最新中考物理专题复习:简单机械

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物理
简单机械
考点一 杠杆的分类及平衡条件(重点)
【例1】(2021·营口)如图所示的工具中,属于费力杠杆的是( B ) A.瓶盖起子 B.食品夹 C.核桃钳 D.起钉锤
【例2】(2021·泰州)如图,在均匀杠杆的A处挂3个钩码,B处挂2个钩码,杠杆 恰好在水平位置平衡。下列操作中,仍能使杠杆在水平位置平衡的是(所用钩码均 相同)( D )
2.在杠杆已经保持平衡状态的条件下,若力或力臂发生变化后,杠杆再次 平衡时,则变化后的力与力臂的乘积仍满足杠杆的平衡条件。
考点二 简单机械作图(重点)
【例3】(2021·赤峰)如图所示,用一根硬棒通过支点O撬起石头,画出石头所 受重力G的示意图,以及力F的力臂L。
【例4】(2021·铜仁模拟)一个工人站在地面上,使用如图所示的滑轮组将重物 从地面提升到楼顶,要求绳子的自由端要向下拉,请你用笔画线代替绳子,画出 滑轮组最省力的绕绳方法。
2.滑轮作图:(1)判断承担物重的绳子段数的方法:①在动滑轮和定滑轮间画
一虚线,与动滑轮相连的绳子数即为承担物重绳子的段数;②已知物重 G 物、动滑 轮重 G 滑和动力 F,则绳子的段数 n=G物+F G滑 ;③已知绳子自由端移动的距离 s 和重物上升的高度 h,则绳子的段数 n=hs 。
(2)根据绳子段数的奇偶性,确定绳子固定端的位置,即“奇动偶定”。①n
6.杠杆再平衡的判断(若F1L1≠F2L2,向乘积大的一边倾斜) 7.计算钩码个数或弹簧测力计示数 8.实验数据分析 实验结论:杠杆平衡条件:动力×动力臂=阻力×阻力臂(或F1L1=F2L2)
【例1】(2021·东营)图甲是某实验小组探究“杠杆的平衡条件”的实验装置。
(1)挂钩码前,杠杆在图甲所示的位置静止,此时杠杆处于平_衡_____(选填“平衡”
【例6】(2021·自贡)用图甲所示的滑轮组运送货物上楼,每件货物重为100 N,
每次运送的量不定,图乙记录了在整个过程中滑轮组的机械效率随货物重力增
加而变化的图象,则动滑轮重为____N10;0当某次运送4件货物时,滑轮组的机械 效率为____%80(不考虑绳重和摩擦)。
【变式练习5】(2021·辽阳)用如图所示的滑轮组,匀速直线拉动水平地面上 重为35 N的物体,手的拉力为20 N,物体移动的速度为0.1 m/s,物体受到地面 的摩擦力为32 N,不计绳重、滑轮组的摩擦,下列说法正确的是( A )
F′,则F′____(选填<“>”“=”或“<”)F。
【方法归纳】1.一般杠杆在转动过程中,力臂(动力臂或阻力臂)会发生改变, 要保持杠杆新的平衡,相应的力就得发生变化,解决这类问题的步骤:①确定 转动前后力臂;②比较转动前后力臂的变化;③根据杠杆平衡条件F1l1=F2l2, 判断相应的力的变化。
为奇数,绳子固定端在动滑轮上;②n 为偶数,绳子固定端在定滑轮上。
考点三 滑轮及滑轮组的相关计算(重难点) 【例5】(2021·通辽)如图所示,重为800 N的物体在100 N的水平拉力F的作用 下,以0.1 m/s的速度沿水平地面向左匀速直线运动了20 s,滑轮组的机械效率 为60%,在此过程中,下列说法正确的是( C ) A.绳子自由端移动距离为4 m B.物体与地面间的滑动摩擦力大小为120 N C.额外功的功率为12 W D.若物体的重力和运动速度不变,只增大水平地面的粗糙程度,则滑轮组 的机械效率会降低
A.先变大,后变小
B.先变小,后变大
C.一直是变大的
D.一直是变小的
【变式练习2】(2021·大连改编)如图所示,推走独轮车之前,先将其撑脚 抬离地面。慢慢抬起的过程中,独轮车属于___省__力__(选填“省力”或“费力
”)杠杆。已知车箱和石头所受的总重力G=1200 N,推车时,双手向上的力 F=____3N00;如果将这些石头偏向车箱前部装载,推车时,双手向上的力为
(1)矿石的重力; (2)矿石浸没在水中受到的浮力; (3)矿石露出水面前,电动机对绳子拉力的功率为2.5 kW,矿石上升过程中的 st图象如图乙所示,求滑轮组的机械效率; (4)如果不计绳重及绳子与滑轮间的摩擦,矿石露出水面后与露出水面前相比, 滑轮组机械效率会如何改变?为什么?
解:(1)由ρ=mV 可得矿石质量:m=ρV=3×103 kg/m3×1 m3=3000 kg;矿石重力:
A.他对重物做了4800 J的功 B.他做功的功率为16 W C.此次简易斜面装置的机械效率为50% D.斜面是一种费力杠杆
【变式练习7】(2021·毕节模拟)如图所示,重为2×104 N的汽车经过一段水 平路面,再以8.75×104 W的功率沿与水平地面成30°角的斜坡匀速向上爬行, 已知斜坡长200 m,斜坡的机械效率为80%,求:
【例2】(2021·河南模拟)测量如图所示滑轮组的机械效率,部分实验数据如下表。
(1)实验过程中,应缓慢拉动弹簧测力计,使钩码竖直向上做匀__速____运动。第1 次实验时,弹簧测力计示数如图所示,为0_.6___N。
(2)第2次实验时所做的有用功为__0_.0_7_5___J,滑轮组的机械效率是__6_2_.5_0 m
=0.52×001m06 J
=2.5×103 N。
实验一 探究杠杆的平衡条件
1.支点处于杠杆中央的目的(减小杠杆自重对实验的影响) 2.实验前杠杆的调平(左高左调,右高右调。注意:实验中不能调节平衡螺母) 3.调节杠杆在水平位置平衡的目的(方便测量杠杆的力臂) 4.多次实验的目的(使实验结论更具有普遍性) 5.弹簧测力计拉力方向由竖直变倾斜,其示数的变化及原因(示数变大____,因 为拉力的力臂变__小__)
(5)图丁中,弹簧测力计处在A点位置时,此杠杆属于___费__力__(选填“省力”或 “费力”)杠杆,请举出它在生活生产中的一个应用实例:_钓__鱼__竿__(_或__镊__子__等__)___ 。
【补充设问】
(6)实验小组在做图丁所示实验时,杠杆在水平变位大置始终保持平衡,当弹簧测力 计在A点处向右上方拉时,弹簧测力计的示数_______(选填“变大”“不变”或“
7.控制变量法的应用: (1)探究滑轮组的机械效率与所吊重物重力大小的关系(控制滑轮组的绕线方式和 动滑轮的重力相同,只改变滑轮组所吊钩码的数量) (2)探究滑轮组的机械效率与动滑轮重力大小的关系(控制滑轮组的绕线方式和所 吊钩码的数量相同,改变滑轮组中动滑轮的数量或换用重力不同的动滑轮) 8.提高机械效率的方法(①采用减轻机械本身的重量和加润滑油减小摩擦的办 法减少额外功;②当额外功一定时,在机械能够承受的范围内尽可能增加每次提 起的物重) 实验结论:在其他条件相同时,动滑轮越重,滑轮组机械效率越低;在其他条 件相同时,所挂重物越重,滑轮组机械效率越高。
G=mg=3000 kg×10 N/kg=3×104 N; (2)因为矿石浸没在水中,所以矿石排开水的 体积:V 排=V=1 m3,由阿基米德原理可得矿石受到的浮力:F 浮=ρ 水 V 排 g=1×103 kg/m3
×1 m3×10 N/kg=1×104 N; (3)由图乙可知,矿石匀速上升的速度:v 矿石=s矿t石 =220ms
= G-F浮 2F

3×104 N-1×104 N 2×1.25×104 N
×100%=80%;
(4)如果不计绳重及绳子与滑轮间的摩擦,矿石
露出水面后与露出水面前相比,相当于增大了提升的物重,有用功增大,而额外功不变,
有用功与总功的比值变大,滑轮组机械效率变大。
考点四 斜面相关计算
【例7】(2021·德阳改编)近期我国长江中下游许多省份因连续大雨发生洪涝 灾害。抗洪抢险小分队成员李军在一次行动中需要帮老百姓把一个质量为240 kg的重物搬到2 m高的车上。为了省力采用5 m的长木板搭了一个斜面(如图所 示)。用1200 N的力用了5 min将重物匀速推到车上。g取10 N/kg,关于此简易 斜面装置,下列说法中正确的是( A )
【变式练习3】(2021·丹东)如图,O是轻质杠杆的支点,杠杆在图中所示位置静 止,请画出阻力F2和所要施加的最小动力F1的示意图。
【变式练习4】(2021·毕节模拟)利用如图所示的滑轮组拉着重为10 N的物体A沿 水平方向做匀速直线运动。请画出滑轮组最省力的绕线情况。
【方法归纳】1.杠杆力臂作图“四步法”:
W
总=Wη有用
=2×106 J 80%
=2.5×106
J;由
W
总=Fs
得牵引力:F=Ws 总
=2.5×106 J 200 m

1.25×104 N。因为 P=Wt
=Ft s
=Fv,所以汽车爬行时的速度:v=FP
=81..7255××110044
W N

7 m/s; (3)汽车做的额外功:W 额外=W 总- W 有用=2.5×106 J-2×106 J=0.5×106 J,
(4)某同学提出,若支点不在杠杆的中点,杠杆的平衡条件是否仍然成立?于是
该小组利用图丁所示的装置进行探究,在杠杆O点处挂上2个钩码,用弹簧测力计
在A点处竖直向上拉,使杠杆在水平位置平衡,此时弹簧测力计示数为____N。以 2.3
弹簧测力计的拉力为动力F1,钩码处绳子拉力为阻力F2,多次改变动力作用点的 位 置 进 行 实 验 发 现 : 当 杠 杆 水 平 平 衡 时 , 发 现 F1L1_>___( 选 填 “ <”“ = ” 或 “>”)F2L2,其原因可能是__杠__杆__自__重__对__杠__杆__平__衡__有__影__响____。
或“非平衡”)状态,要想使杠杆在水平位置平衡,接下来应将杠杆两端的螺母向 __左__(选填“左”或“右”)侧调节。
(2)图乙是一个平衡的杠杆,此时若推动右侧钩码的悬线(如图丙所示),就会发 现杠杆___左__端__下__沉_(选填“左端下沉”“仍然平衡”或“右端下沉”)。
(3)在探究过程中,需要进行多次实验的目的是_避__免__偶__然__性__,__寻__找__普__遍__规__律_____。
A.滑轮组的机械效率为80% B.动滑轮重为5 N C.拉力的功率为2 W D.10 s内物体的重力做功为35 J
【变式练习6】(2021·贵阳模拟)如图甲所示,用电动机和滑轮组把密度为 3×103 kg/m3、体积为1 m3的矿石,从水底匀速整个打捞起来,g取10 N/kg, 水的密度为1×103 kg/m3。求:
实验二 测滑轮组的机械效率
1.实验原理(η=WW有 总 =GFhs )
2.滑轮组绕线或实验装置判断(由 n=hs 确定承担动滑轮及物重的绳子段数,n 为 奇数,从动滑轮开始绕线;n 为偶数,从定滑轮开始绕线)
3.弹簧测力计要匀速竖直拉动的目的(使拉力等于弹簧测力计的示数) 4.绳子自由端移动的距离和物体上升高度的关系(s=nh) 5.有用功、总功和机械效率的计算 6.影响滑轮组机械效率的因素(物体的重力、动滑轮的重力、绳子与滑轮之间的 摩擦力)
A.两侧钩码同时向支点移动一格 B.两侧钩码下方同时加挂一个钩码 C.左侧加挂一个钩码,右侧加挂两个钩码 D.左侧拿去一个钩码,右侧钩码向左移动一格
【变式练习1】(2021·枣庄)如图所示,一根质地均匀的木杆可绕O点自由
转动,在木杆的右端施加一个始终垂直于木杆的作用力F,使木杆从OA位
置匀速转到OB位置的过程中,力F的大小将( A )
=0.1 m/s,由图知,使用的滑轮组,n=2,拉力端移动的速度:v=2v 矿石=2×0.1 m/s
=0.2
m/s,由 P=Fv 可得电动机对绳子拉力:F=Pv
=2.5×103 W 0.2 m/s
=1.25×104
N。滑
轮 组 的 机 械 效 率 : η = W有用
W总
= (G-F浮)h Fs

(G-F浮)h F×2h
(1)汽车运动过程中,克服重力做的功; (2)汽车爬坡的速度; (3)汽车爬坡所受的摩擦力。
解:(1)由题知,斜面倾角为 30°,斜坡长 200 m,则斜面的高度为:h=2s =100 m,
克服重力做的功:W 有=Gh=2×104 N×100 m=2×106 J; (2)由η=WW有总 用 得总功:
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