简单机械中考复习.docx
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简单机械中考复习
重点:
一、杠杆
1、杠杆的定义及五要素
定义:
杠杆是一根在力作用下能绕固定点转动的硬棒。
所谓硬棒,就是要求在使用时棒不会变形,至于棒的形状则并非一定要求是直的,比如滑轮、轮轴等都可看作是杠杆。
注意:
所谓动力与阻力并无严格区别。
千万不能理解成力臂为支点到力的作用点的长度.
2、怎样正确理解力臂的概念?
a、画力臂的一般步骤
(1)确定支点O.
(2)画好动力作用线及阻力作用线.画的时候可用虚线将力的作用线延长.
(3)再从支点O向力的作用线引垂线,画出垂足,则支点到垂足的距离就是力臂.
(4)最后用大括号勾出力臂,在旁边标上字母l1或l2,分别表示动力臂或阻力臂。
例1、画出下列图中所示的杠杆(支点为O)的力臂。
甲
b、关于力臂的概念,要注意以下几点:
(1)力臂是支点到力的作用线的距离,
(2)作用在杠杆上的力的大小,若作用点不变,但力的方向改变,那么力臂一般要改变。
(3)支点一定在杠杆上,力臂不一定在杠杆上,
(4)若力的作用线过支点,则它的力臂为零.
3、杠杆平衡及平衡条件
1、杠杆平衡的标志————杠杆保持静止不动或匀速转动。
2、杠杆平衡的条件是:
即动力与动力臂的乘积等于阻力与阻力臂的乘积。
3、研究杠杆平衡的实验
注:
(1)、杠杆必须在水平位置平衡
(2)、如用弹簧测力计应沿竖直方向
例题
小丽和小宇同学在探究“杠杆的平衡条件”实验中
所用的实验器材有:
杠杆、支架、弹簧测力计、刻度尺、
细线和质量相同的钩码若干个。
(1)实验前,将杠杆中点置于支架上,当杠杆静止时,发现
杠杆左端低,右端高,此时,应把杠杆两端的平衡螺母向▲(选填“左”或“右”)调节,使杠杆在水平位置平衡。
(2)杠杆调节平衡后,小丽同学在A点悬挂2个钩码,在B点用弹簧测力计拉杠杆,使杠杆水平平衡,目的是▲。
(3)杠杆调节平衡后,小宇同学经过实验,获得了下述数据:
于是小宇得出了杠杆的平衡条件为:
“动力+动力臂=阻力+阻力臂”。
你认为小宇的实验过程存在的问题是.▲。
(写出一个即可)
杠杆平衡条件拓展(三个及三个以上力作用在杠杆上的平衡条件)
四、杠杆的分类判断技巧:
①根据力臂大小关系②根据实际应用
省力杠杆L1>L2F1<F2费力省距离如:
撬棒、起子、钢丝钳、刹车杆
等臂杠杆L1=L2F1=F2不省力也不省距离如:
天平、定滑轮
费力杠杆L1<L2F1>F2费距离省力如:
钓鱼竿、理发剪、缝纫机脚踏板
例题有一种室内垃圾桶,有一个外桶和一个内桶。
平时桶盖关闭不使垃圾散发异味,使用时,用脚踩踏板,桶盖开启。
根据室内垃圾桶结构图可以确定
A.桶中有两个杠杆在起作用,一个省力杠杆,一个费力杠杆
B.桶中只有一个杠杆在起作用,且为省力杠杆
C.桶中只有一个杠杆在起作用,且为费力杠杆
D.桶中有两个杠杆在起作用,且都是费力杠杆
五、最省力力臂的画法__---连接力的作用点与支点,过作用点作连线的垂线为力的作用方向,此时的力臂最大。
例1,画出下例杠杆的最大力臂
图12-18
例2如图12-18所示,O为杠杆AC的支点,在O处挂一小球,AO=OB=BC,为使杠杆在水平位置平衡,画出施加在杠杆上最小动力F1的力臂L1并标出F1的方向。
六、杠杆转动方向的判断————杠杆将向着力矩大的方向转动
法一:
比差法法二:
极端思维法
例1、一根长为
的均匀木条,支点在中点时正好平衡,如果把其左端的一半锯下迭放在剩余部分上面(如图)木条还能保持平衡吗?
为什么?
比差法
图
例2如右图所示杠杆平衡,如将两物体向中间平移相同距离杠杆还平衡吗?
若将杠杆两物体同时减少同样的重力杠杆还平衡吗?
七.力臂和力的变化
图12-16
例1如图12-16所示,用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,阻力G的力臂,动力F;若所用的力始终竖直向上,则动力F。
(填“变大”或“变小”“不变”)
图12-17
例2如图12-17所示,一根重木棒在水平拉力F的作用下以O点为轴,由竖直位置逆时针匀速转到水平位置的过程中,若动力臂为l,动力与动力臂的乘积为M,则()
A.F增大,l增大,M增大B.F增大,l减小,M减小
C.F增大,l减小,M增大D.F减小,l增大,M增大
例3,将图12-25所示的两铁正方块同时浸没在水中,杠杆平衡。
(“不会”“会”)
图12-25
杠杆典型题型
1、杠杆的作图(注意实际问题)
例1请标明图中杠杆的支点:
例2如图为用起子开汽水瓶盖的时候,杆的支点O位置,及手作用在起子上力的力臂.请在图中表示.
同步练习
1、分析羊角锤、筷子、钓鱼竿
2、杠杆的分类
例题扁担是农民经常用来挑东西的一样工具.扁担属于类机械,使用扁
2、担挑东西(填“能”或“不能”)省力.
3、如图所示是一个指甲刀的示意图,它由三个杠杆ABC、OBD和OEF组成,用指甲刀剪指甲时,下面说法正确的是:
A.三个杠杆都是省力杠杆; B.三个杠杆都是费力杠杆;
C.ABC是费力杠杆,OBD、OEF是省力杠杆; D.ABC是省力杠杆,OBD、OEF是费力杠杆.
3、前臂骨骼相当于杠杆,这是一个:
A.费力、省距离的杠杆; B.省力、费距离的杠杆;
C.既费力,也费距离的杠杆; D.既省力,也省距离的杠杆
1、图5是环卫工人用的一种垃圾夹的结构示意图。
拉绳的一端固定在手把上,另一端穿过空心管杆与两夹爪的一端相连。
当用力捏手把时,夹爪在拉绳的作用下可夹持物体,同时弹簧被压缩;当松开手把时,夹爪在弹簧的作用下恢复原状。
在使用过程中,手把和夹爪分别是 ( )
A.省力杠杆,费力杠杆
B.费力杠杆,省力杠杆
C省力杠杆,省力杠杆
D.费力杠杆,费力杠杆
3、杠杆平衡条件(计算、实验)
在研究“杠杆的平衡条件”的实验中,第一步把杠杆的中点支在支架上,调节杠杆两端的螺母使杠杆在__________位置平衡,这样做的目的是___________________。
如果左边高右边低,应把左端的平衡螺母向_______调,或将右边的平衡螺母向_______调;第二步当挂上钩码后,要调节其位置,使杠杠再次在水平位置平衡,这样做的目的是___________________。
如图所示,物体重2N挂在A点,要使杠杆水平平衡,应在B点沿竖直向下加__________N的力;如在B点用弹簧测力计沿斜向下的方向拉动,使杠杆在水平平衡,则和刚才相比,力要变_______(“大”或“小”)。
若在C点加力,应加__________N的方向向__________的力才能
使杠杆重新平衡;
4、杠杆的综合应用
a.请你仔细观察如图所示的漫画,究竟小猴和小兔谁分的萝卜重?
简要说明理由.
b.杠杆的旋转问题
墙壁上挂一杠杆,杠杆中间挂一重物,在一个始终与杠杆垂直的力F作用下绕O点转动,请说明当杠杆在如图所示的位置缓慢转到水平位置时力F如何变化?
如果该杠杆从水平位置继续向上缓慢转动,力F大小如何变化?
c.古代护城河上安装的吊桥可以看成一个以D为支点的杠杆,
一个人通过定滑轮用力将吊桥由图示位置缓慢拉至竖直位置,
若用L表示绳对桥板的拉力F的力臂,则关于此过程中L的变化
以及乘积FL的变化情况,下列说法正确的是:
A.L始终在增加,FL始终在增加; B.L始终在增加,FL始终在减小
C.L先增加后减小,FL始终在减小; D.L先减小后增加,FL先减小后增加.
d、质量不计的光滑木板AB长1.6m,可绕固定点O转动,离O点0.4m的B端挂一重物G,板的A端用一根与水平地面成30°夹角的细绳拉住,木板在水平位置平衡时绳的拉力是8N。
然后在O点的正上方放一质量为0.5kg的小球,若小球以20cm/s的速度由O点沿木板向A端匀速运动,问小球至少运动多长时间细绳的拉力减小到零。
(取g=10N/kg,绳的重力不计)
二、滑轮
1、滑轮的分类及其实质
2、滑轮组
3、定滑轮、动滑轮、滑轮组的比较
比较两种滑轮,完成表格:
滑轮类型
实质
使用中的优点
使用中的缺点
定滑轮
动滑轮
n这一参数是指_______________。
滑轮组在绕绳时,我们可以根据n这个数的奇偶性来确定绕绳的起点:
n为奇数时,起点选在_________;n为偶数时,起点选在_____________。
当用滑轮组提升重为G的物体,在不计动滑轮重和绳重,以及绳和滑轮之间摩擦时,拉力F=___________;如果考虑动滑轮重,那么拉力F=___________。
3、拓展影响各种简单机械机械效率的因素
滑轮的典型题目
1、滑轮的判断
如图所示表示三种不同的滑轮组,用它们提起重为G的相同重物,在A端所用的拉力分别为F1= ;F2= ;F3= 。
不计滑轮本身的重和摩擦.
2、水平面上的滑轮组问题
如图所示,用滑轮组拉着重物在水平地面上匀速前进,在绳的端点A的作用力F=300N,重物与地面间的摩擦力f为多大?
将重物移动的距离为S=1m,绳端A移动的距离为多少?
不计滑轮本身的质量以及轴与轮间的摩擦?
3、能按要求组装滑轮组
一条绳子最多能承受1000N的拉力.请设计一个滑轮组,用这条绳子吊起3300N的重物,画出滑轮组安装示意图.(动滑轮重及摩擦不计)
4、滑轮的受力分析
[例1]如图所示,滑轮重1N,悬挂在弹簧秤下端,作用在绳端的拉力F是2N,物体G重100N,则弹簧测力计的示数是_________N,水平地面受到物体G的压力是_________N.(不计摩擦)
5、滑轮组绕线问题
住楼上的瑞瑞同学家最近正在装修房子,需要搬运装修材料,但有些材料由于楼道过窄不方便搬运,于是瑞瑞建议采用如图3所示的滑轮组,这样站在地上就可以把材料运上楼。
请你帮瑞瑞画出滑轮组的绕线示意图。
欲利用图所示的3个滑轮组成滑轮组,请补画出该滑轮组完整的绕线。
6、滑轮的计算问题
如图2所示,通过滑轮组用200N的拉力在20s内将重为480N的物体匀速提高2m,不计绳重和摩擦,求:
(1)动滑轮重;
(2)绳自由端的速度的大小;
(3)滑轮组的机械效率;
(4)当匀速提升600N重的物体时,滑轮组的机械效率.
课堂作业
1.如图12-31所示,AOB为一轻质杠杆(杠杆自重忽略不计),O为支点,OA=OB,在杠杆的B端挂一重20N的重物,要使杠杆平衡,则在A端施加的力F至少为N。
(题型四)
2.人体内也存在三种类型的杠杆,即省力杠杆、费力杠杆和等臂杠杆.跺脚时要靠腓肠肌收缩,骨骼和腓肠肌状况如图12-32所示.踮着的脚可以看作是杠杆(填类型).(题型四)
图12-31图12-32图12-33
3.如图12-33所示,重力不计的杠杆OA,O为支点,在拉力F和重力为30N的重物P的作用下,恰在水平位置平衡。
已知OA=80cm,AB=20cm,杠杆与转动轴间的摩擦忽略不计。
那么拉力F的力臂L=________cm,拉力的大小F=_________N。
(题型四)
4.杠杆在我国古代就有了许多巧妙的应用。
护城河上安装使用的吊桥就是一个杠杆,由图12-34可知它的支点是点(填“A”、B”或“C”),在匀速拉起时,它属于一个______杠杆(填“省力”或“费力”),并在图中画出动力臂L1。
(题型一)
5.如图12-35所示,杠杆AC(刻度均匀,不计杠杆重)可绕支点O自由转动,在B点挂一重为G的物体。
为使杠杆平衡,应在杠杆上的_________点施加一个作用力,才能使作用力最小,该最小作用力与物重G的比值是___________。
(题型四)
图12-35
图12-34
6.如图12-36所示的两种情况,OB=AB,物重均为G,两轻质杠杆均平衡.比较F、F'的大小,满足关系式()(题型四)
图12-36
A.F=F’B.F=2F’C.F=1/2F'D.F=1/4F'
图12-37
7.在棉产区,每年秋天拔去地里的棉杆是农民的一项繁重体力劳动。
王刚仿照钳子的结构改制成一种农具解决了这一问题。
如图12-37所示,使用时,将小铲着地,用虎口夹住棉杆的下部,然后在套管上用力,棉杆就拔出来了。
该农具整体视为杠杆,则支点、动力作用点、阻力作用点对应下列位置正确的是()(题型一)
A.转轴—虎口—套管B.小铲—套管—虎口
图12-38
C.小铲—虎口—套管D.虎口—转轴—套管
8.密度均匀的直尺AB放在水平桌面上,尺子伸出桌面的部分OB是全尺长的三分之一,当B端挂5N的重物户时,直尺的A端刚刚开始翘起,如图12-38所示,则此直尺受到的重力是()(题型四)
A.2.5NB.5NC.10ND.无法确定
图12-39
9.如图12-39所示,AOB为一杠杆,O为支点,杠杆重不计,AO=OB。
在杠杆右端A处用细绳悬挂重为G的物体,当AO段处于水平位置时,为保持杠杆平衡,需在B端施加最小的力为F1;当BO段在水平位置时保持杠杆平衡,这时在B端施加最小的力为F2,
则()(题型三)
A.F1F2C.F1=F2D.无法比较
10.画出使杠杆AB在图12-40所示位置静止时所用最小力F的作用点和方向。
(题型三)
11、如图所示,质量为60kg的人,站在质量为30kg的吊篮内,他至少用N的拉力拉住绳子,才能使自己和吊篮在空中保持静止。
(g=10N∕kg)
12、某建筑工地用如图所示的简易滑轮组将重4000N的砖块运到离地4m高的砌墙处,已知每个滑轮重100N,滑轮摩擦和绳重以及动滑轮下的挂网重忽略不计,若提升砖块的工人作用于绳的拉力最大为500N,求:
(1)提升一次砖的最大重力;
(2)提升一次砖时滑轮组的最大机械效率;
(3)若全部完成提砖任务,工人利用此滑轮组至少做多少额外功。
13、3.(2011四川铜仁,第17题)小华和他的兴趣小组利用如下图所示的滑轮组进行实验,人以600N的力向下拉绕在滑轮组上的绳子的一端,10秒钟绳子下端移动了1.5m,重物上升0.5m,已知该滑轮组的效率为70%(g取10N/kg)。
(1)画出小华兴趣小组所用滑轮组的绕线情况。
(2)人的拉力做功的功率是多少?
(3)被吊起重物的质量是多少?
课后作业
图12-24
1.作用在杠杆上的动力为50N,阻力为600N,杠杆恰好平衡,则杠杆的动力臂和阻力臂之比为 。
(题型四)
2.如图12-24所示,杠杆每小格的长度相等,质量不计,以O为支点.杠杆的左端挂有物体M,支点右边的A处挂钩码,杠杆平衡.若将支点移到B点,要使杠杆重新平衡,在A点应挂个相同的钩码。
(题型三)
图12-25
3.如图12-25所示,AB为一根质量不计的细棒,用绳在O处吊起,当A、B两端分别挂两个重物甲、乙时恰好平衡.若OA=0.8m,OB=0.4m,甲的质量为10kg,则乙的质量为kg.(题型四)
4.下列工具中,属于省力杠杆的是 ()(题型四)
A.夹邮票用的镊子B.理发师修剪头发用的剪刀
C.剪铁丝用的钢丝钳D.钓鱼用的鱼竿
5.如图12-26所示的杠杆中,动力的力臂用L表示,图中所画力臂正确的是()(题型一)
图12-26
6.在图12-27中画出力F1和F2的力臂.(题型一)
图12-28
7.如图12-28,工人师傅用吊车搬运集装箱.集装箱重G=2×104N,支撑杆对吊车臂的支持力为F.在图中画出集装箱所受重力的示意图和支持力F对转动点O的力臂.(题型一)
图12-27
图12-29
8.工人剪铁皮时,有时用两根铁管套在剪刀柄上(如图12-29),这是什么道理?
(题型四)
9.在研究“杠杆的平衡条件”实验中,有一组同学猜想杠杆的平衡条件可能是“动力+动力臂=阻力+阻力臂”。
他们经过实验,获得了下述数据:
动力F1/N
动力臂L1/cm
阻力F2/N
阻力臂L2/cm
4
5
5
4
于是,他们认为自己的猜想得到了验证。
你认为他们的实验过程存在什么问题?
(题型三)
图12-30
10.图12-30中,OB为轻质杠杆,OA=60cm,AB=20cm。
在杠杆的B端挂一个所受重力为60N的重物,要使杠杆在水平位置上平衡,在A点加一个多大的竖直向上的拉力?
(题型四)
11.如图12-41所示,用一根硬棒撬一个大石块,棒的上端A是动力作用点.
(1)在图上标出:
当动力方向向上时,杠杆的支点a当动力方向向下时,杠杆的支点b;(2)在图上画出撬动石块动力F为最小时的方向.(题型三)
图图12-42
图12-41
图12-40
12.某同学用如图12-42所示的装置验证杠杆的平衡条件.调节左边钩码的个数和悬挂位置,使杠杆水平平衡时,读出弹簧秤的示数F1=2.61N,钩码对杠杆的拉力F2=1.96N;测得支点O到这两个力作用点的距离OA=25cm,OB=20cm,他将所得数据直接代入杠杆平衡条件的公式中,发现Fl·OA和F2·OB并不相等,从而认为杠杆的平衡条件不一定是F1·L1=F2·L2这个同学的失误在什么地方?
(题型二)
13.在“研究杠杆平衡条件”的实验中
(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”)。
图12-43
(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2格的A处挂了3个钩码,如图12-43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,得到三组数据并进行分析.这样做的目的是________。
(题型二)
14.学校组织同学们到农村参加社会实践活动,小强第一次学习挑担子,他做了以下两次试验,请你根据各小题后的要求作答。
(1)他先在扁担的两端各挂上50N的重物,担子很快就被平稳地挑起来。
这时他的肩膀应放在扁担的什么位置(只要回答,不要分析)?
图12-44
(2)接着,他又在扁担的A端加上50N的重物,如图12-44所示,但他掌握不好担子的平衡。
请你用杠杆平衡知识,帮助他计算出肩膀应距B端多远,担子才能重新水平平衡?
(扁担质量忽略不计)(题型四)
图12-45
15.在图12-45中,杠杆AB是一根粗细均匀的木杆,其质量为116g;C是用细线挂在木杆0'点上的铜铝合金球,其中含铝54g.现杠杆恰好在水平位置平衡.量得:
AO'=1/8AB,A0=1/4AB.问:
合金球C的密度为多少?
(铜的密度为ρ铜=8.9g/cm3)(题型四)
16、工人们为了搬运一台笨重的机器,设计了如图所示的四种方案(机器下方的小圆表示并排放置的圆形钢管)。
其中最省力的方案是
17、小李的质量为50千克,可以举起80千克的杠铃;小胖的质量为70千克,可以举起60千克的杠铃。
他们两人通过如图所示的装置来比赛,双方竭尽全力,看谁能把对方拉起来,比赛结果应是()
A.小李把小胖拉起B.小胖把小李拉起
C.两个都拉不起D.两个都拉起
18、1、某实验小组在“测滑轮组的机械效率”的实验中得到的数据如表所示,第1、2、3次实验装置如图中的甲、乙、丙所示。
(1)、请计算出后两次的机械效率,并填入表格中;
(2)、比较1、2两次实验,可得的结论:
_______________________________________
(3)、比较2、3两次实验,可得的结论:
_______________________________________
次数
钩码重G/N
钩码上升高度h/m
测力计的示数F/N
测力计移动距离s/m
机械效率η/%
1
2
0.1
0.9
0.3
74.1
2
4
0.1
1.6
0.3
3
4
0.1
1.1
0.5
19、小明对“斜面的机械效率与什么因素有关?
”这一课题,提出了如下一些值得探究的猜想:
①斜面的机械效率与斜面的倾斜程度有关;
②斜面的机械效率与斜面的粗糙程度有关;
③斜面的机械效率与斜面的长度有关;
④斜面的机械效率与物体的重力有关。
给你如图所示的装置,请你选择上述猜想中的一项,并解答下列问题:
(1)你选择的猜想是 (填写序号)
(2)要用图中的器材完成你选择的探究,还要补充的器材是:
(至少写出两种)
.
(3)在实验探究的过程中,需要控制不变的因素有:
① ;② ;③ 。
20、同学们在探究“影响滑轮组机械效率高低的因素”时提出了下列假设:
滑轮组机械效率高低可能与动滑轮重有关;滑轮组机械效率高低可能与被提物重有关;滑轮组机械效率高低可能与承重绳子段数有关。
一位同学设计了如图5所示的四个滑轮组,并将所滑实验数据填入下表:
实验次数
动滑轮重/N
物重/N
拉力/N
绳子的股数n
机械效率η
1
1
2
1
2
1
4
1.67
3
2
4
2
4
1
4
2.5
(1)实验时,应_________、__________
拉动弹簧测力计,使钩码上升,并由弹簧
测力计读出绳子自由端的_____________
的大小;同时用____________测出钩码升
高的高度人。
(2)在表中填上四次实验的绳子的股数n和
机械效率。
(3)根据实验_______和________(填①、②、
③、④)可知,滑轮组机械效率高低与被提物重有关;图5
(4)根据实验②和③可知,滑轮组提升相同重物时,动滑轮越重,机械效率越______________;
(5)通过实验可以发现,不同滑轮组提升相同重物时,动滑轮越重,机械效率越__________;
(6)要研究滑轮组机械率高低是否与物体提升高度有关,应该选用__________(填“同一”或“不同”)滑轮组,提升___________(填“相同”或“不同”)的高度去研究。