山東省泰安市中考物理一輪復習 第12章 簡單機械課件

第第十二十二 章章 簡單機械簡單機械 考點梳理過關(guān)過關(guān)考點1 杠桿定義一根硬棒，在力的作用下能繞著固定點轉(zhuǎn)動，這根硬棒就是杠桿五要素支點 杠桿繞其轉(zhuǎn)動的點，用字母O表示動力 使杠桿轉(zhuǎn)動的力叫做動力，用符號F1表示阻力 阻礙杠桿轉(zhuǎn)動的力叫做阻力，用符號F2表示動力臂從支點到動力作用線的距離叫做動力臂，用符號l1表示阻力臂從支點到阻力作用線的距離叫做阻力臂，用符號l2表示1杠桿的基本知識2.杠桿的平衡條件：動力動力臂阻力阻力臂，用公式表達為F1L1F2L2.分類力臂關(guān)系力的關(guān)系特點舉例省力杠桿L1L2F1F2省力，費距離撬棒、起子等費力杠桿L1F2費力，省距離 釣魚竿、鑷子等等臂杠桿L1L2F1F2不省力，不費距離 天平、定滑輪等3杠桿的分類辨一辨 1.杠桿可直可彎，但一定是硬棒；杠桿一定有支點，且支點固定不動( )2杠桿的力臂是支點到力的作用點連線的距離( )分類分類定義定義實質(zhì)實質(zhì)優(yōu)點優(yōu)點缺點缺點圖示圖示定滑輪工作時，中間的軸固定不動的滑輪等臂杠桿可改變力的方向不省力動滑輪轉(zhuǎn)軸和重物一起移動的滑輪動力臂為阻力臂兩倍的杠桿能省一半的力多移動一倍的距離考點考點2 滑輪1動滑輪和定滑輪定義定義 定滑輪和動滑輪組合在一起即為滑輪組優(yōu)缺優(yōu)缺點點滑輪組由若干個定滑輪和動滑輪組合而成，既省力又可以改變力的方向，但同時要多移動距離省力省力規(guī)律規(guī)律在不考慮繩重和摩擦力的情況下，使用滑輪組時，有幾段繩子與動滑輪連接，所用的拉力就是物體和動滑輪總重力的幾分之一，即連接連接“偶定奇動”，即當繩子的段數(shù)是偶數(shù)時，第一段繩子要掛在定滑輪上；如果繩子的段數(shù)是奇數(shù)時，第一段繩子要掛在動滑輪上繩子與物體通過距離的關(guān)系：若用s表示繩子通過的距離，用h表示物體通過的距離，n表示繩子的段數(shù)，則snh2.滑輪組3.斜面(1)由于斜面的長度總是大于高度，所以拉力總是小于物體的重力，即使用斜面可以省力.(2)斜面高度相同時，斜面越長越省力.4輪軸(1)結(jié)構(gòu)：由輪和軸組成，能繞共同的軸轉(zhuǎn)動的裝置叫做輪軸(2)特點：如果動力加在輪上，阻力加在軸上，此時輪軸是一個省力杠桿，且輪半徑與軸半徑之比越大越省力.項目項目說明說明公式公式有用有用功功使用機械做功時，對人們有用的功叫有用功一般來說，機械對物體所做的功是有用功W有G物h額外額外功功對人們沒用但又不得不做的功叫額外功一般來說，克服機械自身的重力或機械間的摩擦所做的功是額外功W額G動h(滑輪組)總功總功外力對機械所做的功是總功，在數(shù)值上等于有用功與額外功的總和W總W有W額或W總Fs機械機械效率效率有用功跟總功的比值叫做機械效率由于使用任何機械都要做額外功，所以機械效率總是小于1且沒有單位考點3 機械效率辨一辨辨一辨 1.同一滑輪組，提升的物重不同，機械效率相同( )2.使用機械時，不得不做一些額外功，所以機械效率總是小于1.()3.使用機械可以省力或省距離，但不能省功()【思路點撥】同一滑輪組，提升的物重不同，機械效率不同，物重越重，機械效率越高；使用任何機械都不能省功.重重點點圖圖片片命命題題點點1.杠桿如圖12.11所示，用撬棒撬石頭，撬棒是省力杠桿在力的方向不變的情況下，要用更小的力撬起石頭，他的手應該向遠離(選填“遠離”或“靠近”)支點O的方向移動圖中O為支點，F(xiàn)1的力臂為L1，F(xiàn)2的力臂為L2，當杠桿平衡時，F(xiàn)1與F2的定量關(guān)系式為F1L1F2L2.2.定滑輪和動滑輪如圖12.22所示，甲裝置是定滑輪，使用它的目的是改變力的方向.乙裝置是動滑輪，使用它的目的是可以省力.裝置甲的機械效率高.重點難點突破突破找支點杠桿繞著轉(zhuǎn)動的一個固定點畫力線畫好動力作用線和阻力作用線，必要時用虛線將力的作用線（或反向）延長作垂線從支點O向力的作用線引垂線（畫垂足），垂線段就是力臂標力臂用大括號或箭頭標出，并在旁邊標注L1或L2表示動力臂或阻力臂【例1】 2017溫州中考小明在按壓式訂書機的N點施加壓力，將訂書機釘入M點下方的紙條中，能正確表示他使用該訂書機時的杠桿示意圖的是(A)【思路點撥】據(jù)圖可知，當按壓訂書機時，轉(zhuǎn)軸會繞著訂書機左邊的固定點轉(zhuǎn)動，該固定點即為支點，所按壓的那一點，即為動力作用點，方向向下；而裝訂的物體對訂書機有一個向上的阻力，該點就是阻力作用點，阻力的方向是向上的.變式運用 1、2016遵義中考手機自拍已成一種時尚如圖所示是使用自拍桿輔助手機進行自拍時的示意圖，將自拍桿看作一個杠桿，請在圖中畫出力F1和F2的力臂L1和L2.過支點O引動力作用線的垂線，標垂足，即為動力臂L1；延長阻力作用線，過支點引阻力作用線的垂線，標垂足，即為阻力臂L2.類型2 杠桿的分類判斷杠桿種類的方法【例2】 2017德州中考如圖所示的四種情景中，使用的工具屬于費力杠桿的是(A)【思路點撥】食品夾，在使用過程中，動力臂小于阻力臂，是費力杠桿；裁紙刀、瓶蓋起子在使用過程中，動力臂大于阻力臂，是省力杠桿；天平，在使用過程中，動力臂等于阻力臂，既不省力也不費力，是等臂杠桿.變式運用 2、2017臨沂中考如圖所示的簡單機械，正常使用時費距離的是( )D 費距離的杠桿必然省力，省力杠桿動力臂比阻力臂要長，A、B屬于費力杠桿省距離，C是等臂杠桿，D是省力杠桿所以選擇D.類型3 機械效率的計算變式運用 32017自貢中考如圖所示，A物體重100N，在拉力F的作用下，以0.2m/s的速度在水平面上向左做勻速直線運動已知拉力F5N，滑輪組的機械效率為80%，試問：(1)5s內(nèi)拉力F所做的功是多少？(2)物體A受到水平地面的摩擦力大小是多少？重點實驗聚焦實驗17：探究杠桿的平衡條件【實驗裝置及結(jié)論】(1)杠桿平衡：杠桿保持水平并靜止，即為達到平衡狀態(tài)(2)實驗方法：實驗時，要改變力和力臂的大小，多做幾次實驗，以避免偶然性，找出普遍規(guī)律結(jié)論：杠桿的平衡條件是：動力動力臂阻力阻力臂，用公式表示：F1L1F2L2.【命題點全梳理】1實驗時，使杠桿在水平位置平衡的原因有兩個：一是杠桿自身重力的力臂為零，消除杠桿自身重力對杠桿平衡的影響；二是由于動力和阻力的方向都與杠桿垂直，杠桿靜止時處于水平位置，則支點到力的作用線的距離等于支點到力的作用點的距離，在實驗時可直接從杠桿上讀出力臂的大小2實驗開始時調(diào)節(jié)杠桿平衡的方法：哪端高，把平衡螺母向哪端調(diào)節(jié)，或者杠桿向哪邊偏，就把平衡螺母向反方向調(diào)節(jié)3實驗前，通過調(diào)節(jié)杠桿兩端的平衡螺母，使杠桿在水平位置平衡在實驗過程中，不能再通過調(diào)節(jié)平衡螺母來使杠桿在水平位置重新平衡，只能通過改變鉤碼的數(shù)目或調(diào)節(jié)鉤碼的位置使杠桿重新平衡.【例1】 2017成都中考在“探究杠桿的平衡條件”實驗中，每個鉤碼重力相等，杠桿刻度均勻.(1)平衡時，應該讓杠桿靜止在水平位置.(2)小周同學所在實驗小組完成某次操作后，實驗現(xiàn)象如圖1所示，他們記錄的數(shù)據(jù)為：動力F11.5N，動力臂L10.1m，阻力F21N，則阻力臂L20.15m.(3)下列四個因素中，不會帶來實驗誤差的是A.A.鐵架臺自身的重力足夠大B.單個鉤碼的重力不完全相等C.懸掛鉤碼的繩套重力偏大D.杠桿與轉(zhuǎn)軸之間的摩擦偏大(4)小周同學所在實驗小組在完成規(guī)定實驗后，他們想進一步探究，如果杠桿受到F2、F3兩個阻力，結(jié)果會怎樣？通過實驗，他們得到了如圖2所示的結(jié)果根據(jù)這個結(jié)果，可以初步得出，在這種情況下杠桿的平衡條件為：F1L1F3L3F2L2.(F1、F2、F3的力臂分別用L1、L2、L3表示)【思路點撥】(1)為了便于從杠桿上直接讀取力臂，在進行實驗時應該使杠桿在水平位置平衡；(2)由杠桿平衡條件F1L1F2L2求出力臂L2；(3)鐵架臺自身的重力足夠大的目的是使杠桿穩(wěn)定，但對杠桿的平衡無影響；單個鉤碼的重力不完全相等，則多個鉤碼總重力無法確定，對實驗結(jié)果有影響；懸掛鉤碼的繩套重力偏大，會對力的真實值有影響；杠桿與轉(zhuǎn)軸之間的摩擦偏大會影響杠桿的靈敏，對測量結(jié)果造成誤差；(4)設(shè)一個鉤碼的重力為G，杠桿一個格的長度為L，根據(jù)杠桿平衡條件可知，杠桿右側(cè)F3L3F2L22GL2G3L8GL；杠桿左側(cè)F1L14G2L8GL，故左側(cè)等于右側(cè)，故F3L3F2L2F1L1.命題挖掘 在探究“杠桿平衡條件”的實驗中，采用了如圖所示的實驗裝置.(5)調(diào)節(jié)平衡時，應該使它在水平位置平衡根據(jù)圖示杠桿所處的位置，應將平衡螺母向左(選填“右”或“左”)調(diào)整.(6)掛上鉤碼，正確調(diào)節(jié)使杠桿再次平衡此時掛在杠桿上的鉤碼施加的動力、阻力方向恰好與杠桿垂直，掛鉤碼位置所對應的刻度值就等于力臂.(7)某小組同學在杠桿左右兩側(cè)分別掛上不同數(shù)量的鉤碼，同時調(diào)節(jié)平衡螺母使杠桿平衡，你認為他們的做法是錯誤(選填“正確”或“錯誤”)的.(8)實驗的結(jié)果如下表所示.動力動力( (F F1 1/N)/N)動力臂動力臂( (L L1 1/cm)/cm)阻力阻力( (F F2 2/N)/N)阻力臂阻力臂( (L L2 2/cm)/cm)366325524224369234264428甲同學分析實驗數(shù)據(jù)后認為杠桿平衡的條件是：動力動力臂阻力阻力臂乙同學分析實驗數(shù)據(jù)后認為杠桿平衡的條件是：動力動力臂阻力阻力臂兩個同學都認為自己是對的，對方是錯誤的那么你認為他們中正確的應該是乙同學，原因是甲同學的結(jié)論僅從部分實驗數(shù)據(jù)分析得到，不是所有實驗數(shù)據(jù)都滿足他總結(jié)的結(jié)論.(9)下列正在使用中的杠桿：用鑷子取砝碼、用扳手擰螺母、用羊角錘拔釘子，屬于費力杠桿的是鑷子.實驗18：測量滑輪組的機械效率【實驗裝置及結(jié)論】(1)實驗器材：滑輪組、鉤碼、彈簧測力計、刻度尺(2)功的計算：有用功W有Gh，拉力所做的功為總功，即W總Fs，則額外功W額W總W有.(3)測量原理：機械效率公式結(jié)論：用同一滑輪組提升不同的重物，提升的重物重力越大，機械效率越高；用不同的滑輪組提升相同的重物，動滑輪越重，機械效率越低【命題點全梳理】1實驗時要對測量儀器進行調(diào)節(jié)，例如彈簧測力計在使用前要調(diào)零2實驗時，應豎直向上勻速拉動彈簧測力計其目的是使彈簧測力計的示數(shù)穩(wěn)定，便于讀出拉力的大小3對某一滑輪組來說，s、h與承擔動滑輪的繩子段數(shù)n之間的關(guān)系為snh，由機械效率公式 ,可見，對于某一確定的滑輪組來說，可以不使用刻度尺測h和s的具體值.【例2】 2017宿遷中考有人說，同一機械的機械效率是不變的小華設(shè)計了“探究滑輪組機械效率與所提升重物質(zhì)量的關(guān)系”實驗，來檢驗此說法是否正確.(1)用筆畫線代替繩子，在圖甲中畫出最省力的繩子繞法.(2)如圖乙所示，小華在實驗中保持滑輪組不變，改變重物的質(zhì)量，通過彈簧測力計勻速拉動繩子使重物緩緩上升，測得數(shù)據(jù)如下表(g取10N/kg)：序號序號重物質(zhì)量重物質(zhì)量重物上升距離重物上升距離 彈簧測力計示數(shù)彈簧測力計示數(shù)繩端移動距離繩端移動距離機械效率機械效率10.1101.12045.5%20.2101.62030.3102.12071.4%第2次實驗中的機械效率是62.5%；根據(jù)表中數(shù)據(jù)可以得到，滑輪組的機械效率隨所提升重物質(zhì)量的增大而增大.【思路點撥】(1)由一個定滑輪和一個動滑輪組成的滑輪組，最省力的繞線方法是n3；(2)第2次實驗中的機械效率根據(jù) 求出；由表中數(shù)據(jù)可知，滑輪組的機械效率隨所提升重物質(zhì)量的增大而增大.命題挖掘 在“探究影響滑輪組機械效率的因素”實驗中，小紅用如圖所示的滑輪組分別做了三次實驗，第一次使用塑料滑輪，第二次使用鋁制滑輪，第三次使用鐵制滑輪，實驗數(shù)據(jù)記錄如下表：(3)這個實驗使用的測量工具是刻度尺和彈簧測力計.(4)在實驗操作中應豎直向上勻速拉動彈簧測力計.(5)在表中的空格處，第三次實驗的機械效率為40%.(6)從實驗數(shù)據(jù)分析可知：提升同一物體，動滑輪越重，滑輪組的機械效率越低.(7)若不計繩重與摩擦，用圖中所示鋁制滑輪裝置提起5N的物體時，測力計的讀數(shù)為3N，則鋁制滑輪的重力是4N；若用此裝置提起8N的物體，測力計的讀數(shù)是4N.六年真題全練命題點1 杠桿的分類考查的重點是常見杠桿類別的判斷；解題關(guān)鍵是會正確作出杠桿示意圖，然后依據(jù)動力臂與阻力臂大小比較作出判斷，題型以選擇題為主.12015泰安中考下列工具中，正常使用時屬于省力杠桿的是( )A定滑輪 B釣魚竿C托盤天平 D開瓶起子D 定滑輪在使用過程中，動力臂等于阻力臂，是等臂杠桿；釣魚竿在使用過程中，動力臂小于阻力臂，是費力杠桿；托盤天平在使用過程中，動力臂等于阻力臂，是等臂杠桿；開瓶起子在使用過程中，動力臂大于阻力臂，是省力杠桿22012泰安中考如圖所示的情景中，所使用的工具屬于費力杠桿的是()D A鉗子在使用過程中，動力臂大于阻力臂，是省力杠桿，不符合題意B.瓶起子在使用過程中，動力臂大于阻力臂，是省力杠桿，不符合題意C.用羊角錘起釘子時，羊角錘在使用過程中，動力臂大于阻力臂，是省力杠桿，不符合題意D.用鑷子夾砝碼時，鑷子在使用過程中，動力臂小于阻力臂，是費力杠桿，符合題意32013泰安中考如圖所示的用具中，屬于費力杠桿的是()A 鑷子在使用過程中，動力臂小于阻力臂，是費力杠桿；鉗子、起子、剪子在使用過程中，動力臂大于阻力臂，都是省力杠桿42017泰安中考如圖所示的四種用具中，正常使用時屬于省力杠桿的是()B 天平在使用過程中，動力臂等于阻力臂，屬于等臂杠桿，故A錯誤；裁紙刀在使用過程中，動力臂大于阻力臂，屬于省力杠桿，故B正確；筷子在使用時，動力臂小于阻力臂，屬于費力杠桿，故C錯誤；釣魚竿在使用時，動力臂小于阻力臂，屬于費力杠桿，故D錯誤猜押預測 1、2017麗水中考如圖所示，使用時屬于費力杠桿的是( )A 用鑷子夾石塊，在使用過程中，動力臂小于阻力臂，是費力杠桿，故A正確；用瓶起子開瓶蓋，在使用過程中，動力臂大于阻力臂，是省力杠桿，故B錯誤；用羊角錘拔釘子，在使用過程中，動力臂大于阻力臂，是省力杠桿，故C錯誤；天平在使用過程中，動力臂等于阻力臂，是等臂杠桿，故D錯誤故選A.命題點2 杠桿平衡條件的應用考查的重點是杠桿示意圖的畫法及有關(guān)判斷，題型以選擇題、作圖題為主. 52016泰安中考如圖所示，一輕質(zhì)杠桿AC可繞支點O自由轉(zhuǎn)動，在B點掛一重為G的物體為使杠桿在水平位置保持平衡，畫出施加在杠桿上最小力F的示意圖根據(jù)杠桿平衡條件可知，杠桿平衡時，杠桿受力越小，對應的力臂就越長C點離支點最遠，故最長的力臂為OC，過C點作垂直于OC的作用力F，即最小的力62014泰安中考如圖為吊車從圖示位置向上起吊貨物的工作示意圖，利用伸縮撐桿可使吊臂繞O點緩慢轉(zhuǎn)動，伸縮撐桿為圓弧狀，伸縮時伸縮撐桿對吊臂的支持力始終與吊臂垂直下列說法正確的是()A勻速緩慢頂起吊臂的過程中，伸縮撐桿的支持力大小不變B勻速緩慢頂起吊臂的過程中，伸縮撐桿的支持力漸漸變小C勻速緩慢頂起吊臂的過程中，伸縮撐桿的支持力漸漸變大D吊臂是一個省力的杠桿B 如圖畫出動力臂和阻力臂，動力臂L1小于阻力臂L2，根據(jù)杠桿平衡條件，動力大于阻力，是費力杠桿吊車吊起貨物的過程中，阻力不變，阻力臂減小，動力臂不變，動力減小，所以支持力逐漸變小猜押預測 2、2016鎮(zhèn)江中考如圖，輕桿OA可繞O點自由轉(zhuǎn)動，用細線將15N的重物掛在A處，小林在B處用豎直向上的拉力提住輕桿，OB和BA長度之比為35，下列問題中，輕桿始終在水平位置處于平衡(1)此杠桿類型與 (選填“釣魚竿”或“羊角錘”)相同(2)拉力大小為 N.(3)若僅增加物重，則拉力的變化量與物重的變化量之比為 .(4)若拉力方向變?yōu)閳D中虛線所示方向，則拉力將變 .釣魚竿4083大命題點3 機械效率的計算考查的重點是有關(guān)機械效率的計算.解題關(guān)鍵是知識與理解有用功、額外功、總功及機械效率的計算公式.一般以選擇題或計算題的形式出現(xiàn)。72015泰安中考分別用如圖所示的甲、乙兩個滑輪組，在5s內(nèi)將重為100N的物體G勻速提升2m，每個滑輪的重均為10N.不計繩重及摩擦，此過程中()AF甲小于F乙B甲的機械效率小于乙的機械效率CF甲做的功大于F乙做的功DF甲做功的功率等于F乙做功的功率D82012泰安中考如圖所示，工人師傅用250N的力將重400N的物體勻速提升1m，在此過程中滑輪組的機械效率是( )A80% B62.5% C125% D20%A92013泰安中考如圖所示的滑輪組的機械效率是75%，物體重力為150N.用滑輪組勻速將物體提升2m，所用拉力F為 N.100102016泰安中考如圖所示，某人用滑輪組勻速提升重為720N的物體的過程中，他對水平地面的壓強為5103Pa，已知滑輪組的機械效率是75%，他雙腳與水平地面的接觸面積是4102m2，求：(1)他對繩子的拉力；(2)此人所受的重力112014泰安中考一輛質(zhì)量是3.5103kg的汽車不慎陷入泥濘地面，汽車司機組織人們用如圖所示的滑輪組將汽車拖出已知整個過程中，水平拉力F是1103N，汽車沿水平方向勻速移動了2m，滑輪組的機械效率為90%.求：(1)拉力F做的總功(2)有用功為多大？(3)汽車受到的阻力大小122017泰安中考如圖是工人利用滑輪組提升重為810N物體的示意圖，某段過程中物體勻速上升的速度為0.1m/s，工人拉力F的功率為90W，物體上升10s拉力F克服滑輪組的摩擦做的功是60J，不計繩重求：(1)工人拉繩子的速度；(2)滑輪組的機械效率；(3)滑輪組中的動滑輪的重力猜押預測 3、2015濰坊中考建筑工人要向樓上運送貨物，為了省力，他在一個斜面上安裝了一個滑輪組，做成如圖所示的裝置，斜面的傾角為30且固定在水平面上工人用400N的力拉繩子，重為500N的貨物沿斜面勻速向上運動6m所用時間為20s，求此過程中：(1)重物沿斜面勻速運動的速度大?。?2)工人提升重物做的有用功；(3)該裝置的機械效率