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考点18简单机械【知识回顾】考点一、杠杆1.杠杆：在力的作用下能绕着固定点转动的硬棒，这根硬棒就叫杠杆。(1)“硬棒”泛指有一定长度的，在外力作用下不变形的物体。(2)杠杆可以是直的，也可以是任何形状的。2.杠杆的七要素：(1)支点：杠杆绕着转动的固定点，用字母“O”表示。它可能在棒的某一端，也可能在棒的中间，在杠杆转动时，支点是相对固定；(2)动力：使杠杆转动的力叫动力，用“F1”表示；(3)阻力：阻碍杠杆转动的力叫阻力，用“F2”表示；(4)动力作用点：动力在杠杆上的作用点；(5)阻力作用点：阻力在杠杆上的作用点；(6)动力臂：从支点到动力作用线的垂直距离，用“1l”表示；(7)阻力臂：从支点到阻力作用线的垂直距离，用“2l”表示。注意：无论动力还是阻力，都是作用在杠杆上的力，但这两个力的作用效果正好相反。一般情况下，把人施加给杠杆的力或使杠杆按照人的意愿转动的力叫做动力，而把阻碍杠杆按照需要方向转动的力叫阻力。力臂是点到线的距离，而不是支点到力的作用点的距离。力的作用线通过支点的，其力臂为零，对杠杆的转动不起作用。3.杠杆示意图的画法：(1)根据题意先确定支点O；(2)确定动力和阻力并用虚线将其作用线延长；(3)从支点向力的作用线画垂线，并用l1和l2分别表示动力臂和阻力臂；第一步：先确定支点，即杠杆绕着某点转动，用字母“O”表示。第二步：确定动力和阻力。人的愿望是将石头翘起，则人应向下用力，画出此力即为动力用“F1”表示。这个力F1作用效果是使杠杆逆时针转动。而阻力的作用效果恰好与动力作用效果相反，在阻力的作用下杠杆应朝着顺时针方向转动，则阻力是石头施加给杠杆的，方向向下,用“F2”表示如图乙所示。第三步：画出动力臂和阻力臂，将力的作用线正向或反向延长，由支点向力的作用线作垂线，并标明相应的“l1”“l2”，“l1”“l2”分别表示动力臂和阻力臂。4.杠杆的平衡条件(1)杠杆的平衡：当杠杆在动力和阻力的作用下静止时，我们就说杠杆平衡了。(2)杠杆的平衡条件实验图(1)图(2)1)首先调节杠杆两端的螺母，使杠杆在水平位置平衡。如图(2)所示，当杠杆在水平位置平衡时，这样就可以由杠杆上的刻度直接读出力臂实物大小了，而图(1)杠杆在倾斜位置平衡，读力臂的数值就没有图(2)方便。由此，只有杠杆在水平位置平衡时，我们才能够直接从杠杆上读出动力臂和阻力臂的大小，因此本实验要求杠杆在水平位置平衡。2)在实验过程中绝不能再调节螺母。因为实验过程中再调节平衡螺母，就会破坏原有的平衡。(3)杠杆的平衡条件：动力×动力臂=阻力×阻力臂，或F1l1=F2l2。5.杠杆的应用(1)省力杠杆：动力臂l1＞阻力臂l2，则平衡时F1＜F2，这种杠杆使用时可省力(即用较小的动力就可以克服较大的阻力)，但却费了距离(即动力作用点移动的距离大于阻力作用点移动的距离，并且比不使用杠杆，力直接作用在物体上移动的距离大)。(2)费力杠杆：动力臂l1＜阻力臂l2，则平衡时F1＞F2，这种杠杆叫做费力杠杆。使用费力杠杆时虽然费了力(动力大于阻力)，但却省距离(可使动力作用点比阻力作用点少移动距离)。(3)等臂杠杆：动力臂l1=阻力臂l2，则平衡时F1=F2，这种杠杆叫做等臂杠杆。使用这种杠杆既不省力，也不费力，即不省距离也不费距离。既省力又省距离的杠杆时不存在的。考点二、滑轮1.滑轮定义：周边有槽，中心有一转动的轮子叫滑轮。因为滑轮可以连续旋转，因此可看作是能够连续旋转的杠杆，仍可以用杠杆的平衡条件来分析。根据使用情况不同，滑轮可分为定滑轮和动滑轮。2.定滑轮(1)定义：工作时，中间的轴固定不动的滑轮叫定滑轮(2)实质：是个等臂杠杆。轴心O点固定不动为支点，其动力臂和阻力臂都等于圆的半径r，根据杠杆的平衡条件可知，因为重物匀速上升时不省力。(3)特点：不省力，但可改变力的方向。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的力(图中得到使重物G上升的力)。(4)动力移动的距离与重物移动的距离相等。对于定滑轮来说，无论朝哪个方向用力，定滑轮都是一个等臂杠杆，所用拉力都等于物体的重力G。(不计绳重和摩擦)3.动滑轮(1)定义：工作时，轴随重物一起移动的滑轮叫动滑轮。(2)实质：是一个动力臂为阻力臂二倍的杠杆。(3)特点：省一半力，但不能改变力的方向。(4)动力移动的距离是重物移动距离的2倍。对于动滑轮来说：1)动滑轮在移动的过程中，支点也在不停地移动；2)动滑轮省一半力的条件是：动滑轮与重物一起匀速移动，动力F1的方向与并排绳子平行，不计动滑轮重、绳重和摩擦。4.滑轮组(1)定义：由若干个定滑轮和动滑轮匹配而成。(2)特点：可以省力，也可以改变力的方向。使用滑轮组时，有几段绳子吊着物体，提起物体所用的力就是物重的几分之一，即物GnF1(条件：不计动滑轮、绳重和摩擦)。注意：如果不忽略动滑轮的重量则：滑物GGnF1。(3)动力移动的距离S和重物移动的距离h的关系是：使用滑轮组时，滑轮组用n段绳子吊着物体，提起物体所用的力移动的距离就是物体移动距离的n倍，即S=nh。(4)绳子端的速度与物体上升的速度关系：物绳nVV。(4)滑轮组的组装：1)根据GnF1的关系，求出动滑轮上绳子的段数n；2)确定动滑轮的个数；3)根据施力方向的要求，确定定滑轮个数。确定定滑轮个数的原则是：一个动滑轮应配置一个定滑轮，当动滑轮上为偶数段绳子时，可减少一个定滑轮，但若要求改变力的作用方向时，则应在增加一个定滑轮。在确定了动、定滑轮个数后，绳子的连接应遵循“奇拴动、偶拴定”的规则，由内向外缠绕滑轮。5.如图所示，斜面是一种可以省力的简单机械，但却费距离。6.当斜面高度h一定时，斜面L越长，越省力(即F越小)；当斜面长L相同时，斜面高h越小，越省力(即F越小)；当斜面L越长，斜面高h越小时，越省力(即F越小)。考点三、机械效率１.有用功：对机械、活动有用的功。公式：W有用＝Gh(提升重物)=W总－W额=ηW总；斜面：W有用=Gh。2.额外功：并非需要但又不得不做的功。公式：W额=W总－W有用=G动h(忽略轮轴摩擦的动滑轮、滑轮组)；斜面：W额=fL。3.总功：有用功加额外功或动力所做的功。公式：W总=W有用＋W额=FS=W有用／η；斜面：W总=fL+Gh=FL。4.机械效率：有用功跟总功的比值。机械效率计算公式：%100总有用WW。5.滑轮组的机械效率(不计滑轮重以及摩擦时)(1)滑轮组(竖直方向提升物体)：FSGh(G为物重，h为物体提升高度，F为拉力，S为绳子自由端走的距离)。(2)滑轮组(水平方向拉动物体)：FSfl(f为摩擦力，l为物体移动距离，F为拉力，S为绳子自由端走的距离)。6.斜面的机械效率：FSGh(h为斜面高，S为斜面长，G为物重，F为沿斜面对物体的拉力)。【考点梳理】考点一、杠杆杠杆属于主要知识点，同时也是中考中经常考试的内容。在本节中，主要知识点有杠杆的七要素、杠杆平衡条件、杠杆的示意图和杠杆的应用，希望在复习中做到有的放矢。纵观历年中考，对“杠杆”考查主要有以下几个方面：(1)杠杆应用类：判断属于省力杠杆还是费力杠杆；(2)杠杆平衡条件类：利用杠杆平衡条件分析、解答实际问题；(3)作图类：以画出力臂较多，考查学生对力臂概念的理解；(4)计算类：根据杠杆平衡条件进行简单计算，主要应用公式２ｌ２＝Ｆ１ｌ１Ｆ。杠杆在中考中出现的概率很高，主要题型以选择题为主，填空题、作图题和计算题也有出现，但出现概率较选择题要低。选择题以判断杠杆类型、杠杆应用和杠杆平衡条件居多；填空题以考查杠杆基本概念居多；作图题一般情况下和其他作图题结合，一般考查杠杆七要素居多。考点二、滑轮滑轮是简单机械的重点内容，是杠杆的另一种形式，在本章中占据重要位置。本节中，难点较多，尤其涉及到有关计算、作图、绕线等知识点，多数考生感到头疼，有的感觉无从下手，所以较好地理解本节重点、难点和常考方向，对学习和复习具有非常重要地意义。本节主要知识点有定滑轮及其特点、动滑轮及其特点、滑轮组有关问题、滑轮组特点以及滑轮组的绕线方式、做功大小及其计算等。纵观历年中考，对“滑轮”考查主要有以下几个方面：(1)定滑轮及其特点：力与距离的关系；(2)动滑轮杠及其特点：力与距离的关系，做功特点；(3)滑轮组及其特点：力的关系及特点，距离的关系及特点，做功的计算；(4)作图类：作图类主要涉及绕线(很少出现)；(5)计算类：根据定滑轮和动滑轮的特点，分析滑轮组的特点及其有关计算。滑轮在中考中出现的概率很高，一般情况下属于必考内容。考题主要题型以选择题、填空题和计算题(功的计算)为主，作图题也有出现，但出现概率较低。选择题、填空题以判断力、距离和功的计算居多。考题难度属于中等，个别的有的考题难度较高。另一方面，斜面也会出现在考题中。斜面可以省力，但距离会增加。在复习时需要注意斜面的特点及应用。考点三、机械效率本章计算题主要集中在机械效率和做功计算，所以机械效率的计算在本单元占据很重要的位置。机械效率和功的计算相结合，是本节计算题的主要特点，常见于选择题、填空题和压轴计算题中，以压轴计算题居多。考试内容主要是滑轮与滑轮组机械效率的计算、斜面机械效率计算和力做功的计算。在中考试题中，无论是哪类题型，有关机械效率计算考查的是考生对机械效率理解能力和应用知识的计算能力；在压轴计算题中，机械效率计算与其他计算相结合，一般分值较高，希望在复习中侧重于这部分，投入时间和精力做好复习。纵观历年中考，对“机械效率”考查主要有以下几个方面：(1)机械效率概念类：考查学生对机械效率概念的理解和掌握程度，在这里需要指出的是：一、任何机械，机械效率都不可能达到100%；二、影响机械效率大小的因素是滑轮自重、摩擦阻力、空气阻力等；(2)机械效率计算类：利用公式进行机械效率计算是本部分的主要内容，掌握机械效率概念和有关计算方法尤为重要，希望在复习中注意这方面的问题。机械效率在中考中出现的概率很高，主要题型有选择题、填空题和计算题，但出现概率较高的是选择题。选择题以机械效率的简单计算为主，主要考查学生对机械效率概念的理解和认识程度；填空题以考查机械效率概念和功的计算为主；计算题一般情况下和其他计算结合作为压轴题出现较多。考点一、杠杆【典例一】(2019·河北)如图所示，一轻质杠杆AB．长1m，支点在它中点O．将重分别为10N和2N的正方体M、N用细绳系于杆杆的B点和C点，已知OC：OB＝1：2，M的边长l＝0.1m。(1)在图中画出N受力的示意图。(2)求此时M对地面的压强。(3)若沿竖直方向将M左右两边各切去厚度为h的部分，然后将C点处系着N的细绳向右移动h时，M对地面的压强减小了60Pa，求h为多少。【解析】(1)对N进行受力分析，由于N在空中处于静止状态，则N受到的重力和细绳对它的拉力是一对平衡力，所以二力的大小相等(F＝G＝2N)，方向相反；过N的重心分别沿力的方向各画一条有向线段，并标上力的符号及大小，注意两线段要一样长，图所示：(2)设B端受到细绳的拉力为FB，由杠杆平衡条件得，GN×OC＝FB×OB，已知OC：OB＝1：2，则有：FB＝GN×＝2N×＝1N；根据力的作用是相互的可知，细绳对M的拉力：F＝FB＝1N，此时M对地面的压力：F压＝F支＝GM﹣F＝10N﹣1N＝9N，M与地面的接触面积：S＝l2＝(0.1m)2＝0.01m2，则此时M对地面的压强：p＝＝＝900Pa。(2)若沿竖直方向将M两边各切去厚度为h后，剩余M的底面积：S′＝l(l﹣h﹣h)＝l×(l﹣h)，剩余M的体积：V′＝S′l＝l2×(l﹣h)，剩余M的密度不变，则剩余部分的重力与原来重力的比值：＝＝，所以剩余M的重力：GM′＝×GM＝×10N﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣①剩余的物体M对地面的压强：p′＝p﹣△p＝900Pa﹣60Pa＝840Pa，剩余M的底面积：S′＝l×(l﹣h)＝0.1m×(0.1m﹣h)，地面对剩余的物体M的支持力：F支′＝F压′＝p′S′＝840Pa×0.1m×(0.1m﹣h)﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣②