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1、第9课时简单机械考点知识聚焦考点一杠杆简图定义 能绕转动的硬棒(直棒或曲棒)叫杠杆固定点考点知识聚焦五要素支点杠杆绕着转动的点,一般用字母O表示动力使杠杆转动的力,一般用字母F1表示阻力阻碍杠杆转动的力,一般用字母F2表示动力臂 从支点到动力作用线的,一般用字母L1表示阻力臂 从支点到阻力作用线的,一般用字母L2表示说明动力、阻力都是杠杆受到的力,作用点在杠杆上;动力、阻力的方向不一定相反,但它们使杠杆转动的方向相反杠杆平衡当杠杆在动力和阻力作用下或匀速转动时,我们就说杠杆平衡了;杠杆平衡条件的关系式为,这个平衡条件就是阿基米德发现的杠杆原理距离距离静止F1L1=F2L2考点知识聚焦杠杆的类型
2、和特点杠杆:动力臂阻力臂,力但距离杠杆:动力臂阻力臂,距离但力杠杆:动力臂阻力臂,既不,也不省力大于省费费力小于省费等臂等于省力省距离考点知识聚焦考点二滑轮定滑轮实质:定滑轮的实质是杠杆使用定滑轮不能,但可以改变拉力的;若用一个定滑轮匀速提升一个重为G的物体,使其上升h高度,不考虑摩擦时,拉力F=,绳端移动距离s=等臂省力方向Gh动滑轮实质:动滑轮的实质是动力臂是阻力臂倍的杠杆使用动滑轮可以,但不能改变。若用一个动滑轮匀速提升一个重为G的物体,使其上升h高度,不考虑滑轮自重及摩擦时,拉力F=;若已知动滑轮重力为G动,仅不考虑摩擦时,拉力F=;绳端移动的距离s=滑轮组利用滑轮组用n股绳子提起重物
3、G,拉力为F,绳子自由端移动的距离为s,物体被提升的高度为h。动滑轮重和摩擦不计:F=;不计摩擦但考虑动滑轮重(G动):F=;s=考点知识聚焦二省力力的方向2hnh考点知识聚焦【点拨】滑轮组中绳子有效股数n的判断方法:只看动滑轮。即数直接与动滑轮相连的绳子的股数即为n的值。其中绳子自由端方向向上的要数上,如图9-1甲(n=3)、乙(n=4)所示,而自由端方向向下的不要数,如图丙所示(n=4)。甲乙丙图9-1例1 2018合肥模拟如图9-2所示为伦敦奥运会女子双人单桨赛艇的照片。赛艇的桨可以理解成是一根杠杆,图中已经画出了此杠杆的支点和动力,请在图中画出阻力F2及阻力臂L2。桨这样设计的优点是。
4、热点考向探究探究一功、功率的相关计算图9-2省距离答案如图所示解析由图知:运动员施加的动力方向是向后的,支点在O点,所以阻力方向也是向后的。从支点作垂直于阻力的线段,就是阻力臂。划桨时,动力臂小于阻力臂,桨是一个费力杠杆,所以桨这样设计的优点是省距离。【变式1】 2018全椒县一模用独轮车搬运砖头(如图9-3所示),请在图中作出抬起车把时最小动力F的示意图。若此时动力臂为阻力臂的3倍,砖头和车总重G为1200N,则最小动力F为N。热点考向探究图9-3答案如图所示400【变式2】 2018安徽模拟如图9-4所示,OABC为一轻质杠杆,O为支点,OA=BC=0.2m,AB=0.4m,将重30N的物
5、体悬挂在A点,当杠杆在图示位置平衡时,在C点至少需加N的拉力。热点考向探究图9-410.6热点考向探究例2 2018蜀山区一模如图9-5所示,重为G的均匀木棒竖直悬于O点,在其下端施一水平拉力F,让棒缓慢转到图中虚线所示位置。在转动的过程中()A.动力臂逐渐变大B.阻力臂逐渐变小C.动力F逐渐变大D.动力F保持不变热点考向探究探究二杠杆动态平衡图9-5答案C解析(1)杠杆在转动的过程中符合杠杆平衡的条件,即阻力为硬棒的重力,大小不变,硬棒在竖直位置时,重力的力臂为0,转过角后,重力力臂(阻力臂)逐渐增大,B错。(2)当硬棒在竖直位置时,F的力臂是杠杆的长度,且力臂最长,当杠杆转过角后,动力与杠
6、杆不再垂直,所以动力臂变小,A错。根据杠杆平衡的条件可得,阻力与阻力臂的乘积增大,而动力臂减小,所以动力逐渐增大,故D错误,C正确。【变式1】2017金华在对汽车的发动机做检修时需要将引擎盖抬起,抬起过程应用了杠杆原理。图9-6乙为引擎盖的受力分析示意图,引擎盖可绕O点自由转动,A为引擎盖重心位置。由图乙可知,该杠杆属于杠杆。在引擎盖抬起过程中,重力G的力臂逐渐(选填“变长”或“变短”)。热点考向探究图9-6省力变短【变式2】如图9-7所示,作用在杠杆一端且始终与杠杆垂直的力F,将杠杆缓慢地由位置A拉至位置B。在这个过程中,力F的大小将()A.不变B.变小C.变大D.先变大后变小热点考向探究图
7、9-7答案C解析拉力F始终与杠杆垂直,动力臂始终等于杠杆的长度,重物在上升的过程中,重力的大小不变,阻力臂逐渐增大,根据杠杆的平衡条件F1L1=F2L2可知拉力变大。热点考向探究探究三杠杆的相关计算例3 2018安庆一模如图9-8所示,一轻质杠杆OB可绕O点自由转动,重为G的重物P悬挂在杠杆的中点A处,拉力F与杠杆夹角为,杠杆在水平位置保持平衡。(1)请在图中画出拉力F的力臂。(2)推导:当杠杆在水平位置平衡时,拉力的大小为F= 。(3)试分析说明:当G大小一定,夹角大小发生变化时,拉力F有没有最小值?若有,求出F最小值的大小。若无,说明理由。图9-8答案解:(1)如图所示热点考向探究(2)推
8、导:当杠杆在水平位置平衡时,拉力的大小为F= 。热点考向探究(3)试分析说明:当G大小一定,夹角大小发生变化时,拉力F有没有最小值?若有,求出F最小值的大小。若无,说明理由。【变式1】2017杭州节选小金将长为0.6m、质量可忽略不计的木棒搁在肩上,棒的后端A点挂一个重40N的物体,肩上支点O离后端A点为0.2m,他用手压住前端B点使木棒保持水平平衡,如图9-9所示,小金的质量为50kg,则此时手压木棒的压力大小为N,肩对木棒的支持力大小为N。热点考向探究图9-9解析根据杠杆的平衡条件有FOB=GOA,即F(0.6m-0.2m)=40N0.2m,所以F=20N,即手压木棒的压力大小为20N。肩
9、对木棒的支持力大小为F=F+G=20N+40N=60N。2060【变式2】2018蚌埠禹会区二模如图9-10所示,将重力不计的吸盘内部空气排尽后与水平地砖完全贴合,已知贴合的面积为30cm2,大气压强为1105Pa,AB为轻质杠杆,O为转轴,OA与OB的长度之比为13,保持杠杆水平,某人在B端用竖直向下的拉力F将吸盘沿竖直方向刚好拉离地砖,则吸盘所受大气压力F0为N,人对杠杆的拉力F为N。热点考向探究图9-10300100热点考向探究热点考向探究探究四滑轮例4 如图9-11所示,不计摩擦和绳重,用40N的拉力,将重100N的物体匀速提升3m,则绳端移动的距离为m,动滑轮的重力为N。图9-119
10、20【变式】用如图9-12所示的三个滑轮分别拉同一物体沿同一水平地面做匀速直线运动,所用的拉力分别为F1、F2、F3,那么下列关系式中正确的是()A.F1F2F3B.F1F2F1F3D.F2F1”“=”或“(3)由实验得到的结论是 。得到实验结论后,利用图乙所示的装置,只借助杠杆上的刻度线,右侧只使用弹簧测力计,左侧只悬挂重物。若弹簧测力计的量程是02.5N,当杠杆在水平位置平衡时,通过计算可知,悬挂的重物最重可达N。【实验拓展】(4)若用F1表示动力,L1表示动力臂,F2表示阻力,L2表示阻力臂。画出实验数据记录表格。热点考向探究动力动力臂=阻力阻力臂(或F1L1=F2L2)12.5答案(4
11、)如下表所示实验次数动力F1/N 动力臂L1/m 阻力F2/N阻力臂L2/m123(5)实验中一般选取杠杆的中央位置为杠杆的支点,这样做的好处是 。(6)实验前调节杠杆在水平位置平衡,这样做的好处是 。(7)下列正在使用中的杠杆:用镊子取砝码、用扳手拧螺母、用钉锤拔钉子,其中用到的工具中属于费力杠杆的是。热点考向探究消除杠杆自重对实验的影响便于从杠杆上直接读出力臂,且避免杠杆自重对实验的影响镊子1. 2012安徽9(2)题2分如图9-14所示,利用动滑轮来提升一个物体,拉力F竖直向上。动滑轮其实就是一个变形的杠杆,请在图中标出它的支点O,并画出F的力臂L。中考真题回顾考点一杠杆作图图9-14答
12、案如图所示2. 2016安徽7题4分拉杆式旅行箱可看成杠杆,如图9-15所示,已知OA=1.0m,OB=0.2m,箱重G=120N。请画出使箱子在图示位置静止时,施加在端点A的最小作用力F的示意图,且F=N。中考真题回顾考点一杠杆作图图9-15答案如图所示解析动力臂最长时,动力最小,支点到动力作用点的距离作为动力臂时动力臂最长,力的方向与动力臂垂直,方向斜向上;根据杠杆平衡条件可得:GOB=FOA,即120N0.2m=F1.0m,解得F=24N。241. 2013安徽14题3分如图9-16所示,轻质杠杆AB可以绕O点转动,在A点用细线悬挂一重物,在B点施加一个竖直向下的动力,使该杠杆在水平位置
13、保持平衡。若将动力的方向改为沿虚线方向,仍使杠杆在水平位置平衡,则 ()A.动力臂增大,动力增大B.动力臂增大,动力减小C.动力臂减小,动力减小D.动力臂减小,动力增大中考真题回顾考点二杠杆动态平衡图9-16D2. 2015安徽2题4分如图9-17所示,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10N的拉力F,使杠杆在水平位置保持平衡,则物重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(选填“增大”“不变”或“减小”)。中考真题回顾图9-1720不变中考真题回顾1. 2014安徽7题3分身高相同的兄弟二人同用一根
14、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9-18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400NB.以O为支点,可计算出兄弟二人承担的压力之比为49C.以O为支点,可计算出兄弟二人承担的压力之比为95D.以弟弟的肩B为支点,可计算出哥哥承担的压力为600N中考真题回顾考点三杠杆的相关计算图9-18中考真题回顾2. 2018安徽21题4分如图9-19甲所示为前臂平伸用手掌托住铅球时的情形。我们可将图甲简化成如图乙所示的杠杆,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的大小。(g取10N/kg)中考真题回顾甲乙图9-19答案解:由图可知,支点是O点,肱二头肌对前臂产生的拉力F1为动力,铅球对手掌的压力即为阻力F2,F压=G,则阻力:F2=G=mg=3kg10N/kg=30N,由图知,L1=OA=0.03m,L2=OB=0.30m,根据杠杆的平衡条件F1L1=F2L2可得:F1OA=F2OB,即:F10.03m=30N0.30m,解得F1=300N。
