湖南省中考物理 第一部分 教材知识梳理 第12章 简单机械课件.ppt

第12章简单机械 中考要点全梳理 考点1 杠杆 考点清单 1 阻碍 动力作用线 阻力作用线 杠杆平衡条件的应用 如果f1l1 f2l2 则杠杆将沿f1的方向转动 如果f1l2 f2l2 则杠杆将沿f2的方向转动 如果f1l1 f2l2 则杠杆处于平衡状态 对于处于平衡状态的杠杆 如果已知f1 l1 f2 l2四个量中的任意三个量 可以利用平衡条件f1l1 f2l2计算得出另一个量 2 杠杆的平衡条件杠杆的平衡条件 动力 动力臂 阻力 阻力臂或写成f1l1 f2l2 9 费距离 8 省距 不省距离 10 3 杠杆的分类 1 滑轮与滑轮组 滑轮 考点2 g 不能 省力 2h 2h 滑轮组中n值的确定 1 滑轮组及其绕线方式已知 直接由图中与动滑轮相接触的绳子的段数得出n值 2 滑轮组及其绕线方式未知 忽略动滑轮重 绳重及摩擦 利用物重g与动力f来确定 即 利用绳子自由端移动的距离s与重物移动的距离h来确定 即 无论哪种方法 取值时应接 进一法 的原则取整数 2 生活中的简单机械轮轴和斜面也属于简单机械 并且都是省力机械 若使用轮轴或斜面能省力 则一定要 费距离 1 使用机械一定是为了省力 理由 2 省力的机械不能省功 费力的机械可以省功 理由 使用机械不一定为了省力 如定滑轮 任何机械都不能省功 1 三种功 1 有用功 无论是否使用机械 必须要做的功 叫 用符号 表示 2 额外功 使用机械时 并非我们需要又不得不做的功 叫 用符号 表示 3 总功 有用功与额外功之和 叫 用符号 表示 关系式 有用功 机械效率 w有 额外功 w额 总功 w总 w总 w有 w额 考点3 2 机械效率 1 定义 物理学中 将 跟 的比值叫做机械效率 用符号 表示 2 公式 3 规律 使用任何机械都不可避免地要做额外功 有用功总是 总功 所以机械效率总是 1 4 提高机械效率的方法 改进结构 使它更合理轻巧 在使用中按照技术规程经常保养 使机械处于良好的状态 有用功 总功 12 13 11 小于 小于 1 做功越快的机械 它的效率越高 理由 2 越省力的机械 机械效率越高 理由 做功越快的机械 功率越高 与机械效率无关 越省力的机械越费距离 与机械效率无关 湖南三年中考 杠杆类型的判断 命题点1 2016衡阳7题2分 如图所示的常用工具中属于费力杠杆的是 解析 本题考查杠杆的分类 筷子在使用过程中 动力臂小于阻力臂 是费力杠杆 故a正确 用起子起瓶盖时 动力臂大于阻力臂 是省力杠杆 b错误 钳子在使用过程中 动力臂大于阻力臂 是省力杠杆 c错误 天平在使用时 动力臂等于阻力臂 是等臂杠杆 d错误 故选a 答案 a 3 2013株洲16题2分 室内垃圾桶平时桶盖关闭不使垃圾散发异味 使用时脚踩踏板 桶盖开启 根据室内垃圾桶的结构示意图 可确定桶中有两个杠杆在起作用 两杠杆支点为o1 o2 则对应的杠杆分别是 a 省力杠杆省力杠杆b 省力杠杆费力杠杆c 费力杠杆费力杠杆d 费力杠杆省力杠杆 第3题图 解析 以o1为支点的杠杆中 由于动力臂大于阻力臂 属于省力的杠杆 而以o2为支点的杠杆中 由于动力臂小于阻力臂 属于费力的杠杆 故选b 答案 b 杠杆平衡条件的应用 命题点2 1 2016怀化15题3分 下图所示的杠杆正处于水平平衡 若把杠杆第1题图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 第1题图 解析 图中根据杠杆平衡条件可得左边的力臂小 杠杆原来平衡 力与力臂的乘积相等 给两边各加一个钩码时 因为两边所加力的大小相等 而右边的力臂大 所以右边所加的力与力臂的乘积大 故杠杆的右端下降 左端上升 故选b 答案 b 3 2016长沙27题3分 如图为一健身器材模型 杠杆ab可绕o点在竖直平面内转动 oa ob 1 4 质量为60kg的小明站在水平放置的体重计上 通过该杠杆提起吊篮中的重物 吊篮重80n 当边长为20cm的正方体重物甲刚被提起时 体重计示数为43kg 当边长为40cm的正方体重物乙刚被提起时 体重计示数为18kg 杠杆始终在水平位置保持平衡 a b两端绳子拉力保持竖直 不计绳重 杠杆自重及摩擦 g取10n kg 则重物甲与重物乙的密度之比为 a 1 3b 2 3c 3 2d 3 1 解析 由杠杆平衡条件可得 g甲 80n oa 60kg 43kg g ob 代入oa ob 1 4 即得 g甲 600n 同理还可以得到g乙 1600n 而物体的质量与重力成正比 所以两个物体的质量之比是m甲 m乙 g甲 g乙 3 8 而两个物体的边长之比为1 2 而体积与边长的立方成正比 所以体积之比是1 8 而不同物体的密度比值与质量之比成正比 与体积之比成反比 故其密度之比为 3 8 8 1 3 1 答案 d 5 2015株洲30题10分 一根金属棒ab置于水平地面上 今通过弹簧测力计竖直地将棒的右端b缓慢拉起 如图甲所示 在此过程中 弹簧测力计对棒所做的功w与b端离开地面的高度x的关系如图乙所示 请根据图像解答下列问题 1 该金属棒的长度l m 1 2 解析 由图乙可知 b端离开地面1 2m后 w x图像斜率增大 即拉力变大 说明此时a端已经离开了地面 故金属棒的长度l 1 2m 2 在b端拉起的过程中 当x1 0 6m时 测力计的示数为f1 n 当x2 1 6m时 测力计的示数为f2 n 3 5 解析 由图乙可知 当x1 0 6m时 w1 1 8j 则f1 3n a端离开地面的高度h 1 6m 1 2m 0 4m 克服重力做的功为w2 5 6j 3 6j 2j 则g 5n 即为此时弹簧测力计的示数 3 求金属棒的重心到a端的距离d 解析 金属棒a端离地之前 动力臂和阻力臂按同比例减小 其比值不变 此时 测力计的示数保持3n不变 对水平位置而言有 简单机械的作图 类型1杠杆作图 1 2016怀化28题3分 用一杠杆提一重物 如图所示 请画出图中力f的力臂 命题点3 l 解析 从支点o向力f的作用线做垂线段即为力f的力臂l 第1题图 3 2015衡阳24题2分 图中 请根据杠杆的平衡条件作出拔钉子时所用最小动力f的示意图和它的动力臂l1 第3题图 解析 力臂越长越省力 最长的力臂即支点与作用点的连线 然后根据力臂的画法作出垂直于力臂的作用线 支点到垂足间的距离即为所求的力臂 l1 f 类型2滑轮组绕线 5 2016娄底17题 2 2分 如图所示 小明利用滑轮组来提升重物 请帮他画出图中滑轮组最省力的绕线方法 第5题图 第5题答图 解析 要使该滑轮组最省力 绳子自由端的拉力应该向上 即n 3 f 6 2014衡阳21题2分 如图所示 某人站在a处通过一根绳子和两个滑轮匀速提起物体b 所用的拉力f 100n 物体b重300n 不计滑轮重和绳重 不计摩擦力 画出滑轮组的绕线 解析 不计滑轮重和绳重 不计摩擦力 承担物重的绳子段数为 滑轮组由3段绳子承担重物 绕线 滑轮 滑轮组的特点及相关计算 命题点4 1 2015娄底9题3分 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 解析 a选项动力臂小于阻力臂 是个费力杠杆 f g b选项是个等臂杠杆 f g 不计机械自重和摩擦 c选项物体由两段绳子承担 所以f 2 g d选项物体由三段绳子承担 所以f 3 g 所以最省力的是选项d 故选d 答案 d 3 2016常德18题3分 如图所示 质量为2kg的物体a在滑轮组的拉动下 沿水平地面以0 3m s的速度做匀速直线运动 已知a与地面间的摩擦力为12n 弹簧测力计的拉力f为5n 不计滑轮组 绳子 弹簧测力计的重力 若a匀速运动4s 则此过程中 a 物体a的重力做功24jb 弹簧测力计移动2 4mc 拉力f做功的功率是1 5wd 滑轮组的机械效率是80 解析 如题图所示 物体a为水平移动 重力方向竖直向下 所以重力不做功 故a错误 滑轮组n 3 自由端拉力f速度为a速度的3倍 s 0 3m s 3 4s 3 6m 故b错误 已知拉力f 5n v 0 3m s 3 0 9m s 所以拉力功率p fv 5n 0 3m s 3 4 5w 故c错误 因a匀速直线运动 摩擦力等于拉力等于12n w有 fs 12n 0 3m s 4s 14 4j 拉力f做的总功w总 fs 5n 3 6m 18j 滑轮组的机械效率是 故d对 故选d 答案 d 2015湘潭13题2分 下图是四种不同的装置 将同一货物匀速提升到同一高度 若每只滑轮质量均相同 不计绳重和摩擦 机械效率最高的是 机械效率的理解及计算 命题点5 解析 机械效率等于有用功与总功的比值 将同样的重物提升相同的高度时 做的有用功相等 而a属于定滑轮 不需要克服动滑轮的重力做额外功 而b c d都属于动滑轮 需要克服动滑轮的重力做额外功 故选a 答案 a 2 2014衡阳11题2分 下列做法 不能够改变滑轮组机械效率的是 a 改变提升重物的高度b 用体积相等的塑料动滑轮代替铸铁动滑轮c 提升更重的物体d 给定滑轮加润滑油 解析 改变提升重物的高度 拉力端移动的距离s nh成倍数的变化 不影响拉力大小 有用功和总功的比值不变 不能改变滑轮组机械效率 a符合题意 用体积相等的塑料动滑轮代替铸铁动滑轮 减轻了动滑轮重 减小摩擦力 减小做的额外功 在有用功一定时 总功减小 使有用功和总功的比值增大 机械效率增大 可以改变滑轮组机械效率 b不符合题意 使用同样的机械提升更重的物体 增大有用功 在额外功一定时 有用功越大 总功越大 有用功和总功的比值越大 机械效率越高 可以改变滑轮组机械效率 c不符合题意 给定滑轮加润滑油 减小额外功 在有用功一定时 总功减小 有用功和总功的比值增大 机械效率增大 可以改变机械效率 d不符合题意 故选a 答案 a 7 2016邵阳34题9分 在一次车辆故障处置过程中 拖车所用装置简化如图 为了尽快疏通道路 交警只用了30s的时间 指挥拖车在水平路面上将质量是1 5t的故障车匀速拖离了现场 若故障车被拖离的速度是6m s 绳子自由端的拉力f是500n 该装置的机械效率为80 求 1 故障车在30s内通过的路程 第7题图 解 1 根据s vt可得 故障车在30s内通过的路程为 s vt 6m s 30s 180m 解 3 根据 100 可得 80 解得 f 1200n 3 故障车在被拖离过程中受到的阻力 2 拉力f在30s内所做的功 解 2 根据w fs可得 拉力f在30s内做的功为 w fs 500n 180m 3 2 7 105j 8 2015张家界28题5分 新农村建设中 某工人利用如图所示的滑轮组提升重2700n的物体 物体上升了2m 绳子末端的拉力为750n 不计绳重和摩擦力 求 1 工人做的有用功是多少 第8题图 解 1 w有 gh 2700n 2m 5400j 2 该滑轮组的机械效率是多少 3 动滑轮的总重力是多少n 解 因n 4 则w总 fs 750n 4 2m 6000j 机械效率 解 因 则g动 4f g物 4 750n 2700n 300n 探究杠杆的平衡条件的实验 命题点6 1 2016常德27题6分 小明利用刻度均匀的轻质杠杆进行探究 杠杆的平衡条件 实验 已知每个钩码重0 5n 第1题图 1 实验前 将杠杆的中点置于支架上 当杠杆静止时 发现杠杆左端下沉 这时应将平衡螺母向 选填 左 或 右 调节 直到杠杆在水平位置平衡 你认为实验中让杠杆在水平位置平衡的好处是 便于测力臂 右 解析 1 实验前 将杠杆的中点置于支架上 当杠杆静止时 发现杠杆左端下沉 说明左端的力与力臂的乘积大于右端的力与力臂的水积 这时应该将平衡螺母向右调节 才能使杠杆在水平位置平衡 水平平衡的目的是便于测力臂 因为此时支点到钩码的距离就等于杠杆上的那段距离 2 在图甲中的a点悬挂4个钩码 要使杠杆仍保持水平位置平衡 需在b点悬挂 个钩码 3 解析 一个钩码的重是0 5n 设杠杆一个小格是l 根据杠杆平衡条件f1l1 f2l2得 2n 3l fb 4l 所以fb 1 5n 即在b处挂3个钩码 3 如图乙所示 取走悬挂在b点的钩码 改用弹簧测力计在c点竖直向上拉 仍使杠杆水平位置平衡 测力计的拉力为 n 若在c点改变弹簧测力计拉力的方向 使之斜向右上方 杠杆仍然水平位置平衡 则测力计的读数将 选填 变大 变小 或 不变 画出此时力f的力臂 变大 1 5 解析 根据杠杆平衡条件f1l1 f2l2得 2n 3l fc 4l 所以fc 1 5n 如改变弹簧测力计拉力的方向 使之斜向右上方 钩码作为阻力 阻力和阻力臂不变 动力臂减小 动力要增大 所以弹簧测力计示数变大 才能使杠杆仍然水平平衡 机械效率相关实验 命题点7 2016衡阳28题8分 某实验小组在测滑轮组机械效率的实验中得到的数据如下表所示 实验装置如图所示 1 实验操作中应竖直向上 拉动弹簧测力计 解析 本题考查实验中对滑轮组的分析 机械效率公式的运用 实验中分别探究了机械效率高低与动滑轮个数 提升物体重力等多个量的关系 控制变量法的运用十分关键 1 实验中应该匀速竖直向上拉动弹簧测力计 以保证拉力大小恒定 匀速 2 通过表中数据可分析出第2次实验是用 选填 甲 或 乙 图所示装置做的实验 解析 第2次实验中 s2 0 4m h2 0 1m 所以第2次实验是用乙图做的实验 乙 解析 比较实验数据1和2可知 使用不同的滑轮组 提升相同的重物时 动滑轮的个数越多 滑轮组的机械效率越低 3 通过第1次实验和第2次实验的数据分析可得出结论 使用不同的滑轮组提升相同的重物时 动滑轮的个数越多 动滑轮的质量越大 滑轮组的机械效率 选填 越高 不变 或 越低 越低 解析 第3次实验的机械效率 4 小组同学再用第2次实验中使用的装置做第3次实验 表中第3次实验中绳端移动距离s漏记 但仍能计算出第3次实验的机械效率 保留3位有效数字 83 3 点击链接湖南三年中考word 常考类型剖析 类型1 简单机械作图 例1 2016山西 如图所示 分析人拉着拉杆旅行箱静止在水平地面上的情景 o是轮子的转轴 以o为支点 请你画出拉力f的力臂 解析 先沿着f的方向 作f作用线的反向延长线 然后从支点o向f的作用线作一条垂线 如答图所示 加上垂直符号和l即可 l 类型1 考向1杠杆作图 例2 2016天水 如图所示 在b端施加一个最小的力fb 使杠杆平衡 请画出此力 并画出fa的力臂 例3题图 l 解析 当杠杆只有fa作用时 b端会向上运动 需施加一个方向向下的力即fb使杠杆平衡 要使fb最小 则fb的力臂应最大 故fb的作用点在b端端点 方向竖直向下 延长力fa的作用线 用虚线画出 过o点作力fa的作用线的垂线段l 该垂线段l就是所求的fa的力臂 fb 考向2滑轮组绕线作图 例3用滑轮组拉出陷入泥中的汽车 在图中画出最省力的绳子绕法 解析 只有一个动滑轮 要求最省力 绳子先系在动滑轮的固定挂钩上 然后绕过左边的定滑轮 再绕过动滑轮 例4 2016乐山 如图所示 通过斜面用平行于斜面f 200n的推力 将质量为30kg的物体在5s时间内匀速推到1m高的平台上 斜面长s 2m g取10n kg 则 推力f做功的功率为40w斜面的机械效率为75 c 推力f做的总功为300jd 斜面对物体的摩擦力为100n 例4题图 解析 推力f是动力 它做的功是总功 w总 fs 200n 2m 400j 故c错误 推力f做功的功率故a错误 斜面的有用功为重力做功w有用 gh mgh 30kg 10n kg 1m 300j 机械效率故b正确 由于物体在斜面上作匀速运动 则它所受的推力和摩擦力是一对平衡力 大小相等 即斜面对物体的摩擦力为200n d错误 故选b 答案 b 例5 2016深圳 重1000n的物体a 在4s内匀速向前运动了4m a受到地面的摩擦力为300n 拉力f为120n 忽略绳与滑轮之间的摩擦 以下正确的是 a 绳子自由端移动了8mb 重力做功的功率为1000wc 物体a克服摩擦做功480jd 机械效率为83 3 例5题图 解析 由题图知绳子的段数n 物体 向前运动4m 则绳自由端移动的距离s ns 3 4m 12m a错误 物体a在水平面上移动 重力做功为0 功率为0 故b错误 物体a克服摩擦力作的功wf fs 300n 4m 1200j c错误 机械效率故d正确 答案 d 例6如图所示滑轮组 每个滑轮重50n 用这个滑轮组把质量为45kg的重物在2s内匀速提升2m 不计绳重和摩擦 在2s内做的有用功为 j 该滑轮组的机械效率为 若增加所挂物体的重力 该滑轮组机械效率将 选填 变大 变小 或 不变 g取10n kg 900 90 变大 解析 根据图示可以知道 n 3 绳子自由端移动的距离s 3h 3 2m 6m 物体受到的重力g mg 45kg 10n kg 450n 拉力做的有用功w有 gh 450n 2m 900j 作用在绳子自由端的拉力 滑动组的机械效率 不计绳重和摩擦力 动滑轮重力一定 滑轮组提起的重物越重 有用功越多 但额外功不变 所以机械效率变大 机械效率问题的核心是正确的分析和判断机械或人做功过程中的有用功 额外功和总功 计算机械效率的公式 1 滑轮 滑轮组 竖直提升重物a 已知拉力f和提升重物的重力g 有用功w有 gh 总功w总 fs fnh 机械效率 b 已知提升重物的重力g 动滑轮的重力g动 有用功w有 gh 总功w总 gh g动h g g动 h 机械效率 水平匀速拉动重物已知重物与水平地面的摩擦力f 拉力f 有用功w有 fs物 总功w总 fs fns物 机械效率 2 斜面已知拉力f 物重g 斜面长l 斜面高h 物体与斜面间的摩擦力f 沿斜面匀速拉动物体 有用功w有 gh 额外功w额 fl 总功w总 fl 或w总 w有 w额 gh fl 机械效率 或 探究杠杆的平衡条件 实验突破 实验1 1 实验前杠杆平衡螺母的调节 左高向左调 右高向右调 注意 实验过程中不能再调节平衡螺母 2 调节杠杆在水平位置平衡的目的 使杠杆重心落在 上 排除 对杠杆平衡产生的影响 方便读出 3 用弹簧测力计从竖直拉杠杆变成倾斜拉杠杆 测力计示数的变化 拉力力臂变小 示数逐渐变大 支点 杠杆自重 力臂大小 4 最小拉力 力臂的作图5 分析数据总结杠杆的平衡条件 f1l1 f2l2 6 杠杆平衡条件 f1l1 f2l2 的应用 a 在杠杆平衡时 两边增减砝码后杠杆是否平衡的判断以及杠杆再平衡的条件 b 力或力臂的计算 7 测量多组数据的目的 避免偶然性 使结论更具有普遍性 实验结论 杠杆的平衡条件是 动力 动力臂 阻力 阻力臂 即f1l1 f2l2 例1 2016南京 用如图所示的装置做 探究杠杆的平衡条件 实验 1 实验开始时 杠杆的位置如图甲所示 为使杠杆在水平位置平衡 应将杠杆的平衡螺母向 移动 选填 左 或 右 右 解析 1 杠杆的平衡调节和天平一样 平衡螺母的调节方向遵循 左偏右调 右偏左调 准则 本题中杆杠左偏 所以应该将平衡螺母右调 2 如图乙所示 在刻度线 2 处挂2个钩码 在刻度线 4 处用调好的弹簧测力计竖直向下拉杠杆 杠杆在水平位置平衡时 弹簧测力计的示数为f1 将弹簧测力计斜向左拉 杠杆在水平位置平衡时 其示数f2 f1 再将弹簧测力计斜向右拉 杠杆在水平位置平衡时 其示数f3 f1 均选填 或 解析 弹簧测力计竖直拉动杠杆并使杠杆平衡后 无论弹簧测力计向哪边偏 因为阻力和阻力臂不变 而动力臂变小 所以动力变大 3 得到实验结论后 利用图乙所示的装置 只借助杠杆上的刻度线 右侧只使用弹簧测力计 左侧只悬挂重物 若弹簧测力计的量程是0 2 5n 当杠杆在水平位置平衡时 通过计算可知 悬挂的重物最重可达 n 5 解析 fl1 gl2 即 要想g最大 则要f以及最大 f最大2 5n 最大为5 所以 4 实验时应用弹簧测力计沿 方向拉住杠杆 使在水平位置平衡 以便直接从杠杆上读出力臂 5 在图乙杠杆右侧刻度线 1 处挂4个钩码 杠杆在水平位置平衡后 将杠杆两侧的钩码各取下一个 杠杆会向 选填 右侧 或 左侧 下降 为了使杠杆重新在水平位置平衡 可采取的措施是 6 将图乙杠杆左侧下方的钩码增加到4个 发现超过了弹簧测力计的量程 在不更换弹簧测力计的条件下 接下来正确的操作是 写出一条即可 竖直 杠杆左侧钩码减少一个 左侧 将弹簧测力计向右移动 1 实验原理 2 弹簧测力计的使用和读数3 弹簧测力计 拉动的目的 拉力等于 4 滑轮组机械效率的影响因素 物体的重力 动滑轮的重力 绳子与滑轮之间的摩擦力 测量滑轮组的机械效率 实验2 实验2 匀速 弹簧测力计的示数 5 控制变量法的应用a 探究滑轮组的机械效率与所吊重物重力大小的关系 控制 改变滑轮组所吊钩码的 b 探究滑轮组的机械效率与动滑轮重力大小的关系 控制滑轮组所吊钩码的 相同 改变动滑轮的数量或换重力不同的动滑轮 同一滑轮组 数量 数量 6 分析数据判断承担物重的绳子股数并选择实验装置 7 机械效率的计算8 提高机械效率的方法 a 增加提升物体的重力 物重越大 机械效率 b 减小动滑轮的重力 动滑轮越轻 滑轮组的机械效率 9 数据分析与处理 大 大 例2 2015岳阳 在 测量滑轮组的机械效率 的实验中 用同一滑轮组进行了三次实验 如图所示 实验数据记录如下表 例2题图 1 第2次实验中滑轮组的机械效率为 结果保留一位小数 88 9 解析 在第2次实验中 w有 gh 4 w总 fs 1 5n 0 3m 0 45j 2 第3次实验中弹簧测力计的示数未填 由图丙可知 弹簧测力计的示数为 n 解析 该弹簧测力计的每大格表示1n 每小格表示0 2n 由指针所指位置可知 此时测力计的示数为2 2n 2 2 3 分析数据可得结论 是由同一滑轮组 提升的物体越重 滑轮组的机械效率 选填 高 或 低 解析 从表格数据可知 当被提升的重物为2n 6n时 机械效率为83 3 90 9 可见 同一滑轮组 提升的物体越重 滑轮组的机械效率越高 高 4 根据实验结论推测 使用该滑轮组再次将重8n的物体匀速提升10cm 此时滑轮组的机械效率可能为 只填序号 a 71 6 b 82 4 c 92 1 解析 由 3 的结论可以推知 当使用该滑轮组再次将重8n的物体匀速提升10cm 此时滑轮组的机械效率将大于90 9 答案即为c c 探究斜面的