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1、專題五簡單機械考點一 考點二 考點三 考點一杠桿 近8年我省中考在2016年第7題考查作杠桿的最小動力臂,2012年第9題考查找杠桿的支點、畫動力臂?？荚囌f明要求知道杠桿的定義,能正確作出力臂?？键c一 考點二 考點三 1.動力和阻力都是作用在杠桿上的力,作用點在杠桿上,如釣魚竿釣魚時,阻力是魚對竿的拉力,而不是魚的重力;2.動力和阻力的方向可能相同,也可能相反,但兩者使杠桿轉動的方向是相反的?？键c一 考點二 考點三 典例1( 2017四川廣元 )如圖所示,工人用一根硬棒以O為支點,想在A點施加最小的力撬動石頭,請畫出最小動力F1的示意圖和阻力F2的力臂L2?！窘馕觥窟^支點O向阻力F2的作用線作

2、垂線,支點到垂足的距離即是F2的力臂L2;根據(jù)杠桿平衡條件“動力動力臂=阻力阻力臂”可知,在阻力與阻力臂的乘積一定的情況下,要使動力最小,則動力臂必須最長,由圖可知,OA作動力臂時,動力臂最長,過A點作OA垂直向下的垂線即可得到最小動力F1的示意圖?？键c一 考點二 考點三 考點一 考點二 考點三 【技巧點撥】杠桿的力臂在杠桿的五要素中,較難的是找力臂,只有找到力臂才能利用杠桿平衡條件分析杠桿問題。解決此類問題,首先要排除無關因素,將實物等效為杠桿模型,然后再根據(jù)定義依次找到杠桿的支點、作用力和力臂。考點一 考點二 考點三 典例2下列關于杠桿的說法中,正確的是( )A.從支點到動力作用點的距離叫

3、做動力臂B.杠桿平衡時,作用在杠桿的動力和阻力的方向一定相反C.支點可以在杠桿的端點,也可以在力的作用線之間D.杠桿的長度等于動力臂和阻力臂之和【解析】動力臂是支點到動力作用線的距離;動力和阻力的方向可能相同,也可能相反,但兩者使杠桿轉動的方向是相反的;支點可以在杠桿的端點,也可以在力的作用線之間;力臂是力的作用線到支點間的垂直距離,不一定等于杠桿的長度,C項正確?！敬鸢浮?C考點一 考點二 考點三 1.( 2017甘肅慶陽 )如圖所示為生活中使用的“開瓶起子”,請在圖中畫出作用在“開瓶起子”上動力F1的力臂和阻力F2的示意圖?？键c一 考點二 考點三 考點二杠桿平衡條件與杠桿種類 近8年我省中

4、考常在選擇題考查利用杠桿平衡條件計算作用力大小及關系。考試說明要求能利用杠桿平衡條件的關系式進行簡單的計算。1.杠桿平衡:杠桿平衡是指杠桿處于靜止或勻速轉動狀態(tài)。 2.杠桿平衡條件:動力動力臂=阻力阻力臂,即F1l1=F2l2。 考點一 考點二 考點三 3.杠桿分類 考點一 考點二 考點三 典例3如圖所示,在探究“杠桿平衡條件”的實驗中,調節(jié)杠桿在水平位置平衡后,在A點懸掛4個鉤碼( 每個鉤碼重0.5 N ),用調好的彈簧測力計沿豎直方向拉杠桿上的B點,使杠桿再次平衡,則彈簧測力計的示數(shù)為N;將測力計轉向圖中虛線方向的過程中,始終保持杠桿平衡,則測力計的示數(shù)將( 選填“變大”“變小”或“不變”

5、 )。 考點一 考點二 考點三 【解析】設杠桿上一個小格的長度為L,根據(jù)杠杠的平衡條件可得40.5 N4L=F8L,解得F=1 N;當彈簧測力計在B處豎直向上拉時,拉力的方向豎直向上與杠桿垂直,動力臂等于支點到力的作用點的距離;當彈簧測力計逐漸向右傾斜時,拉力的方向不再與杠桿垂直,動力臂變小,根據(jù)杠桿平衡條件可知,動力變大,即彈簧測力計的示數(shù)變大?！敬鸢浮?1變大考點一 考點二 考點三 【變式拓展】典例3中,若將測力計向虛線的反方向轉動,始終保持杠桿平衡,則測力計的示數(shù)又會如何變化?【答案】 變大考點一 考點二 考點三 【類型突破】杠桿平衡條件的應用1.求其中一個作用力的大小:直接將已知數(shù)據(jù)代

6、入公式F1l1=F2l2求解;2.判斷杠桿是否平衡:通過比較F1l1和F2l2的大小可判斷。兩者相等,那么杠桿平衡,若不等杠桿就會向力和力臂乘積較大的一方偏轉;3.力和力臂的變化,題中都會給出一些定量和變量,利用公式F1l1=F2l2進行分析?？键c一 考點二 考點三 典例4如圖所示,重力為G的均勻木棒豎直懸于O點,在其下端施一始終垂直于棒的拉力F,讓棒緩慢轉到圖中虛線所示位置,在轉動的過程中 ( )A.動力臂逐漸變大B.阻力臂逐漸變大C.動力F保持不變D.動力F逐漸減小【解析】本題應先確定阻力臂、動力臂的變化,然后根據(jù)杠桿平衡的條件( 動力乘以動力臂等于阻力乘以阻力臂 )分析動力的變化。由圖示

7、可知,木棒是一個杠桿,力F是動力且始終垂直于木棒,則木棒的長度是動力臂,木棒長度保持不變,動力臂保持不變;木棒的重力是阻力,阻力大小不變,木棒在豎直位置時,重力的力臂為0,轉動過程中,重力力臂( 阻力臂 )逐漸增大,由杠桿平衡條件:GlG=Fl可知動力F的變化情況,B項正確。【答案】 B考點一 考點二 考點三 2.( 2017合肥50中三模 )如圖所示,C為AB的中點,C點所掛物體重力G=20 N,杠桿自身重力忽略不計,杠桿在拉力F作用下位于水平位置靜止,則關于該杠桿,下列說法正確的是 ( C )A.作用在A點、豎直向上的拉力F為40 NB.無論F的方向如何,該杠桿不可能是費力杠桿C.用始終豎

8、直向上的力F拉杠桿,杠桿在豎直平面內勻速轉動的過程中所需拉力F的大小不變D.若拉力F的方向轉至虛線所示位置,仍使杠桿在水平位置平衡,則拉力F的大小不變考點一 考點二 考點三 【解析】因為動力臂是阻力臂的2倍,所以根據(jù)杠桿平衡條件可知,作用在A點、豎直向上的拉力F是阻力的一半,為10 N,A項錯誤;F的方向不同,對應的力臂的大小不同,其力臂可能小于阻力的力臂,所以可能是費力杠桿,B項錯誤;如果拉力F的方向始終豎直向上,則動力臂和阻力臂的比值始終不變,而阻力也不變,所以根據(jù)杠桿平衡條件可知,拉力F的大小也不變,C項正確;如果拉力F的方向轉至虛線所示位置,則其力臂變小,其他條件不變時,拉力F需增大,

9、D項錯誤。考點一 考點二 考點三 考點三滑輪和滑輪組 近8年我省中考未單純以滑輪或滑輪組為命題點進行命題,對此點的考查常結合杠桿、機械功、機械效率等內容綜合進行考查。考試說明要求知道使用定滑輪和動滑輪施力的特點,能根據(jù)具體要求組裝滑輪組。1.定滑輪( 1 )定義:軸固定不動的滑輪。( 2 )實質:等臂杠桿。 考點一 考點二 考點三 ( 3 )施力特點:使用定滑輪不省力,但可以改變力的方向。 F=G( 不計摩擦、繩重、勻速拉動 )。 物體上升高度和繩自由端移動的距離相等,即s=h。2.動滑輪( 1 )定義:軸可以隨物體一起移動的滑輪。( 2 )實質:動力臂是阻力臂兩倍的杠桿。( 3 )施力特點:

10、使用動滑輪可以省力,但不改變力的方向,而且費距離。設動力為F,物體上升高度為h,繩自由端移動的距離為s。 考點一 考點二 考點三 考點一 考點二 考點三 3.滑輪組( 1 )定義:定滑輪和動滑輪組合在一起。考點一 考點二 考點三 以上所總結的省力規(guī)律是在提升重物時的規(guī)律,若不是用豎直方向的力提重物,那么動力與物重之間是沒有上述關系的,比如沿水平方向使用滑輪或滑輪組,物重就不是阻力,而繩自由端移動距離和物體移動距離關系還是不變的。考點一 考點二 考點三 典例5( 2017浙江臺州 )小柯用圖中裝置提升重為400 N的物體,不計摩擦和滑輪自重,下列說法正確的是 ( )A.兩個滑輪均為定滑輪B.人將

11、繩子拉過1 m,物體也上升1 mC.物體勻速上升時,人對繩子的拉力為200 ND.使用該裝置不能省力,但能改變力的方向【解析】由圖可知,該裝置下面的滑輪能隨物體一起上升,是動滑輪,上面的滑輪是定滑輪,A項錯誤;圖中繩子自由端移動的距離是物體上升高度的2倍,所以人將繩子拉過1 m,物體只能上升0.5 m,B項錯誤;不計摩擦和滑輪自重,使用動滑輪能省一半的力,物體的重力為400 N,則拉力為200 N,C項正確;該裝置使用動滑輪能省力、使用定滑輪能改變力的方向,所以使用該裝置既能省力,又能改變力的方向,D項錯誤。【答案】 C考點一 考點二 考點三 3.如圖所示,某工人想利用滑輪組將200 N的重物

12、提升,請畫出最省力的繩子繞法,若不計動滑輪重和摩擦,則在勻速拉動過程中動力F=50N。 實驗:探究杠桿的平衡條件 低頻考點,考試說明要求能對杠桿平衡條件的實驗探究過程作出正確的說明,以及如何得出正確結論。命題點:1.調節(jié)杠桿在水平位置平衡的作用2.如何調節(jié)杠桿平衡3.實驗多次測量的目的4.測力計豎直拉與斜拉示數(shù)的變化5.實驗數(shù)據(jù)分析6.實驗評估7.實驗結論1.實驗目的:探究杠桿平衡時力和力臂的關系。2.實驗器材:杠桿、鉤碼若干、鐵架臺、細線等。3.實驗操作( 1 )將杠桿懸掛在鐵架臺上,調節(jié)杠桿兩端平衡螺母,使杠桿處于水平位置平衡。 ( 2 )在杠桿兩端懸掛適當?shù)你^碼,并調整鉤碼的位置,使杠桿

13、在水平位置平衡,記下動力、阻力、動力臂、阻力臂。 ( 3 )改變鉤碼數(shù)量和它們離開支點的距離,使杠桿處于水平靜止狀態(tài)。將得到的數(shù)據(jù)記錄下來。4.實驗討論( 1 )實驗前若杠桿左高右低,應將平衡螺母向左調。 ( 2 )實驗前將杠桿調到水平位置平衡的目的是排除杠桿自身重力對實驗的影響,便于測量力臂。 ( 3 )實驗中發(fā)現(xiàn)杠桿未平衡,不能通過調節(jié)平衡螺母來獲得杠桿的平衡。 ( 2017成都 )在“探究杠桿的平衡條件”實驗中,每個鉤碼重力相等,杠桿刻度均勻。( 1 )平衡時,應該讓杠桿靜止在水平位置。 ( 2 )小周同學所在實驗小組完成某次操作后,實驗現(xiàn)象如圖1所示,他們記錄的數(shù)據(jù)為:動力F1=1.5

14、 N,動力臂L1=0.1 m,阻力F2=1 N,則阻力臂L2=0.15m。 ( 3 )下列四個因素中,不會帶來實驗誤差的是A。 A.鐵架臺自身的重力足夠大B.單個鉤碼的重力不完全相等C.懸掛鉤碼的繩套重力偏大D.杠桿與轉軸之間的摩擦偏大 ( 4 )小周同學所在實驗小組在完成規(guī)定實驗后,他們進一步探究,如果杠桿受到F2、F3兩個阻力,結果會怎樣?通過實驗,他們得到了圖2所示的結果。根據(jù)這個結果,可以初步得到在這種情況下杠桿的平衡條件為:F1L1=F2L2+F3L3( F1、F2、F3的力臂分別用L1、L2、L3表示 )。 命題點1:作杠桿的力臂或作動( 阻 )力的示意圖1.( 2016安徽第7題

15、 )拉桿式旅行箱可看成杠桿,如圖所示。已知OA=1.0 m,OB=0.2 m,箱重G=120 N。請畫出使箱子在圖示位置靜止時,施加在端點A的最小作用力F的示意圖,且F=24N。 【解析】本題考查杠桿最小動力的畫法和平衡條件的計算。在阻力、阻力臂不變的情況下,要求動力最小,根據(jù)杠桿平衡條件可得動力臂要最長,就是要把支點到動力作用點的距離作為動力臂,因為力和力臂垂直,故動力的方向與動力臂垂直向上。由杠桿平衡條件可得,GOB=FOA,即120 N0.2 m=F1.0 m,解得F=24 N。2.( 2012安徽第9題 )如圖所示,利用動滑輪來提升一個物體,拉力F豎直向上。動滑輪其實就是一個變形的杠桿

16、,請在圖中標出它的支點O,并畫出F的力臂L?！窘馕觥勘绢}考查動力臂作圖。由圖可知,左端的繩子與動滑輪相切的點為支點O,則過支點O作力F的垂線段即為力臂L。4.( 2015安徽第6題 )如圖,AB為能繞B點轉動的輕質杠桿,中點C處用細線懸掛一重物,在A端施加一個豎直向上大小為10 N的拉力F,使杠桿在水平位置保持平衡,則物重G=20N,若保持拉力方向不變,將A端緩慢向上提升一小段距離,在提升的過程中,拉力F將不變( 選填“增大”“不變”或“減小” )。 【解析】本題考查杠桿的平衡條件。如圖根據(jù)杠桿的平衡條件可知GBC=FBA,又由于C為AB的中點,所以G=2F=20 N,若保持拉力方向不變,將A

17、端緩慢向上提升一小段距離,在提升的過程中重物G的力臂與拉力F的力臂的比值不變化,故拉力F的大小將不變。5.( 2014安徽第17題 )身高相同的兄弟二人同用一根重力不計的均勻扁擔抬起一個900 N的重物。已知扁擔長為1.8 m,重物懸掛點與哥哥的肩之間的距離OA=0.8 m,如圖所示。則 ( A )A.以哥哥的肩A為支點,可計算出弟弟承擔的壓力為400 NB.以O為支點,可計算出兄弟二人承擔的壓力之比為49C.以O為支點,可計算出兄弟二人承擔的壓力之比為95D.以弟弟的肩B為支點,可計算出哥哥承擔的壓力為600 N6.( 2013安徽第14題 )如圖,輕質杠桿AB可以繞O點轉動,在A點用細線懸掛一重物,在B點施加一豎直向下的動力,使杠桿在水平位置保持平衡。若將動力的方向改為沿虛線方向,仍使杠桿在水平位置保持平衡,則( D )A.動力臂增大,動力增大B.動力臂增大,動力減小C.動力臂減小,動力減小D.動力臂減小,動力增大【解析】本題考查杠桿的平衡條件。力臂是支點到力的作用線的垂線段長度。動力的方向改為虛線方向后,動力臂變短,根據(jù)杠桿平衡條件F1L1=F2L2,阻力、阻力臂都不變化,動力臂變小,則動力增大,D項正確。