2022年中考物理第一輪復(fù)習(xí) 第16課時 簡單機(jī)械教案 新人教版

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1、2022年中考物理第一輪復(fù)習(xí) 第16課時 簡單機(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、動滑輪、滑輪組的作用。 4．會組裝簡單的滑輪組。 【呈現(xiàn)形式】 上述考點(diǎn)常以填空、選擇、作圖、實(shí)驗(yàn)和計算題型出現(xiàn)。例如畫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)。 【知識結(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，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)動的點(diǎn)，一般用字母O表示該點(diǎn)。 （2）動力：使杠桿轉(zhuǎn)動的力，一般用字母F1表示。 （3）阻力：阻礙杠桿轉(zhuǎn)動的力，一般用字

2、母F2表示。 （4）動力臂：從支點(diǎn)到動力作用線的距離，一般用L1表示。 （5）阻力臂：從支點(diǎn)到阻力作用線的距離，一般用字母L2表示 2．力臂：從支點(diǎn)到力的作用線的距離。 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)動的狀態(tài)。 （2）杠桿的平衡條件：動力×動力臂＝阻力×阻力臂，即F1·L1＝F2·L2 二、滑輪 1．定滑輪：定滑輪實(shí)質(zhì)上是一個等臂杠桿，所以使用定滑輪不省力，但能改變動力的方向，在不少情況下，改變力的方向會給工作帶來方便。 2．定滑輪：動滑輪實(shí)質(zhì)是動力臂為阻力臂二倍的杠桿，動滑輪省一半力，但費(fèi)距離，且動滑輪不能改變力的方向。 3．滑輪組：滑輪組是由定

3、滑輪和動滑輪組合而成，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，重物和動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。 【方法提示】 一、 正確畫出力臂 畫力臂時，要先找到杠桿的支點(diǎn)及力所在的那條直線，即力的作用線，再從支點(diǎn)向力 的作用線（或反向延長線）作垂線，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，B處懸掛重物，A端用細(xì)繩通過頂部定滑輪被拉住時（定滑輪質(zhì)量及摩擦不計），整個系統(tǒng)靜止，請在圖中畫出桿OA所受各力的力臂。 【解析】 力臂是從支點(diǎn)到力的作用線的距離

4、，先找到支點(diǎn)的位置，可讓杠桿試著運(yùn)動看它繞哪一點(diǎn)轉(zhuǎn)動，這一點(diǎn)即為該杠桿的支點(diǎn)（圖中O點(diǎn)）.力的作用線是通過力的作用點(diǎn)沿力的方向所畫的直線，但作力臂時，應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況來確定是否需要畫力的作用線及應(yīng)沿力的方向還是逆力的方向畫力的作用線，以本題為例，就不需要畫力的作用線，由圖示可以看出：輕質(zhì)桿共受兩個力的作用，即繩對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；另一個是物體對桿向下的拉力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力的

5、大小及方向，確立支 點(diǎn)及各力的力臂，明確每個力將使杠桿如何轉(zhuǎn)動，區(qū)分動力和阻力，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力，排除作用在支點(diǎn)上的力，明確每個力的大小及方向，作出力的示意圖。 （3）確定各個力的力臂，正確運(yùn)用幾何知識判斷力臂的長短。 （4）根據(jù)力使杠桿的轉(zhuǎn)動將力區(qū)分為動力和阻力。 （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)從市場買了一條6kg的魚，他想粗略驗(yàn)證魚的質(zhì)量，他手中只有一支量程為20N的彈簧測力計和一根均勻直尺，在保證魚的完整的情況下，請你設(shè)計一種驗(yàn)證方法。

6、 【解析】 圖2 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力計，在直尺的適當(dāng)位置掛上魚，調(diào)節(jié)魚的位置，使杠桿平衡，利用杠桿的平衡條件可驗(yàn)證。 讀出此時魚的力臂L1和彈簧測力計拉力F的力臂L2 根據(jù)杠桿平衡條件可得：mgL1＝FL2 m＝FL2/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)，若將兩金屬塊同時浸沒在水中時，則杠桿將 〔 〕 圖3 A.仍保持平衡 B.失去平衡，A端下降

7、 C.失去平衡，B端下降 D.無法判斷 【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FA＞FB，由杠桿的平衡條件可知LA＜LB，同時浸沒在水中時，由阿基米德原理可知，受到的浮力相等，（FA－F浮）LA將大于（FB－F?。㎜B，杠桿的A端下沉。答案B。 四、定滑輪與動滑輪的判斷 在使用滑輪時，滑輪的軸是否隨物體移動，是識別定滑輪和動滑輪的依據(jù)，判別時，要先確定滑輪軸的位置，分析它是與某個固定不動的物體連在一起，還是隨物體一起移動，如果滑輪與固定物體連在一起，不隨重物移動，則為定滑輪，如果滑輪與運(yùn)動的物體相連接，隨物體一起移動，這個滑輪就是動滑

8、輪。 【例題4】如圖4所示，不計滑輪及繩重，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，物體所受的摩擦力的大小等于 〔 〕 圖4 A.F B.G C.G/2 D.F/2 【解析】 通常我們使用動滑輪時，動力作用在繩子未端，阻力作用在軸上，此時使用動滑輪省 一半力。此題中動力加在軸上，相當(dāng)于前面的阻力，而此時作用在繩子上的力與地面對物體的摩擦力相等，這個力相當(dāng)于一般情況 下的動力，因此可得關(guān)系f＝F/2。 解決此類問題時，一定要認(rèn)清動滑輪的實(shí)質(zhì)及受力的特點(diǎn)，須根據(jù)物體的運(yùn)動特點(diǎn)及滑輪情況具體分析哪些力之間存

9、在具體的關(guān)系，而不能誤認(rèn)為使用動滑輪時，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)計滑輪組 （1） 利用F＝G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”，即繩子固定在動滑輪上，又稱“奇動偶定”。 （3）確定定、動滑輪的個數(shù)： ①不改變力的方向，需（n－1）個滑輪。n為奇數(shù)，定、動滑輪各半，若n為偶數(shù)，動滑輪比定滑輪多一個。 ②改變動力方向，需n個滑輪。若n為偶數(shù)，定、動滑輪各半，若n

10、為奇數(shù)，定滑輪比動滑輪多一個。 圖5 圖6 （4）若使用的動滑輪個數(shù)為N，且使用時動力最小，即最省力，則繩子應(yīng)結(jié)在動滑輪上，此時承擔(dān)物重的繩子段數(shù)n＝2N＋1 【例題4】要用滑輪組將陷在泥中的汽車?yán)鰜?，試在圖5中畫出最省力的繞繩方法。 【解析】 使用滑輪組時，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，題中只有一個動滑輪，繩子應(yīng)結(jié)在動滑輪上，此時承擔(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，畫出滑輪組的繞法 圖7 圖8 （忽略動滑輪重和摩擦） 【解析】 繞制滑輪組時，應(yīng)確定承擔(dān)重物繩子的股數(shù)

11、n的值，對于甲圖n＝2、乙圖n＝3、丙圖n＝4、丁圖n＝5，然后根據(jù)“奇動偶定”的原則確定繩頭的位置進(jìn)行繞線。各滑輪組的繞法如圖8所示。 【對應(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． 釣魚桿 　D．剪鐵皮的剪子 2．下列關(guān)于杠桿的說法中，錯誤的是 〔 〕 Ａ．杠桿可以是直的，也可以是彎的 B．動力、阻力使杠桿轉(zhuǎn)動方向相反，但他們的方向不一定相反 圖9

12、 Ｃ．支點(diǎn)可以在杠桿的端點(diǎn)，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 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個和2個，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)處移近一個格 B．兩邊砝碼組各向支點(diǎn)處移遠(yuǎn)一個格 C．兩邊鉤碼組各減少一個鉤碼 圖10 D．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

13、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=2．5m， A點(diǎn)處掛著重100N的物體。若在B端施加一個豎直方向的力，使杠桿在水平位置上保持靜止，則這個力的大小和方向是 〔 〕 圖11 A．20N，豎直向上 B．20N，豎直向下 C．80N，豎直向上 D．80N，豎直向下 6．如圖12 用三個力沿不同的方向拉繩子, 則 〔 〕 圖12 圖13 A．F1最大 　B．F2　 C．F3最大； D．一樣大 7．如圖13所示的裝置處于靜止?fàn)顟B(tài), 不計滑輪 重量和摩擦的情況下,G1和

14、G2之比為 (　　 ) 　　　　 A．1:2 B．1:1　C．2:1 D．4:1 8．圖14是用滑輪組把陷入溝里的汽車?yán)鰜淼膬煞N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．無法比較 圖14 9．使用滑輪組時，拉起重物所用力大小決定于（ ） 　　　 　　A．定滑輪的個數(shù)． B．動滑輪的個數(shù)． C．定滑輪和動滑輪的個數(shù)． D．連接動滑輪繩子的條數(shù)．　 10．使用如圖15所示的裝置來提升重物時，既能省力又能改變力的方向的裝置是〔 〕 A.甲

15、 B．乙 C．丙　 D．丁 圖15 11．在力的作用下，繞某一_________轉(zhuǎn)動的硬 棒叫杠桿。 杠桿的五個要素是_______、________、________、________、_________。從支點(diǎn)到____________________的距離 叫動力臂。 12．用某杠桿勻速提起重物可以省五分之二的 力，這個杠桿阻力臂跟動力臂之比L2∶L1=_______。 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___________的測量。 14．一個帶有刻度的均勻杠桿，在中點(diǎn)支

16、起，如圖16所示。當(dāng)在B處掛300N的鉤碼時，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)鉤碼的下面同時掛100N的鉤碼，則A端將向___________轉(zhuǎn)動。（填“順時針”或“逆時針”）　 15．畫出圖17杠桿示意圖中的動力臂和阻力臂。 圖17 圖18 16．若有三種獨(dú)輪車如圖18所示，請你挑選一下，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。就杠桿的力臂長短關(guān)系來看，定滑輪實(shí)際上就是___________杠桿，而動滑輪是________

17、______________的杠桿。 圖20 圖19 18．使用滑輪組時，若動滑輪重和摩擦不計，動滑 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，則掛鉤B承受拉力為__________N，掛鉤A承受_______N的拉力，拉力F為_________N，若繩子自由端向上拉動0.5m，則物體向上移動________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，并說明其中的道理。