2017届中考科学培优讲义 专题集训 第12讲 简单机械试题

第12讲简单机械知识梳理【复习重点】杠杆杠杆指能绕某一固定点转动的硬棒。注意：一切可以绕某固定点转动的刚性物体，都可以看成杠杆。杠杆的五要素：支点、动力.、阻力F2、动力臂1「阻力臂12。注意：杠杆画力臂时，要先找支点,再画力的作用线，然后画从支点到力的作用线的垂线。杠杆的平衡杠杆的平衡状态指杠杆处于静止状态或匀速转动状态。杠杆处于平衡状态时满足条件：动力X动力臂=阻力X阻力臂，即F1X11=F2X12o杠杆的分类和应用种类力臂关系力的关系特点应用举冽省力杠杆aFj<F2省力、费距离铤刀.羊角锤.起子等费力杠杆Fj>F2费力s省距离缝纫机踏板、铲车的连杆等等臂杠杆Fi=F-2不省力也不费力天平、定滑轮等研究杠杆的平衡条件实验为了便于直接从杠杆上读出力臂的大小，可通过调节杠杆两端的平衡螺母使杠杆处于水平平衡位置，此时钩码对杠杆的作用力方向与杠杆垂直。通过多次改变钩码数量和力臂大小取得平衡并记录和处理实验数据，可得出杠杆平衡条件的结论。定滑轮、动滑轮与滑轮组定滑轮定滑轮的实质是等臂杠杆，定滑轮的特点是不能省力但能改变动力的方向。不考虑摩擦和绳重时（理想条件），F=G汤。物动滑轮动滑轮的实质是动力臂是阻力臂两倍的省力杠杆，动滑轮的特点是能够省力但费距离、不能改变1动力的方向。若不考虑摩擦和绳重、动滑轮重时，拉力等于物重的一半，即7=G物；若不考虑摩擦2物1和绳重而只考虑动滑轮重时，拉力等于物体和动滑轮总重的一半，即F=r（G物+G丿。2物动滑轮组滑轮组是定滑轮和动滑轮的组合装置，其特点是既能省力又能（不是一定）改变力的方向。若不1考虑摩擦和绳重、动滑轮重时，拉力与物重的关系：F=—G物（n为分担物重的绳子股数）；若不考n物1虑摩擦和绳重但要考虑动滑轮重时，存在下列关系：F=（G物+G丿。n物动滑轮组的绕绳方法:确定n后，遵循“偶定奇动”的原则确定固定端，从内往外绕；自由端确定的话，也可从外往内绕。对于滑轮组要注意关注绳子股数n。水平方向使用滑轮组时，要能够转换或换位。斜面斜面也是一种简单机械，也属于一种杠杆的变形。WGh如图所示的斜面，当斜面光滑时，有Fl=Gh,n=匸有用x100%=x100%=100%；当斜面存在WF1总WGhGh摩擦时，有F1=Gh+f1，n=有用x100%=——x100%=x100%WF1Gh+f1总机械效率有用功指为达到某一目的必需要做的功。额外功指虽然不需要，但又不得不做的功，也叫无用功。总功指有用功与额外功的总和，即总功=有用功+额外功。有用功跟总功的比值叫作机械效率:Wn=有用x100%。|W总【复习难点】杠杆的五要素中支点和力臂的确定。滑轮和斜面等简单机械的机械效率的计算。易考点】杠杆平衡条件的理解、应用和探究实验。滑轮组的特点，滑轮组的机械效率计算，滑轮组结合浮力、压强等知识点的综合题型考点精析考点一杠杆例1、【内江】如图所示为某商店里使用的一种放在水平桌面上的案秤示意图。它的工作原理与天平相同，不过两臂长度不等。秤盘调零螺丝IM輕码秤杆砥码盘秤盘调零螺丝IM輕码秤杆砥码盘由图可知，该案秤秤杆的分度值为go现将游码放在秤秆的“零刻度线”处，把被测物体放在左边的秤盘中，当该砝码盘上的槽码的质量为mi时，秤杆处于平衡状态；如果将被测物体和槽码对调位置，发现当左边的秤盘中槽码的质量为m2时，秤杆又处于平衡状态，则被测物体的质量为。【解题思路】(1)由图知，案秤秤杆是将200g分成4份，每一份为50g,则该案秤秤杆的分度值为50go(2)设被测物体的质量为m，力臂为1「Jo当把被测物体放在左边的秤盘中，由秤杆平衡可

1m得mg1=mg1，即t1=―①，如果将被测物体和槽码对调位置，由秤杆平衡可得mg1=mg1,1121m212221m即广二②,1m1m即广二②,1m22由①②两式联立可得j二-mm2【参考答案】(1)50(2)*mm12【方法归纳】本题考查了学生对杠杆平衡条件的掌握和运用，要会利用两种情况下的秤杆平衡列方程求解。【易错误区】本题涉及力臂11、12为过渡量，不必知道量的大小，在联立方程组时会被消掉，解题中不要为11、12的具体数值而纠结。考点二滑轮组及其机械效率例2、【呼和浩特】如图所示，用相同的滑轮不同的绕法提起相同的重物，摩擦力可以忽略不计在物体匀速上升的过程中()甲乙

甲图省力，机械效率甲图大甲图省力，机械效率一样大乙图省力，机械效率乙图大乙图省力，机械效率一样大1W【解题思路】甲图：n=3,s=3h,摩擦力忽略不计，则F=(G+G),n=有用X13动1W总Gh100%=-Gh+Gh100%=-Gh+Gh动x100%二G+G动Gx100%；乙图：n=2,则s=2h，摩擦力忽略不计，%(G+*%(G+*WGh=有用x100%=x100%=2W总Gh+Gh动G+GX100%；Fi<F2,n动1=n2，以甲图省力,机械效率一样大。【参考答案】B【方法归纳】分析两种滑轮的省力情况的关键是判断分担物重的绳子股数n；判断其效率大小则利W

用nW

用n二有用x100%=1WGh+Gh总动x100%=x100%进行分析。G+G动【易错误区】本题中的推导公式n巳用【易错误区】本题中的推导公式n巳用x100%=一Gh一x100%=一-一WGh+GhG+G总动动x100%的前提WGhG是摩擦和绳重不计,否则只能用如下公式：n=—有用x100%=x100%=x100%。是摩擦和绳重不计,WFnnFn总

考点三斜面及其机械效率例3、【安徽】如图所示，有一斜面长为L,高为h,现用力F沿斜面把物重为G的物体从底端匀速拉到顶端。已知物体受到斜面的摩擦力为f,则下列关于斜面机械效率n的表达式中，正确的是()【解题思路】已知斜面的高为h,物体的重力为G,斜面长为L,拉力为F,斜面的摩擦力为f,所以有用功W以有用功W有用=Gh，总功Wa=FL，则机械效率n有用总WGhGh有用x100%=——x100%=x100%。WFLGh+fL总【参考答案】D【方法归纳】利用斜面工作时，物体被升高所做的功是有用功，克服斜面摩擦所消耗的功是额外功总功是拉力沿斜面所做的功。【易错误区】计算时要注意摩擦力所做的功即额外功的计算，还要明确总功应等于有用功与额外功之和。探究提升例1、【丹东】某科学兴趣小组的同学，利用如图所示的装置来探究“杠杆的平衡条件”。在实验前应调节杠杆两端的平衡螺母，使杠杆在水平位置平衡，这样做的好处是。若实验前杠杆如图甲所示，可将杠杆两端的平衡螺母向（填“左”或“右”）调节，以使杠杆在水平位置平衡。（2）调节完毕后，在杠杆B点挂3个质量相同的钩码，如图乙所示，那么在杠杆的D点挂个质量相同的钩码，才能使杠杆恢复水平位置平衡。当杠杆平衡后，将B、D两点下方所挂的钩码同时向支点0靠近1个格，那么杠杆（填“能”或“不能”）在水平位置保持平衡。（3）实验中若不在D点挂钩码，而在杠杆的A点或C点使用弹簧测力计使杠杆在水平位置平衡，为使弹簧测力计的示数最小，应使弹簧测力计挂点，且拉力的方向。【解题思路】（1）实验时让横杆AB在水平位置平衡，力臂在杠杆上便于测量力臂大小，杠杆的重心通过支点，可以消除杠杆自重对杠杆平衡的影响。若开始实验前发现左端下沉，右端上翘，可将杠杆两端的平衡螺母向右端移动。（2）—个钩码的重力为G,设杠杆一个小格代表1,根据杠杆平衡条件F]1]=F212可得3GX41=nGX31,解得n=4。当杠杆平衡后，将B、D两点下方所挂的钩码同时向支点0靠近1个格，则杠杆左端：.11=3GX31=9G1，杠杆右端：样1「4GX21=8G1，则F111MF1,即杠杆不能在水平位置保持平衡。（3）根据杠杆平衡条件F1=F1可知：在阻力和阻力臂221122一定时，要使动力最小，动力臂要最大；在杠杆的A点和C点中A点的力臂最长，则施加的力最小,拉力方向竖直向上。【参考答案】（1）便于测量力臂（或消除杠杆自重对实验的影响）右（2）4不能（3）A竖直向上（或垂直杠杆向上）【方法归纳】分析出杠杆所受的力及对应的力臂，将已知条件代入便可。力竖直作用在杠杆上，力臂最长，力最小。【易错误区】第（3）题要求的是“最小的力”，即要求力臂最长。【考点范围】探究杠杆的平衡条件实验。例2、小雪和小红在“测滑轮组机械效率”的实验中，一起组装好了如图甲所示的实验装置,他们分别记下了钩码和弹簧测力计的位置。⑴小红向上拉动弹簧测U力计，使钩码升高，并由弹簧测力计读出拉力为0.5N，同时小雪⑴小红用刻度尺测出钩码提升的高度为0.1m,测量数据准确无误，其余被测物理量和计算的数据如下表所示。钩码重/汽弹簧测力计提升的高度「加有用功/J总功/J机械效率2CL4CL20.2100%小雪和小红测得滑轮组的机械效率为100%，他们意识到出现了错误，请你帮助他们找出原因：。该滑轮组的机械效率实际为。若提升钩码重增加到6N,则该滑轮组机械效率将(填“变大”“变小”或“不变”)。有同学想进一步探究滑轮组的机械效率是否与滑轮组中细绳的绕法有关。根据探究目的，他们先通过实验测算出如图乙所示的滑轮组的机械效率，请你在图丙中画出下一步实验所需的绕线方式。【解题思路】(1)测量滑轮组的实验中应该竖直匀速拉动弹簧测力计。(2)动滑轮被5根绳子承担，拉力移动的距离就是物体和动滑轮移动距离的5倍，因此弹簧测力计提升的高度错了，应为05m。WGhG2N(3)滑轮组的机械效率：n二韦有用===x100%=80%。(4)使用滑轮组时，做的WFnhFn0.5Nx5总额外功不变，增加钩码的重，增大了有用功，因此机械效率会变大。(5)图乙与动滑轮相连的绳子段数为2段，则改变绕法，即与动滑轮相连的绳子段数为3段时，根据“奇动偶定”的原则绕线，绳子的起始端系在动滑轮的挂钩上。【参考答