中考物理总复习：简单机械（提高）知识讲解

选师无忧/达分课 15 年教育品牌 专业选师平台 免费咨询热线：400-612-5351 总复习：简单机械（提高）总复习：简单机械（提高） 责编：雒文丽 【考纲要求】【考纲要求】 1、知道杠杆定义及杠杆的五要素：支点、动力、阻力、动力臂、阻力臂； 2、会画力臂理解杠杆平衡条件，并能区别实际生活中的省力、费力及等臂杠杆； 3、理解定滑轮、动滑轮实质，理解滑轮组。 【知识网络】【知识网络】 【考点梳理】【考点梳理】 考点一、杠杆考点一、杠杆 1、杠杆的概念：、杠杆的概念：一根在力的作用下能绕着固定点转动的硬棒就是杠杆。杠杆的五要素是：支点、 动力、阻力、动力臂和阻力臂，杠杆可以是直的硬棒，如撬棒等；也可以是弯的，如羊角锤。 2、杠杆的五要素、杠杆的五要素 （1）支点（O）：杠杆绕着转动的点。 （2）动力（F1）：使杠杆转动的力，一定是其他物体施给杠杆的力。 （3）阻力（F2）：阻碍杠杆转动的力。一定是其他物体施给杠杆的力。 （4）动力臂（L1）：从支点到动力作用线的距离。 （5）阻力臂（L2）：从支点到阻力作用线的距离。 3、杠杆的平衡条件：、杠杆的平衡条件： （1）杠杆在力的作用下保持静止或匀速转动，杠杆就处于平衡状态。 （2）杠杆的平衡条件是动力动力臂=阻力阻力臂，用公式表示为 F1L1= F2L2 要点诠释：要点诠释：杠杆的平衡不是单独由力或力臂决定的，而是由它们的乘积来决定的。 4、杠杆分类：、杠杆分类： （1）省力杠杆：L1L2，F1F2。 这类杠杆的特点是动力臂 L1大于阻力臂 L2，平衡时动力 F1小于阻力 F2，即用较小的动力就可以 克服较大的阻力。但是实际工作是动力移动的距离却比阻力移动的距离大，即要费距离。如撬起重物 的撬棒，开启瓶盖的起子、铡草用的铡刀等，都属于这一类杠杆。 （2）费力杠杆：L1L2，F1F2。 这类杠杆的特点是动力臂 L1小于阻力臂 L2，平衡时动力 F1大于阻力 F2，即要用较大的动力才能 克服阻力完成工作，但它的优点是杠杆工作时，动力移动较小的距离就能使阻力移动较大的距离。使 工作方便，也就是省了距离。如缝纫机踏板、挖土的铁锨、大扫帚、夹煤块的火钳，这些杠杆都是费 力杠杆。 （3）等臂杠杆：L1=L2，F1=F2。 这类杠杆的动力臂 L1等于阻力臂 L2，平衡时动力 F1等于阻力 F2，工作时既不省力也不费力，如 天平、定滑轮就是等臂杠杆。 考点二、滑轮考点二、滑轮（高清课堂力学（高清课堂力学 4 4：杠杆和滑轮滑轮）：杠杆和滑轮滑轮） 选师无忧/达分课 15 年教育品牌 专业选师平台 免费咨询热线：400-612-5351 1、定滑轮、定滑轮：如下图甲所示，我们可把一条直径看成杠杆，圆心就是杠杆的支点，因此，定滑轮实实 质质是等臂杠杆。定滑轮的特点是它的转轴（支点）不随货物上下移动。 2、动滑轮：、动滑轮：如下图乙所示，特点是它的转动轴会随物体上下移动，它实质实质是动力臂为阻力臂 2 倍 的省力杠杆，它的转动轴是阻力作用点。 3、定滑轮和动滑轮的作用、定滑轮和动滑轮的作用 使用定滑轮虽然不能省力，但可以改变用力方向，给工作带来方便。 使用动滑轮可以省力，但要多移动距离。 4、滑轮组、滑轮组：由定滑轮和动滑轮组装起来的，既可省力又可以改变用力方向，但费距离。所用 力 F 与物重关系为（n 为承担吊着物体的绳子段数） ，物体升高 h 时，绳子自由 动物 GG n F 1 端移动的距离为 s，则 s=nh。绳子自由端移动的速度距离为 v，则 V自=nV物。我们可以在知道或算 出滑轮组承担重物的绳子段数的情况下组装滑轮组，可以根据“奇动偶定”的原则先确定绳子的 一端是挂在动滑轮或定滑轮的钩上，再由里向外顺次绕线。 【典型例题】【典型例题】 类型一、杠杆类型一、杠杆 1、在探究杠杆平衡条件的实验中，如果杠杆右侧高左侧低，则可将左侧的平衡螺母向 调节， 使其在水平位置平衡。如图所示，在支点左侧 20cm 刻度处挂 3 个重均为 0.5N 的钩码，在支点右侧 15cm 刻度处用弹簧测力计拉杠杆，使其水平平衡。要使弹簧测力计示数最小，弹簧测力计的拉力应沿 方向，此时读数为 N。 3030202010100 【思路点拨】 （1）实验前杠杆右侧高左侧低，原因是右侧的力和力臂乘积小于左侧的力和力臂乘积， 根据杠杆的平衡条件可知，可将左侧的平衡螺母向右调节，减小左侧的力和力臂乘积，使杠杆在水平 位置平衡； （2）当把支点到作用点的连线作为动力臂（施力方向与连线垂直）时，动力臂最长、最省力（弹簧测 力计示数最小） ； （3）知道阻力、阻力臂和动力臂，利用杠杆的平衡条件求动力。 【答案】右；竖直（或竖直向下） ； 2 选师无忧/达分课 15 年教育品牌 专业选师平台 免费咨询热线：400-612-5351 【解析】杠杆在调节过程中右侧高，左侧低，可将左侧的平衡螺母向右调；在阻力和阻力臂及动力作 用点一定的条件下，力的作用方向与杠杆垂直时，力臂最大，所用力最小，根据杠杆平衡条件可得 F=2N。 【总结升华】本题考查探究杠杆平衡条件的实验，要求学生平时重视实验能力的培养，重视自己动手 实验，要学会利用杠杆平衡条件解决简单的实际问题。 举一反三：举一反三： 【变式】 （2015南宁）如图所示，在使用相同的钩码进行“探究杠杆的平衡条件”的实验中，要使调 好的杠杆重新在水平位置平衡，应在 A 处悬挂钩码的个数是（ ） A1 个 B2 个 C3 个 D6 个 【答案】B 2、 （高清课堂力学（高清课堂力学 4 4：杠杆和滑轮例：杠杆和滑轮例 3 3）用一条长 2m 的扁担挑物品，前后两端分别挂有 300N 和 200N 的箱子。要使扁担保持水平平衡，肩应离扁担前端多远？ 【思路点拨】人在挑水时以肩为支点，两边水桶形成杠杆的平衡，由平衡的条件可求得答案。 【答案与解析】 要使两边平衡则有：G1L1=G2L2- 由题意知：L1+L2=2m- 联立解得：L1=0.8m 【总结升华】扁担是杠杆平衡一典型应用，应明确其原理。 举一反三： 【变式】如图所示一根质地不均匀的木棒横放在地上，重心为 O 点 ，抬起它的左端需要 200N，抬起它 的右端需要 300N，则（1）木棒的 OA 段重还是 OB 段重？（2）木棒本身重多少 N？ 【答案与解析】 由已知 F1200N，如图应作用在 A 点 F2300N，如图应作用在 B 点，设木棒重为 G，作用在 O 点 则抬左端 选师无忧/达分课 15 年教育品牌 专业选师平台 免费咨询热线：400-612-5351 F1ABGOB 抬右端 F2ABGOA 由此 3 2 300 200 2 1 N N OA OB F F 故 OAOB，应是 OB 段重 由、式，G(OBOA)(F1F2)AB 又 OBOAAB 故 GF1F2500N。 类型二、滑轮类型二、滑轮 3、如图所示，用水平方向的力 F 拉绳子的一端 P，使物体 A 以 2m/s 的速度向左匀速运动，此时 弹簧测力计的示数为 8N。不计滑轮、绳、弹簧的测力计的重力及绳与滑轮间的摩擦，则物体 A 与水平 面的摩擦力及 2 秒内 P 端移动的距离分别为（ ） A8N，4m B8N，8m C16N，4m D16N，8m 【思路点拨】要解决此题需要搞清此滑轮的种类，是动滑轮。 动滑轮由两段绳子承担摩擦力，所以绳端移动距离是物体移动距离的 2 倍，绳端拉力是物体与地面摩 擦力的一半。在此题中还要用到公式 s=vt。 【答案】D 【解析】物体 A 移动的距离为：s物=v物t=2m/s2s=4m， 由图知，这是动滑轮，所以 P 移动的距离为 SP=2s物=24m=8m 物体与地面之间的摩擦力为：f=2F=28N=16N。 【总结升华】此题主要考查了动滑轮的特点，与以往不同的是使用动滑轮不是克服物体的重力，而是 克服物体与地面之间的摩擦。但始终要明确一点，使用动滑轮时，绳端移动距离是物体移动距离的 2 倍，但绳端的拉力是作用在动滑轮上的拉力的一半。 举一反三：举一反三： 【变式】如图所示，用力 F 将重物匀速提起，滑轮重不计，则重物重力 G 与力 F 的关系是（ ） AF=G BF=2G CF= G/2 D无法确定 【答案】B 4、如图所示，通过滑轮组用 100N 的拉力在 20s 内将重为 240N 的物体匀速提高 2m，（不计绳重 和摩擦），求： 选师无忧/达分课 15 年教育品牌 专业选师平台 免费咨询热线：400-612-5351 （1）绳子自由端的移动速度为多大？ （2）动滑轮重力多大？ （3）若重物再增加 120N，要使重物匀速上升，作用在绳子自由端的拉力至少多大？ 【思路点拨】 （1）由图示知，动滑轮和物体重由 3 股绳子承担着，故物体移动 2m，绳子自由端移动 6m；然后由速度公式求出绳子自由端的速度。 （2）由拉力大小和物体重，由平衡条件求出动滑轮的重。 （3）由物体的重、动滑轮重、由平衡条件可以求出重物增加时拉力的大小。 【答案】作用在绳子自由端的拉力至少 140N。 【解析】 （1）绳子自由端移动的距离：s绳=nh=32m=6m， 绳子自由端移动的速度： 6 0.3/ , 20 Sm vm s ts 答：绳子自由端的移动速度是 0.3m/s。 （2）物体匀速运动，处于平衡状态， 动滑轮重：G动=nF-G物=3100N-240N=60N， 答：动滑轮重力 60N。 （3）物体的重力：G物=G物+G=240N+120N=360N， 绳子自由端的拉力：N NN n GG F140 3 36060 物动 【总结升华】计算拉力时要考虑到动滑轮自身的重力，弄清物体重由几股绳子承担是关键。 类型三、知识运用类型三、知识运用 5、 （2015南通）如图，小明用一轻质杠杆自制简易密度秤的过程中，在 A 端的空桶内分别注入 密度已知的不同液体，改变物体 M 悬挂点 B 的位置，当杠杆在水平位置平衡时，在 M 悬挂点处标出相 应液体的密度值。下列关于密度秤制作的说法中，错误的是（ ） A每次倒入空桶的液体体积相同 B秤的刻度值向右越来越大 C悬点 O 适当右移，秤的量程会增大 D增大 M 的质量，秤的量程会增大 【思路点拨】根据杠杆平衡的条件 F1L1=F2L2对各个选项注意分析即可。 选师无忧/达分课 15 年教育品牌 专业选师平台 免费咨询热线：400-612-5351 【答案】C 【解析】A、在液体体积相同时，液体的密度越大，质量越大，因此只有每次倒入空桶的液体体积相 同，才能通过杠杆平衡条件得出液体质量的大小，从而判断液体密度的情况，故 A 正确；B、当 A 端的 空桶内的液体密度越大时，根据杠杆平衡的条件可知，在 M 悬挂点处标出相应液体的密度值越大，故 应将 M 向右移动，故 B 正确；C、悬点 O 适当右移，阻力臂减小，根据杠杆平衡的条件 F1L1=F2L2，可知 秤的量程会减小，故 C 错误；D、增大 M 的质量，根据杠杆平衡的条件 F1L1=F2L2，秤的量程会增大，故 D 正确。 【总结升华】本题关键是正确运用杠杆的平衡条件，同时在处理方程的时候也要注意技巧。 举一反三：举一反三： 【变式】 （高清课堂力学（高清课堂力学 4 4：杠杆和滑轮例：杠杆和滑轮例 5 5）等臂杠杆的两端各悬挂一个质量相等的实心铜球和 铁球，杠杆保持平衡，如图所示。若将两球同时没入水中，杠杆将（铜铁） A. 仍保持平衡 B. 挂铁球的一端下降 C. 挂铜球的一端下降 D. 无法确定 【答案】C 6、杆秤是称量物体质量的工具，由于存在许多弊端不利于公平交易，我国经贸部门已明令禁止在 商品交易中使用杆秤，如果物体的实际质量为 M，杆秤测得的质量为 m，杆秤重 G，秤砣重 G0，杆秤 头、尾铜皮的质量分别为 m1，m2。如图所示，试用杠杆原理分析下列情况中 M 与 m 的大小关系。 （1）断尾秤（尾部被截短） ； （2）挖掉秤砣中的配重铅块； （3）用大秤砣 G0替换小秤砣 G0； （4）缩小刻度间距。 【思路点拨】首先明确变化的是什么，然后根据杠杆平衡条件进行分析，要注意题目隐含的条件：所 测物体的重力和力臂不变。 【答案与解析】 （1）断尾秤：尾部 m2被去掉，杆秤重量变轻，要使杆秤平衡，只有增大秤砣与转轴的间距（秤砣 向右移）从而使示重 m 增大，mM； （2）秤砣中的配重铅块被挖掉后，秤砣变轻，要使杆秤平衡，只有秤砣向右移，即示重 m 增大， mM； （3）用大秤砣 G0替换小秤砣 G0后，为使杆秤平衡只能将秤砣左移，则示重 m 减小，mM。 【总结升华】杆秤上能自由移动秤砣的位置，秤砣右移，使其力臂加长，增加秤杆顺时针转动的作 用，示重加大；反之秤砣左移，示重变小。 选师无忧/达分课 15 年教育品牌 专业选师平台 免费咨询热线：400-612-5351 举一反三：举一反三： 【变式】密度秤是一种测量液体密度的仪器，外形跟杆秤差不多，测量时，只要把 B 端的铁块浸没在 待测液体中，移动提纽右侧的秤砣，便可在秤杆上直接读出液体密度，下列说法错误的是（秤砣放在 A 处时，铁块在空气中，秤刚好平衡）（ ） A、密度秤的零点在 A 点 B、秤杆上较大的刻度在较小刻度左边 C、密度秤的刻度都在 A 点的右侧 【答案与解析】 在空气中，秤砣放在 A 点秤杆刚好平衡，那么 G铁OB=G砣OA，或者， （如图所OB G G OA 砣 铁 示） 浸在待测液体中时，设砣挂在 A点平衡，则（G铁-gV排）OB=G砣OA，则 ，比较 OA 和 OA，有 OAOA，故 A点在 A 点左边，因此零刻度在 A，OB G gVG A