中考物理专题复习讲座3杠杆滑轮斜面的原理与应用试题

杠杆、滑轮、斜面的原理与应用

亲爱的同学们,在初中物理的知识架构中,简单机械与功的综合应用是一个较难的板块,不论是大考还是小考,所占得分值都不少；但这部分内容较多,我们只有把简单机械放在前面讲解,下一讲中才讨论功与机械联合的问题,会涉及到综合应用的问题。本单元在考卷中的分值在10分左右,甚至还会更高一下些；比如可以把探究杠杆的平衡条件作为实验题来考查,还可以把滑轮组的有关计算作为计算题或压轴题来考查,这个板块为必考内容,下面我们来分步讲解,同学们可要留心哟。

特别说明：烦请各位老师,在把本学案打印给学生之前,删除答案部分,谢谢。

一、基础点睛

（一）杠杆

1、杠杆的定义：一根硬棒,在力的作用下能绕着固定点O转动,这根硬棒就是杠杆。杠杆可以是直的硬棒,如撬棒等；也可以是弯的,如下图所示羊角锤、啤酒瓶瓶盖的扳手等,都是曲臂杠杆。

2、明确杠杆的九要素

何为杠杆的九要素呢？可以简单记忆为：三点两臂两力加两线,解释如下：

三点----动力作用点、阻力作用点和支点。

两力----动力和阻力。

两臂----动力臂、阻力臂。

两线----动力作用线、阻力作用线。

3、理解杠杆的平衡

在力的作用下,杠杆处于静止或匀速转动状态时,都属于杠

杆的平衡状态。

如右图所示,小朋友玩跷跷板的过程中,不论

是静止还是处于匀速运动状态,都叫杠杆的平衡。

4、探究杠杆的平衡条件

在什么条件下,杠杆才会平衡呢？

下面我们用

实验进行探究。

右图是常用的探究杠杆平衡条件

的装置图,共分为四步,先调节杠杆

的平衡,接着改变钩码的个数和

力臂的大小连续两次实验,再在左侧改为用测力计斜拉代替钩码,经过几次的实验数据对比,可以得出杠杆的平衡条件：

动力×动力臂=阻力×阻力臂,或写为：F1L1= F2L2

注意：这个平衡条件就是阿基米德发现的杠杆原理。杠杆的平衡不是单独由力或力臂决定的,而是由它们的乘积来决定的。

5、使用杠杆的目的

（1）省力：当动力臂大于阻力臂时属于省力的杠杆,如上图中的撬杠。

（2）、省距离：当动力臂小于阻力臂时属于费力杠杆,我们用它的目的就是为了省距离,例如人在钓鱼时的钓鱼竿,属于费力杠杆。

需要注意的是,即省力又省距离的杠杆是没有的。

6、曲臂杠杆

在实际当中,杠杆好多都是曲臂的,这时我们要

注意找准它的力臂。如右图所示的刹车的脚踏板,

常用的指甲剪刀,都是曲臂的杠杆,请你找出

它们的动力臂与阻力臂好吗？

（二）滑轮

1、滑轮的定义与形状

滑轮是轮边有槽,可以绕中心轴转动的轮子,可以组装

成动滑轮与定滑轮及滑轮组,如右图所示。

图1为动滑轮,可以省力；图2为

定滑轮,可以改变用力方向；图3为

滑轮组,有3段绳子承受重力,图4

也是滑轮组,有2段绳子承受重力,但可以改变用力方向。

2、滑轮的省力规律：

如右图所示,定滑轮实质

是一个等臂杠杆,它的动力

臂等于阻力臂,在不计摩擦

的情况下是不省力的；如乙

图所示,动滑轮的实质是

一个动力臂为阻力臂2倍

的杠杆,在不计摩擦和轮子自重的情况下,可以省力一半；在初中,最多只能遇见两

动两定组成的滑轮组,如上图所示,在不计轮重、绳子重和摩擦的情况下,动

力等于物种的1/5,同时,绳子自由端拉伸的距离,也为货物上升高度的5倍

,请同学们记住这个规律,接下来还会用到。

（三）斜面

简单机械中还有一类就是斜面,也是常见的

省力工具,如右图所示。

可以这样理解,在不计摩擦的情况下,斜面长若是高的n倍,动力F就是物重的

1/n,可见,在公路有上坡时,α角越小时,斜面的长与高的比值就越大,因此越省力,我们想一想,你在实际当中遇见或用过斜面吗？

还有一种可以省力的简单机械----轮轴,比如

去用来打井水的辘轳,我们只作为了解,不去详

细讨论,如右图所示,它实际是一个可以连续

转动的杠杆。

二、夯实小练

同学们,我们上面讨论了几种常见的简单机械,你对简单机械的基础知

识可能把握透彻呢？本讲的知识点可是重点哟,下面我们来上几题,让你们

小练一把吧。

1、如图所示,轻质杠杆的支点在O点,在杠杆A点用力F1竖直向上拉。请画出拉力F1的力臂和作用在杠杆上阻力F2的示意图。

1题图

2、如图所示的杠杆中,动力的力臂用L表示,图中所画力臂正确的是（）

答案：D；此题考查我们对力臂理解,从支点到力的作用线的垂直距离。

3、如图所示,物体M放在水平桌面上。现通过一动滑轮（质量和摩擦均不计）在绳子自由端施加一拉力F,拉着M向左做匀速直线运动,此时弹簧测力计（质量可忽略）示数为10N．若在M上加放一物块m,要保持M向左继续做匀速直线运动,需在绕过动滑轮绳子的自由端施加一拉力F′,则（）

A.M运动时受到向左的摩擦力

B.加放m前,M受到20N的摩擦力

C.加放m前,M受到10 N的摩擦力

D.加放m后,力F′保持10N不变

答案B；解析：力F通过一个动滑轮拉着M向左匀速运动时,F的大小等于弹簧测力计的示数,并且M受到向左2×10N＝20N的拉力作用,而M受到向右的摩擦力与向左的力为平衡力,因此加放m前M受到20N的摩擦力,故AC 错误,B正确；

若在M上加放一个物体m,在绳自由端施加力F′使M和m向左匀速运动,此时物体m不受摩擦力作用,由于物体对地面的压力增大,所以M受到地面的压力增大,故力F′大于10N,故D错误。

4、.如图所示,现将重为5N的物体A沿长1.2m,高0.6m的斜面匀速从底端拉到顶端,在此过程中,F的大小为（）牛。（不计摩擦）

解答：利用斜面上的省力规律：

1.2:0.6=F:G 解得：F=

2.5N

（注：图中的3牛是考虑摩擦是的实际用力）

三、经典呈现：

为了让广大考生对本次课程所涉及到的知识点进一步了解,我们收集了近两年的经典题目,主要是考卷中的压轴题,展示给广大考生,开拓我们的视野,训练我们的发散思维能力,以便轻松应对考试。

1.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,让棒缓慢匀速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

B.阻力臂逐渐变小

C.动力和动力臂的乘积逐渐变大

D.阻力阻力臂的乘积逐渐减小

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,故B错误；

（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后,力与杠杆不再垂直,所以动力臂变小,故A错误；

根据杠杆平衡的条件可得,阻力与阻力臂的乘积增大,故动力动力臂的乘积也逐渐变大,故C正确,D错误。

2.如图所示的均匀木条AOB,AO＝OB,在O点系一绳并挂起,先使AO保持水平,然后放手,则在刚放手的瞬间,木条将会（）

A.A端向上运动

B.A端向下运动

C.保持平衡不动

D.不能确定

答案：B; 解析：两边木条的重力产生了转动力矩,两重力相等,由图可知,OA边的力臂要大,故OA边的力矩也大,A端将向下运动。