第19课简单机械

第19课简单机械 专题一杠杆 考点1 指认杠杆的支点 动力 阻力 动力臂 阻力臂 a 基础盘点 1 杠杆的定义 一根 能够在 的作用下围绕着一个 转动 这样的硬棒称为杠杆 2 杠杆的五要素 O F1 F2 L1 L2 1 支点O 杠杆绕着转动的固定点 2 动力F1 促使杠杆转动的力 3 阻力F2 阻碍杠杆转动的力 4 动力臂L1 从支点到动力 的垂直距离 5 阻力臂L2 从支点到阻力 的垂直距离 硬棒 力 固定点 支点 动力 阻力 动力臂 阻力臂 作用线 作用线 深化理解 1 下列关于杠杆的几种说法中不正确的是 A 杠杆可以是直的 也可以是弯的B 杠杆的支点一定在杠杆上C 支点可以在杠杆上的任何位置D 动力臂与阻力臂之和一定等于杠杆长度 D 解析杠杆不一定都是直的 动力臂和阻力臂不一定在杠杆上 且动力臂 阻力臂指的是动力 阻力作用线到支点的垂直距离 因此D错误 2 2012厦门 在如图所示的四种剪刀中 正常使用时 动力作用点在阻力作用点和支点之间的是 D 解析由图可知 A B C三种剪刀的支点位于中间轴上 动力作用点和阻力作用点分别位于支点的两侧 故均不符合题意 D中的剪刀支点位于相连的尾端 动力作用点位于中间位置 阻力作用点位于剪刀头部 故D符合题意 专题一杠杆 考点2 绘制杠杆的动力臂和阻力臂图示 b 基础盘点 1 作力臂的步骤 1 找出支点 2 沿动力 阻力的作用方向将力的作用线画出 3 从支点作动力 阻力作用线的垂线 则 到 的距离即为力臂 支点 垂足 深化理解 3 2012盐城 如图所示 O点为杠杆的支点 画出力F1的力臂 解析过支点O向动力F1的作用线作垂线 则垂线段即为力臂L 专题一杠杆 考点3 描述杠杆平衡的条件 b 基础盘点 1 杠杆平衡条件 即 F1 L1 F2 L2比例形式 F1 F2 L2 L12 当杠杆达到平衡时 动力臂是阻力臂的几倍 动力就是阻力的 动力 动力臂 阻力 阻力臂 几分之一 深化理解 4 2012德州 如图是小龙探究 杠杆平衡条件 的实验装置 用弹簧测力计在C处竖直向上拉 杠杆保持平衡 若弹簧测力计逐渐向右倾斜 仍然使杠杆保持平衡 拉力F的变化情况是 A 变小B 变大C 不变D 无法确定 B 解析根据杠杆平衡条件 F1L1 F2L2 取钩码重力为F1 B点到转轴的距离为L1 在弹簧测力计逐渐向右倾斜时 L2减小 所以F2增大 专题一杠杆 考点4 应用杠杆的平衡条件解决简单的问题 c 基础盘点 1 杠杆 当L1 L2 F1 F2 不省力也不省距离 2 杠杆 当L1 L2 F1 F2 可以省力 但要 移动距离 3 杠杆 当L1 L2 F1 F2 可以省距离 但要费力 等臂 省力 多 费力 深化理解 5 2010广州 60kg的人站在跷跷板某一位置时 跷跷板处于如图所示的平衡状态 由此可估测球的质量约为 A 20kgB 30kgC 60kgD 120kg B 解析观测人离支点的距离和球离支点的距离 可以发现 人到支点的距离约为球到支点的距离的1 2 则根据杠杆平衡 结合重力与质量的关系知识可知 人的质量约为球的质量的两倍 专题一杠杆 考点5 举例说出人体中的杠杆 a 基础盘点 1 人体中的手臂 头 腿 脚等都可以看作杠杆 深化理解 6 在人体中有许许多多杠杆 甚至踮一下脚尖都是人体杠杆在起作用 如图所示 人以 填字母 为支点 通过小腿腓肠肌用力 踮起脚尖 按杠杆的分类 这是一个 杠杆 填 省力 或 费力 小明体重为600N 当小明踮起脚尖时 假设体重落在 杠杆 中心 则两腿肌肉共用力至少 N O 省力 300 专题二滑轮 考点6 辨认定滑轮 动滑轮 滑轮组 a 基础盘点 1 滑轮 周边有 能绕 转动的轮子 是一种变形的 槽 固定转轴 杠杆 2 滑轮的类型 1 定滑轮 图甲 使用时 滑轮的位置固定不变 2 动滑轮 图乙 使用时 转轴随物体一起运动 深化理解 7 使用如图所示的装置匀速提起重物所用的拉力中 A F1最大B F2最大C F3最大D F1 F2 F3一样大 D 解析因为该滑轮是定滑轮 它可以改变用力方向 但力大小不变 专题二滑轮 考点7 知道定滑轮和动滑轮的特点 a 基础盘点 1 定滑轮的特点 使用时既不省力也不费力 但能改变 2 定滑轮的实质 是一个 杠杆 其支点在轴上 力臂等于半径 3 动滑轮的特点 使用动滑轮可以 一半力 不计摩擦和动滑轮重 但不能改变力的方向 4 动滑轮的实质 动力臂为阻力臂 倍的杠杆 其支点在动滑轮边缘与悬绳相切的一点 动力臂和阻力臂分别等于轮的 和 力的方向 等臂 省 2 直径 半径 深化理解 8 如图是滑轮的两种用法 以下说法中正确的是 A 甲是动滑轮 使用时不能省力B 乙是动滑轮 使用时可以省力C 甲是定滑轮 使用时可以省力D 乙是定滑轮 使用时不能省力 B 解析甲是定滑轮 使用时可以改变用力方向但不能省力 乙是动滑轮 使用时可以省力但不能改变用力方向 9 如图 要用滑轮组将陷入泥潭的汽车拉出 请在图中画出最省力的绳子绕法 解析图略 专题二滑轮 考点8 知道滑轮组的特点 限于两个滑轮的滑轮组 a 基础盘点 1 滑轮组 是由 和 组合而成的 2 滑轮组的特点 使用滑轮组可以 同时也可以 动滑轮 定滑轮 省力 改变力的方向 专题二滑轮 考点9 使用滑轮组 限于两个滑轮的滑轮组 解决简单的问题 b 基础盘点 1 使用滑轮组用力大小的影响因素 不计摩擦 使用滑轮组时 重物和动滑轮的总重由n股绳子承担 提起重物所用的力就是总重的 绳子末端通过的距离是物体移动距离的n倍 n分之一 深化理解 10 物体做匀速直线运动 拉力F 60牛 则物体受到的摩擦力是 A 60牛B 120牛C 20牛D 180牛 D 解析绳子股数是3 所以绳子末端的拉力F 1 3f 物体和地面之间的摩擦力f 3F 3 60N 180N 11 电气化铁路的高压输电线 无论冬夏都要绷直 才能使高压线与列车的电极接触良好 这就必须对高压线施加恒定的拉力 为此 工程师设计了一个恒拉力系统 原理图如图所示 则图中的A B滑轮为 定滑轮 动滑轮 若水泥块的总重为7800N 则滑轮组对高压线的拉力为 N 定滑轮 23400 解析A B轴固定不动 所以A B是定滑轮 由图知 此滑轮组由3股绳子承担物重 水泥块在绳端 根据G水泥 1 3F2 F2 3G水泥 3 7800N 23400N 知识网络 热点一认识杠杆 提示 要求学生在实际应用中找出杠杆的五要素 绘制杠杆的动力臂和阻力臂 并能举例说明生活中的杠杆 解题过程中找支点是一个难点 要注意观察杠杆转动过程固定不变的位置 从而找出支点 画力臂时 也要注意力臂必须经过支点 并且与力的作用线垂直 例1 下列仪器或工具在使用过程中 利用了杠杆原理的一组是 剪刀 托盘天平 量筒 烧杯 弹簧秤 试管夹A B C D 解析仔细了解常见器具是否利用杠杆原理 分析是否符合杠杆的条件 以及是否具备杠杆五要素 A 对点训练 1 下列关于杠杆的说法中 正确的是 A 杠杆必须是一根直棒B 杠杆一定要有支点C 杠杆只能是直的 不可以是弯的D 作用在杠杆上的两个力总是使杠杆向相反方向转动 B 解析杠杆具有五要素 支点 动力 阻力 动力臂 阻力臂 因此杠杆一定要有支点 热点二杠杆平衡条件的应用 提示 通过杠杆平衡条件 可以知道所使用的杠杆在使用时 如果动力臂大于阻力臂 动力小于阻力 省力 但费距离 如果动力臂小于阻力臂 动力大于阻力 费力 但省距离 如果动力臂等于阻力臂 动力等于阻力 不省力 也不费距离 但可以改变力的方向 另外可以通过关注力臂 动力 阻力中的某个量的变化 推测其它量的变化 例2 如图所示 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 力F在这个过程中 A 变大B 变小C 不变D 先变大后变小 A 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 F OA G L 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 2 如图所示 每个钩码质量相等 且杠杆处于平衡状态 若在两边钩码下各再挂上一个相同的钩码 这时 A 杠杆仍在水平位置平衡B 杠杆右端下降C 杠杆左端下降D 杠杆右端上升 对点训练 B 解析设钩码质量为m 左侧杠杆长为L1 右侧杠杆长为L2 因处于平衡状态 则有2mgL1 mgL2 则L2 2L1 两端增加钩码后 左侧力矩为3mgL1 右侧力矩为2mgL2 4mgL1 则右端力矩大 杠杆右端下降 对点训练 3 2010金华 如图所示 下列器件中属于省力杠杆的是 B 解析该剪刀动力臂比阻力臂大 所以是省力杠杆 对点训练 4 下列机械或工具 其中属于费力杠杆的是 B 解析判断杠杆是省力杠杆还是费力杠杆 主要是比较动力臂与阻力臂的长短 动力臂长则省力 反之则费力 由图可见 火钳 开瓶器 拔钉子的羊角锤的动力臂都长于阻力臂 是省力杠杆 而镊子的阻力臂大于动力臂 是费力杠杆 对点训练 5 两小孩坐在跷跷板上恰好水平平衡 此时 A 两小孩的重力一定相等B 两小孩到支点的距离一定相等C 两小孩的力臂一定相等D 两小孩的重力与各自到支点的距离的乘积相等 D 解析根据杠杆平衡条件 动力 动力臂 阻力 阻力臂 因为跷跷板上恰好水平平衡 所以两边乘积应相等 热点三滑轮组的应用 提示 滑轮组在使用时 重物和动滑轮的总重由几根绳子承担的确定是难点 要注意最后一根如果是绕过定滑轮的是不能计算在内的 例3 如图所示 物体重50牛 不计滑轮自重及轴心摩擦 用F 10牛的拉力将物体沿水平面匀速拉动 则物体受到地面的摩擦力为多大 解析利用滑轮组沿水平方向拉动物体时 所克服的不是重力 而是地面的摩擦力 此时有几股绳子与动滑轮相连接 则动力就是摩擦力的几分之一 即F f n 由图可知 n 3 所以摩擦力f 3F 30牛 对点训练 6 2010桂林 如图所示 在用滑轮将同一物体沿相同水平地面匀速移动时 拉力分别为F甲 F乙 F丙 F丁 比较它们的大小 不计滑轮重及滑轮与细绳间的摩擦 正确的是 A F甲 F乙B F乙 F丙C F丙 F丁D 一样大 B 解析乙 丙是定滑轮 所以不能省力 甲 丁是动滑轮 可以省力 因此B正确 实验探究 例4 下表为研究杠杆平衡条件实验中得到的数据记录表 哪一组数据肯定有错误 如果动力与阻力测量正确 那么产生错误的原因可能是什么 解析本题考查的科学探究的方法有 区别与预测结果不一致的现象 并作出简单的解释 通过前两组实验数据的分析 可归纳出F1L1 F2L2 由此可以看出第三组实验数据有误 由题意知 动力与阻力的大小测量都正确 因此错误的原因就集中在动力臂和阻力臂上 因为F1L1比F2L2的值小 所以可能是动力臂记录偏小或阻力臂记录偏大 答案第3组动力臂记录偏小或阻力臂记录偏大 对点训练 7 在 探究杠杆的平衡条件 实验中 应先调节杠杆两端的平衡螺母 使杠杆在 位置平衡 这样做是为了便于测量 如发现杠杆左端偏高 则可将右端的平衡螺母向 调节 或将左端的平衡螺母向 调节 水平 力臂 左 左 上图是小明同学三次实验的情景 实验时所用钩码重0 5N 杠杆上每一格长5cm 部分实验数据已记录在下表中 1 将表格中的实验数据补充完整 2 小明的第3次实验存在错误 其错误是 他第3次实验时的F1力臂不是L1 F1力