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第二篇物質(zhì)科學 一 第19課時簡單機械 學用P91頁 一 杠桿考點1指認杠桿的支點 動力 阻力 動力臂和阻力臂a 1 杠桿的定義 在力的作用下 能繞固定點轉(zhuǎn)動的硬棒叫做杠桿 杠桿可以是直的 也可以是彎的 2 杠桿的五要素 動力 阻力 動力臂 阻力臂 3 動力和阻力的方向不一定相反 但作用效果一定相反 考點2繪制杠桿的動力臂和阻力臂圖示b 1 力臂是 的距離 而不是支點到力的作用點的距離 支點 支點到力的作用線 2 作力臂的步驟a 找出支點O的位置 b 畫出動力作用線和阻力作用線 c 從支點分別作動力作用線和阻力作用線的垂線段即為 和 考點3概述杠桿的平衡條件b 1 杠桿保持 或 狀態(tài) 稱為杠桿平衡 2 杠桿平衡的條件動力 動力臂 阻力 阻力臂 即 動力臂 阻力臂 靜止 勻速轉(zhuǎn)動 F1L1 F2L2 考點4應用杠桿的平衡條件解決簡單的問題c 1 2014 麗水 衢州 如圖所示 杠桿OAB能繞O點轉(zhuǎn)動 在A點掛一重物G 為保持杠桿在水平位置平衡 在B點分別作用的四個力中最小的是 A F1B F2C F3D F4 C 學用P92頁 2 2014 湖州 竹抻面 是我國傳統(tǒng)面點美食 如圖甲 在制作面團的過程中 讓一段毛竹的一端固定在繩扣中 人坐在另一端可以上下跳動 面團在毛竹不斷擠壓下變得更有韌性 如圖乙是它的原理圖 可以把毛竹視為一根杠桿 關于此杠桿的敘述中 正確的是 A B是支點B 杠桿在B點受到向下的力C 杠桿在B點受到的力大于F1D A點移動的距離小于B點移動的距離 C 3 義烏中考 如圖 一塊厚度 密度均勻的長方形水泥板放在水平地面上 用一豎直向上的力 欲使其一端抬離地面 則 A F甲 F乙 因為甲方法的動力臂長B F甲F乙 因為乙方法的阻力臂短D F甲 F乙 因為動力臂都是阻力臂的2倍 D 解析 兩次抬起水泥板時的情況如圖所示 在上述兩種情況下 動力克服的都是水泥板的重力 對于形狀規(guī)則質(zhì)地均勻的物體 其重心都在其幾何中心上 所以阻力臂都等于動力臂的二分之一 根據(jù)杠桿的平衡條件所以前后兩次所用的力相同 4 2013 金華 麗水 如圖是農(nóng)村曾用的舂米工具的結構示意圖 桿AB可繞O點轉(zhuǎn)動 桿右端均勻柱形物體的長度與桿右側的OB相等 桿AB的重力不計 柱形物體較重 1 若作用在A點的動力F方向始終豎直向下 則桿從水平位置緩慢轉(zhuǎn)動10 角的過程中 動力F大小的變化是 2 若作用在A點的動力F方向始終與桿垂直 則桿從水平位置緩慢轉(zhuǎn)動45 角的過程中 動力F大小的變化是 增大 先增大后減小 解析 1 作用在A點的動力F方向始終豎直向下 則桿從水平位置緩慢轉(zhuǎn)動10 角的過程中 動力臂減小 阻力臂增大 阻力不變 由杠桿平衡條件可知 動力F增大 2 當杠桿在水平位置時 阻力臂為L 杠桿從水平位置緩慢轉(zhuǎn)動45度的過程中 當杠桿上升的高度為L 2時 阻力臂最大 而杠桿轉(zhuǎn)動45度時 杠桿上升高度為因此阻力臂先變大后變小 由杠桿平衡可知 動力F先增大后減小 二 滑輪考點5辨認定滑輪 動滑輪和滑輪組a1 定滑輪 工作時軸固定不動的滑輪 2 動滑輪 工作時軸發(fā)生移動的滑輪 考點6知道定滑輪和動滑輪的特點a 考點7知道滑輪組的特點 限于兩個滑輪的滑輪組 a 1 滑輪組 由定滑輪跟動滑輪組成的滑輪組 2 特點 也能 考點8使用滑輪組 限于兩個滑輪的滑輪組 解決簡單的問題b使用滑輪組時 滑輪組用n段繩子拉物體 拉物體所用的力F就是物重的n分之一 即F n表示拉物體繩子數(shù) 既能改變用力的方向 省力 G n 5 2014 金華 義烏 如圖 用同一滑輪勻速提升同一重物 不計摩擦 圖中F1 F2 F3 F4之間的關系正確的是 A F1 F2B F3 F4C F1 F3D F2 F4 B 學用P93頁 6 2014 嘉興 舟山 使用機械可以極大地減輕人們的勞動強度 提高工作效率 1 如圖甲 工人在鋪設電纜時 要在轉(zhuǎn)彎處安裝一組導向輪 這組導向輪屬于 填 動滑輪 或 定滑輪 2 如圖乙 尖嘴鉗是常用的電工工具 刀刃部分靠近轉(zhuǎn)動軸 這是為了 從而在使用時更加省力 定滑輪 減小阻力臂 7 衢州中考 滑輪是工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中常用的一種簡單機械 甲同學用定滑輪進行了如圖所示的三個實驗 1 甲同學研究的問題是 2 研究該問題時 彈簧測力計的操作方法可以是 填序號 拉著重物保持靜止 勻速向下拉動重物 隨意拉動重物 使用定滑輪提升同一重物時 拉力的大小與拉力的方向是否有關 高頻點1認識杠桿例1 2014 十堰 下圖所列的杠桿中 屬于費力杠桿的是 答案 B 解析 A 鐵皮剪刀在使用過程中 動力臂大于阻力臂 是省力杠桿 B 理發(fā)剪刀在使用過程中 動力臂小于阻力臂 是費力杠桿 C 樹枝剪刀在使用過程中 動力臂大于阻力臂 是省力杠桿 D 鋼絲鉗在使用過程中 動力臂大于阻力臂 是省力杠桿 1 2013 株洲 室內(nèi)垃圾桶平時桶蓋關閉不使垃圾散發(fā)異味 使用時用腳踩踏板 桶蓋開啟 根據(jù)室內(nèi)垃圾桶的結構示意圖 可確定桶中有兩個杠桿在起作用 兩杠桿支點為O1 O2 則對應的杠桿分別為 A 省力杠桿省力杠桿B 省力杠桿費力杠桿C 費力杠桿費力杠桿D 費力杠桿省力杠桿 B 解析 如圖所示 用腳踩踏板時 O1點是支點 動力作用在A點 阻力作用在B點 腳踩下踏板時 動力臂大于阻力臂 屬于省力杠桿 桶蓋開啟時 支點是O2 動力作用在C點 阻力作用在D點 在打開蓋子的過程中 動力臂小于阻力臂 屬于費力杠桿 高頻點2杠桿平衡條件的應用例2 2014 安順 如圖甲所示 長1 6m 粗細均勻的金屬桿可以繞O點在豎直平面內(nèi)自由轉(zhuǎn)動 一拉力 位移傳感器豎直作用在桿上 并能使桿始終保持水平平衡 該傳感器顯示其拉力F與作用點到O點距離x的變化關系如圖乙所示 據(jù)圖可知金屬桿重 A 5NB 10NC 20ND 40N 答案 B 解析 金屬桿重心在中心上 力臂為L1 0 8m 取圖像上的一點F 20N L2 0 4m 根據(jù)杠桿的平衡條件 動力 動力臂 阻力 阻力臂GL1 FL2 G 0 8m 20N 0 4m解得 G 10N 2 2014 紹興 安全閥常作為超壓保護裝置 如圖是利用杠桿原理設計的鍋爐安全閥示意圖 閥的橫截面積S為6厘米2 OA AB 1 2 若鍋爐能承受的最大壓強為5 81 105帕 大氣壓強為1 01 105帕 則在B處應掛 牛的重物 若鍋爐承受的最大壓強減小 為保證鍋爐安全 應將重物向 填 左 或 右 移動 96 右 高頻點3杠桿的動態(tài)平衡分析例3 2013 自貢 如圖所示 一根粗細均勻的鐵棒AB靜止在水平地面上 現(xiàn)用力F將鐵棒從水平地面拉至豎直立起 在這個過程中 力F作用在B端且始終與鐵棒垂直 則用力F將 A 逐漸變大B 逐漸變小C 保持不變D 先變小后變大 答案 B 解析 在抬起的過程中 阻力F2不變 F與鐵棒始終垂直 所以動力臂L1不變 由于鐵棒的位置的變化 導致了阻力F2的阻力臂L2在變小 根據(jù)杠桿的平衡條件FL1 F2L2可知 L1 F2都不變 L2變小 所以F也在變小 學用P94 3 宜賓中考 如圖所示 一根鐵棒在水平拉力F的作用下 以O點為轉(zhuǎn)軸 由豎直逆時針勻速轉(zhuǎn)向水平位置的過程中 動力F與動力臂L的大小變化 A F增大 L增大B F減小 L減小C F增大 L減小D F減小 L增大 解析 當杠桿豎直時 動力F 阻力G 動力臂L1 阻力臂L2如下圖所示 由于重力的方向也豎直向下 C 因此重力的作用線穿過支點 因此阻力臂L2為零 動力臂為整個杠桿的長度 如圖中L1所示 當杠桿被拉到水平位置時 動力F 阻力G 動力臂L1 阻力臂L2 如圖所示 由圖可見 阻力臂變成了L2 變大了 動力水平 動力作用線穿過支點 動力臂L1 為零 杠桿由豎直被拉到水平時 阻力不變 阻力臂增大 動力臂減小 根據(jù)杠桿平衡條件 動力 動力臂 阻力 阻力臂 因此動力增大 高頻點4動 定滑輪的特點例4 2014 河南 把質(zhì)量相等的A B兩物體掛在如圖滑輪組下面 不計繩子 滑輪的重力和摩擦 放手后 A A上升B A下降C A B均靜止D 無法判斷 答案 B 解析 B所在的滑輪為動滑輪 動滑輪省一半的力 A所在的滑輪為定滑輪 定滑輪不省力 A與B質(zhì)量相等 重力相等 將B拉起只需A重力的一半即可 所以A下降 B上升 4 如圖所示為一種手搖升降晾衣架示意圖 它由4個定滑輪和兩個動滑輪組成 繩子的尾端繞在一個固定在墻壁的旋輪上 旋轉(zhuǎn)搖柄可以使晾衣架升降 假設在升降過程中衣架橫梁保持水平 請回答下列問題 1 假設衣服和晾衣架 含動滑輪 等的總重是50N 則靜止時繩子拉力是 N 各種摩擦力忽略不計 2 要使衣架橫梁上升1m 則繞進旋輪上的繩子長度是 m 3 通過增加滑輪 可以使此裝置更省力 請你提出正確的繞線方法 12 5 4 增加動滑輪的個數(shù) 提醒 此題為杠桿動態(tài)變化和做功的綜合題 考查了學生對杠桿動態(tài)變化過程中的力臂與力大小的理解 及在不同情況下做功大小的比較 例5 杭州中考 如圖所示 質(zhì)量分布均勻的長方體磚 平放在水平地面上 第一次用豎直向上的力F1只作用于ab的中點 第二次用豎直向上的力F2作用于bc的中點 都使它們在豎直方向上慢慢向上移動h h ab bc 則在上述過程中F1 F2 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 答案 等于等于等于 解析 F1和F2向上拉物體時 動力臂的長度均為阻力臂長度的2倍 則動力的大小也均為阻力大小的一半 即長方體磚重力大小的一半 F1和F2在豎直方向上均移動h 由W Fs得 F1和F2所做的功大小相等 在兩次移動過程中 重心移動的高度也相等 重力大小不變 則兩次克服重力所做的功也相等 提醒 考查對杠桿平衡條件的掌握和運用 根據(jù)題意知道阻力和動力臂不變是本題的關鍵 例6 2014 南寧 如圖所示 有一質(zhì)量不計的長木板 左端可繞O點轉(zhuǎn)動 在它的右端放一重為G的物塊 并用一豎直向上的力F拉著 當物塊向左勻速滑動時 木板始終在水平位置保持靜止 在此過程中 拉力F A 變小B 變大C 不變D 先變大后變小 答案 A 解析 如圖 長木板長為L 則動力臂為L 杠桿受到物體的壓力 阻力 F G 阻力臂為L2 杠桿平衡 F L F L2 G L2 由此可知 當物塊向左勻速滑動時 L2變小 F變小 例7 2013 湖州 如圖裝置為某學生在科技創(chuàng)新大賽時發(fā)明的可以直接測量液體密度的 密度天平 其制作過程和原理如下 選擇一根長1米的杠桿 調(diào)節(jié)兩邊螺母使杠桿在水平位置平衡 在左側離中點10厘米的A位置用細線固定一個質(zhì)量為150克 容積為80毫升的容器 右側用細線懸掛一質(zhì)量為50克的鉤碼 細線的質(zhì)量忽略不計 測量時往容器中加滿待測液體 移動鉤碼使杠桿在水平位置平衡 在鉤碼懸掛位置直接讀出液體的密度 1 該 密度天平 的 零刻度 應標在右端離支點O 厘米處 2 該 密度天平 的量程為多大 3 若將鉤碼的質(zhì)量適當增大 該 密度天平 的量程將 填 增大 減小 或 不變 答案 1 30 2 該 密度天平 的量程為0 1 25g cm3 3 增大 解析 1 根據(jù)杠桿的平衡條件公式F1L1 F2L2得 150g 10cm 50g L2 解得 L2 30cm 2 根據(jù)題意鉤碼移動至最右端 該 密度天平 達到最大量程 設OA為L1 O點距最右端的距離為L2 容器的質(zhì)量為m1 鉤碼的質(zhì)量為m2 容器中加滿液體的質(zhì)量為m 由F1L1 F2L2得 m1 m gL1 m2gL 2 已知 m1 150g m2 50g L 1 10cm L 2 50cm 代入上式解得 m 100g 3 當鉤碼的質(zhì)量適當增大時 說明杠桿一側的力增大 在力臂關系相同的情況下 另一側的力也會增大 即該 密度天平 的量程將增大 1 2014 泉州 如圖所示的生活用具 在使用中屬于費力杠桿的是 D 2 如圖所示 不計滑輪及繩重 以及滑輪與繩之間的摩擦 水平拉力為F 物體的重力為G 且在水平面上勻速向右滑動 物體所受的摩擦力的大小等于 A FB GC G 2D F 2 D 第2題圖 學用P95頁 3 涼山州中考 如圖所示 杠桿AOB用細線懸掛起來 當A端掛重物G1 B端掛重物G2時 杠桿平衡 此時OA恰好處于水平位置 AO BO 杠桿重力不計 則 A G1G2C G1 G2D 都有可能 A 第3題圖 解析 根據(jù)杠桿的平衡條件F1L1 F2L2可知 力與相應的力臂成反比關系 它們的杠桿示意圖如圖 AO BO LOA L OB 所以物體的重力G1 G2 4 眉山中考 如圖甲所示 長1m的粗細均勻的光滑金屬桿可繞O點轉(zhuǎn)動 桿上有一光滑滑環(huán) 用豎直向上的測力計拉著滑環(huán)緩慢向右移動 使桿保持水平狀態(tài) 測力計示數(shù)F與滑環(huán)離開O點的距離s的關系如圖所示 則桿重 A 500NB 50NC 100ND 10N C 第4題圖 解析 讀圖可知 當s OA 1m時 動力臂是阻力臂的二倍 根據(jù)杠桿平衡的條件F1L1 F2L2可知 此時的動力就是阻力的二分之一 讀圖乙可知 此時的動力F 50N 則桿重G 2F 2 50N 100N 5 2014 泰安 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保持不變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 吊臂是一個省力杠桿 B 第5題圖 6 2014 泰州 如圖所示的滑輪組 每個滑輪重為20N 繩重及摩擦不計 用它勻速提升重為100N的物體 所用的拉力F是 A 50NB 60NC 70ND 120N 解析 圖中繩子股數(shù)n 2 不計繩重及摩擦 所以拉力為 B 第6題圖 7 2014 煙臺 如圖所示 一根質(zhì)地均勻的木桿可繞O點自由轉(zhuǎn)動 在木桿的右端施加一個始終垂直于桿的作用力F 使桿從OA位置勻速轉(zhuǎn)到OB位置的過程中 力F的大小將 A 一直是變大的B 一直是變小的C 先變大 后變小D 先變小 后變大 C 第7題圖 8 2014 常德 搬運磚頭的獨輪車的有關尺寸如圖所示 車箱和磚頭總重G 1000N 推車時 人手向上的力F N 使用它可以 填 省力 或 省距離 解析 由FL1 GL2可得 F 1m 1000N 0 3m 故F 300N 因為獨輪車在使用過程中 動力臂大于阻力臂 所以是省力杠桿 可以省力 第8題圖 300 省力 9 2013 蘇州 某同學做探究杠桿平衡條件的實驗 1 實驗時 為了方便對力臂的測量 該同學先調(diào)節(jié)平衡螺母 使杠桿在 位置平衡 通過多次實驗 該同學得到了杠桿的平衡條件 2 實驗中 在杠桿上的A點掛四個重均為0 5N的鉤碼 用調(diào)好的彈簧測力計豎直向上拉杠桿上的B點 使杠桿水平平衡 如圖所示 測力計的示數(shù)是 N 如果將測力計沿圖中虛線方向拉 仍使杠桿在水平位置平衡 則測力計的示數(shù)將 填 變大 不變 或 變小 第9題圖 水平 1 變大 10 2014 德陽 如圖所示 質(zhì)量為70kg 邊長為20cm的正方體物塊A置于水平地面上 通過繩系于輕質(zhì)杠桿BOC的B端 杠桿可繞O點轉(zhuǎn)動 且BC 3BO 在C端用F 150N的力豎直向下拉杠桿 使杠桿在水平位置平衡 且繩被拉直 繩重不計 g取10N kg 求 1 物體A的重力G 2 繩對杠桿B端的拉力F拉 3 此時物體A對地面的壓強p 解 1 物體A的重力 G mg 70kg 10N kg 700N 第10題圖 2 由杠桿平衡條件有 F拉 BO F OC 則因繩對杠桿B端的拉力與杠桿B端對繩的拉力是一對相互作用力 大小相等 所以 F 拉 F拉 300N 3 對靜止的物體A受力分析可知 受到豎直向上的拉力和支持力 豎直向下的重力 由力的平衡條件可得 物體A受到的支持力 F支持 G F 拉 700N 300N 400N 因物體A對地面的壓力和地面對物體A的支持力是一對相互作用力 所以 物體A對地面的壓力 F壓 F支持 400N 受力面積 S 20cm 20cm 400cm2 0 04m2 A對地面的壓強