2022中考物理一轮复习教案-机械和功简单机械

2022中考物理一轮复习教案-机械和功简单机械
一. 教学内容：
机械和功简单机械
【学习过程】
一. 差不多规律、概念
1. 杠杆：在力的作用下绕一固定点转动的硬棒。

注意：杠杆能够是直棒、弯棒、正方体、圆或任意形状的固体，只要受力时不变形，可绕固定点转动。

2. 力臂：从支点到力的作用线的垂直距离叫力臂。

“力的作用线”确实是通过力的作用点,沿着力的方向所引的直线。

力臂不是支点到力的作用点间的连线距离。

画力臂的具体步骤为：
①明确支点所在位置；
②画出力的作用线；
③用几何的方法，过支点向力的作用线引垂线；
④支点到垂线垂足的距离确实是那个力的力臂。

3. 杠杆平稳是指杠杆静止（包括水安静止、倾斜静止）或匀速转动
杠杆平稳条件：动力×动力臂= 阻力×阻力臂。

字母表达式：F1L1＝F2L2
4. 依照动力臂和阻力臂的关系,杠杆可分为：
1）省力杠杆: L1>L2 ,F1<F2,费距离。

例如：轧草刀、裁纸刀、动滑轮、起子。

2）费劲杠杆：L1<L2 ,F1>F2,省距离。

例如：镊子、钓鱼杆、筷子。

3）等臂杠杆：L1=L2 ,F1=F2, 动力和阻力移动的距离相等。

例如：天平、定滑轮、跷跷板。

既省力又省距离的杠杆是没有的。

二. 滑轮
1. 定滑轮：使用时本身不随物体移动的滑轮。

实质上是等臂杠杆（支点在轮心，动力臂和阻力臂差不多上半径），不省力也不省距离。

定滑轮可改变力的方向。

F=G，S=h
2. 动滑轮：使用时本身随物体移动的滑轮
实质是动力臂是阻力臂二倍的杠杆（支点在固定绳端的切点，动力臂是直径，阻力臂是半径）。

F=G/2，S=2h
使用动滑轮理想时省一半力，但多移动一倍距离，不能改变力的方向。

3. 滑轮组
动滑轮和定滑轮组合在一起叫滑轮组。

使用滑轮组，既省力,又能改变力的方向。

在使用滑轮组的时候，若摩擦力不计，重物和动滑轮的总重由几段绳子承担，提起重物所用的力确实是总重的几分之一，动力作用点移动距离确实是阻力作用点移动距离的几倍。

三. 轮轴
1. 轮轴：也是变形的杠杆。

由两个共一个轴的大轮小轮组成。

如图，两个同轴圆拄，横截面是同心圆，如改锥、扳手在使用时差不多上轮轴的变形。

轮半径R：横截面为大圆的半径
轴半径r：横截面为小圆的半径
2. 轮轴省力情形：一样动力都作用在轮上，阻力都作用在轴上，轮半径是轴半径的几倍，动力确实是阻力的几分之一。

平稳条件FR=Gr
延伸拓展
机械名称理想时考虑轮重，忽略摩擦绳重考虑轮重、摩擦、绳重
1. 定滑轮F=G s=h F=G s=h F>G s=h
2.动滑轮F=G/2 s=2h F=（G物＋G动）/2 s=2h F>G s=2h
F>G s= n h
3.滑轮组F=G/n s= n h F=（G物＋G动）/ n
s= n h
【典型例题】
例1. 判定使杠杆平稳时最小的力F是哪个？
解析：依照杠杆的平稳条件，平稳的杠杆力和自己的力臂成反比，最小的力的力臂一定是最大的，因此画出力臂后比较，F2的力臂最大，因此力F2最小。

答案：最小的力是F2。

例2. 判定杠杆在匀速转动时，始终与杠杆垂直的力F的变化？
解析：力和力臂成反比，只要画出在几种情形下力臂的情形，力的大小变化就能判定了。

把重物由于重力给杠杆施加的力做为阻力。

注意：杠杆转动时，力F始终与杠杆垂直，因此动力臂等于那个杠杆的长度始终保持不变。

转动到达水平位置的过程中重物对杠杆的阻力不变，阻力臂变大，因此阻力和阻力臂乘积变大，由于动力臂不变，杠杆要坚持平稳，因此动力F要变大。

在由水平位置连续向上转动时，重物对杠杆的阻力仍旧不变，但阻力臂逐步变
小，由于动力臂保持不变，动力F应逐步变小，保持动力×动力臂= 阻力×阻力臂。

答案：力F先变大后变小
例3. 一根重100牛顿的平均直铁棒放在水平地面上，抬起一端所需最小的力是[] A．50牛顿B．75牛顿
C．25牛顿D．100牛顿
解析：人抬起铁棒一端时，另一端始终与地面接触，是杠杆的支点，重力是杠杆的阻力，因为棒平均，重心在中点，因此阻力臂是一半棒的长度；人抬棒用的力是动力，动力臂是整个棒的长度，代入杠杆平稳公式，动力臂是阻力臂的二倍，因此动力是阻力的二分之一。

答案：选A
例4. 如图所示，杠杆挂上砝码恰好平稳，每个砝码质量相同。

在下列各种情形下杠杆还能保持平稳的是[ ]
A. 左右砝码各向支点移一格．
B. 左右砝码各减少一个．
C. 左右砝码各减少一半．
D. 左右砝码各增加二个．
解析：杠杆水平平稳时，力臂的大小能在杠杆上看出来，依照杠杆的平稳条件动力×动力臂= 阻力×阻力臂，力或力臂必须成比例的改变，杠杆才能坚持平稳。

答案：选择C
例5. 一个质量是60千克的工人在工作台上粉刷楼房外侧，如图所示，上端固定在楼顶，假如动滑轮的质量是2.5千克，工作台的质量是7.5千克，涂料和其他工具的质量是20千克，当他用力使工作台匀速下落时，绳重和摩擦不计，拉力应该为________N。

（g取10牛顿/千克）
解析：人手拉住的那段绳子也算。

因为人和重物、动滑轮一起上升，成了被提升物的一部分，人手拉着的绳子也分担着被提升物的重力，因此分担总重的绳子段数是三段，人、物、动滑轮总质量是90Kg,则总重G=gm=900牛顿，因此一段绳子分担的拉力应该为总重的三分之一300N。

例6.拉力差不多上10N, 摩擦力最大的是?
解析：如图当动滑轮横着使用时，能够将此图转过90度观看。

摩擦力代替了我们熟悉的重力的对滑轮的作用,也确实是我们使用滑轮在此要克服的是摩擦阻力，不是重力。

相应的公式要改作F=f 物/ n 。

但距离的关系仍旧是s= n h 。

图1中的滑轮是定滑轮，F=f 物，f 物=10N 。

图2中的是动滑轮，物与地的摩擦由两段绳子分担，F=2
1f 物，因此f 物=2F=20N 。

答案：摩擦力最大的是图2
例7.小明在学校的分组试验中专门块完成了探究杠杆平稳规律的实验,这时他突然想到,假如杠杆两边挂的不止一个东西呢,会有什么新的规律么,公式会如何修改呢,请你提出猜想,设计验证猜想的实验，包括猜想、实验器材、实验步骤、表格等.
解析：
猜想：杠杆两边仍旧符合平稳规律,只只是一边的力和力臂乘积加起来等于另一边的 实验器材：杠杆一个，铁架台一个，钩码一盒 实验步骤：
1. 在左边适当的不同位置挂两组钩码A 、B ，在右边挂一组钩码C 找平稳，直到平稳
2. 在左边不同的位置重复步骤1，保持右左边两个或两组在不同的位置，而另一侧是一组 实验次数 A 组钩码所受的重
力 A 组钩码的力臂 A 组钩码对杠杆的拉力和力臂的乘积 B 组钩码所受的重
力 B 组钩码的力臂 B 组钩码对杠杆的拉力和力臂的乘积 左侧乘积
相加的和 C 组钩码所受的重
力 C 组钩码的力臂 C 组钩码对杠杆的拉力和力臂的乘积 1 2
F 左1L 左1+F 左2L 左2+┄=F 右1L 右1+F 右2L 右2+┄ 是否正确
例8. 如图所示，起重机质量为1吨，G 是它的重心，它能够吊起的最大质量为2吨，图中ED 为10米，AC 为1米，AB 为4米，BE 为2米，为保证起重机在工作或非工作状态中都可不能翻倒，则加在起重机右侧的配重压铁的质量应为多少？（g 取9.8牛顿/千克）
解析：由上题结论得下表
支点位置左侧受力左侧力和力臂的乘机右侧受力右侧力和力臂的乘机
工作时
B 物重和自重G物·BD+G自·BE 压铁M的自重G M·BC
不工作时
A 物重G自·AE 压铁M的自重G M·AC
由杠杆平稳条件得，
工作时：103千克·g·2米+2×103千克·g·12米=Mg·5米，解得M= 5.2吨
不工作时：103千克·g·6米= Mg·1米，解得M= 6吨
则为保证起重机在工作或非工作状态中都可不能翻倒，则加在起重机右侧的配重压铁的质量应介于5.2吨和6吨之间。

例9. 如图所示，标出了轮半径和轴半径，物体的质量都相同，则最大拉力是？
解析：依照，F1=G/4，F2=3G，F3=G/3，则最大的拉力是F2 。

【模拟试题】（答题时刻：40分钟）
1. 如图1所示，整个装置处于静止状态，两个物体的质量分别为m和M，不计摩擦及绳重。

则地面对质量为M的物体的作用力大小为____________。

图1
2. 铡刀是____________杠杆（填“省力”或“费劲”），其刀口专门锐利是为了增大____________，手柄的部分往往制成粗糙的是为了增大__________。

3. 钢丝钳（俗称“老虎钳”）是人们日常生活中的一种常用工具，它的钳口刻纹是用______________的方法增大摩擦的。

用钢丝钳剪断铁丝时，它是_________杠杆（选填：“省力”、“费劲”、“等臂”）。

4. 如图2所示，杠杆在力F的作用下处于平稳状态，请在图中画出力F的力臂l；若F施力的方向转为竖直向下，要使杠杆在原位置保持平稳，则力F的大小应变___________。

图2
5. 如图3中所示各种滑轮组中，物重差不多上300牛，同时处于静止状态，不考虑动滑轮重，人对绳的拉力分别是：
图3
（1）____________牛；（2）____________牛；（3）____________牛；（4）____________牛。

6. 下列工具中省力杠杆是____________。

费劲杠杆是____________。

等臂杠杆是____________。

（1）镊子；（2）汽车内的刹车闸；（3）铡刀；（4）缝纫机脚踏板；
（5）理发剪刀；（6）天平；（7）剪铁皮剪刀；（8）钓鱼杆；（9）起子。

7. 某杠杆匀速提起重物时，所用动力等于重力的3
，那个杠杆阻力臂跟动力臂之比
4
：=____________。

l l
21
8. 如图4所示装置，假如不计摩擦及滑轮的重力时，用力F=200牛，能提起重物的总重力G=____________。

图4
9. 如图5所示，物体重力G=100牛，l l
=，当杠杆平稳时，则图甲中F=____________，
12
图乙中，F=____________。

图5
10. 某同学用如图6所示的装置验证杠杆的平稳条件，调剂左边钩码的个数和悬挂位置，使杠杆水平平稳时，读出弹簧秤的示数F 1=2.61N ，钩码对杠杆的拉力F 2=1.96N 。

测得支点O 到这两个力作用点的距离OA=25cm ，OB=20cm 。

他将所得数据直截了当代入杠杆平稳条件的公式中，发觉F 1·OA 和F 2·OB 并不相等，从而认为杠杆的平稳条件不一定是F l F l 1122
·· ，那个同学的失误在什么地点？
图6
答：____________________________。

11. 在“研究杠杆的平稳条件”的实验中有两次调剂杠杆在水平位置平稳，第一次是在未挂钩码时调剂杠杆在水平位置平稳，其目的是使杠杆本身的重心在________；第二次在杠杆两边挂上不同数量的钩码，调剂钩码的位置，使杠杆在水平位置重新平稳，其目的是使力臂能够________________。

12. 如图7所示，当F=100牛时，物体匀速运动，则物体所受的摩擦力是（ ）
图7
A. 100牛
B. 200牛
C. 50牛
D. 不能确定
13. 如图8所示，杠杆中的每一小格的长度都相等，每一钩码的质量也相等，同时杠杆处于平稳状态，若在A 处再加挂一个同样的钩码，要使杠杆重新复原平稳，必须（ ）
图8
A. 在B 处加挂一个同样的钩码
B. 在B 处加挂两个同样的钩码
C. 将B 处的钩码移到C 处
D. 将B 处的钩码组移到C 处，再加挂一个同样的钩码
14. 一杆刻度准确的杆秤，若误用了质量较轻的秤砣，那么杆秤表示出来的质量比实际质量（ ） A. 偏大 B. 偏小 C. 相等 D. 或大或小都有可能 15. 在水平地面放置一个重360N 的物体，用如图9所示的滑轮组匀速拉动物体，（不计绳与滑轮的摩擦）拉力F 为40N ，则物体与地面间的摩擦阻力应为（ ）
图9 A. 40N B. 60N C. 120N
D. 360N
16. 在图10中，有一个平均刻度的轻质杠杆在水平位置平稳，物体A 重3牛，现在，弹簧秤示数为（ ）
图10 A. 1牛 B. 2牛
C. 3牛
D. 4牛
17. 如图11所示的杠杆，
O A O B
1
2
，物体重G ，在力F 的作用下，使杠杆保持平稳，F 的大小是（ ）
图11
A. 大于G/2
B. 等于G/2
C. 小于G/2
D. 大于G
18. 如图12所示，一粗细不均的木棒悬挂在O 点恰好平稳，若从悬挂点竖直锯开，则被锯开的两段（ ）
图12
A. 粗细两端一样重
B. 粗端较重
C. 细端较重
D. 无法确定
19. 要用滑轮组将陷在泥中的汽车拉出来，试在图13中画出最省力的绕绳方法。

图13
20. 一根绳子能承担的最大拉力F=800牛，要用滑轮组提起重力G=3300牛的物体，请在如图14所示的图中画出穿绳的方法。

图14
试题答案
1. ()
2. 省力压强摩擦
M m g
3. 增大粗糙程度省力
4. 小
5. （1）150；（2）75；（3）100；（4）60
6. 省力杠杆：2、3、7、9 费劲杠杆：1、4、5、8 等臂杠杆：6
7. 3：4 8. 400 9. 200N 50N
10. OA不是F1的力臂11. 支点从杠杆上测出
12. C 13. C 14. A 15. C 16. B 17. A 18. B
19. 20.。