重难点17 杠杆和滑轮-2022年中考物理【热点•重点•难点】专练

专项三 力学 重难点17 杠杆和滑轮 【重点知识梳理】 17.1杠杆的五要素 1.杠杆：能够在力的作用下绕着一个固定点转动的硬棒，就是杠杆。 2.杠杆的五要素： ①支点（O）:杠杆可以绕其转动的点；一个杠杆有且只有一个支点。 ②动力（F1）: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O到动力F1作用线的距离； ⑤阻力臂（l2）：从支点O到阻力F2作用线的距离。 17.2杠杆的平衡条件 1.杠杆的平衡条件：动力×动力臂=阻力×阻力臂（F1l1=F2l2） 2.在探究杠杆平衡条件的实验中的操作注意事项： 操作注意事项 目的 杠杆放水平台上，并调节杠杆，使其在水平位置上平衡 使重力的方向与杆杆垂直，便于测量力臂 把支点放在杠杆的中心点 减小杠杆自身重力带来的实验误差 一般左右两边挂一组不同数量的钩码，不挂几组同时实验 减小实验操作的复杂程度，简化实验操作， 多次改变所挂钩码的数量，调节平衡 避免一次实验带来的偶然性，获取普遍的规律 不能猜想平衡条件为“动力+动力臂=阻力+阻力臂” 力和力臂是两个不同的物理量，不可以相加减 17.3杠杆的分类 1.等臂杠杆：动力臂等于阻力臂的杠杆。如天平、定滑轮。 2.省力杠杆：动力小于阻力的杠杆。如开瓶器、撬棒等。优点是省力；缺点是费距离。 3. 费力杠杆：动力大于阻力的杠杆。如筷子、理发剪等。优点是省距离；缺点是费力。 17.4滑轮组的组装 口诀：“奇动偶定，变向加定”。意思是若果需要的绳子股数为奇数，如3、5，则绳子的固定端要接在动滑轮上；若果需要的绳子股数为偶数，如2、4，则绳子的固定端要接在定滑轮上；要改变用力的方向，每变一次，就要增加一个定滑轮。在处理绳子的自由端固定在某一边的问题时可以从需要的一端开始绕。注意：绕线必须竖直，每一个轮槽只能通过一股绳子。 17.5滑轮组的相关计算 1.动力移动的距离S动与物体移动的距离S物的关系：D动=nS物。 2.动力移动的速度V动与物体移动的速度V物的关系：V动=nV物。 3.竖直提升物体，当忽略摩擦和绳重时，有：F= 。变形公式为：G物=nF-G动；G动=nF-G物（F-拉力；G物-物体的重力；G动-动滑轮重力；n-滑轮组提起重物的绳子的股数）。 4.水平拉动物体，当忽略摩擦和绳重时，有：F=f/n（f-物体与水平面的摩擦力）。 【难点知识突破】 17.1杠杆中力与力臂的示意图 1.力与力臂的几何关系：力臂始终与力的方向垂直。 2.力臂是从支点到力的作用线之间的距离，不是从支点到力的作用点之间的距离！力的作用线是与力重合的一条假想的直线。 3.力的方向的确定：动力和阻力的作用效果刚好相反。根据已知力的作用效果来确定。若果已知的力使杠杆绕顺时针旋转，则所做的力的效果与其相反。一般来说，支点在杠杆的一端，两个力方向大致相同；支点不在杠杆的一端，两力的方向大致相反。 【例题分析】 【例1】（2021青海）在图中，画出杠杆平衡时施加在杠杆上的最小动力F1的作用点和方向，并画出所挂重物的绳子对杠杆拉力的力臂L2。 【答案】 【解析】要找到让杠杆平衡的最小力，先确定力的作用点，作用点一定是在杠杆上离支点最远的点，这样才可能找到最长力臂最小力，然后连接支点到力的作用点，以这条连线作为该力的力臂时，力臂最长，力最小，再过力的作用点作该连线的垂线即可确定使杠杆平衡的最小力的方向。绳子对杠杆的拉力竖直向下，将拉力的示意图反向延长得到该力的作用线，再过支点作该力作用线的垂线即拉力的力臂。如答案图所示。 17.2杠杆再平衡的判断 杠杆的再平衡问题 对已经平衡的杠杆的再操作情形 操作后的情况 两边同时向支点移动相等的距离 不再平衡，力臂长的一端下沉 两边同时远离支点移动相等的距离 不再平衡，力臂短的一端下沉 两边同时减少相同的力 不再平衡，力大的一端下沉 两边同时增加相同的力 不再平衡，力小的一端下沉 思路1：根据杠杆的平衡条件进行计算。变化后的情形通过计算，左右依然相等，则再平衡成立；否则，值大的一端下沉。 思路2：采用极端假设法推理。比如两边减去相等质量的钩码，我们就减去较少一边的数量，这样较少一边的力为0，显然杠杆不再平衡，向钩码质量较多的一边倾斜。两边向支点移动相等的距离，我们移动较短的一端的数量，则较短一端力臂为0 ，显然杠杆不再平衡，向力臂较长的一边倾斜等等。 【例题分析】 【例2】(2020甘孜23)如图所示，某同学用完全相同的钩码验证杠杆的平衡条件。杠杆调节平衡后，在杠杆上A点处挂4个钩码，为使杠杆重新平衡，应在B点处挂__________个钩码； 如果A、B两处再各挂一个钩码，杠杆的__________（选填 “左”或“右”）端会下沉。 【答案】 6 左 【解