浙江省温州市平阳县鳌江镇第三中学中考科学 第27专项 简单机械重难点专项分类训练 浙教版.doc

第27专项 简单机械重难点专项分类训练点击重难点一、简单机械 1杠杆：(1)一根硬棒在力的作用下如果能绕固定点转动，这根硬棒就叫做杠杆。 (2)杠杆的五要素：支点、动力、阻力、动力臂、阻力臂。 (3)杠杆处于匀速转动状态或静止状态时称杠杆的平衡状态，杠杆的平衡条件：f1l1=f2l2。 (4)杠杆的应用：种类力臂关系力的关系特点应用举例省力杠杆l1 l2f1 f2省力、费距离开瓶器费力杠杆l1 f2费力、省距离钓竿等臂杠杆l1=l2f1= f2不省力、也不费距离天平二、滑轮项目定滑轮动滑轮滑轮组概念转轴固定不动的滑轮叫定滑轮转轴与重物一起移动的滑轮叫动滑轮定滑轮和动滑轮组合在一起叫滑轮组作用可以改变力的方向，但不能省力不能改变 力的方向，但可以省一半的力使用滑轮组可以省力，也可以改变力的方向实质或规律等臂杠杆动力臂等于阻力臂两倍的省力杠杆使用滑轮组时，重物和动滑轮的总重由几段绳子承担，所用的力就是总重力的几分之一三、机械效率 l 有用功就是必需要做的功。额外功就是虽然不需要但又不得不做的功，也叫无用功。总功就是有用功与额外功的总和。机械效率是有用功跟总功的比值。相应的关系式为：总功=有用功+额外功，。 2注意：(1)产生额外功的原因：存在摩擦和机械本身的重力等。 (2)提高机械效率的方法：减小摩擦、减小机械本身的重量、增加货物的重量等，但机械效率总小于1。 (3)机械效率越大，机械工作时利用率越高。评析中考点 考点1 小明积极参加体育锻炼。 (1)图甲所示为小明初学俯卧撑时的姿势，图乙所示为他经练习后的俯卧撑姿势。图乙中小明双手所受的支持力 (填“大于”、“等于”或“小于”)图甲的情况。(2)图乙中，他的身体可作为一个杠杆，o点是支点。他的质量为50千克，所受重力可视为集中在a点。将身体撑起时，地面对双手的支持力至少为多大?若撑起时肩部上升0.4米，他至少克服重力做了多少功?(取g=10牛千克)思路点拨 (1)通过对小明初学俯卧撑时的姿势和他经练习后的俯卧撑的姿势的比较，不难看出初学俯卧撑时身体的一部分重力作用在手上和腿上，而经练习后做俯卧撑则是全部的重力作用在手上和脚尖上。故图乙中小明双手所受的支持力大于图甲的情况。(2)小明的身体作为一个杠杆，根据杠杆平衡条件可计算出地面对双手的支持力。当撑起时肩部上升0.4米，他克服重力所做的功可根据地面对双手的支持力跟上升的距离的乘积计算。解答辨析 (1)图乙中小明双手所受的支持力大于图甲的情况。 (2)体重g=mg=50千克 l0牛千克=500牛。 根据杠杆平衡条件f1l1=f2l2得：地面对双手的支持力 。 克服重力做功w=fs=333.3牛0.4米=133.2焦。考点点评本题利用小明做俯卧撑为载体，考查杠杆的特点和有关计算，并结合功的计算编题。理解手对人体所做的功就是他克服重力所做的功是本题的难点。考点2 某同学自制了一个可以测人体重心位置的装置，如图所示。取一块与自己等长的木板，一端固定，另一端用轻质细绳通过一个滑轮悬挂起来(摩擦不计)，在绳子末端的托盘上放一些重物，使木板水平平衡。如果该同学身高160cm、质量40kg，平躺到木板上后，在托盘中再加上重为l37.2n的物体，木板再次水平平衡。 (1)该装置中滑轮的作用是 。 (2)在测人体重心之前，先“在绳子末端的托盘上放一些重物，使木板水平平衡”，这样做的目的是 。 (3)请通过计算说明该同学的重心位置。(g取9.8nkg)思路点拨 (1)该装置中的滑轮为定滑轮，其作用是改变力的方向。(2)在测人体重心之前，先“在绳子末端的托盘上放一些重物，使木板水平平衡”，其目的是在测人体重心时，使木板水平平衡容易判断，便于观察，从而使实验方便简单。(3)人体平躺到木板上后可视为杠杆，根据杠杆平衡的条件就可计算出该同学的重心离头顶的距离。解答辨析 (1)该装置中滑轮的作用是改变力的方向。 (2)这样做的目的是在测人体重心时便于观察，使实验方便简单。 (3)解：g=mg=40kg9.8nkg=392n。 f=137.2n，l1=160cm。根据杠杆平衡条件fl1=gl2得 答：该同学的重心离头顶的距离为56 cm。考点点评利用杠杆的平衡条件测人体重心的位置。解题时，要求对装置的仔细观察。本题考查杠杆的应用。 考点3 建筑工地上，施工人员用起重机吊臂上的滑轮组吊起建筑材料(如图)。绕在滑轮组上的钢丝绳的最大拉力为6103n，不计滑轮、吊钩、绳的自重及摩擦，一次最多能吊起 n的建筑材料，实际使用该滑轮组最多只能吊起5.4103n的建筑材料，且将建筑材料在1s内匀速吊起了lm。起重机的功率是 w，机械效率为 。若吊起的建筑材料的重力减小，机械效率将 。(“增大”、“减小”或“不变”)思路点拨 由如图所示的滑轮组可知，重物由3股绳子承担，故绳子末端所用的拉力为总重的l3。当实际使用该滑轮组时，最多只能吊起5.4103n的建筑材料且将建筑材料在1 s内匀速吊起了lm。起重机的功率为绳子能承受的最大拉力做功的功率。起重机对建筑材料所做的功则为有用功，由此可计算出起重机的机械效率。若吊起的建筑材料的重力减小，起重机做的有用功将减小，而动滑轮、吊钩、绳的自重及摩擦等减小不大，所以起重机的机械效率将减小。解答辨析 由如图所示的滑轮组可知得g=3f=36103n=1.8104n。 当起重机实际使用该滑轮组时，最多只能吊起5.4103n的建筑材料时，绳子承受的拉力仍为6103n，则起重机的功率为=6103n 3ml s=1.8104w。 机械效率为。 若吊起的建筑材料的重力减小，起重机做的有用功将减小，而动滑轮、吊钩、绳的自重及摩擦等减小不大，所以起重机的机械效率将减小。考点点评 本题着重考查滑轮组的原理，功率、机械效率的计算以及决定机械效率大小的因素等。这是一道考点较多、涉及面较广的综合性题目，解题的关键在于对所学知识的理解和应用。聚焦失分点 易错1 浙江省是一个台风多发的地区，而且台风是一种破坏力很大的灾害性天气。某次台风把市民公园的一棵大树吹倒了，需要两个工人把它扶起。工人们想到了选项中图示的四种方案，每个工人所需拉力最小的方案是( )对症下药 两个工人把市民公园的一棵大树扶起。大树可当作一根杠杆，其支点为大树的底部，所以绳子应拴在离树根部较远的顶端。而且由于树干是圆的，用绳子拉树时可采用像滑轮一样的方法。故每个工人所需拉力最小的是b。本题易错处为对图示的观察不清楚。提分练习 1 在海南举办的大力士比赛中，有一个项目是把车轮推上台阶。下面把车轮推上台阶的四种方法，推力的作用点相同，推力的方向不同，如图所示，则哪一种推法最省力( )易错2 如图所示，光滑均匀的细棒cd可以绕光滑的水平轴d在竖直平面内转动，细杆ab也可以绕光滑的水平轴b在竖直平面内转动，cd棒搁在a点e并与ab杆在同一竖直平面内，b、d在同一水平面，且bd=ab。现推动ab杆使cd棒绕d点沿逆时针方向缓慢转动，从图示实线位置转到虚线位置的过程中，ab杆对cd棒的作用力( ) a减小 b不变 c增大 d先减小后增走对症下药 在推动ab杆使cd棒绕d点沿逆时针方向缓慢转动，从图示实线位置转到虚线位置的过程中，杠杆ab对杠杆cd的作用力f始终与杠杆cd垂直，所以f的力臂为ad且保持不变，则对于杠杆cd利用杠杆的平衡条件可得f ad=gl，。本题易错处在于判断ab对cd的作用力的方向，而且由于ab和cd均在转动，学生很难判断。提分练习2 如图所示，粗细相同密度均匀的细棒做成“l”形，其中ac与bc垂直，ac长l，bc长l/2，整根细棒的重力是g，并放在固定的圆筒内，圆筒内侧面和底面均光滑，圆筒横截面的直径为l。平衡时细棒正好处于经过圆筒直径的竖直平面内。此时细棒对圆筒底面的压力大小为 ；细棒b端对圆筒侧面的压力为 。探究与思考 探究 某科学学习小组，针对同学中存在的有关斜面问题的一些疑惑，进行了实验探究和理论探究活动。 实验探究将长度为lm的长木板的一端垫高，构成长度一定，高度可调的斜面(如图所示)。用沿斜面向上的托力f使重为10n的滑块沿斜面匀速向上运动。完成斜面机械效率测量，表中呈现的是部分实验数据：实验次数1234斜面高度hm0.150.200.250.30拉力fn2.73.23.64.1机械效率0.560.630.690.73 (1)疑惑一：“斜面的机械效率越高越省力吗?”请根据表中的实验数据，写出正确的结论。(2)疑惑二：“斜面倾斜程度越大拉力越大，滑块受到的摩擦力也一定越大吗?”请进一步分析表中实验数据，写出正确的结论： ，简述理由： 。 理论探究(3)疑惑三：“滑块受到的摩擦力是一个不可直接测量量，能通过可测量的量求出摩擦力吗?”请根据已有的知识推导：对于倾斜程度不同的斜面，在拉力f的作用下(拉力方向沿斜面向上)使重为g的滑块沿斜面匀速移动时，滑块受到的摩擦力f的数学表达式 (斜面的长l和斜面的高h均为“可测量”的量)解答辨析 (1)由表中数据可知，斜面的机械效率越高时所用的拉力越大，所以正确的结论是：机械效率越高的斜面，不一定越省力或机械效率越高的斜面越费力。 (2)由表中数据可知，斜面倾斜程度越大(斜面长相同时斜面高度越大)，拉力越大，斜面的机械效率越高，而拉力，使重为l0n的滑块沿斜面匀速向上运动时所做的有用功恰是相同的，所以拉力克服摩擦力所做的额外功反而越小，滑块受到的摩擦力就越小。因此正确的结论为斜面倾斜程度越大拉力越大，但摩擦力不一定越大(摩擦力越小)。理由：因为由实验数据可知斜面倾斜程度变大，斜面的机械效率随之也变大，额外功占总功的比例变小，所以摩擦力不一定变大(摩擦力变小)。 (3)滑块受到的摩擦力是一个“不可直接测量”的量，能通过“可测量”的量求出摩擦力。 当滑块沿斜面向上匀速运动时： 由功的关系：fl=gh+fl，可得：。 当滑块沿斜面向下匀速运动时： 由功的关系：gh=fl+fl，可得：。考点点评 本题通过实验探究有关斜面问题的一些疑惑，分析、归纳实验数据，考查所学知识的综合运用能力。跟踪练习1 用如图所示的实验装置测量杠杆的机械效率。实验时，竖直向上匀速拉动弹簧测力计，使挂在较长杠杆下面的钩码缓缓上升。 (1)实验中，将杠杆拉至图中虚线位置，测力计的示数f为 n，钩码总重g为1.0n，钩码上升高度h为0.1m，测力计移动距离s为0.3m，则杠杆的机械效率为 。请写出使用该杠杆做额外功的一个原因： 。 (2)为了进一步研究杠杆的机械效率与哪些因素有关，一位同学用该实验装置，先后将钩码挂在a、b两点，测量并计算得到表中所示的两组数据：次数钩码悬挂点钩码总重gn钩码移动距离hm拉力fn测力计移动距离sm机械效率1a点1.50.100.70.3071.42b点2.00.151.20.3083.3根据表中数据，能否得出“杠杆的机械效率与所挂钩码的总重有关，钩码越重其效率越高”的结论?答： 。请简要说明两条理由： ； 。 2 一架不准确的天平，主要是由于它横梁左右的两臂不等长。为了减少实验误差，在实验室中常用“交换法”来测定物体的质量，即先将被测物体放在左盘。当天平平衡时，右盘中砝码的总质量为m1；再把被测物体放在右盘，当天平平衡时，左盘中砝码的总质最为m2。试证明被测物体的质量为。专项集训能力提升1 如图所示，下列器件中属于省力杠杆的是( )2 为了寻找“手臂上的杠杆”做了如图所示实验，小明用右手拿着书，先让手下垂，左手掌贴着右上臂的前部(肱二头肌)，将右下臂慢慢抬起到水平位置，他感觉到右上臂的肱：二头肌越来越紧张。请你结合图示，利用杠杆原理解释产生这一现象的主要原因 。3 如图所示为一种树木扶正器。将扶正器的b端放在地面上，收紧带与树根部c保持一定距离，a 端固定在树干上，利用液压装置产生一个推动树干的力，那么，在扶正到如图位置时，树干a点( ) a受到沿ba方向的推力 b受到垂直于ab方向的推力 c所受推力的力臂为ab d所受推力的力臂为ac4 某人用100牛的力提起了350牛的重物，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5 用如图所示的四种机械提起同一重物，不计机械自重和摩擦，最省力的是( )6 滑轮是常用的简单机械。 (1)如图，用滑轮组将重300n的重物匀速向上提升(不计摩擦和滑轮与绳重)。在此过程中，所用的拉力为 n，重物的重力势能将 (填“增大”、“减小”或“不变”)。 (2)用n股绳子组成某个滑轮组，提起重力为g的物体。若动滑轮的重力为g，忽略轴间的摩擦和绳重。求证：当提起的重物的重力g变大时，滑轮组的机械效率也变大。7 日本丰田汽车公司，因汽车脚垫和油门踏板问题引发了召回事件，其中油门踏板是一种 类(填“杠杆”或“斜面”)简单机械。请你再举一例生活中的该类简单机械 。8 图甲所示的是现在比较流行的新型拖把，只需要用手在a处向上拉动即可把海绵拧干，非常方便卫生。这里的拉杆abc是 (填“省力”或“费力”)杠杆。从图乙海绵的形状变化可说明 。9 为了验证空气有质量，小明进行了实验，步骤如下：一、取一支轻质、粗细均匀的直木条，用刻度尺确 定其中点，用细线将其悬挂，静止后直木条恰好保持水平平衡。二、将a、b两个质量相等的未充气的气球挂在直木条的两端，静止后直木条恰好保持水平平衡(如图甲)。三、将a气球拿下，给它充足空气后再挂上，结果a气球一端下沉(如图乙)。(1)小白重复上述实验，在步骤三中出现小失误，把充气的a气球挂上，静止后直木条仍能保持水平平衡。查找原因后发现a气球的悬挂点不在原位置，于是他将a气球向 移到原位置，结果a气球端下沉。两人得出结论：空气有质量。(2)步骤三后，小明认为，在b气球悬挂处增挂固体使直木条重新保持水平平衡，所增挂固体的质量就是a气球中空气的质量。实际上小明的观点是错误的，原因是充气气球的体积较大，受到空气的 影响较大，所以a气球中空气的质量并不等于所增挂物体的质量。10 小明利用如图所示装置沿水平方向匀速拉动一个重200n的物体，物体受到的摩擦力是100n。如果不计滑轮与绳之间的摩擦，则作用在绳端的拉力，的大小是( )a 50n b l00nc 150n d 200n11 如图所示，水平桌面的右端固定一定滑轮，轻质小盘通过一根绕过定滑轮的细绳与桌面上质量为0.4kg的木块相连。当小盘内放有重力为0.5n的砝码时，木块未被拉动，这时木块受到的摩擦力大小为 n。当小盘内放有重为0.6n的砝码时，木块正好做匀速运动，当小盘内放上重为0.7n的砝码时，小潘拖动木块运动，当小盘落在地面上后，木块继续运动，此时木块所受到的摩擦力大小为 n。12 如图，长为3米的匀质平板的中点能绕固定的支点转动，平板与水平地面的夹角为30，在板上站两个小孩。已知20千克的甲小孩位于板的中点，30千克的乙小孩位于板的左端。现两个小孩均以0.1米秒的速度同时向右慢慢移动， 秒时间后平板开始转动；乙小孩在这一过程中克服自身重力做功的功率为 瓦。(g=10牛千克)13 如图是环卫工人用的一种垃圾夹的结构示意图。拉绳的一端固定在手把上，另一端穿过空心管杆与两夹爪的一端相连。当用力捏手把时，夹爪在拉绳的作用下可夹持物体，同时弹簧被压缩；当松开手把时，夹爪在弹簧的作用下恢复原状。在使用过程中，手把和夹爪分别是( ) a省力杠杆，费力杠杆 b费力杠杆，省力杠杆 c省力杠杆，省力杠杆 d费力杠杆，费力杠杆14 如图所示，一根长为工的木棒的b端放在截面直径为d的圆柱体上，且木棒保持水平，用水平力f推木棒的a端，圆柱体在水平地面上向前滚动。设木棒与圆柱体、圆柱体与地面间均无滑动现象，当把木棒从图甲位置匀速推至图乙位置时，推力f做的功是( )a b f(l+d)c 2fl d f(2l+d)15 如图所示，深井中的水面距地面10m，一工人利用滑轮组装置，把质量共为l0kg的水和水桶提到地面(其中水桶质量2kg)。由于水桶漏水，每升高1 rn要精掉0.2kg的水。若滑轮、绳的重量和阻力都不计，则工人将这桶水提到地面要做 焦的功。16 上海浦东东海大桥旁将建成亚洲最大规模的海上风力发电场，34台国内最大单机容量的风机将高高矗立在东海的海平面上，届时可提供年上网电量2.67108千瓦时。这标志着海上风能正以成熟产业化项目而并非仅是科普风景线的面貌走进上海普通百姓的生活中。(1)有资料显示，风力发电一度可相应减少960克二氧化碳的排放量，则每年可以减少 吨温室气体的排放，同时每千瓦时风电能创造0.25元的环境效益，被誉为“绿色电力”。开发目前技术已经成熟的风力发电，对上海实现节能减排具有重要意义。(2)投产后上海每年可提供2.67108千瓦时电能，相当于完全燃烧 千克标准煤完全燃烧释放的能量。(标准煤的热值为3.0108焦千克)(3)在建设过程中，吊车利用动滑轮将一台3.0104千克的风机吊上92米高的塔筒，如图所示。若钢绳受到的拉力为2.0105牛(g取l0牛千克)，则该吊车的机械效率是 。17 如图所示为一款塔式起重机，工作电压为380伏。当起重机吊起500千克的重物以1米秒的速度匀速上升20米时，工作电流是18安；当起重臂水平旋转，带动重物在8秒内移动l6米时，工作电流是5安。(g取l0千千克)(1)如果起重臂加长，那么平衡块的质量应该 (填“增加”或“减小”)。(2)请计算在整个过程中，起重机钢绳对重物所做的功和起重机将电能转化成机械能的效率(结果保留到0.1)。冲击高分1 某同学在“研究动滑轮特点”的实验时，进行了正确操作，并记录数据如表。分析数据后发现，实验结果与课本中“使用动滑轮能省一半力”的结论不符。面对这一事实，下列做法中最不可取的是( )实验次数物重gn拉力fn11.00.6521.50.9032.01.15 a与同学分析可能的原因 b实验失败，停止实验 c改进实验条件，重新实验 d查阅资料，了解结论的适用条件2 如图，用测力计将长杆一端a微微抬离地面，测力计示数是f1；同理，用测力计将长杆的另一端b微微抬离地面，测力计示数是f2。则长杆的重力是(测力计保持竖直向上)( ) a b fl+f2 c d f1f23 某科学兴趣小组利用硬棒(质量可忽略不计)、细线、若干已知重力的物体、刻度尺等器材来研究杠杆平衡的条件。如图所示，在c处挂一待测物体b，当重为8牛的物体a挂在d处时，硬棒在水平位置平衡，用刻度尺测得oc为6厘米，od为18厘米。(1)此时物体b的重力是多少牛?(2)保持o点位置和物体a的重力不变，在c处挂上不同重力的物体，移动物体a的位置，使硬棒在水平位置平衡，分别在oe上标出相应的重力值所对应的刻度，就制成了一根能直接读出待测物体重力的杠杆。该杠杆的刻度是否均匀?请说明理由。4 如图是小明用滑轮组提升水中物体a的示意图。当物体a完全在水面下被匀速提升的过程中，物体a所受浮力为80n，小明对绳子竖直向下的拉力为f1，水平地面对小明的支持力为n1。当物体a有12的体积露出水面且静止时，小明对绳子竖直向下的拉力为f2，水平地面对小明的支持力为n2。已知动滑轮所受重力为120n，小明所受重力为600n，n1：n2=13：12。不计绳重、滑轮与轴的摩擦以及水的阻力，则物体a所受重力为 n。5 在盛水的长方体容器上方的横木上，用细线竖直 悬挂一个实心铁球，铁球位于水面上方。容器置 于两支撑物上而保持静止，如图所示。容器对左边支撑物的压力为n1，对右边支撑物的压力为n2。现将线放长，使铁球浸没在水里，则( ) a n1变大，n2变小 b n1变小，n2变大 c n1、n2均变大 d n1、n2均不变 6 传说阿基米德有一天和亥尼洛国王聊天时曾说：“给我一个支点、我将能移动地球。”这种“玩笑”看似夸张，其实却包含这样一个重要的规律：利用某些机械可以挪动重物，可以改变用力方向或者改变物体运动的速度。假如你能够施加一个100n的力，且受力点能够以1ms的速度运动。那么，利用杠杆(不考虑该杠杆的质量)让你把一个120000n的重物抬起5cm，需要花费的时间为 。7 普通洗衣机的脱水桶都安装丁安全制 动系统。如图是脱水制动示意图，当 用力打开脱水桶盖时，制动钢丝产生 的力使刹车带抱紧刹车盘，阻碍脱水桶运转，起到了制动作用，同时，弹簧会 (填“伸长”或“缩短”)。此系统用到了两个杠杆。以m为支点，判断杠杆mn是 杠杆(填“省力”、“费力”或“等臂”)。8 如图所示，长l.6m、粗细均匀的金属杆可以绕o点在竖直平面内自由转动，一拉力位移传感器竖直作用在杆上，并能使杆始终保持水平平衡。该传感器显示其拉力，与作用点到o点距离x的变化关系如图所示。据图可知金属杆重( )a 5 n b l0 nc 20 n d 40 n9 一个600n重的成年人和一个小孩都要过一道5m宽的水渠。成人从左岸到右岸，而小孩从水渠右岸到左岸，两岸各有一块4m长的坚实木板，他们想出如图所示的方式过渠。请分析在忽略木板自身重量和木板叠交距离的情况下，要使成年人和小孩都能平安过渠，小孩的体重不能轻于( )a 100n b 200nc 300n d 400n10 古代护城河上有座吊桥，它的结构原理如图所示。把桥面看成是长为l0米，所受重力为3000牛的均匀杆oa，可以绕转轴o