2022年中考物理第一輪復習 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，應根據(jù)實際情況來確定是否需要畫力的作用線及應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）應用杠桿的平衡條件，代入相應的力和力臂，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?。㎜A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。 【對應訓練】 1．下列應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。