中考物理一轮复习专题学案第11讲简单机械.docx
《中考物理一轮复习专题学案第11讲简单机械.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《中考物理一轮复习专题学案第11讲简单机械.docx（27页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。
中考物理一轮复习专题学案第11讲简单机械
第十一章简单机械
考点知识清单
考点一杠杆
1.杠杆（如图所示）
（1）支点:
杠杆可以绕其转动的点，用字母_______表示。
（2）动力:
__________________的力，用字母_____表示。
（3）阻力:
__________________的力，用字母_____表示。
（4）动力臂:
从支点O到____________作用线的距离，用字母________表示。
（5）阻力臂:
从支点O到____________作用线的距离，用字母________表示。
2.杠杆的平衡条件
理解
杠杆平衡是指杠杆_________不动或________转动
探究
过程
①调节杠杆两端的平衡螺母，使杠杆在________平衡，这样做的目的是排除杠杆自重对杠杆平衡的影响；
②实验过程中移动钩码的位置使杠杆再次水平平衡，目的是便于从杠杆上直接读出力臂数值；
③改变钩码的数量和位置，再多测几组数据，是为了分析杠杆平衡的普遍规律，避免偶然性
得出
结论
杠杆的平衡条件公式:
_____________________________
评估
交流
①实验中只测一组数据，具有偶然性，不能得出普遍结论；
②若用弹簧测力计代替钩码，应当沿竖直方向拉弹簧测力计，便于测量力臂
3.三种杠杆
物理量
杠杆
力臂
力
特点
应用举例
省力杠杆
L1＞L2
F1＜F2
省力费距离
撬棒
费力杠杆
L1＜L2
F1＞F2
__________
船桨
等臂杠杆
L1＝L2
F1＝F2
不省力也不费力
__________
特别提醒
杠杆可以是直的，也可以是弯的，但既省力又省距离的杠杆是不存在的。
考点二滑轮及滑轮组（均忽略滑轮重、绳重和摩擦）
种类
定滑轮
动滑轮
滑轮组
图形
定义
轴固定不动
轴随物体运动
动滑轮和定滑轮的组合
实质
______杠杆
______________
s与h的关系
__________
_____________
_______________________
F与G的关系
__________
_____________
_______________________
考点三机械效率
1.有用功、额外功、总功
有用功
额外功
总功
定义
为了达到目的人们必须做的对人们有用的功
并非我们需要但又不得不做的功
有用功加额外功或动力所做的功
公式
W有用＝Gh（竖直提重物）
W有用＝fs物（水平拉重物）
W有用＝W总－W额
W额=G机械h
W额=W总－W有用
W总=W有用+W额
W总=Fs
定义
有用功跟总功的比值，用符号________表示
公式
______________________________________
提高方法
（1）减小机械自重；
（2）减小机械间的摩擦
2.机械效率
特别提醒
机械效率是一个比值，常用百分数表示。
在实际生活中，由于总是有额外功存在，故η＜1。
重点难点突破
重难点一杠杆的分类
【例1】（2018·海南）如图所示，下列工具在使用中属于省力杠杆的是（）
【解题技巧】判断杠杆的类型时，可以根据定义比较动力臂和阻力臂的关系；也可以根据使用目的进行判断，若是为了用较小的动力克服较大的阻力，则是省力杠杆；若是为了方便，省距离，则是费力杠杆。
跟踪训练1（2018·贵阳）人们应用不同的简单机械来辅助工作，正常使用下列简单机械时说法正确的是（）
A.筷子可以省距离B.所有剪刀都一定省力C.定滑轮可以省力D.撬棒越短一定越省力
重难点二力臂作图及最小力问题
【例2】（2018·营口）如图所示是一种抽水马桶水箱自动上水装置的示意图。
当水箱内的水达到一定高度时，浮标带动杠杆AOB压住入水口，停止上水。
请在图中画出动力F1、阻力F2和动力臂L1。
【解题技巧】要做好杠杆作图题，必须注意:
（1）审清题意，看清要求；
（2）正确理解并掌握力臂的概念；（3）充分利用杠杆的平衡条件，判断阻力或阻力的方向。
跟踪训练2（2018·盘锦）请在图中画出:
①重物所受重力的示意图；②支点O；③拉力F的力臂L。
【例3】（2018·常州）今年2月，我国台湾省发生地震，一个结构坚固的水塔因地基松软而倾斜。
为阻止水塔继续倾斜，救援队借助山石用钢缆拉住水塔。
下列方案中，钢缆对水塔拉力最小的是（）
ABCD
【素养提升】图中的水塔可看做一根杠杆，与地面的接触点为支点，阻力为水塔的重力，钢缆的拉力为动力，然后根据“动力臂最长，动力最小”的规律分析判断。
本题体现了“能在熟悉的问题情境中根据需要选用恰当的模型解决简单的物理问题”的科学思维素养。
跟踪训练3（2018·宜昌）如图甲所示，钢丝钳可以看成是两个杠杆的组合，图乙是其中的一个杠杆。
用钢丝钳剪铁丝时，将铁丝放在A处还是B处更省力呢？
请在图乙中你认为更省力的位置处画出阻力F2的示意图和动力F1的力臂。
重难点三机械效率
机械
种类
图形
W有
W额
W总
η
杠杆
W有=Gh
克服杠杆自身的重力做功
W总=Fh'
η=
=
斜面
W有=Gh
W额外=fs（克服斜面摩擦力做的功）
W总=Fs
η=
=
滑轮组
纵向
W有=Gh
W额外=G动h（不计绳重和摩擦）
W总=Fs
η=
=
横向
W有=fs
克服滑轮与绳子间摩擦所做的功
W总=Fs绳
η=
=
【例4】如图所示是一台起重机在长江边工作的示意图。
现在用此起重机从水中把重1.5×104N，体积为0.6m3的物体G匀速提起。
已知物体在水面下时，滑轮组的钢丝绳自由端拉力F为3750N，物体受到的拉力F'所做的功为有用功。
（不计摩擦和绳重，水＝1.0×103kg/m3）则物体浸没在水中时，求:
（1）受到的浮力和拉力F'；
（2）重物在未出水前被提升时，滑轮组的机械效率；
（3）动滑轮的重力。
【解题技巧】滑轮组竖直使用时的计算公式及关系式。
两距离
（1）物体（或动滑轮）上升的距离（高度）h；
（2）绳子移动的距离s=nh。
两速度
（1）物体上升的速度
；
（2）绳子移动的速度
＝n
。
三力
（1）拉力:
理想情况下，F＝
G物；半理想情况下，F＝
（G物＋G动）；F＝
；
（2）重力:
理想情况下，G物＝nF；半理想情况下，G物＝nF-G动；G物＝
；
（3）动滑轮的重力:
G动＝nF-G物；G动=
。
注:
半理想状态，指的是不计绳重和摩擦，但需要考虑动滑轮的重力。
三功
（1）W有＝G物h；
（2）W总＝Fs；（3）W额＝G动h。
注:
W总＝W有＋W额。
两率
（1）
；
。
（2）P＝
；P＝Fv（拉力的功率或者说总功的功率）；P＝Gv（重力的功率或者说有用功的功率）。
注:
拉力F拉的是绳子，拉力做的功W＝Fs，s表示绳子移动的距离；拉力做功的功率P＝Fv，v表示绳子移动的速度（不是物体移动的速度）。
跟踪训练4工人师傅要将质量100kg的木箱搬到1.5m高的车厢里，他将一块5m长的长板搁在地面与车厢之间构成斜面，然后站在车上用400N的拉力将物体从斜面底端匀速拉到车厢里，如图所示，（g＝10N/kg）求:
（1）工人所做的有用功和总功；
（2）斜面的机械效率。
（3）物体和斜面之间的摩擦力是多大？
重要实验探究
实验一探究杠杆的平衡条件
【中考命题点】
1.实验前杠杆平衡的调节（调节平衡螺母，左高左调，右高右调。
注意:
平衡后的实验过程中不能再调节平衡螺母）
2.实验前调节杠杆在水平位置平衡的目的（便于测量力臂）（注意:
杠杆静止在倾斜位置也是平衡状态）3.支点选杠杆中点作为支点的原因（消除杠杆自重对实验的影响）
4.读出或计算出杠杆平衡时动力臂或阻力臂的大小（可先求出杠杆刻度上每一小格的长度）
5.测量多次数据的目的（避免实验的偶然性，使得出的结论更具有普遍性）
6.杠杆平衡条件的应用
（1）计算杠杆平衡时，左、右两侧悬挂钩码的个数或到支点的格数；
（2）计算杠杆重新平衡时，左右两侧添加、减少的钩码个数或左右移动的格数；
（3）判断杠杆不平衡时哪一端下降或上升，注意:
哪一侧力与力臂的乘积较大，哪一侧就下降。
7.为避免得出“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”的错误结论应换用弹簧测力计进行实验（用弹簧测力计斜着向下或向上拉时，弹簧测力计施加的拉力的力臂不在杠杆上，力臂也就不等于支点到拉力作用点的距离）
8.保持杠杆在水平位置平衡，弹簧测力计绕某一点旋转时，弹簧测力计的示数变化（从竖直位置到倾斜位置，弹簧测力计的示数变大）
9.为使弹簧测力计的示数最小（在悬挂钩码的异侧竖直向下拉或在悬挂钩码的同侧竖直向上拉时，弹簧测力计的示数最小）
实验结论:
动力×动力臂＝阻力×阻力臂，写成公式F1L1＝F2L2。
【例1】（2018·安顺）甲、乙两位同学一起做《探究杠杆平衡条件》的实验，以杠杆中点为支点，如图1、图2所示。
（1）实验过程中应将杠杆调节到水平位置平衡，这样做的目的是为了消除杠杆自重对实验的影响和_______________；若杠杆右端低左端高，为使其在水平位置上静止，应将左端的平衡螺母向______（选填“左”或“右”）端调节。
（2）如图1所示，杠杆在水平位置平衡，记录数据。
根据这一次实验数据，甲同学立即分析得出杠杆的平衡条件，这种做法的不足是:
_________________。
（3）如图2所示，乙同学设计了两种实验方案:
第一种弹簧测力计沿竖直方向拉，其读数为F1；第二种弹簧测力计倾斜拉，其读数为F2，第_______（选填“一”或“二”）种实验方案更方便。
在同等条件下，两次弹簧测力计读数F1____F2（选填“＜”“＝”或“＞”）。
（4）杠杆在生活中有很多应用。
现欲使如图3所示的静止跷跷板发生转动，小女孩乙可采取的做法是_____________________。
跟踪训练1（2018·黄冈）用如图所示的器材探究杠杆的一平衡条件。
（1）实验前调节杠杆上的________，使杠杆在不挂钩码时，保持水平静止，这是为了______________。
（2）在已经平衡的杠杆的左侧钩码下加挂钩码，为了使杠杆尽快平衡，下列做法正确且合理的是______。
A.只把右侧钩码向右移B.只把左侧钩码向左移
C.把左右两侧钩码同时向左移动D.把左右两侧钩码同时向右移动
（3）杠杆在两个力的作用下平衡时，F1L1＝F2L2此时动力作用的效果与阻力作用的效果互相抵消。
据此，如果杠杆受到动力F1、F2和阻力F3三个力的作用，杠杆的平衡条件是什么呢？
请你提出猜想:
__________________（用公式表达）。
实验二测量滑轮组的机械效率
1.实验原理（η＝
×100％＝
×100％）
2.控制变量法的应用（
（1）探究滑轮组的机械效率与动滑轮的个数的关系时，保持动滑轮上所绕线的段数、物重相同，改变动滑轮的个数；
（2）探究滑轮的机械效率与物重的关系时，保持机械的绕线方式、动滑轮重力相同，改变物体的重力）
3.滑轮组的绕法
4.拉动弹簧测力计（竖直向上匀速拉动弹簧测力计）
5.弹簧测力计的使用和读数
6.绳子自由端移动的距离和物体上升高度的关系（看有几段绳子吊着动滑轮，有几段，绳子自由端就费几倍的距离）
7.有用功、总功、机械效率的计算
8.滑轮组的机械效率与物体上升的高度、绳子的段数等因素无关
【例2】（2018·西宁）小马和小李设计了如图甲、乙所示两种滑轮组来提升同一重物，在讨论滑轮组机械效率时两人产生了分歧，小马认为:
“甲滑轮组的动滑轮个数少，机械效率高”；小李却认为:
“乙滑轮组更省力，机械效率高”。
两人谁也说服不了谁，于是决定进行实验来验证自己的猜想是否正确。
（所用每个滑轮的重力均相同，绳重和摩擦忽略不计），他们在实验中得到的数据如下表所示:
物理量滑轮组
装置甲
装置乙
钩码重力G/N
4
4
钩码上升高度h/m
0.1
0.1
绳端拉力F/N
1.6
1.4
绳端移动距离s/m
0.3
0.4
机械效率η
71.4%
（1）根据所测数据，请计算一个动滑轮的重力是_______N，甲滑轮组的机械效率是_________。
（2）由计算结果可以确定________的说法是正确的，这个实验说明了影响滑轮组机械效率的因素是_____________，由此可知，可采用_____________的方法来提高滑轮组的机械效率。
（3）随后小马又设计了一个方案，如图丙所示，你认为和图甲装置对比，在提升同一重物时，装置丙的机械效率_________（选填“大于”“等于”或“小于”）装置甲的机械效率。
跟踪训练2（2018·南通）小华用图示装置探究滑轮组的机械效率，实验数据记录如下:
次数
物重G/N
物体上升高度h/m
拉力F/N
机械效率η
1
2
0.10
1.0
66.7%
2
3
0.10
1.4
71.4%
3
6
0.10
2.5
（1）实验中应竖直向上_________拉动弹簧测力计，绳端移动距离为____________m。
（2）第3次实验的机械效率为__________％。
（3）分析数据可知，提高同一滑轮组的机械效率，可以采取的措施是_________________；小华所用动滑轮的重力一定小于__________N。
中考真题回放
1.（2018·潍坊）如图所示，杠杆处于平衡状态。
如果杠杆两侧的钩码各减少一个，杠杆将（）
A.左端下降B.右端下降C.仍然平衡D.无法判断
2.（2018·聊城）人体中的许多部位都具有杠杆的功能。
如图是人用手托住物体时手臂的示意图，当人手托5kg的物体保持平衡时，肱二头肌收缩对桡骨所施加力的大小一定（g取9.8N/kg）（）
A.大于5kgB.大于49NC.小于49ND.等于49N
3.（2018·乌鲁木齐）如图所示，每个滑轮的重力相等，不计绳重和摩擦力，G1＝60N，G2＝38N，甲乙两种情况下绳子在相等拉力F作用下静止。
则每个动滑轮的重力为（）
A.3NB.6NC.11ND.22N
4.（2018·广元）用如图所示的工具提升相同重物G，（不计摩擦，不计绳、滑轮和杠杆重）最省力的是（）
5.（2018·福建）如图所示，用同一滑轮组分别将物体A和物体B匀速提升相同的高度。
与提升B相比，提升A的过程滑轮组的机械效率较大。
若不计绳重与摩擦的影响，则提升A的过程（）
A.额外功较小B.额外功较大C.总功较小D.总功较大
6.（2018·重庆）部分农户在新建住房时，常利用如图所示的简易滑轮提升建材。
在一次提升建材的过程中，建筑工人用400N的拉力，将重600N的建材在10s内匀速提高3m。
则下列判断正确的是（）
A.滑轮所做的有用功为1200JB.滑轮受到的重力为100N
C.该滑轮的机械效率η＝75％D.绳子自由端移动的速度大小为0.3m/s
7.（2018·东营）对物理概念的理解是学好物理的关键。
关于功、功率和机械效率，下列说法正确的是（）
A.通过改进机械的性能可以使机械效率达到100％B.做功多的机械，功率一定大
C.功率大的机械，做功一定快D.做功快的机械，机械效率一定高
8.（2018·岱岳区二模）用如图甲所示的滑轮组来提升重物，不计绳重和摩擦，在绳子不会断裂的情况下，滑轮组机械效率随物重变化图象如图乙所示，下列说法错误的是（）
A.当物重30N时，拉力也为30NB.滑轮组动滑轮重30N
C.滑轮组机械效率最大为90％D.绳子最多承受拉力100N
9.（2018·昆明）如图所示，轻质杠杆OA可绕O点无摩擦转动，A点处挂一个重为20N的物体，B点处加一个竖直向上的力F，杠杆在水平位置平衡，且OB:
AB＝2:
1。
则F＝______N，它是______杠杆。
10.（2018·临沂）小明用如图所示的动滑轮提起140N的水桶，动滑轮重20N（不计绳重和摩擦），小明拉绳子的动力为_______N；如果向水桶内再加入40N的水，提起时动滑轮的机械效率_______（选填“变大”“变小”或“不变”）。
11.（2018·菏泽）使用同一个滑轮组提升物体，提升的物体质量越大，滑轮组的机械效率________（填“越高”“越低”或“不变”）
12.（2018·内江）用如图甲所示的滑轮组运送货物上楼，每件货物重100N，每次运送的量不定。
图乙记录了在整个过程中滑轮组的机械效率随货物重力增加而变化的图象，则动滑轮重为_______N；当某次运送3件货物时，绳子的拉力F是_________N。
（不考虑绳重和摩擦）
13.（2018·天津）利用图甲中的撬棒撬石块时，撬棒相当于_______（选填“省力”或“费力”）杠杆；利用图乙中的滑轮组匀速提升900N的重物时，若忽略滑轮自重、绳重及摩擦，人对绳的最小拉力为_______N。
14.（2018·株洲）用图示甲、乙两种方式将同一重物匀速提升相同高度。
图中所有滑轮等重，且不计绳重和摩擦。
在重物上升过程中，甲的有用功______乙的有用功，甲的额外功______乙的额外功，甲的总功_______乙的总功，甲的机械效率______乙的机械效率。
（均选填“大于”“等于”或“小于”）
15.（2018·东营）如图所示，杠杆AOB能绕O点转动。
在A点挂一重物G，为使杠杆保持平衡且用力最小，在B点施加一个力，这个力应该是图中的_________。
16.（2018·南京）用如图所示的滑轮组将重85N的物体匀速提升2m，拉力F为50N。
此过程中有用功为________J，总功为________J，滑轮组机械效率为________，根据已知条件，以下四个物理量:
①动滑轮上升的高度、②动滑轮的重力、③额外功、④拉力的功率，还能求出的有______和_______（选填序号）。
17.（2018·德州）手机自拍已成一种时尚。
如图所示是使用自拍杆辅助手机进行自拍时的示意图，将自拍杆看作一个轻质杠杆，O点是支点。
请在图中画出:
（1）施加在A点最小的动力F1；
（2）力F2的力臂L2。
18.（2018·菏泽）如图所示，杠杆OA在动力F1作用下处于静止状态，请你画出阻力F2及阻力臂L2。
19.（2018·枣庄）如图所示是小李和小王利用刻度均匀的轻质杠杆探究“杠杆平衡条件”的实验装置。
（1）实验前没挂钩码时，杠杆静止的位置如图甲所示，此时应将螺母向________调节，使杠杆在水平位置平衡。
（2）杠杆平衡后，小李在左右两侧分别挂上钩码，如图乙所示，杠杆的_______端会下沉，要使杠杆重新在水平位置平衡，在不改变钩码悬挂点的位置和改变较少钩码的前提下，只需将__________即可。
（3）小李和小王又分别设计了两种实验方案，小李的方案如图丙所示，小王的方案如图丁所示。
你认为________的实验方案更好，请说明你的理由____________________________________________
________________________________。
（4）实验中小王发现:
如果在杠杆的O点用弹簧测力计施加一个向上的力，这个力在探究实验时是否影响到杠杆的平衡？
请说明理由_________________________________________________________。
20.（2018·泰安）图甲是某学习小组“测量滑轮组的机械效率”的示意图。
用弹簧测力计竖直向上拉动绳子自由端，将重为4.5N的物体从A位置提升到A'位置，同时弹簧测力计从图中的B位置上升到B'位置，在这个过程中，弹簧测力计的示数如图乙所示。
请你根据他们做的实验完成下列问题:
（1）物体提升的高度是_________cm，拉力是_________N，该滑轮组的机械效率η＝___________；
（2）若在图甲装置的基础上，增加一个动滑轮，改为图丙所示的装置，提升同一物体，则滑轮组的机械效率________（选填“变大”“变小”或“不变”）。
21.（2018·青岛）工人利用如图所示的滑轮组匀速提升重600N的货物，绳子自由端苦被竖直向上提升6m，额外功为300J求滑轮组的机械效率。
22.（2018·安徽）图a所示为前臂平伸用手掌拖住铅球时的情形。
我们可将图a简化成如图b所示的杠杆。
不计自重。
若铅球质量m＝3kg，OA＝0.03m，OB＝0.30m，求此时肱二头肌对前臂产生的拉力F1大小（g取10N/kg）。
参考答案及解析
［考点知识清单］
考点一杠杆
1.
（1）O
（2）使杠杆转动F1（3）阻碍杠杆转动F2
（4）动力L1（5）阻力L2
2.静止匀速水平位置F1L1＝F2L2
3.费力省距离天平
考点二滑轮及滑轮组（均忽略滑轮重、绳重和摩擦）
等臂省力杠杆s1＝hs2＞hs3＞hF1＝GF2＜GF3＜G
考点三机械效率
2.ηη=
×100％
［重点难点突破］
【例1】C
跟踪训练1A
【例2】如图所示
跟踪训练2如图所示
【例3】B
跟踪训练3如图所示
【例4】解:
（1）物体完全浸没在水中时，则V排＝V物＝0.6m3，A浸没在水中时物体受到的浮力:
F浮=ρ水gV排＝1.0×103kg/m3×10N/kg×0.6m3＝6×103N，物体的重力G＝1.5×104N，
物体被匀速提起，则物体受到的拉力:
F'＝G-F浮＝1.5×104N-6×103N＝9×103N。
（2）由图知，n＝3，拉力端移动距离s＝3h，由题可知，物体受到的拉力F所做的功为有用功，重物在未出水前被提升时，滑轮组的机械效率:
（3）不计摩擦和绳重，拉力F＝
（F'＋G动），
动滑轮的重力:
G动＝3F-F'＝3×3750N-9×103N＝2250N.
跟踪训练4解:
（1）工人做的总功:
W总＝F·s＝400N×5m＝2000J，
工人做的有用功:
W有＝G·h＝mgh＝1500J；
（2）斜面的机械效率:
η＝
100％＝
×100％＝75％；
（3）设斜面倾角为a，则:
sina＝
＝0.3，
物体和斜面之间的摩擦力:
f＝F-Gsina＝400N-1000N×0.3＝100N.
［重要实验探究］
【例1】
（1）便于测量力臂左
（2）仅凭一次实验的数据得出的结论具有偶然性
（3）一＜
（4）向远离支点方向移动
跟踪训练1
（1）平衡螺母便于实验时能从杠杆上直接读出力臂
（2）A
（3）F1L1＋F2L2＝F3L3
【例2】
（1）0.883.3％
（2）小马动滑轮的个数尽可能的减少动滑轮的个数
（3）等于
跟踪训练2
（1）匀速0.3
（2）80
（3）增加物重1
[中考真题回放]
1.B提示:
设一个钩码的重力为G，一个格的长度为L，则根据杠杆的平衡条件有:
2G×3L＝3G×2L。
若杠杆两侧的钩码各减小一个，G×3L＜2G×2L，右侧力与力臂的乘积较大，故右端下降。
2.B提
升级会员 