第13课时　简单机械.课件--2025年中考四川物理一轮复习

第四单元　机械与功　能量 一轮考点复习 _______________ 第13课时　简单机械 基础知识 归类探究 限时集训 1. 杠杆的五要素 支　　点：杠杆绕着转动的 　支撑点　，用字母O表示。 动　　力：使杠杆转动的力，用字母F1标出。 阻　　力：阻碍杠杆转动的力，用字母F2标出。 动力臂：从支点到动力作用线的 　距离　，用字母L动或L1标出。 阻力臂：从支点到阻力作用线的 　距离　，用字母L阻或L2标出。 说　　明：(1)一般情况下，动力和阻力是相对的。 (2)力臂是支点到力的作用线的距离，不是到力的作用点的距离，它不一定在杠杆上；力的作用线是通过力的作用点沿力的方向所画的直线，若力的作用线过支点，则它的力臂为零。 (3)作用在杠杆上的动力和阻力的方向可以相同，也可相反，但它们使杠杆转动的效果必须相反，杠杆才可能平衡；即一个力使杠杆顺时针转动，另一个力必须使杠杆逆时针转动，杠杆才可能平衡。 (4)画力臂的方法：一找(找准支点)，二画(画出力的作用线)，三引(引垂线)，四标(标垂足——直角符号；标力臂——支点到垂足的距离，一般用大括号标出)。 支撑点　 距离　 距离　 基 础 知 识 2. 杠杆的平衡条件 平衡条件： 　动力×动力臂＝阻力×阻力臂(F1×L1＝F2×L2)　；动力臂L1是阻力臂L2的几倍，动力F1就是阻力F2的 　几分之一　。 应　　用：杠杆上最长的力臂是支点到力的作用点之间的距离，此时力臂最长，最省力。 杠杆的分类： 省力杠杆 L1＞L2 F1＜F2 费距离 如钢丝钳、开瓶器、扳手等 费力杠杆 L1＜L2 F1＞F2 省距离 如钓鱼竿、镊子、理发剪等 等臂杠杆 L1＝L2 F1＝F2 不省距离也不费距离 如天平、定滑轮等 动力×动力臂＝阻力×阻力臂(F1×L1＝F2×L2)　 几分之一　 说　　明：省力杠杆必然费距离，省距离的杠杆必然费力，既省力又省距离的杠杆是不存在的。 判断杠杆的省、费力情况：(1)对于熟悉的物体，可根据工具的实际用途是为了省力还是省距离来判断。 (2)对于不熟悉的物体，首先通过观察物体，确定支点位置，判断出动力臂与阻力臂的大小关系，进而确定杠杆的类型(动力臂＞阻力臂为省力杠杆，动力臂＜阻力臂为费力杠杆)。 3. 定滑轮、动滑轮 定滑轮： 定　　义：使用时，滑轮位置固定不变的叫作定滑轮，如升旗的滑轮。 特　　点：使用定滑轮不 　省力　，也不省距离，但可以改变力的 　方向　，即F＝G物。定滑轮实质是一个等臂杠杆，不计绳重及摩擦时，F＝G物，若考虑摩擦及绳重，即F＞G物。 省力　 方向　 动滑轮： 定　　义：使用时，滑轮位置跟被拉动的物体一起运动的叫作动滑轮。 特　　点：使用动滑轮不能改变力的方向，可以省 　一半　的力，但要多移动一倍的距离。动滑轮实质是动力臂为阻力臂两倍的杠杆。 说　　明：(1)使用动滑轮能省一半力必须满足两个条件：一是不考虑动滑轮自重及机械间的摩擦；二是拉绳子的力的方向必须是竖直向上。 (2)若考虑动滑轮重力，不计绳重和摩擦，则F＝ 　(G物＋G动)　。 一半　 (G物＋G动)　 4. 滑轮组 定　　义：定滑轮和动滑轮组合在一起叫作滑轮组。 特　　点：滑轮组既可以省力又可以改变施力方向。 注　　意：(1)滑轮组可以省力，但要费距离，规律如下：若动滑轮上承担物重的绳子的股数为n，不 计绳重和摩擦，则拉力F与物重G物、动滑轮重G动之间关系为 　F＝G物＋G动)　。绳子移动的距离就是物体上升高度的n倍，即s＝nh。 (2)确定绳子股数n的方法：直接数连接在动滑轮上的绳子段数。 5. 其他机械 轮　　轴：FR＝Gr(不计摩擦)，可以改变力的大小和改变物体的运动速度，如汽车方向盘。轮轴实际上是一个可以连续旋转的杠杆，当动力作用在轮上省力，动力作用在轴上费力。 斜　　面：FL＝ 　Gh　(不计摩擦)，可以 　省力　，如盘山公路。斜面高度相同时，斜面越长越 　省力　，若考虑摩擦：FL＝Gh＋fL。 F＝(G物＋G动)　 Gh　 省力　 省力　 6. 重点实验突破 探究杠杆平衡条件的几点说明 (1)杠杆处于静止或匀速转动，就是杠杆平衡了。调节杠杆在水平位置平衡的目的：①可以直接在杠杆上读出 　力臂　的大小，便于测量力臂；②可以消除杠杆 　自身重力　的影响，即使杠杆水平平衡后，重心落在支点上，其自重的力臂为零。 (2)实验数据至少测量三组是为了使结论更具有 　普遍性　，避免偶然性，不是为了减小实验误差。 (3)为了消除实验中的一个错误结论：动力×支点到动力作用点的距离＝阻力×支点到阻力作用点的距离，可用弹簧测力计代替钩码斜拉杠杆，且斜拉时力臂变小了，所以比竖直拉时示数要 　大　。 力臂　 自身重力　 普遍性　 大　 　[2024·宜宾]如图所示是宜宾港一起重机正在吊起货物的情景，请在图中画出此时动力F1的力臂L1和阻力F2的示意图。 【答案】 如答图所示。 答图 答图 归 类 探 究 类型之一　会画杠杆力臂 【解析】从支点O向动力F1的作用线作垂线，垂线段的长度L1即为动力臂；过货物与起重机长臂的接触点作竖直向下的力，即阻力F2。 【变式1】　[2023·南充]如图甲所示是小明自行车的手闸，其中ABO可视为一种杠杆，简化示意图如图乙所示，O为支点，F2为阻力，请在乙图中画出作用在A点的最小动力F1及其力臂L1。 【答案】 如答图所示。 答图 答图 　[2024·自贡]如图所示，小王在“研究杠杆平衡条件”的实验中所用的实验器材有刻度均匀的杠杆、支架、弹簧测力计、刻度尺、细线和质量为50g的钩码若干个(g取10N/kg)。 (1)如图甲所示，实验前杠杆左侧下沉，则可将左端的平衡螺母向 　右　(填“左”或“右”)调节，直到杠杆在水平位置平衡。 (2)在乙图中杠杆平衡时，若在杠杆左右两边所悬挂的钩码下同时增加一个相同的钩码，则杠杆 　右　(填“左”或“右”)端下沉。 右　 右　 类型之二　理解杠杆平衡条件 (3)如图丙所示，在A点悬挂3个钩码，在B点用弹簧测力计竖直向下拉，使杠杆在水平位置再次平衡，则拉力大小为 　2　N。若保持杠杆平衡状态不变，将弹簧测力计由a方向缓慢转动到b方向的过程中，其示数将 　变大　(填“变大”“变小”或“不变”)。 2　 变大　 【变式2】　如图所示，用一个始终水平向右的力F，把杠杆OA从图示位置缓慢拉至水平位置的过程中，力F的大小将(　A　) A. 变大 B. 不变 C. 变小 D. 不能确定 A 　[2024·烟台]骨骼、肌肉和关节等构成了人体的运动系统，人体中最基本的运动大多是由肌肉牵引骨骼绕关节转动产生的。关于人体中的杠杆，下列说法正确的是(　D　) D A. 甲图：手托重物时，可视为省力杠杆 B. 甲图：手托重物时，肱二头肌对前臂的牵引力是阻力 C. 乙图：踮脚时，可视为费力杠杆 D. 乙图：向上踮脚的过程中，腓肠肌对足部骨骼的牵引力是动力 类型之三　杠杆的分类 　[2024·凉山州]某运动员利用如图所示的滑轮组进行腿部力量训练，请画出滑轮组的绕线方式。 【答案】 如答图所示。 答图 答图 类型之四　滑轮的应用 【解析】由图可知，拉力的方向水平向右，绳子可以先系在定滑轮的固定挂钩上，再绕过下面的动滑轮，最后向上绕过定滑轮；也可以先系在动滑轮的固定挂钩上，再向上绕过定滑轮。 1. [2024·内江]如图所示，一根绳子绕过定滑轮，一端拴在物体上，另一端拴在弹簧测力计上，沿四个不同方向匀速拉起物体，弹簧测力计的示数分别为F1、F2、F3、F4，则它们的大小关系为(　D　) A. F1＞F2 B. F3＞F4 C. F1＜F4 D. F1＝F2＝F3＝F4 D 限 时 集 训 2. [2024·南充]如图所示是我国古代劳动人民运送巨木的场景，通过杠杆、支架、悬绳、石块等，将巨木一端抬起，垫上圆木，将其移到其他地方。下列说法正确的是(　C　) A. 支架下垫的底面积较大的石块是为增大对地面的压强 B. 横杆相当于一个动力臂大于阻力臂的杠杆，费力省距离 C. 当巨木太重无法抬起时，可以让杠杆右端的人远离支架，增大动力臂 D. 当巨木太重无法抬起时，可以增大横杆上悬绳与支架间的距离 C 3. [2024·达州]如图所示，轻质木杆AB的O点用细线悬挂在天花板上并保持水平，已知AB是OB长度的4倍，AO是AC长度的3倍。在杆的B点用细线竖直悬挂一边长为10cm的正方体物块甲，该物块静止在水平地面上；O点左侧悬挂一可自由移动的质量为2kg的物块乙。当乙悬挂在A点时，甲恰好对地面无压力，甲的重力为 　60　N；当乙悬挂在C点时，甲对地面的压强为 　2000　Pa。(g取10N/kg) 60　 2000　 4. [2024·重庆B卷]小兰自制了一把杆秤，由秤盘、提纽、秤杆以及200g的秤砣构成，如图所示。当不挂秤砣、秤盘中不放重物时，提起提纽，杆秤在空中恰好能水平平衡。已知AO间距离为10cm。当放入重物，将秤砣移至距O点30cm的B处时，秤杆水平平衡，则重物质量为 　600　g；若往秤盘中再增加20g的物体，则秤砣需要从B处移动 　1　cm才能维持秤杆水平平衡。 600　 1　 5. [2022·怀化]体积相同的实心物块甲和乙，它们分别挂在一根轻质不等臂杠杆AOB的左右两端，保持水平位置平衡。甲和乙的密度之比为1∶2，则AO∶OB＝ 　2∶1　。若将甲、乙如图所示同时浸没在水中，则杠杆 　B　(填“A”或“B”)端将下降。 2∶1　 B　 6. [2023·达州]将物体A、B置于如图所示的装置中，物体B恰好匀速下降，已知A重30N，B重5N，则A所受地面的摩擦力为 　10　N；若对A施加一个水平向左的拉力F，刚好使A匀速向左运动，则拉力F＝ 　20　N。(不计绳重、滑轮重及绳子与滑轮间的摩擦) 10　 20　 7. [2023·泸州]小明有一件重约15N的工艺品，用细线悬挂两端点A、B处于静止状态，如图甲所示。他想用平衡的知识，通过计算在A、B连线上找出O点的位置，以便用一根细线系在O点将工艺品悬挂起来，静止时如图乙所示，并计算出工艺品的重力。小明身边只有一把弹簧测力计(0～10N)、一把刻度尺和若干细线，他设计了如下实验，请完成以下实验步骤： (1)取下工艺品，用刻度尺测出工艺品长度LAB＝ 　35.0　cm，如图丙所示。 35.0　 (2)用弹簧测力计拉住A端，B端用细线悬挂，平衡时如图丁所示，此时弹簧测力计读数F1＝8.0N。 (3)交换弹簧测力计和细线的位置，平衡时工艺品的位置也如图丁所示，弹簧测力计读数F2＝6.0N。 (4)由此可以计算出该工艺品的重力G＝ 　14　N。 (5)计算出O点到端点A间的距离LOA＝ 　15　cm。 (6)反思：要准确找出O点的具体位置，除准确测量外，关键实验条件是 　杠杆平衡条件　(写出一个条件即可)。 14　 15　 杠杆平衡条件　 8. [2024·广安]桔槔是《天工开物》中记载的一种原始的汲水工具，在拗石辅助下，人几乎可以不用力就能将一桶水从井中提起。如图所示，已知A点所挂拗石重力为10N，OA∶OB＝2∶1，两侧悬挂的绳子始终保持在竖直方向，忽略横杆和绳的重力。下列说法错误的是(ρ水＝1.0×103kg/m3)(　A　) A. 桔槔平衡时，桶内水的体积为2×10－2m3 B. 桔槔是杠杆装置 C. 桔槔平衡时，A、B两点所受的拉力之比为1∶2 D. 要想一次提取更多的水，可以将悬挂点A向远离O点方向移动 A 9. [2024·眉山]同学们在体育课上做下压运动训练，静止不动时人体可以看成杠杆模型，O为支点，肌肉的拉力F1为动力，如图所示。请你在图中画出： (1)动力F1的力臂L1。 【解析】(1)O为支点，先延长动力F1作用线，从O点作F1垂线，即为动力臂L1。 (2)A点，脚对地面压力F的示意图。 【答案】 如答图所示。 答图 【解析】(2)压力垂直于地面、方向向下，从A点垂直于地面画出压力。 答图 10. [2024·重庆A卷]同学们模仿中药房的戮秤制作杆秤，用筷子做秤杆，用钩码做秤砣，用细线将秤盘系在A点。当不挂秤砣、且秤盘不放物体时，在O点提起提纽，秤杆水平平衡；当秤盘放100g物体、秤砣移到B点时，秤杆再次水平平衡，如图所示。在O到B两条刻线之间均匀地画上49条刻度线。下列说法正确的是(　B　) A. 自制杆秤的每一格约表示2.08g B. 称中药时B端翘起应减少中药恢复水平平衡 C. 如果秤砣磨损，那么测量结果会比真实质量偏小 D. 若将提纽移到O点右侧，则可以增大杆秤的量程 B 11. [2024·凉山州]在“探究杠杆的平衡条件”实验中： (1)实验前杠杆位置如图甲所示，要使杠杆在水平位置平衡应将平衡螺母向 　右　(填“左”或“右”)调节。 (2)杠杆调节平衡后，小明在杠杆左边B处挂2个相同的钩码(如图乙所示)，要使杠杆在水平位置平衡，应在杠杆右边A处挂 　3　个相同的钩码。 (3)如图丙所示，改用弹簧测力计在C处竖直向上拉住杠杆，使杠杆仍然在水平位置平衡，此时弹簧测力计的示数为 　1.6　N；将拉力的方向逐渐向右倾斜如图丁所示，仍使杠杆在水平位置平衡，则弹簧测力计的示数将 　变大　(填“变大”“变小”或“不变”)。 右　 3　 1.6　 变大　 $$