中考物理重难点06 简单机械 （解析版）

专项三机械和功重难点06简单机械知识梳理知识梳理一、杠杆1.在力的作用下绕着固定点转动的硬棒叫杠杆。①杠杆的五要素：支点，动力，阻力，动力臂，阻力臂。②作用在杠杆在使它转动的力叫动力，阻碍杠杆转动的力叫阻力，力臂必须垂直于力，即l⊥F。③动力和阻力的方向不一定相反，但使杠杆转动的方向一定相反。2.杠杆平衡状态：杠杆处于静止或匀速转动状态即为平衡状态。注意：不一定是要在水平位置静止才是平衡状态，在任意位置静止都算是杠杆平衡。3.杠杆平衡的条件：当杠杆平衡时，动力×动力臂=阻力×阻力臂，即F1L1=F2L2。4.杠杆的种类当动力臂大于阻力臂时，省力杠杆，如羊角锤，老虎钳，动滑轮等；当动力臂小于阻力臂时，费力杠杆，如理发剪刀，镊子，钓鱼竿等；当动力臂等于阻力臂时，等臂杠杆，如托盘天平，定滑轮等。二、滑轮：杠杆的一种变形（不考虑滑轮重力和摩擦）1．定滑轮是一个等臂杠杆，只能改变力的方向（各个方向），但不改变力的大小。2．动滑轮是一个省力杠杆，能省一半力，但要费一倍距离，但不能改变力的方向。l2l1OF2Fl2l1OF2F1F1l1Ol2F2定滑轮动滑轮命题趋势命题趋势考试内容与要求1． 杠杆。（B）2． 杠杆的平衡条件。（B）3． 滑轮。（B）【试题研究】杠杆和滑轮是力学知识的进一步应用，根据教学要求，上海的物理中考中一定会考察的，主要是杠杆平衡条件和滑轮，掌握好基础知识，一般都可以顺利解答的。【例题分析】例1．（2022•上海中考）用如图所示的滑轮沿竖直方向提起一重为20牛的物体A，滑轮处于静止状态，相当于一个_________杠杆，力F的大小为_________牛，此时物体A所受到的合力大小为_________牛。（不计滑轮重）【答案】省力；10；0。【解析】解：（1）由图知，该滑轮是动滑轮，其本质是动力臂为阻力臂二倍的省力杠杆；（2）滑轮处于静止状态时不计滑轮重，拉力F=12G（3）物体静止时，受平衡力作用，即物体A所受到的合力大小为0牛。故答案为：省力；10；0。例2．（2021•上海中考）杠杆平衡时，动力F1大小为20N，动力臂l1为0.8m，阻力臂l2为0.4m，求阻力F2的大小。【答案】阻力F2的大小为40N。【解析】解：由杠杆的平衡条件F1l1＝F2l2可得，阻力F2的大小：F2=F答：阻力F2的大小为40N。例3．（2020•上海中考）平面镜所成的像是_________的（选填“放大”“等大”或“缩小”）。四冲程内燃机工作时，将内能转化为机械能的是_________冲程。如图所示的开瓶器，是_________杠杆（选填“省力”“等臂”或“费力”）。【答案】等大；做功；省力。【解析】解：（1）根据平面镜成像特点，平面镜成等大、正立的虚像；（2）四冲程内燃机的做功冲程，燃料在缸内燃烧，将燃料的内能转化为机械能；（3）由图开瓶器动力的力臂大于阻力臂，根据杠杆的平衡条件可知它是一个省力杠杆，是生活中常见的简单机械。故答案为：等大；做功；省力。例4．（2019•上海中考）如图（a）、（b）所示的滑轮应用情景中，不计摩擦和滑轮重力。分别用力F1、F2匀速提起重为10牛的物体，图_________中的滑轮可以看作等臂杠杆；图（b）中力F2的大小为_________牛；图（a）中物体被竖直提升1米过程中，力F1所做的功为_________焦。【答案】（a）；5；10。【解析】解：由图知，（a）不随货物一起升降是定滑轮，本质是等臂杠杆；（b）是动滑轮，本质是动力臂为阻力臂两倍的省力杠杆；不计滑轮重和摩擦，能省一半力，拉力F2=12G当物体上升1米的过程中，A中绳子的拉力F1＝G＝10N，绳端向下移动的距离s＝1m，力F1所做的功：W＝F1s＝10N×1m＝10J。故答案为：（a）；5；10。例5．（2019•上海中考）杠杆平衡时，动力臂l1为0.6米，阻力F2的大小为60牛，阻力臂l2为0.2米，求动力F1的大小。【答案】动力F1为20N。【解析】解：由杠杆平衡条件可知：F1l1＝F2l2，则动力F1=F答：动力F1为20N。限时检测限时检测一．选择题（共6小题）1．（2022•嘉定区校级模拟）如图所示，使用起子向上用力打开瓶盖时，起子可视为杠杆，这时杠杆的支点是（）A．A点 B．B点 C．C点 D．D点【答案】A【解析】解：如图，在用起子打开瓶盖的过程中，施力方向向上，起子绕起子与瓶盖的前接触点A转动，所以A点为支点。故选：A。2．（2022•崇明区二模）在图中，O是杠杆PQ的支点，在P点挂一重物G在Q点分别作用不同方向的力F．其中能使杠杆在水平位置平衡且最省力的是图（）A． B． C． D．【答案】B【解析】解：A、如左图，动力臂为OM，OM＜OQ；B、动力臂为OQ；C、如右图，动力臂为ON，ON＜OQ；D、动力作用线过支点，动力臂为0，不能使杠杆平衡；由上面分析可知，B选项的动力臂最大、最省力，且能使杠杆在水平位置，故B正确。故选：B。3．（2021秋•嘉定区一模）如图所示为某同学在生命科学实验中使用镊子夹取玻璃盖片的场景，使用此镊子（）A．省力且省距离 B．省力但费距离 C．费力且费距离 D．费力但省距离【答案】D【解析】解：由生活经验可知，使用图中的镊子夹取玻璃盖片时，动力臂小于阻力臂，这是一个费力杠杆，费力但省距离。故选：D。4．（2021•上海二模）如图所示，用竖直向上的力F匀速提起重为20牛的物体，若不计摩擦、绳和滑轮重力，则力F的大小为（）A．5牛 B．10牛 C．20牛 D．40牛【答案】B【解析】解：图中使用的是动滑轮，不计摩擦、绳和滑轮重力，拉力：F=12G物故选：B。5．（2021•闵行区二模）下列杠杆在使用过程中，属于费力杠杆的是（）A．核桃夹 B．撬棒 C．瓶起子 D．食品夹【答案】D【解析】解：A、核桃夹在使用时，动力臂大于阻力臂，属于省力杠杆；B、撬棒在使用时，动力臂大于阻力臂，属于省力杠杆；C、瓶起子在使用时，动力臂大于阻力臂，属于省力杠杆；D、食品夹在使用时，动力臂小于阻力臂，属于费力杠杆。故选：D。6．（2020•闵行区二模）如图所示，用5牛的拉力F匀速竖直提升重为G的物体，使其上升了0.2米。若不计滑轮自重及摩擦，关于物体的重力G和绳子自由端移动的距离s，下列判断中正确的是（）A．G＝2.5牛s＝0.1米 B．G＝2.5牛s＝0.4米 C．G＝10牛s＝0.1米 D．G＝10牛s＝0.4米【答案】D【解析】解：由图可知，该装置为动滑轮，使用动滑轮可以省一半的力，费一倍的距离，物体上升的高度为0.2m，则绳子自由端通过的距离为s＝0.2m×2＝0.4m；不计滑轮自重及摩擦，则F=1故选：D。二．填空题（共3小题）7．（2022•虹口区二模）如图所示，用滑轮匀速提升同一重物G，可以看作省力杠杆的是_________滑轮（选填“A”或“B”）；物体上升时，它的重力势能_________（选填“增大”“不变”或“减小”）。不计摩擦和滑轮重力，若力F2的大小为10牛，可判断力F1的大小为_________牛。【答案】B；增大；20。【解析】解：（1）A是定滑轮，本质是等臂杠杆，不省力，也不费力；B是动滑轮，本质是动力臂是阻力臂二倍的杠杆，省一半力，F2的大小为10牛，则物体的重力为20N；（2）使用定滑轮不省力也不费力，故F1的大小为20N；（3）物体上升时，高度升高，质量不变，故它的重力势能增大。故答案为：B；增大；20。8．（2022•黄浦区二模）使用如图所示的滑轮匀速提起重为20牛的物体，不计摩擦和滑轮重力。图（a）中物体匀速上升时，其动能将_________（选填“增大”、“减小”或“不变”）；图（b）中力F2的大小为_________牛；图______中的滑轮可以看作等臂杠杆。【答案】不变；10；a。【解析】解：物体匀速上升，质量不变，速度不变，动能不变；由图知，（a）图中滑轮不随货物一起升降是定滑轮，本质是等臂杠杆，它的好处是可以改变力的方向；（b）是动滑轮，本质是动力臂为阻力臂两倍的省力杠杆，不计滑轮重和摩擦，能省一半力，则拉力F2=12G故答案为：不变；10；a。9．（2022•普陀区二模）杆秤是中国的传统衡器，凝聚着中国古代人民的智慧。利用杆秤可以称量物体质量应用了_____________（填写物理原理或规律）。用如图所示杆秤测物体A的质量，杆秤秤砣的质量为0.1千克，用手提起秤纽2，当杆秤水平静止时，被测物和秤砣到秤纽2的距离分别为0.05米、0.2米（即AB＝0.05米，BC＝0.2米）。①若杆秤的质量忽略不计，则被测物的质量为_________千克。②若秤砣有缺损，则杆秤所示的质量值_________被测物的真实质量值（选填“小于”“等于”或“大于”）。③若用手提起秤纽1，为使杆秤仍水平静止，应该将秤砣向_________移动。（选填“左”或“右”）【答案】杠杆平衡条件；①0.4；②大于；③左。【解析】解：利用杆秤可以称量物体质量应用了杠杆平衡条件；①用手提起秤纽2时，根据杠杆平衡条件可得：G1L左＝G2L右，即：m1gL左＝m2gL右，所以m1=m②若秤砣有缺损，m2减小，G2减小，G1L左不变，所以L右要变大，杆秤所示的质量值要偏大；③若用手提起秤纽1，左侧的力臂L左减小，由于G1、G2不变，所以L右要减小，应该将秤砣向左移动。故答案为：杠杆平衡条件；①0.4；②大于；③左。三．计算题（共4小题）10．（2022•长宁区二模）某轻质杠杆平衡时，动力臂l1为0.5米，阻力臂l2为1米，阻力F2的大小为50牛，求动力F1的大小。【答案】见解析【解析】解：由杠杆平衡条件可得：F1×l1＝F2×l2，代入数据有：F1×0.5m＝50N×1m，解得：F1＝100N。答：动力F1的大小为100N。11．（2022•徐汇区二模）杠杆平衡时，动力臂l1为0.8米，阻力F2的大小为40牛，阻力臂l2为0.2米，求动力F1的大小。【答案】见解析【解析】解：由杠杆平衡条件可知：F1l1＝F2l2，则动力F1=F答：动力F1为10N。12．（2022•闵行区二模）利用撬棒撬起箱盖，如图所示。若动力臂为阻力臂的10倍，手对撬棒的动力大小