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(共45张PPT)
2023年中考物理
一轮考点梳理
第17讲 简单机械
模块四 力学部分
教材链接
人教:八下第十二章P75-P84
教科:八下第十一章P71-P81、P90-P93
数据聚焦 考点梳理
其他简单机械
定滑轮、动滑轮和滑轮组
简单机械
杠杆及杠杆的平衡条件
杠杆的分类
滑轮与滑轮组
杠杆及杠杆的平衡条件
考点 1
概念 在力的作用下能绕着固定点转动的硬棒叫做杠杆 五要素 支点 杠杆可以绕其转动的点,用字母O表示
动力 使杠杆转动的力,用字母F1表示 阻力 阻碍杠杆转动的力,用字母F2表示 动力臂 从支点O到 的距离,用字母l1表示 阻力臂 从支点O到 的距离,用字母l2表示 动力作用线
阻力作用线
杠杆平衡 当杠杆在动力和阻力的作用下处于静止或匀速运动状态时,我们就说杠杆平衡了
平衡条件 动力×动力臂=阻力×阻力臂,即____________
续表
易错提示 (1)力臂是支点到力的作用线的距离,而不是力到作用点的距离。
(2)判断杠杆是否平衡,应比较力和力臂的乘积是否相等,而不是比较动力和阻力的大小。
F1l1=F2l2
方法总结
杠杆的分类
考点 2
类型 省力杠杆 费力杠杆 等臂杠杆
图示
力臂的大小 l1 l2 l1 l2 l1=l2
力的大小 F1F2 F1=F2
特点 省力但_______ 费力但_______ 既不省力也不省距离
应用 铡刀、开酒瓶瓶盖的起子、手推车、钢丝钳等 钓鱼竿、镊子、筷子、理发剪子、缝纫机脚踏板等 托盘天平、定滑轮等
>
省距离
<
费距离
记忆口诀 生活中不存在既省力又省距离的杠杆。
滑轮与滑轮组
考点 3
1.定滑轮、动滑轮和滑轮组
分类比较 定滑轮 动滑轮 滑轮组 示意图
概念 轴的位置固定 不动的滑轮 轴的位置随被拉物体一起运动的滑轮 由定滑轮和动滑轮组合而成的装置
分类比较 定滑轮 动滑轮 滑轮组
概念 轴的位置固定 不动的滑轮 轴的位置随被拉物体一起运动的滑轮 由定滑轮和动滑轮组合而成的装置
实质 _ 杠杆 _ 杠杆 —
特点 不能　　　但是能改变__________ 能省 的力,但不能改变力的方向 既可以省力,又可以改变力的方向
绳端移动距离(s)与物体移动距离(h)的关系 s=______ s=______ s=______
拉力(F)和重力(G)的关系(忽略绳重及摩擦) F=______ F=______ F=__________
应用 旗杆顶部的定滑轮 电动起重机的动滑轮 使用滑轮组提升重物
续表
等臂
省力
省力
力的方向
一半
h
2h
nh
G
G
(G物+G动)
技法归纳 确定承担物重的绳子的段数n的方法：在动滑轮与定滑轮之间画一条水平虚线,与动滑轮相连的绳子段数即为承担物重的绳子的段数n。
2.其他简单机械
斜面 轮轴
示意图
特点 不计摩擦，FL=Gh F1R=F2r
应用 螺旋、盘山公路等 方向盘、水龙头、扳手
1.我们在生活中利用杠杆都是为了省力。 (　　)
2.动力臂与阻力臂之和一定等于杠杆的总长。 (　　)
3.镊子是一个省力杠杆。 (　　)
4.使用滑轮组既能省力又能省距离。 (　　)
5.使用动滑轮一定可以省一半的力。 (　　)
6.将一个箱子匀速直线推上斜面,推力和摩擦力是一对平衡力。 (　　)
易错速判
×
×
×
×
×
×
数据溯源 素材应用
命题点 杠杆类型的判断
命题点 杠杆平衡条件的应用
1.如图所示的是进行赛艇比赛时的情景,人手中使用的船桨是　　　　(选填“省力”“费力”或“等臂”)杠杆；为了省力，可将用力划桨的手　　　　(选填“远离”或“靠近”)支点。
命题点 杠杆类型的判断
费力
远离
RJ八下P79图12.1-4
命题点 杠杆平衡条件的应用
2.如图所示的是工人师傅用独轮车搬运砖块时的情景,独轮车相当于　　　　杠杆,若车和砖块所受的重力G=1 200 N,工人师傅推车时,人手向上的力F的大小是　　　　N。
RJ八下P80
图12.1-8
省力
400
数据剖析 题型突破
题型 一 杠杆平衡条件的应用
题型 二 滑轮组的相关计算
1.(2022·百色)如图所示，轻质细杆可绕竖直墙上的O点转动，末端挂一个重为150 N的物体，拉力F沿水平方向，当θ=45°时，拉力F=　　　　N。若保持拉力沿水平方向，让细杆顺时针缓慢旋转到图中虚线位置，则拉力将_______ (选填“变大”或“变小”)。
题型 一 杠杆平衡条件的应用
150
1
2
3
方法总结
首先确定杠杆的支点、动力、阻力及对应的动力臂和阻力臂,根据杠杆的平衡条件F1l1=F2l2进行分析计算。
变大
2.(2022·潜江)如图所示的是指甲剪的示意图。请在图中画出杠杆ABO以O点为支点时动力F1的力臂l1和阻力F2。(忽略摩擦,保留作图痕迹)
1
2
3
F2
l1
3.(2022·达州)某兴趣小组设计了一个水塔水位监测装置，图甲是该装置的部分简化模型。轻质硬杆AB能绕O点无摩擦转动，AO ∶ OB=2 ∶ 3；物体N是一个不吸水的柱体。打开阀门，假定水的流量相同,物体M对压力传感器的压强p与水流时间t的关系如图乙所示，t2时刻装置自动报警，t3时刻塔内水流完，杠杆始终在水平位置平衡。已知正方体M的密度为6×103 kg/m3,棱长为0.1 m；悬挂物体M、N的轻质细绳不可伸长，g取10
1
2
3
N/kg，ρ水=1.0×103 kg/m3,单位时间内水通过阀门处管道横截面的体积为水的流量。求:
(1)物体M的重力大小。
解：M的体积V=(0.1 m)3=10-3 m3，M的重力G=mg=ρVg=6×103 kg/m3×10-3 m3×10 N/kg=60 N。
1
2
3
(2) t1时刻杠杆A端所受拉力大小。
解：由图分析可知，当在t1时,液面刚好到N的上表面，F=pS=4 000 Pa×(0.1 m)2=40 N；根据力的作用是相互的，F支=F=40 N；对M受力分析：受到支持力，重力和B端绳子的拉力， FB=G-F支=60 N-40 N=20 N；由杠杆平衡原理可得， FA×OA=FB×OB，FA×2=20 N×3，解得FA=30 N。
1
2
3
(3)物体N的密度。
解： t2时对压力传感器的压强为零，则FB′=G=60 N；由杠杆平衡原理可得，FA′×OA=FB′×OB，FA′×2=60 N×3，解得FA′=90 N；此时对N受力分析：重力和A端拉力；所以GN=FA′=90 N；t1时对N受力分析：重力，A端拉力和浮力，F浮=GN-FA=90 N-30 N=60 N，此时N完全浸没，N的体积VN=V排= = =6×10-4 m3；N的密度ρN = = = =1.5×103 kg/m3。
4.(2022·广东)分别使用下图中四种装置匀速提升同一重物,不计滑轮重、绳重和摩擦,最省力的是(　　)
题型 二 滑轮组的相关计算
方法总结
利用滑轮组时,绳端移动的距离s=nh,若不计绳重和摩擦,则绳端拉力F=(G物+G动)。
A
4
5
6
5.(2022·随州)由于热胀冷缩,户外的导线在夏天会变得松弛,冬天又拉得很紧。某些地方用如图所示的滑轮组来控制导线的松紧程度。某次导线对滑轮N的拉力为F,配重水泥块(重为G)被匀速拉升的高度为h(不考虑滑轮自重,绳重和绳与滑轮之间的摩擦)。下列说法中正确的是(　　)
A.M是动滑轮
B.拉力F=2G
C.拉力F做的功为3Fh
D.拉力F移动的速度与配重G上升的速度相同
B
4
5
6
6.(2022·河北模拟)(多选)如图所示，物体M在大小为10 N的拉力F作用下，以0.3 m/s的速度向右匀速运动(不计所有绳重及各个滑轮的摩擦)，若物体M与桌面间的摩擦力为7 N。已知动滑轮重1 N，下列说法正确的是(g取10 N/kg)(　　)
A.物体M受到的重力和支持力是一对相互作用的力
B.物体M运动1 s，克服摩擦所做的功是2.1 J
C.若去掉力F，则物体M将保持静止
D.去掉F后，仍保持物体M静止，物体N的重力可以增加到21 N
BC
4
5
6
数据透视 实验剖析
实验 18 探究杠杆的平衡条件
实验装置
实验注意 事项 (1)选择杠杆中点为支点的原因：消除杠杆自重对实验的影响
(2)实验前调节杠杆水平平衡：通过调节平衡螺母，左高左调，右高右调(实验过程中　　　　调节平衡螺母)
(3)调节杠杆在水平位置平衡的目的：便于测量_______
实验 18 探究杠杆的平衡条件
实验梳理
不能
力臂
实验现象及 数据分析 如图乙所示,弹簧测力计从竖直拉杠杆到倾斜拉杠杆,弹簧测力计的示数变化情况：拉力的力臂变　　，弹簧测力计的示数变_____　　　　
根据杠杆的平衡条件计算：杠杆平衡时,在杠杆两边增减砝码后，杠杆是否依然平衡；计算力或力臂
交流与 反思 (1)将钩码换成弹簧测力计的好处：可以直接测出拉力的大小，实验操作更方便
(2)测量多组实验数据的目的：避免实验的偶然性，使结论具有普遍性
续表
小
大
交流与 反思 (3)杠杆偏转方向判断：若F1l1≠F2l2，则哪边乘积大，杠杆就向哪边倾斜
(4)不能得出正确实验结论的原因：杠杆的支点未在杠杆中点处；杠杆未处于水平平衡状态就读取力臂
实验结论 动力×动力臂=阻力×阻力臂，即F1l1=F2l2
续表
(2022·河北模拟)在“探究杠杆的平衡条件”实验中,实验器材有杠杆(杠杆上每小格均相等)，支架，刻度尺，细线，钩码(质量相同)若干。
(1)若杠杆在使用前出现图甲所示的情况，要使它在水平位置平衡，应将杠杆上的平衡螺母向　　　(选填“左”或“右”)调节至天平在水平位置平衡。
典型示例
左
(2)下列实验步骤中:
①调节杠杆两端的平衡螺母,使杠杆在水平位置平衡。
②计算每次实验中F1l1和F2l2的大小,根据计算结果得出杠杆的平衡条件。
③改变所挂钩码的个数和位置,重复实验。
④记下动力F1、动力臂l1、阻力F2和阻力臂l2的大小,将数据填入表格中。
⑤将钩码挂在杠杆上支点的两边，先改变动力或动力臂的大小，再调节阻力或阻力臂的大小，使杠杆在水平位置重新平衡。
正确的操作顺序是　　　　　　(填写序号)。
①⑤④③②
(3)下表是某同学记录的实验数据。分析表中数据,可得出杠杆的平衡条件是　　　　　　(写数学表达式)。
F1l1=F2l2
实验次数 F1/N l1/cm F2/N l2/cm
1 2 8 4 4
2 4 8 2 16
3 4 12 6 8
(4)①瓶起子、②镊子、③船桨、④克丝钳等在使用过程中,属于省力杠杆的是　　　　(填序号)。
①④
【拓展】图乙是利用杠杆原理的自动控制装置。AOB为一根轻质杠杆，OA∶OB=1∶2，A端用细线挂一个质量为5.4 kg的空心铝球。当铝球浸没在水中，在B端施加竖直向下的拉力F为7 N时，杠杆恰好在水平位置平衡。则铝球受到的浮力为______ N。铝球空心部分的体积为　 　 cm3。
(ρ铝=2.7×103 kg/m3，g取10 N/kg)
40
2×103
数据链接 真题试做
命题点 1 杠杆的分类
命题点 2 探究杠杆的平衡条件
命题点 3 杠杆平衡条件的应用
命题点 4 滑轮及滑轮组
1. 如图所示的工具中属于费力杠杆的一组是(　　)
命题点 1 杠杆的分类
C
1
2
A.①② B.②③ C.②④ D.③④
2.如图所示,在剪断铁丝的过程中,钳子是一个
　　　(选填“省力”或“费力”)杠杆。
省力
1
2
3.探究杠杆的平衡条件
(1)杠杆两端的螺母作用是　 　　　　　。
(2)小明用如图甲所示的装置，进行实验并收集了下表中的数据,分析数据可知,杠杆的平衡条件是　　 　　　　　　　　　　。
调节杠杆平衡
命题点 2 探究杠杆的平衡条件
实验次数 动力/N 动力臂/m 阻力/N 阻力臂/m
1 0.5 0.2 1.0 0.1
2 1.0 0.15 1.5 0.1
3 3.0 0.1 2.0 0.15
动力×动力臂=阻力×阻力臂
(3)小明又用如图乙所示的装置进行实验，请在图中画出拉力F的力臂，弹簧测力计的读数应是　　N。(一个钩码重0.5 N)
2
l
(4)如图丙所示，小红实验时在一平衡杠杆的两端放上不同数量的相同硬币，杠杆仍在水平位置平衡。她用刻度尺测出l1和l2，则2l1　　(选填“>”“<”或“=”)3l2。
【拓展】探究了杠杆的平衡条件后，小红对天平上游码的质量进行了计算，她用刻度尺测出l1和l2(如图丁所示)，则游码的质量为　　　g。
＞
4.小明做俯卧撑时(如图所示)，可将其视为一个杠杆，重心在O点。他将身体撑起时,地面对两脚尖的支持力为250 N，两脚尖与地面的接触面积为60 cm2，双手与地面的接触面积为300 cm2。
(1)画出以B为支点时重力的力臂l。
4
5
命题点 3 杠杆平衡条件的应用
l
G
4
5
(2)如果小明的两脚尖对地面的压强与双手对地面的压强之比为5︰2，地面对双手的支持力为多少
解：因为物体间力的作用是相互的，支持力和压力是一对相互作用力，所以F脚=F脚支=250 N，F手=F手支，则两脚尖与地面的压强p脚=，双手对地面的压强p手=，又因为p脚∶p手=5 ∶ 2，所以∶=5 ∶ 2，则F手= = =500 N。
4
5
(3)小明在1 min内做了30个俯卧撑，每次肩部上升的距离都为0.36 m，则他1 min内克服重力所做的功为多少
解：做一个俯卧撑时,支持力对人做的功W=F手h=500 N×0.36 m=180 J,所以做30个俯卧撑做的功W′=30×180 J=5 400 J。
5.如图所示，一轻质杠杆AB，长1 m，支点在它中点O，将重分别为10 N和2 N的正方体M、N用细绳系于杠杆的B点和C点，已知OC︰OB=1︰2，M的边长l=0.1 m。
(1)在图中画出N受力的示意图。
4
5
G=2N
F=2N
(2)求此时M对地面的压强。
解：设B端受到细绳的拉力为FB，由杠杆的平衡条件得， GN×OC = FB×OB，已知OC∶OB=1∶2 ，则有FB=GN× =2 N× =1 N；根据力的作用是相互的可知，细绳对M的拉力F=FB=1 N ，此时M对地面的压力F压=F支=GM F=10 N 1 N=9 N ， M与地面的接触面积S=l2=(0.1 m)2= 0.01 m2 ，则此时M对地面的压强p= = =900 Pa。
4
5
(3)若沿竖直方向将M左右两边各切去厚度为h的部分，然后将C点处系着N的细绳向右移动h时，M对地面的压强减小了60 Pa，求h为多少。
解：若沿竖直方向将M两边各切去厚度为h后，剩余M的底面积S′=l(l h h)=l×(l h)，剩余M的体积V′=S′l=l2×(l h)，剩余M的密度不变，则剩余部分的重力与原来重力的比值 = = ，所以剩余M的重力GM′= ×GM= ×10 N①。剩余的物体M对地面的压强p′=p Δp= 900 Pa-60 Pa=840 Pa ，剩余M的底面积S′=l×(l h)=0.1 m×(0.1 m h)，地面对剩余的物体M的支持力F支′=
4
5
4
5
F压′=p′S′= 840 Pa×0.1 m×(0.1 m h)②。沿竖直方向将M两边各切去厚度为 h后，将C点处系着N的细绳向右移动h，设此时B端受到细绳的拉力为FB′，由杠杆的平衡条件得，GN×(OC h)=FB′×OB，则有FB′==，即细绳对剩余M的拉力F′= FB′= ③。对剩余M进行受力分析，由力的平衡得，F支′+F′= GM′ ④。将①②③式代入④式得，840 Pa×0.1 m×(0.1 m h)+ = ×10 N，解得h=0.05 m。
6.分析如图所示实验现象得出的结论中,合理的是(　　)
命题点 4 滑轮及滑轮组
A.甲：烧杯内壁有水珠生成，说明甲烷中含有碳元素和氢元素
B.乙：摩擦后的塑料梳子能吸引碎纸屑，说明纸屑与梳子带同种电荷
C.丙：试管中无明显现象，说明CO2与NaOH溶液没有发生化学反应
D.丁：弹簧测力计读数相同，说明使用定滑轮不省力但可以改变力的方向
D

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