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1、專題五簡單機(jī)械考點一 考點二 考點三 考點一杠桿 近8年我省中考在2016年第7題考查作杠桿的最小動力臂,2012年第9題考查找杠桿的支點、畫動力臂?？荚囌f明要求知道杠桿的定義,能正確作出力臂?？键c一 考點二 考點三 1.動力和阻力都是作用在杠桿上的力,作用點在杠桿上,如釣魚竿釣魚時,阻力是魚對竿的拉力,而不是魚的重力;2.動力和阻力的方向可能相同,也可能相反,但兩者使杠桿轉(zhuǎn)動的方向是相反的?？键c一 考點二 考點三 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,想在A點施加最小的力撬動石頭,請畫出最小動力F1的示意圖和阻力F2的力臂L2?！窘馕觥窟^支點O向阻力F2的作用線作

2、垂線,支點到垂足的距離即是F2的力臂L2;根據(jù)杠桿平衡條件“動力動力臂=阻力阻力臂”可知,在阻力與阻力臂的乘積一定的情況下,要使動力最小,則動力臂必須最長,由圖可知,OA作動力臂時,動力臂最長,過A點作OA垂直向下的垂線即可得到最小動力F1的示意圖?？键c一 考點二 考點三 考點一 考點二 考點三 【技巧點撥】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、作用力和力臂?？键c一 考點二 考點三 典例2下列關(guān)于杠桿的說法中,正確的是( )A.從支點到動力作用點的距離叫

3、做動力臂B.杠桿平衡時,作用在杠桿的動力和阻力的方向一定相反C.支點可以在杠桿的端點,也可以在力的作用線之間D.杠桿的長度等于動力臂和阻力臂之和【解析】動力臂是支點到動力作用線的距離;動力和阻力的方向可能相同,也可能相反,但兩者使杠桿轉(zhuǎn)動的方向是相反的;支點可以在杠桿的端點,也可以在力的作用線之間;力臂是力的作用線到支點間的垂直距離,不一定等于杠桿的長度,C項正確。【答案】 C考點一 考點二 考點三 1.( 2017甘肅慶陽 )如圖所示為生活中使用的“開瓶起子”,請在圖中畫出作用在“開瓶起子”上動力F1的力臂和阻力F2的示意圖。考點一 考點二 考點三 考點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)行簡單的計算。1.杠桿平衡:杠桿平衡是指杠桿處于靜止或勻速轉(zhuǎn)動狀態(tài)。 2.杠桿平衡條件:動力動力臂=阻力阻力臂,即F1l1=F2l2。 考點一 考點二 考點三 3.杠桿分類 考點一 考點二 考點三 典例3如圖所示,在探究“杠桿平衡條件”的實驗中,調(diào)節(jié)杠桿在水平位置平衡后,在A點懸掛4個鉤碼( 每個鉤碼重0.5 N ),用調(diào)好的彈簧測力計沿豎直方向拉杠桿上的B點,使杠桿再次平衡,則彈簧測力計的示數(shù)為N;將測力計轉(zhuǎn)向圖中虛線方向的過程中,始終保持杠桿平衡,則測力計的示數(shù)將( 選填“變大”“變小”或“不變”

5、 )。 考點一 考點二 考點三 【解析】設(shè)杠桿上一個小格的長度為L,根據(jù)杠杠的平衡條件可得40.5 N4L=F8L,解得F=1 N;當(dāng)彈簧測力計在B處豎直向上拉時,拉力的方向豎直向上與杠桿垂直,動力臂等于支點到力的作用點的距離;當(dāng)彈簧測力計逐漸向右傾斜時,拉力的方向不再與杠桿垂直,動力臂變小,根據(jù)杠桿平衡條件可知,動力變大,即彈簧測力計的示數(shù)變大?！敬鸢浮?1變大考點一 考點二 考點三 【變式拓展】典例3中,若將測力計向虛線的反方向轉(zhuǎn)動,始終保持杠桿平衡,則測力計的示數(shù)又會如何變化?【答案】 變大考點一 考點二 考點三 【類型突破】杠桿平衡條件的應(yīng)用1.求其中一個作用力的大小: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,題中都會給出一些定量和變量,利用公式F1l1=F2l2進(jìn)行分析?？键c一 考點二 考點三 典例4如圖所示,重力為G的均勻木棒豎直懸于O點,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)動的過程中 ( )A.動力臂逐漸變大B.阻力臂逐漸變大C.動力F保持不變D.動力F逐漸減小【解析】本題應(yīng)先確定阻力臂、動力臂的變化,然后根據(jù)杠桿平衡的條件( 動力乘以動力臂等于阻力乘以阻力臂 )分析動力的變化。由圖示

7、可知,木棒是一個杠桿,力F是動力且始終垂直于木棒,則木棒的長度是動力臂,木棒長度保持不變,動力臂保持不變;木棒的重力是阻力,阻力大小不變,木棒在豎直位置時,重力的力臂為0,轉(zhuǎn)動過程中,重力力臂( 阻力臂 )逐漸增大,由杠桿平衡條件:GlG=Fl可知動力F的變化情況,B項正確。【答案】 B考點一 考點二 考點三 2.( 2017合肥50中三模 )如圖所示,C為AB的中點,C點所掛物體重力G=20 N,杠桿自身重力忽略不計,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、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的大小不變考點一 考點二 考點三 【解析】因為動力臂是阻力臂的2倍,所以根據(jù)杠桿平衡條件可知,作用在A點、豎直向上的拉力F是阻力的一半,為10 N,A項錯誤;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,所以可能是費力杠桿,B項錯誤;如果拉力F的方向始終豎直向上,則動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,拉力F需增大,

9、D項錯誤?？键c一 考點二 考點三 考點三滑輪和滑輪組 近8年我省中考未單純以滑輪或滑輪組為命題點進(jìn)行命題,對此點的考查常結(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滑輪施力的特點,能根據(jù)具體要求組裝滑輪組。1.定滑輪( 1 )定義:軸固定不動的滑輪。( 2 )實質(zhì):等臂杠桿。 考點一 考點二 考點三 ( 3 )施力特點:使用定滑輪不省力,但可以改變力的方向。 F=G( 不計摩擦、繩重、勻速拉動 )。 物體上升高度和繩自由端移動的距離相等,即s=h。2.動滑輪( 1 )定義:軸可以隨物體一起移動的滑輪。( 2 )實質(zhì):動力臂是阻力臂兩倍的杠桿。( 3 )施力特點:

10、使用動滑輪可以省力,但不改變力的方向,而且費距離。設(shè)動力為F,物體上升高度為h,繩自由端移動的距離為s。 考點一 考點二 考點三 考點一 考點二 考點三 3.滑輪組( 1 )定義:定滑輪和動滑輪組合在一起。考點一 考點二 考點三 以上所總結(jié)的省力規(guī)律是在提升重物時的規(guī)律,若不是用豎直方向的力提重物,那么動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,而繩自由端移動距離和物體移動距離關(guān)系還是不變的?？键c一 考點二 考點三 典例5( 2017浙江臺州 )小柯用圖中裝置提升重為400 N的物體,不計摩擦和滑輪自重,下列說法正確的是 ( )A.兩個滑輪均為定滑輪B.人將

11、繩子拉過1 m,物體也上升1 mC.物體勻速上升時,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,是動滑輪,上面的滑輪是定滑輪,A項錯誤;圖中繩子自由端移動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項錯誤;不計摩擦和滑輪自重,使用動滑輪能省一半的力,物體的重力為400 N,則拉力為200 N,C項正確;該裝置使用動滑輪能省力、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項錯誤。【答案】 C考點一 考點二 考點三 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,若不計動滑輪重和摩擦,則在勻速拉動過程中動力F=50N。 實驗:探究杠桿的平衡條件 低頻考點,考試說明要求能對杠桿平衡條件的實驗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: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.實驗多次測量的目的4.測力計豎直拉與斜拉示數(shù)的變化5.實驗數(shù)據(jù)分析6.實驗評估7.實驗結(jié)論1.實驗?zāi)康?探究杠桿平衡時力和力臂的關(guān)系。2.實驗器材:杠桿、鉤碼若干、鐵架臺、細(xì)線等。3.實驗操作( 1 )將杠桿懸掛在鐵架臺上,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,記下動力、阻力、動力臂、阻力臂。 ( 3 )改變鉤碼數(shù)量和它們離開支點的距離,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.實驗討論( 1 )實驗前若杠桿左高右低,應(yīng)將平衡螺母向左調(diào)。 ( 2 )實驗前將杠桿調(diào)到水平位置平衡的目的是排除杠桿自身重力對實驗的影響,便于測量力臂。 ( 3 )實驗中發(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”實驗中,每個鉤碼重力相等,杠桿刻度均勻。( 1 )平衡時,應(yīng)該讓杠桿靜止在水平位置。 ( 2 )小周同學(xué)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F1=1.5

14、 N,動力臂L1=0.1 m,阻力F2=1 N,則阻力臂L2=0.15m。 ( 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(xué)所在實驗小組在完成規(guī)定實驗后,他們進(jìn)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,他們得到了圖2所示的結(jié)果。根據(jù)這個結(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1:作杠桿的力臂或作動( 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,施加在端點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力的畫法和平衡條件的計算。在阻力、阻力臂不變的情況下,要求動力最小,根據(jù)杠桿平衡條件可得動力臂要最長,就是要把支點到動力作用點的距離作為動力臂,因為力和力臂垂直,故動力的方向與動力臂垂直向上。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,利用動滑輪來提升一個物體,拉力F豎直向上。動滑輪其實就是一個變形的杠桿

16、,請在圖中標(biāo)出它的支點O,并畫出F的力臂L?！窘馕觥勘绢}考查動力臂作圖。由圖可知,左端的繩子與動滑輪相切的點為支點O,則過支點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點轉(zhuǎn)動的輕質(zhì)杠桿,中點C處用細(xì)線懸掛一重物,在A端施加一個豎直向上大小為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,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的均勻扁擔(dān)抬起一個900 N的重物。已知扁擔(dān)長為1.8 m,重物懸掛點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,可計算出弟弟承擔(dān)的壓力為400 NB.以O(shè)為支點,可計算出兄弟二人承擔(dān)的壓力之比為49C.以O(shè)為支點,可計算出兄弟二人承擔(dān)的壓力之比為95D.以弟弟的肩B為支點,可計算出哥哥承擔(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點轉(zhuǎn)動,在A點用細(xì)線懸掛一重物,在B點施加一豎直向下的動力,使杠桿在水平位置保持平衡。若將動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.動力臂增大,動力增大B.動力臂增大,動力減小C.動力臂減小,動力減小D.動力臂減小,動力增大【解析】本題考查杠桿的平衡條件。力臂是支點到力的作用線的垂線段長度。動力的方向改為虛線方向后,動力臂變短,根據(jù)杠桿平衡條件F1L1=F2L2,阻力、阻力臂都不變化,動力臂變小,則動力增大,D項正確。