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1、專題五簡單機(jī)械考點(diǎn)一 考點(diǎn)二 考點(diǎn)三 考點(diǎn)一杠桿 近8年我省中考在2016年第7題考查作杠桿的最小動(dòng)力臂,2012年第9題考查找杠桿的支點(diǎn)、畫動(dòng)力臂?？荚囌f明要求知道杠桿的定義,能正確作出力臂?？键c(diǎn)一 考點(diǎn)二 考點(diǎn)三 1.動(dòng)力和阻力都是作用在杠桿上的力,作用點(diǎn)在杠桿上,如釣魚竿釣魚時(shí),阻力是魚對竿的拉力,而不是魚的重力;2.動(dòng)力和阻力的方向可能相同,也可能相反,但兩者使杠桿轉(zhuǎn)動(dòng)的方向是相反的?？键c(diǎn)一 考點(diǎn)二 考點(diǎn)三 典例1( 2017四川廣元 )如圖所示,工人用一根硬棒以O(shè)為支點(diǎn),想在A點(diǎn)施加最小的力撬動(dòng)石頭,請畫出最小動(dòng)力F1的示意圖和阻力F2的力臂L2?！窘馕觥窟^支點(diǎn)O向阻力F2的作用線作

2、垂線,支點(diǎn)到垂足的距離即是F2的力臂L2;根據(jù)杠桿平衡條件“動(dòng)力動(dòng)力臂=阻力阻力臂”可知,在阻力與阻力臂的乘積一定的情況下,要使動(dòng)力最小,則動(dòng)力臂必須最長,由圖可知,OA作動(dòng)力臂時(shí),動(dòng)力臂最長,過A點(diǎn)作OA垂直向下的垂線即可得到最小動(dòng)力F1的示意圖?？键c(diǎn)一 考點(diǎn)二 考點(diǎn)三 考點(diǎn)一 考點(diǎn)二 考點(diǎn)三 【技巧點(diǎn)撥】杠桿的力臂在杠桿的五要素中,較難的是找力臂,只有找到力臂才能利用杠桿平衡條件分析杠桿問題。解決此類問題,首先要排除無關(guān)因素,將實(shí)物等效為杠桿模型,然后再根據(jù)定義依次找到杠桿的支點(diǎn)、作用力和力臂?？键c(diǎn)一 考點(diǎn)二 考點(diǎn)三 典例2下列關(guān)于杠桿的說法中,正確的是( )A.從支點(diǎn)到動(dòng)力作用點(diǎn)的距離叫

3、做動(dòng)力臂B.杠桿平衡時(shí),作用在杠桿的動(dòng)力和阻力的方向一定相反C.支點(diǎn)可以在杠桿的端點(diǎn),也可以在力的作用線之間D.杠桿的長度等于動(dòng)力臂和阻力臂之和【解析】動(dòng)力臂是支點(diǎn)到動(dòng)力作用線的距離;動(dòng)力和阻力的方向可能相同,也可能相反,但兩者使杠桿轉(zhuǎn)動(dòng)的方向是相反的;支點(diǎn)可以在杠桿的端點(diǎn),也可以在力的作用線之間;力臂是力的作用線到支點(diǎn)間的垂直距離,不一定等于杠桿的長度,C項(xiàng)正確。【答案】 C考點(diǎn)一 考點(diǎn)二 考點(diǎn)三 1.( 2017甘肅慶陽 )如圖所示為生活中使用的“開瓶起子”,請?jiān)趫D中畫出作用在“開瓶起子”上動(dòng)力F1的力臂和阻力F2的示意圖。考點(diǎn)一 考點(diǎn)二 考點(diǎn)三 考點(diǎn)二杠桿平衡條件與杠桿種類 近8年我省中

4、考常在選擇題考查利用杠桿平衡條件計(jì)算作用力大小及關(guān)系?？荚囌f明要求能利用杠桿平衡條件的關(guān)系式進(jìn)行簡單的計(jì)算。1.杠桿平衡:杠桿平衡是指杠桿處于靜止或勻速轉(zhuǎn)動(dòng)狀態(tài)。 2.杠桿平衡條件:動(dòng)力動(dòng)力臂=阻力阻力臂,即F1l1=F2l2。 考點(diǎn)一 考點(diǎn)二 考點(diǎn)三 3.杠桿分類 考點(diǎn)一 考點(diǎn)二 考點(diǎn)三 典例3如圖所示,在探究“杠桿平衡條件”的實(shí)驗(yàn)中,調(diào)節(jié)杠桿在水平位置平衡后,在A點(diǎn)懸掛4個(gè)鉤碼( 每個(gè)鉤碼重0.5 N ),用調(diào)好的彈簧測力計(jì)沿豎直方向拉杠桿上的B點(diǎn),使杠桿再次平衡,則彈簧測力計(jì)的示數(shù)為N;將測力計(jì)轉(zhuǎn)向圖中虛線方向的過程中,始終保持杠桿平衡,則測力計(jì)的示數(shù)將( 選填“變大”“變小”或“不變”

5、 )。 考點(diǎn)一 考點(diǎn)二 考點(diǎn)三 【解析】設(shè)杠桿上一個(gè)小格的長度為L,根據(jù)杠杠的平衡條件可得40.5 N4L=F8L,解得F=1 N;當(dāng)彈簧測力計(jì)在B處豎直向上拉時(shí),拉力的方向豎直向上與杠桿垂直,動(dòng)力臂等于支點(diǎn)到力的作用點(diǎn)的距離;當(dāng)彈簧測力計(jì)逐漸向右傾斜時(shí),拉力的方向不再與杠桿垂直,動(dòng)力臂變小,根據(jù)杠桿平衡條件可知,動(dòng)力變大,即彈簧測力計(jì)的示數(shù)變大。【答案】 1變大考點(diǎn)一 考點(diǎn)二 考點(diǎn)三 【變式拓展】典例3中,若將測力計(jì)向虛線的反方向轉(zhuǎn)動(dòng),始終保持杠桿平衡,則測力計(jì)的示數(shù)又會(huì)如何變化?【答案】 變大考點(diǎn)一 考點(diǎn)二 考點(diǎn)三 【類型突破】杠桿平衡條件的應(yīng)用1.求其中一個(gè)作用力的大小:直接將已知數(shù)據(jù)代

6、入公式F1l1=F2l2求解;2.判斷杠桿是否平衡:通過比較F1l1和F2l2的大小可判斷。兩者相等,那么杠桿平衡,若不等杠桿就會(huì)向力和力臂乘積較大的一方偏轉(zhuǎn);3.力和力臂的變化,題中都會(huì)給出一些定量和變量,利用公式F1l1=F2l2進(jìn)行分析?？键c(diǎn)一 考點(diǎn)二 考點(diǎn)三 典例4如圖所示,重力為G的均勻木棒豎直懸于O點(diǎn),在其下端施一始終垂直于棒的拉力F,讓棒緩慢轉(zhuǎn)到圖中虛線所示位置,在轉(zhuǎn)動(dòng)的過程中 ( )A.動(dòng)力臂逐漸變大B.阻力臂逐漸變大C.動(dòng)力F保持不變D.動(dòng)力F逐漸減小【解析】本題應(yīng)先確定阻力臂、動(dòng)力臂的變化,然后根據(jù)杠桿平衡的條件( 動(dòng)力乘以動(dòng)力臂等于阻力乘以阻力臂 )分析動(dòng)力的變化。由圖示

7、可知,木棒是一個(gè)杠桿,力F是動(dòng)力且始終垂直于木棒,則木棒的長度是動(dòng)力臂,木棒長度保持不變,動(dòng)力臂保持不變;木棒的重力是阻力,阻力大小不變,木棒在豎直位置時(shí),重力的力臂為0,轉(zhuǎn)動(dòng)過程中,重力力臂( 阻力臂 )逐漸增大,由杠桿平衡條件:GlG=Fl可知?jiǎng)恿的變化情況,B項(xiàng)正確。【答案】 B考點(diǎn)一 考點(diǎn)二 考點(diǎn)三 2.( 2017合肥50中三模 )如圖所示,C為AB的中點(diǎn),C點(diǎn)所掛物體重力G=20 N,杠桿自身重力忽略不計(jì),杠桿在拉力F作用下位于水平位置靜止,則關(guān)于該杠桿,下列說法正確的是 ( C )A.作用在A點(diǎn)、豎直向上的拉力F為40 NB.無論F的方向如何,該杠桿不可能是費(fèi)力杠桿C.用始終豎

8、直向上的力F拉杠桿,杠桿在豎直平面內(nèi)勻速轉(zhuǎn)動(dòng)的過程中所需拉力F的大小不變D.若拉力F的方向轉(zhuǎn)至虛線所示位置,仍使杠桿在水平位置平衡,則拉力F的大小不變考點(diǎn)一 考點(diǎn)二 考點(diǎn)三 【解析】因?yàn)閯?dòng)力臂是阻力臂的2倍,所以根據(jù)杠桿平衡條件可知,作用在A點(diǎn)、豎直向上的拉力F是阻力的一半,為10 N,A項(xiàng)錯(cuò)誤;F的方向不同,對應(yīng)的力臂的大小不同,其力臂可能小于阻力的力臂,所以可能是費(fèi)力杠桿,B項(xiàng)錯(cuò)誤;如果拉力F的方向始終豎直向上,則動(dòng)力臂和阻力臂的比值始終不變,而阻力也不變,所以根據(jù)杠桿平衡條件可知,拉力F的大小也不變,C項(xiàng)正確;如果拉力F的方向轉(zhuǎn)至虛線所示位置,則其力臂變小,其他條件不變時(shí),拉力F需增大,

9、D項(xiàng)錯(cuò)誤?？键c(diǎn)一 考點(diǎn)二 考點(diǎn)三 考點(diǎn)三滑輪和滑輪組 近8年我省中考未單純以滑輪或滑輪組為命題點(diǎn)進(jìn)行命題,對此點(diǎn)的考查常結(jié)合杠桿、機(jī)械功、機(jī)械效率等內(nèi)容綜合進(jìn)行考查。考試說明要求知道使用定滑輪和動(dòng)滑輪施力的特點(diǎn),能根據(jù)具體要求組裝滑輪組。1.定滑輪( 1 )定義:軸固定不動(dòng)的滑輪。( 2 )實(shí)質(zhì):等臂杠桿。 考點(diǎn)一 考點(diǎn)二 考點(diǎn)三 ( 3 )施力特點(diǎn):使用定滑輪不省力,但可以改變力的方向。 F=G( 不計(jì)摩擦、繩重、勻速拉動(dòng) )。 物體上升高度和繩自由端移動(dòng)的距離相等,即s=h。2.動(dòng)滑輪( 1 )定義:軸可以隨物體一起移動(dòng)的滑輪。( 2 )實(shí)質(zhì):動(dòng)力臂是阻力臂兩倍的杠桿。( 3 )施力特點(diǎn):

10、使用動(dòng)滑輪可以省力,但不改變力的方向,而且費(fèi)距離。設(shè)動(dòng)力為F,物體上升高度為h,繩自由端移動(dòng)的距離為s。 考點(diǎn)一 考點(diǎn)二 考點(diǎn)三 考點(diǎn)一 考點(diǎn)二 考點(diǎn)三 3.滑輪組( 1 )定義:定滑輪和動(dòng)滑輪組合在一起。考點(diǎn)一 考點(diǎn)二 考點(diǎn)三 以上所總結(jié)的省力規(guī)律是在提升重物時(shí)的規(guī)律,若不是用豎直方向的力提重物,那么動(dòng)力與物重之間是沒有上述關(guān)系的,比如沿水平方向使用滑輪或滑輪組,物重就不是阻力,而繩自由端移動(dòng)距離和物體移動(dòng)距離關(guān)系還是不變的。考點(diǎn)一 考點(diǎn)二 考點(diǎn)三 典例5( 2017浙江臺(tái)州 )小柯用圖中裝置提升重為400 N的物體,不計(jì)摩擦和滑輪自重,下列說法正確的是 ( )A.兩個(gè)滑輪均為定滑輪B.人將

11、繩子拉過1 m,物體也上升1 mC.物體勻速上升時(shí),人對繩子的拉力為200 ND.使用該裝置不能省力,但能改變力的方向【解析】由圖可知,該裝置下面的滑輪能隨物體一起上升,是動(dòng)滑輪,上面的滑輪是定滑輪,A項(xiàng)錯(cuò)誤;圖中繩子自由端移動(dòng)的距離是物體上升高度的2倍,所以人將繩子拉過1 m,物體只能上升0.5 m,B項(xiàng)錯(cuò)誤;不計(jì)摩擦和滑輪自重,使用動(dòng)滑輪能省一半的力,物體的重力為400 N,則拉力為200 N,C項(xiàng)正確;該裝置使用動(dòng)滑輪能省力、使用定滑輪能改變力的方向,所以使用該裝置既能省力,又能改變力的方向,D項(xiàng)錯(cuò)誤。【答案】 C考點(diǎn)一 考點(diǎn)二 考點(diǎn)三 3.如圖所示,某工人想利用滑輪組將200 N的重物

12、提升,請畫出最省力的繩子繞法,若不計(jì)動(dòng)滑輪重和摩擦,則在勻速拉動(dòng)過程中動(dòng)力F=50N。 實(shí)驗(yàn):探究杠桿的平衡條件 低頻考點(diǎn),考試說明要求能對杠桿平衡條件的實(shí)驗(yàn)探究過程作出正確的說明,以及如何得出正確結(jié)論。命題點(diǎn):1.調(diào)節(jié)杠桿在水平位置平衡的作用2.如何調(diào)節(jié)杠桿平衡3.實(shí)驗(yàn)多次測量的目的4.測力計(jì)豎直拉與斜拉示數(shù)的變化5.實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析6.實(shí)驗(yàn)評估7.實(shí)驗(yàn)結(jié)論1.實(shí)驗(yàn)?zāi)康?探究杠桿平衡時(shí)力和力臂的關(guān)系。2.實(shí)驗(yàn)器材:杠桿、鉤碼若干、鐵架臺(tái)、細(xì)線等。3.實(shí)驗(yàn)操作( 1 )將杠桿懸掛在鐵架臺(tái)上,調(diào)節(jié)杠桿兩端平衡螺母,使杠桿處于水平位置平衡。 ( 2 )在杠桿兩端懸掛適當(dāng)?shù)你^碼,并調(diào)整鉤碼的位置,使杠桿

13、在水平位置平衡,記下動(dòng)力、阻力、動(dòng)力臂、阻力臂。 ( 3 )改變鉤碼數(shù)量和它們離開支點(diǎn)的距離,使杠桿處于水平靜止?fàn)顟B(tài)。將得到的數(shù)據(jù)記錄下來。4.實(shí)驗(yàn)討論( 1 )實(shí)驗(yàn)前若杠桿左高右低,應(yīng)將平衡螺母向左調(diào)。 ( 2 )實(shí)驗(yàn)前將杠桿調(diào)到水平位置平衡的目的是排除杠桿自身重力對實(shí)驗(yàn)的影響,便于測量力臂。 ( 3 )實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)杠桿未平衡,不能通過調(diào)節(jié)平衡螺母來獲得杠桿的平衡。 ( 2017成都 )在“探究杠桿的平衡條件”實(shí)驗(yàn)中,每個(gè)鉤碼重力相等,杠桿刻度均勻。( 1 )平衡時(shí),應(yīng)該讓杠桿靜止在水平位置。 ( 2 )小周同學(xué)所在實(shí)驗(yàn)小組完成某次操作后,實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象如圖1所示,他們記錄的數(shù)據(jù)為:動(dòng)力F1=1.5

14、 N,動(dòng)力臂L1=0.1 m,阻力F2=1 N,則阻力臂L2=0.15m。 ( 3 )下列四個(gè)因素中,不會(huì)帶來實(shí)驗(yàn)誤差的是A。 A.鐵架臺(tái)自身的重力足夠大B.單個(gè)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(xué)所在實(shí)驗(yàn)小組在完成規(guī)定實(shí)驗(yàn)后,他們進(jìn)一步探究,如果杠桿受到F2、F3兩個(gè)阻力,結(jié)果會(huì)怎樣?通過實(shí)驗(yàn),他們得到了圖2所示的結(jié)果。根據(jù)這個(gè)結(jié)果,可以初步得到在這種情況下杠桿的平衡條件為:F1L1=F2L2+F3L3( F1、F2、F3的力臂分別用L1、L2、L3表示 )。 命題點(diǎn)1:作杠桿的力臂或作動(dòng)( 阻 )力的示意圖1.( 2016安徽第7題

15、 )拉桿式旅行箱可看成杠桿,如圖所示。已知OA=1.0 m,OB=0.2 m,箱重G=120 N。請畫出使箱子在圖示位置靜止時(shí),施加在端點(diǎn)A的最小作用力F的示意圖,且F=24N。 【解析】本題考查杠桿最小動(dòng)力的畫法和平衡條件的計(jì)算。在阻力、阻力臂不變的情況下,要求動(dòng)力最小,根據(jù)杠桿平衡條件可得動(dòng)力臂要最長,就是要把支點(diǎn)到動(dòng)力作用點(diǎn)的距離作為動(dòng)力臂,因?yàn)榱土Ρ鄞怪?故動(dòng)力的方向與動(dòng)力臂垂直向上。由杠桿平衡條件可得,GOB=FOA,即120 N0.2 m=F1.0 m,解得F=24 N。2.( 2012安徽第9題 )如圖所示,利用動(dòng)滑輪來提升一個(gè)物體,拉力F豎直向上。動(dòng)滑輪其實(shí)就是一個(gè)變形的杠桿

16、,請?jiān)趫D中標(biāo)出它的支點(diǎn)O,并畫出F的力臂L?！窘馕觥勘绢}考查動(dòng)力臂作圖。由圖可知,左端的繩子與動(dòng)滑輪相切的點(diǎn)為支點(diǎn)O,則過支點(diǎn)O作力F的垂線段即為力臂L。4.( 2015安徽第6題 )如圖,AB為能繞B點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)的輕質(zhì)杠桿,中點(diǎn)C處用細(xì)線懸掛一重物,在A端施加一個(gè)豎直向上大小為10 N的拉力F,使杠桿在水平位置保持平衡,則物重G=20N,若保持拉力方向不變,將A端緩慢向上提升一小段距離,在提升的過程中,拉力F將不變( 選填“增大”“不變”或“減小” )。 【解析】本題考查杠桿的平衡條件。如圖根據(jù)杠桿的平衡條件可知GBC=FBA,又由于C為AB的中點(diǎn),所以G=2F=20 N,若保持拉力方向不變,將A

17、端緩慢向上提升一小段距離,在提升的過程中重物G的力臂與拉力F的力臂的比值不變化,故拉力F的大小將不變。5.( 2014安徽第17題 )身高相同的兄弟二人同用一根重力不計(jì)的均勻扁擔(dān)抬起一個(gè)900 N的重物。已知扁擔(dān)長為1.8 m,重物懸掛點(diǎn)與哥哥的肩之間的距離OA=0.8 m,如圖所示。則 ( A )A.以哥哥的肩A為支點(diǎn),可計(jì)算出弟弟承擔(dān)的壓力為400 NB.以O(shè)為支點(diǎn),可計(jì)算出兄弟二人承擔(dān)的壓力之比為49C.以O(shè)為支點(diǎn),可計(jì)算出兄弟二人承擔(dān)的壓力之比為95D.以弟弟的肩B為支點(diǎn),可計(jì)算出哥哥承擔(dān)的壓力為600 N6.( 2013安徽第14題 )如圖,輕質(zhì)杠桿AB可以繞O點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng),在A點(diǎn)用細(xì)線懸掛一重物,在B點(diǎn)施加一豎直向下的動(dòng)力,使杠桿在水平位置保持平衡。若將動(dòng)力的方向改為沿虛線方向,仍使杠桿在水平位置保持平衡,則( D )A.動(dòng)力臂增大,動(dòng)力增大B.動(dòng)力臂增大,動(dòng)力減小C.動(dòng)力臂減小,動(dòng)力減小D.動(dòng)力臂減小,動(dòng)力增大【解析】本題考查杠桿的平衡條件。力臂是支點(diǎn)到力的作用線的垂線段長度。動(dòng)力的方向改為虛線方向后,動(dòng)力臂變短,根據(jù)杠桿平衡條件F1L1=F2L2,阻力、阻力臂都不變化,動(dòng)力臂變小,則動(dòng)力增大,D項(xiàng)正確。