2013年中考物理专题：杠杆与滑轮

1杠杆滑轮考点1、杠杆知识点过关1、杠杆（1）、定义：一根硬棒，在力的作用下能绕着固定点转动，这根硬棒就叫杠杆。①“硬棒”不一定是棒，泛指有一定长度的，在外力作用下不变形的物体。②杠杆可以是直的，也可以是任何形状的（2）、一个物体可以成为杠杆，必须满足两个条件：①受到力的作用；②能绕固定点转动。（3）、杠杆的五要素：支点：杠杆绕着转动的点。一般用O表示。动力：使杠杆转动的力。一般用F1表示。阻力：阻碍杠杆转动的力。一般用F2表示。动力臂：从支点到动力作用线的垂直距离。一般用l1表示。阻力臂：从支点到阻力作用线的垂直距离。一般用l2表示。（4）、杠杆示意图的画法：①确定支点；②确定动力和阻力，画力的作用线；③画力臂；④标出各个物理量。画图技巧①确定杠杆支点的方法是根据平时的体验，判断杠杆绕着哪点转动，则这一点就是支点②力的作用线是沿力的方向所画的直线。在画力臂时，如果力的作用线太短，可用虚线将力的作用线延长。③力臂不是支点到力的作用点的距离。④力臂用实线表示，力的作用线用虚线表示。力臂部分要用大括号标出来。检验所画力的方向是否正确的最简单方法是，看动力和阻力使杠杆转动的效果是否相反。动力、阻力的方向不一定相反，但它们一定使杠杆转动的方向相反：当动力、阻力在支点两侧时，它们的方向大致相同；当动力、阻力在支点一侧时，它们的方向大致相反。2、探究：杠杆的平衡条件杠杆的平衡：当杠杆在动力和阻力作用下静止或绕支点匀速转动时，我们就说杠杆平衡了。【实验设计】如图，调节杠杆两端的螺母（和天平的调节方法相同），使杠杆在不挂钩码时，保持水平并静止，达到平衡状态。给杠杆两端挂上不同数量的钩码，移动钩码的位置，使杠杆保持水平并静止。记下动力、阻力，测量动力臂和阻力臂。改变力和力臂的数值，再做两次实验。根据表格中的数据进行分析，例如可以对它们进行加、减、乘、除等运算，找出它们之间的关系。【实验表格】实验次数动力F1/N动力臂l1/m阻力F2/N阻力臂l2/m123【实验结论】杠杆的平衡条件是动力×动力臂＝阻力×阻力臂。【注意事项】①使杠杆在水平位置静止的目的：便于在杠杆上直接测出力臂的大小。②多次实验的原因：只做一次实验，获得的结论具有偶然性，不能反映普遍规律，所以要多次实验。③不同物理量之间不能进行加、减运算。3、杠杆的平衡条件：F1l1＝F2l2或者1221llFF（1）、应用：计算力或力臂的大小、判断杠杆是否平衡、确定杠杆的种类、画出最小力臂。（2）、根据杠杆平衡条件判断杠杆平衡的方法：①计算动力与动力臂的乘积、计算阻力与阻力臂的乘积；②比较两个乘积的大小，若相等则杠杆平衡；若不相等，则杠杆不平衡，杠杆将向乘积较大的一方偏转。（3）、利用杠杆平衡条件判断力的大小变化的方法是：①找出杠杆的支点和作用在杠杆上的力及力臂；②依据题意，确定力和力臂中哪些量的大小不变，哪些量大小变化；③应用F1l1＝F2l2判断出力或力臂的变化。（4）解决杠杆平衡时动力最小问题：此类问题中阻力×阻力臂为一定值，要使动力最小，必须使动力臂最大。①如果动力作用点已给出，那么支点到动力作用点的连线是最长力臂。②如果动力作用点没有确定，则选择杠杆上离支点最远的点为动力作用点，以支点与动力作用线的连线所作力臂是最长的力臂。分析解决有关杠杆平衡条件问题，必须要画出杠杆示意图，弄清受力与方向和力臂大小，然后根据具体的情况具体分析，确定如何使用平衡条件解决有关问题。如：分析杠杆转动时施加的动力如何变化、沿什么方向施力最小等。4、杠杆的应用杠杆种类力臂关系平衡时动力、阻力关系特点应用省力杠杆动力臂＞阻力臂动力＜阻力省力，但费距离撬棒、铡刀、动滑轮、羊角锤、钢丝钳、手推车、花枝剪刀2费力杠杆动力臂＜阻力臂动力＞阻力费力，但省距离缝纫机踏板、起重臂、铁锹人的前臂、理发剪刀、钓鱼杆等臂杠杆动力臂＝阻力臂动力＝阻力既不省力，也不费力；既不省距离也不费距离天平、定滑轮我们应该根据实际来选择杠杆：当需要较大的力才能解决问题时，应选择省力杠杆；当为了使用方便，需要缩短距离时，应选择费力杠杆。典型题例例1、2012•铜仁市）下列测量工具没有利用杠杆原理的是（）A．弹簧测力计B．杆秤C．台秤D．托盘天平例2、（2012•眉山）按如图所示，是小丽在“研究杠杆平衡条件”的实验中，使杠杆在水平位置平衡．如果在杠杆两边的钩码下面各增加一个大小相等的钩码，则杠杆（）A．仍然平衡B．不平衡，左端下降C．不平衡，右端下降D．无法确定例3、（2011•南宁）如图是用羊角锤撬起钉子的示意图．为了撬起钉子，分别用四个力作用在锤柄的末端，其中最小的力是（）A．F1B．F2C．F3D．F4例4、（2012•株洲）下列属于费力杠杆的是（）A．天平B．镊子C．扳手D．钢丝钳例5、（1）在图中画出力F的力臂L．（2）如图是拉吊桥的示意图，点P是吊桥的重心．请画出动力F1对支点O的力臂，并画出吊桥所受重力的示意图．例6、（2012•锦州）如图是“探究杠杆平衡条件”的实验．（1）实验前，将杠杆中点置于支架上，当杠杆静止时，发现杠杆右端上翘，此时应将杠杆两端的平衡螺母向（选填“左”或“右”）调节，使杠杆在水平位置平衡，这样做的好处是：便于在杠杆上直接测量．（2）在图甲所示的装置中，每个钩码重0.5N，杠杆上每格等距．小明在图甲B处施加一个竖直方向的力F1，使杠杆在水平位置平衡，则力F1的方向，大小为N．（3）若仍在B处施加一个力，如图乙所示，则此时力的大小为N，与力F1相比，该力变大的原因是．（4）请举出生活中应用省力杠杆的实例．（举出一例即可）巩固与提高1、（2012•重庆）如图所示，所使用的杠杆属于费力杠杆的是（）A．钓鱼竿B．开瓶器C．灭火器压把D．钢丝钳32、（2012•泉州）如图所示的各类杠杆中，属于省距离的是（）A．起子B．修树枝剪刀C．筷子D．钢丝钳3、（2012•益阳）如图所示，在已调节水平位置平衡的杠杆的左边挂一个钩码，下列操作中能使杠杆在水平位置重新平衡的是（）A．在位置2挂6个相同的钩码B．在位置4挂2个相同的钩码C．在位置4挂4个相同的钩码D．在位置6挂2个相同的钩码4、如图所示的轻质杠杆，AO小于BO．在A、B两端悬挂重物G1和G2后杠杆平衡，若将G1和G2同时向支点O移动相同的距离，则（）A．杠杆仍保持平衡B．杠杆的A端向下倾斜C．杠杆的B端向下倾斜D．无法判断5、（2012•凉山州）如图所示，杠杆AOB用细线悬挂起来，当A端挂重物G1，B端挂重物G2时，杠杆平衡，此时OA恰好处于水平位置，AO=BO，杠杆重力不计，则（）A．G1＜G2B．G1＞G2C．G1=G2D．都有可能6、（2012•长春）如图，OAB是杠杆，OA与BA垂直，在OA的中点挂一个10N的重物，加在B点的动力使OA在水平位置保持静止（杠杆重力及摩擦均不计），则（）A．该杠杆一定是省力杠B．该杠杆一定是费力杠杆C．作用点在B点的最小动力等于5ND．作用点在B点的最小动力小于5N7、（2012•安溪县）下面把车轮推上台阶的四种方法，推力的作用点相同，推力的方向不同，如图所示，则最省力的推法是（）A．B．C．D．8、（2012•肇庆）如图所示，OA=AB=10cm，重物G=20N．要使杠杆平衡，FN=N．此杠杆属于杠杆（选填“省力”、“费力”或“等臂”）．若将重物向O点移动，要使杠杆仍然保持平衡，则FB（选填“变大”、“不变”或“变小”）9、（2012•宿迁）利用杠杆投掷石球，如图，作用在A点的力沿时最小．已知石球重100N，OA：OB=1：4，则作用在A点力的最小值为（不计杠杆自重及摩擦）．10、（2012•连云港）下图是生活中常见的杠杆，其中属于生省力杠杆的是（填写字母符号），其中属于费力杠杆的是（填写字母符号）。A．钓鱼竿B．道钉撬C．筷子D．钢丝钳411、（2012•宜昌）在研究杠杆平衡条件的实验中：（1）小明调节杠杆在水平位置平衡后，按图1所示，通过加挂钩分别改变F1、F2，仍使杠杆在水平位置平衡，并用刻度尺在杠杆上测出对应的L1和L2，记录的实验数据如下表：小明通过观察以上实验装置，并分析数据得出杠杆平衡的条件是：“动力乘以动力作用点到支点的距离=阻力乘以阻力作用点到支点的距离”．小华认为小明的结论不正确，小华为了验证自己的观点．只将如图1中的F1改用弹簧测力计来拉．实验中改变拉力的．仍使杠杆在水平位置平衡时，比较拉力的，即可证明小华的观点是否正确．（2）、某同学利用身边的塑料直尺和硬币若干来验证杠杆平衡的条件，如图2所示，当杠杆在水平位置平衡时，他测出从支点O到硬币边缘的距离作为力臂L1和L2的大小．他测力臂的方法是的（选填“正确”或“错误”）．如果将两边的硬币以相同速度同时匀速向支点移动的过程中，则杠杆（选填“仍平衡”、“向左倾斜”、“向右倾斜”）．12、（2012•南京）物理实验小组的同学，利用如图所示的装置，在杠杆支点的两边分别挂上钩码来探究杠杆的平衡条件．（1）如图甲所示，为使杠杆在水平位置平衡，应将右端的平衡螺母向（选填“左”或“右”）移动，将杠杆调在水平位置的目的是为了方便测量．（2）实验中测得的数据如表所示，表格中漏填的数据为N．测量序号动力F1/N动力臂l1/cm阻力F2/N阻力臂l2/cm①120210②2151.520③3515（3）有的同学按现有方案得出如下结论：“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”．这个结论与杠杆平衡条件不符，原因是实验过程中（填字母）．A．没有改变力的大小B．没有改变力的方向C．没有改变力的作用点D．实验次数较少，结论具有偶然性．考点2、滑轮知识点过关一、滑轮滑轮定义：周边有槽，中心有一转动的轮子叫滑轮。如右图所示。因为滑轮可以连续旋转，因此可看作是能够连续旋转的杠杆，仍可以用杠杆的平衡条件来分析。根据使用情况不同，滑轮可分为定滑轮和动滑轮。2、定滑轮（1）定义：工作时，中间的轴固定不动的滑轮叫定滑轮。（如图1所示）（2）实质：是个等臂杠杆。（如图2所示）图中O可看作是一个能运动的支点，其动力臂l1=r,阻力臂l2=r，根据杠杆平衡条件：F1l1=F2l2，即F1·r=F2·r，得出F1=F2，当重物竖直匀速向上时，F2=G，则F1=G。S=h（3）特点：不省力，但可改变力的方向。所谓“改变力的方向”是指我们施加某一方向的力（图1中F1方向向下）能得到一个与该力方向不同的力（图1中得到使重物G上升的力）。（4）动力移动的距离与重物移动的距离相等。（如图3所示）次数F1/NL1/cmF2/NL2/cm11824228116321238不动可动图1F2F1BAGOl1l2图2F1BBGGAAsh图35对于定滑轮来说，无论朝哪个方向用力，定滑轮都是一个等臂杠杆，所用拉力都等于物体的重力G。（不计绳重和摩擦）3、动滑轮（1）定义：工作时，轴随重物一起移动的滑轮叫动滑轮。（如图4所示）（2）实质：是个动力臂为阻力臂二倍的杠杆。（如图5所示）图中O可看作是一个能运动的支点，其动力臂l1=2r，阻力臂l2=r，根据杠杆平衡条件：F1l1=F2l2，即F1·2r=F2·r，得出2121FF，当重物竖直匀速向上时，F2=G，则GF211。（3）特点：省一半力，但不能改变力的方向。（4）动力移动的距离是重物移动距离的2倍。（如图6所示）对于动滑轮来说：（1）动滑轮在移动的过程中，支点也在不停地移动；（2）动滑轮省一半力的条件是：动滑轮与重物一起匀速移动；动力F1的方向与并排绳子平行；不计动滑轮重、绳重和摩擦。二、滑轮组1、定义：由若干个定滑轮和动滑轮匹配而成。2、特点：可以省力，也可以改变力的方向。使用滑轮组时，有几段绳子吊着物体，提起物体所用的力就是物重的几分之一，即物GnF1（条件：不计动滑轮、绳重和摩擦）。注意：如果不忽略动滑轮的重量则：滑物GGnF13、动力移动的距离s和重物移动的距离h的关系是：使用滑轮组时，滑轮组用n段绳子吊着物体，提起物体所用的力移动的距离就是物体移动距离的n倍，即s=nh。如下图所示。（n表示承担物重绳子的段数）4、绳子端的速