2022年中考物理第一輪復(fù)習(xí) 第16課時(shí) 簡(jiǎn)單機(jī)械教案 新人教版【考點(diǎn)聚焦】1理解力臂的概念。2理解杠桿的平衡條件。3知道定滑輪、動(dòng)滑輪、滑輪組的作用。4會(huì)組裝簡(jiǎn)單的滑輪組。【呈現(xiàn)形式】上述考點(diǎn)常以填空、選擇、作圖、實(shí)驗(yàn)和計(jì)算題型出現(xiàn)。例如畫(huà)出力臂則以作圖題的形式出現(xiàn)，組裝滑輪組則以實(shí)驗(yàn)題的形式出現(xiàn)?！局R(shí)結(jié)構(gòu)】一、杠桿一根硬棒，在力的作用下如果繞著固定點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)，這根硬棒叫做杠桿1杠桿的五要素：（1）支點(diǎn)：杠桿繞其轉(zhuǎn)動(dòng)的點(diǎn)，一般用字母O表示該點(diǎn)。（2）動(dòng)力：使杠桿轉(zhuǎn)動(dòng)的力，一般用字母F1表示。（3）阻力：阻礙杠桿轉(zhuǎn)動(dòng)的力，一般用字母F2表示。（4）動(dòng)力臂：從支點(diǎn)到動(dòng)力作用線(xiàn)的距離，一般用L1表示。（5）阻力臂：從支點(diǎn)到阻力作用線(xiàn)的距離，一般用字母L2表示2力臂：從支點(diǎn)到力的作用線(xiàn)的距離。3杠桿平衡條件（1）杠桿平衡是指杠桿處于靜止或勻速轉(zhuǎn)動(dòng)的狀態(tài)。（2）杠桿的平衡條件：動(dòng)力×動(dòng)力臂阻力×阻力臂，即F1·L1F2·L2二、滑輪1定滑輪：定滑輪實(shí)質(zhì)上是一個(gè)等臂杠桿，所以使用定滑輪不省力，但能改變動(dòng)力的方向，在不少情況下，改變力的方向會(huì)給工作帶來(lái)方便。2定滑輪：動(dòng)滑輪實(shí)質(zhì)是動(dòng)力臂為阻力臂二倍的杠桿，動(dòng)滑輪省一半力，但費(fèi)距離，且動(dòng)滑輪不能改變力的方向。3滑輪組：滑輪組是由定滑輪和動(dòng)滑輪組合而成，可以達(dá)到既省力又改變力的作用方向的目的，在忽略滑輪組與軸之間的摩擦和繩重的情況下，使用滑輪組時(shí)，重物和動(dòng)滑輪總重由幾段繩子承擔(dān)，提起重物所用的力就等于總重的幾分之一?！痉椒ㄌ崾尽恳?、 正確畫(huà)出力臂畫(huà)力臂時(shí)，要先找到杠桿的支點(diǎn)及力所在的那條直線(xiàn)，即力的作用線(xiàn)，再?gòu)闹c(diǎn)向力的作用線(xiàn)（或反向延長(zhǎng)線(xiàn)）作垂線(xiàn)，支點(diǎn)到垂足間的距離就是該力的力臂。圖1【例題1】如圖1甲所示，輕質(zhì)桿OA可繞O點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)，B處懸掛重物，A端用細(xì)繩通過(guò)頂部定滑輪被拉住時(shí)（定滑輪質(zhì)量及摩擦不計(jì)），整個(gè)系統(tǒng)靜止，請(qǐng)?jiān)趫D中畫(huà)出桿OA所受各力的力臂?！窘馕觥苛Ρ凼菑闹c(diǎn)到力的作用線(xiàn)的距離，先找到支點(diǎn)的位置，可讓杠桿試著運(yùn)動(dòng)看它繞哪一點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)，這一點(diǎn)即為該杠桿的支點(diǎn)（圖中O點(diǎn)）.力的作用線(xiàn)是通過(guò)力的作用點(diǎn)沿力的方向所畫(huà)的直線(xiàn)，但作力臂時(shí)，應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況來(lái)確定是否需要畫(huà)力的作用線(xiàn)及應(yīng)沿力的方向還是逆力的方向畫(huà)力的作用線(xiàn)，以本題為例，就不需要畫(huà)力的作用線(xiàn)，由圖示可以看出：輕質(zhì)桿共受兩個(gè)力的作用，即繩對(duì)桿斜向左上方的拉力F1，其大小等于F，其方向沿繩向左上方；另一個(gè)是物體對(duì)桿向下的拉力F2，其大小等于G，方向自B點(diǎn)豎直向下，故從支點(diǎn)到垂足的距離，分別是動(dòng)力F1和阻力F2的力臂L1和L2。如圖1乙所示。二、杠桿平衡條件的應(yīng)用利用杠桿的平衡條件解題，首先要分析作用在杠桿上的各個(gè)力的大小及方向，確立支點(diǎn)及各力的力臂，明確每個(gè)力將使杠桿如何轉(zhuǎn)動(dòng)，區(qū)分動(dòng)力和阻力，然后應(yīng)用平衡條件。利用平衡條件解題步驟：（1）確立杠桿支點(diǎn)的位置（2）分析杠桿受到的各個(gè)力，排除作用在支點(diǎn)上的力，明確每個(gè)力的大小及方向，作出力的示意圖。（3）確定各個(gè)力的力臂，正確運(yùn)用幾何知識(shí)判斷力臂的長(zhǎng)短。（4）根據(jù)力使杠桿的轉(zhuǎn)動(dòng)將力區(qū)分為動(dòng)力和阻力。（5）應(yīng)用杠桿的平衡條件，代入相應(yīng)的力和力臂，解方程，并適當(dāng)進(jìn)行討論。【例題2】某同學(xué)從市場(chǎng)買(mǎi)了一條6kg的魚(yú)，他想粗略驗(yàn)證魚(yú)的質(zhì)量，他手中只有一支量程為20N的彈簧測(cè)力計(jì)和一根均勻直尺，在保證魚(yú)的完整的情況下，請(qǐng)你設(shè)計(jì)一種驗(yàn)證方法?！窘馕觥繄D2運(yùn)用杠桿平衡條件，如圖2所示，將直尺當(dāng)杠桿，把直尺的一端放在桌子的邊緣當(dāng)支點(diǎn)，在直尺的另一端掛上彈簧測(cè)力計(jì)，在直尺的適當(dāng)位置掛上魚(yú)，調(diào)節(jié)魚(yú)的位置，使杠桿平衡，利用杠桿的平衡條件可驗(yàn)證。讀出此時(shí)魚(yú)的力臂L1和彈簧測(cè)力計(jì)拉力F的力臂L2根據(jù)杠桿平衡條件可得：mgL1FL2mFL2/GL1三、浮力與杠桿平衡條件的綜合運(yùn)用【例題3】將體積相同的銅塊和鐵塊，分別掛在杠桿的兩端，如圖3所示，調(diào)節(jié)杠桿使杠桿處于平衡狀態(tài)，若將兩金屬塊同時(shí)浸沒(méi)在水中時(shí)，則杠桿將 圖3A.仍保持平衡 B.失去平衡，A端下降C.失去平衡，B端下降 D.無(wú)法判斷【解析】銅塊和鐵塊的體積相同，銅的密度大，銅塊的重力大于鐵塊的重力，由圖知FAFB，由杠桿的平衡條件可知LALB，同時(shí)浸沒(méi)在水中時(shí)，由阿基米德原理可知，受到的浮力相等，（FAF?。㎜A將大于（FBF浮）LB，杠桿的A端下沉。答案B。四、定滑輪與動(dòng)滑輪的判斷 在使用滑輪時(shí)，滑輪的軸是否隨物體移動(dòng)，是識(shí)別定滑輪和動(dòng)滑輪的依據(jù)，判別時(shí)，要先確定滑輪軸的位置，分析它是與某個(gè)固定不動(dòng)的物體連在一起，還是隨物體一起移動(dòng)，如果滑輪與固定物體連在一起，不隨重物移動(dòng)，則為定滑輪，如果滑輪與運(yùn)動(dòng)的物體相連接，隨物體一起移動(dòng)，這個(gè)滑輪就是動(dòng)滑輪?！纠}4】如圖4所示，不計(jì)滑輪及繩重，以及滑輪與繩之間的摩擦，水平拉力為F，物體的重力為G，且在水平面上勻速向右滑動(dòng)，物體所受的摩擦力的大小等于 圖4A.F B.G C.G/2 D.F/2【解析】通常我們使用動(dòng)滑輪時(shí)，動(dòng)力作用在繩子未端，阻力作用在軸上，此時(shí)使用動(dòng)滑輪省一半力。此題中動(dòng)力加在軸上，相當(dāng)于前面的阻力，而此時(shí)作用在繩子上的力與地面對(duì)物體的摩擦力相等，這個(gè)力相當(dāng)于一般情況下的動(dòng)力，因此可得關(guān)系fF/2。 解決此類(lèi)問(wèn)題時(shí)，一定要認(rèn)清動(dòng)滑輪的實(shí)質(zhì)及受力的特點(diǎn)，須根據(jù)物體的運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)及滑輪情況具體分析哪些力之間存在具體的關(guān)系，而不能誤認(rèn)為使用動(dòng)滑輪時(shí)，所加的力F總等于物體重量的二分之一，即F=G/2.五、組裝和設(shè)計(jì)滑輪組（1） 利用FG總/n。求出承擔(dān)總重的繩子段數(shù)n，若n不是整數(shù)，則小數(shù)點(diǎn)后“只入不舍”使它取為整數(shù)。 （2）判定繩子固定端位置：n為偶數(shù)，采用“上結(jié)法”，即繩子固定在定滑輪上；n為奇數(shù)，采用“下結(jié)法”，即繩子固定在動(dòng)滑輪上，又稱(chēng)“奇動(dòng)偶定”。 （3）確定定、動(dòng)滑輪的個(gè)數(shù)： 不改變力的方向，需（n1）個(gè)滑輪。n為奇數(shù)，定、動(dòng)滑輪各半，若n為偶數(shù)，動(dòng)滑輪比定滑輪多一個(gè)。改變動(dòng)力方向，需n個(gè)滑輪。若n為偶數(shù)，定、動(dòng)滑輪各半，若n為奇數(shù)，定滑輪比動(dòng)滑輪多一個(gè)。圖5圖6（4）若使用的動(dòng)滑輪個(gè)數(shù)為N，且使用時(shí)動(dòng)力最小，即最省力，則繩子應(yīng)結(jié)在動(dòng)滑輪上，此時(shí)承擔(dān)物重的繩子段數(shù)n2N1【例題4】要用滑輪組將陷在泥中的汽車(chē)?yán)鰜?lái)，試在圖5中畫(huà)出最省力的繞繩方法?！窘馕觥渴褂没喗M時(shí)，要使加在繩子末端的力最小，即最省力，在阻力一定的情況下，就需承擔(dān)總阻力的繩子段數(shù)最多，題中只有一個(gè)動(dòng)滑輪，繩子應(yīng)結(jié)在動(dòng)滑輪上，此時(shí)承擔(dān)阻力的繩子段數(shù)最多為3段。答案如圖6所示。【例題5】根據(jù)圖7所示的要求，畫(huà)出滑輪組的繞法圖7圖8（忽略動(dòng)滑輪重和摩擦）【解析】繞制滑輪組時(shí)，應(yīng)確定承擔(dān)重物繩子的股數(shù)n的值，對(duì)于甲圖n2、乙圖n3、丙圖n4、丁圖n5，然后根據(jù)“奇動(dòng)偶定”的原則確定繩頭的位置進(jìn)行繞線(xiàn)。各滑輪組的繞法如圖8所示。【對(duì)應(yīng)訓(xùn)練】1下列應(yīng)用杠桿原理工作的工具中, 費(fèi)力的是 A鍘刀 B汽水瓶起蓋器的使用C 釣魚(yú)桿 D剪鐵皮的剪子2下列關(guān)于杠桿的說(shuō)法中，錯(cuò)誤的是 杠桿可以是直的，也可以是彎的 B動(dòng)力、阻力使杠桿轉(zhuǎn)動(dòng)方向相反，但他們的方向不一定相反圖9 支點(diǎn)可以在杠桿的端點(diǎn)，也可以在力的作用線(xiàn)之間 杠桿的長(zhǎng)度等于動(dòng)力臂和阻力臂之和3如圖9所示。把一把米尺，在O點(diǎn)支起，兩邊分別掛相同砝碼各4個(gè)和2個(gè)，下列情況下，哪種情況還能保持平衡（ ）A兩邊砝碼組各向支點(diǎn)處移近一個(gè)格 B兩邊砝碼組各向支點(diǎn)處移遠(yuǎn)一個(gè)格C兩邊鉤碼組各減少一個(gè)鉤碼圖10D兩邊鉤碼組各減少一半鉤碼4如圖10所示的輕質(zhì)杠桿OA上懸掛著一重物G，O為支點(diǎn)，在A端用力使杠桿平衡。下列敘述正確的是（ ）A此杠桿一定是省力杠桿B沿豎直向上方向用力最小C此杠桿可能是省力杠桿，也可能是費(fèi)力杠桿；D沿桿OA方向用力也可以使杠桿平衡5圖11中，O為一根輕質(zhì)杠桿的支點(diǎn)，OA=2m，OB=25m，A點(diǎn)處掛著重100N的物體。若在B端施加一個(gè)豎直方向的力，使杠桿在水平位置上保持靜止，則這個(gè)力的大小和方向是 圖11A20N，豎直向上 B20N，豎直向下C80N，豎直向上 D80N，豎直向下6如圖12 用三個(gè)力沿不同的方向拉繩子, 則 圖12圖13AF1最大 BF2 CF3最大； D一樣大7如圖13所示的裝置處于靜止?fàn)顟B(tài), 不計(jì)滑輪重量和摩擦的情況下,G1和G2之比為 ( ) A1:2 B1:1C2:1 D4:18圖14是用滑輪組把陷入溝里的汽車(chē)?yán)鰜?lái)的兩種方法，你看哪種方法更省力？ ( ) A甲圖的方法 B乙圖的方法 C兩圖的方法一樣 D無(wú)法比較圖149使用滑輪組時(shí)，拉起重物所用力大小決定于（ ） A定滑輪的個(gè)數(shù) B動(dòng)滑輪的個(gè)數(shù)C定滑輪和動(dòng)滑輪的個(gè)數(shù) D連接動(dòng)滑輪繩子的條數(shù)10使用如圖15所示的裝置來(lái)提升重物時(shí)，既能省力又能改變力的方向的裝置是 A.甲 B乙 C丙 D丁圖1511在力的作用下，繞某一_轉(zhuǎn)動(dòng)的硬棒叫杠桿。 杠桿的五個(gè)要素是_、_、_、_、_。從支點(diǎn)到_的距離叫動(dòng)力臂。12用某杠桿勻速提起重物可以省五分之二的力，這個(gè)杠桿阻力臂跟動(dòng)力臂之比L2L1=_。13在“研究杠桿平衡條件”的實(shí)驗(yàn)中，要調(diào)節(jié)圖16杠桿兩端的螺母，使杠桿在水平位置平衡，這樣做的目的是為了便于_的測(cè)量。14一個(gè)帶有刻度的均勻杠桿，在中點(diǎn)支起，如圖16所示。當(dāng)在B處掛300N的鉤碼時(shí)，在A處應(yīng)掛_N的鉤碼，杠桿才能平衡，杠桿平衡后，如果再在杠桿兩側(cè)鉤碼的下面同時(shí)掛100N的鉤碼，則A端將向_轉(zhuǎn)動(dòng)。（填“順時(shí)針”或“逆時(shí)針”）15畫(huà)出圖17杠桿示意圖中的動(dòng)力臂和阻力臂。 圖17圖1816若有三種獨(dú)輪車(chē)如圖18所示，請(qǐng)你挑選一下，哪一種最適合？17使用_滑輪不能省力，但可以改變_；使用_滑輪可以省一半力。就杠桿的力臂長(zhǎng)短關(guān)系來(lái)看，定滑輪實(shí)際上就是_杠桿，而動(dòng)滑輪是_的杠桿。圖20圖1918使用滑輪組時(shí)，若動(dòng)滑輪重和摩擦不計(jì)，動(dòng)滑輪和重物被n股繩子吊起，所用的力就是_ ，其關(guān)系是_。19如圖19所示，物體重G=500N，滑輪重10N，當(dāng)物體G勻速上升時(shí)，則掛鉤B承受拉力為_(kāi)N，掛鉤A承受_N的拉力，拉力F為_(kāi)N，若繩子自由端向上拉動(dòng)0.5m，則物體向上移動(dòng)_m。20用一根結(jié)實(shí)的繩子，在兩根光滑木棒或竹竿上繞上幾圈如圖20所示，小朋友用力一拉，兩位大力士竟撞在一起了。你信不信？試一試，并說(shuō)明其中的道理。