安徽专用2019中考物理高分一轮第09单元简单机械课件

类型和 臂⑦
大于
阻力臂,
特点 ⑧ 省 力但⑨ 费 距
费力 杠杆:动力臂 小于 阻力臂, 省 离但 费 力
距
离
等臂 杠杆:动力臂 等于 阻力臂,既不 省力 ,也不 省距离
考点知识聚焦
考点二 滑轮
定 滑 实质:定滑轮的实质是 等臂 杠杆
轮 使用定滑轮不能 省力 ,但可以改变拉力的 方向 ;若用一个定滑轮匀速提升一
探究一 功、功率的相关计算
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 省距离 。
图9-2
[答案]如图所示
[解析] 由图知:①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。②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。
������
;若已知动滑轮重力为G动,
仅不考虑摩擦时,拉力F= ������������(G+G 动) ;绳端移动的距离s= 2h
滑 利用滑轮组用n股绳子提起重物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
轮 为h。动滑轮重和摩擦不计:F= ������������G
;不计摩擦但考虑动滑轮重(G动):F���=���(G+G
[答案] 解:(1)如图所示
图9-8
热点考向探究
������ (2)推导:当杠杆在水平位置平衡时,拉力的大小为F= 2sin������ 。 [答案]
(2)在 Rt△OBC 中,
因为∠OBC=θ ,
所以 OC=sin θ×OB, 由题知,OA=1OB,
2
因为杠杆在水平位置平衡,
根据杠杆的平衡条件有:F×OC=G×OA, 即 F×sin θ×OB=G×1OB,
第 9 课时 简单机械
考点能绕① 固定点 转动的硬棒(直棒或曲棒)叫杠杆
考点知识聚焦
支点 杠杆绕着转动的点,一般用字母O表示
五要 素
动力 阻力 动力臂
阻力臂
使杠杆转动的力,一般用字母F1表示 阻碍杠杆转动的力,一般用字母F2表示 从支点到动力作用线的② 距离 ,一般用字母L1表示 从支点到阻力作用线的③ 距离 ,一般用字母L2表示
B.F1<F2<F3
C.F2>F1>F3
D.F2<F1<F3
图9-12
热点考向探究
实验突破
突破 探究杠杆的平衡条件 【考点归纳】 ①让支点位于杠杆的中心:消除杠杆自重对实验的影响。 ②让杠杆在水平位置平衡: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。 ③平衡螺母的调节:左高左调,右高右调;实验开始后,不能再调节平衡螺母。 ④钩码换成弹簧测力计的好处:能直接测出拉力的大小,可以改变用力的方向。 ⑤弹簧测力计由竖直变为倾斜拉杠杆,拉力会变大,因为拉力力臂变小了。 ⑥不同的物理量之间不能相加减,不能说“动力+动力臂=阻力+阻力臂”。
热点考向探究
【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 省力 杠杆。在引擎盖抬起过程中,重力G的力臂逐渐 变短 (选填“变长”或 “变短”)。
图9-10
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[解析]
(1)吸盘所受的大气压力 F0=p0S=1×105 Pa×30×10-4 m2=300 N。 (2)吸盘沿竖直方向刚好被拉离地面,吸盘所受的拉力与大气对吸盘的压力是一
对平衡力,即 FA=F0=300 N,由杠杆平衡条件可得:FA×OA=F×OB,
则 F=������������ ×������������=300 N×������������=100 N。
热点考向探究
【变式1】[2017·杭州节选] 小金将长为0.6 m、质量可忽 略不计的木棒搁在肩上,棒的后端A点挂一个重40 N的物 体,肩上支点O离后端A点为0.2 m,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50 kg,则 此时手压木棒的压力大小为 20 N,肩对木棒的支持力大 小为 60 N。
������������
3OA
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40 N的拉力,将重 100 N的物体匀速提升3 m,则绳端移动的距离为
9 m,动滑轮的重力为 20 N。
图9-11
[解析] 由题图知,n=3, 把物体匀速提升 3 m, 绳子自由端移动的距离是
s=3h=3×3 m=9 m;
图9-13
热点考向探究
(3)由实验得到的结论是 动力×动力臂=阻力×阻力臂(或F1L1=F2L2) 。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0~2.5
N,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
1N2.。5
热点考向探究
实验突破
⑦分析数据总结杠杆的平衡条件:动力×动力臂=阻力×阻力臂,表达式为F1L1=F2L2。 ⑧多次实验的目的:消除实验的偶然性,使实验结论更具有普遍性。 ⑨力臂和最小力的作图。 ⑩生活中常见的杠杆以及杠杆类型的判断。
热点考向探究
例用如图9-13所示的装置做“探究杠杆的平衡条件”实验。 (1)实验开始时,杠杆的位置如图甲所示,为使杠杆在水平位置平衡,应将杠杆的平衡螺母向 右 (选填 “左”或“右”)调节。 (2)如图乙所示,在左刻度线“2”处挂2个钩码,在右刻度线“4”处用调好的弹簧测力计竖直向下拉杠杆, 杠杆在水平位置平衡时,弹簧测力计的示数为F1,将弹簧测力计斜向左拉,杠杆在水平位置平衡时,其示数 F1' > F1;再将弹簧测力计斜向右拉,杠杆在水平位置平衡时,其示数F1″ > F1。(均选填 “>”“=”或“<”)
图9-6
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【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
[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。
图9-7
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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θ,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= 2sin������ 。 (3)试分析说明:当G大小一定,夹角θ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。
【实验拓展】
������������
N × 0.2 252m
m =15
2
2N=15×1.414
2
N≈10.6 N。
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探究二 杠杆动态平衡
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
热点考向探究
【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=0.2 m,AB=0.4 m,将重30 N的物体悬挂在A点,当杠杆在图示位置平衡时,在C点至少需加
10.6 N的拉力。
图9-4
热点考向探究
[解析] 连接 OC,若在 C 端施力 F,当 F 的方向与 OC 垂直时动力臂最大,此时最省 力,OC 为动力臂;根据杠杆的平衡条件,要使杠杆平衡,动力方向斜向上,据此可画 出最小的动力,如图所示: 根据勾股定
[解析]根据杠杆的平衡条件有 F×OB=G×OA,即F×(0.6 m-0.2 m)=40 N×0.2 m,所以F=20 N,即手压木棒的压力 大小为20 N。肩对木棒的支持力大小为 F'=F+G=20 N+40 N=60 N。
图9-9
热点考向探究
【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30 cm2,大气压强为1×105 Pa,AB为轻质杠杆,O为转轴,OA与OB的长度之 比为1∶3,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 300 N,人对杠杆的拉力F为 100 N。
B.阻力臂逐渐变小
C.动力F逐渐变大
D.动力F保持不变
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θ 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θ角后,动力与 杠杆不再垂直,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。
说明
①动力、阻力都是杠杆受到的力,作用点在杠杆上; ②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 当杠杆在动力和阻力作用下④ 静止 衡 条件的关系式为⑤ F1×L1=F2×L2 理