中考科学培优讲义专题集训第12讲简单机械试题

一岗双责落实还不到位。受事务性工作影响，对分管单位一岗双责常常落实在安排部署上、口头要求上，实际督导、检查的少，指导、推进、检查还不到位。第12讲 简单机械知识梳理【复习重点】1.杠杆(1)杠杆指能绕某一固定点转动的硬棒。注意：一切可以绕某固定点转动的刚性物体，都可以看成杠杆。杠杆的五要素：支点、动力F1、阻力F2、动力臂1、阻力臂2。注意：杠杆画力臂时，要先找支点，再画力的作用线，然后画从支点到力的作用线的垂线。(2)杠杆的平衡杠杆的平衡状态指杠杆处于静止状态或匀速转动状态。杠杆处于平衡状态时满足条件：动力动力臂阻力阻力臂，即F11F22。(3)杠杆的分类和应用(4)研究杠杆的平衡条件实验为了便于直接从杠杆上读出力臂的大小，可通过调节杠杆两端的平衡螺母使杠杆处于水平平衡位置，此时钩码对杠杆的作用力方向与杠杆垂直。通过多次改变钩码数量和力臂大小取得平衡并记录和处理实验数据，可得出杠杆平衡条件的结论。2.定滑轮、动滑轮与滑轮组定滑轮定滑轮的实质是等臂杠杆，定滑轮的特点是不能省力但能改变动力的方向。不考虑摩擦和绳重时（理想条件）,F=G物。动滑轮动滑轮的实质是动力臂是阻力臂两倍的省力杠杆，动滑轮的特点是能够省力但费距离、不能改变动力的方向。若不考虑摩擦和绳重、动滑轮重时，拉力等于物重的一半，即F=G物；若不考虑摩擦和绳重而只考虑动滑轮重时，拉力等于物体和动滑轮总重的一半，即F= (G物+G动)。滑轮组滑轮组是定滑轮和动滑轮的组合装置，其特点是既能省力又能(不是一定)改变力的方向。若不考虑摩擦和绳重、动滑轮重时，拉力与物重的关系: F=G物（n为分担物重的绳子股数）；若不考虑摩擦和绳重但要考虑动滑轮重时，存在下列关系: F= (G物+G动)。滑轮组的绕绳方法:确定n后，遵循“偶定奇动”的原则确定固定端，从内往外绕；自由端确定的话，也可从外往内绕。对于滑轮组要注意关注绳子股数n。水平方向使用滑轮组时，要能够转换或换位。3.斜面斜面也是一种简单机械，也属于一种杠杆的变形。如图所示的斜面，当斜面光滑时，有F=Gh，= =100%；当斜面存在摩擦时，有F=Gh+f，=4.机械效率有用功指为达到某一目的必需要做的功。额外功指虽然不需要，但又不得不做的功，也叫无用功。总功指有用功与额外功的总和，即总功有用功额外功。有用功跟总功的比值叫作机械效率：=。【复习难点】1.杠杆的五要素中支点和力臂的确定。2.滑轮和斜面等简单机械的机械效率的计算。【易考点】1.杠杆平衡条件的理解、应用和探究实验。2.滑轮组的特点，滑轮组的机械效率计算，滑轮组结合浮力、压强等知识点的综合题型。考点精析考点一 杠杆例1、【内江】如图所示为某商店里使用的一种放在水平桌面上的案秤示意图。它的工作原理与天平相同，不过两臂长度不等。(1)由图可知，该案秤秤杆的分度值为 g。(2)现将游码放在秤秆的“零刻度线”处，把被测物体放在左边的秤盘中，当该砝码盘上的槽码的质量为m1时，秤杆处于平衡状态；如果将被测物体和槽码对调位置，发现当左边的秤盘中槽码的质量为m2时，秤杆又处于平衡状态，则被测物体的质量为 。【解题思路】(1)由图知，案秤秤杆是将200g分成4份，每一份为50g，则该案秤秤杆的分度值为50g。(2)设被测物体的质量为m，力臂为1、2。当把被测物体放在左边的秤盘中，由秤杆平衡可得mg1=m1g2，即，如果将被测物体和槽码对调位置，由秤杆平衡可得m2g1=mg2，即，由两式联立可得，即m=。【参考答案】(1)50 (2) 【方法归纳】本题考查了学生对杠杆平衡条件的掌握和运用，要会利用两种情况下的秤杆平衡列方程求解。【易错误区】本题涉及力臂1、2为过渡量，不必知道量的大小，在联立方程组时会被消掉，解题中不要为1、2的具体数值而纠结。考点二 滑轮组及其机械效率例2、【呼和浩特】如图所示，用相同的滑轮不同的绕法提起相同的重物，摩擦力可以忽略不计，在物体匀速上升的过程中()甲乙A.甲图省力，机械效率甲图大B.甲图省力，机械效率一样大C.乙图省力，机械效率乙图大D.乙图省力，机械效率一样大【解题思路】甲图：n=3，s=3h，摩擦力忽略不计，则F1=，1=100%=；乙图：n=2，则s=2h，摩擦力忽略不计，则F2=，2=；F1F2，1=2，所以甲图省力，机械效率一样大。【参考答案】B【方法归纳】分析两种滑轮的省力情况的关键是判断分担物重的绳子股数n；判断其效率大小则利用=进行分析。【易错误区】本题中的推导公式=的前提是摩擦和绳重不计，否则只能用如下公式：=。考点三 斜面及其机械效率例3、【安徽】如图所示，有一斜面长为L，高为h，现用力F沿斜面把物重为G的物体从底端匀速拉到顶端。已知物体受到斜面的摩擦力为f，则下列关于斜面机械效率的表达式中，正确的是()【解题思路】已知斜面的高为h，物体的重力为G，斜面长为L，拉力为F，斜面的摩擦力为f，所以有用功W有用=Gh，总功W总=FL，则机械效率=。【参考答案】D【方法归纳】利用斜面工作时，物体被升高所做的功是有用功，克服斜面摩擦所消耗的功是额外功。总功是拉力沿斜面所做的功。【易错误区】计算时要注意摩擦力所做的功即额外功的计算，还要明确总功应等于有用功与额外功之和。探究提升例1、【丹东】某科学兴趣小组的同学，利用如图所示的装置来探究“杠杆的平衡条件”。(1)在实验前应调节杠杆两端的平衡螺母，使杠杆在水平位置平衡，这样做的好处是 。若实验前杠杆如图甲所示，可将杠杆两端的平衡螺母向 (填“左”或“右”)调节，以使杠杆在水平位置平衡。(2)调节完毕后，在杠杆B点挂3个质量相同的钩码，如图乙所示，那么在杠杆的D点挂 个质量相同的钩码，才能使杠杆恢复水平位置平衡。当杠杆平衡后，将B、D两点下方所挂的钩码同时向支点O靠近1个格，那么杠杆 (填“能”或“不能”)在水平位置保持平衡。(3)实验中若不在D点挂钩码，而在杠杆的A点或C点使用弹簧测力计使杠杆在水平位置平衡，为使弹簧测力计的示数最小，应使弹簧测力计挂在 点，且拉力的方向是 。【解题思路】(1)实验时让横杆AB在水平位置平衡，力臂在杠杆上便于测量力臂大小，杠杆的重心通过支点，可以消除杠杆自重对杠杆平衡的影响。若开始实验前发现左端下沉，右端上翘，可将杠杆两端的平衡螺母向右端移动。(2)一个钩码的重力为G，设杠杆一个小格代表l，根据杠杆平衡条件F11=F22可得3G4=nG3，解得n=4。当杠杆平衡后，将B、D两点下方所挂的钩码同时向支点O靠近1个格，则杠杆左端：F11=3G3=9G，杠杆右端：F22=4G2=8G，则F11F22，即杠杆不能在水平位置保持平衡。(3)根据杠杆平衡条件F11=F22可知：在阻力和阻力臂一定时，要使动力最小，动力臂要最大；在杠杆的A点和C点中A点的力臂最长，则施加的力最小，拉力方向竖直向上。【参考答案】(1)便于测量力臂(或消除杠杆自重对实验的影响)右 (2)4 不能 (3)A 竖直向上(或垂直杠杆向上)【方法归纳】分析出杠杆所受的力及对应的力臂，将已知条件代入便可。力竖直作用在杠杆上，力臂最长，力最小。【易错误区】第(3)题要求的是“最小的力”，即要求力臂最长。【考点范围】探究杠杆的平衡条件实验。例2、小雪和小红在“测滑轮组机械效率”的实验中，一起组装好了如图甲所示的实验装置，他们分别记下了钩码和弹簧测力计的位置。(1)小红 向上拉动弹簧测力计，使钩码升高，并由弹簧测力计读出拉力为0.5N，同时小雪用刻度尺测出钩码提升的高度为0.1m，测量数据准确无误，其余被测物理量和计算的数据如下表所示。(2)小雪和小红测得滑轮组的机械效率为100%，他们意识到出现了错误，请你帮助他们找出原因： 。(3)该滑轮组的机械效率实际为 。(4)若提升钩码重增加到6N，则该滑轮组机械效率将 (填“变大”“变小”或“不变”)。(5)有同学想进一步探究滑轮组的机械效率是否与滑轮组中细绳的绕法有关。根据探究目的，他们先通过实验测算出如图乙所示的滑轮组的机械效率，请你在图丙中画出下一步实验所需的绕线方式。【解题思路】(1)测量滑轮组的实验中应该竖直匀速拉动弹簧测力计。(2)动滑轮被5根绳子承担，拉力移动的距离就是物体和动滑轮移动距离的5倍，因此弹簧测力计提升的高度错了，应为05m。(3)滑轮组的机械效率：=80%。(4)使用滑轮组时，做的额外功不变，增加钩码的重，增大了有用功，因此机械效率会变大。(5)图乙与动滑轮相连的绳子段数为2段，则改变绕法，即与动滑轮相连的绳子段数为3段时，根据“奇动偶定”的原则绕线，绳子的起始端系在动滑轮的挂钩上。【参考答案】(1)匀速竖直 (2)弹簧测力计提升的高度错了，应为0.5m(3)80% (4)变大 (5)如图所示【方法归纳】注意滑轮组的机械效率与物体重力、摩擦力、机械本身重力有关，要提高机械效率，应尽量减小摩擦和机械本身重力的同时，