【备考 志鸿优化设计】（湖南专用）中考物理总复习 第21讲 杠杆其他简单机械（基础讲练+锁定考试目标+导学必备知识+探究重难方法）（解析版） 新人教版.doc

第21讲杠杆其他简单机械考纲要求备考指津1.认识杠杆、定滑轮、动滑轮，知道它们的应用，了解杠杆的平衡条件。2知道轮轴和斜面也能省力。3理解力臂的概念，会画力臂图。4会判断滑轮组省力情况，会组装滑轮组。5能探究杠杆的平衡条件，了解定滑轮、动滑轮的特点。本课时中考考查的重点是：日常生活中常见简单机械的特点。杠杆的平衡条件、滑轮及滑轮组的特点及应用。题型以选择题、填空题及实验探究题为主。预计在今后的中考中，实验探究杠杆的平衡条件、杠杆力臂的作图、杠杆的分类等将是中考的热点问题。考点梳理考点1杠杆(1)杠杆定义：一根_，在力的作用下如果能够绕着固定点_，这根硬棒就叫杠杆。杠杆五要素：支点o：杠杆绕着转动的_；动力f1：使杠杆转动的力；阻力f2：阻碍杠杆转动的力；动力臂l1：支点到_的距离；阻力臂l2：支点到_的距离。(2)杠杆的平衡条件杠杆平衡：当有两个力或几个力作用在杠杆上，若杠杆保持_或_，则杠杆平衡。平衡条件：动力动力臂阻力阻力臂即_。(3)杠杆的分类省力杠杆：动力臂_阻力臂的杠杆叫做省力杠杆，杠杆平衡时，其动力_阻力。省力杠杆省力，但_距离。费力杠杆：动力臂_阻力臂的杠杆叫做费力杠杆，杠杆平衡时，其动力_阻力。费力杠杆虽费力，但_距离。等臂杠杆：动力臂_阻力臂的杠杆叫等臂杠杆，杠杆平衡时，动力_阻力，既不省力也不费力。考点2滑轮(1)定滑轮定义：轴_的滑轮叫做定滑轮。实质：定滑轮的支点是转动轴，动力臂和阻力臂都等于滑轮的半径，因此定滑轮的实质是一个_杠杆。特点：使用定滑轮不能省力，但可以改变动力的_。(2)动滑轮定义：随物体一起运动的滑轮叫做动滑轮。实质：动滑轮的支点是那段上端固定的绳子与动滑轮相切的点，动力臂是滑轮的_，阻力臂是滑轮的_，因此动滑轮的实质是一个动力臂是阻力臂_的杠杆。特点：使用动滑轮能省_，但不能改变动力的_，且多费一倍距离。(3)滑轮组定义：由几个动滑轮和几个定滑轮组成的装置，叫做滑轮组。特点：使用滑轮组时，滑轮组用几段绳子吊着物体，提起物体所用的力就是物重的_。即f_，此时s_。(n为承担物体的绳子的段数)自主测试1如图所示的四种情景中，所使用的杠杆属于费力杠杆的是()2如图是人抬起独轮车车把时的简化示意图，此时独轮车相当于一个_(选填“省力”或“费力”)杠杆；若动力臂是阻力臂的3倍，物体和车总重为1 200 n，抬起车把的力f为_ n。3使用如图所示的装置来提升物体时，既省力又改变了力的方向的装置是()重难突破1杠杆作图归类例析纵观各省市中考试题，有关杠杆的作图题屡见不鲜，要求也越来越高，成了考试的热点问题，现将杠杆作图类试题归类分析，供同学们参考。探究1根据已知力作力臂【例1】 (2012湖南娄底中考)如图所示为钓鱼竿钓鱼时的示意图，o为支点，f1表示手对钓鱼竿的作用力，请在图中画出鱼线对钓鱼竿拉力f2的力臂l2。解析：力臂即支点到力的作用线的距离。首先找出支点o、作出力f2的作用线，然后从支点开始向力f2的作用线作垂线，并标出力臂l2。答案：方法归纳 力臂即点到线的距离，在数学中早有接触。方法为找到点(支点)找到线(力的作用线)，由点向线作垂线段即可。画力臂的方法可记为：一找点，二作线，点向线作垂线。探究2根据已知力臂作力【例2】 如图所示，杠杆在力f1、f2作用下处于平衡状态，l1为f1的力臂。请在图中作出力f1。解析：根据力臂是支点到力的作用线的距离，过l1的末端作l1的垂线，与杠杆的交点是f1的作用点，从而画出动力f1。注意动力的作用点要画在杠杆上。答案：如图所示：方法归纳 通过以上例题分析我们可以看出，要做好杠杆作图题，必须注意：(1)审清题意，看清要求；(2)正确理解并掌握力臂的概念；(3)充分利用杠杆的平衡条件。2关于滑轮组的问题关于滑轮组的问题一般有两类：一类是根据滑轮组的构成方式，求绳子的受力情况；另一类是已知绳子的受力情况设计组装滑轮组，画出滑轮组的示意图。【例3】 如图所示为一种手摇升降晾衣架示意图，它由4个定滑轮和2个动滑轮组成，绳子的尾端绕在一个固定在墙壁的旋轮上，旋转摇柄可以使晾衣架升降，假设在升降过程中衣架横梁保持水平，请回答下列问题：(1)假设衣服和晾衣架(含动滑轮)等的总重是50 n，则静止时绳子拉力是_ n；(各种摩擦力忽略不计)(2)要使衣架横梁上升1 m，则绕进旋轮上的绳子长度是_ m。解析：从题图中可以看出，悬吊衣架的绳子有四段，在不计摩擦力的情况下，四段绳对横梁的拉力之和与挂衣杆的总重平衡，即fg50 n12.5 n；若衣架横梁上升1 m，则拉力端绳子移动的距离为4 m。答案：(1)12.5(2)4方法归纳 解决此类问题的关键是确定承担重物和动滑轮总重的绳子段数n，n为直接与动滑轮相连的绳子的段数。易错剖析易错点不能灵活分析滑轮组中各段绳子的受力情况【例】 如图所示，g200 n，滑轮重g40 n，要使物体能匀速上升2 m，则下列说法正确的是(不计滑轮的摩擦)() af440 n，并向上移动4 mbf140 n，并向上移动4 mcf440 n，并向上移动1 mdf480 n，并向上移动1 m错解：b错因：判断滑轮组中承担物重的绳子的段数，确定每段绳子承受的拉力是容易出错的地方。主要是因为对动滑轮的使用特点把握不准，不能联系运动和力的关系分析物体的受力情况。解析：动滑轮两侧绳中拉力均为tg200 n，所以向上的拉力为fg2tg2g40 n2200 n440 n。物体上升2 m，动滑轮每侧绳子只需缩短1 m，所以施力端向上移动1 m。答案：c1(2012湖南益阳中考)如图所示，在已调节水平位置平衡的杠杆的左边挂一个钩码，下列操作中能使杠杆在水平位置重新平衡的是()a在位置2挂6个相同的钩码b在位置4挂2个相同的钩码c在位置4挂4个相同的钩码d在位置6挂2个相同的钩码2(2012湖南株洲中考)下列属于费力杠杆的是()a天平b镊子c扳手 d钢丝钳3(2012湖南怀化中考)下图属于费力杠杆的是()4(2012湖南衡阳中考)用如图所示的滑轮组匀速向左拉动重为100 n的物体a，所用拉力f为10 n(不计滑轮与绳重及滑轮与绳之间的摩擦)，则a受到地面对它的摩擦力大小是_ n，方向向_(选填“左”或“右”)。5(2012湖南长沙中考)如图所示，小红在探究“杠杆的平衡条件”的实验中所用的器材有：杠杆、支架、刻度尺、细线和若干个质量相同的钩码。(1)实验前，将杠杆中点置于支架上，当杠杆静止时，发现杠杆左端下沉，则应将平衡螺母向_(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，小红在杠杆上a点处挂4个钩码，为使杠杆重新平衡，应在b点处挂_个钩码。(3)如果再在a、b两处各加挂一个钩码，杠杆的_端将会下沉。此后，小红又经过多次实验，得出的杠杆的平衡条件是_。6(2012湖南岳阳中考)小明同学探究“杠杆的平衡条件”。(1)实验前，杠杆停在图甲所示的位置，为使杠杆在水平位置平衡，应该将右端平衡螺母向_(选填“左”或“右”)调节。(2)调节杠杆水平平衡后，小明进行的三次实验如图乙所示。根据实验，他得出杠杆的平衡条件为“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”，你认为这个结论是_(选填“正确”或“错误”)的，实验过程中使杠杆水平平衡的目的是_。(3)在图乙(b)装置的左右两边各取下一个钩码后，杠杆_(选填“左”或“右”)端下沉，为使杠杆恢复水平平衡，只需将右侧钩码移至第_格。(4)用绳子拴住一根粗细不同的大树某处，静止后大树水平平衡，如图丙所示。现将大树从拴绳处沿竖直方向切成a、b两段，根据图乙可判断ga_gb(选填“”“”或“”)。1如图所示，起瓶器开启瓶盖时，可看做是() a以b为支点的费力杠杆b以b为支点的省力杠杆c以a为支点的费力杠杆d以a为支点的省力杠杆2下列所示工具中，使用时不能省力但能省距离的是()3三个和尚挑水吃的故事相信大家耳熟能详，图中和尚们商量出新的挑水方案，胖和尚一人挑两小桶，瘦和尚和小和尚两人合抬一大桶，以下说法中不正确的是()a乙图中水桶b向下沉，为保持水平平衡，胖和尚可以将他的肩往后移动一点距离b乙图中水桶b向下沉，为保持水平平衡，胖和尚可以将后面水桶b往前移动一点距离c丙图中小和尚为减轻瘦和尚的负担，可以让瘦和尚往前移动一点距离d丙图中小和尚为减轻瘦和尚的负担，可以将水桶往前移动一点距离4. 如图所示是一种指甲刀的结构示意图，下列说法正确的是() aabc是一个省力杠杆bd处刀刃较薄，可以增大压力c杠杆abc上有粗糙的花纹，可以减小摩擦d指甲刀只有两个杠杆，一个省力杠杆，一个费力杠杆5如图为家庭手摇升降晾衣架结构图，当顺时针摇动手柄时，横梁上升。下列滑轮属于动滑轮的是()a甲b乙c丙d丁6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，双方都竭尽全力，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7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()8如图所示，轻质杠杆oa中点悬挂重为60 n的物体，在a端施加一竖直向上的力f，杠杆在水平位置平衡，则力f的大小是_，保持f的方向不变，将杠杆从a位置匀速提升到b位置的过程中，力f将_(选填“变大”“变小”或“不变”)9某同学骑车在水平面行进，当自行车两个脚踏板转到_位置时，用力最小，这是因为这个位置的_最大。10请在图中画出力f的力臂和物体所受重力的示意图。11在“探究杠杆的平衡条件”的实验中：(1)在没有挂钩码时杠杆的平衡位置如图甲所示。为使杠杆在水平位置平衡，应将杠杆左端螺母向_(选填“左”或“右”)边旋一些。(2)调好后，第一组按图乙进行实验，第二组按图丙进行实验。你认为第_组实验更好，理由是_。12同学们利用图甲装置验证“杠杆的平衡条件”，实验中记录的数据如下：(1)写出分析处理实验数据的具体过程及验证的结果。(2)杠杆在生活中有很多应用。如图乙所示，现欲使静止的跷跷板发生转动，可采取的做法是_，并说出能驱使跷跷板发生转动的条件_。参考答案考点1(1)硬棒转动固定点动力作用线阻力作用线(2)静止匀速转动f1l1f2l2(3)大于小于 费小于大于省等于等于考点2(1)固定不动等臂方向(2)直径半径二倍一半力方向(3)几分之一nh导学必备知识自主测试1d撬棒、羊角锤、核桃夹在使用时动力臂大于阻力臂，属于省力杠杆，而食品夹在使用时动力臂小于阻力臂，属于费力杠杆，故选项d正确。2解析：从题图中可以看出，支点是o，动力是f，阻力是g，因此动力臂大于阻力臂，故独轮车相当于一个省力杠杆；根据杠杆的平衡条件可知，fl1gl2，故抬起车把的力fg1 200 n400 n。答案：省力4003c题图a中定滑轮只能改变用力的方向，而不能省力；题图b中动滑轮只能省力，但不能改变用力的方向；题图d中滑轮组省力，但不改变力的方向，只有题中c图能省力，也能改变用力的方向。品鉴经典考题1b解答时利用杠杆的平衡条件来分析。设杠杆每一个小格代表l，一个钩码的重为g，当杠杆左端的力和力臂的乘积等于杠杆右端的力和力臂的乘积时，杠杆平衡，否则杠杆不平衡。2b天平在使用过程中，动力臂等于阻力臂，是等臂杠杆；镊子在使用过程中，动力臂小于阻力臂，是费力杠杆；扳手相当于轮轴，是变形杠杆；钢丝钳在使用过程中，动力臂大于阻力臂，是省力杠杆。3c4解析：由题图中的滑轮组可看出，物体受到的摩擦力由3段绳子承担；在不计滑轮与绳重及滑轮与绳之间的摩擦的条件下，摩擦力f与拉力f的关系是：f3f310 n30 n；物体a匀速向左运动，所受摩擦力的方向为向右。答案：30右5解析：(1)当杠杆静止时，发现杠杆左端下沉，右端上翘，平衡螺母向上翘的右端移动，使杠杆在水平位置平衡。(2)设杠杆分度值是l，一个钩码重是g，所以4g3lng2l，n6个。(3)如果再在a、b两处各加挂一个钩码，5g3l7g2l，所以杠杆左端下沉。杠杆平衡条件：f1l1f2l2。答案：(1)右(2)6(3)左f1l1f2l26解析：当杠杆的左端偏低时，可将两端的平衡螺母向右调节；“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”，是在杠杆在水平位置平衡且动力和阻力的方向都是竖直向下的条件下得出的，也就是实验过程中没有改变动力或阻力的方向。为了便于从杠杆上直接读取力臂，在进行实验时应该使杠杆在水平位置平衡。两边各取下一个钩码后，左端变成2个钩码，力臂为2格，右边变成一个钩码，力臂为3格。则2213，故左端下降，为使两边平衡，应使右边钩码移到第四格。根据杠杆的平衡条件可知，力与相应的力臂成反比关系。如图所示，lalb，所以gagb。答案：(1)右(2)错误方便读出力臂(3)左4(4)研习预测试题1d起瓶器用题图方式开启瓶盖时，起瓶器绕着a点转动，所以a为杠杆的支点，又由于动力臂大于阻力臂，所以是省力杠杆，故选项d正确。2d动滑轮、订书机和羊角锤在使用中均是动力臂大于阻力臂，为省力杠杆，费距离。镊子在使用中动力臂小于阻力臂，是费力杠杆，省距离，故选项d正确。3d将挑水的扁担看做是一个杠杆，其支点是扁担与肩的接触点，水桶b向下沉，说明水桶b对扁担的拉力与其力臂的乘积大于水桶a对扁担的拉力与其力臂的乘积，要保持平衡，由于桶和水的重力不变对扁担的拉力不变，故要减小水桶b的力臂，因此需将支点后移或将水桶b前移，即胖和尚可以向后移动一点距离，即选项a和选项b正确；丙图中两个和尚抬水时，将小和尚的肩膀与扁担的接触点作为支点，桶和水的重力为阻力且不变，小和尚为减轻瘦和尚的负担，即减小对瘦和尚肩膀的压力，需要增大瘦和尚的力臂或减小阻力臂，即让瘦和尚往前移动一点距离或将水桶往后移动一点距离，故选项c正确，选项d错误。4a从指甲刀的示意图可看出，abc在使用时动力臂大于阻力臂，所以是一个省力杠杆；d处刀刃较薄是减小受力面积，增大了压强，而不是增大压力；粗糙的花纹是增大了与手指接触面的粗糙程度，增大摩擦；指甲刀在使用时有三个杠杆：一是abc省力杠杆，二是obd费力杠杆，三是oed费力杠杆，因此只有选项a正确。5d动滑轮的特点是在转动过程中，随物体一起运动，参与了两个运动，从升降晾衣架的结构上看，与横梁固定的两个滑轮为动滑轮。6b使用定滑轮不省力，当两个人用力拉绳的一端时，若想把对方提起，则所用的拉力不能小于对方的重力，而自己站在地面上所能提供的拉力不会大于自己的重力，由于小胖的重力大，小李的重力小，所以小胖能把小李拉起，b选项正确。7d题中的四种方案中，选项d从两个方面进行了省力设计，一是滑动摩擦变为滚动摩擦，二是利用了动滑轮，而a、c选项只利用了变滑动摩擦为滚动摩擦来省力，选项b、c中定滑轮不省力，只能改变力的方向，故选项b没有应用省力的方法，所以选项d正确。8解析：根据杠杆的平衡条件得，foagoa，fg60 n30 n。若保持f的方向不变，将杠杆从a位置匀速提升到b位置的过程中，由于动力臂与阻力臂的比值不变，所以力f的大小