河北专版中考物理考点复习第13讲+简单机械含答案.docx
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河北专版中考物理考点复习第13讲+简单机械含答案
第13讲 简单机械
本讲内容在河北省中考中主要以选择、计算的形式出现.主要考查:
力臂作图、杠杆的种类及特点、杠杆的应用、杠杆平衡条件的应用、滑轮组的绕线方法、滑轮组的特点.预计2016年会考查杠杆平衡条件的应用.
考点
考点内容
年份
题号
题型
分值
考查内容
考点1
杠杆
2013
2014
2015
20
37(1、3)
37
选择题
计算题
计算题
2
4
4
杠杆的分类
杠杆力臂作图、杠杆平衡条件
应用
杠杆力臂作图、杠杆平衡条件计算
考点2
滑轮组的应用
2013
2014
2015
37(3)
14D
21(A、D)
计算题
选择题
选择题
2
0.5
1
利用滑轮组的特点计算压强
定滑轮的特点
滑轮组省力情况、拉力移动距离与物
体上升高度的关系定性分析
杠杆五要素和平衡条件
1.杠杆的五要素和平衡条件
定义
一根硬棒,在力的作用下绕着______转动的硬棒叫做杠杆
五要素
支点
如图所示,杠杆绕着_____,用字母____表示
动力
如图所示,使杠杆______的力,用字母____表示
阻力
如图所示,_____杠杆转动的力,用字母____来表示
动力臂
如图所示,从支点到_______的_____,用字母l1表示
阻力臂
如图所示,从支点到_______的_____,用字母l2表示
探究杠
杆平衡
条件
探究
过程
实验前调节杠杆两端的平衡螺母,使杠杆在水平位置平衡,目的是消除杠杆自身重力对实验的影响,实验中使杠杆在水平位置平衡,目的是方便从杠杆上直接读出力臂
结论
动力×动力臂=阻力×阻力臂
F1l1=F2l2
说明
为了消除实验中错误的结论:
动力×支点到动力作用点的距离=阻力×支点到阻力作用点的距离,可用弹簧测力计代替一侧钩码斜拉杠杆
【提示】 画力臂:
(1)先在杠杆示意图上确定出支点;
(2)画出动力作用线和阻力作用线;(3)最后从支点向力的作用线引垂线.
2.杠杆的分类
力臂关系
力的关
系
距离关系
实例
省力杠杆
L1___l2
F1____F2
省力,____距离
羊角锤、起子、撬棒等
费力杠杆
L1____l2
F1______F2
_____,省距离
钓鱼竿、起重机的吊臂、镊子等
等臂杠杆
L1____l2
F1____F2
不省力,不费力
天平、定滑轮等
【提示】 省力杠杆必然费距离,费力杠杆必然省距离,既省力又省距离的杠杆是不存在的.
滑轮
比较分类
定滑轮
动滑轮
滑轮组
示意图
定义
中间的轴________的滑轮
和重物一起_______的滑轮
定滑轮、动滑轮组合成滑轮组
实质
_______杠杆
动力臂为阻力臂倍的杠杆
特点
不能__________但是能改变_________
能省_________的力,但不能改变________
在不考虑绳子重及滑轮重和摩擦力的情况下,F=______
____
.距离的
关系
___________
____________
______________
【提示】 判断滑轮组绳子段数n的方法:
可以在定滑轮与动滑轮之间画一条虚线,数一下与动滑轮相连的绳子的段数是几段,则n就是几.如图甲、乙所示.
斜面与轮轴
斜面
轮轴
示意图
定义
一个与水平面成一定夹角的倾斜平面
由____和_____组成,能绕共同轴线转动的_________叫做轮轴;半径较大的是轮,半径较小的是轴
特点
省力机械
能够连续旋转的______,支点就在______,轮轴在转动时轮与轴有相同的___________
应用
螺旋、楼梯、盘山公路等
方向盘、水龙头、扳手
【提示】 轮轴不一定是省力机械,主要取决于动力作用在轮还是轴.
命题点1 杠杆
(2013·河北)如图所示的工具中属于费力杠杆的是()
A.①② B.②③ C.②④ D.③④
联系生活经验,要判断杠杆的类型,可依据杠杆的动力臂和阻力臂大小关系:
若动力臂大于阻力臂,则是省力杠杆,如刹车、撬棒、铡刀等;若动力臂小于阻力臂,则是费力杠杆,如镊子、起重机的起重臂等;若动力臂等于阻力臂,则为等臂杠杆,如天平和定滑轮等.
1.(2015·深圳)使用以下工具可以省力的是()
A B C D
2.(2015·威海)如图是吊车起
吊货物的结构示意图,伸缩撑杆为圆弧状,工作时它对吊臂的支持力始终与吊臂垂直,使吊臂绕O点缓慢转动,从而将货物提起.下列说法正确的是()
A.吊臂是一省力杠杆,但要费距离
B.吊臂是一个费力杠杆,但可以省功
C.匀速顶起吊臂的过程中,伸缩撑杆支持力的力臂变小
D.匀速顶起吊臂的过程中,伸缩撑杆支持力渐渐变小
3.(2015·莱芜)如图所示,杠杆在力F1、F2的作用下(F2未画出)处于平衡状态.O为支点,L2是力F2的力臂,请在图中画出F1的力臂L1和力F2的示意图.
命题点2 杠杆平衡条件的应用
(2015·河北)如图所示,将边长为10cm的正方体合金块,用细绳挂在轻质杠杆的A点处,在B点施加力F1=30N时,杠杆在水平位置平衡,合金块对水平地面的压强恰好为0.撤去F1,在B点施加力F2时,合金块对地面的压强为1.2×103Pa,(OB=3OA,g取10N/kg)
(1)画出F2的力臂.
(2)求合金块的质量.(
3)求F2的大小.
【点拨】
(1)延长力F2的作用线,然后过支点O向力的作用线引垂线段OC,即为其力臂L2;
(2)根据杠杆平衡条件:
F1L1=F2L2,求出A点对杠杆的拉力,即为合金块的重力,再利用G=mg变形求解合金块的质量;(3)根据直角三角形30°角对应的直角边等于斜边的一半(即杠杆OA长度的一半);分析物体合金块所受的力,画出示意图,合金块受重力、绳子向上的拉力及地面对它的支持力,在这几个力的作用下处于静止状态;根据合金块对地面的压强,可求出其对地面的压力,则等于地面对物体的支持力,从而根据示意图列出各力之间的关系,代入数据便可求出拉力的大小;再根据杠杆平衡条件:
F1L1=F2L2,将已知数据代入,便可求出F2的大小.
本题考查了对物体的
受力分析、力臂的画法、力的合成,同时考查了有关压强公式的应用及杠杆平衡条件的应用,关键是公式及其变形的灵活运用,要会受力分析,知道杠杆A点受到的拉力等于重力与支持力之差.
4.(2015·尤东)如图所示的杠杆(自重和摩擦不计),O为支点,A处挂一重为1
00N的物体,为保证杠杆在水平方向平衡,在中点B处沿________(填“F”“F1”或“F2”)方向施加一个最小的力为________N.
5.(2015·泰州)有一杠杆经过调节,处于水平平衡状态.如图所示,在A点悬挂三个钩码(每个钩码重均为0.5N),要使杠杆水平平衡,需在B点悬挂________个钩码;取走悬挂在B点的钩码,改用弹簧测力计在C点竖直向上拉,使杠杆水平平衡,测力计的拉力为________N;如改变测力计拉力的方向,使之斜向右上方,杠杆仍然水平平衡,测力计的读数将________.
6.(2014·玉林、防城港)如图所示,一轻质杠杆支在支架上,OA=20cm,G1为边长是5cm的正方体,G2重为20N.当OC=10cm时,绳子的拉力为________N,此时G1对地面的压强为2×104Pa.现用一水平拉力,使G2以________cm/s的速度向右匀速运动,经过12.5s后,可使G1对地面的压力恰好为0.
命题点3 滑轮
(2015·汕尾)如图所示,用下列装置提升同一重物,若不计滑轮自重及摩擦,则最省力的是()
竖直方向的滑轮组,理想状态时,若有n段绳子和动滑轮直接接触,即F=G/n,s=nh,V绳=nV物;若是实际状态,只考虑动滑轮的重,F=(G+G动)/n,若同时考虑绳子的重和摩擦,则F>(G+G动)/n,但不影响距离和速度的关系.
7.(2015·梅州)如图所示,用一根绳子绕过定滑轮,一端拴在钩码上,手执另一端,分别用力F1、F2、F3匀速拉起钩码.忽略绳子与滑轮的摩擦,下列说法中正确的是()
A.F1较大
B.F3较大
C.F1、F2、F3的大小不能确定
D.将钩码提升相同的高度,力F1、F2、F3所做的功相等
8.(2015·桂林)如图所示,用滑轮拉着一重为400N的物体向上做匀速直线运动,该滑轮为________(填“动”或“定”)滑轮,如果不计滑轮重及细绳与滑轮间的摩擦,则竖直向上的拉力F是________N.
9.(2015·漳州)如图所示,站在小车上的男孩在绳子末端施加50N的水平拉力F,物体M和小车在水平地面上做相向的匀速直线运动,物体M速度为0.2m/s,小车速度为0.3m/s,则地面对物体M的摩擦力为________N,2s后绳子自由端移动的距离为________m.(不计绳重、滑轮重以及绳与滑轮的摩擦)
命题点 探究杠杆的平衡条件
探究杠杆的平衡条件在中考试题中常从以下几个方面进行考查:
(1)调节杠杆平衡的方法;
(2)实验现象和实验数据的分析;(3)实验结论的总结和应用;(4)设计实验的步骤,评估实验中的问题,并进行处理.
(2015·齐齐哈尔)在探究杠杆平衡条件的实验中:
(1)杠杆的平衡状态是指杠杆处于____________或匀速转动状态.实验前没有挂钩码时,调节平衡螺母,使杠杆在水平位置平衡,其主要目的是________________________________________.
(2)实验中,用装置A的方式悬挂钩码,杠杆也能水平平衡(杠杆上每格等距),但老师建议同学不宜采用这种方式,该种方式的不足主要是因为()
装置
A
A.一个人无法独立操作
B.力臂与杠杆不重合
C.力和力臂数目过多,不易得出结论
D.杠杆受力不平衡
(3)若用装置B进行实验,则此时弹簧测力计的示数是________N;将弹簧测力计沿虚线方向拉,仍然使杠杆在原来的位置平衡,此时拉力的力臂将________,弹簧测力计的示数将________(填“变大”“变小”或“不变”).
装置B
(4)某同学将杠杆挂在支架上,发现杠杆左端下倾,若他调节杠杆右端的平衡螺母,应将该平衡螺母向________端调节,直到杠杆在水平位置平衡.
(5)某同学用装置C做实验时,在已调好的杠杆左端2格处挂了3只钩码,要使杠杆平衡,除可在杠杆右端第“2”格挂“3”只钩码外,也可以在右端第________只钩码来完成.(按“×格挂×”填写)
装置C
(6)若杠杆右端不挂钩码,改用弹簧测力计在左端第3格处拉杠杆使其平衡.则最小拉力的方向为________________________________________________________________________.
(7)本实验要进行多组实验,其目的是________________________.请设计出记录实验数据的表格:
(8)请分析说明用装置B做实验的好处___________________________________________________________.
一、选择题
1.(2015·黄冈)使用下列简单机械,为了省力的是()
A.龙舟比赛用的船桨B.拔钉子的羊角锤C.理发用的剪刀D.旗杆顶的定滑轮
2.(2015·广州)AC硬棒质量忽略不计,在棒的B、C两点施加力F1、F2,F2的方向沿OO′线,棒在图所示位置处于平衡状态,则()
A.F1 ·F2C.F1力臂小于s1D.F2向沿OO′线向下 3.(2014·河南)把质量相等的A、B两物体挂在如图所示的滑轮组下面,不计绳子、滑轮的重力和摩擦,放手后() A.A上升B.A下降 C.A、B均静止D.无法判断 4.(2014·泰州)如图所示的滑轮组,每个滑轮重为20N,绳重及摩擦不计.用它匀速提升重为100N的物体,所用的拉力F是() A.50N B.60N C.70N D.120N 5.(2015·龙东)简单机械在我们的生活中应用很广泛,下图是使用简单机械匀速提升同一物体的四种方式(不计机械重和摩擦),其中不省力的是() 6.(2015·漳州)如图所示,可绕O点转动的轻质杠杆,在D点挂一个重为G的物体M,用一把弹簧测力计依次在A,B,C三点沿圆O相切的方向用力拉,都使杠杆在水平位置平衡,读出三次的示数分别为F1、F2、F3,它们的大小关系是() A.F1<F2<F3<GB.F1>F2>F3>GC.F1=F2=F3=GD.F1>F2=F3=G 7.(多选)(2015·石家庄41中一模)如图所示,均匀木棒AB长为1m,水平放置在O1、O2两个支点上,已知AO1、O2B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40N 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20N D.若把A端竖直向下稍微压下一点距离至少要用力40N 二、填空题 8.(2015·益阳)如图是自行车手闸示意图,手闸是一个简单机械,这种简单机械的名称是________,当图中手对车闸的作用力F=10N时,刹车拉线受到力的大小为________N. 9.(2015·河南)如图是小聪为拉船靠岸而设计的甲、乙两种方案,若拉船的力需要很大,则应选用________(填“甲”或“乙”)方案,因为采用这种方案可以________.(不计机械的自重及摩擦) 10.(2015·安徽)如图,AB为能绕B点转动的轻质 杠杆,中点C处用细线悬挂一重物,在A端施加一个竖直向上大小为10N的拉力F,使杠杆在水平位置保持平衡,则重物G=________N.若保持拉力方向不变,将A端缓慢向上提升一小段距离,在提升的过程中,拉力 F将________(填“增大”“不变”或“减小”). 11.(2015·广东)如图所示,已知物体A和动滑轮的总重为200N,当物体A匀速上升高度为1m时,绳子移动的距离为________m,人对绳子的拉力为________N,拉力所做的功为________J(绳子与滑轮的摩擦力、空气阻力忽略不计). 三、作图题 12.(2015·铜仁)请在图中画出滑轮最省力的绕法. 13.(2015·广东)如图,请在杠杆A处画出把物体拉起时的最小拉力F1,并画出拉力F1的力臂L1. 四、实验探究题 14.(2015·江西)探究杠杆的平衡条件 图1 【提出问题】如图1所示,是一种常见的杆秤.此时处于水平位置平衡. 发现一: 小明在左侧挂钩上增加物体,可观察到提纽左侧下沉.他认为改变杠杆的水平平衡可以通过改变作用在杠杆上的________来实现; 发现二: 接着小新移动秤砣使其恢复水平位置平衡.说明通过改变________的长短也可以改变杠杆的平衡. 那么,杠杆在满足什么条件时才平衡呢? 【制定计划与设计实验】 实验前,轻质杠杆处于如图2所示的状态,使用时,首先应将杠杆的平衡螺母向________(填“左”或“右”)调节,使杠杆处于水平位置平衡,这样做的好 处是____________________. 【实验结论】 如图3所示,他们进行了三 次实验,对实验数据进行分析,得出杠杆的平衡条件是________________________. 【拓展应用】如图4所示,是用手托起重物的示意图,图中前臂可以看作是一个________杠杆(填“省力”“费力”或“等臂”),此杠杆的支点是图中的________点,假如托起6N的重物,请你根据图所示,估算出手臂要用的动力大约是________N左右. 五、计算题 15.(2014·河北)小明做俯卧撑时(如图所示),可将其视为一个杠杆,重心在O点,他将身体撑起时,地面对两脚尖的支持力为250N,两脚尖与地面的接触面积为60cm2,双手与地面的接触面积为300cm2. (1)画出以B为支点时重力的力臂L; (2)如果小明的两脚尖对地面的压强与双手对地面的压强之比为5∶2,地面对双手的支持力为多少? (3)小明在1min内做了30个俯卧撑,每次肩部上升的高度为0.36m,则他1min内克服重力所做的功为多少? 参考答案 考点解读 考点1 1.固定点O 转动的点 O 转动 F1 阻碍 F2 动力作用线 距离 阻力作用线 距离 2.> < 费 < > 费力 = = 考点2 固定不动 移动 等臂 2 省力 省力 动力的方向 一半 动力的方向 G 2 n 考点3 轮 轴 简单机械 杠杆 轴线 转速 各个击破 例1 C 例2 (1) (2)由杠杆的平衡条件: F1L1=F2L2变形得G= = =90N;根据重力的公式G=mg变形得m= = =9kg;(3)由公式p= 变形得F支持=F压=pS=1.2×103Pa×0.1m×0.1m=12N;由于F2与OB的夹角为30°,所以F2的力臂L2= LOB= LOA,(G-F支持)×LOA=F2×L2变形得: F2= = =52N. 例3 C 题组训练 1.A 2.D 3. 4.F2 200 5.2 3 变大 6.10 4 7.D 8.动 200 9.150 3 实验突破 例 (1)静止状态 便于测量力臂和避免杠杆自重对实验的影响 (2)C (3)1.8 变小 变大 拓展训练 (4)右 (5)3格挂2 (6)竖直向上 (7)得出的结论更具有普遍性 实验数据 次数 动力 F1/N 动力臂 L1/cm 阻力 F2/N 阻力臂 L2/cm 1 2 3 (8)用弹簧测力计竖直向下拉杠杆时,由于测力计的力可以连续变化,很容易得到所需要的力,不需要调整力臂,所以用这种方法很容易使杠杆平衡 整合集训 1.C 2.C 3.B 4.B 5.C 6.C 7.BC 8.杠杆 40 9.甲 省力 10.20 不变 11.2 100 200 12. 13. 14.力 力臂 右 方便直接测出力臂 动力×动力臂=阻力×阻力臂 费力 C 48 15. (1)以B为支点时重力的力臂为B点到重力作用线的垂直距离,如图: (2)∵物体间力的作用是相互的,支持力和压力是一对相互作用力,∴F脚=F脚支=250N,F手=F手支,则两脚尖与地面的压强p脚= ,双手对地面的压强p手= ,∵p脚∶p手=5∶2,∴ ∶ =5∶2,则F手= = =500N.(3)做一个俯卧撑时,支持力对人做功: W=F手h=500N×0.36m=180J,所以做30个俯卧撑做功W′=30×180J=5400J.
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