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6简单机械_理化生_初中教育_教育专区。简单机械 一、一周知识概述 本周我们来介绍几种最常见的简单机械的特点及应用。 本单元知识是中考最基础的 考查部分之一,重点考查的内容......
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  6简单机械_理化生_初中教育_教育专区。简单机械 一、一周知识概述 本周我们来介绍几种最常见的简单机械的特点及应用。 本单元知识是中考最基础的 考查部分之一,重点考查的内容有:(1)以选择、实验方式考查杠杆的平衡条件,判 断杠杆是哪类杠杆

  简单机械 一、一周知识概述 本周我们来介绍几种最常见的简单机械的特点及应用。 本单元知识是中考最基础的 考查部分之一,重点考查的内容有:(1)以选择、实验方式考查杠杆的平衡条件,判 断杠杆是哪类杠杆;(2)以填空、作图形式考查力臂的画法及滑轮的作用、实质、绕 线方法及应用等,其中杠杆的力臂和有关滑轮组绕线的作图考查概率最高。因此,要认 真学习本单元相关知识。 二、重难点知识精讲 (一)杠杆 1、认识杠杆 一根硬棒,在力的作用下能绕着固定点转动,这根硬棒就可看做是杠杆。 杠杆是人类使用的最为简单的机械了。下面以图中的这根杠杆为例,介绍几个有关杠杆 的重要名词。 支点:杠杆绕着转动的点(图中的 O 点)。 动力:使杠杆转动的力(图中的 F1)。 阻力:阻碍杠杆转动的力(图中的 F2)。 动力臂:从支点到动力作用线)。 阻力臂:从支点到阻力作用线、杠杆的平衡条件 在力的作用下,如果杠杆处于静止状态(或绕支点匀速转动),就表明杠杆平衡了, 杠杆的平衡条件是:动力× 动力臂=阻力× 阻力臂,或写作 F1l1=F2l2. 3、杠杆的应用 杠杆可以替我们干很多的工作,我们利用它是因为它有省力、省距离等优点,下表给出 了三类杠杆及其特点。 例 1、把图中的长方体向右推倒,请在图中画出所用最小力 F 的作用点和方向. [解析] 例 2、如图所示,是一个指甲刀的示意图,它由三个杠杆 ABC、OBD 和 OED 组成,用 指甲刀剪指甲时,下面说法正确的是() A.三个杠杆都是省力的 B.三个杠杆都是费力的 C.ABC 是省力杠杆,OBD、OED 是费力的杠杆 D.ABC 是费力杠杆,OBD、OED 是省力杠杆 [解析] 例 3、(盐城市· 2003)在“研究杠杆平衡条件”的实验中(如图所示) (1)把杠杆挂在支架上,实验前没有挂钩码时,发现杠杆右端下倾,可将右端螺母向 _______边旋转,使杠杆在水平位置平衡(填“左”或“右”)。 (2)实验中共有 6 个钩码,杠杆上每格距离相等,调节好杠杆后,在杠杆左边离支点 二格的 A 处挂了 3 个钩码,如图所示,为使杠杆在水平位置平衡,请你在杠杆右边挂上 钩码(用一种方法)。你的方法是 ___________________________________________ ___________________________________________ (3)实验中改变支点两侧的钩码位置和个数,用同样的方法一般要做三次得到三组数 据进行分析,这样的目的是__________________________________。 [解析] (二)其它简单机械 1、定滑轮:轴固定不动,使用定滑轮不能省力,也不能省距离,但可以改变用力的方 向,定滑轮实质上是一个等臂杠杆。 2、动滑轮:随物体一起移动,使用动滑轮可以省力一半(即用力一半),但要多费 1 倍的距离,且不能改变用力的方向。动滑轮实质上是一个动力臂为阻力臂 2 倍的杠杆。 3、滑轮组:将定滑轮和动滑轮组合起来组成滑轮组,既可以省力,又可以改变用力的 方向,使用起来很方便,但一定多费距离。 4、轮轴:由一个轮和一个轴组成,并且都绕固定的轴线转动的机械。使用轮轴可以省 力。如果动力作用在轴上,阻力作用在轮上,反而费力。 5、斜面也是一种简单机械,使用斜面也可以省力,并且在斜面高相同时,斜面越长越 省力。 6、凡是省力的机械一定费距离,凡是费力的机械一定省距离。既省力又省距离的机械 是没有的。 例 4、(2005· 江苏常州)利用图中的滑轮组,用 200N 向下的拉力将重为 800N 的物体 匀速提升到高处(绳、滑轮的自重及摩擦不计),请画出滑轮组上绳的绕法. [解析] 例 5、(安徽省· 2002)利用如图所示的滑轮组拉木箱,当加在绳子自由端的水平拉力 F=300N 时, 木箱恰好在水平地面上匀速运动, 则地面对木箱的摩擦力大小为_______N。 (不计绳与滑轮间的摩擦) [解析] 例 6、一根绳子只能承担 5000N 的力,用它提起 1.8× 104N 的重物,应选怎样的滑轮组, 怎样绕线?画出绕线图。 [解析] 例一解析:此题应将长方体当作杠杆.由于是向右推倒,所以长方体右下角是杠杆的支 点,因阻力和阻力臂是定值,根据杠杆平衡条件 F1l1=F2l2,要想动力最小,则必须要求 动力臂最大,而力的方向则是垂直最大动力臂过力的作用点向右. 例二析: 一个杠杆是省力杠杆还是费力杠杆,关键是看动力臂与阻力臂的大小,对于杠杆 ABC 来讲, B 为支点, 人对 A 点压力为动力, 轴 EC 对 C 的拉力为阻力, 可见杠杆 ABC 是省力杠杆;对于杠杆 OBD 来讲,O 点为支点,杠杆 ABC 通过支点 B 对 OBD 的压力 为动力,而被剪指甲在 D 点对杠杆 DBO 的支持力为阻力,显然杠杆 DBO 是一费力杠 杆; 杠杆 OED 的支点也在 O 点; 其动力是杠杆 ABC 通过轴 CE 对杠杆 DEO 的作用力, 其阻力是被剪指甲在 D 点对杠杆 DEO 的支持力,可见杠杆 DEO 也是费力杠杆,故本 题应选 C. 例三解析: (1)杠杆右端下倾,表明右端的力臂偏大,右端螺母应向左边旋转; (2)杠杆左边的力和力臂和乘积为 F1l1=3× 2=6,要使右端 F2l2=6 才能平衡,可供选择 的钩码数有 3 个,可供选择的位置有“2”、“3”。(3)只有多次测量得到的实验数据分 析才是可靠的。 答案: 左 2 格处挂 3 个钩码或是 3 格处挂 2 个钩码寻找杠杆平衡的普通规律。 例四解析: 此题属于滑轮组的绕线题, 解答此类题目的关键是搞清有几根绳子分担货物和滑轮 的总重,在不计滑轮重和摩擦的情况下,若有 n 段绳子分担货物总重,则 又因 每个动滑轮有且只能有两根绳子承担,所以若 n 为偶数,绳子的固定端在定滑轮上;若 n 为奇数,固定在动滑轮上.此题绕法如图. 答案: 如图 例五解析: 木箱在地面上作匀速运动,表明木箱受到的摩擦力与拉力是平衡的。即 f=F′,F′为 木箱与动滑轮之间的绳子上承受的拉力。而对于滑轮组来说,F′=3F=3×300N=900N,所 以 f=F′=900N. 例六解析: 先利用滑轮组计算拉力的公式:F=G 总/n,算出所用绳子的段数 n. n=G 总/F=1.8× 104N/5× 103N=3.6,应取 4 段绳子。因此可断定应把绳子固定在定滑轮 上,再确定滑轮组,其中动滑轮要有两个,才能 4 段绳子承担重物。如果不改变用力方 向,则只要一个定滑轮,绕线如图所示,如果要改变用力方向,则要两个定滑轮,绕线 如图所示。 说明:根据实际需要选用滑轮组,解题步骤如下: ①用 F= G 总/n,算出所用绳子的段数 n. ②若 n 是偶数,绳子固定在定滑轮上;n 是奇数,绳子固定在动滑轮上。 ③先确定动滑轮的个数,若绳子的段数为 2 或 3 段,则只需一个动滑轮。若绳子为 4 段或 5 段,则要用两个动滑轮。 ④再确定定滑轮的个数,若 2 段绳子,只需一个定滑轮,3 段、4 段绳子,只用一 个定滑轮,则不能改变力的方向;用两个定滑轮则可以改变力的方向。 ⑤绕绳子时,绳子固定在定滑轮上时,应穿过动滑轮,再绕过定滑轮;若绳子固定 在动滑轮上,应穿向定滑轮,再绕过动滑轮。先绕里面的小滑轮,再绕到外面的大滑轮, 一个滑轮只能穿过一次绳子。 在线、用扳手拧生锈的螺母时,工人师傅常在扳手柄上再套一节管子,这样做比较容易拧 下螺母,这是因为( ) A.套上的管子较重,可以省些力 B.套上的管子较粗,使用比较方便 C.套上管子后可以用较大的力 D.套上管子后力臂变长了 2、一根密度均匀的直尺平放在水平桌面上,尺伸出桌面 1/4,在伸出端挂有重 5N 的钩 码时,尺身恰好稍离桌面,则此尺重力为( ) A.2.5N B.5N C.7.5N D.10N 3、如图 12—25 所示,杠杆 P 处挂有重物 M,要使杠杆在图示位置平衡,在 Q 点分别沿 a、b、c、d 方向施力,其中最省力的方向是() A.a B.b C.c D.d 4、如图所示,杠杆 OA 在力 FA、FB 的作用下保持水平静止状态,杠杆的自重不计,O 为 杠杆的支点,FB 的方向与 OA 垂直,则下列关系式中一定正确的是( ) A.FA·OA=FB·OB B.FA·OAFB·OB C. D. 5、如图所示,一根轻质木杆,A 端细线N 的重物静止在水平地面上,当在 B 点加 竖直向下的力 F=30N 时,木杆恰能在水平位置处于平衡状态,已知 OA=15cm,OB=5cm, 则重物对地面的压力为( ) A.80N B.60N C.40N D.20N 6、如图所示,滑轮组下面挂一重为 900N 的物体,当拉力 F 为 200N 时,物体仍静止在 水平地面上,此时地面对物体的支持力是(不计摩擦与滑轮重)( ) A.900N B.0N C.200N D.300N 7、在如图所示的多种情况下,用同样大小的力 F 将重物匀速提升,若不计摩擦及滑轮 和绳重,物重最大的是( ) A. B. C. D. 8、在如图所示的小女孩吊牛的装置中,决定滑轮组省力情况的 n 值是( ) A.n=8,因为绑在牛身上的绳子有 8 条 B.n=8,因这穿过动滑轮的绳子有 8 条 C.n=9,因为穿过定滑轮的绳子有 9 条 D.n=9,因为穿过动滑轮的绳子加上小女孩拉的一条绳子共 9 条 9、用滑轮组提升物体,当绳子自由端被拉下 2m 时,物体升高了 0.5m,物体的质量为 20kg,若不计滑轮重和摩擦,则拉动绳子的力应为( ) A.40N B.49N C.98N D.5N 10、如图所示,要使拉力分别是物重的 ,则绳子应分别以哪一个滑轮为起点( ) A.动滑轮,定滑轮 B.定滑轮,动滑轮 C.动滑轮和定滑轮哪个做起点都可以 D.加入一定滑轮以其为起点 重 做 提 示 B 卷 11、如图 12—26a 所示,钢丝钳是电工常用工具,它的用途广泛,度应用了许多我们所 学的物理知识,请根据题中要求解答以下问题. (1)钢丝钳是根据杠杆原理制成的,这是一种______杠杆(填“省力”或“费力”), 它的刀口做得很薄,这是为了______压强(填“增大”或“减小”). (2)钢丝钳钳柄上的套管必须用______材料制成,带电作业时才不会触电;钳柄套管 上一般都刻上花纹,这是为了______摩擦(填“增大”或“减小”). (3)图 12—26b 是钢丝钳剪断钢丝时单侧的受力示意图,请在图中作出动力 F1 的力臂 l1 和阻力 F2 的力臂 l2. 12、(2004·济南)如图 12—28 所示,杠杆 AOB 的 A 端挂重为 GA 的物体,B 端挂重为 GB 的物体时,杠杆处于平衡状态,若 AO=BO,杠杆自身重力不计,则() A.GA=GB B.GAGB C.GAGB D.无法判断 13、如图是一脚踏式垃圾桶,用到了两个杠杆,下边的杠杆是______杠杆,上边的杠杆 是______杠杆.(填“省力”或“费力”) 14、以下实物中,______是省力杠杆;______是费力杠杆;______是既不省力也不费力 杠杆. A.镊子 F.天平 J.独轮车 B.铡刀 G.理发剪刀 K.钳子 C.动滑轮 H.剪铁皮剪刀 L.缝纫机踏板 D.瓶盖起子 I.钓鱼竿 M.定滑 E.羊角锤 15、如图所示,一个体重为 500N 的人将绳子绕过定滑轮,绳子的一端系在腰上,用手 拉住绳子的另一端,至少要用________N 的力才能匀速爬上去.(不计摩擦) 16、如图所示,自行车是中国老百姓最常用的交通工具,从自行车的结构和使用来看, 它涉及了许多物理知识,请你填写下表中“应用举例”和“物理学原理”。(填写时尽 可能言简意赅) 17、铁桶容积为 50L,桶的质量为 20kg,每只滑轮的质量为 5kg,用一根能承受最大拉力 为 200N 的绳子和滑轮组将一满桶水从深井中提起,最少需几只滑轮?(要求拉力向下, 不计摩擦与绳重) 18、如图所示,某人站在岸上用滑轮组使停在水中的船匀速靠岸,已知船重 105N,船移 动时受到水的阻力是船重的 0.01 倍,若船以 0.72km/h 的速度靠岸,则人水平拉绳的拉 力是多少?绳子自由端移动的速度是多少?(不计绳重和摩擦) [答案] 测试结果 第 1 题答案错误! 第 2 题答案错误! 第 3 题答案错误! 正确答案为 D 正确答案为 B 正确答案为 C 第 4 题答案错误! 第 5 题答案错误! 第 6 题答案错误! 第 7 题答案错误! 第 8 题答案错误! 第 9 题答案错误! 第 10 题答案错误! 正确答案为 D 正确答案为 C 正确答案为 D 正确答案为 C 正确答案为 B 正确答案为 B 正确答案为 A 提示: 1、增加力臂,则动力变小,更加省力。 4、OA 并不是 FA 的力臂,而应过 O 作 FA 的垂线,真正的力臂小于 OA. 5、FB· OB=FA· OA,得 ,则地面支持力 FN=G-FA=40N. 6、物体受到绳子的拉力 T=3F=600N,则地面支持力 FN=G-T=300N. 7、GA=2F,GB=F,GC=3F,GD=2F.注意 D 中承担物重的绳子段数 n=2. 8、小女孩拉的那一段穿过定滑轮,可以改变力的方向,但不能省力。 9、 10、奇动偶定,请参考同步教学中例 6. 答案: 11、(1)省力;增大 (2)绝缘;增大 12、B(提示:GA 端对应的力臂为 OA 段长,GB 端对应的力臂小于 OB 段长 13、省力;费力 14、BCDEHJK;AGIL;FM 15、250 16、 人受到向上的力有 2 个,则 2T=G 人,T=250N,不能误认为滑轮则 n=1. 17、4 只; G 物=G 桶+G 水=G 桶+ρ 水 Vg=700N,n=4,且最后一段绳子绕过定滑轮, 则两动两定,G 总=700N+2G 动=800N 18、200N;3.6km/h 中考解析 一、中考要求 1、杠杆及其平衡条件的应用。 2、区别滑轮的形式。 3、会组成简单的符合要求的滑轮组。 二、中考线、(山东潍坊)汶川地震中,滚落的山石挡住了道路。增援人员要用撬棒撬开山石, 分别沿如图所示的四个方向用力,其中最省力的是( ) A.沿 F1 方向 C.沿 F3 方向 答案:C 解析: B.沿 F2 方向 D.沿 F4 方向 根据杠杆平衡条件, 当阻力臂与阻力的乘积不变时, 动力臂越长时, 所用动力越小, 而支点 O 与作用点之间的连线(即与棒重合的一段的长)即是最大动力臂,故与该力臂 垂直的力 F3 即为最小力. 例 2、(四川绵阳)杆秤是一种很古老但现在仍然在广泛使用的测量质量的工具。小林 同学用一杆秤称一实心球的质量,如图所示.当杆秤在水平位置平衡时,秤砣拉线kg 的刻度线上.根据秤砣拉线、提纽和称钩所在秤杆的位置之问的距离的粗略关 系,可以估测出秤砣的质量大约是( ) A.10g C.1000g 答案:C 解析: B.400g D.4000g 杆秤实质为杠杆,以提纽为支点,秤砣拉线处显示的刻度为实心球的质量.由图可 估计实心球和秤砣到提纽的距离之比约为 1︰4, 根据杠杆平衡条件可得出秤砣质量约为 1kg. 例 3、(内蒙古包头,13,3 分)(多选)如图所示,均匀木棒 AB 长 1m,水平放置在 O、 O′两个支点上,已知 AO、O′B 的长均为 0.25m,若把 B 端竖直向上稍微抬起一点距离, 至少要用力 20N,则下列说法中正确的是( ) A.木棒自重 60N B.若把 B 端竖直向下稍微压下一点距离至少要用力 60N C.若把 A 端竖直向上稍微抬起一点距离至少要用力 40N D.若把 A 端竖直向下稍微压下一点距离至少要用力 60N 答案:ABD 解析: 当用力把 B 端竖直向上稍微抬起时,O 为支点,设木棒重力为 G,则由题可知 AO 段 重力为 ,OB 段重力为 ,木棒长为 l,则 AO 段重心距 O 点距离为 ,OB 段重心 距 O 点距离为 ,F 的力臂为 ,如图所示 由杠杆平衡条件可得: 代入 F=20N,解得 G=60N。 将 B 端稍微向下压时,如图,此时支点为 O′,由杠杆平衡条件: 代入 G=60N,可得 F′=60N,综上所述 A、B、D 三项正确。 例 4、(扬州市)画出使杠杆 AB 在图甲所示位置静止时所用最小力 F 的作用点和方向。 思路点拨: 杠杆 AB 在图甲所示位置平衡。重物对杠杆 AB 的拉力和力臂就确定如图乙。根据杠 杆平衡条件 Fl=F0l0,在 F0 和 l0 一定时,要使 F 最小,则 F 的力臂 l 必须最大。当力 F 的作用离支点 O 最远且力 F 的方向垂直杠杆 AB 时,力 F 的力臂 l 最大,所以 F 的作用 点应选在 B 点,力的方向垂直 AB 向上. 点评:看到这样的杠杆,容易受到思维定势的影响,只想到 F 作用在 AO 段。本题力 F 作用点并没有预先固定,F 可以在 AB 上任意处选择。 画力 F 的方向时,要注意使 F 对杠杆的作用与阻力 F0 对杠杆的作用相反,即 F0 使杠杆 AO 顺时针转动,F 必须使杠杆逆时针转动。 画力 F 线段时,要注意力 F 线 线段的长度短些,因为这是省力 杠杆。 例 5、(厦门市)如图甲所示,作用在杠杆一端且始终与杠杆垂直的力 F,将杠杆缓慢 地由位置 A 拉至位置 B,力 F 在这个过程中( ) A.变大 C.不变 B.变小 D.先变大后变小 思路点拨: 力 F 将杠杆 OA 从 A 位置拉到 B 位置的过程中,力 F 的大小如何变化,需根据杠杆 平衡条件进行判断。 在杠杆移动的过程中,阻力 F0 大小等于 G,方向始终竖直向下,杠杆在 A 位置时 F0 的力臂大小是 l0,在 B 位置时的 F0 力臂大小是 l0′,即 F0 的力臂在变大,如图乙所示。 动力 F 将杠杆从 A 位置移到 B 位置时,F 始终垂直 OA,F 的力臂 l 始终不变,大小 为 l=OA. 动力 F 缓慢将杠杆从 A 移到 B 的过程中, 杠杆处于平衡状态, 根据杠杆平衡条件 Fl= F0l0,杠杆在移动过程中,l 不变,F0 不变,l0 变大,则 F 也变大。 答案:A 例 6、(玉溪市)某人到健身房进行健身活动,用如甲图所示的牵引装置来锻炼腿部和 手臂的功能。使用时:(1)绳 A 处固定不动,手在 B 处用力 FB 拉绳,使重物 G 匀速上 升。(2)绳 B 处固定不动,腿在 A 处用力 FA 拉绳,使重物 G 匀速上升。下列说法正确 的是(不考虑轮重和摩擦)( ) A.FAFB C.FA=FB 思路点拨: B.FAFB D.条件不足,无法确定 当不计轮重和摩擦时,(1)当绳 A 不动,拉绳 B 时,拉力 FB 通过定滑轮作用在中 间滑轮上,此时中间滑轮受力图如图乙。 由图可知:FB=2G. (2)当绳 B 不动,拉绳 A 时,拉力 FA 通过一根绳子将 G 拉动,则 FA=G. 比较(1)、(2)可知 FAFB,应选 B. 答案:B 点评: 当滑轮组不是标准形式的滑轮组时,用对某个滑轮进行受力分析的方法,比较容易 建立各线段上的力的关系。在分析过程中,常常要利用“一根绳子上各段的力相等”来 确定一些力的大小。