2017年度中考物理（杠杆 其他简单机械）一轮复习题 8页

第 23 讲 杠杆 其他简单机械 考纲要求 备考指津 1.认识杠杆、定滑轮、动滑轮， 知道它们的应用，了解杠杆的平 衡条件。 2.知道轮轴和斜面也能省力。 3.理解力臂的概念，会画力臂图。 4.会判断滑轮组省力情况，会组 装滑轮组。 5.能探究杠杆的平衡条件，了解 定滑轮、动滑轮的特点。 日常生活中常见的简单机械，如羊角锤、钓鱼竿、 钉锤、各种剪刀、起子、核桃钳、镊子、铡刀、杆 秤、天平、滑轮、斜面等，是中考中经常出现的问 题，主要考查省力情况、改变用力方向等问题。研 究杠杆的平衡条件的实验探究主要考查实验过程 及实验结论。力臂的画法是力学作图的一个重要方 面，时常出现在各省市的中考试题中。预计在今后 的中考中，实验探究杠杆的平衡条件、杠杆力臂的 作图、滑轮组的绕线等将是中考的热点问题。 考点 1 杠杆 (1)杠杆 ①定义：一根硬棒，在力的作用下如果能够绕着固定点转动，这根硬棒就叫杠杆。 ②杠杆五要素： 支点 O：杠杆绕着其转动的固定点； 动力 F1：使杠杆转动的力； 阻力 F2：阻碍杠杆转动的力； 动力臂 l1：支点到动力作用线的距离； 阻力臂 l2：支点到阻力作用线的距离。 (2)杠杆的平衡条件 ①杠杆平衡：当 有两个力或几个力作用在杠杆上时，若杠杆保持静止或匀速转动，则 杠杆平衡。 ②平衡条件：动力×动力臂＝阻力×阻力臂 即 F1l1＝F2l2。 (3)杠杆的分类 ①省力杠杆：动力臂大于阻力臂的杠杆叫做省力杠杆，杠杆平衡时，其动力小于阻力。 省力杠杆省力，但费距离。 ②费力杠杆：动力臂小于阻力臂的杠杆叫做费力杠杆，杠杆平衡时，其动力大于阻力。 费力杠杆虽费力，但省距离。 ③等臂杠杆：动力臂等于阻力臂的杠杆叫做等臂杠杆，杠杆平衡时，动力等于阻力，既 不省力也不费力。 考点 2 滑轮 (1)定滑轮 ①定义：轴固定不动的滑轮叫做定滑轮。 ②实质：定滑轮的支点是转动轴，动力臂和阻力臂都等于滑轮的半径，因此定滑轮的实 质是一个等臂杠杆。 ③特点：使用定滑轮不能省力，但可以改变动力的方向。 (2)动滑轮 ①定义：随物体一起运动的滑轮叫做动滑轮。 ②实质：动滑轮的支点是那段上端固定的绳子与动滑轮相切的点，动力臂是滑轮的直径， 阻力臂是滑轮的半径，因此动滑轮的实质是一个动力臂是阻力臂二倍的杠杆。 ③特点：使用动滑轮能省一半力，但不能改变动力的方向，且多费一倍距离。 (3)滑轮组 ①定义：由几个动滑轮和几个定滑轮组成的装置，叫做滑轮组。 ②特点：使用滑轮组时，滑轮组用几段绳子吊着物体，提起物体所用的力就是物重的几 分之一。 即 F＝G n ，此时 s＝nh。(n 为承担物体的绳子的段数) 1．关于杠杆的一些说法中，正确的是( )。 A．杠杆必须是一根直棒 B．杠杆一定要有支点 C．动力臂是支点到动力作用点的距离 D．当力的作用线通过支点时，力臂最大 2．在探究杠杆的平衡条件的实验中，多次改变力和力臂的大小主要是为了( )。 A．减小摩擦 B．使每组数据更准确 C．多次测量取平均值减小误差 D．获取多组实验数据归纳出物理规律 3．观察如图所示的指甲刀的结构图，其中分析正确的是( )。 A．一个杠杆，且是省力杠杆 B．两个杠杆，一个省力杠杆，一个费力杠杆 C．三个杠杆，一个省力杠杆，两个费力杠杆 D．三个杠杆，一个费力杠杆，两个省力杠杆 4．关于滑轮的以下说法中，正确的是( )。 A．使用定滑轮一定不省力，但可以省距离 B．使用动滑轮一定可以省力，但是费距离 C．使用定滑轮和动滑轮都可以改变力的方向 D．定滑轮和动滑轮都是变形杠杆 5．物体重 1 000 N，如果用一个定滑轮匀速提起它，需要用______N 的力；如果用一动 滑轮且使拉力沿竖直方向匀速提起它，需要用______N 的力(不计摩擦、滑轮自重、绳重)。 杠杆作图归类例析 纵观各省市中考试题，有关杠杆的作图题屡见不鲜，要求也越来越高，成了考试的热点 问题，现将杠杆作图类试题归类分析，供同学们参考。 题型一、根据已知力作力臂 【例 1】 轻杆 A 端挂重物，OA 在绳子拉力作用下保持平衡，画出绳对 A 点的拉力及力 臂。 解析：绳对 A 点的拉力沿着绳子的方向。过 O 点作拉力的作用线的垂线，垂线段的长度 即为力臂。 答案：如图所示： 题型二、根据已知力臂作力 【例 2】 如图所示，杠杆在力 F1、F2 作用下处于平衡状态，l1 为 F1 的力臂。请在图中 作出力 F1。 解析：根据力臂是支点到力的作用线的距离，过 l1 的末端作 l1 的垂线，与杠杆的交点 是 F1 的作用点，从而画出动力 F1。注意动力的作用点要画在杠杆上。 答案：如图所示： 【例 3】 如图所示，在课桌的 C 点用最小的力把桌腿 B 抬离地面，在抬起时桌腿 A 没 有滑动。请在 C 点画出这个力的示意图，并标出它的力臂 l。 解析：在抬起桌子的过程中，可以把桌子看做是一个杠杆，此时 A 是支点，要在 C 点用 最小的力把桌腿 B 抬离地面，根据杠杆的平衡条件知，在 C 点施加的力的力臂需要最长，在 图中最大的动力臂就是支点与力的作用点的距离，而在 C 点与该力臂垂直的动力最小，由此 可作出图。 答案：如图所示： 通过以上例题分析我们可以看出，要做好杠杆作图题，必须注意：(1)审清题意，看清 要求；(2)正确理解并掌握力臂的概念；(3)充分利用杠杆的平衡条件。 1．(2012·山东烟台中考)在你学过的简单机械里既可以省力又可费力的机械是( )。 A．杠杆 B．定滑轮 C．动滑轮 D．滑轮组 2．(2011·山西中考)如图所示是一种指甲刀的结构示意图，下列说法正确的是( )。 A．ABC 是一个省力杠杆 B．D 处刀刃较薄，可以增大压力 C．杠杆 ABC 上有粗糙的花纹，可以减小摩擦 D．指甲刀只有两个杠杆，一个省力杠杆，一个费力杠杆 3．(2011·浙江宁波中考)下列所示工具中，使用时不能省力但能省距离的是( )。 4．(2012·山东烟台中考)如图所示，一位母亲推着婴儿车行走，当前轮遇到障碍物时， 母亲向下按扶把，若把婴儿车视为杠杆，这时杠杆的支点是________；当后轮遇到障碍物时， 母亲向上抬起扶把，这时婴儿车可视为________(选填“省力”或“费力”)杠杆。 5．(2012·四川成都中考)在下图中：①标出支点 O 的位置；②画出作用在撬棍上的力 F1 的力臂。 6．(2011·甘肃兰州中考)在探究“杠杆平衡条件”的实验中： (1)某同学将杠杆悬挂起来，发现杠杆的右端低，左端高，他应该将杠杆两端的平衡螺 母向________调节，使杠杆在________位置平衡。 (2)在杠杆两端挂钩码，不断改变动力或动力臂的大小，调节阻力或阻力臂的大小，使 杠杆在原来的位置重新平衡，记录数据如下表： 实验次序 动力 F1/N 动力臂 l1/cm 阻力 F2/N 阻力臂 l2/cm 1 2.0 5 1.0 10 2 2.0 10 2.0 10 3 3.0 10 2.0 15 根据表中的数据你得出杠杆的平衡条件是__________________。 (3)根据第 2 次实验数据有同学得出杠杆的平衡条件是：动力＋动力臂＝阻力＋阻力臂。 他得出此错误结论的原因是____________________________________。 1．如图所示的用具中，属于省力杠杆的是( )。 2．60 kg 的人站在跷跷板某一位置时，跷跷板处于如图所示的平衡状态。由此可估测 球的质量约为( )。 A．20 kg B．30 kg C．60 kg D．120 kg 3．某人用 100 N 的力提起了 350 N 的重物，那么他可能使用了( )。 A．一个定滑轮 B．一个动滑轮 C．一个定滑轮和一个动滑轮组成的滑轮组 D．一个杠杆 4．如图所示是使用简单机械匀速提升同一物体的四种方式(不计机械自重和摩擦)，其 中所需动力最小的是( )。 5．探究杠杆平衡条件的实验中，如果杠杆右侧高左侧低，则可能左侧的平衡螺母向 ______调节，使其在水平位置平衡，如图所示，在支点左侧 20 cm 刻度处挂三个重均为 0.5 N 的钩码，在支点右侧 15 cm 刻度处用弹簧测力计拉杠杆，使其水平平衡。要使弹簧测力计 示数最小，弹簧测力计的拉力应沿______方向，此时读数为______ N。 6．在电视剧《三国》中，有这样一个情景：一群士兵用力拉动一个杠杆，会将石块抛 向敌方阵营。它是一个________杠杆。要把石块抛出去，图中作用在 A 点的力沿______方向 最小(选填“a”“b”或“c”)。 7．小红所在的科技小组利用所学知识自制一杆秤(自重不计)，其照片如图所示。秤砣 的质量 m0 为 1 kg，根据照片估算此杆秤最大测量值为______ kg；若要增大该杆秤的测量范 围，可采用的方法是______________(写一种方法)；如果秤杆上 0.5 kg 和 2.5 kg 的两根刻 度线相距 10 cm，则秤钩连接点 A 与提纽 O 点的距离是______ cm。 8．某同学研究定滑轮的使用特点，他每次都匀速提起钩码，研究过程如图所示，请仔 细观察图中的操作和测量结果，然后归纳得出初步结论。 比较(a)(b)两图可知：___________________________________________________； 比较(b)(c)(d)三图可知：_________________________________________________。 9．如图所示，为自行车脚踏板的示意图，作用在脚踏板上的力为 F。请在图中画出该 力的力臂。 参考答案 基础自主导学 自主测试 1．B 2.D 3.C 4.D 5．答案：1 000 500 知能优化训练 中考回顾 1．A 2．A 对于杠杆 ABC，支点为 B，其动力臂大于阻力臂，为省力杠杆，选项 A 正确；D 处刀刃较薄，是为了减小受力面积，从而增大压强，选项 B 错误；杠杆 ABC 上有粗糙的花纹， 可以增大摩擦，选项 C 错误；指甲刀有三个杠杆，即 ABC、OBD 及 OED，选项 D 错误。 3．D 动滑轮和省力杠杆(订书机、羊角锤)省力，但费距离；镊子是费力杠杆，不能省 力，但能省距离。 4．答案：后轮 省力 5．答案：如图所示： 6．答案：(1)左 水平 (2)F1l1＝F2l2(动力×动力臂＝阻力×阻力臂) (3)依据一组数据就得出实验结论，具有偶然性 解析：研究杠杆平衡条件时，若杠杆不平衡，应调节杠杆两端的平衡螺母，使杠杆在水 平位置平衡。分析表中数据可得出杠杆的平衡条件：F1l1＝F2l2(动力×动力臂＝阻力×阻力 臂)。 模拟预测 1．A 分析杠杆类别时，要注意杠杆的几个基本要素：支点、动力作用点、阻力作用点、 动力臂、阻力臂。联系用具的日常使用，A是省力杠杆，B 与 D 都是费力杠杆，天平是等臂 杠杆，既不省力也不费力。 2．B 根据杠杠的平衡条件 F1L1＝F2L2，杠杆是水平平衡的，不妨认为人对杠杆的力是 动力，则球对杠杆的力是阻力，由图知 L1∶L2 约为 1∶2，所以 F1∶F2 约为 2∶1。又因为 F1 大小等于 mg，所以 F2＝1 2 F1＝1 2 mg，F2＝m2g，所以球的质量约为1 2 ×60 kg＝30 kg。 3．D 从题意知某人提起重物时是省力的，而定滑轮不能省力，动滑轮只能省一半的力， 一个定滑轮和一个动滑轮组成的滑轮组至少用350 3 N 的力才能提起该重物。 4．D 若不计机械自重及摩擦，选项 A 中，由 F1l1＝Gh 可得，F1＝1 2 G；选项 B 中，F2＝1 3 G； 选项 C 中，F3＝2G；选项 D 中，由杠杆的平衡条件可得，F4＝1 4 G。通过以上分析可知，正确 的选项是 D。 5．答案：右 竖直(或竖直向下) 2 解析：杠杆在调节过程中右侧高，左侧低，可将左侧的平衡螺母向右调，在阻力与阻力 臂及动力作用点一定的情况下，动力的作用方向与杠杆垂直时，力臂最大，所用力最小，根 据杠杆的平衡条件可得，1.5 N×0.2 m＝F×0.15 m，则 F＝2 N。 6．答案：费力 c 解析：由题图可知，此杠杆为费力杠杆，由杠杆的平衡条件 F1L1＝F2L2，由于阻力与阻 力臂的乘积是定值，所以动力臂越大，动力越小，图中作用在 A 点的力沿 c 方向的力臂最大， 所以力最小。 7．答案：6.4(6.0～6.8 的范围内均可) 增大秤砣的质量(或减小 OA 的距离) 5 解析：用刻度尺测得 lOA＝0.7 cm，lOB＝4.5 cm，根据杠杆的平衡条件知：m0g· lOB＝ mg·lOA，即 1 kg×4.5 cm＝m×0.7 cm，解之得 m＝6.4 kg，注意：m 在 6.0～6.8 kg 之间 都算正确。若要增大杆秤的测量范围，可采用增大秤砣质量或者减小 OA 距离的方法。 设秤杆上 0.5 kg 刻度线处距提纽 O 距离为 l1，秤钩连接点 A 距提纽 O 距离为 l2，根据 杠杆的平衡条件：0.5 kg×l2＝1 kg×l1；2.5 kg×l2＝1 kg×(l1＋10 cm)。 由上面两式得：l2＝5 cm。 8．答案：定滑轮不省力 定滑轮可以改变力的方向 解析：本题是探究定滑轮的特点，图中(a)与(b)的弹簧测力计示数相等，表示使用定滑 轮不省力，图中(b)(c)(d)改变了拉力的方向，但弹簧测力计示数不变，表示使用定滑轮可 以改变力的方向。 9．答案：如图所示： 解析：力臂是支点到力的作用线的距离，所以作力 F 的力臂时，先找出支点 O(即杠杆 上能够绕着转动的固定点)，过力的作用点沿力的方向画出力的作用线，然后过支点 O 向力 的作用线作垂线，支点到垂足的距离 l 就是力 F 的力臂，如图所示。 ）