2017屆中考科學培優(yōu)講義 專題集訓 第12講 簡單機械試題

第12講簡單機械知識梳理【復習重點】杠桿杠桿指能繞某一固定點轉(zhuǎn)動的硬棒。注意：一切可以繞某固定點轉(zhuǎn)動的剛性物體，都可以看成杠桿。杠桿的五要素：支點、動力.、阻力F2、動力臂1「阻力臂12。注意：杠桿畫力臂時，要先找支點,再畫力的作用線，然后畫從支點到力的作用線的垂線。杠桿的平衡杠桿的平衡狀態(tài)指杠桿處于靜止狀態(tài)或勻速轉(zhuǎn)動狀態(tài)。杠桿處于平衡狀態(tài)時滿足條件：動力X動力臂=阻力X阻力臂，即F1X11=F2X12o杠桿的分類和應用種類力臂關系力的關系特點應用舉冽省力杠桿aFj<F2省力、費距離鋌刀.羊角錘.起子等費力杠桿Fj>F2費力s省距離縫紉機踏板、鏟車的連桿等等臂杠桿Fi=F-2不省力也不費力天平、定滑輪等研究杠桿的平衡條件實驗為了便于直接從杠桿上讀出力臂的大小，可通過調(diào)節(jié)杠桿兩端的平衡螺母使杠桿處于水平平衡位置，此時鉤碼對杠桿的作用力方向與杠桿垂直。通過多次改變鉤碼數(shù)量和力臂大小取得平衡并記錄和處理實驗數(shù)據(jù)，可得出杠桿平衡條件的結(jié)論。定滑輪、動滑輪與滑輪組定滑輪定滑輪的實質(zhì)是等臂杠桿，定滑輪的特點是不能省力但能改變動力的方向。不考慮摩擦和繩重時（理想條件），F(xiàn)=G湯。物動滑輪動滑輪的實質(zhì)是動力臂是阻力臂兩倍的省力杠桿，動滑輪的特點是能夠省力但費距離、不能改變1動力的方向。若不考慮摩擦和繩重、動滑輪重時，拉力等于物重的一半，即7=G物；若不考慮摩擦2物1和繩重而只考慮動滑輪重時，拉力等于物體和動滑輪總重的一半，即F=r（G物+G丿。2物動滑輪組滑輪組是定滑輪和動滑輪的組合裝置，其特點是既能省力又能（不是一定）改變力的方向。若不1考慮摩擦和繩重、動滑輪重時，拉力與物重的關系：F=—G物（n為分擔物重的繩子股數(shù)）；若不考n物1慮摩擦和繩重但要考慮動滑輪重時，存在下列關系：F=（G物+G丿。n物動滑輪組的繞繩方法:確定n后，遵循“偶定奇動”的原則確定固定端，從內(nèi)往外繞；自由端確定的話，也可從外往內(nèi)繞。對于滑輪組要注意關注繩子股數(shù)n。水平方向使用滑輪組時，要能夠轉(zhuǎn)換或換位。斜面斜面也是一種簡單機械，也屬于一種杠桿的變形。WGh如圖所示的斜面，當斜面光滑時，有Fl=Gh,n=匸有用x100%=x100%=100%；當斜面存在WF1總WGhGh摩擦時，有F1=Gh+f1，n=有用x100%=——x100%=x100%WF1Gh+f1總機械效率有用功指為達到某一目的必需要做的功。額外功指雖然不需要，但又不得不做的功，也叫無用功?？偣χ赣杏霉εc額外功的總和，即總功=有用功+額外功。有用功跟總功的比值叫作機械效率:Wn=有用x100%。|W總【復習難點】杠桿的五要素中支點和力臂的確定。滑輪和斜面等簡單機械的機械效率的計算。易考點】杠桿平衡條件的理解、應用和探究實驗?；喗M的特點，滑輪組的機械效率計算，滑輪組結(jié)合浮力、壓強等知識點的綜合題型考點精析考點一杠桿例1、【內(nèi)江】如圖所示為某商店里使用的一種放在水平桌面上的案秤示意圖。它的工作原理與天平相同，不過兩臂長度不等。秤盤調(diào)零螺絲IM輕碼秤桿砥碼盤秤盤調(diào)零螺絲IM輕碼秤桿砥碼盤由圖可知，該案秤秤桿的分度值為go現(xiàn)將游碼放在秤稈的“零刻度線”處，把被測物體放在左邊的秤盤中，當該砝碼盤上的槽碼的質(zhì)量為mi時，秤桿處于平衡狀態(tài)；如果將被測物體和槽碼對調(diào)位置，發(fā)現(xiàn)當左邊的秤盤中槽碼的質(zhì)量為m2時，秤桿又處于平衡狀態(tài)，則被測物體的質(zhì)量為?！窘忸}思路】(1)由圖知，案秤秤桿是將200g分成4份，每一份為50g,則該案秤秤桿的分度值為50go(2)設被測物體的質(zhì)量為m，力臂為1「Jo當把被測物體放在左邊的秤盤中，由秤桿平衡可

1m得mg1=mg1，即t1=―①，如果將被測物體和槽碼對調(diào)位置，由秤桿平衡可得mg1=mg1,1121m212221m即廣二②,1m1m即廣二②,1m22由①②兩式聯(lián)立可得j二-mm2【參考答案】(1)50(2)*mm12【方法歸納】本題考查了學生對杠桿平衡條件的掌握和運用，要會利用兩種情況下的秤桿平衡列方程求解?！疽族e誤區(qū)】本題涉及力臂11、12為過渡量，不必知道量的大小，在聯(lián)立方程組時會被消掉，解題中不要為11、12的具體數(shù)值而糾結(jié)?？键c二滑輪組及其機械效率例2、【呼和浩特】如圖所示，用相同的滑輪不同的繞法提起相同的重物，摩擦力可以忽略不計在物體勻速上升的過程中()甲乙

甲圖省力，機械效率甲圖大甲圖省力，機械效率一樣大乙圖省力，機械效率乙圖大乙圖省力，機械效率一樣大1W【解題思路】甲圖：n=3,s=3h,摩擦力忽略不計，則F=(G+G),n=有用X13動1W總Gh100%=-Gh+Gh100%=-Gh+Gh動x100%二G+G動Gx100%；乙圖：n=2,則s=2h，摩擦力忽略不計，%(G+*%(G+*WGh=有用x100%=x100%=2W總Gh+Gh動G+GX100%；Fi<F2,n動1=n2，以甲圖省力,機械效率一樣大?！緟⒖即鸢浮緽【方法歸納】分析兩種滑輪的省力情況的關鍵是判斷分擔物重的繩子股數(shù)n；判斷其效率大小則利W

用nW

用n二有用x100%=1WGh+Gh總動x100%=x100%進行分析。G+G動【易錯誤區(qū)】本題中的推導公式n巳用【易錯誤區(qū)】本題中的推導公式n巳用x100%=一Gh一x100%=一-一WGh+GhG+G總動動x100%的前提WGhG是摩擦和繩重不計,否則只能用如下公式：n=—有用x100%=x100%=x100%。是摩擦和繩重不計,WFnnFn總

考點三斜面及其機械效率例3、【安徽】如圖所示，有一斜面長為L,高為h,現(xiàn)用力F沿斜面把物重為G的物體從底端勻速拉到頂端。已知物體受到斜面的摩擦力為f,則下列關于斜面機械效率n的表達式中，正確的是()【解題思路】已知斜面的高為h,物體的重力為G,斜面長為L,拉力為F,斜面的摩擦力為f,所以有用功W以有用功W有用=Gh，總功Wa=FL，則機械效率n有用總WGhGh有用x100%=——x100%=x100%。WFLGh+fL總【參考答案】D【方法歸納】利用斜面工作時，物體被升高所做的功是有用功，克服斜面摩擦所消耗的功是額外功總功是拉力沿斜面所做的功?！疽族e誤區(qū)】計算時要注意摩擦力所做的功即額外功的計算，還要明確總功應等于有用功與額外功之和。探究提升例1、【丹東】某科學興趣小組的同學，利用如圖所示的裝置來探究“杠桿的平衡條件”。在實驗前應調(diào)節(jié)杠桿兩端的平衡螺母，使杠桿在水平位置平衡，這樣做的好處是。若實驗前杠桿如圖甲所示，可將杠桿兩端的平衡螺母向（填“左”或“右”）調(diào)節(jié)，以使杠桿在水平位置平衡。（2）調(diào)節(jié)完畢后，在杠桿B點掛3個質(zhì)量相同的鉤碼，如圖乙所示，那么在杠桿的D點掛個質(zhì)量相同的鉤碼，才能使杠桿恢復水平位置平衡。當杠桿平衡后，將B、D兩點下方所掛的鉤碼同時向支點0靠近1個格，那么杠桿（填“能”或“不能”）在水平位置保持平衡。（3）實驗中若不在D點掛鉤碼，而在杠桿的A點或C點使用彈簧測力計使杠桿在水平位置平衡，為使彈簧測力計的示數(shù)最小，應使彈簧測力計掛點，且拉力的方向?！窘忸}思路】（1）實驗時讓橫桿AB在水平位置平衡，力臂在杠桿上便于測量力臂大小，杠桿的重心通過支點，可以消除杠桿自重對杠桿平衡的影響。若開始實驗前發(fā)現(xiàn)左端下沉，右端上翹，可將杠桿兩端的平衡螺母向右端移動。（2）—個鉤碼的重力為G,設杠桿一個小格代表1,根據(jù)杠桿平衡條件F]1]=F212可得3GX41=nGX31,解得n=4。當杠桿平衡后，將B、D兩點下方所掛的鉤碼同時向支點0靠近1個格，則杠桿左端：.11=3GX31=9G1，杠桿右端：樣1「4GX21=8G1，則F111MF1,即杠桿不能在水平位置保持平衡。（3）根據(jù)杠桿平衡條件F1=F1可知：在阻力和阻力臂221122一定時，要使動力最小，動力臂要最大；在杠桿的A點和C點中A點的力臂最長，則施加的力最小,拉力方向豎直向上?！緟⒖即鸢浮浚?）便于測量力臂（或消除杠桿自重對實驗的影響）右（2）4不能（3）A豎直向上（或垂直杠桿向上）【方法歸納】分析出杠桿所受的力及對應的力臂，將已知條件代入便可。力豎直作用在杠桿上，力臂最長，力最小?！疽族e誤區(qū)】第（3）題要求的是“最小的力”，即要求力臂最長。【考點范圍】探究杠桿的平衡條件實驗。例2、小雪和小紅在“測滑輪組機械效率”的實驗中，一起組裝好了如圖甲所示的實驗裝置,他們分別記下了鉤碼和彈簧測力計的位置。⑴小紅向上拉動彈簧測U力計，使鉤碼升高，并由彈簧測力計讀出拉力為0.5N，同時小雪⑴小紅用刻度尺測出鉤碼提升的高度為0.1m,測量數(shù)據(jù)準確無誤，其余被測物理量和計算的數(shù)據(jù)如下表所示。鉤碼重/汽彈簧測力計提升的高度「加有用功/J總功/J機械效率2CL4CL20.2100%小雪和小紅測得滑輪組的機械效率為100%，他們意識到出現(xiàn)了錯誤，請你幫助他們找出原因：。該滑輪組的機械效率實際為。若提升鉤碼重增加到6N,則該滑輪組機械效率將(填“變大”“變小”或“不變”)。有同學想進一步探究滑輪組的機械效率是否與滑輪組中細繩的繞法有關。根據(jù)探究目的，他們先通過實驗測算出如圖乙所示的滑輪組的機械效率，請你在圖丙中畫出下一步實驗所需的繞線方式?！窘忸}思路】(1)測量滑輪組的實驗中應該豎直勻速拉動彈簧測力計。(2)動滑輪被5根繩子承擔，拉力移動的距離就是物體和動滑輪移動距離的5倍，因此彈簧測力計提升的高度錯了，應為05m。WGhG2N(3)滑輪組的機械效率：n二韋有用===x100%=80%。(4)使用滑輪組時，做的WFnhFn0.5Nx5總額外功不變，增加鉤碼的重，增大了有用功，因此機械效率會變大。(5)圖乙與動滑輪相連的繩子段數(shù)為2段，則改變繞法，即與動滑輪相連的繩子段數(shù)為3段時，根據(jù)“奇動偶定”的原則繞線，繩子的起始端系在動滑輪的掛鉤上?！緟⒖即?/p>