2024中考物理总复习第九章　第一节　杠杆、滑轮与斜面

第一节杠杆、滑轮与斜面第一编中考总复习ZHONGKAOZONGFUXI内容索引0203考点必备梳理考法必研突破01安徽真题体验安徽真题体验命题点1·杠杆的平衡条件及其作图1.(2019·安徽,4,2分)如图所示,一轻杆AB悬于O点,其左端挂一重物,右端施加一个与水平方向成30°的力F,此时轻杆水平平衡。若重物质量m=3kg,BO=3AO,g取10N/kg。则力F的大小为

N。

答案

20解析

反向延长力F的作用线,过支点O作力F作用线的垂线即为F的力臂L1,因为右端施加一个与水平方向成30°的力F,则由几何知识可知L1=OB,已知BO=3AO,重物质量m=3

kg,则物体重力G=mg=3

kg×10

N/kg=30

N,由杠杆平衡条件得:G×L2=F×L1,即G×OA=F×OB,代入数据可得,30

N×OA=F××3OA,解得F=20

N。2.(2020·安徽,8,2分)停车场入口处常用横杆来控制车辆的进出,如图甲所示。我们可以把该装置简化成如图乙所示的杠杆。若横杆AB粗细相同、质量分布均匀,重G=120N,AB=2.8m,AO=0.3m。要使横杆AB保持水平平衡,需在A端施加竖直向下的力F=

N。

答案

440解析

横杆AB粗细相同、质量分布均匀,所以其重心C在几何中心上,支点为O,则OA就是动力臂,OC就是阻力臂,如下图所示:3.(安徽,7,4分)拉杆式旅行箱可看成杠杆,如图所示。已知OA=1.0m,OB=0.2m,箱重G=120N。请画出使箱子在图示位置静止时,施加在端点A的最小作用力F的示意图,且F=

N。

答案

如图所示

24解析

本题考查了利用杠杆平衡条件的作图与计算。在阻力与阻力臂一定时,要使作用的动力最小,就需要最大的动力臂,所以当杠杆长度一定时,垂直作用在杠杆的顶端的力的力臂最大。所以最小作用力F的示意图如答案图所示。根据杠杆的平衡条件得F×1.0

m=120

N×0.2

m,则F=24

N。4.(安徽,17,3分)身高相同的兄弟二人用一根重力不计的均匀扁担抬起一个900N的重物。已知扁担长为1.8m,重物悬挂点与哥哥的肩之间的距离OA=0.8m,如图所示。则(

)A.以哥哥的肩A为支点,可计算出弟弟承担的压力为400NB.以O为支点,可计算出兄弟二人承担的压力之比为4∶9C.以O为支点,可计算出兄弟二人承担的压力之比为9∶5D.以弟弟的肩B为支点,可计算出哥哥承担的压力为600N答案A5.(安徽,21,4分)图甲所示为前臂平伸,用手掌拖住铅球时的情形。我们可将图甲简化成如图乙所示的杠杆,不计自重。若铅球质量m=3kg,OA=0.03m,OB=0.30m,求此时肱二头肌对前臂产生的拉力F1大小(g取10N/kg)。答案

300N解析

由题图可知,支点是O点,肱二头肌对前臂产生的拉力F1为动力,3

kg铅球的重力即为阻力F2,F2=G=mg=3

kg×10

N/kg=30

N,由题图知,L1=OA=0.03

m,L2=OB=0.30

m,根据杠杆的平衡条件得F1L1=F2L2,即F1×0.03

m=30

N×0.30

m,解得F1=300

N。命题点2·定滑轮6.(2019·安徽,7,2分)图中物块甲和乙处于静止状态。已知甲重12N,乙重8N,不计绳重及一切摩擦,则甲受到地面的支持力为

N。

答案

4解析

物体甲受竖直向下的重力G甲=12

N、竖直向上的拉力F拉=G乙=8

N、竖直向上的地面的支持力F支作用而静止,处于平衡状态,由力的平衡条件得G甲=F拉+F支,则甲受到地面的支持力F支=G甲-F拉=12

N-8

N=4

N。考点必备梳理K考点清单考点1

杠杆

(10年8考)

1.杠杆及其五要素要素要

点定义在力的作用下绕着固定点

转动的硬棒

叫杠杆。

①杠杆可直可曲,形状任意。②在力的作用下不易发生形变五要素支点杠杆绕着转动的固定点,用“O”表示动力使杠杆转动的力,用“F1”表示阻力阻碍杠杆转动的力,用“F2”表示动力臂从支点到动力作用线的距离,用“L1”表示阻力臂从支点到阻力作用线的距离,用“L2”表示要素要

点

说明

动力、阻力都是杠杆受到的力,所以作用点在杠杆

上;动力、阻力的方向不一定相反,但它们使杠杆的转动的方向相反

2.杠杆的平衡条件

要素要

点平衡条件杠杆平衡杠杆静止

或匀速转动

调节调节杠杆两端的平衡螺母

,使杠杆在水平位置

①目的:可以方便地从杠杆上读出力臂

的大小;消除杠杆自身重力产生的力矩

②调节方法左端高向左调,右端高向右调平衡条件杠杆的平衡条件动力×动力臂=阻力×阻力臂

。

动力臂和阻力臂的比值不变,动力和阻力的比值也不变3.杠杆的分类

种类省力杠杆费力杠杆等臂杠杆示意图

力臂l1大于

l2

l1小于

l2

l1等于

l2

省力情况F1小于

F2(省力)

F1大于

F2(费力)

F1等于

F2(不省力也不费力)

距离情况费

距离

省

距离

不费

距离也不省

距离

应用工具橇棒、铡刀、瓶盖起子等钓鱼竿、镊子、筷子等跷跷板、天平等考点2

滑轮与滑轮组

(10年3考)

比较项定滑轮动滑轮滑轮组定义中间的轴固定不动

的滑轮

和重物一起移动

的滑轮

定滑轮和动滑轮的组合

实质等臂

杠杆

动力臂为阻力臂2倍

的省力杠杆

变形或图示

特点不省力

但是改变

动力的方向

省一半

的力,但不能

改变动力的方向

省力

又能改变

动力的方向

F移动距离(s)和G移动距离(h)关系s=hs=2h

s=nh

考点3

斜面与轮轴

斜面定义一个与水平面成一定夹角的倾斜平面特点省力机械

说明螺线可以看作是绕着圆柱上的斜面,例:饮料瓶瓶盖、螺丝钉

、螺旋千斤顶等

如图,用F表示力,s表示斜面长,h表示斜面高,物重为G。理想情况下,根据功的原理,得W=Fs=Gh,变形得

。当h一定时,斜面越长越省力

。例如盘山公路

轮轴定义由轮

和轴

组成,能绕共同轴线转动的简单机械

叫做轮轴;半径较大的是轮,半径较小的是轴

实质能够连续旋转的杠杆

,支点就在轴线

如图所示,R为轮半径,r为轴半径,F1为作用在轮上的力,F2为作用在轴上的力,根据杠杆平衡条件有F1R=F2r

。可知,当动力作用在轮上,则轮轴为省力

杠杆;动力作用在轴上,则轮轴为费力

杠杆

T图解物理命题点图片练一练杠杆的分类

(人教八下P79图12.1-4)1.(2019·湖北宜昌)如图所示,赛艇的船桨是一种杠杆,划船时它是一支

力杠杆,手移动的距离

(选填“大于”或“小于”)桨在水中移动的距离

杠杆的分类

(人教八下P80图12.1-7类似)2.(2019·安徽涡阳期末)如图是一款指甲剪,按示意图其中

(选填“ABC”“OBD”或“OED”)是省力杠杆,此时

是支点。人使用指甲剪时上面刀刃受到阻力方向是

(选填“向上”或“向下”)的

费力小于ABCB向上命题点图片练一练杠杆平衡条件的应用

(人教八下P80图12.1-6类似)3.(2020·安徽阜阳模拟)如图是自行车手刹示意图,图中当手对车闸的作用力F=10N时,刹车拉线受到力的大小为

N,这是

(选填“省力”或“费力”)杠杆

(沪粤八下P29图6-48类似)4.(2020·安徽亳州模拟)小明做单臂俯卧撑运动,如图所示。他的重心在M点,所受重力为600N,他将身体撑起处于平衡状态时,手掌处的支撑力(即动力)为

N,此过程中,小明的身体是一个

(选填“省力”“费力”或“等臂”)杠杆

40省力400省力命题点图片练一练定滑轮的特点

(人教八下P82图12.2-2类似)5.(2019·安徽阜阳期末)为了弘扬爱国主义,贵港不少学校周一会进行升旗仪式。如图是贵港某学校举行升旗仪式时的情景。旗杆顶部安装的滑轮是

滑轮,它的作用是

定改变拉力的方向命题点图片练一练动滑轮的相关计算

(沪科八P194图10-21)6.用如图所示的动滑轮提起总重为200N的水和水桶向上匀速运动了1m,则绳子B承受的拉力为

N,人对绳子A的拉力所做的功为

J(忽略滑轮、绳子重和摩擦)

200200考法必研突破K考法突破考法1杠杆力臂的画法例1(2020·四川成都)深蹲运动是靠腿部肌肉收缩产生动力,克服人体上部的重力G,从而达到锻炼目的(如图甲)。图乙是将人体抽象为杠杆的示意图,O为支点,请在图乙中画出G的示意图及其力臂l(A点为人体上部的重心)。答案

如图所示

解析

A点为人体上部的重心,从重心竖直向下画一条带箭头的线段,并标出重力的符号G,即为重力的示意图;从支点O向重力的作用线作垂线段,可得重力的力臂l。方法归纳

画力臂的四步骤(1)确定支点:支持杠杆转动的点。(2)确定力。(3)力的作用线:沿力的方向的线或反向延长线,且反向延长线用虚线。(4)力臂:支点向力的作用线作垂线,用箭头或大括号将垂线段表示出来,即为力臂。对应练1(2020·山东聊城)如图是起重机将货物吊起的情景。O为支点,F1为动力,F2为阻力。请画出阻力F2的力臂l2。答案

如图所示

解析

已知图中支点为O点,阻力F2的方向竖直向下,阻力臂是支点到阻力作用线的垂线段。例2(2020·辽宁营口)如图甲所示是一种红酒开瓶器,如图乙是其简化的示意图,O是支点,F2是瓶塞作用在B点的阻力,请在图乙中画出阻力臂l2,并画出作用在A点的最小动力F1及动力臂l1。答案

如图所示

解析

(1)从支点O作阻力F2作用线的垂线,则支点到垂足的距离为阻力臂l2;(2)由杠杆平衡条件F1l1=F2l2可知,在阻力跟阻力臂的乘积一定时,动力臂越长,动力越小;图中支点在O点,因此OA作为动力臂最长;在开瓶盖时,动力的方向应该向上,过点A垂直于OA向上作出最小动力F1的示意图。方法归纳

杠杆中最小动力的求法求杠杆中的最小动力,可以按照以下几个步骤进行:①确定杠杆中的支点和动力作用点的位置;②连接支点与动力作用点,得到最长的线段;③经过动力作用点作出与该线段垂直的直线;④根据杠杆平衡原理,确定出使杠杆平衡的动力方向。对应练2(2020·山东德州)阿基米德在发现了杠杆原理之后,发出了“给我一个支点,我能够撬动地球”的感慨,请在设想示意图中,画出作用在A点的最小动力F1及其动力臂l1(图中O为支点)。答案

如图所示

解析

根据杠杆平衡条件,动力臂越长越省力,力的作用点确定,从支点到动力作用点的距离便为最长的力臂;图中O为支点,要使杠杆平衡且动力最小,就应该让力F1作用在A点,OA是最长的力臂l1,则力F1应与OA垂直且向下。考法2杠杆平衡条件的应用例3(2020·四川雅安)如图所示,杆秤秤砣的质量为0.2kg,杆秤自身质量忽略不计。若杆秤水平静止时,被测物体和秤砣到秤纽的距离分别为0.05m和0.2m,则被测物体的质量为

kg,若秤砣有缺损,则测量值比被测物体的真实质量要

(选填“偏大”或“偏小”)。

答案

0.8

偏大解析

如图所示:因为杠杆平衡,所以G1lOA=G2lOB,即m1glOA=m2glOB,若秤砣有缺损,m2减小,而G1lOA不变,所以lOB要变大,杆秤所示的质量值要偏大。对应练3(2020·安徽肥东县一模)如图所示,重力大小为G、质量分布均匀的木棒竖直悬于O点,棒可绕O点无摩擦转动,在其下端施加始终与水平方向平行的动力F,让棒缓慢匀速转到图中虚线所示位置,在转动的过程中动力与动力臂的乘积(

)A.变大

B.变小C.保持不变

D.先变大后变小答案A解析

用水平动力拉动木棒的下端,木棒移至虚线位置的过程中,根据力臂的概念和图示可知,杠杆重力的力臂逐渐变大,杠杆的重力不变(即阻力不变),所以阻力和阻力臂的乘积变大;根据杠杆的平衡条件可知,动力与动力臂的乘积也变大。考法3杠杆的分类例4(2020·北京)如图所示,正在使用的四种工具,属于费力杠杆的是(

)答案D解析

羊角锤、核桃夹、园艺剪在使用过程中,动力臂大于阻力臂,是省力杠杆;食品夹在使用过程中,动力臂小于阻力臂,是费力杠杆。方法归纳

杠杆分类及判断方法(1)杠杆分类:①省力杠杆:动力臂大于阻力臂,启瓶器、螺丝刀、撬棒、钳子、独轮车;②费力杠杆:动力臂小于阻力臂,镊子、筷子、钓鱼竿、食品夹、理发刀;③等臂杠杆:动力臂等于阻力臂,托盘天平、定滑轮。(2)判断方法:判断支点,确定动力和阻力,比较力臂。如夹子的动力臂小于阻力臂,是费力杠杆。对应练4(2020·湖南邵阳)在物理实验室我们常使用托盘天平测量物体的质量。请你根据学过的杠杆知识判断托盘天平属于(

)A.省力杠杆

B.费力杠杆C.等臂杠杆

D.不确定答案C解析

托盘天平在使用过程中,动力臂等于阻力臂,是等臂杠杆,不省力、也不费力。考法4滑轮与滑轮组例5(2020·浙江绍兴)如图,甲、乙实验可以得出“定滑轮不能省力”这一结论。小敏想通过一次实验既得出结论,又能直接显示出钩码的重力大小,于是在左侧加上一个相同的弹簧测力计(弹簧测力计重力不能忽略、绳和滑轮之间摩擦不计)。下列四套装置中能实现的是(

)答案D解析

在A、C两图中,钩码挂在拉环上(即左边测力计倒置使用),因为弹簧测力计本身有重力,所以此时测力计显示的示数等于测力计自身的重力与钩码重力之和,则不能直接显示出钩码的重力大小,故A、C错误;在B、D两图中,钩码挂在挂钩上(即左边测力计正常使用),所以能直接显示出钩码的重力大小。B图中,右边的测力计倒置使用,此时右边测力计的示数等于左边测力计的重力与钩码重力之和,而左边测力计的示数等于钩码的重力,所以两边测力计的示数不相等,不能得出正确结论,故B错误;设两测力计的重力均为G,由于定滑轮上的左边都是钩码和一个测力计在拉绳子,则绳子的拉力为F=G1+G;D图中,左边测力计的示数为F左=G1;手拉右边测力计的挂钩,由力的平衡条件可得,右边测力计的示数(即测力计受到向下的拉力):F右=F-G=G1+G-G=G1;所以F左=F右=G1,能得出正确结论,故D装置中能实现所有的要求。方法归纳

(1)定滑轮实质是等臂杠杆,不省力也不费力,但可以改变作用力方向;动滑轮实质是动力臂为阻力臂二倍的杠杆,省力但要费距离;(2)滑轮组距离关系:s=nh。对应练5(2020·广东东莞)在有着“世界工厂”之称的东莞,车间工人们用如图所示的滑轮组把重物提起2m的高度,下列关于这个滑轮组工作的说法中,正确的是(

)A.绳子自由端被拉下了10mB.这个滑轮组能省距离C.这个滑轮组能省力D.这个滑轮组能省功答案C解析

由图知,n=2,拉力端移动距离s=2h=2×2

m=4

m,使用该滑轮组要费距离,故A、B错误;使用这个滑轮组由两股绳子承担物重和动滑轮重,能省力,故C正确;使用该滑轮组要提升动滑轮、克服摩擦力做额外功,所以要多做功,故D错误。S实验突破实验点

探究杠杆的平衡条件

考查方向

实验装置的条件、实验过程的分析、实验方法的理解、数据表格的填写与分析、实验的评估等。比较项要

点实验装置

比较项要

点实验过程步骤1:把杠杆支在支架上调节杠杆两端的平衡螺母使杠杆在水平位置平衡。步骤2:在杠杆的左右两端分别用细线依次悬挂个数不同钩码(假设左端砝码的重力产生的拉力为阻力F2,右端钩码的重力产生的拉力为动力F1),先固定F1大小和动力臂l1的大小,再选择适当的阻力F2,然后移动阻力作用点,即改变阻力臂l2大小,直至杠杆平衡,分别记录下此时动力F1、动力臂l1、阻力F2和阻力臂l2的数值,并将实验数据记录在表格中。步骤3:改变钩码的个数和位置重复上面的步骤。把每次的数据填入到表格中实验结论杠杆平衡的条件是动力乘以动力臂等于阻力乘以阻力臂,用公式表示为F1l1=F2l2注意事项

杠杆是否在水平位置平衡。实验前发现杠杆不在水平位置平衡,调节杠杆两端的平衡螺母。(哪端高向哪个方向调)例题(2020·湖南郴州)小明利用如图所示的装置探究杠杆平衡条件。

(1)为排除杠杆自重对实验的影响,实验前把杠杆中心支在支架上,杠杆静止在图甲所示位置,此时应将杠杆右端的螺母向

(选填“左”或“右”)调节,使杠杆在水平位置达到平衡。

(2)在杠杆两侧挂上不同数量相同规格的钩码,调节钩码位置,