1、第七单元 功和机械能 机械效率第 13 讲 简单机械本讲内容在河北省中考中主要以选择、计算的形式出现主要考查：力臂作图、杠杆的种类及特点、杠杆的应用、杠杆平衡条件的应用、滑轮组的绕线方法、滑轮组的特点预计 2016 年会考查杠杆平衡条件的应用考点 考点内 容 年份 题号 题型 分值 考查内容考点 1 杠杆2013201420152037(1、3)37选择题计算题计算题244杠杆的分类杠杆力臂作图、杠杆平衡条件应用杠杆力臂作图、杠杆平衡条件计算考点 2 滑轮组的应用20132014201537(3)14D21(A、D)计算题选择题来源:学优高考网选择题2051利用滑轮组的特点计算压强定滑轮的特点
2、滑轮组省力情况、拉力移动距离与物体上升高度的关系定性分析杠杆五要素和平衡条件1杠杆的五要素和平衡条件定义 一根硬棒，在力的作用下绕着_转动的硬棒叫做杠杆来源:学优高考网 支点 如图所示，杠杆绕着_，用字母_表示动力 如图所示，使杠杆_的力，用字母_表示阻力 如图所示，_杠杆转动的力，用字母_来表示动力臂 如图所示，从支点到_的_，用字母 l1 表示五要素来源:学优高考网 gkstk阻力臂 如图所示，从支点到_的_，用字母 l2 表示探究过程实验前调节杠杆两端的平衡螺母，使杠杆在水平位置平衡，目的是消除杠杆自身重力对实验的影响，实验中使杠杆在水平位置平衡，目的是方便从杠杆上直接读出力臂动力动力臂
3、= 阻力阻力臂结论F1l1 = F2l2探究杠杆平衡条件说明 为了消除实验中错误的结论：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，可用弹簧测力计代替一侧钩码斜拉杠杆【提示】 画力臂：(1)先在杠杆示意图上确定出支点； (2)画出动力作用线和阻力作用线；(3)最后从支点向力的作用线引垂线2杠杆的分类力臂关系 力的关系 距离关系 实例省力杠杆 L1 _ l2 F1 _F2 省力，_ 距离 羊角锤、起子、撬棒等费力杠杆 L1 _l2 F1_ F2 _，省距离 钓鱼竿、起重机的吊臂、镊子等等臂杠杆 L1 _l2 F1 _F2 不省力，不费力 天平、定滑轮等【提示】 省力杠杆必然费距离，费
4、力杠杆必然省距离，既省力又省距离的杠杆是不存在的滑轮比较 分类定滑轮 动滑轮 滑轮组示意图定义 中间的轴_的滑轮 和重物一起_的滑轮定滑轮、动滑轮组合成滑轮组实质 _杠杆 动力臂为阻力臂倍的杠杆特点 不能_但是能改变_能省_的力，但不能改变_在不考虑绳子重及滑轮重和摩擦力的情况下，F _.距离的关系_ _ _【提示】 判断滑轮组绳子段数 n 的方法：可以在定滑轮与动滑轮之间画一条虚线，数一下与动滑轮相连的绳子的段数是几段，则 n 就是几如图甲、乙所示斜面与轮轴斜面 轮轴示意图定义 一个与水平面成一定夹角的倾斜平面由_和_组成，能绕共同轴线转动的 _叫做轮轴；半径较大的是轮，半径较小的是轴特点
5、省力机械 能够连续旋转的_，支点就在_，轮轴在转动时轮与轴有相同的_应用 螺旋、楼梯、盘山公路等 方向盘、水龙头、扳手【提示】 轮轴不一定是省力机械，主要取决于动力作用在轮还是轴命题点 1 杠杆(2013 河北)如图所示的工具中属于费力杠杆的是( )A B C D联系生活经验，要判断杠杆的类型，可依据杠杆的动力臂和阻力臂大小关系：若动力臂大于阻力臂，则是省力杠杆，如刹车、撬棒、铡刀等；若动力臂小于阻力臂，则是费力杠杆，如镊子、起重机的起重臂等；若动力臂等于阻力臂，则为等臂杠杆，如天平和定滑轮等1(2015深圳)使用以下工具可以省力的是 ( )A B C D2(2015威海)如图是吊车起吊货物的
6、结构示意图，伸缩撑杆为圆弧状，工作时它对吊臂的支持力始终与吊臂垂直，使吊臂绕 O 点缓慢转动，从而将货物提起下列说法正确的是 ( )A吊臂是一省力杠杆，但要费距离B吊臂是一个费力杠杆，但可以省功C匀速顶起吊臂的过程中，伸缩撑杆支持力的力臂变小D匀速顶起吊臂的过程中，伸缩撑杆支持力渐渐变小3(2015莱芜)如图所示，杠杆在力 F1、F 2 的作用下(F 2 未画出 )处于平衡状态O 为支点，L 2 是力 F2 的力臂，请在图中画出 F1 的力臂 L1 和力 F2 的示意图命题点 2 杠杆平衡条件的应用(2015 河北)如图所示，将边长为 10 cm 的正方体合金块，用细绳挂在轻质杠杆的 A 点处
7、，在 B 点施加力 F130 N 时，杠杆在水平位置平衡，合金块对水平地面的压强恰好为 0.撤去 F1，在 B 点施加力 F2 时，合金块对地面的压强为 1.2103 Pa，(OB 3OA，g 取 10 N/kg)(1)画出 F2 的力臂(2) 求合金块的质量 (3)求 F2 的大小【点拨】 (1)延长力 F2 的作用线，然后过支点 O 向力的作用线引垂线段 OC，即为其力臂 L2；(2)根据杠杆平衡条件：F 1L1 F2L2，求出 A 点对杠杆的拉力，即为合金块的重力，再利用 Gmg 变形求解合金块的质量；(3)根据直角三角形 30角对应的直角边等于斜边的一半(即杠杆 OA 长度的一半)；分
8、析物体合金块所受的力，画出示意图，合金块受重力、绳子向上的拉力及地面对它的支持力，在这几个力的作用下处于静止状态；根据合金块对地面的压强，可求出其对地面的压力，则等于地面对物体的支持力，从而根据示意图列出各力之间的关系，代入数据便可求出拉力的大小；再根据杠杆平衡条件：F 1L1F 2L2，将已知数据代入，便可求出 F2 的大小本题考查了对物体的受力分析、力臂的画法、力的合成，同时考查了有关压强公式的应用及杠杆平衡条件的应用，关键是公式及其变形的灵活运用，要会受力分析，知道杠杆 A 点受到的拉力等于重力与支持力之差4(2015尤东)如图所示的杠杆 (自重和摩擦不计)，O 为支点， A 处挂一重为
9、 100 N 的物体，为保证杠杆在水平方向平衡，在中点 B 处沿_(填“F”“F 1”或“F 2”)方向施加一个最小的力为_N.5(2015泰州)有一杠杆经过调节，处于水平平衡状态如图所示，在 A 点悬挂三个钩码(每个钩码重均为 0.5 N)，要使杠杆水平平衡，需在 B 点悬挂_个钩码；取走悬挂在 B 点的钩码，改用弹簧测力计在 C 点竖直向上拉，使杠杆水平平衡，测力计的拉力为_N ；如改变测力计拉力的方向，使之斜向右上方，杠杆仍然水平平衡，测力计的读数将_6(2014玉林、防城港)如图所示，一轻质杠杆支在支架上，OA20 cm，G 1 为边长是 5 cm 的正方体，G 2 重为 20 N当
10、OC10 cm 时，绳子的拉力为 _N，此时 G1 对地面的压强为 2104 Pa.现用一水平拉力，使 G2以_cm/s 的速度向右匀速运动，经过 12.5 s 后，可使 G1 对地面的压力恰好为 0.命题点 3 滑轮(2015 汕尾)如图所示，用下列装置提升同一重物，若不计滑轮自重及摩擦，则最省力的是( )竖直方向的滑轮组，理想状态时，若有 n 段绳子和动滑轮直接接触，即 FG/n，snh，V 绳 nV 物 ；若是实际状态，只考虑动滑轮的重，F(G G 动 )/n，若同时考虑绳子的重和摩擦，则 F(GG 动 )/n，但不影响距离和速度的关系7(2015梅州)如图所示，用一根绳子绕过定滑轮，一
11、端拴在钩码上，手执另一端，分别用力 F1、F 2、F 3 匀速拉起钩码忽略绳子与滑轮的摩擦，下列说法中正确的是( )AF 1 较大BF 3 较大CF 1、 F2、F 3 的大小不能确定D将钩码提升相同的高度，力 F1、F 2、F 3 所做的功相等8(2015桂林)如图所示，用滑轮拉着一重为 400 N 的物体向上做匀速直线运动，该滑轮为 _(填“动”或“定”) 滑轮，如果不计滑轮重及细绳与滑轮间的摩擦，则竖直向上的拉力 F 是_N.9(2015漳州)如图所示，站在小车上的男孩在绳子末端施加 50 N 的水平拉力 F，物体 M 和小车在水平地面上做相向的匀速直线运动，物体 M 速度为 0.2 m
12、/s，小车速度为 0.3 m/s，则地面对物体 M 的摩擦力为_N，2 s 后绳子自由端移动的距离为_m( 不计绳重、滑轮重以及绳与滑轮的摩擦)命题点 探究杠杆的平衡条件探究杠杆的平衡条件在中考试题中常从以下几个方面进行考查：(1)调节杠杆平衡的方法；(2) 实验现象和实验数据的分析；(3) 实验结论的总结和应用；(4)设计实验的步骤，评估实验中的问题，并进行处理(2015 齐齐哈尔)在探究杠杆平衡条件的实验中：(1)杠杆的平衡状态是指杠杆处于_或匀速转动状态实验前没有挂钩码时，调节平衡螺母，使杠杆在水平位置平衡，其主要目的是_(2)实验中，用装置 A 的方式悬挂钩码，杠杆也能水平平衡(杠杆上
13、每格等距)，但老师建议同学不宜采用这种方式，该种方式的不足主要是因为( )装置 AA一个人无法独立操作B力臂与杠杆不重合C力和力臂数目过多，不易得出结论D杠杆受力不平衡(3)若用装置 B 进行实验，则此时弹簧测力计的示数是_N；将弹簧测力计沿虚线方向拉，仍然使杠杆在原来的位置平衡，此时拉力的力臂将_，弹簧测力计的示数将_(填“变大” “变小”或“不变”) 装置 B(4)某同学将杠杆挂在支架上，发现杠杆左端下倾，若他调节杠杆右端的平衡螺母，应将该平衡螺母向_端调节，直到杠杆在水平位置平衡(5)某同学用装置 C 做实验时，在已调好的杠杆左端 2 格处挂了 3 只钩码，要使杠杆平衡，除可在杠杆右端第
14、“2”格挂 “3”只钩码外，也可以在右端第_只钩码来完成(按“格挂”填写)装置 C(6)若杠杆右端不挂钩码，改用弹簧测力计在左端第 3 格处拉杠杆使其平衡则最小拉力的方向为_(7)本实验要进行多组实验，其目的是_ 请设计出记录实验数据的表格：(8)请分析说明用装置 B 做实验的好处_.一、选择题1(2015黄冈)使用下列简单机械，为了省力的是 ( )A龙舟比赛用的船桨 B拔钉子的羊角锤 C理发用的剪刀 D旗杆顶的定滑轮2(2015广州)AC 硬棒质量忽略不计，在棒的 B、C 两点施加力 F1、F 2，F 2 的方向沿 OO线，棒在图所示位置处于平衡状态，则( )AF 1F2 BF 1 F2 C
15、F 1 力臂小于 s1 DF 2 向沿 OO线向下s2s13(2014河南)把质量相等的 A、B 两物体挂在如图所示的滑轮组下面，不计绳子、滑轮的重力和摩擦，放手后( )AA 上升 BA 下降 CA 、B 均静止 D无法判断4(2014泰州)如图所示的滑轮组，每个滑轮重为 20 N，绳重及摩擦不计用它匀速提升重为 100 N 的物体，所用的拉力 F 是 ( )A50 N B60 NC70 N D120 N5(2015龙东)简单机械在我们的生活中应用很广泛，下图是使用简单机械匀速提升同一物体的四种方式(不计机械重和摩擦)，其中不省力的是 ( )6(2015漳州)如图所示，可绕 O 点转动的轻质杠
16、杆，在 D 点挂一个重为 G 的物体 M，用一把弹簧测力计依次在 A，B ，C 三点沿圆 O 相切的方向用力拉，都使杠杆在水平位置平衡，读出三次的示数分别为 F1、F 2、F 3，它们的大小关系是( )AF 1F 2F 3G BF 1 F2F 3G CF 1F 2F 3G DF 1F 2F 3G7(多选)(2015石家庄 41 中一模)如图所示，均匀木棒 AB 长为 1 m，水平放置在 O1、O 2 两个支点上，已知AO1、O 2B 的长均为 0.25 m，若把 B 端竖直向上稍微抬起一点距离，至少要用力 20 N，则下列说法中正确的是( )A木棒自重 40 NB若把 B 端竖直向下稍微压下一
17、点距离至少要用力 60 NC若把 A 端竖直向上稍微抬起一点距离至少要用力 20 ND若把 A 端竖直向下稍微压下一点距离至少要用力 40 N二、填空题8(2015益阳)如图是自行车手闸示意图，手闸是一个简单机械，这种简单机械的名称是_，当图中手对车闸的作用力 F10 N 时，刹车拉线受到力的大小为_N.9(2015河南)如图是小聪为拉船靠岸而设计的甲、乙两种方案，若拉船的力需要很大，则应选用_(填“甲”或“乙”)方案，因为采用这种方案可以 _ (不计机械的自重及摩擦)10(2015安徽)如图，AB 为能绕 B 点转动的轻质杠杆，中点 C 处用细线悬挂一重物，在 A 端施加一个竖直向上大小为
18、10 N 的拉力 F，使杠杆在水平位置保持平衡，则重物 G_N若保持拉力方向不变，将 A 端缓慢向上提升一小段距离，在提升的过程中，拉力 F 将_(填“增大” “不变”或“减小”)11(2015广东)如图所示，已知物体 A 和动滑轮的总重为 200 N，当物体 A 匀速上升高度为 1 m 时，绳子移动的距离为_m，人对绳子的拉力为 _N，拉力所做的功为_J(绳子与滑轮的摩擦力、空气阻力忽略不计)三、作图题12(2015铜仁)请在图中画出滑轮最省力的绕法13(2015广东)如图，请在杠杆 A 处画出把物体拉起时的最小拉力 F1，并画出拉力 F1 的力臂 L1.四、实验探究题14(2015江西)探
19、究杠杆的平衡条件图 1【提出问题】如图 1 所示，是一种常见的杆秤此时处于水平位置平衡发现一：小明在左侧挂钩上增加物体，可观察到提纽左侧下沉他认为改变杠杆的水平平衡可以通过改变作用在杠杆上的_来实现；发现二：接着小新移动秤砣使其恢复水平位置平衡说明通过改变_的长短也可以改变杠杆的平衡那么，杠杆在满足什么条件时才平衡呢？【制定计划与设计实验】实验前，轻质杠杆处于如图 2 所示的状态，使用时，首先应将杠杆的平衡螺母向_(填“左”或“右”)调节，使杠杆处于水平位置平衡，这样做的好处是_【实验结论】如图 3 所示，他们进行了三次实验，对实验数据进行分析，得出杠杆的平衡条件是_【拓展应用】如图 4 所示
20、，是用手托起重物的示意图，图中前臂可以看作是一个_杠杆(填“省力” “费力”或“等臂”)，此杠杆的支点是图中的 _点，假如托起 6 N 的重物，请你根据图所示，估算出手臂要用的动力大约是_N 左右五、计算题15(2014河北)小明做俯卧撑时 (如图所示)，可将其视为一个杠杆，重心在 O 点，他将身体撑起时，地面对两脚尖的支持力为 250 N，两脚尖与地面的接触面积为 60 cm2，双手与地面的接触面积为 300 cm2.(1)画出以 B 为支点时重力的力臂 L；(2)如果小明的两脚尖对地面的压强与双手对地面的压强之比为 52，地面对双手的支持力为多少？(3)小明在 1 min 内做了 30 个
21、俯卧撑，每次肩部上升的高度为 0.36 m，则他 1 min 内克服重力所做的功为多少？参考答案考点解读考点 1 1.固定点 O 转动的点 O 转动 F 1 阻碍 F 2 动力作用线 距离 阻力作用线 距离 2. 费 费力 考点 2 固定不动 移动 等臂 2 省力 省力 动力的方向 一半 动力的方向 G 2 n1n考点 3 轮 轴 简单机械 杠杆 轴线 转速各个击破例 1 C 例 2 (1) (2)由杠杆的平衡条件：F 1L1F 2L2 变形得G 90 N；根据重力的公式 Gmg 变形得 m 9 kg；(3)由公式 pF1LOBLOA 30 N3LOALOA Gg 90 N10 N/kg变形得
22、 F 支持 F 压 pS1.210 3 Pa0.1 m0.1 m12 N；由于 F2 与 OB 的夹角为 30，所以 F2 的力臂FSL2 LOB LOA，(GF 支持 )LOAF 2L2 变形得：F 2 52 N 12 32 （G F支 持 ）LOA32LOA 2（90 N 12 N）3例 3 C题组训练 1.A 2.D 3. 4.F 2 200 5.2 3 变大 6.10 4 7.D 8.动 200 9.150 3实验突破例 (1)静止状态 便于测量力臂和避免杠杆自重对实验的影响 (2)C (3)1.8 变小 变大拓展训练 (4)右 (5)3 格挂 2 (6) 竖直向上 (7)得出的结论更
23、具有普遍性实验数据次数动力F1/N动力臂L1/cm阻力F2/N阻力臂L2/cm123(8)用弹簧测力计竖直向下拉杠杆时，由于测力计的力可以连续变化，很容易得到所需要的力，不需要调整力臂，所以用这种方法很容易使杠杆平衡整合集训1C 2.C 3.B 4.B 5.C 6.C 7.BC 8.杠杆 40 9.甲 省力 10.20 不变 11.2 100 20012. 13. 14.力 力臂 右 方便直接测出力臂 动力动力臂阻力阻力臂 费力 C 48 15.(1)以 B 为支点时重力的力臂为 B 点到重力作用线的垂直距离，如图：(2)物体间力的作用是相互的，支持力和压力是一对相互作用力，F 脚 F 脚支 250 N，F 手 F 手支 ，则两脚尖与地面的压强 p 脚 ，双手对地面的压强 p 手 ，p 脚 p 手 52， 52，则 F 手 F脚S脚 F手S手 F脚S脚 F手S手 500 N(3)做一个俯卧撑时，支持力对人做功： WF 手 h500 N0.36 2S手 F脚5S脚 2300 cm2250 N560 cm2m180 J ，所以做 30 个俯卧撑做功 W30180 J5 400 J.
