届中考物理同步系列专题12+简单机械复习学案.docx
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届中考物理同步系列专题12+简单机械复习学案
第十二章简单机械
一、考点知识梳理
(一)杠杆
1.杠杆概念:
一根硬棒,在力的作用下能绕着固定的点O转动,这根硬棒就是杠杆。
2.杠杆的五要素:
⑴支点:
杠杆可以绕着其转动的点,通常用点O表示。
支点可以在杠杆的任意位置,在杠杆转动是,支点是相对固定的。
⑵动力:
使杠杆转动的力,用F1表示。
⑶阻力:
阻碍杠杆转动的力,用F2表示。
⑷动力臂;从支点O到动力F1作用线的距离,用L1表示。
⑸阻力臂:
从支点O到阻力F2作用线的距离,用L2表示。
3.力臂的画法:
⑴找出支点并用O表示。
提示:
支点一定在杠杆上,可以在杠杆的某的端点,也可以在杠杆中间的某处。
在杠杆转动时这个点是相对固定的。
⑵通过力的作用点画出力的作用线。
⑶从支点O向力的作用线作垂线。
⑷标力臂;用大括号或背向双箭头。
练习:
4.杠杆平衡条件:
动力×动力臂=阻力×阻力臂
公式:
F1×L1=F2×L2
5、杠杆的分类及应用
杠杆类型
杠杆特点
杠杆优点
杠杆缺点
应用
省力杠杆
L1>L2F1 (动力<阻力) 省力 费距离 撬棒、铡刀、动滑轮、羊角锤、手推车 费力杠杆 L1 (动力>阻力) 费力 省距离 起重机的前臂、理发剪刀、钓鱼竿 等臂杠杆 L1 (动力>阻力) 既不省力也不费力 天平、定滑轮 (2)、滑轮 1、滑轮: a、定义: 滑轮是个周边有槽,能绕轴转运的小轮。 b、实质: 滑轮实质上是一种变形的杠杆。 2、定滑轮: a、定义: 轴固定不动的滑轮叫做定滑轮 b、实质: 是一个等臂杠杆 C、特点: 使用定滑轮不省力也不省距离,但可以改变力的方向。 练习: 一杆红旗重10N,绳子重和摩擦不计,问红旗手要用多大的力升旗? 拉力方向和重力方向相同吗? 如果不用定滑轮会怎么样? 点拨: 旗杆顶部是一个定滑轮,旗手向下拉,红旗就向上升,根据: 定滑轮特点: 使用定滑轮不省力也不省距离,但可以改变力的方向。 可得: 红旗手要用10N的拉力升旗。 拉力方向和重力方向相反。 如果不用定滑轮就必须搭一个高台,红旗手扛着红旗爬上去。 可见改变力的方向是一个很大的优点。 3、动滑轮: a、定义: 轴可以随物体一起运动的滑轮叫动滑轮 b、实质: 动力臂为阻力臂两倍的杠杆。 C、特点: 使用动滑轮可以省一半力,但不能改变力的方向,且要花费双倍的距离。 练习: 已知物体G重20N,动滑轮重2N,不计绳重和摩擦,求拉力的大小。 若物体上升了1m,则绳子向上移动了几m? 解析: 根据动滑轮特点: 使用动滑轮可以省一半力,但不能改变力的方向,且要花费双倍的距离。 物体G重20N,动滑轮重2N,总重为22N,则拉力F为22N的一半,即11N。 物体上升了1m,则绳子向上移动了2m。 解: F= ×(G物+G动)= ×(20N+2N)=11N S=2h=2×1m=2m 答: 拉力F为11N,绳子向上移动了2m 4、滑轮组: a、定义: 定滑轮和动滑轮组合在一起使用 b、特点: 使用滑轮组既可以省力又可以改变力的方向,但要多移动距离。 c、滑轮组的计算: 有几股绳子吊在动油轮上,拉力就是物体重(包括动滑轮重)的几分之一(不计绳重和摩擦)。 d、公式: F=G/n(G=G物+G动) 绳子自由端移动距离: s=nh 点拨: 组装滑轮组时,吊在动滑轮上绳子股数为n,若n为奇数时,则绳子的固定端挂在动滑轮上,若n为偶数时,绳子的固定端挂在定滑轮上。 口诀: 奇动偶定 练习: 已知动滑轮重5N,每一个钩码重5N,不计绳重和摩擦,问拉力是多少N,物体上升1m,弹簧测力计向上移动了几m? 解析: 根据“滑轮组的计算: 有几股绳子吊在动油轮上,拉力就是物体重(包括动滑轮重)的几分之一(不计绳重和摩擦)。 ”物体重为5N×4=20N,物体与动滑轮总重为20N+5N=25N.则拉力为25N的1/5,即为5N,拉力移动的距离为1m的5倍。 即5m. 解: 拉力: F= ×(G物+G动)= ×(5N+25N)=5N 绳子自由端移动距离: S=nh=5×1m=5m. 答: 拉力是5N,弹簧测力计向上移动了5m. 5、轮轴: 由一个轴和一个大轮组成,能绕共同的轴转动的简章机械,它实质上是一个可以连续转动的杠杆,使用轮轴右以省力。 6、斜面: 是一种费距离但能省力的简单机械 公式: FL=Gh (3)机械效率 1、有用功、额外功、总功 a、有用功: 为了达到目的人们必须要做的,对人们有用的功,用W有表示。 b、额外功: 为了达到目的人们不需要但以不得不额外做的功,用W额表示。 c、总功: 有用功与额外功之和。 2、机械效率 a、概念: 有用功跟总功的比值。 b、公式: η= ×100%η总是小于1 c、影响机械效率的因素;⑴物体重,⑵机械自身重力,绳子重,摩擦力等。 机械效率与是否省力无。 同一滑轮组所挂物体越重,有用功越多,机械效率越高,不同滑轮组挂同一物体,动滑轮越重额外功越多,机械效率越低。 d、提高机械效率的方法: ⑴增大有用功: 表现为在机械可承受范围内,增大提升物体的重力。 ⑵减小额外功: 表现为a、改进机械结构,减小机械自身重力。 b、定时润滑,减小摩擦 e、滑轮组提升物体是的机械效率: η= = = (因为s=nh) f、斜面机械效率: η= 二、重点难点解读 1.重点实验再现: 杠杆的平衡条件 ⑴实验器材: 铁架台杠杆钩码弹簧测力计 ⑵注意事项: 实验前通过调节平衡螺母,使杠杆水平平衡: 挂钩码后,不能再移动平衡螺母: 读数时,杠杆仍要处于水平平衡状态,以便直接读出力臂的长度. ⑶多次实验归纳出共同规律,避免一两次实验的偶然性造成错误结论. 2.经典例题分析 例1: (2014浙江丽水)如图所示,杠杆OAB能绕O点转动,在A点挂一重物G,为保持杠杆在水平位置平衡,在B点分别作用的四个力中最小的是( ) A.F1B.F2C.F3D.F4 【答案】C 【解析】: 例2: (2014•邵阳)如图所示,工人用250N的力F将重为400N的物体在10s内匀速提升2m,则此过程中() A.工人做的有用功为800JB.工人做的总功为500J C.滑轮组的机械效率为60%D.拉力做功的功率为20W 例3: (2014•安徽)工人师傅使用一个动滑轮将400N的重物匀速提升到3m高处,假如所用的拉力方向竖直向上、大小为250N,则() A.拉力所做的功为750J B.机械的效率为80% C.若用该动滑轮提升更重的货物,机械效率将保持不变 D.若采用轻质滑轮完成原任务,机械效率将保持不变 考点: 功的计算;机械效率;机械效率的计算. 例4: (2014•青岛)小雨受到的重力为640N,他站在水平地面上时对地面的压强为1.6×103Pa. (1)他用图甲所示滑轮组匀速提升物体A,滑轮组的机械效率为90%(不计绳重和摩擦),此时他对水平地面的压强为6×103Pa.则物体A重力GA=? (2)如图乙所示,若他用此滑轮组从水下缓慢提起边长为0.3m的正方体B(不计水的阻力、绳重和摩擦),当物体B的下表面所受水的压强为2×103Pa时,小雨对水平地面的压强为匀速提升物体A时对水平地面压强的 ,则物体B的密度ρB=? 物体受到的浮力F浮=ρgV排=1×103kg/m3×10N/kg×0.018m3=180N, 三、巩固练习热身: 1.(2014•黄冈)如图所示是液压起重车意图.使用时液压杆将起重臂顶起,可将重物吊起并安放到需要的地方.请在图中分别画出: (1)重物对起重臂的作用力的示意图及该力的力臂; (2)液压杆对起重臂最小作用力的示意图. 【答案】 【解析】 2.(2014•青岛)运用知识解决问题: 如图2所示的轻质杠杆AB,OA=20cm,OB=40cm.物体M的密度为3×103kg/m3.体积为8×10﹣3m3.叶子姐姐在B端施加100N的力使杠杆水平平衡,则此时物体M受到水平面的支持力FM= N,请画出物体M的受力示意图. 3.(2014•邵阳)小猴和小白兔同时发现了一个实心胡萝卜,它们都想多分点.小猴提出分配方案: 将胡萝卜放在三角形石块的尖端,调节胡萝卜位置,使胡萝卜静止时保持水平,然后沿支点处竖直切开,各拿一份,如图甲所示.小白兔说: “我要长的那一头! ”,小猴却暗自高兴. 请问: (1)从质量角度来看,小猴有没有吃亏? 答: . (2)从图乙可看出,造成上述现象的原因是: A端重力的力臂(选填“大于”或“小于”或“等于”)B端重力的力臂,根据杠杆平衡的条件可得出: A端的质量(选填“大于”或“小于”或“等于”)B端的质量. 4.(2014•株洲)如图是运动员在水平地面上做俯卧撑时的情景.已知地面对两个手掌的支持力为360N,对两个脚尖的支持力为240N,手掌到脚尖的距离为1.5m,则运动员所受的重力为N,人体重心到脚尖的水平距离为m. 5.(2014•宜宾)如图所示,以下杠杆中属于费力杠杆的是() A.拦道木升起B.活塞式抽水机抽水C.手推车D.羊角锤拨钉子 故选A. 考点: 杠杆的分类. 6.皮划艇是我国奥运优势项目之一,如图所示,比赛中运动员一手撑住浆柄的末端(视为支点),另一手用力划浆.下列说法正确的是() A.为省力,可将用力划浆的手靠近支点 B.为省力,可将用力划浆的手远离支点 C.为省距离,可将用力划浆的手远离支点 D.将用力划浆的手靠近支点,既能省力又能省距离 7.(2014•南京)如图所示的器具,属于省力杠杆的是( ) D、筷子在使用过程中,动力臂小于阻力臂,是费力杠杆,故D错误. 故选: B. 考点: 杠杆的分类. 8.(2014•安徽)身高相同的兄弟二人用一根重力不计的均匀扁担抬起一个900N的重物.已知扁担长为1.8m,重物悬挂点与哥哥的肩之间的距离OA=0.8m,如图所示.则() A.以哥哥的肩A为支点,可计算出弟弟承担的压力为400N B.以O为支点,可计算出兄弟二人承担的压力之比为4: 9 C.以O为支点,可计算出兄弟二人承担的压力之比为9: 5 D.以弟弟的肩B为支点,可计算处哥哥承担的压力为600N 考点: 杠杆的平衡分析法及其应用. 9.(2014•泰安)一辆质量是3.5×103kg的汽车不慎陷入泥泞地面,汽车司机组织人们用如图的滑轮组将汽车拖出.已知整个过程中,水平拉力F是1×103N,汽车沿水平方向匀速移动了2m,滑轮组的机械效率为90%.求: (1)拉力F做的总功. (2)有用功为多大? (3)汽车受到的阻力大小. 10.(2014•威海)小刚和小明分别用沿斜面向上的力F甲、F乙把同一重物匀速拉到两个斜面的顶端,若两个斜面光滑、等高,甲斜面长4m,乙斜面长5m,所做的功跟别是W甲、W乙,则下列说法正确的是( ) A.使用甲斜面比使用乙斜面要省功 B.甲斜面的机械效率比乙斜面的机械效率高 C.拉力F甲与F乙之比为5: 4 D.两个拉力做功W甲与W乙之比为4: 5 【答案】: C 【解析】: 11.(2014•威海)如图甲所示是某船厂设计的打捞平台装置示意图.A是动滑轮,B是定滑轮,C是卷扬机,卷扬机拉动钢丝绳通过滑轮组AB竖直提升水中的物体,可以将实际打捞过程简化为如图乙所示的示意图.在一次打捞沉船的作业中,在沉船浸没水中匀速上升的过程中,打捞平台浸入水中的体积相对于动滑轮A未挂沉船时变化了0.4m3;在沉船全部露出水面并匀速上升的过程中,打捞平台浸入水中的体积相对于动滑轮A未挂沉船时变化了1m3.沉船浸没在水中和完全露出水面后卷扬机对钢丝绳的拉力分别为F1、F2,且F1与F2之比为3: 7.钢丝绳的重、轴的摩擦及水对沉船的阻力均忽略不计,动滑轮的重力不能忽略.(水的密度取1.0×103kg/m3g取10N/kg)求: (1)沉船的重力; (2)沉船浸没水中受到的浮力; (3)沉船完全露出水面匀速上升1m的过程中,滑轮组AB的机械效率. 则打捞平台增大的浮力: F浮=ρgV排=1×103kg/m3×10N/kg×1m3=104N,即沉船的重力为G=104N; 考点: 重力的计算;阿基米德原理;滑轮(组)的机械效率. 次数 钩码重G/N 钩码上升高度h/m 有用功W有用/J 测力计拉力 F/N 测力计移动距离s/m 总功W总/J 机械效率η 1 4 0.1 0.4 1.1 0.5 0.55 72.7% 2 4 0.1 0.4 1.6 0.3 0.48 83.3% 3 2 0.1 0.2 0.9 0.3 0.27 12.(2014•广安)某实验小组在“测滑轮组机械效率”的实验中得到的数据如把表所示,第1、2、3次实验装置分别如图的甲、乙、丙所示. (1)第3次实验中的机械效率是. (2)比较第2次实验和第3次实验,可得出初步结论: 使用同样的滑轮组,提起的钩码越重,滑轮组的机械效率越. (3)第1次实验中动滑轮个数比第2次实验多,动滑轮自重增大,对动滑轮所做的额外功(选填“增大”或“减小”).因而,由第1、2次实验可知: 滑轮组的机械效率可能与动滑轮自重力大小有关. 13.(2014•东营)“蛟龙号”创造了“中国深度”﹣﹣下潜7062m.今年“蛟龙号”将远赴印度洋探索2700m深处活火山的奥秘.已知: 海水密度ρ═1.03×103kg/m3,声音在海水中的传播速度是1500m/s,取g=10N/kg.问: (1)“蛟龙号”下潜到2700m深度时受到的海水的压强是多少? (2)电磁波传播速度太大,在海水中的传输时间太短,测量误差就大.母船与“蛟龙号”信息传递要借助于声呐.在2700m深处的“蛟龙号”收到正上方母船的指令需要多长时间? (3)“蛟龙号”到达海底扔掉部分配重后,排开的水所受的重力是5×103N,它受到的浮力是多少? (4)任务完成后,起重机把重2.2×105N的“蛟龙号”吊到母船上,起重机滑轮装置原理如图乙,在滑轮装置作用下,“蛟龙号”离开水面后缓慢竖直上升10m后到达甲板,绳子自由端的拉力为68750N,移动的距离是40m,则滑轮装置的机械效率是多少? (5)你认为“蛟龙号”面临的主要技术难题是什么(答出一条即可)? 【答案】: (1)受到的海水的压强是2.78×107Pa; (2)收到正上方母船的指令需要1.8s; 14.(2014•黄冈)当前城镇化建设进程中,在一些场馆和楼房建设工地上,常见一种“塔吊”的起重设备,其主要组成为电动机和机械两部分,如图所示.假设某“塔吊”配置的电动机铭牌上标有: 额定电压380V,额定功率38kW,线圈电阻0.5Ω.在一次起吊中,该“塔吊”电动机正常工作25s,把质量为3t的重物吊起22m(g取10N/kg).求: (1)电动机吊起重物的过程中消耗的电能. (2)电动机正常工作过程中线圈产生的热量. (3)该次起吊过程中“塔吊”机械部分的机械效率. 【答案】: (1)电动机吊起重物的过程中消耗的电能9.5×105J. (2)电动机正常工作过程中线圈产生的热量1.25×105J. (3)该次起吊过程中“塔吊”机械部分的机械效率80%. 【解析】: 15.(2014福建福州)小明在测量物重时, (1)弹簧测力计侧甲物体重.如图所示,甲物体重是_N。 (2)估测乙物体重约10N.请你利用下列器材帮他设计一个测量乙物体重的实脸方案。 器材: 乙物体,弹簧测力计(0一5N).已调平衡的杠杆.刻度尺和细线。 ①简述主要测量步骤或在图30中画图出测量方案的示意图,并标出需测量的物理量符号。 (提示: 作图时.弹簧测力计对杠杆的拉力F1用力的示意图表示,可不画出弹簧测力计实物图。 ) ②乙物体重力的计算表达式: G乙=_(用测量的物理量符号表示)。 【答案】 (1)4.4; (2)如图: 四、中考预测展望: 1.(2014苏州)如图所示,在“测滑轮组机械效率”的实验中,若物体重6N. (1)实验时应沿竖直方向拉动弹簧测力计.若物体上升高度为10cm,此时弹簧测力计的示数如图所示,则滑轮组的机械效率是 (2)若仅增加物体的重力(不计摩擦),该滑轮组的机械效率将 考点: 弹簧测力计的读数,滑轮组和机械效率的计算 2.(2014•南京)如图所示,搬运工人用滑轮组在20s内将重为540N的重物匀速提升3m,所用拉力为200N,则他所做的有用功是 J,额外功是 J,拉力的功率是 W,滑轮组的机械效率是 . 3.一名工人用如图所示的滑轮组提起450N的重物,绳自由端的拉力F为200N,重物在5s内匀速上升了1m.则拉力的功率是______________W,滑轮组的机械效率是______________. 【答案】: 120W;75% 【解析】: 4.如图所示,用甲、乙两种装置分别将重1N的物体匀速提升相同的高度,滑轮重0.2N,不计摩擦和绳重,所用的拉力分别是F甲和F乙,机械效率分别是η甲和η乙,则() A.F甲>F乙B.F甲=F乙C.η甲>η乙D.η甲<η乙 5.(2014浙江宁波)利用如图所示的装置,工人用力F把重为100N的物体以0.2m/s的速度匀速提升6m。 若不计绳重和摩擦,则这一过程中() A.拉力F的大小为50NB.绳子自由端的速度为0.4m/s C.拉力F所做的功为600JD.拉力F的功率为lOW 【答案】: C 【解析】: 6.如图所示,是用道钉撬撬道钉的示意图。 当道钉对道钉撬的阻力F2是4000N时,要把道钉撬起,需要的动力F1最小为(不计道钉撬重)() A、20NB、200NC、2000ND、20000N 7.(08江苏连云港)如图是搬运工人用滑轮组将仓库中的货物沿水平轨道拉出的示意图。 已知货物的质量为600kg,所受轨道的摩擦力为其重力的0.1倍,滑轮组的机械效率为75%。 若人以0.5m/s的速度匀速前行,经100s将货物拉出仓库,g取10N/kg,。 求在此过程中: (1)人做的有用功为多大? (2)人的拉力为多大? (3)人拉力的功率为多大? 【答案】: 15000j400N200W 【解析】: 8.如图所示,轻质杠杆的A点挂一重物G,绳受的拉力为F2,为杠杆的支点。 请在杠杆的端点B处画出使杠杆保持静止的最小的力Fl的示意图,并作出Fl和F2的力臂l1和l2。 【答案】: 9.()08甘肃兰州)如图是测定滑轮组机械效率时所用的滑轮,若使绳端的拉力沿向上的方向 (1)请在图中画出该滑轮组的绳子绕法。 (2)完善下列实验步骤: A.按组装图把实验器材装配好 B.用弹簧秤测量出重物的重力 C.在动滑轮下面挂上重物,并分别记下重物和弹簧秤的位置 D. 拉弹簧秤,使重物上升一段距离,读出 E.用刻度尺分别量出 和 移动的距离 F.由测得的数据,求出滑轮组的机械效率 (3)在这个实验中,若物重4N,重物上升了0.1m,弹簧秤示数为2N,请计算该滑轮组的机械效率η= 。 (4)你能分析一下效率不是100%的原因吗? 请你试着写出两条: 、 。 【答案】 (1)如图: 物重4N”就误认为拉力是物体重的1/2,是2股绳子,如果是2股绳子,则动滑轮重力就时0,这与实际不符, 考点: 滑轮组的机械效率. 10.在探究“杠杆的平衡条件”的实验中,有甲、乙两位同学作出了如下的猜想: (1)甲同学: (2)乙同学: 动力×动力臂=阻力×阻力臂。 为了验证以上两种猜想是否正确,两位同学采用了如图所示的实验装置来进行实验和收集证据,并设计了如下的实验方案: A.按如图所示的装置安装实验器材。 B.在没有挂钩码时,将杠杆调节至水平位置平衡。 C.将钩码(每个钩码的质量均为50g)分别挂在杠杆的两边并移动其悬挂的位置,重新将杠杆调节至水平位置平衡。 D.改变悬挂的钩码个数,并移动其悬挂的位置,使杠杆又在水平位置平衡。 并将每次实验测得的数据都记录在下表中,那么: (1)在记录数据的表格中,根据实验装置右边的放大图补充表格中漏掉的两空(g=10N/kg)。 (2)在实验中,当杠杆处于水平位置平衡时,杠杆的重心在图中的_______点。 (3)综上所述,由此可得出的结论是: 。
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