初二物理试题及答案六月第一期.docx
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初二物理试题及答案六月第一期
初中物理
[简单机械]
1.目录(共1页)
1.内容(共1页)
撰稿人:
潞河中学
孔全
“简单机械”目录
一、基础知识
(一)知识结构
(二)知识要求
(三)要点分析
1.杠杆及其要素
2.画力臂
3.杠杆的种类及其应用
4.滑轮及其作用
5.常见简单机械的介绍
二、典型应用
(一)基础篇
(二)提高篇
三、习题
(一)基础篇
(二)提高篇
(三)答案
简单机械(正文)
一、基础知识
(知识结构)
杠杆的概念
杠杆的七要素:
三点、二力、两臂
杠杆杠杆的图示
杠杆的平衡条件省力杠杆
杠杆的分类及作用费力杠杆
等臂杠杆
什么是定滑轮
定滑轮特点
作用
杠杆类什么是动滑轮
滑轮动滑轮特点
作用
简单机械什么是滑轮组
滑轮组特点
作用
轮轴
斜面
斜面类
螺旋
水压机
液压类
油压机
(二)知识要求:
知识杠杆;
理解力臂的概念;
理解杠杆的平衡条件;
会画力臂;
能运用杠杆平衡条件解决有关问题;
理解定滑轮及其作用;
理解动滑轮及其作用;
理解滑轮组及其作用。
(三)要点分析:
2.杠杆及其要素:
杠杆:
一根硬棒,在力的作用下能够绕固定点转动,这根硬棒就叫做杠杆。
支点:
杠杆绕着转动的固定点。
动力作用点:
动力作用在杠杆上的点。
阴力作用点:
阻力作有知杠杆上的点。
动力:
作用在杠杆上能使杠杆转动的力。
阻力:
作用在杠杆上阻碍杠杆转动的力。
动力臂:
从支点到动力作用线的距离。
阻力臂:
从支点到阴力作用线的距离。
3.画力臂:
1明确概念:
a:
力的作用线:
通地力的作用点沿力的方向所画的直线。
b:
力臂:
从支点到力的作用线的垂直距离。
是“点与线”的距离,而不是“点与点”的距离。
不能将支点到力的作用点的距离当做支点到力的作用线的距离。
2弄清画力臂的意义:
杠杆能否平衡,不仅与动力、阻力的大小有关,而且与动力臂、阻力臂的大小也有关系。
所以正确理解力臂的概念,并画出力臂是解决杠杆问题的关键。
3掌握画力臂的步骤:
a:
确定支点的所在位置
b:
将力的作用线用虚线延长,得到动力的作用线和阻力的作用线。
c:
从支点O向力的作用线做垂线,画出垂足。
则支点到垂足的距离就是力臂。
d:
力臂用虚线表示,支点到垂足用大括号勾出,并用字母L1、L2分别表示动力臂和阻力臂。
4.杠杆的种类及其应用:
(1)
省力杠杆,如撬石头用的木棍,示意图为图1(甲),铡草用的铡刀,示意图为图1(乙),其动力臂大于阻力臂,平衡时动力小于阻力,即L动>L阻,F动<F动,即用较小的动力可以克服较大的阻力,但动力作用点要多移动距离,简言之,就是省力费距离。
常见的省力杠杆还有起钉子用的羊角锤、起瓶盖用的起子、道钉撬、钳子、剪铁皮用的剪刀等等。
(2)费力杠杆:
如钓鱼用的鱼杆,示意图为图2(甲),理发用的剪刀,示意图为图2(乙),其动力臂小于阻力臂,平衡时动力大于阻力,即L动<L阻,F动>F阻。
特点是要用较大的动力去克服较小的阻力,但可以通过使动力作用点移动较小的距离来实现阻力作用点移动较大距离的目的。
简言之就是费力省距离,常见的费力杠杆还有铲土用的铁锨、镊子、缝纫机踏板、工程车上的升降臂等等。
(3)
等臂杠杆:
如托盘天平、物理天平,示意图为图3。
其动力臂等于阻力臂,平衡时动力等于阻力,即L动=L阻,F动=F阻。
其特点是既不省力也不费力,既不省距离也不费距离。
5.
滑轮及其作用:
(1)定滑轮:
使用时,滑轮的轴固定不动,这样的滑轮叫定滑轮。
定滑轮实质是一个等臂杠杆:
轴是支点,动力臂与阻力臂等长,均等于滑
轮半径,所以动力等于阻力。
使用定滑轮可以改变力的方向,但不省力也
不省距离。
(2)动滑轮:
使用时,滑轮和重物一起移动(滑轮的轴当然要随着移动),
样的滑轮叫动滑轮。
动滑轮实质是个动力臂(L1)为阻力臂(L2)二倍的杠杆:
每个瞬间悬绳与滑轮的接角点就是此时的支点:
动力臂为此点到动力作用线的距离,其大小等于滑轮的直径;阻力臂为此点到通过轴的阻力作用线的距离,其大小等于滑轮的半径,由杠杆平衡条件可知,动务是阻力的一半。
使用动滑轮能省一半力,但费距离(滑轮和重物移动几距离,作用在绳端的力的作用点要移动2h的距离),而且使用动滑轮不能改变力的方向。
(3)滑轮组:
动滑轮和定滑轮组合在一起叫滑轮组。
在滑轮组中,承担物重的是吊着动滑轮的那几段绳子,这包括拴在动滑轮框架钩上的和最后从动滑轮引出的拴绳(但不包括最后是从定滑轮引出的抬绳)。
重物和动滑轮的总重由几段绳子承担,提起重物所用的力就是总重的几分之一,即F动=
。
可见,使用滑轮组既可以省力,又可以改变力的方向,但要费距离(如果是n段绳子承担物重,则物体和动滑轮移动了h距离的话,那么,绳端就要移动nh的距离)。
6.常见简单机械的介绍:
(1)轮轴:
由轮和轴组成的简单机械叫轮轴。
轮的半径大于轴的半径,轮和轴连接在一起,工作时,轮和轴都绕一个共同的轴线移动,轮的转动能带动轴的转动,同样,轴的转动也能带动轮的转动,并且转达速相同。
轮轴的实质就是一个杠杆,只不过它可以边续转达动,支点就是轮轴的中心。
如图4所示,如果作有在轮上的F1是动力,作用在轴上的F2是阻力,则OA就是动力臂,OB就是阻力臂。
由杠杆平衡条件,F1·R=F2·r。
由于R>r,所以F1<F2,可见,动力如果作用在轮上则省力;反之,动力如果作用在轴上则费力。
轮轴的应用很多,如汽车方向盘、辘轳、纺车、自行车的车把、轮子、铰盘等等。
(2)斜面
斜面也是一种简单机械,如图5所示,斜面高为h,长为l,要把重国G的物体从斜底端匀速推至顶端,沿斜面方向所施加的外力为F,(注:
我人这里所研究的斜面是个理想斜面,不考虑物体与斜面间的摩擦)。
根据功的原理(下一章将加以讲述),在理想情况下:
或
∵
∴
可见:
使用斜面可以省力,且
的比值越小越省力,即斜面倾角
越小,越省力,但同时也就越费距离。
斜面的应用很多,如修坡路、引桥、盘山公路等等。
而螺旋又是斜面的一种变形,即绕在圆柱体上的斜面,利用螺旋也可以省力,如螺旋千顶就是应用之一。
二、典型应用
(一)基础篇
例1.在图形中,画出力F1和F2对杠杆支点O的力臂,并分别用字母L1和
F2表示。
解:
如图7所示
说明:
画力臂应注意:
“用虚线”、“标垂足”、“括号括”、“符号标”。
例2.
如图8所示,在距杠杆左端20厘米的B外挂有600牛的重物。
要使杠杆平衡,需要在距B点60厘米的A处,至少加▁▁▁▁牛的力,且力的方向为▁▁▁▁▁。
分析与解:
作用在支点右侧B点的力,其对杠杆的作用效果是使杠杆绕支点沿顺时针的方向转动,要使杠杆平衡,作用在支点右侧A点的力就应使杠杆沿逆时针方向转动,所以作用在A点的力应该向上。
要使得作用在A点的动力F1最小,就应使F1的力臂L1最长,所以后F1竖直向上。
从图中分析,找出各量对应的值:
F2=600牛,L2=20厘米,L1=(20+60)厘米=80厘米。
由F1·L1=F2·L2
∴F1=
F2=
×600牛=150牛
答案:
在A处至少加150牛的力,且力的方向为竖直向上。
例3.如图9所示,水平放置的长2米的杠杆左端受竖直向下的力F2=100牛,右端受竖直向下的力F2=300牛,为了使杠杆平衡,支点O与杠杆左端的距离应为()。
A.0.5米B.1.0米
C.1.5米D.0.67米
解:
设支点O与杠杆左端的距离为L1,则支点与杠杆右端的距离为L2=2米-L1
∵F1、F2的方向均为竖直向下
∴L1、L2分别为F1、F2的力臂
由F1L1=F2L2
得:
100牛×L1=300牛×(2米-L1)
∴4L1=6米
∴L1=1.5米
即支点O与杠杆左端的距离为1.5米。
答案:
选C
(二)提高篇
例1:
如图10所示,滑轮及绳子质量和摩擦都不计,人重600牛,平板重
400牛,要使木板处于平衡状态,则人要用多大的力拉绳子?
分析与解:
本题关键是选择好研究对象,分析其受至的各个力在研究对象平衡时的关系。
把人和平板当作一个整体做为研究对象,它共受5个力的作用。
向上的力从左到右分别为三段绳子对木块向上的拉力T1、T2、T3,向下的力分别为
G1=600牛、G2=400牛。
经分析可知:
T与人拉绳的力T大小相等,T3=T2,
T1=T2+T3=2T2
∵木板和人处于平衡状态
∴T1+T2+T3=G1+G2
∴2T+T+T=600牛+400牛
∴T=250牛
答:
人要用250牛的力拉绳子。
例2:
如图11所示,A端挂有重为G1的物体,B端挂有重为G2的物体,
OA>OB,此时杠杆处于平衡状态,现将G1、G2的悬点都向里侧(支点O)移动,且移动的距离L0相等,则杠杆将()。
A.杠杆仍平衡
B.A端下降
C.B端下降
D.无法判断
分析与解:
将G1悬点由A移至A’,将G1的悬点由B移至B’,杠杆此时能否平衡,一定要用杠杆平衡条件去判定,即G1×OA’与G2×OB’是否相等.
∵G1×OA’=G1×(OA-AA’)
=G1×OA-G1·L0
G2×OB’=G2×(OB-BB’)
=G2×OB-G2·L0
而由于G1×OA=G2×OB
OA>OB
∴G1<G2
∴G1·L0<G2·L0
∴G1·L0-G1·L0>G2×OB-G2·L0
∴G1×OA’>G2×OB’
即杠杆不能平衡
由于G1×OA’大于G2×OB’,即G1对杠杆逆时针方向转动效果大于
G2对杠杆顺时针方向转动的效果。
因此,杠杆的A端将下降,B端上升。
此题还可以利用“端值法”巧妙地解出答案:
设移动的L0=OB,即取了“端值”情况,因为OA>OB,因而G2
虽失去了转动的效果,但G1仍然有使杠杆逆时针转动的效果,所以直接确定了选项“B”。
答案:
选“B”,即杠杆的A端下降。
三.习题
(一)基础篇
1.
如图12所示,要使杠杆平衡,在A点作用的力分别为F1、F2、F3,则:
A.沿竖直方向的力F1最小
B.沿垂直于杠杆OA方向的组长力F2最小
C.沿水平方向的力F3最小
D.无论什么方向,用的力一样大
2.
在图13中画出力F对支点O的力臂,并用安母L表示。
3.如图14所示,地面上一物体重G=200牛,现通过一个定滑轮用绳子来提它,用的拉力F大小为80牛,求此时地面受到的压力大小。
4.如图15所示,通过滑轮组牵引的物体A,A的重为1000牛,它在地面上滑动时受到的滑动摩擦力
大小为300牛,滑轮组本身的重及滑轮的摩擦不计,则使A能在水平地面上匀速滑动所需的力F多大。
5.
如图16所示,一根两端粗细不均匀的木头,在某点O支起,处于平衡,如果将木头从O点处锯断,则
A.两段的质量相等
B.大头的这段质量大
C.小头的这段质量大
D.无法确定
(二)提高篇
1.
两个不同材料制成的实心金属球A和B,分别悬挂于杠杆两端,杠杆平衡时,OA’<OB’。
若将A,B两球分别浸没在水中,杠杆是否仍然平衡?
如图
17所示。
2.如图18所示,把一个粗细均习的木棒一端浸入碗的水中,另一侧放在碗边上。
木棒静止时,恰好有
40%的木棒浸没水中,露在碗边以外部分有
20%,试计算木棒的密度有多大?
(三)答案:
基础篇:
2.提示:
分别作出F1、F2、F3对支点O的力臂,发现只有F2的力臂最长,由于阻力及阻力臂都不变,所以动务与动力臂的乘积是不变的,因为对应的动力臂最长,所以
F2最小。
答案:
选B
3.解
4.提示(1):
以物体为研究对象,进行受力分析。
提示(2):
地面给物体的支持力为N
有F+N=G
解法:
∵物体静止
∴F+N=G
∴N=G-F=200牛-80牛=120牛
∵物体对地面的压力N’与地面对物体的支持力N是相互作用力的关系
∴N’=N=120牛
答:
地面受到的压力大小为120牛。
5.提示(1):
牵引A匀速前进时,克服的不是A受到的重力,而是A滑动时受到的摩擦力。
提示(2):
承担克服摩擦阻力的绳子段数是3
解法:
由图可知:
F=
f=
×300牛=100牛
答:
所需的力F=100牛。
6.提示(1):
找出OA段重心的大致位置A’和OB段重心的大致位置B’。
OA’>OB’(可利用反证法以证明)
提示(2):
OA段(小头)质量为m1,OB段(大头)质量为m2,由杠杆平衡条件m1g·OA’=m2g·OB’
∵OA’>OB’∴m1 即大头的这段质量大。 答案: 选B 提高篇: 1.提示(1): 设A’端在球浸没于水中后所受拉力为F1,B’端此时受拉力的F1,比较F1OA’与F2OB’的大小。 提示(2): F1=GA-F浮AF2=GB-F浮B,再将F浮A、F浮B展开,用GA、ρA、GB、ρB表示。 解法: 球浸没水中之前,杠杆平衡 ∴GA·OA’=GB·OB’ 球浸没水中后, F1=GA-F浮A=GA-ρ水gVA =GA-ρ水g =GA(1- ) 同理: F2=GB(1- ) ∴F1·OAˊ=GA·OAˊ·(1- ) F2·OBˊ=GB·OBˊ·(1- ) ∴GA·OA’=GB·OB’ 但ρA≠ρB ∴F1·OA’≠F2·OB ∴杠杆不能再平衡 注: 若ρA>ρB则F1·OA’<F2·OB 则A’端下降 若ρA<ρB,则F1·OA’<F2·OB 则B’端下降 2.提示(1): 木棒上与碗边接角点为支点,木棒平衡,G·LG=F浮·L浮 提示(2): LG是支点到通过重心的重力作用线的距离,L浮是支点到通过浮心的浮力作用线的距离。 解法: 如图20所示: 设木棒的长为L,横截面积为S 则G=ρ木gV木=ρ木g·S·L F浮=ρ排gV排=ρ木g·S·L×40% LG= L浮= ∴杠杆平衡 ∵G·LG=F浮·L浮 ∴ ∴ 答: 木棒的密度为0.8×103 。
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- 关 键 词:
- 初二 物理试题 答案 六月 第一