初中物理专题简单机械.docx

1、初中物理专题简单机械1.在力的作用下绕着固定点转动的硬棒叫杠杆,杠杆的五要素包括支点、动力、阻力、动力臂和阻力臂.说明：动力、阻力都是杠杆受到的力,所以作用点都在杠杆上.动力、阻力的方向不一定相反,但它们使杠杆的转动方向一定相反.2.在探究杠杆的平衡条件时,实验前应先调节杠杆两端的平衡螺母,使杠杆在水平位置平衡,这样做的目的是便于在杠杆上量出力臂.杠杆的平衡条件是动力动力臂阻力阻力臂,用公式可表示为.3.解决杠杆平衡时动力最小问题：在杠杆中的阻力、阻力臂一定的情况下,要使动力最小,必须使动力臂最大.要使动力臂最大需要做到：在杠杆上找一点,使这点到支点的距离最远；动力的方向应该是过该点且与该点和

2、支点的连线垂直.4.杠杆的分类与应用：名称结构特征应用举例省力杠杆动力臂大于阻力臂撬棒、铡刀、动滑轮、羊角锤、钢丝钳、手推车、花枝剪刀等费力杠杆动力臂小于阻力臂缝纫机踏板、起重臂、人的前臂、理发剪刀、钓鱼竿等等臂杠杆动力臂等于阻力臂天平、定滑轮等5.定滑轮和动滑轮定滑轮 定义：中间的轴固定不动的滑轮.实质：等臂杠杆.特点：使用定滑轮不能省力但是能改变力的方向.理想的定滑轮 若不计轮轴间摩擦,则拉力FG.动滑轮 定义：轴和重物一起移动的滑轮.实质：动力臂是阻力臂两倍的杠杆.特点：使用动滑轮能省一半的力,但不能改变力的方向.理想的动滑轮 若不计摩擦和动滑轮重力,则拉力FG；若只忽略摩擦,则拉力F_

3、().6.滑轮组(1)使用滑轮组既能省力又能改变力的方向,用滑轮组提升重物时,动滑轮上有n段绳子承担物重,如果不计摩擦和动滑轮的重力,则拉力F；如果只忽略摩擦,则拉力F.(2)组装滑轮组的方法：首先根据公式n求出绳子的段数,然后根据奇动偶定的原则,结合题目的具体要求组装滑轮组.7.物理学中,将有用功与总功的比值,叫做机械效率,机械效率的公式是,使用任何机械都不可避免地要做额外功,有用功总是小于总功,所以机械效率总是小于1,机械效率通常用百分数表示.8.测量机械效率的方法： (1)原理：=.(2)应测物理量：钩码重力G、钩码提升的高度h、拉力F、绳子自由端移动的距离s.(3)器材：除钩码、铁架台

4、、滑轮、细线外,还需刻度尺和弹簧测力计.(4)步骤：必须匀速拉动弹簧测力计使钩码升高；目的：保证测力计示数大小不变.考点1 杠杆的分类与应用【例1】 (北京)如图11-1所示的工具中,在使用时属于费力杠杆的是( ) A.天平 B.瓶盖起子 C.食品夹 D.钳子图11-1【解析】天平在使用过程中,动力臂等于阻力臂,是等臂杠杆,既不省力也不费力；瓶盖起子在使用过程中,动力臂大于阻力臂,属于省力杠杆；食品夹在使用过程中,动力臂小于阻力臂,属于费力杠杆；钳子在使用过程中,动力臂大于阻力臂,属于省力杠杆；故本题答案选C.【答案】C【变式训练】1.“竹抻面”是我国传统面点美食,如图11-2甲,在制作面团的

5、过程中,让一段毛竹的一端固定在绳扣中,人坐在另一端可以上下跳动,面团在毛竹不断挤压下变得更有韧性,如图乙是它的原理图.可以把毛竹视为一根杠杆,关于此杠杆的叙述中,正确的是( ) 甲 乙图11-2A.B是支点B.杠杆在B点受到向下的力C.杠杆在B点受到的力大于D.A点移动的距离小于B点移动的距离答案：C解析：由题图可知,杠杆绕O点转动,O是支点,故选项A错误；面团在B点受到的力向下,杠杆在B点受到的力向上,故选项B错误；是动力,在B点受到的力是阻力,由题图可知,动力臂大于阻力臂,由杠杆平衡条件可知,阻力大于动力,即杠杆在B点受到的力大于,故选项C正确；由题图可知,A点的力臂大于B点的力臂,A点移

6、动的距离大于B点移动的距离,故选项D错误,故本题选C.考点2 实验探究杠杆的平衡条件【例2】 (南京)用如图11-3所示的装置做“探究杠杆的平衡条件”实验. 甲 乙图11-3(1)实验开始时,杠杆的位置如图甲所示.为使杠杆在水平位置平衡,应将杠杆的平衡螺母向_(选填“左”或“右”)移动.(2)如图乙所示,在刻度线“2”处挂2个钩码,在刻度线“4”处用调好的弹簧测力计竖直向下拉杠杆,杠杆在水平位置平衡时,弹簧测力计的示数为,将弹簧测力计斜向左拉,杠杆在水平位置平衡时,其示数_(选填“”“=”或“8GL,杠杆左端下沉,故选项D错误.3.如图11-20所示,用轻质材料制成的吊桥搭在河对岸.一个人从桥

7、的左端匀速走到桥的右端,桥面始终是水平的,不计吊桥和绳的重力,人从吊桥左端出发时开始计时,则人在吊桥上行走过程中,吊桥右端所受地面支持力F与人行走时间t的关系图像是( ) A B C D图11-20 图11-21答案：B 解析：人从吊桥一端出发,在运动时间t后,杠杆A端受地面的支持力F(动力),动力臂为OAL,杠杆受到物体的压力(阻力)FG,阻力臂为OB,OBvt,因为杠杆平衡,所以FOAFOBGvt,即FLGvt,所以F.由此可知,当t0时,F0；当t增大时,F变大,是正比例关系.故本题选B.图11-224.(乐山)如图11-23所示,杠杆AOB用细线悬挂起来,在A、B两端分别挂上质量为、的

8、重物时,杠杆平衡,此时AO恰好处于水平位置,AOBO,不计杠杆重力,则、的关系为( )图11-23A B C D无法判断答案：B 解析：杠杆示意图如图11-24：根据杠杆的平衡条件：可知,即,力与相应的力臂成反比关系,从图中可以看出力臂,所以物体的重力,即.故本题选B.图11-245.如图11-25所示的甲、乙两滑轮组,它们吊起的重物都是G,所用滑轮的规格相同,不计绳重与摩擦,当重物匀速上升时,下列说法正确的是( ) 甲 乙图11-25A.以其中的定滑轮为参照物,重物是静止的B.甲滑轮组一般比乙滑轮组更省力C.重物的动能减小,重力势能增大D.两个滑轮组的机械效率不一样答案：B6.(遂宁)如图1

9、1-26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,在这个过程中,力F的大小将( )图11-26A不变 B变小 C变大 D先变大后变小答案：C 解析：在杠杆缓慢由A到B的过程中,动力臂OA的长度没有变化,阻力G的大小没有变化,而阻力臂L却逐渐增大；由杠杆的平衡条件知：FOAGL,当OA、G不变时,L越大,那么F越大；因此拉力F在这个过程中逐渐变大.故本题选C.7.(黄冈)在道路条件不允许的情况下,军车通常采用如下方法原地掉头：先将千斤顶放在车底部合适的位置将军车顶起来,然后推动军车绕千斤顶转动即可实现原地掉头(如图11-27).下列有关分析正确的是( )图11-

10、27A.千斤顶应放在车底部靠近车轮的位置B.千斤顶应放在军车所受重力的作用线上C.只要在车前部推就最省力D.只要在车上离千斤顶最远的地方推就最省力答案：B 解析：根据题意可知,千斤顶与车底部接触的地方为支点,车的重力为阻力,其作用点大致在车的重心上,支点到阻力作用线,即车所受重力的作用线的距离为阻力臂,人的推力为动力,支点到动力作用线的距离为动力臂,车的重力,即阻力不变,阻力臂越短,阻力和阻力臂的乘积越小,则动力和动力臂的乘积越小,因此,千斤顶应放在车所受重力的作用线上.故选项A、C、D错误,选项B正确.8.一个滑轮组经改进后提高了机械效率,用它将同一物体匀速提升同样的高度,改进后与改进前相比

11、( )A.有用功减少,总功减少 B.有用功增加,总功增加C.有用功不变,总功不变 D.有用功不变,总功减少答案：D9.(桂林)如图11-28所示的四种机械装置中,不能省力的装置是( ) A.自行车的脚踏板 B.旗杆顶的定滑轮 C.水管上的水龙头 D.大门上的门把手图11-28答案：B10.(烟台)用四个完全相同的滑轮组成如图11-29所示的甲、乙两个滑轮组,把相同的物体匀速提升相同的高度.若用、表示甲、乙两滑轮组的机械效率,、表示拉力所做的功(不计绳重与摩擦),则( ) 甲 乙图11-29A., B.,C., D.,答案：A 解析：此题中,钩码的重力相同,钩码上升的高度相同,据Gh可知,所做的

12、有用功相同；此时对动滑轮做的功是额外功,不计绳重和摩擦,滑轮相同,即额外功相同,即是相同的,据可知,是相同的,故拉力做的功相同,即,机械效率=100%,故也是相同的,即.故本题答案选A.二、填空题11.(聊城)如图11-30是一种拉杆式旅行箱的示意图,使用时它相当于一个_杠杆(选填“省力”或“费力”).若旅行箱内装满物体且质量分布均匀,其总重为210 N,轻质拉杆拉出的长度是箱体长度的二分之一,要使旅行箱和拉杆构成的杠杆水平平衡,则竖直向上的拉力F为_N.图11-30答案：省力 70 解析：竖直向上的力F为动力,箱体的重力为阻力,支点在箱体中心,故动力臂大于阻力臂,所以是省力杠杆；当旅行箱和拉杆构成的杠杆水平平衡时,如图11-31所示：由题意知,因为,即所以竖直向上的拉力为FG210 N70 N