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第四单元简单机械功和机械能第9讲简单机械考题初做诊断考点必备梳理考点一考点二考点三图解物理考点一杠杆1.定义:一根硬棒,在力的作用下绕着固定点转动,这根硬棒就是杠杆。2.五要素支点杠杆绕着转动的固定点,用“O”表示动力使杠杆转动的力,用“F1”表示阻力阻碍杠杆转动的力,用“F2”表示动力臂从支点到动力作用线的距离,用“l1”表示阻力臂从支点到阻力作用线的距离,用“l2”表示力的作用线过力的作用点,沿力的方向所画的直线考题初做诊断考点必备梳理考点一考点二考点三图解物理3.平衡条件(1)杠杆平衡是指杠杆静止或匀速转动。(2)调节:调节杠杆两端的螺母,使杠杆在水平位置平衡。目的:可以方便地从杠杆上读出力臂的大小;消除杠杆自身重力产生的力矩。调节方法与天平的调节相同:左偏右调、右偏左调。(3)杠杆的平衡条件(或杠杆原理):动力×动力臂=阻力×阻力臂。公式:F1l1=F2l2。考题初做诊断考点必备梳理考点一考点二考点三图解物理4.分类名称结构特征特点应用举例省力杠杆动力臂大于阻力臂省力、费距离撬棒、铡刀、动滑轮、轮轴、羊角锤、钢丝钳、手推车费力杠杆动力臂小于阻力臂费力、省距离缝纫机踏板、起重臂、人的前臂、理发剪刀、钓鱼竿等臂杠杆动力臂等于阻力臂不省力不费力天平、定滑轮考题初做诊断考点必备梳理考点一考点二考点三图解物理特别提示(1)杠杆有可能是直的,也有可能是弯曲的。(2)动力、阻力的方向不一定相反,但它们使杠杆转动的方向相反。(3)画力臂的方法:(4)应根据实际来选择杠杆,当需要较大的力才能解决问题时,应选择省力杠杆;当为了使用方便,省距离时,应选费力杠杆;又省力又省距离的杠杆是不存在的。考题初做诊断考点必备梳理考点一考点二考点三图解物理考点二滑轮与滑轮组定滑轮动滑轮滑轮组定义中间的轴固定不动的滑轮中间的轴和重物一起移动的滑轮定滑轮和动滑轮的组合实质等臂杠杆动力臂为阻力臂2倍的省力杠杆图示特点既不省力也不费力,但改变力的方向省一半的力,但不能改变力的方向省力又能改变动力的方向考题初做诊断考点必备梳理考点一考点二考点三图解物理定滑轮动滑轮滑轮组符号说明G为物体的重力,G动为动滑轮的重力,n为动滑轮上的绳子段数,s为绳子自由端移动的距离,h为物体移动的距离s和h的关系s=hs=2hs=nh力的关系不计轮轴间摩擦及滑轮自重F=GF=12GF=1nG只忽略轮轴间的摩擦F=GF=12(G+G动)F=1n(G+G动)考题初做诊断考点必备梳理考点一考点二考点三图解物理方法技巧分析绳子段数的方法——截线法:此法是在定滑轮和动滑轮之间作一条水平辅助线,假设它把滑轮组的绕线“截断”。水平线与绳的截点数就是“绳子的段数”;当绳的末端从定滑轮出来这根不算,从动滑轮上去的这根则算。特殊情况:如丙图,末端绳子虽然从定滑轮出来,但人拉绳和重物连在一起,这段也必须算,n=3。考题初做诊断考点必备梳理考点一考点二考点三图解物理考点三斜面与轮轴1.斜面(1)定义:一个与水平面成一定夹角的倾斜平面。(2)特点:省力但费距离。(3)举例:盘山公路、饮料瓶瓶盖、螺丝钉、螺旋千斤顶等。特别提示用F表示沿斜面作用在物体上的力,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,当高度h一定时,斜面越长,斜面的倾角越小,斜面越平缓,越省力。F=𝐺ℎ𝑠2.轮轴(1)定义:由轮和轴组成,能绕共同轴线转动的简单机械叫作轮轴;半径较大的是轮,半径较小的是轴。(2)实质:能够连续旋转的杠杆。考题初做诊断考点必备梳理考点一考点二考点三图解物理规律总结如图所示,R为轮半径,r为轴半径,F1为作用在轮上的力,F2为作用在轴上的力,根据杠杆平衡条件有F1R=F2r(动力×轮半径=阻力×轴半径)。可知:当动力作用在轮上,则轮轴为省力杠杆;动力作用在轴上,则轮轴为费力杠杆。考题初做诊断考点必备梳理考点一考点二考点三图解物理图片命题点练一练杠杆的分类如图所示,端午节赛龙舟时,运动员一手支撑住桨柄,一手用力划桨,此时桨属于费力(选填“省力”或“费力”)杠杆。杠杆的分类图示为搬运砖头的独轮车,使用时可视为省力(选填“省力”或“费力”)杠杆;若车厢和砖头所受的总重力G为1000N(车架所受重力忽略不计)。独轮车的有关尺寸如图所示,推车时,人手向上的力F的大小为300N。考题初做诊断考点必备梳理考点一考点二考点三图解物理图片命题点练一练杠杆的分类图示为用来截断电线的工具——老虎钳,它是省力(选填“省力”“费力”或“等臂”)杠杆。探究杠杆的平衡条件如图所示,杠杆处于平衡状态,且每个钩码的质量相同,若将两边的钩码分别向支点移动相同的距离后,则杠杆B(选填“A”或“B”)端会下沉。考题初做诊断考点必备梳理考点一考点二考点三图解物理图片命题点练一练定滑轮的特点如图所示,A装置是定滑轮,使用它的目的是可以改变力的方向。动滑轮的特点如图所示,用滑轮拉着两个总重为400N的钩码向上做匀速直线运动,该滑轮为动(选填“动”或“定”)滑轮,如果不计滑轮重及细绳与滑轮间的摩擦,则竖直向上方向拉力F是200N。考题初做诊断考点必备梳理考点一考点二考点三图解物理图片命题点练一练滑轮组的特点图示为人们利用滑轮组工作的情景。使用该机械的好处是既能省力,又能改变力的方向。考题初做诊断考法必研突破考法1考法2考法3考法1简单机械作图典题1(2018宁夏)如图所示是小李将一根均匀木棒抬起的瞬间。请画出木棒所受重力的示意图及动力F的力臂L。答案:如图所示:解析:过物体的重心沿竖直向下的方向画一条带箭头的线段,并用符号G表示;过O点向F的作用线作垂线,垂线段的长l就是该力的力臂。如答案图所示。考题初做诊断考法必研突破考法1考法2考法3方法归纳画重力示意图的关键是要把握它的三要素。画杠杆的力臂则要找准支点和力的作用线,并从支点向力的作用线作垂线。在力臂的考查中经常涉及最小力的问题,注意当力臂最大时,力最小。滑轮组的作图最主要的是确定动滑轮上的绳子段数。考题初做诊断考法必研突破考法1考法2考法3对应练1请画出门手柄受到的压力F的力臂。答案:如图所示考题初做诊断考法必研突破考法1考法2考法3对应练2(2018青海)如图所示,请画出最省力的绕线方法,并作出重物所受重力的示意图。答案:考题初做诊断考法必研突破考法1考法2考法3解析:要使滑轮组最省力,需要承担物重的绳子段数最多,所以绳子要系在动滑轮上面的挂钩上,依次向外绕线;过物体的重心,作竖直向下的重力G,如答案图所示。考题初做诊断考法必研突破考法1考法2考法3考法2杠杆的平衡条件及其应用典题2如图所示的杠杆正处于水平平衡,若把杠杆的两端各加一个钩码,杠杆将()A.还继续处于水平平衡B.右端下降,左端上升C.右端上升,左端下降D.无法确定杠杆的运动状态考题初做诊断考法必研突破考法1考法2考法3思路导引审——先通读题干,明确此题主要考查对杠杆平衡条件的理解和应用。↓析——杠杆的平衡条件是:动力×动力臂=阻力×阻力臂,此时杠杆处于水平平衡,钩码对杠杆的拉力与杠杆垂直,所以可以用拉力作用点到支点格子数代替力臂大小;钩码对杠杆的拉力大小等于钩码重力,可以用钩码个数代替拉力大小。哪端钩码个数与拉力作用点到支点格子数的乘积大,哪端下降,若相等,则保持平衡不变。由此可得出两端各加一个钩码后杠杆右端下降。↓判——根据以上分析,选项B正确。考题初做诊断考法必研突破考法1考法2考法3答案:B方法归纳杠杆的平衡条件:动力×动力臂=阻力×阻力臂,考查时往往涉及动态的变化过程,哪端的力和力臂的乘积大,哪端就下沉,若相等,则杠杆是平衡的。其实,杠杆的分类也是平衡条件的具体应用。近几年的中考加大了综合能力的考查,杠杆一般与压强、浮力等知识综合考查,难度较大。考题初做诊断考法必研突破考法1考法2考法3对应练3(2017山东枣庄)图示为小明探究“杠杆平衡条件”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)A.先变小后变大B.先变大后变小C.逐渐变大D.逐渐变小考题初做诊断考法必研突破考法1考法2考法3对应练4如图所示是生活中几种常见的杠杆,其中属于费力杠杆的是(D)对应练5如图所示,杠杆在水平位置平衡,下列操作仍能让杠杆在水平位置保持平衡的是(C)A.两侧钩码同时向外移一格B.两侧钩码同时向内移一格C.左侧的钩码向内移一格,右侧减去一个钩码D.在两侧钩码下方同时加挂一个相同的钩码考题初做诊断考法必研突破考法1考法2考法3考法3滑轮和滑轮组的相关计算典题3(2017浙江杭州改编)如图所示装置,在水平拉力F的作用下,物体M沿水平地面做匀速直线运动,已知弹簧测力计读数为10N,物体M的运动速度为1m/s(若不计滑轮与绳子质量、绳子与滑轮间的摩擦、滑轮与轴间摩擦),那么在此过程中()A.物体M与地面间的摩擦力为5NB.物体M与地面间的摩擦力为10NC.物体M与地面间的摩擦力为20ND.弹簧测力计运动速度为0.5m/s考题初做诊断考法必研突破考法1考法2考法3答案:C解析:如题图所示,此滑轮为动滑轮,n=2,物体做匀速直线运动,Ff=2F=2×10N=20N,故A、B错误,C正确;物体移动的路程s物=v物t,拉力移动的距离:s=2s物=2×v物t,弹簧测力计运动的速度v==2v物=2m/s,故D错误。方法归纳解答此类题的关键是理解滑轮的作用,在本题中滑轮为动滑轮,省一半的力,费一倍的距离。st考题初做诊断考法必研突破考法1考法2考法3对应练6(2017四川宜宾改编)如图所示,动滑轮下面挂着重为5.4N的物体,现用2.4N的拉力,不计一切摩擦和绳重,把物体匀速提升10cm,则绳子自由端通过0.3m,动滑轮的重力为1.8N,拉力所做功为0.72J。考题初做诊断考法必研突破考法1考法2考法3对应练7(2017浙江台州)小柯用图中装置提升重为400N的物体,不计摩擦和滑轮自重,下列说法正确的是(C)A.两个滑轮均为定滑轮B.人将绳子拉过1m,物体也上升1mC.物体匀速上升时,人对绳子的拉力为200ND.使用该装置不能省力,但能改变力的方向考题初做诊断实验探究拓展命题点命题点探究杠杆的平衡条件1.实验器材:铁架台或支架、带刻度的杠杆、钩码。2.实验要求:(1)组装器材,不挂任何钩码,调节杠杆在水平位置平衡,这样力臂的数值在杠杆上就能直接读出或量出(同时也是为了消除杠杆自身重力的影响);(2)在杠杆左、右两边分别挂上不同数量的钩码,使杠杆在水平位置重新平衡;(3)读出动力、动力臂、阻力、阻力臂,填写实验记录表次数1,并计算出实验中F1×L1和F2×L2的数值;(4)改变力及力臂的大小,重复上述实验步骤(2)、(3)(要求每次实验都应改变钩码数目和悬挂位置),填写实验记录表次数2;(5)对实验数据进行分析比较,得出实验结论;(6)实验结束,整理实验器材。考题初做诊断实验探究拓展命题点3.实验记录表:4.实验结论:杠杆的平衡条件:动力×动力臂=阻力×阻力臂或F1×L1=F2×L2。次数动力F1(N)动力臂L1(cm)动力×动力臂(F1×L1)阻力F2(N)阻力臂L2(cm)阻力×阻力臂(F2×L2)12考题初做诊断实验探究拓展命题点典题(2018山东青岛)实验探究:探究杠杆的平衡条件数据如图甲,利用钩码和刻度尺测量出杠杆平衡时各个力及其力臂,测得数据如下表:次数动力F1/N动力臂L1/cm阻力F2/N阻力臂L2/cm11.0102.0521.550.51532.0151.520甲考题初做诊断实验探究拓展命题点结论作图(1)杠杆的平衡条件是。(2)实验进行3次的目的是(只有一个选项正确,填写对应字母)。乙a.取平均值减小误差b.使每组数据更准确c.归纳出物理规律(3)如图乙,若用弹簧测力计的拉力作动力,进行实验,请画出其动力臂。考题初做诊断实验探究拓展命题点答案:(1)F1L1=F2L2(2)c(3)见解析解析:(1)第一次数据:1N×0.1m=2N×0.05m,F1L1=F2L2,第二组数据:1.5N×0.05m=0.5N×0.15m,