的一部分，所以机械效率总小于1．‎ ‎5．机械能 ‎(1)能量：一个物体能够做功，它就具有能量，物体具有做功的本领，我们就说物体具有能．可以用物体能够做功的多少来衡量物体具有能量的大小．在国际单位制中，功的单位是焦耳(J)，能的单位也是焦耳(J)．‎ ‎ 动能：物体由于运动而具有的能量，叫做动能．一切运动的物体都具有动能．‎ 重力势能：物体的质量和被举起的高度决定了物体的重力势能的大小．‎ 弹性势能：发生弹性形变的物体具有的能量叫做弹性势能．物体的弹性形变越大，它具有的弹性势能就越大．‎ ‎(2)机械能：动能和势能统称为机械能，机械能是和物体的机械运动紧密联系的能量．‎ ‎ 动能和势能是可以相互转化的．‎ 三、例题精讲 考点一 判断是省力还是费力杠杆 例一、（08江苏泰州）如图所示的几种杠杆类工具，在使用时属于省力杠杆的是（ ）‎ 例二、（08湖南怀化）如图4，属于费力杠杆的是（ ）‎ A、开啤酒瓶盖的开瓶器 B、剥核桃壳的核桃钳 C、钓鱼者手中的鱼杆 D、撬钉子的钉锤 考点二 力臂及杠杆平衡条件的应用 例一、如图所示杠杆处于平衡状态，若使弹簧测力计的示数变为原来的1/2,要保持扛杆仍然平衡，可以（ ）‎ A．减少一个钩码 ‎ B．减少二个钩码 ‎ C．减少三个钩码 ‎ D．把钩码向左移一个小格 例二、（08湘潭）铡刀在使用时的受力情况如图6所示，某学生在图6中分别作出了F1 和F2的力臂L1和L2，其中 的作法不对。（选填“L1”、“L2”、“L1和 L2”）‎ 例三、（08江苏徐州）图8是小华同学探究杠杆平衡条件的实验装置。‎ ‎ (1)请你在图8中画出钩码受到重力G的示意图和此时杠杆受到动力F1的力臂l1；‎ ‎(2)现在小华同学想使杠杆在水平位置平衡，以便测量力臂，她可以采取的做法是：‎ ‎ (写出一条即可)；‎ ‎(3)右表是小华得到的一组实验数据，由此她得出 动力 F 1 /N 动力臂 l1／cm 阻力 F2/N 阻力臂 l2／cm ‎ 3‎ ‎ 4‎ ‎ 4‎ ‎ 3‎ ‎ “动力+动力臂=阻力+阻力臂”的结论。你认为 她的实验结论是否正确?如果不正确，造成错误的原因是什么? 。‎ 考点三 动、定滑轮及滑轮组的特点 例一、（08甘肃兰州）如图3所示，滑轮下挂重500N的物体G，‎ 滑轮重40N，绳和杠杆都是轻质的。要在图示位置使杠杆平衡，‎ 在杠杆的A点所加的竖起向上的力F应是（杠杆上标度的间距相等）( )‎ A．270N B．360N C．540N D．720N 例二、(08湖北恩施)在图7中，甲、乙两个滑轮组都是由相同的滑轮组合而成。如图丙：大轮重10N，小轮重5N，连杆重1N。先后用甲、乙两种方式提起同样重的物体（G=500N ），如果忽略摩擦力和绳的重力，则下列说法正确的是 （ ）‎ A．F1=129N F2=133N B．F1=129N F2=129N C．F1=133N F2=133N D．F1=133N F2=129N 考点四 功的计算及做功与否的判断 例一、（08乐山）如图所示，重为25N的木块在大小为10N的水平拉力F的作用下，在10s内沿水平地面匀速前进5m，则拉力做的功为_____J，地面对物体的摩擦力为__________N。‎ 考点五 功率的大小 例一、（08甘肃天水）如图6所示的滑轮组，绳与滑轮间的摩擦不计。将质量为3kg的物体A放在粗糙的水平面上，以1m/s的速度匀速拉动时受到的摩擦力f=G/10,则物体的重力为 N；在2s内物体移动的距离为 m;拉力F为 N；在2s内物体移动的距离为 m;拉力F为______N；拉力F的功率为 W。（g=10N/kg）‎ 考点六 机械效率的探究 例一、（08甘肃嘉峪关）在探究“测滑轮组的机械效率”的实验中，马刚同学用图10所示的同一滑轮组进行了三次实验，实验记录如下表：‎ 序号 速度 ‎（m/s）‎ 钩码总重G(N)‎ 钩码上升高度h(m)‎ 测力计拉力 F(N)‎ 测力计移动距离s(m)‎ 机械效率(%)‎ ‎1‎ ‎0.2‎ ‎2‎ ‎0.1‎ ‎0.8‎ ‎0.3‎ ‎83.3‎ ‎ 2‎ ‎0.2‎ ‎3‎ ‎0.1‎ ‎1.1‎ ‎0.3‎ ‎3‎ ‎0.4‎ ‎2‎ ‎0.2‎ ‎0.8‎ ‎0.6‎ ‎ （1）（4分）将实验序号2、3所对应的机械效率填入相应表格中的空白处：‎ ‎ （2）（2分）根据以上实验可得到的结论是：在滑轮组的串绕绳子的方式不变时，机械效率与 ‎ 有关，与 无关。‎ 考点七 功、功率、机械效率的综合应用 例一、（08江苏扬州）建筑工地用如图21所示的简易滑轮组提升砖块，某工人将500N重的砖块一次匀速提升到离地面4m高的砌墙处，所用拉力是200N，所用时间是20s,求这次提升砖块过程中 ‎1、工人做的有用功；2、工人做工的功率3、滑轮组的机械效率。‎ 考点八 动能和势能 例一、一人骑车从斜坡上滑下(不蹬车)，速度越来越快，他的动能________，重力势能_________，机械能___________。(选填“变大”、“变小”或“不变”)， 撑杆跳高运动员从起跑到最后落在海绵垫子上，能量发生了多次转化。起跑过程中运动员获得______能，撑杆点地并发生弯曲，此时运动员的动能转化为撑杆的_______能，撑杆恢复原状将运动员顶起，撑杆的__________能转化为______能，运动员从最高处落向垫子的过程中____________能转化为________能。‎ 四、课内练习 一、填空题 ‎1、（08江苏无锡）各式各样的剪刀都是一对对的杠杆。如图所示，要剪开铁皮，应该用 最合适；剪纸或布时，应该用 最合适。(选填标号)‎ ‎2、（08湖北十堰）如图5所示的滑轮是________滑轮，观察图中弹簧测力计的示数，可以知道使用这种滑轮可以改变__________________，不能________________。‎ ‎3、（08辽宁省十二市）如图10所示，某人站在高处用100N的拉力把重240N的物体提高1m，则人克服重力所做的有用功为_______J，总功为______________J，该滑轮组的机械效率为_______。‎ 图1‎ ‎4、（08湖南衡阳）如右图所示，一物体重500N，滑轮重、绳重和摩擦均忽略不计，要拉起这个物体甲图中需_______N拉力，乙图中需________N拉力。‎ ‎5、（2008·安徽省）如图1所示，不计重力的杠杆OB可绕 O点转动，重为6N的物体P悬挂在杠杆的中点A处，拉力F1‎ 与杠杆成30°角，杠杆在水平位置保持平衡。请在图中画出 拉力F1的力臂，并求出此状态下拉力F1=_______N。‎ 二、选择题 ‎1．（2008·常德市）下列工具：①钢丝钳 ②钓鱼杆 ③筷子 ④镊子 ⑤开酒瓶用的起子，其中属于费力杠杆的是（ ）‎ A．①②③ B．②③④ C．①③⑤ D．②③⑤ ‎ ‎2．（2008·株洲市）图1中属于费力杠杆的是（ ）‎ A．起子 B．道钉撬 C．筷子 D．钢丝钳 ‎3．（2008·济宁市）园艺师傅使用如图3所示的剪刀修剪树枝时，常把树枝尽量往剪刀轴O靠近，这样做的目的是为了（ ） A．增大阻力臂，减小动力移动的距离 ‎ B．减小动力臂，减小动力移动的距离 C．增大动力臂，省力 D．减小阻力臂，省力 ‎4．（2008·青岛市）下列关于F1力臂的作图中，正确的是：（ ）‎ ‎5. (2008·巴中市)如图3所示是安置在巴中大佛寺收费站栏杆的示意图，当在A处施加一个动力时，可将栏杆拉起来，它是一根（ ）‎ A．省力杠杆 B．费力杠杆 C．等臂杠杆 D．无法确定 三、作图题 ‎1、（2008·厦门市）铡刀铡草时的示意图如图13所示．请画出动力F的力臂 ‎（用l表示）‎ ‎2、（2008 ·广州市）（1分）在图12中用线代表绳子，将两个滑轮连成省力的滑轮组，要求人用力往下拉绳使重物升起．‎ 四、探究题 ‎1、08年大连市）(5分)在探究“杠杆的平衡条件”实验中，所用的实验器材有杠杆、支架、刻度尺、细线、质量相同的钩码若干。‎ ‎ (1)将杠杆装在支架上，发现杠杆右端下沉，如果将杠杆右侧的平衡螺母向左调到头了，杠杆右端仍下沉，此时应将杠杆左侧的平衡螺母向_________调，直到杠杆在水平位置平衡为止。‎ ‎ (2)某同学进行正确的实验操作后，得到的数据为F1=：=6N、l1=20cm、F2=4N和l2=30cm。该同学根据这些数据能否得出探究结论?_________。理由是：_________________________________________________‎ ‎___________________________________________________________________________________________‎ ‎________________________________________________________________________________________。‎ ‎ (3)使杠杆在倾斜一定角度的位置做实验，也能得出杠杆平衡条件。这种实验方案与杠杆在水平位置做实验的方案相比较，你认为哪种实验方案好并说明理由：__________________________‎ ‎___________________________________________________________________________。‎ ‎(4)如图15所示，杠杆在水平位置平衡。如果在两侧钩码下再各挂一个相同的钩码，则杠杆_________端将下沉。‎ 五、计算题 ‎1、（08‎ 江苏连云港）如图是搬运工人用滑轮组将仓库中的货物沿水平轨道拉出的示意图。已知货物的质量为600kg，所受轨道的摩擦力为其重力的0.1倍，滑轮组的机械效率为75％。若人以0.5m/s的速度匀速前行，经100s将货物拉出仓库，g取10N/kg,。求在此过程中：‎ ‎ （1）人做的有用功为多大？ ‎ ‎ （2）人的拉力为多大？‎ ‎ （3）人拉力的功率为多大？‎ ‎2、（08甘肃天水）重为2000N的集装箱，借助5m长的斜面装上2m高的卡车，如图16所示。‎ ‎（1）若不计摩擦时，拉力F的大小是多少N？‎ ‎（2）若实际拉力F’ =1000N，则斜面的机械效率是多少？‎