专题13 简单机械（课件）-2024年中考物理一轮复习课件（全国通用）

这是一份专题13 简单机械（课件）-2024年中考物理一轮复习课件（全国通用），共42页。PPT课件主要包含了专题13，简单机械，考情分析，知识建构，知识梳理，题型归纳，夯基·基础知识梳理，提升·必考题型归纳等内容，欢迎下载使用。
二、考情分析《简单机械》是力学的重点内容，也是必考内容。本单元考题在中考试卷中所占分值一般在2-6分之间。对本单元的考查，从出现概率看，主要有：杠杆及其应用、杠杆作图、探究杠杆的平衡条件、滑轮组的应用与计算、滑轮与滑轮组、斜面等。
二、对杠杆五要素的理解
（2）画杠杆的力臂时需要注意的事项①力臂是支点到力的作用线的距离，是支点到力的作用线的垂线段，不能把力的作用点到支点的距离作为力臂，不要出现如图所示的错误。
（2）画杠杆的力臂时需要注意的事项②如图所示，当表示力的线段比较短时，过支点无法直接作出垂线段，可将力的作用线延长，然后过支点作延长线的垂线段，即为力臂。注意延长部分要用虚线表示，相当于数学作图中的辅助线。
1.实验探究：杠杆的平衡条件
【实验目的】(1)知道什么是杠杆的平衡；(2)通过实验得出杠杆的平衡条件；(3)体验利用归纳法得出杠杆平衡条件的过程
【提出问题】在学习二力平衡时，如果作用在物体上的几个力相互平衡，物体就处于平衡状态。因为杠杆会转动，所以杠杆在动力和阻力作用下静止时，与二力平衡的情况是不同的，杠杆平衡不仅与力的大小有关，还可能与力的作用位置有关
【猜想与假设】一般情况下，当杠杆静止或匀速转动时，我们就说此时杠杆处于平衡状态，对杠杆处于平衡状态时，动力、动力臂、阻力、阻力臂之间存在的关系，我们可作出如下猜想：A.动力+动力臂=阻力+阻力臂 B.动力-动力臂=阻力-阻力臂
C. D.动力×动力臂=阻力×阻力臂
【设计实验】杠杆是否平衡是由动力、阻力、动力僻和阻力臂共同决定的。为了探究其平衡条件,可以在杠杆处于静止状态时,分别测出动力F₁、阻力F₂、动力臂l1和阻力臂l₂,然后经过大量数据的对比、分析、归纳得出杠杆的平衡条件
【实验步骤】(1)调节杠杆两端的平衡螺母,使杠杆在不挂钩码时，在水平位置保持平衡；(2)在支点两侧挂上不同数量的钩码，移动钩码的位置，使杠杆再一次在水平位置平衡，如图所示。这时杠杆两侧受到的作用力分别等于两侧钩码所受的重力，力臂为悬挂点到支点的距离；(3)设右侧钩码对杠杆施加的力为动力F₁,左侧钩码对杠杆施加的力为阻力F₂,测出杠杆平衡时的动力臂l₁和阻力臂l₂,把F₁、F₂、l₁、l₂的数值填入表格中。
(4)改变钩码个数和位置,多做几次实验（避免偶然性）,将实验得到的数据填入表格中
【实验结论】分析实验数据，发现每次杠杆平衡时，动力与动力臂的乘积总是等于阻力与阻力臂的乘积，即动力×动力臂＝阻力×阻力臂，或F₁l₁=F₂l₂
动力×动力臂=阻力×阻力臂。用字母表示：F₁l₁=F₂l₂；变形式:
杠杆的分类：根据动力臂与阻力臂的关系，可将杠杆分为三类——省力杠杆、费力杠杆、等臂杠杆。不同的杠杆可以满足人们不同的需求。
3.杠杆平衡条件的应用
考向01 杠杆、杠杆五要素与杠杆作图
（1）支点是杠杆绕固定点转动的点，所以判断支点位置关键是看杠杆绕着哪个点转动；（2）力臂作图（画力臂的方法）：1）找到支点，确定力的作用点和方向；2）作出力的作用线；3）从支点向力的作用线作垂线段；4）标出力臂。（3）最小力作图：找最长动力臂的方法：根据杠杆平衡条件画出最小力的实质是寻找最长力臂。1)如果动力作用点已经给出，则支点到动力作用点的距离就是可作出的最长的动力臂；2)如果动力作用点没有确定，则选择杠杆上离支点最远的点作为动力作用点，支点到动力作用点的距离即为可作出的最长的动力臂。
【例1】如图所示，开瓶器开启瓶盖时，可看作是（　　）。A．以A为支点的费力杠杆B．以A为支点的省力杠杆C．以B为支点的费力杠杆D．以B为支点的省力杠杆
【变式1-1】请在图中画出使杠杆ABC保持平衡的最小动力F1及其力臂l1的示意图。
【变式1-2】用一根钢棒撬动地面上的一块大石头，如图所示，请你在图中作出最省力时的动力方向F并标出相应支点O的位置。
最小动力也就是最长力臂
考向02 杠杆平衡条件
探究杠杆平衡条件考向：（1）试验前杠杆不平衡应如何调节：调节两端平衡螺母；（2）横梁不在水平位置，左端翘起：平衡螺母左移；（3）杠杆的支点在中间位置目的：为了消除杠杆自重影响；（4）两侧挂上钩码后判断是否平衡：根据平衡条件判断；（5）力或力臂的计算：根据杠杆平衡条件进行计算；（6）让杠杆处于静止状态：方便进行实验。
【例2】如图是小李和小王利用刻度均匀的轻质杠杆探究“杠杆的平衡条件”实验。（1）实验前没挂钩码时，杠杆静止的位置如图甲所示，此时应将螺母向_____调节，使杠杆在水平位置平衡；（2）杠杆平衡后，小李在左右两侧分别挂上钩码，如图乙所示，松手后杠杆的______端会下沉；（3）接着，小李和小王又分别设计了两种实验方案，小李的方案如图丙所示，小王的方案如图丁所示。你认为______的实验方案更好，请说明你的理由______；（4）实验中小王发现：如果在杠杆的O点用弹簧测力计施加一个向上的力，这个力在探究实验时是否影响到杠杆的平衡？请说明理由______。
图丙中弹簧测力计的力与力臂垂直，力臂在杠杆上便于测量
杠杆在O点施加一个向上的力，这个力过杠杆的支点，力臂为零，这个力在探究杠杆平衡时不会影响到杠杆的平衡
【变式2-1】在“探究杠杆平衡条件”实验中：（1）如图甲所示，应调节杠杆两端的___________，使杠杆在水平位置平衡。（2）如图乙所示，在A点悬挂4个钩码，在B点用弹簧测力计竖直向下拉杠杆，使杠杆再次水平平衡，此时测力计示数为_______N。（3）如图丙所示，在杠杆左边C点挂3个钩码，要使杠杆再次水平平衡，应在杠杆右边D点挂____个钩码。（实验中所用钩码均相同）
【变式2-2】在：“探究杠杆平衡条件”的实验中：（1）为方便测量力臂，实验前应先调节杠杆两端的平衡螺母，使之在______位置平衡；（2）如图-1，此时杠杆处于平衡状态，如果在杠杆两端各挂一个相同的钩码，杠杆将 （选填“保持平衡”“顺时针转动”或“逆时针转动”）；（3）如图-2是一个加宽的杠杆装置，此时杠杆处于平衡状态。若只将左侧的钩码改挂到A点正上方的B点，力臂是线段______（选填“OA”“OB”或“AB”），此时杠杆______（选填“仍能”或“不能”）保持平衡。
考向03 杠杆平衡条件的应用
利用杠杆平衡条件解决实际问题的步骤：（1）转化：分析受力情况，找出支点，然后找出动力和阻力、动力臂和阻力臂，将实际物体转化成杠杆模型；（2）标量：画出杠杆模型示意图，在图中标明动力、阻力、动力臂、阻力臂；（3）计算：根据已知条件，利用杠杆平衡条件分析求解。
【例3】如图甲所示，AB为轻质杠杆，AC为轻质硬棒且与力传感器相连，图乙是物体M从A点开始向右匀速运动过程中力传感器读数大小与时间的关系图像，则物体M的质量大小为________g；已知OA的长度为30cm，OB足够长，AC能承受的最大弹力大小为15N，若要杆不断，物体从A点开始运动时间最长为___________s（g=10N/kg）。
【变式3-1】“节约用水，人人有责”，应养成随手关闭水龙头的好习惯。水龙头手柄可视为如图所示杠杆，O为支点，F为阻力，分别用力沿a、b、c、d方向关闭水龙头，其中用力最小的是（　　）。A．A B．B C．C D．d
【变式3-2】杆秤是人类发明的各种衡器中历史最悠久的一种，映射出中国古代劳动人民的聪明才智。如图是杆秤的示意图，秤钩上不挂物体，提起秤纽，当秤砣移动到C点时，杆秤刚好水平平衡，C点就是杆秤的________，杆秤上的刻度是________（选填“均匀”或“不均匀”）的。某标准杆秤的秤砣质量为1kg，秤和秤钩的总质量为0.5kg，O点为提纽悬点，OC=4cm，OD=10cm，要称量真实质量为2.0kg的物体，则秤砣离O点___________cm。如因长期使用，秤砣磨损，质量变为0.8kg，再测真实质量2.0kg的物体时，称出来的质量为___________kg。
考向04 杠杆的分类
判断杠杆种类的方法:(1)通过动力臂和阻力臂的大小关系判断：对于较复杂的杠杆，可先在图上找到动力臂和阻力臂，然后比较力臂的大小关系；(2)从应用目的上进行判断：省力杠杆一般在阻力很大的情况下使用，以达到省力的目的，而费力杠杆在阻力不大的情况下使用，目的是省距离。
【例4】如图是常用的一些工具，它给我们带来了很多便利。其中属于费力杠杆的是（　　）。 A．核桃夹 B．食品夹 C．园艺剪刀 D．天平
【变式4-1】学校举行升旗仪式时，旗杆上端的滑轮相当于一个杠杆，下列工具和它是同一类的是（　　）。 A．钓鱼竿 B．开瓶器 C．天平 D．镊子
【变式4-2】如图所示，一块厚度、密度均匀的长方形玻璃板平放在水平地面上，分别用竖直向上的拉力F甲、F乙拉在长短不同的两端的中央位置，使该端抬离地面，下列说法正确的是（　　）。A．F甲>F乙，因为甲方法的动力臂短B．F甲F乙，因为乙方法的阻力臂短D．F甲=F乙，因为动力臂都是阻力臂的2倍
费力杠杆是动力臂小于阻力臂
旗杆上的杠杆属于等臂杠杆
先确定两图支点，再确定动力臂和阻力臂
1.定滑轮和动滑轮的实质
2.几种常见情况中的等量关系（图中物体均做匀速直线运动，忽略绳重及摩擦）
1.滑轮组：定滑轮和动滑轮组合在一起的装置。使用滑轮组既可以省力，又可以改变力的方向，但要费距离。
2.确定承担物重绳子段数n的方法：在动滑轮与定滑轮之间画一条虚线，将它们隔离开，只计算绕在动滑轮上的绳子段数，在图甲中，有两段绳子吊着动滑轮，n=2，图乙中有三段绳子吊着动滑轮，n=3。
3.省力情况：使用滑轮组时，不计绳重及摩擦，则滑轮组用几段绳子提起物体，提起物体所用的力就是物重和动滑轮重的几分之一，即动力F=（G物+G动）/n，若再忽略动滑轮重，则F=G物/n，其中n为承担物重的绳子段数。
4.费距离情况：用滑轮组提升物体时，虽然省了力，但是费距离，滑轮组用几段绳子提起物体，绳子自由端移动的距离就是物体升高距离的几倍。设物体升高的距离为h，则绳子自由端移动的距离为s=nh(n表示该担物重的绳子段数)。
5.滑轮组的组装(1)确定绳子的段数：根据省力情况，用n=G/F来求，或根据移动距离的关系，用n=s/h来求。当n不是整数时，要采用只入不舍的“进一法”处理小数位。(2)滑轮组的绕绳方法：滑轮组绕绳采用“奇动偶定”的原则.即当承重绳子的段数为奇数时，绳子的固定端在动滑轮上；当承重绳子的段数为偶数时，绳子的固定端在定滑轮上。
1.轮轴(1)轮轴：由具有共同转动轴的大轮和小轮组成的简单机械。通常把大轮叫轮，小轮叫轴。使用轮轴能省力，还能改变力的方向(如图所示)。(2)轮轴的实质：轮轴相当于一个可连续转动的杠杆，支点在轮轴的轴线上，如图所示。
1.轮轴(3)轮轴的平衡公式：F₁R=F₂r 或F1/F2=r/R。即轮半径为轴半径的几倍，作用在轮上的力就为作用在轴上的力的几分之一。(4)轮轴的特点：当动力作用在轮上，阻力作用在轴上时，因l₁> l₂,故F₁< F₂,此时使用轮轴省力，费距离；当动力作用在轴上，阻力作用在轮上时，因l₁< l₂,故 F₁> F₂,此时使用轮轴费力，但省距离。注意：不要错误地认为使用轮轴一定省力，关键要看动力是施加在轮上还是施加在轴上。
2.斜面(1)如图所示，向车上装重物时常用木板搭成斜面，把重物推上车。斜面是一种可以省力的简单机械，但费距离。(2)特点：如图所示，设斜面长度为l，高为h，重物重力为G，在理想情况下，不考虑斜面摩擦，即斜面是光滑的，则沿斜面向上的推力F=Gh/l(即斜面长是斜面高的几倍，推力就是物重的几分之一)，因l>h，故F