2022年中考物理第一輪復(fù)習 第16課時 簡單機械教案 新人教版

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1、2022年中考物理第一輪復(fù)習 第16課時 簡單機械教案 新人教版 【考點聚焦】 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】 上述考點常以填空、選擇、作圖、實驗和計算題型出現(xiàn)。例如畫出力臂則以作圖題的形式出現(xiàn),組裝滑輪組則以實驗題的形式出現(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轉(zhuǎn)動,這根硬棒叫做杠桿 1.杠桿的五要素: (1)支點:杠桿繞其轉(zhuǎn)動的點,一般用字母O表示該點。 (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:從支點到動力作用線的距離,一般用L1表示。 (5)阻力臂:從支點到阻力作用線的距離,一般用字母L2表示 2.力臂:從支點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:動滑輪實質(zhì)是動力臂為阻力臂二倍的杠桿,動滑輪省一半力,但費距離,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,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及力所在的那條直線,即力的作用線,再從支點向力 的作用線(或反向延長線)作垂線,支點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點轉(zhuǎn)動,B處懸掛重物,A端用細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】 力臂是從支點到力的作用線的距離

4、,先找到支點的位置,可讓杠桿試著運動看它繞哪一點轉(zhuǎn)動,這一點即為該杠桿的支點(圖中O點).力的作用線是通過力的作用點沿力的方向所畫的直線,但作力臂時,應(yīng)根據(jù)實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點豎直向下,故從支點到垂足的距離,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)確立杠桿支點的位置 (2)分析杠桿受到的各個力,排除作用在支點上的力,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,并適當進行討論。 【例題2】某同學從市場買了一條6kg的魚,他想粗略驗證魚的質(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)計一種驗證方法。

6、 【解析】 圖2 運用杠桿平衡條件,如圖2所示,將直尺當杠桿,把直尺的一端放在桌子的邊緣當支點,在直尺的另一端掛上彈簧測力計,在直尺的適當位置掛上魚,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,一定要認清動滑輪的實質(zhì)及受力的特點,須根據(jù)物體的運動特點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。求出承擔總重的繩子段數(shù)n,若n不是整數(shù),則小數(shù)點后“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拉出來,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 3.如圖9所示。把一把米尺,在O點支起,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處移近一個格 B.兩邊砝碼組各向支點處移遠一個格 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,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,OA=2m,OB=2.5m, A點處掛著重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狀態(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拉出來的兩種方 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”的實驗中,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,在中點支

16、起,如圖16所示。當在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。

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