专题04 杠杆、滑轮、斜面-2021-2022学年浙江中考科学冲击重高培优讲义

专题04 杠杆、滑轮、斜面 【解题技巧】 一、杠杆的静态（动态）平衡 1. 杠杆平衡是指杠杆处于静止或匀速转动状态。 2. 处理思路：以杠杆平衡条件作为杠杆平衡与否的判据，必须分析变化后动力×动力臂和阻力×阻力臂的大小。若动力×动力臂=阻力×阻力臂，杠杆依然平衡；若动力×动力臂≠阻力×阻力臂，则杠杆不再平衡，向乘积大的一端下沉。 二、滑轮受力分析 要结合受力分析的一般思路进行分析，分清水平放置和竖直放置的区别，水平要考虑摩擦力，竖直要考虑物体和滑轮重力。 三、斜面及机械效率 公式：η=W有/W总，一定要注意的是找到各种机械中的有用功和总功，此类问题也就迎刃而解。也要注意W总=W有+W额外在能量转化相关证明题的应用 【例题精析】 一．滑轮组绳子拉力的计算 1．如图所示，育华研充所的付昊阳工程师利用滑轮组吊起一个工件。工件由质量分布均匀的A、B两长方体物块组成，边长分别是a、b，底面积SA：SB＝3：2，A与地面的接触面积为5cm2。动滑轮重20N，不计绳重、绳与轮之间的摩擦。当付昊阳用50N的力拉动绳子时，地面受到A的压强为4×104Pa；当工件被匀速吊起后，A、B恰好能保持水平平衡。求： （1）当付昊阳用50N的力拉动绳子时，工件对地面的压力F压； （2）当工件被匀速吊起后，付昊阳对绳子的拉力F拉； （3）若A的重力为60N，则A、B两物块的密度ρA：ρB之比是多少？ 【解答】解： （1）根据p得， 当付昊阳用50N的力拉动绳子时A对面的压力： F压＝pS＝4×104Pa×5×10﹣4m2＝20N； 因为物体间力的作用时相互的， 所以对面对物体的支持力为： F支＝F压＝20N； （2）由图知，该滑轮是一个动滑轮，所以通过动滑轮绳子的段数n＝2， 不计绳重、绳与轮之间的摩擦， 拉绳子的力：F拉1（F拉1+G动）得， 拉物体的力： F拉1＝2F﹣G动＝2×50N﹣20N＝80N； 对物体受力分析知： 物体AB受到的重力：GAB＝F支+F拉1＝20N+80N＝100N； 当工件被匀速吊起后，因为有两段绳子承担着物重和滑轮重， 所以F拉（GAB+G动）（100N+20N）＝60N， 故付昊阳对绳子的拉力F拉＝60N； （3）已知GA＝60N，所以物块B的重力： GB＝GAB﹣GA＝100N﹣60N＝40N， A、B物块的质量分布均匀，根据杠杆平衡条件有：GAa＝GBb 即：60Na＝40Nb， 解得：a：b＝2：3； 由题意知，VA＝SA×a，VB＝SB×b， 由G＝mg＝ρVg知，ρA，ρB已知：SA：SB＝3：2， 所以：。 答：（1）当付昊阳用50N的力拉动绳子时，工件对地面的压力F压为20N （2）当工件被匀速吊起后，付昊阳对绳子的拉力F拉为60N； （3）若A的重力为60N，则A、B两物块的密度ρA：ρB之比是3：2。 2．如图所示支撑杠杆水平平衡的支架AOB随物体M在液体中能上下运动自动升降，物体M的密度为2.7×103kg/m3，轻质杠杆LOA：LOB＝2：5．某同学质量为60kg，利用这个装置进行多次实验操作，并将实验数据记录于表格中（表格中F浮为物体所受的浮力、h为物块浸入液体的深度，P为液体对容器底部的压强），在各次操作过程中可认为杠杆始终保持水平。其中一次实验用力F1拉动绳自由端匀速竖直向下运动，该同学对地面的压强为独立站在地面时对地压强的一半，滑轮组的机械效率η＝90%．已知，物体M浸没在液体中时，液体深度1.8m（绳的重力、滑轮与轴的摩擦及液体对物体的阻力不计。g＝10N/kg）。 F浮/N 100 200 300 400 500 600 600 600 h/m 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 P/pa 16725 16975 17225 17425 17725 18000 18000 18000 求：（1）拉力F1的大小； （2）液体的密度； （3）物体M完全露出液体表面时，滑轮组的机械效率（百分号前面保留整数）。 【解答】解：（1）人的重力G人＝m人g＝60kg×10N/kg＝600N， 拉力是人的重力的一半，F1G人600N＝300N； （2）由表中最后三列数据可知，物体完全浸没时，液体对容器底面的压强为P＝18000Pa， 由p＝ρ液gh得，ρ液1×103kg/m3； （3）分析滑轮组可知，这是一个由2段绳子承担物重的滑轮组，设作用在C端的拉力为FC， ∵η ∴作用在C点的拉力FC＝η×nF1＝90%×2×300N＝540N； 又∵F1（FC+G动） ∴动滑轮的重力G动＝2F1﹣FC＝2×300N﹣540N＝60N； 根据浮力的公式，当物体完全浸没时， 物体的体积VM0.06m3， 物体的重力GM＝ρMgVM＝2