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初中物理簡單機械講解

教育 更新时间:2024-12-19 01:08:20

初中物理簡單機械講解?中考總複習:簡單機械(基礎),現在小編就來說說關于初中物理簡單機械講解?下面内容希望能幫助到你,我們來一起看看吧!

初中物理簡單機械講解(初中物理暑假補習簡單機械)1

初中物理簡單機械講解

中考總複習:簡單機械(基礎)

【考綱要求】

1、知道杠杆定義及杠杆的五要素(支點、動力、阻力、動力臂、阻力臂);

2、會畫力臂理解杠杆平衡條件,并能區别實際生活中的省力、費力及等臂杠杆;

3、理解定滑輪、動滑輪實質,理解滑輪組。

【知識網絡】

【考點梳理】

考點一、杠杆

1、杠杆的概念:一根在力的作用下能繞着固定點轉動的硬棒就是杠杆。杠杆的五要素是:支點、動力、阻力、動力臂和阻力臂,杠杆可以是直的硬棒,如撬棒等;也可以是彎的,如羊角錘。

2、杠杆的力臂

力臂的畫法:

(1)明确支點,用O表示 ;

(2)通過力的作用點沿力的方向畫一條直線;

(3)過支點O作該力的作用線的垂線;

(4)用兩頭帶箭頭的線段标示出支點到力的作用線的垂線段,寫上相應的字母L1(或L2)。

3、杠杆的平衡條件:杠杆在力的作用下保持靜止或勻速轉動,杠杆就處于平衡狀态。

要點诠釋:

杠杆的平衡條件:

  動力×動力臂=阻力×阻力臂,用公式表示為F1L1= F2L2

  注意:杠杆的平衡不是單獨由力或力臂決定的,而是由它們的乘積來決定的。

杠杆分類

  (1)省力杠杆:L1>L2,F1<F2

  這類杠杆的特點是動力臂L1大于阻力臂L2,平衡時動力F1小于阻力F2,即用較小的動力就可以克服較大的阻力。但是實際工作是動力移動的距離卻比阻力移動的距離大,即要費距離。如撬起重物的撬棒,開啟瓶蓋的起子、鍘草用的鍘刀等,都屬于這一類杠杆。

  (2)費力杠杆:L1<L2,F1>F2

  這類杠杆的特點是動力臂L1小于阻力臂L2,平衡時動力F1大于阻力F2,即要用較大的動力才能克服阻力完成工作,但它的優點是杠杆工作時,動力移動較小的距離就能使阻力移動較大的距離。使工作方便,也就是省了距離。如縫紉機踏闆、挖土的鐵鍁、大掃帚、夾煤塊的火鉗,這些杠杆都是費力杠杆。

  (3)等臂杠杆:L1=L2,F1=F2

  這類杠杆的動力臂L1等于阻力臂L2,平衡時動力F1等于阻力F2,工作時既不省力也不費力,如天平、定滑輪就是等臂杠杆。

考點二、滑輪

1、定滑輪:如下圖甲所示,我們可把一條直徑看成杠杆,圓心就是杠杆的支點,因此,定滑輪實質是等臂杠杆。定滑輪的特點是它的轉軸(支點)不随貨物上下移動。

2、動滑輪:如下圖乙所示,特點是它的轉動軸會随物體上下移動,它實質是動力臂為阻力臂2倍的省力杠杆,它的轉動軸是阻力作用點。

  

   3、定滑輪和動滑輪的作用

  使用定滑輪雖然不能省力,但可以改變用力方向,給工作帶來方便。

  使用動滑輪可以省力,但要多移動距離。

4、滑輪組:由定滑輪和動滑輪組裝起來的,既可省力又可以改變用力方向,但費距離。在使用滑輪組時,滑輪組用幾段繩子吊着動滑輪,提起物體所用的力就是總重的幾分之一。我們可以在知道或算出滑輪組承擔重物的繩子段數的情況下組裝滑輪組,可以根據“奇動偶定”的原則先确定繩子的一端是挂在動滑輪或定滑輪的鈎上,再由裡向外順次繞線。

【典型例題】

類型一、杠杆

1、如圖所示,做出圖中各杠杆的動力和阻力的力臂。

【思路點撥】杠杆的五個要素:

支點:杠杆繞着轉動的點。

動力:使杠杆轉動的力。

動力臂:從支點到動力作用線的距離。

阻力:阻礙杠杆轉動的力。

阻力臂:從支點到阻力作用線的距離。

【答案與解析】

分析:作杠杆的力臂的方法是:

(1)反向延長各力(或正向延長)。

(2)過支點作延長線的垂線。

(3)标上直角符号和大括号,并标上力臂的字母。

作圖如圖所示。

【總結升華】此題考察了力臂的作法,這是中考物理的一個必考點。

舉一反三:

【變式】下列關于動力F1力臂的作圖中,正确的是( )

A. B. C. D.

【答案】C

2、用一條長2m的扁擔挑物品,前後兩端分别挂有300N和200N的箱子。要使扁擔保持水平平衡,肩應離扁擔前端多遠?

【思路點撥】人在挑水時以肩為支點,兩邊水桶形成杠杆的平衡,由平衡的條件可求得答案。

【答案與解析】

要使兩邊平衡則有:G1L1=G2L2--------①

由題意知:L1 L2=2m--------------②

聯立解得:L1=0.8m

【總結升華】扁擔是杠杆平衡一典型應用,應明确其原理。

舉一反三

【變式】如圖所示一根質地不均勻的木棒橫放在地上,重心為O點 ,擡起它的左端需要200N,擡起它的右端需要300N,則(1)木棒的OA段重還是OB段重?(2)木棒本身重多少N?

【答案與解析】

由已知F1=200N,如圖擡起它的左端應作用在A點;F2=300N,如圖應作用在B點,設木棒重為G,作用在O點

則擡左端時

F1·AB=G·OB  ①

擡右端時

F2·AB=G·OA  ②

由此

故OA>OB,應是OB段重。

由①、②式,G(OB+OA)=(F1+F2)·AB

又OB+OA=AB

故G=F1+F2=500N。

類型二、滑輪

3、如圖是胖子和瘦子兩人用滑輪組鍛煉身體的簡易裝置(不考慮輪重和摩擦)。使用時:

(1)瘦子固定不動,胖子用力FA拉繩使貨物G勻速上升。

(2)胖子固定不動,瘦子用力FB拉繩使貨物G勻速上升。

下列說法中正确的是( )

A.FA<G B.FB<G C.FA=2G D.FB=2G

【思路點撥】圖中一共有三隻滑輪,分析可知,最上面一隻和最下面一隻都是定滑輪,隻起到了改變力的方向的作用,而中間一隻是動滑輪,因為胖子和瘦子拉繩的位置不同,因此,一個省力一個費力,明确了這一點我們就可以判斷它們各自力的關系了。

【答案】C

【解析】讀圖分析可知,上下兩隻都是定滑輪,隻是改變了力的方向,中間一隻為動滑輪,因此可知當裝置勻速運動時,各力的關系為FB=G,FA=FB G,所以FA=2G符合題意。

【總結升華】解決此題的關鍵是要明确圖中三隻滑輪的性質,根據兩人拉力施加的位置分析出各力的大小關系。

舉一反三:

【變式】如圖所示,不計輪與軸的摩擦及滑輪的重力,物體處于平衡狀态時(  )

A.m1=m2 B.m1=2m2 C.m2=2m1 D.m1=4m2

【答案】B

4、如圖所示的裝置中,不計滑輪摩擦,當水平向右的拉力F=5N時,物體恰能勻速的向右運動,求物體所受地面摩擦力的大小。

【思路點撥】由動滑輪的省力情況可知:F自= F輪,在此題中,動力作用在輪上,阻力作用在繩子的自由端。

【答案與解析】

物體勻速向右運動,說明整個裝置處于平衡狀态,如圖甲所示為動滑輪在水平方向上的受力情況,有向右的拉力F,兩段繩子對滑輪向左的拉力(同一根繩子各處的拉力相等),滑輪勻速運動:,則。

          

  如圖乙所示為物體在水平方向的受力情況,受到拉力和摩擦力f的作用,兩者是平衡力,有。因此物體所受地面的摩擦力為2.5N

【總結升華】此題很容易錯誤地得出拉力是摩擦阻力的一半的結論,對于動滑輪,我們不能總是套搬“使用動滑輪能省一半力”的結論,要根據實際情況具體分析。

類型三、知識運用

5、如圖所示,用一細線懸挂一根粗細均勻的輕質細麥稭杆,使其靜止在水平方向上,O為麥稭杆的中點,這時有兩隻大肚皮的螞蟻同時從O點分别向着麥稭杆的兩端勻速爬行,在螞蟻爬行的過程中麥稭杆在水平方向始終保持平衡,則( )

A.兩螞蟻的質量一定相等

B.兩螞蟻的爬行速度大小一定相等

C.兩螞蟻的質量與爬行速度大小的乘積一定相等

D.兩螞蟻對麥稭稈的壓力一定相等

【思路點撥】螞蟻爬行過程中,杠杆始終平衡,說明兩側始終滿足:動力×動力臂=阻力×阻力臂。

【答案】C

【解析】螞蟻爬行的過程中杠杆始終平衡,根據杠杆的平衡條件可得,其中F為螞蟻對杠杆的壓力,等于螞蟻的重量,F=G=mg,由于杠杆在水平方向保持平衡,力臂就等于螞蟻到支點O的距離,将力和力臂代入平衡條件公式中整理得 ,故正确選項為C。

【總結升華】本題通過一個新穎情景的設計,考查了對杠杆條件的理解,在螞蟻爬行的動态過程中,由杠杆平衡條件,判斷與其有關的各因素的變化,在分析中要注意杠杆平衡條件是由力與力臂的乘積決定的,而不是由力的大小或力臂的大小決定的。

舉一反三:

【變式】如圖所示,硬質均勻木條AO長80cm,左端與豎直牆壁連接,可以繞O點自由轉動,木條的A端以細繩懸于B點,木條水平BA與木條垂直,現有一個質量為400g的小物塊在木條上從O點以0.1m/s的速度無摩擦地向右勻速滑動,經與5s到達C點時,細繩恰好斷裂,求:細繩AB所能承受的最大拉力為多少?(木條的質量及物塊的體積均忽略不計)

【答案與解析】小物塊移動的距離

    由杠杆的平衡條件得

    

6、杆秤結構簡單,使用和攜帶都很方便,深受人們的青睐,在我國流傳已上千年,如圖所示,用杆秤測量一條魚的質量,當秤鈎挂在A點,繩鈕挂在O點(支點),秤錘挂在B點時,杆秤處于平衡狀态,AO是10cm,BO是30cm,秤錘的質量是0.5kg(g=10N/kg)

  ①求魚的質量是多少?

  ②有一杆秤看起來破舊不堪,尾部折斷一截,針對這一現象小明和小亮有不同的看法,小明認為:該商販是為了節儉,舍不得買新秤,小亮認為:該商販是故意為之,他的真正目的是坑騙消費者,你認為誰的說法正确呢?請說明理由。

【思路點撥】由圖知O點為支點,由已知可得兩力的力臂,則由杠杆平衡條件可求得魚的質量。

【答案與解析】

①根據杠杆平衡條件:  即

    

  ②小亮的觀點正确,秤的尾部缺少一截支點右側杆的重心向移動,使零刻點右移,所以稱量值的實際值偏大。

【總結升華】杆秤上能自由移動秤砣的位置,秤砣右移,使其力臂加長,增加秤杆順時針轉動的作用,示重加大;反之秤砣左移,示重變小。

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