2010屆中考物理總復(fù)習教學(xué)案(八)-簡單機械

1、2010屆中考物理總復(fù)習教學(xué)案-簡單機械一、學(xué)習指導(dǎo) 1杠桿(1)定義:在力的作用下，能繞固定點轉(zhuǎn)動的硬棒叫杠桿.杠桿不一定是一根直棒,它可以是各種不同的形狀.(2)杠桿五要素:支點、動力、阻力、動力臂、阻力臂統(tǒng)稱為杠桿五要素.支點:杠杜繞著轉(zhuǎn)動的固定點叫做杠桿的支點.動力:使杠桿轉(zhuǎn)動的力.在實際確定動力時,要看我們使用杠桿工作時為了達到預(yù)期目的,需要杠桿向哪個方向轉(zhuǎn)動,能使杠桿向需要方向轉(zhuǎn)動的力,不論是哪個物體施加的力,就是作用在杠桿上的動力.阻力:阻礙杠桿轉(zhuǎn)動的力.和確定動力時的方法相同,由力的轉(zhuǎn)動效果來決定,阻礙杠桿向需要方向轉(zhuǎn)動的力就是阻力.動力臂:從支點到動力作用線的距離叫做動力臂.

2、動力作用線就是通過動力作用點,沿動力的方向所畫的直線.動力臂就是從支點到動力作用線所畫的垂線長,也就是幾何學(xué)中的點到線的距離,.而決不是從支點到動力作用點的距離.阻力臂:從支點到阻力作用線的距離叫做阻力臂.(3)杠桿平衡條件:杠桿的平衡是指杠桿靜止不轉(zhuǎn)或者杠桿勻速轉(zhuǎn)動.杠桿的平衡條件是:動力動力臂阻力阻力臂寫成公式就是:F1l1F2l2或?qū)懗杀壤?該比例式說明:杠桿平衡時,動力與阻力之比和它們的力臂成反比.(4)杠桿的應(yīng)用杠桿的實際應(yīng)用中,可分為三類:第一類是省力杠桿,其動力臂l1大于阻力臂l2,平衡時動力F1小于阻力F2,即用較小的動力就可以克服較大的阻力.但是實際工作時動力移動的距離卻比

3、阻力移動的距離大,即要費距離.如撬起重物的撬棒,開啟瓶蓋的起子、鍘草用的鍘刀等,都屬于這一類杠桿.第二類是費力杠桿:這類杠桿的特點是動力臂l1小于阻力臂l2,平衡時動力F1大于阻力F2,即要用較大的動力才能克服阻力完成工作,但它的優(yōu)點是杠桿工作時,動力移動較小的距離就能使阻力移動較大的距離.使工作方便,也就是省了距離.如縫紉機踏板、挖土的鐵锨、大掃帚、夾煤塊的火鉗,這些杠桿都是費力杠桿.第三類是等臂杠桿,這類杠桿的動力臂l1等于阻力臂l2,平衡時動力F1等于阻力F2,工作時既不省力也不費力,如天平、定滑輪就是等臂杠桿.2定滑輪(1)定滑輪實質(zhì)是等臂杠桿.(2)使用定滑輪不能省力,在不計摩擦時,

4、動力和阻力大小相等,動力通過的距離和阻力通過的距離相等.(3)使用定滑輪可改變作用力的方向.即要使重物上升,可在繩端施加向下的作用力,而給人們帶來方便.3. 動滑輪(1)動滑輪實質(zhì)是省力杠桿.(2)使用動滑輪可省力,在不計摩擦和動滑輪重的情況下,動力是阻力的,也就是說可省一半的力.(3)使用動滑輪工作時不能改變動力的方向,而且動力通過的距離是阻力通過的距離的2倍.4滑輪組把定滑輪和動滑輪組合起來,即可構(gòu)成滑輪組.使用滑輪組,應(yīng)注意兩個關(guān)系式:(1)F.式中G在不計動滑輪重和摩擦時,表示被提起的重物的重;在不計摩擦時,則表示重物與動滑輪的總重.式中n表示承擔重物重(或重物與動滑輪總重)G的繩子的

5、股數(shù).(2)Snh式中h為重物被提升的高度.n仍表示承擔重物重(或重物與動滑輪總重)G的繩子的股數(shù).上兩式說明,使用滑輪組工作時,由幾股繩來承擔重物與動滑輪的總重,所施加在繩端的作用力就是重物與動滑輪總重的幾分之一,但作用力通過的距離就是重物被提升高度的幾倍.二、典例精析例1 如圖1所示,用羊角錘拔釘子,動力作用在錘柄頂端的A點處,且要求動力最小,畫出這個力的方向和它的力臂. 圖1圖2分析 羊角錘在拔釘子的過程中,錘頭與桌面相接觸的那一點即為杠桿的支點O.如圖2所示.羊角錘只有沿順時針方向轉(zhuǎn)動才可拔出鐵釘,所以杠桿工作 時的阻力應(yīng)是鐵釘對羊角錘的作用力F2,并由此可作出F2的力臂l2.由題意可

6、知,拔釘子的最小作用力F1,其大小必須滿足杠桿平衡條件關(guān)系式:F1l1F2l2,式中F2與l2的大小已確定,故其乘積也已確定;F1要取得最小值,則l1必須取得最大值,則連接支點O與動力作用點A的連線即為最大的動臂l1,作F1與l1(即OA的長)相垂直,F1的作用效果應(yīng)使杠桿做順時針轉(zhuǎn)動,則F1即為所求的最小作用力.解答 如圖2所示F1及其力臂l1.例2一把桿秤不計自重，提紐到秤鉤距離是4cm，秤砣質(zhì)量250g用來稱質(zhì)量是2kg的物體，秤砣應(yīng)離提紐多遠，秤桿才平衡？若秤桿長60cm，則這把秤最大能稱量多少千克的物體？（如圖所示）分析：桿秤也是一個杠桿提紐處看作杠桿支點若將重物對桿的力看作動力F1

7、，物體離提紐的距離就是動力臂l1；則秤砣對桿的力就是阻力F2，秤砣離提紐的距離是阻力臂l2（如圖所示）已知： m1=2kg，m2=0.25kg，l1=4cm，l2 =60 cm -4 cm =56 cm求：l2=？m1 =？解：由于物體和秤砣對杠桿的力分別等于各自的重力， 根據(jù)杠桿平衡條件：F1L1=F2L2， 得 m1g l1 = m2g l2 2kgg 4cm = 0.25kg gl2 l2=32cm 即稱2kg物體時秤砣離提紐32cm 當阻力臂最大時，稱量物體質(zhì)量最大l2 =56cm 由F1l1=F2 l2，得m1g l1 = m2g l2 m1g4cm = 0.25kgg56cm m1

8、=3.5 kg 即秤的最大稱量是3.5kg答：稱2kg物體時秤砣離提紐32cm，秤的最大稱量是3.5kg例3 一根長為18 cm的木棒,兩端分別掛著5N和10N的重物,要使木棒在水平位置上平衡,需在何處作支點?若平衡后兩端各增掛5N的重物,分析說明木棒是否還平衡?分析:在利用杠桿平衡條件解決問題時,一般先畫出杠桿受力示意圖,確定好對應(yīng)的力和力臂,以免出現(xiàn)如動力與阻力臂相乘的錯誤本題受力示意圖見圖已知：l=18 cm，F(xiàn)1=5N，F(xiàn)2=10N求：l1；分析平衡后兩端各增掛5N的重物是否還能平衡？解：根據(jù)杠桿平衡條件：F1l1=F2l2 各力臂和桿總長的關(guān)系：l=l1+l2 5Nl1=10N（18

9、 cm -l1） l1=12 cm，即支點應(yīng)位于力F1作用點右側(cè)12cm處 若兩端個增加5N的重物,則F1=10N, F2=15N 影響杠桿轉(zhuǎn)動的因素是力與力臂的乘積,所以 杠桿左側(cè)使杠桿逆時針轉(zhuǎn)動的F1l1=10N12cm =120Ncm 杠桿右側(cè)使杠桿逆時針轉(zhuǎn)動的F2l2=15N(18cm -12cm) 由于120Ncm90Ncm 杠桿將不平衡,將逆時針轉(zhuǎn)動答：支點距掛5牛重物一端12cm，若兩端各增加5N重物，杠桿將不平衡，原來掛5牛重物一端下沉例4 如圖所示是用道釘撬撬起道釘?shù)氖疽鈭D，請畫出作用在道釘撬上動力F1的力臂分析與解答 力臂是從支點到力的作用線的距離畫力臂是重要的作圖之一，要

10、注意作圖規(guī)范畫力臂可以從以下幾步進行：辨認杠桿，確定支點；將力的作用線用虛線延長（有時可不用延長）；從支點向力的作用線作垂線，標垂足，垂線要用虛線；力臂用雙向箭頭（或大括號）表示出，在旁邊標上字母l本題作圖如圖所示例5 一根杠桿兩端掛有等重的實心銅塊和鐵塊,當它們都浸沒在水中時,杠桿恰好平衡,現(xiàn)將銅塊和鐵塊同時從水中取出,則杠桿將( )A.銅塊端向下運動B.鐵塊端向下運動C.杠桿仍然平衡D.條件不足,無法判斷分析 銅塊和鐵塊浸沒在水中時,豎直方向上受到豎直向下的重力G、豎直向上的浮力F浮.和杠桿向上的拉力F.由力的平衡關(guān)系可分別求出銅塊和鐵塊所受的拉力:F銅G銅F浮銅G銅r水gV銅 F鐵G鐵F

11、浮鐵G鐵r水gV鐵 根據(jù)密度關(guān)系可得：V銅，V鐵代入、兩式可得：F銅G銅G銅(1) F鐵G鐵G鐵(1) 銅塊與鐵塊浸沒在水中時杠桿平衡，則由杠桿平衡條件可得:F銅l1F鐵l2.由式與式可知, G銅G鐵,r銅r鐵. F銅F鐵.因此l1l2 即銅塊的力臂小于鐵塊的力臂.則由水中取出銅塊和鐵塊,在不受浮力作用時:G銅l1G鐵l2.說明鐵塊這端應(yīng)向下轉(zhuǎn)動.解答 應(yīng)選取B. 例6如右圖所示表示三種不同的滑輪組，用它們提起重為G的相同重物，在A端所用的拉力分別為 ，不計滑輪本身的重和摩擦分析 判斷使用滑輪組時所用的力F的大小，關(guān)鍵是看幾段繩子通過滑輪組拉著物體，即有幾段繩子承擔物體的重，不能根據(jù)動滑輪的個

12、數(shù)來判斷省力的大小，也不能根據(jù)滑輪的總數(shù)來判斷省力的大小在圖A中，有三段繩子拉著物體， ，在圖B中，有四段繩子拉著物體 ，在圖C中，有五段繩子拉著物體， 答案 ， ， 例7如圖所示 ，重物 N，要使裝置平衡，需要多大的拉力？分析 這個裝置是由滑輪和杠桿構(gòu)成的機械組合，這里關(guān)鍵是確定滑輪是定滑輪還是動滑輪，在這圖中可以看到杠桿A端所受拉力通過滑輪是由兩段繩子所承擔的，因此該滑輪應(yīng)是動滑輪，然后根據(jù)杠桿的平衡條件可求出解題已知： ， 牛頓求：F解：根據(jù)： 有 由于動滑輪省一半力 答：為使裝置平衡需要50N的拉力例8 如圖所示，用滑輪組拉著重物在水平地面上勻速前進，在繩的端點A的作用力 N，重物與地

13、面間的摩擦力 為多大？將重物移動的距離為 米，繩端A移動的距離為多少？不計滑輪本身的質(zhì)量以及軸與輪間的摩擦？分析 由圖中可見對于滑輪組，右測為定滑輪，左側(cè)直接拉物體的是動滑輪，與此動滑輪連接的繩子段數(shù)有三段，每段繩子的拉力是F，所以動滑輪拉物體力 對被拉物體再進行受力分析可知，重物在水平方向上受到滑輪組對它的拉力和地面的摩擦力，又由于重物沿水平面勻速運動，因此摩擦力與拉力大小相等所以，滑輪對重物的作用力大小等于重物所受地面對它的摩擦力 將重物技動1 ，與動滑輪連接的三段繩子的端點都應(yīng)當移動1 ，所以繩端A移動的距離應(yīng)為3 解題 已知： ， 求： 和 解：動滑輪拉物體的力 ，由二力平衡條件可知：

14、 N 答案 N、 例9 一條繩子最多能承受1000的拉力.請設(shè)計一個滑輪組,用這條繩子吊起3300牛的重物，畫出滑輪組安裝示意圖（動滑輪重及摩擦不計）分析與解答 在處理這類問題時，首先要計算出承擔物重的繩子段數(shù) ，即 注意 取整數(shù)，若計算出 是小數(shù)，都采用“入”的辦法例如：本題中的 ，則 應(yīng)取4，不能按四舍五入去處理然后，根據(jù) 的數(shù)值及所需的拉力方向去確定動滑輪與定滑輪個數(shù)及繞線方法如果不要求改變用力方向，則只需要用一個定滑輪，繞線如圖（甲）；如果要改變用力方向，則需要兩個定滑輪，繞線如圖乙） 例10 如圖所示，不計滑輪重力及摩擦，當繩子在恒力F的作用下以2 的速度勻速向下運動時，重物G的速度

15、為（ ）Al B2 C4 D8 分析 由于繩的自由端，動滑輪及重物C同時運動，因此求速度的問題就轉(zhuǎn)化為求解各物體的移動距離的問題從圖中可知，滑輪A是定滑輪，在相等時間內(nèi)，繩的自由端移動的距離與滑輪B的轉(zhuǎn)軸移動的距離相等，即 、滑輪B為動滑輪，在相等時間內(nèi)，繩自由端移動的距離是滑輪的軸移動的二倍即 ，由此可知 ，即物體移動的速度是恒力F的作用點移動的速度的2倍，物體速度為4 答案 C例11 如圖所示,滑輪重1牛,懸掛在彈簧秤下端,作用在繩端的拉力F是2牛,物體G重100牛,則彈簧秤的示數(shù)是_牛,水平地面受到物體G的壓力是_牛.(不計摩擦)分析 該題應(yīng)對研究對象進行受力分析并結(jié)合力的平衡知識求解.

16、滑輪在豎直方向上受到豎直向下的重力G1牛,兩股繩豎直向下的拉力,其中每股繩上的拉力F都是2牛;滑輪受到彈簧秤豎直向上的拉力F,由于滑輪處于平衡狀態(tài),受到 的是平衡力,如圖所示,所以: FGFF1牛2牛2牛5牛 即彈簧秤的示數(shù)是5牛物體G放置在水平地面上,受到豎直向下的重力G100牛,繩子豎直向上的拉力F2牛,還受到水平地面豎直向上的支持力N,由于物體靜止不動,它受到的是平衡力.即:NGF100牛2牛98牛.說明水平地面對物體的支持力是98牛,由于物體對水平地面的壓力和水平地面對物體支持力是大小相等,所以物體G對水平地面的壓力就等于98牛.解答 應(yīng)填:5、98.例 12 轆轤搖把到軸線距離是50

17、厘米，軸半徑是10厘米，若把重240牛的水桶從井中勻速提起，應(yīng)在搖把上加多大的力？如果井深6米，那么手搖搖把移動了多少距離？已知： 井深 求：小轆轤是輪軸：勻速提升水桶時： ， 分析：手搖搖把移動距離為s，水桶升高距離為h因為：搖把與軸共軸線，搖把與軸轉(zhuǎn)動圈數(shù)相同，設(shè)為n則有： ，所以： 答：應(yīng)在搖把上加48N的力，手搖搖把移動30m的距離鞏固練習 一、填空題1. 一杠桿受到的動力和阻力分別是6牛和30牛,當杠桿平衡時,動力臂與阻力臂之比 是_.2. 一把剪刀阻力臂是動力臂的2倍,用它剪布時,手施加的力是5牛,那么布對剪刀的 阻力是_牛.3. 天平、桿秤都是根據(jù)_制成的.用桿秤稱重物時,若在秤

18、砣下面貼上一 塊小鐵皮,則稱出來的質(zhì)量數(shù)比物體的實際質(zhì)量要_.4. 要吊起一個重1000牛的貨物,使用一個定滑輪所需拉力為_牛,若用一個 重20牛的動滑輪勻速吊起該物體,所需拉力為_牛,當該貨物掛在動滑輪上 勻速上升時,動滑輪上掛重物的鉤子受到的拉力為_牛.(摩擦不計)5. 對照簡單機械的分類,旗桿頂端的小輪是_,鍋爐上的保險閥是_.6. 在鍘刀、縫紉機踏板、天平、瓶蓋起子、鐵鍬中,屬于省力杠桿的是_.7. 用圖5所示的滑輪組提起重300牛的重物,不計動滑輪重和 摩擦,需施加_牛的拉力.重物上升1米,繩的自由端 拉過_米.若動滑輪重15牛,則拉繩的力需要_ _牛. 圖58. 如圖6所示,在兩堵

19、墻壁之間同一水平面上 的A、B兩點用彈簧秤和滑輪組相連接, 不 計摩擦和繩、滑輪、彈簧秤的重,若拉力 F5牛,則彈簧秤P的讀數(shù)是_牛, 彈簧秤Q的讀數(shù)是_牛. 圖6二、選擇題9. 如圖7所示,杠桿處于平衡狀態(tài),下列說法中正確的是 ( ) A.將支點兩側(cè)鉤碼都向右移動一格,杠桿仍平衡 圖7 B.在支點兩邊的鉤碼下各增加一個鉤碼,杠桿仍平衡 C.將支點左邊的鉤碼向左移動兩格,將支點右側(cè)的鉤碼向右移動一格,杠桿仍平衡. D.將支點左邊加上二個鉤碼,右邊加上一個鉤碼,杠桿仍平衡.10.將一重600牛的粗細均勻鐵棒放在水平地面上,稍微抬起一端所需的力至少是( ) A.600牛 B.300牛 C.小于600牛 D.大于600牛11.如圖8所示,彈簧秤下掛著一個1牛重的定滑輪, 滑輪上用繩掛著一個1牛重的物體B和一個10牛 重的物體A;B懸在空中,A靜止在水平桌面上,這時 彈簧秤的示數(shù)為( ) A.2牛 B.3牛 C.7牛 D.13牛 圖812.某人用一根1米長的