中考总复习物理（安徽）8-1第八讲 第一节简单机械课件

这是一份中考总复习物理（安徽）8-1第八讲 第一节简单机械课件，共49页。PPT课件主要包含了第一节简单机械，目录安徽·中考，考点1，绕着固定点转动，动力作用线，阻力作用线，匀速转动，F1L1F2L2，费距离，省距离等内容，欢迎下载使用。
考点 1　杠杆考点 2　滑轮考点 3　轮轴和斜面
命题角度 1　杠杆作图和计算命题角度 2　杠杆动态分析
实验 　探究杠杆平衡条件
1.杠杆的模型(1)定义:在力的作用下能　　　　　　　　的硬棒叫作杠杆,如图所示. (2)杠杆的五要素
ⅰ.　　　　:杠杆绕着转动的固定点,常用O表示. ⅱ.　　　　:作用在杠杆上使杠杆转动的力,常用F1表示. ⅲ.　　　　:作用在杠杆上阻碍杠杆转动的力,常用F2表示. ⅳ.动力臂:从支点到　 　　　的距离,常用L1表示. ⅴ.阻力臂:从支点到　 　　　的距离,常用L2表示. 
2.杠杆平衡(1)定义:当杠杆在动力和阻力的作用下　　　　或　 　　　时,杠杆处于平衡状态,这种状态叫杠杆平衡. (2)条件:杠杆平衡时,动力与动力臂的乘积等于阻力与阻力臂的乘积,用公式表示为:　　　　　　　. (3)对杠杆平衡条件的理解ⅰ.杠杆平衡时,动力臂是阻力臂的几倍,动力就是阻力的几分之一.ⅱ.影响杠杆转动效果的既不是力的大小,也不是力臂的大小,而是力和力臂乘积的大小.
3.杠杆的分类和应用(1)省力杠杆:动力臂　　　阻力臂(L1　　L2),动力　 　阻力(F1　　F2);省力杠杆可以省力,但是　　　 　.举例: 
(2)费力杠杆:动力臂　　　阻力臂(L1　　L2),动力　　　阻力(F1　　　F2);费力杠杆费力,但可以　　　　.举例: 
(3)等臂杠杆:动力臂　　　　阻力臂(L1　　L2),动力　　　阻力(F1　　F2);等臂杠杆既不省力也不费力、既不省距离也不费距离.举例: 
1.滑轮(1)结构:周边有槽、能绕轴转动的小轮.(2)与杠杆的关系:相当于可以连续转动的杠杆.2.定滑轮(1)定义:工作时轴固定不动的滑轮叫定滑轮.(2)工作特点:可以改变力的方向;不省力(忽
略绳重和摩擦,F=　　　),也不省距离(s=　　　,v绳=　　　　). (3)与杠杆的关系(如图):是一个以轴为支点,以轮半径为力臂的　　________杠杆. 
3.动滑轮(1)定义:工作时轴随物体一起移动的滑轮叫动滑轮.(2)工作特点:省力(忽略动滑轮重、绳重和摩擦,F=　　　　;动滑轮重G动不可忽略时,F=　　　　),费距离(s=　　　,v绳=　　　　);　　　改变力的方向. 
(3)与杠杆的关系(如图):是一个以轮直径为动力臂、以轮半径为阻力臂,动力臂是阻力臂2倍的　　　杠杆. 
4.滑轮组(1)定义:定滑轮和动滑轮组合在一起的装置叫作滑轮组.(2)工作特点ⅰ.省力:忽略动滑轮重、绳重和摩擦,用滑轮组提起重物时,动滑轮上有几段绳子承重,提起物体的力就是物重的几分之一,F=　　　　;动滑轮重不可忽略时,F=　　　　. 
ⅱ.费距离:用滑轮组提起重物时,动滑轮上有几段绳子承(技巧:可在动滑轮和定滑轮之间画一条虚线,便于数出n的值,如图)重,绳子自由端移动的距离就是物体上升高度的几倍,s=　　　,v绳=　 　. (技巧:可在动滑轮和定滑轮之间画一条虚线,便于数出n的值,如图)
(3)滑轮组的组装ⅰ.滑轮个数a.若要省力并改变力的方向,n段绳子承重时需要用n个滑轮;b.若要省力但不改变力的方向,n段绳子承重时需要用n-1个滑轮;c.定滑轮和动滑轮最多相差1个.ⅱ.接线方法:“奇动偶定”——当承重的绳子的段数n是奇数时,绳子固定端在下面的动滑轮处;当承重的绳子的段数n是偶数时,绳子固定端在上面的定滑轮处.ⅲ.最省力的绕线:a.不考虑动滑轮重、绳重和摩擦时,n越　　　　,越省力; b.若动滑轮和定滑轮个数相同,则绳端固定在动滑轮上较省力.
上面的讨论针对的都是用滑轮或滑轮组提升重物时的情景,且动滑轮都与重物一起运动.滑轮和滑轮组有很多其他的类型,如图甲、乙、丙,我们可以通过对滑轮进行受力分析来理解. 甲　　　 乙　　　　 丙
如图甲,匀速拉动重物上升时,分析滑轮的受力,其受到竖直向上的拉力F、细绳施加的竖直向下的2个拉力F绳和自身的重力G轮,忽略摩擦和绳重时,同一根细绳上的拉力是相等的,因此有F=2F绳+G轮=2G+G轮. 甲　　　 乙　　　　 丙
如图乙,匀速拉动重物水平向左运动,细绳均看作沿水平方向,分析两个动滑轮整体在水平方向的受力,其受到细绳施加的水平向左的4个拉力F绳和重物施加的水平向右的拉力FG,因此4F绳=FG,其中F绳=F,FG=f(f为地面对重物的滑动摩擦力),因此有F= f;分析定滑轮的受力还可以计算出定滑轮对左侧墙壁的拉力大小为 f. 甲　　　 乙　　　　 丙
如图丙,匀速拉动重物水平向左运动,动滑轮受到细绳施加的水平向左的2个拉力F绳和水平向右的拉力F,因此F=2F绳,分析重物的受力可知F绳=f,所以F=2f. 甲　　　 乙　　　　 丙
对于由单根细绳绕制的滑轮组,当动滑轮受到的细绳的拉力的个数为n,动滑轮运动s轮时,细绳引出的一端运动的距离总是ns轮.如在图乙中,动滑轮左移s轮时,连接动滑轮和定滑轮的3段细绳都要缩短s轮,由于细绳总长度不变,所以从动滑轮引出的细绳变长了3s轮;细绳引出端运动的距离等于动滑轮运动的距离加上引出的细绳变长的长度,即s=4s轮=4sG. 甲　　　乙　　　　 丙
同理,图甲中当F拉着动滑轮上升s时,重物G上升的距离h=2sG;图丙中当重物向左运动sG时,F的作用点运动的距离s= sG. 甲　　　 乙　　　　 丙
1.轮轴(1)结构:由具有共同转动轴的大轮和小轮组成;大轮称为轮,小轮称为轴.(2)工作特点:(如图)ⅰ.改变力的大小:F1R=F2r;ⅱ.改变运动速度: .(3)与杠杆的关系:动力臂和阻力臂分别为R和r的不等臂杠杆.
2.斜面(1)定义:斜面是一个与水平面成一定夹角的倾斜平面.(2)工作特点:(如图)ⅰ.通常可以省力:匀速向上拉动时,F= G+f=G(sinθ+μcsθ).ⅱ.费距离:L= h.
判断以下命题的正误.1.杠杆平衡时,作用在杠杆上的动力和阻力的方向一定相反. (　)2.杠杆平衡时,作用在杠杆上的动力和阻力使杠杆转动的方向一定相反. (　)3.从支点到力的作用点的距离就是力臂. (　)4.剪刀在使用时一定是省力杠杆. (　)5.使用动滑轮一定省力. (　)6.使用动滑轮提升重物时,竖直拉动比斜着拉动省力. (　)7.费力的机械没有实际应用的价值. (　)
类型1　力臂的作图和相关计算例1　[2008安徽,7]如图所示,不计重力的杠杆OB可绕O点转动,重为6 N的物体P悬挂在杠杆的中点A处,拉力F1与杠杆成30°角,杠杆在水平位置保持平衡.请在图中画出拉力F1的力臂,并求出此状态下拉力F1=　　　　N. 【思路分析】　先作出拉力F1的力臂,根据几何关系计算其大小;集齐了“阻力”“阻力臂”和“动力臂”,就可以召唤出“杠杆平衡条件”求解动力了.
例2　[2020合肥45中三模]如图,一把粗细均匀、质量分布均匀的直尺放在水平桌面上,一端伸出桌面,已知伸出桌面部分的长度是全尺长度的 .当在B端挂5 N的重物时,直尺的A端刚刚开始翘起,则此直尺所受重力为　　　　N. 
类型2　最小作用力的作图和计算例3　[2020合肥瑶海区模拟]如图所示,用一根硬棒搬动一个石块,棒的上端A点是动力的作用点,若要用最小的力搬动这个石块,则图中杠杆的支点应在_______点(填写字母,其中DC=BC),并画出此时最小动力F的示意图. 
【思路分析】　当阻力、阻力臂一定时,若要使动力最小,则对应的动力臂应最大.对于作用在杠杆上某一点的沿任意方向的力,不难发现,当力的方向与该点和支点的连线垂直时,力臂最大,最大值等于该点与支点间的线段长;因此,对于作用在杠杆上任意一点的沿任意方向的力,当力的作用点距离支点最远,同时力的方向与作用点和支点的连线垂直时,力臂最大,力最小.
例4　如图所示,高为0.8 m、重为1 100 N的均匀圆柱体木柱的底面半径为0.3 m,将它竖直放在水平地面上,若要使木柱的a点离开地面,至少需要　　　　N的力. 【思路分析】　先作图,再计算.对于立体问题,转化成平面问题更易解决.
杠杆的力臂和最小作用力的作法力臂是支点到力的作用线的距离,即数学课上学过的“点到直线的距离”.作力臂的示意图时:①首先在图中确定杠杆的支点;②然后分析杠杆所受的力,明确动力和阻力,作出动力和阻力的示意图(有时还需适当延长表示力的线段);③再从支点向力的作用线引垂线,标出垂足,从支点到垂足的距离就是力臂;④最后用大括号或箭头标明力臂的范围,并用相应的字母标注.
作最小力的示意图时:①首先找到杠杆上离支点最远的点,这个点一般就是最小力的作用点; ②连接支点和最小力的作用点,从支点到最小力的作用点的距离即为最小力的力臂;③过最小力的作用点作该力臂的垂线,在正确的方向上(动力和阻力使杠杆转动的方向相反,若动力与阻力的作用点在支点同侧,则动力和阻力指向杠杆异侧;若动力与阻力的作用点在支点异侧,则动力和阻力指向杠杆同侧)作出最小力的示意图.
1.[2020四川成都]深蹲运动是靠腿部肌肉收缩产生动力,克服人体上部的重力G,从而达到锻炼目的的(如图甲).图乙是将人体抽象为杠杆的示意图,O为支点,请在图乙中画出G的示意图及其力臂L(A点为人体上部的重心).
2.[2020辽宁葫芦岛]如图甲所示是一个核桃破壳器.破壳时,手柄可以看成一个杠杆,图乙为其简化的示意图.请在图乙中画出: (1)B点受到的阻力F2的力臂l2; (2)作用在A点的最小动力F1及其力臂l1.
3.[2020合肥50中东校三模]如图所示,OA为一轻质杠杆,O为支点,OA=0.8 m,AB=0.2 m,物体重为50 N,人手施加的拉力与杠杆成30°角时,杠杆处于水平静止状态.人手施加的拉力大小为　　　　N.(结果保留一位小数) 
4.[2010安徽,8]如图所示,AOB为一机械设备的简化示意图,我们可以把它看成杠杆(自重不计),已知AO=2OB.固定O点,使OB处于水平位置,此时B 端挂一重为40 N的物体,要使杠杆不发生转动,至少需在A端施加F=　　　　N的力,在图上画出此时力F的方向. 
例5　如图所示,质地均匀的圆柱体在拉力F的作用下,由实线所示位置缓慢转到虚线所示位置,整个过程中,拉力F始终作用于A点且与OA保持垂直(OA为圆柱体横截面的直径),圆柱体在转动过程中不打滑.则下列分析正确的是 (　　)
A.拉力F逐渐变小B.由于拉力F的力臂始终保持最长,拉力F始终保持最小值不变C.拉力F逐渐变大D.拉力F先变小后变大
例6　如图所示,每个钩码质量相等,此时轻质杠杆处于水平平衡状态,下列操作将使杠杆左侧下沉的是(OA>2 cm) (　　)
A.两侧钩码下各加挂一个相同的钩码B.两侧钩码悬挂位置都向O点移动2 cmC.左侧钩码悬挂位置远离O点 ,右侧钩码悬挂位置远离O点D.左侧钩码下加挂一个相同的钩码,右侧钩码悬挂位置远离O点【思路分析】　
5.如图,用一个始终水平向右的力F把杠杆OA从图示位置缓慢拉至接近水平的过程中,力F的大小将 (　　)A.变大　　B.不变　　C.变小　　D.不能确定
6.[2021预测]如图,用竖直向上的力F抬起一根放在水平地面上的均匀木棒的一端,使木棒绕另一端缓缓转动.关于这一过程,下列说法正确的是 (　　)A.F的力臂逐渐变小B.F逐渐变小C.F和它的力臂的乘积保持不变D.地面对木棒的支持力逐渐变小
7.[2020四川宜宾]如图所示,先调节杠杆水平平衡,再保持杠杆左边A处所挂钩码的位置和个数不变(每个钩码重0.5 N,杠杆每格长5 cm),用弹簧测力计分别在杠杆右边的不同位置竖直向下拉杠杆,使杠杆保持水平平衡,记录每次弹簧测力计的示数F和对应悬挂位置到支点O的距离L,作出F-L的关系图像,其中正确的是 (　　)
A B C D
例7　某实验小组在做探究杠杆平衡条件的实验. 甲　 　　 　乙　　 　　　 丙 　　　　 丁(1)如图甲所示,实验前,杠杆左端下沉,则应将左端的平衡螺母向　　　　(选填“左”或“右”)调节,直到杠杆在水平位置平衡,目的是便于测量　　　　. 
(2)如图乙所示,杠杆上的刻度均匀,在A点挂4个钩码,要使杠杆在水平位置平衡,应在B点挂　　　　个相同的钩码;当杠杆水平平衡后,将A、B两点下方所挂的钩码同时朝远离支点O的方向移动一小格,则杠杆　　　　(选填“左”或“右”)端将下沉.  甲　 　　 　乙　　　 丙 　　　　 丁
(3)如图丙所示,若不在B点挂钩码,改用弹簧测力计在B点向下拉杠杆,使杠杆保持在水平位置平衡,当测力计从a位置转动到b位置时,其示数将　　　　. (4)如图丁所示,已知每个钩码重0.5 N,杠杆上每小格的长度为2 cm,当用弹簧测力计在C点斜向上(与水平方向成30°角)拉杠杆,使杠杆在水平位置平衡时,拉力F的力臂大小为　　　　cm,弹簧测力计示数的大小为　　　　N.   甲　 　　 　乙　　　 丙 　　　　 丁
(5)在图丁所示的情景中,如果弹簧测力计改为竖直向上拉杠杆,使杠杆缓慢向上移动一小段距离,则此过程中弹簧测力计的示数将　　　　.  甲 乙 丙 丁
(6)同学们还想探究“支点不在杠杆中点时杠杆的平衡条件是否成立”,他们用如图戊的装置进行实验,发现在杠杆右侧的不同位置,用弹簧测力计竖直向上拉,使杠杆在水平位置平衡时,测出的拉力大小都与杠杆平衡条件算出来的不相符,其原因是　　　　 　　　 　. 
杠杆的自重对实验有影响
(7)另一个小组的小丽想探究当动力和阻力在杠杆同侧时杠杆的平衡情况,于是她只在杠杆右侧悬挂钩码,结果杠杆转至竖直位置;如图己所示,小丽在A点施加一个始终水平向右的拉力F,却发现无论用多大的力都不能将杠杆拉至水平位置平衡,你认为原因是__________________________________________.小丽认为此过程中拉力是做功的,如果水平向右的拉力F大小不变,OA长L,将杠杆从竖直位置拉着转过30°的过程中,拉力F做功的表达式为　　　. 
杠杆在水平位置时动力臂为零,杠杆无法平衡
实验器材的调节1.让支点处于杠杆中央的目的:消除杠杆自身重力对杠杆平衡的影响.2.实验开始前将杠杆调至水平位置静止的目的:①便于在实验中直接读出力臂的大小;②消除杠杆自重的影响(参看4).3.实验前调节平衡螺母的方法:左偏右调,右偏左调,直到杠杆在水平位置平衡;实验开始后不允许再调节平衡螺母.
实验操作要点4.每一次实验都让杠杆在同一位置平衡的原因:实验前使杠杆自然静止时,并不能保证杠杆的重心严格地在支点处,重心其实位于支点所在的竖直线上(在支点的正下方);因此在实验时仍要使杠杆在其自然静止时的位置处平衡,只有这样才能保证杠杆自重的力臂为零.5.多次测量的目的:寻找普遍规律,避免偶然性.
实验数据和实验分析6.实验表格的设计:需要记录多组实验数据;实验数据包括动力、动力臂、阻力、阻力臂.7.力臂的作图(见方法).8.应用杠杆平衡条件进行分析和计算:①在杠杆平衡时,两边增减或移动钩码后杠杆如何转动:若使杠杆顺时针转动的力和力臂的乘积大,杠杆顺时针转动;若使杠杆逆时针转动的力和力臂的乘积大,杠杆逆时针转动.②力和力臂的计算.实验结论:杠杆平衡条件—— .