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第4期:2025年中考物理一轮复习知识清单与核心素养精练
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一、知识结构
二、知识清单+方法清单
模块一 杠杆
知识清单
一、杠杆
1. 杠杆: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。注意硬棒成为杠杆要满足以下条件:
(1)要有 的作用。例如,撬棒在没有使用时只是一根硬棒,而不是一个杠杆;
(2)能绕固定点转动。杠杆在力的作用下,是绕固定点转动的,不是整体向某个方向运动的;
(3)是硬棒。受力不发生形变或不易发生形变。
2. 描述杠杆特征的五个要素
以用撬棒撬物体为例进行分析。
(1)描述杠杆的“五要素”
①支点:杠杆绕着转动的点O;
②动力:使杠杆转动的力F1;
③阻力:阻碍杠杆转动的力F2;
④动力臂:从支点到动力 的距离l1;注意“力的作用线” 是指过力的作用点沿力的方向所画的直线,常用虚线表示。
⑤阻力臂:从支点到阻力作用线的距离l2。
(2)透析杠杆五要素
①支点: 在杠杆上,可以在杠杆的一端,也可以在杠杆的其他位置;同一杠杆,使用方法不同,支点位置 改变。(以上均选填“一定”或“可能”)
②动力与阻力:作用点 在杠杆上(选填“一定”或“可能”),分别使杠杆向 方向转动(选填“相反”或“相同”),动力和阻力是相对的,一般把人对杠杆施加的作用力称为动力。
③力臂:是支点到力的作用线的距离,不是支点到作用点的距离;力臂 在杠杆上(选填“一定”或“不一定”),如图中l1、l2;若力的作用线过支点,则力臂为 。
3. 杠杆作图
(1)力臂的画法
(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。
不是作用点到支点的距离 不是支点到作用线端点的距离 不是垂足到作用点的距离
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。相当于数学作图中的辅助线。
(3)已知力臂画力:如图所示,已知动力臂l1、阻力F2,请根据力臂画出动力F1。
二、杠杆的平衡条件
1. 杠杆平衡:当杠杆在动力和阻力的作用下 或匀速转动时,我们就说杠杆平衡了。
2. 探究杠杆的平衡条件
【提出问题】杠杆平衡时,动力、动力臂、阻力、阻力臂之间存在着怎样的关系?
【实验设计】
(1)杠杆是否平衡是由动力、阻力、动力臂和阻力臂共同决定的。为了研究其平衡条件,可以在杠杆处于平衡状态时,分别测出动力F1、阻力F2、动力臂l1和阻力臂l2,然后经过大量的数据对比,归纳出其平衡条件。
(2)实验器材:杠杆、钩码、铁架台、弹簧测力计。
【进行实验与收集证据】
(1)把杠杆安装在支架上,调节杠杆两端的平衡螺母,使杠杆在水平位置平衡。
(2)在支点两侧挂上不同数量的钩码,移动钩码的位置,使杠杆重新在水平位置平衡,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)设右边的钩码对杠杆施的力当作动力F1,左侧钩码对杠杆施的力当作阻力F2;测出杠杆在水平位置平衡时的动力臂L1和阻力臂L2;将F1、F2、L1、L2的数据填入表中。
(3)改变动力F1和阻力臂L1的大小,相应调节阻力F2和阻力臂L2,再做几次实验。
(4)实验数据
【分析论证】实验结果表明,动力臂越长,需要的力越小;动力臂越短,需要的力越大。二者之间是 关系。
【实验结论】杠杆的平衡条件是: 。
【交流与评估】
①杠杆在水平位置静止的目的:一是使杠杆的 在支点,以消除杠杆自身重力对实验的影响。二是便于直接读出 。
②多次测量获得多组实验数据的目的:避免偶然性,获得普遍性的结论。
③在实验前要调节杠杆两端的平衡螺母,使杠杆水平平衡。挂钩码后,不能再调节平衡螺母。
④弹簧测力计要沿竖直方向施加力的目的:便于直接从杠杆上读出力臂。
3. 杠杆的平衡条件
(1)杠杆平衡时,动力×动力臂=阻力×阻力臂
公式表示: ,这就是阿基米德发现的杠杆原理。
(2)注意:
①杠杆是否平衡,取决于力和力臂的 ;若乘积相等就平衡,否则沿着乘积大的那端转动。
②注意单位统一:在应用杠杆平衡条件时动力和阻力的单位要统一(单位用N),动力臂和阻力臂的单位也要统一(单位用m或cm)。
4. 杠杆最小力作图
甲 乙 丙
要用最小的力使得杠杆AB在如图甲所示的位置平衡,根据杠杆平衡条件F₁l₁=F₂l₂,因为此时的阻力和阻力臂是不变的,所以只要此时的动力臂l₁最大,则动力F₁就最小。如图乙所示,当力的作用点在B点,且力垂直于OB,方向向上时,动力臂最大,则动力最小。如图丙所示,力F也能使杠杆平衡,但因为OA不是最大力臂,所以F不是最小的力,是错误的。
三、生活中的杠杆
根据动力臂l1和阻力臂l2之间的大小关系及用途的不同,杠杆可以分为三类——省力杠杆、费力杠杆和等臂杠杆。
方法清单
考向01 杠杆 杠杆作图
【例题1】有关杠杆的说法正确的是( )
A.作为杠杆一定要有支点,而且支点一定在杠杆上,杠杆的形状可以是直的,也可以是弯的
B.杠杆的长度一定等于动力臂与阻力臂之和
C.使用杠杆可以省力,有的杠杆既可省力,又可省距离
D.从杠杆的支点到动力作用点的距离叫做动力臂
【训练1-1】“生物”和“物理”两位大师在一起进行体育锻炼。“生物”大师伸出健硕的手臂对“物理”大师说:“看,我能提起很重的物体哦(如图)!”“物理”大师竖起大拇指说:“其实,你的前臂就是物理学中的一根杠杆。”以下对于这根杠杆在提重物的过程中,分析合理的是( )
A.前臂杠杆的支点O在肘关节处B.肱二头肌给桡骨的力F1是阻力
C.重物给前臂的力F2是动力 D.前臂是一根省力杠杆
【训练1-2】如图所示是用瓶起子打开瓶盖的情境,开启过程中某时刻,可将瓶起子看作一个杠杆(忽略杠杆所受重力),用“ O ”表示支点位置,手施加的力为动力Fl(方向垂直杠杆),杠杆所受阻力为F2(方向垂直杠杆),能表示此时支点、动力和阻力的示意图是( )
【训练1-2】图中,用直棒提升重物,画出图示位置所用最小力F1和阻力F2的力臂L2。
考向02 探究杠杆平衡条件
【例题2】(2024·新疆·中考真题)“探究杠杆的平衡条件”的实验中:
(1)实验前,杠杆总静止在图甲所示位置,则杠杆的重心位于支点O的 (填“左”或“右”)侧,若将右端的螺母调至最右端后,发现杠杆仍然左端低、右端高,则应再将左端的螺母向 (填“左”或“右”)调,直至杠杆在水平位置平衡;
(2)实验时,如图乙所示,在B点悬挂4个钩码,每个钩码重为0.5N,用弹簧测力计在A点斜向下拉杠杆,使杠杆在水平位置平衡,当弹簧测力计对杠杆的拉力的方向与杠杆的夹角为θ时,弹簧测力计的示数如图丙所示,则弹簧测力计对杠杆的拉力的大小为 N,夹角θ为 度;
(3)上述实验过程,若实验前没有调节杠杆两端的螺母就开始实验,杠杆在水平位置平衡时,弹簧测力计对杠杆的拉力的方向与杠杆的夹角仍然为θ,则弹簧测力计的示数可能为 (填“2.9”或“3.1”)N。
【训练2-1】小敏在做“研究杠杆平衡条件”的实验时,先后出现杠杆右端下降的现象。为使杠杆水平平衡,下列操作正确的是( )
A.图甲中平衡螺母向左调节;图乙中右侧钩码向左移动
B.图甲中平衡螺母向左调节;图乙中右侧钩码向右移动
C.图甲中平衡螺母向右调节;图乙中左侧钩码向左移动
D.图甲中平衡螺母向右调节;图乙中左侧钩码向右移动
【训练2-2】在“探究杠杆的平衡条件”实验中:
(1)小李安装好杠杆,其静止时的情景如图判所示,此时杠杆 (选填“平衡”或“不平衡”),为了使杠杆在水平位置平衡,接下来应该将平衡螺母向 调节;
(2)如图乙,小李在A位置挂上2个钩码,则在B位置挂上 个钩码,杠杆可在水平位置平衡,若将A、B两位置都增加1个钩码,则杠杆 (选填“左端”或“右端”)将下降;
(3)小李用弹簧测力计竖直向下拉,测力计示数为F时,杠杆在水平位置平衡,如图丙所示;若将弹簧测力计向右倾斜一定角度拉,测力计的示数为Fʹ时,杠杆仍然在水平位置平衡,则Fʹ F(选填“>”、“”或“l2
l1
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