（安徽专用）2019中考物理高分一轮 第09单元 简单机械课件

第9课时简单机械考点知识聚焦考点一杠杆简图定义能绕①转动的硬棒(直棒或曲棒)叫杠杆固定点考点知识聚焦五要素支点杠杆绕着转动的点,一般用字母O表示动力使杠杆转动的力,一般用字母F1表示阻力阻碍杠杆转动的力,一般用字母F2表示动力臂从支点到动力作用线的②,一般用字母L1表示阻力臂从支点到阻力作用线的③,一般用字母L2表示说明①动力、阻力都是杠杆受到的力,作用点在杠杆上;②动力、阻力的方向不一定相反,但它们使杠杆转动的方向相反杠杆平衡当杠杆在动力和阻力作用下④或匀速转动时,我们就说杠杆平衡了;杠杆平衡条件的关系式为⑤,这个平衡条件就是阿基米德发现的杠杆原理距离距离静止F1×L1=F2×L2考点知识聚焦杠杆的类型和特点⑥杠杆:动力臂⑦阻力臂,⑧力但⑨距离杠杆:动力臂阻力臂,距离但力杠杆:动力臂阻力臂,既不,也不省力大于省费费力小于省费等臂等于省力省距离考点知识聚焦考点二滑轮定滑轮实质:定滑轮的实质是杠杆使用定滑轮不能,但可以改变拉力的;若用一个定滑轮匀速提升一个重为G的物体,使其上升h高度,不考虑摩擦时,拉力F=,绳端移动距离s=等臂省力方向Gh𝟏𝒏(G+G动)𝟏𝒏G𝟏𝟐(G+G动)𝟏𝟐G动滑轮实质:动滑轮的实质是动力臂是阻力臂倍的杠杆使用动滑轮可以,但不能改变。若用一个动滑轮匀速提升一个重为G的物体,使其上升h高度,不考虑滑轮自重及摩擦时,拉力F=;若已知动滑轮重力为G动,仅不考虑摩擦时,拉力F=;绳端移动的距离s=滑轮组利用滑轮组用n股绳子提起重物G,拉力为F,绳子自由端移动的距离为s,物体被提升的高度为h。动滑轮重和摩擦不计:F=;不计摩擦但考虑动滑轮重(G动):F=;s=考点知识聚焦二省力力的方向2hnh考点知识聚焦【点拨】滑轮组中绳子有效股数n的判断方法:只看动滑轮。即数直接与动滑轮相连的绳子的股数即为n的值。其中绳子自由端方向向上的要数上,如图9-1甲(n=3)、乙(n=4)所示,而自由端方向向下的不要数,如图丙所示(n=4)。甲乙丙图9-1例1[2018·合肥模拟]如图9-2所示为伦敦奥运会女子双人单桨赛艇的照片。赛艇的桨可以理解成是一根杠杆,图中已经画出了此杠杆的支点和动力,请在图中画出阻力F2及阻力臂L2。桨这样设计的优点是。热点考向探究探究一功、功率的相关计算图9-2省距离[答案]如图所示[解析]由图知:①运动员施加的动力方向是向后的,支点在O点,所以阻力方向也是向后的。从支点作垂直于阻力的线段,就是阻力臂。②划桨时,动力臂小于阻力臂,桨是一个费力杠杆,所以桨这样设计的优点是省距离。【变式1】[2018·全椒县一模]用独轮车搬运砖头(如图9-3所示),请在图中作出抬起车把时最小动力F的示意图。若此时动力臂为阻力臂的3倍,砖头和车总重G为1200N,则最小动力F为N。热点考向探究图9-3[答案]如图所示400[解析](1)找最小力的方法:连接支点和力的作用点,过力的作用点作连线的垂线,此时力臂最长,力最小。(2)由杠杆的平衡条件F1·L1=F2·L2得:F1=𝐹2·𝐿2𝐿1,又因为动力臂是阻力臂的3倍,所以F1=𝐹2·𝐿2𝐿1=1200N×13=400N。【变式2】[2018·安徽模拟]如图9-4所示,OABC为一轻质杠杆,O为支点,OA=BC=0.2m,AB=0.4m,将重30N的物体悬挂在A点,当杠杆在图示位置平衡时,在C点至少需加N的拉力。热点考向探究图9-410.6热点考向探究[解析]连接OC,若在C端施力F,当F的方向与OC垂直时动力臂最大,此时最省力,OC为动力臂;根据杠杆的平衡条件,要使杠杆平衡,动力方向斜向上,据此可画出最小的动力,如图所示:根据勾股定理,OC=(𝐶𝐷)2+(𝑂𝐷)2=(𝐴𝐵)2+(𝑂𝐴+𝐵𝐶)2=(0.4m)2+(0.2m+0.2m)2=225m。根据杠杆的平衡条件:F×OC=G×OA,解得:F=𝐺×𝑂𝐴𝑂𝐶=30N×0.2m225m=1522N=15×1.4142N≈10.6N。例2[2018·蜀山区一模]如图9-5所示,重为G的均匀木棒竖直悬于O点,在其下端施一水平拉力F,让棒缓慢转到图中虚线所示位置。在转动的过程中()A.动力臂逐渐变大B.阻力臂逐渐变小C.动力F逐渐变大D.动力F保持不变热点考向探究探究二杠杆动态平衡图9-5[答案]C[解析](1)杠杆在转动的过程中符合杠杆平衡的条件,即阻力为硬棒的重力,大小不变,硬棒在竖直位置时,重力的力臂为0,转过θ角后,重力力臂(阻力臂)逐渐增大,B错。(2)当硬棒在竖直位置时,F的力臂是杠杆的长度,且力臂最长,当杠杆转过θ角后,动力与杠杆不再垂直,所以动力臂变小,A错。根据杠杆平衡的条件可得,阻力与阻力臂的乘积增大,而动力臂减小,所以动力逐渐增大,故D错误,C正确。【变式1】[2017·金华]在对汽车的发动机做检修时需要将引擎盖抬起,抬起过程应用了杠杆原理。图9-6乙为引擎盖的受力分析示意图,引擎盖可绕O点自由转动,A为引擎盖重心位置。由图乙可知,该杠杆属于杠杆。在引擎盖抬起过程中,重力G的力臂逐渐(选填“变长”或“变短”)。热点考向探究图9-6省力变短【变式2】如图9-7所示,作用在杠杆一端且始终与杠杆垂直的力F,将杠杆缓慢地由位置A拉至位置B。在这个过程中,力F的大小将()A.不变B.变小C.变大D.先变大后变小热点考向探究图9-7[答案]C[解析]拉力F始终与杠杆垂直,动力臂始终等于杠杆的长度,重物在上升的过程中,重力的大小不变,阻力臂逐渐增大,根据杠杆的平衡条件F1L1=F2L2可知拉力变大。𝐺2sin𝜃热点考向探究探究三杠杆的相关计算例3[2018·安庆一模]如图9-8所示,一轻质杠杆OB可绕O点自由转动,重为G的重物P悬挂在杠杆的中点A处,拉力F与杠杆夹角为θ,杠杆在水平位置保持平衡。(1)请在图中画出拉力F的力臂。(2)推导:当杠杆在水平位置平衡时,拉力的大小为F=。(3)试分析说明:当G大小一定,夹角θ大小发生变化时,拉力F有没有最小值?若有,求出F最小值的大小。若无,说明理由。图9-8[答案]解:(1)如图所示热点考向探究(2)推导:当杠杆在水平位置平衡时,拉力的大小为F=。𝐺2sin𝜃[答案](2)在Rt△OBC中,因为∠OBC=θ,所以OC=sinθ×OB,由题知,OA=12OB,因为杠杆在水平位置平衡,根据杠杆的平衡条件有:F×OC=G×OA,即F×sinθ×OB=G×12OB,解得:F=𝐺2sin𝜃。热点考向探究(3)试分析说明:当G大小一定,夹角θ大小发生变化时,拉力F有没有最小值?若有,求出F最小值的大小。若无,说明理由。[答案](3)由F=𝐺2sin𝜃可知,当sinθ最大时,F有最小值,因为sinθ的最大值是1,故F有最小值,Fmin=12G。【变式1】[2017·杭州节选]小金将长为0.6m、质量可忽略不计的木棒搁在肩上,棒的后端A点挂一个重40N的物体,肩上支点O离后端A点为0.2m,他用手压住前端B点使木棒保持水平平衡,如图9-9所示,小金的质量为50kg,则此时手压木棒的压力大小为N,肩对木棒的支持力大小为N。热点考向探究图9-9[解析]根据杠杆的平衡条件有F×OB=G×OA,即F×(0.6m-0.2m)=40N×0.2m,所以F=20N,即手压木棒的压力大小为20N。肩对木棒的支持力大小为F'=F+G=20N+40N=60N。2060【变式2】[2018·蚌埠禹会区二模]如图9-10所示,将重力不计的吸盘内部空气排尽后与水平地砖完全贴合,已知贴合的面积为30cm2,大气压强为1×105Pa,AB为轻质杠杆,O为转轴,OA与OB的长度之比为1∶3,保持杠杆水平,某人在B端用竖直向下的拉力F将吸盘沿竖直方向刚好拉离地砖,则吸盘所受大气压力F0为N,人对杠杆的拉力F为N。热点考向探究图9-10300100热点考向探究[解析](1)吸盘所受的大气压力F0=p0S=1×105Pa×30×10-4m2=300N。(2)吸盘沿竖直方向刚好被拉离地面,吸盘所受的拉力与大气对吸盘的压力是一对平衡力,即FA=F0=300N,由杠杆平衡条件可得:FA×OA=F×OB,则F=𝐹𝐴×𝑂𝐴𝑂𝐵=300N×𝑂𝐴3OA=100N。热点考向探究探究四滑轮例4如图9-11所示,不计摩擦和绳重,用40N的拉力,将重100N的物体匀速提升3m,则绳端移动的距离为m,动滑轮的重力为N。图9-11920[解析]由题图知,n=3,把物体匀速提升3m,绳子自由端移动的距离是s=3h=3×3m=9m;根据F=𝐺物+𝐺动𝑛得,G动=nF-G物=3×40N-100N=20N。【变式】用如图9-12所示的三个滑轮分别拉同一物体沿同一水平地面做匀速直线运动,所用的拉力分别为F1、F2、F3,那么下列关系式中正确的是()A.F1F2F3B.F1F2F3C.F2F1F3D.F2F1F3热点考向探究图9-12D热点考向探究突破探究杠杆的平衡条件【考点归纳】①让支点位于杠杆的中心:消除杠杆自重对实验的影响。②让杠杆在水平位置平衡:便于从杠杆上直接读出力臂,且避免杠杆自重对实验的影响。③平衡螺母的调节:左高左调,右高右调;实验开始后,不能再调节平衡螺母。④钩码换成弹簧测力计的好处:能直接测出拉力的大小,可以改变用力的方向。⑤弹簧测力计由竖直变为倾斜拉杠杆,拉力会变大,因为拉力力臂变小了。⑥不同的物理量之间不能相加减,不能说“动力+动力臂=阻力+阻力臂”。实验突破热点考向探究⑦分析数据总结杠杆的平衡条件:动力×动力臂=阻力×阻力臂,表达式为F1L1=F2L2。⑧多次实验的目的:消除实验的偶然性,使实验结论更具有普遍性。⑨力臂和最小力的作图。⑩生活中常见的杠杆以及杠杆类型的判断。实验突破例用如图9-13所示的装置做“探究杠杆的平衡条件”实验。(1)实验开始时,杠杆的位置如图甲所示,为使杠杆在水平位置平衡,应将杠杆的平衡螺母向(选填“左”或“右”)调节。(2)如图乙所示,在左刻度线“2”处挂2个钩码,在右刻度线“4”处用调好的弹簧测力计竖直向下拉杠杆,杠杆在水平位置平衡时,弹簧测力计的示数为F1,将弹簧测力计斜向左拉,杠杆在水平位置平衡时,其示数F1'F1;再将弹簧测力计斜向右拉,杠杆在水平位置平衡时,其示数F1″F1。(均选填“”“=”或“”)热点考向探究图9-13右(3)由实验得到的结论是。得到实验结论后,利用图乙所示的装置,只借助杠杆上的刻度线,右侧只使用弹簧测力计,左侧只悬挂重物。若弹簧测力计的量程是0~2.5N,当杠杆在水平位置平衡时,通过计算可知,悬挂的重物最重可达N。【实验拓展】(4)若用F1表示动力,L1表示动力臂,F2表示阻力,L2表示阻力臂。画出实验数据记录表格。热点考向探究动力×动力臂=阻力×阻力臂(或F1L1=F2L2)12.5[答案](4)如下表所示实验次数动力F1/N动力臂L1/m阻力F2/N阻力臂L2/m123…(5)实验中一般选取杠杆的中央位置为杠杆的支点,这样做的好处是。(6)实验前调节杠杆在水平位置平衡,这样做的好处是。(7)下列正在使用中的杠杆:用镊子取砝码、用扳手拧螺母、用钉锤拔钉子,其中用到的工具中属于费力杠杆的是。热点考向探究消除杠杆自重对实验的影响便于从杠杆上直接读出力臂,且避免杠杆自重对实验的影响镊子1.[2012·安徽9(2)题2分]如图9-14所示,利用动滑轮来提升一个物体,拉力F竖直向上。动滑轮其实就是一个变形的杠杆,请在图中标出它的支点O,并画出F的力臂L。中考真题回顾考点一杠杆作图图9-14[答案]如图所示2.[2016·安徽7题4分]拉杆式旅行箱可看成杠杆,如图9-15所示,已知OA=1.0m,OB=0.2m,箱重G=120N。请画出使箱子在图示位置静止时,施加在端点A的最小作用力F的示意图,且F=N。中考真题回顾考点一杠杆作图图9-15[答案]如图所示[解析]动力臂最长时,动力最小,支点到动力作用点的距离作为动力臂时动力臂最长,力的方向与动力臂垂直,方向斜向上;根据杠杆