初中物理杠杆滑轮章节复习题

初中物理杠杆滑轮章节复习题同学们，“杠杆”与“滑轮”这两部分内容，在初中物理力学中占据着举足轻重的地位。它们不仅是理解复杂机械的基础，也是中考物理的常考知识点。今天，我们就一同对这部分内容进行一次系统的梳理与巩固，希望能帮助大家理清思路，熟练掌握相关的解题方法与技巧。一、杠杆（一）核心知识点回顾1.杠杆的定义：在力的作用下能绕着固定点转动的硬棒叫做杠杆。这个“硬棒”可以是直的，也可以是弯的，但在受力时不能发生明显的形变。2.杠杆的五要素：*支点（O）：杠杆绕着转动的固定点。这个点在杠杆转动过程中位置不变。*动力（F₁）：使杠杆转动的力。*阻力（F₂）：阻碍杠杆转动的力。*动力臂（l₁）：从支点到动力作用线的垂直距离。*阻力臂（l₂）：从支点到阻力作用线的垂直距离。**关键点拨：力臂是“点到线”的距离，而非“点到点”的距离。在画力臂时，务必先确定支点，再画出力的作用线，最后过支点作力的作用线的垂线，垂足到支点的线段长度即为力臂。*3.杠杆的平衡条件（杠杆原理）：*文字表述：动力×动力臂=阻力×阻力臂。*公式表达：F₁l₁=F₂l₂。*这是解决所有杠杆平衡问题的根本依据。4.杠杆的分类及其特点：*省力杠杆：动力臂大于阻力臂（l₁>l₂），动力小于阻力（F₁<F₂）。特点是省力，但费距离。例如：撬棒、羊角锤、瓶起子。*费力杠杆：动力臂小于阻力臂（l₁<l₂），动力大于阻力（F₁>F₂）。特点是费力，但省距离，或能改变用力方向。例如：钓鱼竿、筷子、镊子、船桨。*等臂杠杆：动力臂等于阻力臂（l₁=l₂），动力等于阻力（F₁=F₂）。特点是不省力也不费力，不省距离也不费距离，但可以改变力的方向或用于测量。例如：天平、定滑轮（本质上是等臂杠杆）。（二）典例精析例题1：如图所示，轻质杠杆OA可绕O点转动，在A点施加一竖直向下的力F₁，将挂在B点的物体匀速拉起。已知OA=0.6m，OB=0.2m，物体重G=6N。求：（1）F₁的大小；（2）若在A点施加的力方向改为水平向右，要使杠杆仍在图示位置平衡，F₁'的大小会如何变化？简要说明理由。解析：（1）此杠杆在水平位置平衡，重物对杠杆的拉力为阻力F₂=G=6N，阻力臂l₂=OB=0.2m，动力臂l₁=OA=0.6m。根据杠杆平衡条件F₁l₁=F₂l₂可得：F₁=F₂l₂/l₁=(6N×0.2m)/0.6m=2N。（2）当力的方向改为水平向右时，动力F₁'的作用线发生变化，此时的动力臂l₁'不再是OA的长度，而是从O点到水平力F₁'作用线的垂直距离。由几何关系可知，此时的动力臂l₁'<OA（即小于原来的动力臂）。在阻力和阻力臂不变的情况下，根据杠杆平衡条件，动力臂减小，所需动力F₁'会增大。（三）针对练习1.下列工具中，在使用时属于省力杠杆的是（）A.筷子B.钓鱼竿C.羊角锤拔钉子D.镊子2.一根轻质杠杆，在左右两端分别挂有体积相同的实心铁块和铝块（ρ铁>ρ铝），此时杠杆在水平位置平衡。若将铁块和铝块同时浸没在水中，则杠杆将（）A.左端下沉B.右端下沉C.仍然平衡D.无法判断二、滑轮（一）核心知识点回顾1.滑轮的定义：周边有槽，能绕着装在框子里的轴转动的小轮。2.定滑轮：*定义：轴固定不动的滑轮。*特点：使用定滑轮不省力（F=G，不计摩擦时），但可以改变力的方向。*实质：是一个等臂杠杆。其支点在轴心上，动力臂和阻力臂都等于滑轮的半径。3.动滑轮：*定义：轴和物体一起移动的滑轮。*特点：使用动滑轮能省一半的力（F=G/2，不计动滑轮重力和摩擦时），但费距离，且不能改变力的方向。*实质：是一个动力臂为阻力臂二倍的省力杠杆。其支点在滑轮边缘与绳子接触的那一点，动力臂是滑轮的直径，阻力臂是滑轮的半径。4.滑轮组：*定义：由定滑轮和动滑轮组合而成的装置。*特点：既能省力，又能改变力的方向（根据需要组合）。*省力情况判断：承担物重的绳子段数为n，则拉力F=(G物+G动)/n（不计摩擦和绳重时）。若不考虑动滑轮重力，则F=G物/n。*绳子段数（n）的判断：在动滑轮与定滑轮之间画一条虚线，数一下与动滑轮相连的绳子段数就是n。*绳子自由端移动距离（s）与物体上升高度（h）的关系：s=nh。*绳子自由端移动速度（v绳）与物体上升速度（v物）的关系：v绳=nv物。（二）典例精析例题2：用如图所示的滑轮组匀速提升重为120N的物体，已知动滑轮重30N，不计绳重和摩擦。求：（1）绳子自由端的拉力F是多少？（2）若物体在5s内匀速上升了1m，则绳子自由端移动的速度是多少？解析：（1）首先确定承担物重的绳子段数n。观察滑轮组，与动滑轮直接相连的绳子有3段，所以n=3。不计绳重和摩擦，拉力F=(G物+G动)/n=(120N+30N)/3=150N/3=50N。（2）物体上升高度h=1m，绳子自由端移动距离s=nh=3×1m=3m。所用时间t=5s，所以绳子自由端移动的速度v=s/t=3m/5s=0.6m/s。（三）针对练习3.如图所示，用定滑轮匀速提升重物，若重物重G=10N，手的拉力为F，不计绳重和摩擦，则F的大小为（）A.5NB.10NC.15ND.20N4.一个滑轮组经改进后提高了机械效率，用它把同一物体匀速提升同样的高度，改进后与改进前相比（）A.有用功减少，总功减少B.有用功增加，总功增加C.有用功不变，总功减少D.有用功不变，总功不变三、综合提升例题3：如图所示，杠杆AOB可绕O点自由转动，AO:OB=2:1。当在A点悬挂一重为6N的物体G时，在B点用一个竖直向上的力F使杠杆在水平位置平衡。（1）求F的大小。（2）若在B点的力F方向改为斜向右上方，要使杠杆仍在水平位置平衡，F的大小如何变化？请简述理由。（3）若在B点改用一个动滑轮来提升同样的物体G，不计动滑轮重、绳重和摩擦，拉力F'为多大？解析：（1）杠杆平衡时，F₁l₁=F₂l₂。A点物体的拉力为阻力F₂=G=6N，阻力臂l₂=AO；B点的力F为动力F₁，动力臂l₁=OB。已知AO:OB=2:1，设AO=2k，OB=k。则F×OB=G×AO，即F×k=6N×2k，解得F=12N。（2）当F方向改为斜向右上方时，动力F的力臂l₁'（从O点到斜向右上方力F作用线的垂直距离）将小于OB（原动力臂）。因为阻力和阻力臂不变，根据杠杆平衡条件F₁l₁=F₂l₂，动力臂减小，所以所需的动力F会增大。（3）动滑轮省一半力，不计动滑轮重、绳重和摩擦时，拉力F'=G/2=6N/2=3N。（四）针对练习5.如图所示，用一个重为10N的动滑轮来提升重为50N的物体，不计绳重和摩擦，则绳子自由端的拉力为N。若物体被提升2m，则绳子自由端移动的距离为m，在此过程中，拉力做的有用功为J，总功为J。参考答案与点拨针对练习答案：1.C（点拨：羊角锤拔钉子时，动力臂远大于阻力臂，是省力杠杆。）2.A（点拨：体积相同的铁块和铝块，铁块更重，初始平衡时G铁l铁=G铝l铝。浸没水中后，两者受到的浮力相等（F浮=ρ水gV排），则左侧力变为G铁-F浮，右侧为G铝-F浮。由于G铁>G铝，且初始G铁/G铝=l铝/l铁<1，故(G铁-F浮)l铁-(G铝-F浮)l铝=(G铁l铁-G铝l铝)-F浮(l铁-l铝)=0-F浮(l铁-l铝)。因为G铁>G铝且G铁l铁=G铝l铝，所以l铁<l铝，故(l铁-l铝)为负，所以整体为正，左端下沉。）3.B（点拨：定滑轮不省力，不计摩擦时F=G。）4.C（点拨：同一物体提升同样高度，有用功W有=Gh不变；机械效率提高，意味着额外功减少，总功W总=W有+W额也减少。）5.30；4；100；120（点拨：n=2，F=(G物+G动)/2=(50N+10N)/2=