内容正文:
物 理
第一部分 回归教材,夯实基础
第16课时 简单机械应用
重难点一 杠杆的最省力问题
【例1】如图所示为我国古人的劳动情境示意图,他们通过横杆、支架、石块等,将巨木的一端抬起,垫上圆木,以便将其移到其他地方.如果他们无法将巨木抬起,请你提出至少两个可能抬起巨木的改进方案,并简述其中的物理学原理.
自主解答:
可缩短横杆上悬绳与支架之间的距离,以减小阻力臂;或者用另一根硬棒绑在横杆上起到加长横杆的作用,以增大动力臂;或者再增加几个人在横杆右端往下压,以增大动力;或者另外请人在巨木下方同时用撬棒抬巨木,以减小阻力.
【即学即练1】
1.曲棒ABC可绕A点转轴转动,画出使曲棒ABC在图中位置保持平衡时所需最小力F1的示意图,且标出杠杆的支点、动力臂.
2.如图所示,园艺师使用如图所示的剪刀修剪树枝时,为了更省力,应尽量( C )
A.让树枝远离刀轴O,手握在刀柄的中间
B.让树枝远离刀轴O,手握在刀柄的末端
C.让树枝靠近刀轴O,手握在刀柄的末端
D.让树枝靠近刀轴O,手握在刀柄的中间
C
重难点二 杠杆的动态平衡分析
【例2】 (2022·百色中考改编)如图所示,轻质细杆可绕竖直墙上的O点转动,末端挂一个重为150 N的物体,拉力F沿水平方向.求:
(1)当θ=45°时,拉力F大小.
(2)若保持拉力沿水平方向,让细杆顺时针缓慢旋转到图中虚线位置,分析拉力的变化.
自主解答:
解:(1)θ=45°,拉力的方向沿水平方向,阻力的方向是竖直方向,根据等腰直角三角形的知识可知,F的力臂与G的力臂是相同的,根据杠杆的平衡条件F1l1=F2l2可得,动力等于阻力,所以F=150 N.
(2)若保持拉力水平方向,让杠杆顺时针缓慢旋转一个小角度到虚线位置,此时的动力臂变小,阻力臂变大,在阻力不变的情况下,根据杠杆的平衡条件可知,拉力将变大.
【即学即练2】(2022·泰州中考)建设中的常泰大桥为斜拉索公路、铁路两用大桥,如图所示为小华制作的斜拉索大桥模型,她用长30 cm、重5 N的质地均匀分布的木条OA做桥面,立柱GH做桥塔.OA可绕O点转动,A端用细线与GH上的B点相连,桥面OA实质是一种 杠杆 (填简单机械名称).保持桥面水平,细线对OA的拉力F= 5 N;将细线一端的固定点由B点改至C点,拉力F的大小变化情况是 减小 ,由此小华初步了解到大桥建造很高桥塔的好处.
杠杆
5
减小
(限时10 min)
1.(2022·锦州中考)如图所示,用瓶起子起瓶盖时,瓶起子是一个杠杆,O是它的支点,F2是它受到的阻力.请你在图中画出作用在A点的最小动力F1及其力臂l1.
2.(2021·温州中考)停放自行车时,若要从如图四点中选择一点施加竖直向上的力,将后轮略微提起.其中最省力的点是( D )
A.A点 B.B点
C.C点 D.D点
D
3.皮划艇是我国奥运优势项目之一,如图所示,比赛中运动员一手撑住桨柄的末端(视为支点),另一手用力划桨.下列说法正确的是( B )
A.为省力,可将用力划桨的手靠近支点
B.为省力,可将用力划桨的手远离支点
C.为省距离,可将用力划桨的手远离支点
D.将用力划桨的手靠近支点,既能省力又能省距离
B
4.如图所示是一种铡刀切甘蔗的示意图,下列说法正确的是( D )
A.使用铡刀手下压距离小于甘蔗的厚度
B.铡刀实质上是一种费力杠杆
C.把甘蔗放在b点比放在a点更容易切断
D.手沿F2方向用力比沿F1方向时更省力
D
5.(2022·包头中考)如图所示,轻质杠杆OB可绕O点转动,OA=AB.在A点悬挂物体,在B点竖直向上拉动杠杆使其始终保持水平平衡,拉力为F.下列说法正确的是( C )
A.F的大小为物重的2倍
B.物重增加5 N,F的大小也增加5 N
C.物体悬挂点右移,拉力F会增大
D.将F改为沿图中虚线方向,拉力F会减小
C
6.(2022·北京中考)俯卧撑是一项常见的健身项目,采用不同的方式做俯卧撑,健身效果通常不同.图1甲所示是小京在水平地面上做俯卧撑保持静止时的情境,他的身体与地面平行,可抽象成如图1乙所示的杠杆模型,地面对脚的力作用在O点,对手的力作用在B点,小京的重心在A点.已知小京的体重为750 N,OA长为1 m,OB长为1.5 m.
(1)图乙中,地面对手的力F1与身体垂直,求F1的大小.
(2)图2所示是小京手扶栏杆做俯卧撑保持静止时的情境,此时他的身体姿态与图甲相同,只是身体与水平地面成一定角度,栏杆对手的力F2与他的身体垂直,且仍作用在B
点.分析并说明F2与F1的大小关系.
解:(1)
如图a所示,O为支点,重力的力臂为lA,F1的力臂为lB,依据杠杆的平衡条件可得,F1lB=GlA,F1=