浙江省中考科学复习 第二篇 物质科学（一）第19课时 简单机械课件.ppt

第二篇物质科学 一 第19课时简单机械 一 杠杆考点1指认杠杆的支点 动力 阻力 动力臂和阻力臂a 1 杠杆的定义 在力的作用下 能绕固定点转动的硬棒叫做杠杆 杠杆可以是直的 也可以是弯的 2 杠杆的五要素 动力 阻力 动力臂 阻力臂 3 动力和阻力的方向不一定相反 但作用效果一定相反 考点2绘制杠杆的动力臂和阻力臂图示b 1 力臂是 的距离 而不是支点到力的作用点的距离 支点 支点到力的作用线 2 作力臂的步骤a 找出支点o的位置 b 画出动力作用线和阻力作用线 c 从支点分别作动力作用线和阻力作用线的垂线段即为 和 考点3概述杠杆的平衡条件b 1 杠杆保持 或 状态 称为杠杆平衡 2 杠杆平衡的条件动力 动力臂 阻力 阻力臂 即 动力臂 阻力臂 静止 匀速转动 f1l1 f2l2 考点4应用杠杆的平衡条件解决简单的问题c f1 f2 费力 考点5指认人体中的杠杆a1 人的头颅 等臂杠杆抬头时 可以在颈部找到杠杆 杠杆的支点在脊柱之顶 支点后的肌肉收缩提供动力 头颅的重量是阻力 这个杠杆几乎是个 杠杆 等臂 2 人的手臂 费力杠杆肘关节是支点 肱二头肌肉所用的力是 力 手拿的重物的重力是 力 显然我们的前臂是一种 力杠杆 虽然费力 但是可以省距离 少移动距离 提高工作效率 动 阻 费 3 走路时的脚 省力杠杆脚掌根是支点 人体的重力就是 力 腿肚肌肉产生的拉力就是 力 这种杠杆可以克服较大的体重 阻 动 1 2017 绍兴 义乌 如图甲是制作面团的情景 把竹竿的一端固定在绳扣中 人骑在另一端施加一个向下的大小为f的力 面团被不断挤压后变得更有韧性 图乙为压面团原理图 关于压面团过程的叙述正确的是 a 面团对杆的作用力方向向下b 面团对杆的作用力大小等于fc 面团被压扁说明力能使物体发生形变d a点向下移动的距离小于b点向下移动的距离 c 2 如图 一块厚度 密度均匀的长方形水泥板放在水平地面上 用一竖直向上的力 欲使其一端抬离地面 则 a f甲 f乙 因为甲方法的动力臂长b f甲f乙 因为乙方法的阻力臂短d f甲 f乙 因为动力臂都是阻力臂的2倍 d 解析 两次抬起水泥板时的情况如图所示 在上述两种情况下 动力克服的都是水泥板的重力 对于形状规则质地均匀的物体 其重心都在其几何中心上 所以阻力臂都等于动力臂的二分之一 根据杠杆的平衡条件 所以前后两次所用的力相同 3 2017 衢州 如图为小柯制作的 杠杆力臂演示仪 杠杆aob可绕o点 螺母 转动 oa 0 2m ob 0 1m g1 2n 杠杆自身重力和摩擦不计 固定装置未画出 1 当杠杆处于甲图所示水平位置平衡时 g2的重力为 n 4 2 松开螺母保持oa不动 使ob向下折一个角度后 再拧紧螺母形成一根可绕o点转动的杠杆aob b 点对应b点 保持g1位置不变 要使杠杆在图乙位置保持平衡 则g1应该移动至 a b 点处b 点处c 点处d 点处 c 二 滑轮考点6辨认定滑轮 动滑轮和滑轮组a1 定滑轮 工作时轴固定不动的滑轮 2 动滑轮 工作时轴发生移动的滑轮 考点7知道定滑轮和动滑轮的特点a 2h 考点8知道滑轮组的特点 限于两个滑轮的滑轮组 a 1 滑轮组 由定滑轮跟动滑轮组成的滑轮组 2 特点 既能改变用力的 也能 考点9使用滑轮组 限于两个滑轮的滑轮组 解决简单的问题b使用滑轮组时 滑轮组用n段绳子拉物体 拉物体所用的力f就是物重的n分之一 即f n表示拉物体绳子数 方向 省力 g n 4 2016 金华 简单机械在我们的生活中应用广泛 请回答下列有关简单机械的问题 1 如图甲 物体处于静止状态 物体的重力为 n 不计摩擦及滑轮和绳子的自重 2 如图乙是一把剪刀 在使用过程中要达到相对省力的效果 则被剪物体应放在 填字母 a 或 b 4 8 b 5 2017 台州 小柯用图中装置提升重为400牛的物体 不计摩擦和滑轮自重 下列说法正确的是 a 两个滑轮均为定滑轮b 人将绳子拉过1米 物体也上升1米c 物体匀速上升时 人对绳子的拉力为200牛d 使用该装置不能省力 但能改变力的方向 c 解析 a 由图可知 该装置由一个动滑轮和一个定滑轮组成 故a错误 b 使用动滑轮时 物体上升1m 则绳子的自由端会通过2m 故b错误 c 不计摩擦和滑轮自重 使用动滑轮能省一半的力 物体的重力为400n 则拉力为200n 故c正确 d 使用动滑轮能省力 使用定滑轮能改变力的方向 故d错误 故选c 6 滑轮是工农业生产中常用的一种简单机械 甲同学用定滑轮进行了如图所示的三个实验 1 甲同学研究的问题是 2 研究该问题时 弹簧测力计的操作方法可以是 填序号 拉着重物保持静止 匀速向下拉动重物 随意拉动重物 使用定滑轮提升同一重物时 拉力的大小与拉力的方向是否有关 高频点1认识杠杆 例1 2017 济宁 如图是一个杠杆式简易起吊机 它上面装了一个定滑轮可以改变拉绳的方向 杠杆oba可绕o点转动 重物通过绳子对杠杆的拉力为阻力 图中能够正确表示动力臂的是 a l1b l2c l3d l4 b 解析 由图可知 动力为拉动杠杆的力 动力作用在滑轮与杠杆之间的拉绳上 动力臂为支点到动力作用线的距离 故l2为动力臂 故选b 1 2016 北京 如图所示 ob是以o点为支点的杠杆 f是作用在杠杆b端的力 图中线段ab与力f的作用线在一条直线上 且oa ab 线段 表示力f的力臂 填 oa ab 或 ob oa 高频点2杠杆平衡条件的应用 例2 2017 杭州 小金将长为0 6米 质量可忽略不计的木棒搁在肩上 棒的后端a挂一个40牛的物体 肩上支点o离后端a为0 2米 他用手压住前端b使木棒保持水平平衡 如图所示 小金的质量为50千克 则此时手压木棒的压力大小为 牛 肩对木棒的支持力大小为 牛 人对地面的压力大小为 牛 g 10牛 千克 20 60 540 解析 1 由题根据杠杆的平衡条件有 f ob g oa 即 f 0 6m 0 2m 40n 0 2m 所以 f 20n 即手压木棒的压力大小为20n 肩对木棒的支持力大小为f f g 20n 40n 60n 以人为整体 人处于静止状态 受到人 物体的重力和地面对人体的支持力是一对平衡力 大小相等 即f支 g人 g物 mg g物 50kg 10n kg 40n 540n 又因为人对地面的压力大小和地面对人体的支持力是一对相互作用力 大小相等 即f压 f支 540n 2 2015 广州 ac硬棒质量忽略不计 在棒的b c两点施加力f1 f2 f2的方向沿oo 线 棒在如图所示位置处于平衡状态 则 a f1 f2b c f1力臂小于s1d f2方向沿oo 线向下 c 例3 2016 遂宁 如图所示 作用在杠杆一端且始终与杠杆垂直的力f 将杠杆缓慢地由位置a拉至位置b 在这个过程中 力f的大小将 a 不变b 变小c 变大d 先变大后变小 c 高频点3杠杆的动态平衡分析 解析 在杠杆缓慢由a到b的过程中 动力臂oa的长度没有变化 阻力g的大小没有变化 而阻力臂l却逐渐增大 由杠杆的平衡条件知 f oa g l 当oa g不变时 l越大 那么f越大 因此拉力f在这个过程中逐渐变大 故选c 3 2017 金华 在对汽车的发动机做检修时需要将引擎盖抬起 抬起过程应用了杠杆原理 图2为引擎盖的受力分析模型图 引擎盖可绕o点自由转动 a为引擎盖重心位置 由图2可知 该杠杆属于 杠杆 在引擎盖抬起过程中 重力g的力臂逐渐 省力 变小 解析 1 据图可知 动力臂ob大于阻力臂oa 所以该杠杆属于省力杠杆 2 逐渐抬高引擎盖的过程中 重心a向左上方运动 重力的方向不变 由力臂的定义可知 重力的力臂会变小 高频点4动 定滑轮的特点 例4 2017 济宁 小可在a端用如图所示的动滑轮匀速提起200n的水桶 若不计绳重 滑轮重及摩擦 则人拉绳子a端的动力为 n 实际测量a端的拉力为110n 不计绳重及摩擦 则滑轮重为 n 100 20 解析 1 因为动滑轮有两段绳子吊着物体 不计动滑轮重 绳重和摩擦 拉力 2 若不计绳重及摩擦 实际测量a端的拉力为110n时 根据 4 如图所示为一种手摇升降晾衣架示意图 它由4个定滑轮和两个动滑轮组成 绳子的尾端绕在一个固定在墙壁的旋轮上 旋转摇柄可以使晾衣架升降 假设在升降过程中衣架横梁保持水平 请回答下列问题 1 假设衣服和晾衣架 含动滑轮 等的总重是50n 则静止时绳子拉力是 n 各种摩擦力忽略不计 2 要使衣架横梁上升1m 则绕进旋轮上的绳子长度是 m 3 通过增加滑轮 可以使此装置更省力 请你提出正确的绕线方法 12 5 4 增加动滑轮的个数 提醒 此题为杠杆动态变化和做功的综合题 考查了学生对杠杆动态变化过程中的力臂与力大小的理解 及在不同情况下做功大小的比较 例5如图所示 质量分布均匀的长方体砖 平放在水平地面上 第一次用竖直向上的力f1只作用于ab的中点 第二次用竖直向上的力f2作用于bc的中点 都使它们在竖直方向上慢慢向上移动h h ab bc 则在上述过程中f1f2 填 大于 小于 或 等于 f1所做的功 f2所做的功 填 大于 小于 或 等于 第一次克服重力所做的功 第二次克服重力所做的功 填 大于 小于 或 等于 等于 等于 等于 解析 f1和f2向上拉物体时 动力臂的长度均为阻力臂长度的2倍 则动力的大小也均为阻力大小的一半 即长方体砖重力大小的一半 f1和f2在竖直方向上均移动h 由w fs得 f1和f2所做的功大小相等 在两次移动过程中 重心移动的高度也相等 重力大小不变 则两次克服重力所做的功也相等 提醒 本题考查了平衡力的辨别和杠杆最小力的问题 要注意根据杠杆的平衡条件f1l1 f2l2可知 在杠杆中的阻力 阻力臂一定的情况下 要使所使用的动力最小 必须使动力臂最长 而在通常情况下 连接杠杆中支点和动力作用点这两点所得到的线段是最长的 例6 2016 云南 如图所示 高0 8m 重1100n 均匀的圆柱形木柱m 截面半径为0 3m 将它竖直放在水平地面上时 木柱所受的重力与地面对它的支持力是一对力 若要使木柱的a点离开地面 至少需要n的力 平衡 330 解析 1 竖直放在水平地面上的木柱 处于静止状态 竖直方向所受的重力和地面对它的支持力大小相等 方向相反 作用在同一直线上 作用在同一物体上 是一对平衡力 2 木柱a点离开地面 要使施加的力最小 应让所施加力的力臂最大 如下图所示 此时动力为f 阻力为g 1100n 动力臂阻力臂l2 r 0 3m 由杠杆的平衡条件可得 fl1 gl2 则最小力 例7 2016 扬州 从地面上搬起重物我们的常见做法是弯腰 如图甲 或人下蹲弯曲膝盖 如图乙 把它搬起来 哪种方法好呢 下面就建立模型说明这个问题 把脊柱简化为杠杆如图丙所示 脊柱可绕骶骨 轴 o转动 腰背部复杂肌肉的等效拉力f1作用在a点 其实际作用方向与脊柱夹角为12 且保持不变 搬箱子拉力f2作用在肩关节b点 在b点挂一重物代替箱子 用测力计沿f1方向拉 使模型静止 可测出腰背部复杂肌肉拉力的大小 接着 改变脊柱与水平面的夹角即可改变杠杆与水平面的夹角 多次实验得出结论 2 当 角增大时 l2 填 变大 不变 或 变小 f1 填 变大 不变 或 变小 3 如果考虑到人上半身的重力 那么腰背部肌肉的实际拉力将比丙图中f1要 填 大 或 小 4 对比甲乙两种姿势所对应丙图中的两种状态 由以上分析可得 填 甲 或 乙 图中的姿势比较正确 变小 变小 大 乙 1 在丙图中画出f2力臂l2 解析 1 延长f2作用线 从支点作其作用线的垂线 l2是其力臂 如图所示 2 由图可知 当 角增大时 力臂l2变小 由于拉力f1的方向与脊柱夹角始终为12 且oa这段距离不变 则o点到f1作用线的距离不变 即动力臂不变 阻力为箱子的重力不变 根据杠杆平衡条件可知 f1变小 3 如果考虑到人上半身的重力 由于上半身的重力会阻碍杠杆的转动 根据杠杆平衡条件可知 实际拉力将变大 4 比较甲 乙两种姿势可知 甲的支点太高 在搬起物体时 阻力臂减小得慢 则腰背部复杂肌肉的等效拉力f1要比较长时间的使用较大的力 所以甲姿势不正确 乙姿势比较正确 友情提示 本栏目建议午休时间完成 1 2017 丽水 如图所示 使用时属于费力杠杆的是 a 2 2015 漳州 如图所示 可绕o点转动的轻质杠杆 在d点挂一个重为g的物体m 用一把弹簧测力计依次在a b c三点沿圆o相切的方向用力拉 都使杠杆在水平位置平衡 读出三次的示数分别为f1 f2 f3 它们的大小关系是 a f1 f2 f3 gb f1 f2 f3 gc f1 f2 f3 gd f1 f2 f3 g c 第2题图 3 2017 嘉兴 舟山 如图是一种切甘蔗用的铡刀示意图 下列说法正确是 a 刀刃很薄可以增大压力b 铡刀实质上是一种费力杠杆c 甘蔗放在a点比b点更易被切断d 手沿f1方向用力比沿f2方向更省力 c 第3题图 4 如图甲所示 长1m的粗细均匀的光滑金属杆可绕o点转动 杆上有一光滑滑环 用竖直向上的测力计拉着滑环缓慢向右移动 使杆保持水平状态 测力计示数f与滑环离开o点的距离s的关系如图所示 则杆重 a 500nb 50nc 100nd 10n c 第4题图 解析 读图可知 当s oa 1m时 动力臂是阻力臂的二倍 根据杠杆平衡的条件f1l1 f2l2可知 此时的动力就是阻力的二分之一 读图乙可知 此时的动力f 50n 则杆重g 2f 2 50n 100n 5 2017 连云港 如图所示 在均匀杠杆的a处挂3个钩码 b处挂2个钩码 杠杆恰好在水平位置平衡 已知每个钩码的质量均为50g 若在a b两处各加1个钩码 那么杠杆 a 右边向下倾斜b 左边向下倾斜c 仍保持水平位置平衡d 无法确定杠杆是否平衡 a 第5题图 6 如图所示的滑轮组 每个滑轮重为20n 绳重及摩擦不计 用它匀速提升重为100n的物体 所用的拉力f是 a 50nb 60nc 70nd 120n b 第6题图 解析 图中绳子股数n 2 不计绳重及摩擦 所以拉力为 7 2016 邵阳 如图 在探究杠杆平衡条件的实验中 杠杆处于水平平衡状态 若在杠杆两端的钩码上分别加挂一个完全相同的钩码 则 a 杠杆不能水平平衡 左端上升b 杠杆不能水平平衡 右端上升c 杠杆仍能处于水平平衡状态d 以上说法都不正确 b 第7题图 8 2017 海南 如图所示 图甲不计滑轮重与摩擦 匀速提升重30n的物体 弹簧测力计的示数f n 图乙杠杆水平平衡 则a b两物体对杠杆的拉力大小关系是fa fb 第8题图 10 2 解析 1 由图甲可知 n 3 不计滑轮重与摩擦 则拉力的大小 2 图乙杠杆水平平衡 设杠杆上每个格的长度为l 则a物体对杠杆拉力的力臂la 2l b物体对杠杆拉力的力臂lb 4l 由f1l1 f2l2可得 fala fblb 则 即fa 2fb 故答案为 10 2 9 2015 湖州 小明家有个木衣架 有一次放学回家他把书包挂在衣架a处 衣架倒了下来 小明是个聪明的孩子 他分析了衣架倒下来的原因后 测量了如下的数据 书包质量5千克 木衣架质量3千克 圆底盘直径30厘米 其他数据如图 衣架受到重力的作用线经过圆底盘的圆心 1 请你通过计算 解释衣架倒下来的原因 2 为了防止衣架倒下来 小明提出了改进意见适当增大圆底盘直径 请你再说出一种其他方法 第9题图 答案 1 f1l1 50n 10cm f2l2 30n 15cm f1l1大于f2l2 所以衣架倾倒 2 减小挂衣钩的长度或在对侧挂衣钩挂物件或圆盘底座用更重的材质 10 2016 福州 生活中我们经常使用简单机械 1 图1是家用手摇晾衣架 a b两滑轮中属于动滑轮的是 若衣服和晾衣架的总重为120n 不计动滑轮重 绳重及摩擦 静止时绳的拉力f n 请你提出一种使用时提高手摇晾衣架机械效率的方法 第10题图 增大提升的物重或减小晾衣架重 b 30 2 如图2所示 已知撬棒ad 1m cd bc 0 15m 石头垂直作用在棒上的力是420n 若要撬动石头 则施加在撬棒a点的力至少是 n 63 第10题图 11 2015 扬州 低头族 长时间低头看手机 会引起颈部肌肉损伤 当头颅为竖直状态时 颈部肌肉的拉力为零 当头颅低下时 颈部肌肉会产生一定的拉力 为了研究颈部肌肉的拉力与低头角度大小的关系 我们可以建立一个头颅模型来模拟实验 如图甲所示 把人的颈椎简化成一个支点o 用1kg的头颅模型在重力作用下绕着这个支点o移动 a点为头颅模型的重心 b点为肌肉拉力的作用点 将细线的一端固定在b点 用弹簧测力计拉着细线模拟测量肌肉的拉力 头颅模型在转动过程中 细线拉力的方向始终垂直于ob 如图乙所示 让头颅 第11题图 模型从竖直状态开始转动 通过实验记录出低头角度 及细线拉力f的数据 如下表 1 设头颅质量为8kg 当低头角度为60 时 颈部肌肉实际承受的拉力是 n 2 在图乙中画出细线拉力的示意图 200 答案 如图 3 请解释 为什么低头角度越大 颈部肌肉的拉力会越大 答 4 请你就预防和延缓颈椎损伤提出一个合理化的建议 人低头的角度越大 g的力臂越大 尽量减小低头的角度 不要长时间低头做事 低