（2年中考1年模拟）备战2020年中考物理 专题12 简单机械（含解析）

专题12简单机械本专题中考考点和要求（“▲”表示该标准要求属于评价水平这一层次）评价目标和评价水平课标要求知识目标技能体验目标了解认识理解独立操作经历认同内化1.知道简单机械。通过实验，探究并了解杠杆的平衡条件。▲▲2.知道机械效率。了解提高机械效率的途径和意义。▲3.了解人类使用机械的历史发展过程。了解机械的使用对社会发展的作用。▲▲规律总结1：杠杆作图题技巧学习杠杆的关键点是知道杠杆的五要素。五要素包括支点、动力、动力臂、阻力和阻力臂。组成杠杆的示意图如下。（1）支点用字母O表示，是杠杆绕着转动的点，同一根杠杆使用方法不同，支点的位置可能不同，要能根据具体情况区分支点。（2）画动力（用字母F1表示）或阻力（用字母F2表示）时应注意力的作用点和方向。动力和阻力都是杠杆受到的力，其作用点都在杠杆上。有同学认为同一根杠杆上动力和阻力的方向一定相同，有同学认为一定不同，这都是错误的。正确的认识是：动力和阻力能使杠杆转动的方向一定是相反的。即一个力能使杠杆向顺时针方向转动，则另一个力一定是能使杠杆向逆时针方向转动。（3）动力臂用字母l1表示，阻力臂用字母l2表示。力臂不是支点到力的作用点的距离，而是支点到力的作用线的距离。借用几何用语，力臂不是点到点的距离，而是点到直线的距离。（4）画力臂方法：一找支点、二画线、三连距离、四标签.即找支点O；画力的作用线（虚线）；画力臂（虚线，过支点垂直力的作用线作垂线）；标力臂（大括号）。3.与动滑轮连接的绳子能分担物体的重力，所以与动滑轮相连的绳子的股数越多越省力，但还要注意对拉力方向的要求。要根据题中要求确定开始是从定滑轮还是动滑轮挂钩系线。规律总结2：利用杠杆平衡条件的计算类问题解题思路1．杠杆的平衡条件：动力×动力臂＝阻力×阻力臂即F1L1＝F2L22.能根据杠杆平衡条件进行力与力臂的求解（1）利用F1L1=F2L2进行有关计算。先根据杠杆转动的效果，找出动力和阻力；（2）再根据支点的位置，确定每个力的力臂；（3）最后根据杠杆的平衡条件，代入数据计算出结果。规律总结3：求解机械效率有关的计算题解题策略1.有用功W有用=Gh2.总功W总=Fs3.额外功W额外=W总—W有用4.机械效率公式：η＝（W有用/W总）×100％对于杠杆、滑轮组、斜面不同的简单机械，以上公式中s、h物理意义不同。规律总结4：解决几个简单机械方面的实验思路1.杠杆平衡条件的探究命题点（1）让支点处于杠杆中央的目的：减小杠杆自重对实验造成的影响。（2）杠杆平衡螺母的调节：左高左调、右高右调。（3）实验时应调节钩码的悬挂位置使杠杆在水平位置静止，目的是便于测量力臂。（4）本实验多次测量的目的是避免实验的偶然性，得出普遍规律。（5）用弹簧测力计代替杠杆一侧所挂钩码，当测力计由竖直方向拉变成倾斜拉，要使杠杆仍保持平衡，测力计的示数会变大，是因为拉力的力臂变小。（6）实验数据分析。（7）实验结论：动力×动力臂＝阻力×阻力臂(F1L1＝F2L2)2.解决杠杆平衡条件的探究问题基本要领是：（1）知道杠杆平衡是指杠杆静止或匀速转动。实验前应调节杠杆两端的螺母，使杠杆在水平位置平衡。这样做的目的是方便从杠杆上量出力臂。（2）实验结论：杠杆的平衡条件是动力乘以动力臂等于阻力乘以阻力臂，写成公式为F1l1＝F2l2。（3）还可以利用动力乘以动力臂是否等于阻力乘以阻力臂来判断杠杆平衡与否。3.探究滑轮组的机械效率实验（1）原理：η=W有/W总（2）应测物理量：钩码重力G、钩码提升的高度h、拉力F、绳的自由端移动的距离S（3）器材：除钩码、铁架台、滑轮、细线外还需刻度尺、弹簧测力计。（4）注意：必须匀速拉动弹簧测力计使钩码升高，目的是保证测力计示数大小不变。（5）结论：影响滑轮组机械效率高低的主要因素有：1）动滑轮越重，个数越多则额外功相对就多。2）提升重物越重，做的有用功相对就多。3）摩擦，若各种摩擦越大做的额外功就多。4.探究斜面的机械效率实验（1）原理：η=W有/W总LhF（2）应测物理量：拉力F、斜面长度L、物体重力G、斜面的高h。（3）器材：刻度尺、弹簧测力计。（4）注意：必须匀速拉动弹簧测力计使物体从斜面底端匀速到达顶端。目的是保证测力计示数大小不变。（5）结论：影响斜面机械效率高低的主要因素有：摩擦力、斜面倾斜角。【例题1】（2018镇江）如图是一种活塞式抽水机的示意图。其中手柄AOB是一个杠杆，杠杆在动力F1的作用下绕O点匀速转动，请在图中画出杠杆在B点受到阻力的示意图和F1的力臂。【答案】如图所示。【解析】由图知，此时向上提起杠杆的左端，杠杆会绕O点顺时针转动，则B点会受到下面连杆向上的支持力，即阻力的方向竖直向上，过B点作竖直向上的阻力F2；反向延长力F1画出力的作用线，过支点O作动力作用线的垂线段，即动力臂L1．【例题2】（2019攀枝花）如图所示，轻质杠杆OA能绕O点转动，请在杠杆中的A端画出使轻质杠杆保持平衡的最小的力F的示意图（要求保留作图痕迹）。【答案】如图所示。【解析】此题是求杠杆最小力的问题，已知点O是动力作用点，那么只需找出最长动力臂即可，可根据这个思路进行求解。O为支点，所以力作用在杠杆的最右端A点，并且力臂是OA时，力臂最长，此时的力最小。确定出力臂然后做力臂的垂线即为力F．【例题3】（2018沈阳）如图是人抬独轮车车把时的简化示意图，此时独轮车相当于一个杠杆（选填“省力”或“费力”）；若动力臂是阻力臂的3倍，物体和车总重G为1200N，抬起车把的力F为N．【答案】省力，400．【解析】（1）由示意图可知，独轮车在使用时动力臂大于阻力臂，所以它属于省力杠杆．（2）由杠杆的平衡条件：F1•l1=F2•l2得：F1=又∵动力臂是阻力臂的3倍∴F1===400N．【例题4】（2019山西）如图，一轻杆AB悬于O点，其左端挂一重物，右端施加一个与水平方向成30°的力F，此时轻杆水平平衡。若重物质量m＝3kg，BO＝3AO，g取10N/kg。则力F的大小为________N。【答案】20【解析】反向延长力F的作用线，过支点O作力F作用线的垂线即为F的力臂L1，因为右端施加一个与水平方向成30°的力F，则由几何知识可知L1＝OB/2已知BO＝3AO，重物质量m＝3kg，则物体重力G＝mg＝3kg×10N/kg＝30N，由杠杆平衡条件得：G×L2＝F×L1，即G×OA＝F×OB/2代入数据可得，30N×OA＝F×3OA/2，解得F＝20N。【例题5】（2018山东济南）如图所示，拉力F为5N，物体A以0.1m/s的速度在物体B表面向左做匀速直线运动（B表面足够长）；物体B静止在地面上，受到地面水平向左4N的摩擦力，弹簧测力计示数为12N．下列说法正确的是（）A．物体A受到的摩擦力为10NB．拉力F的功率为1.5WC．滑轮组的机械效率为80%D．拉力F增大到15N时，物体B开始向左运动【答案】C【解析】A.物体B静止在地面上，所以受力平衡；水平方向上物体B受到向右的弹簧拉力、地面对它向左的摩擦力和物体A对它向左的摩擦力，所以两个摩擦力之和为12N，即fAB+4N＝12N，则fAB＝8N；根据相互作用力的知识可知，物体A受到的摩擦力为f＝fAB＝8N；故A错误；B.由图知，水平使用滑轮组，n＝2，拉力端移动速度v＝2v物＝2×0.1m/s＝0.2m/s，则拉力做功的功率：P＝Fv＝5N×0.2m/s＝1W；故B错误；C.滑轮组的机械效率：η＝f/nF×100%＝80%，故C正确；D.若拉力F增大到15N时，A在运动过程中，A对B的压力不变、接触面的粗糙程度不变，则A和B之间的摩擦力不变，所以物体B的运动状态不会改变，即物体B仍然静止，不会向左运动，故D错误。【例题6】（2019湖南衡阳）如图所示，司机师傅利用滑轮组把汽车从泥坑里拖出来（泥坑可近似看成水平面），在此过程中汽车匀速移动了1m，共用时5s，已知汽车所受阻力为1200N，司机师傅的拉力功率为300W，在考虑滑轮组摩擦阻力影响因素条件下，求：（1）司机师傅的拉力为多大？（2）滑轮组的机械效率是多少？【答案】（1）500N；（2）80%．【解析】使用滑轮组沿水平方向拉物体时，若物体移动s，承担汽车与水平面间的摩擦力的绳的股数是n股，则绳自由端移动的距离s′=ns，动力作用的绳端移动的速度是物体移动速度的n倍。（1）绳子自由端移动的距离s=ns汽车=3×1m=3m，绳子自由端速度：v=s/t=3m/5s=0.6m/s，由P===Fv得，工人的拉力：F===500N；（2）拉力所做总功：W总=Fs=500N×3m=1500J；工人所做有用功：W有用=fs汽车=1200N×1m=1200J，滑轮组的机械效率：η=×100%=×100%=80%．【2019年题组】一、填空题1．（2019绥化）如图所示的杠杆（自重和摩擦不计），O是支点，A处挂一重为50N的物体，为保证杠杆在水平位置平衡，在中点B处沿（选填“F1”、“F2”或“F3”）方向施加的力最小，为N。【答案】F2；100。【解析】为使拉力最小，动力臂要最长，拉力F的方向应该垂直杠杆向上，即竖直向上（F2），动力臂为OB最长，杠杆在水平位置平衡，根据杠杆的平衡条件：F2×OB=G×OA，由于OA是OB的二倍，所以：F=2G=100N。2．（2019抚顺）如图是某建筑工地上提升建筑材料用的滑轮组示意图，其动滑轮质量15kg，某次提升材料质量240kg，材料在空中静止时，不计绳重和绳与滑轮间摩擦，则竖着向上的拉力F=N；竖着向上匀速提升材料，摩擦影响较大，实际所用的拉力大小是1000N，并将材料提升了10m高．则滑轮组的机械效率是．（取g=10N/kg）【答案】850；80%．【解析】从图上可以看出，图中有定滑和一个动滑轮，已知质量，根据G=mg计算出重力再利用动滑轮的特点分析；使用动滑轮省一半的力，要费一倍的距离，即F移动的距离是20m，根据W=Fs计算；上一步计算出来的是总功，物体升高10m做的功是有用功，根据W有=Gh求出有用功，再利用η=W有用/W总×100%可求滑轮组机械效率．（1）由图可知，承担动滑轮和物体总的重力的绳子的股数n=3，物体和动滑轮的总重力：G=（m轮+m材料）g=（15kg+240kg）×10N/kg=2550N，不考虑绳重和摩擦，则竖着向上的拉力：F=G/3=2550N/3=850N（2）拉力做的有用功：W有用=m材料gh=240kg×10N/kg×10m=24000J拉力移动的距离：s=3h=3×10m=30m实际拉力为1000N，则拉力做的总功：W总=F′s=1000N×30m=30000J滑轮组的机械效率：η=W有用/W总×100%=80%．二、选择题3．（2019海南）如图所示，在处于水平平衡的杠杆上A点，挂上4个钩码（每个钩码的质量为50g），若使杠杆在水平位置保持平衡，作用在杠杆B点的力量最小为（g取10N/kg）（）A．15NB．6NC．3ND．1.5N【答案】D．【解析】设杠杆的一个小格为L，则OA=3L，OB=4L，根据杠杆平衡条件可得：F1×OB=F2×OA，则F1===1.5N．4．（2019兰州）如图所示，工人用150N的拉力通过滑轮组吊起质量为20kg的箱子。若箱子被匀速竖直提升了2m，不计绳重和摩擦，g取10N/kg，则（）A．箱子的重力势能增大B．动滑轮的重力为100NC．工人施加的拉力做的功为300JD．滑轮组的机械效率为66.7%【答案】ABD。【解析】（1）重力势能大小的影响因素：质量、被举得高度。质量越大，高度越高，重力势能越大；(2)知道箱子的质量，根据G=mg求出重力，由图可知，滑轮组绳子的有效股数，利用F=（G+G动）/n求出动滑轮的重力；（3）由图可知绳子的有效股数为2，根据s=nh求出绳端移动的距离，根据W=Fs求出工人做的总功；（4）根据W=Gh求出有用功，然后根据η=W有用/W总求出此滑轮组的机械效率。A．箱子被匀速提升，高度增加，质量不变，重力势能增加，故A正确；B．箱子受到的重力：G=mg=20kg×10N/kg=200N；