中考物理專題輔導(dǎo)——杠桿,功,機(jī)械能

1、中考物理專題輔導(dǎo)杠桿、功、機(jī)械能考點(diǎn)剖析：這專題內(nèi)容涉及的物理概念比較多在中考時(shí)，有下列一些知識點(diǎn)經(jīng)?？疾榈?。 （1）杠桿的平衡條件，杠桿的應(yīng)用（2）滑輪（3）功、功率的概念（4）機(jī)械效率的概念（5）功的原理（6）機(jī)械能本節(jié)常用的公式有：杠桿的平衡條件：F1l1F2l2滑輪組的拉力：F（G物G動(dòng)滑輪）（豎直向上提物體，不計(jì)摩擦和繩重）功的計(jì)算公式：WFs功率的計(jì)算公式： 機(jī)械效率：P，PFv W總W有W額 1“力臂”在學(xué)習(xí)“二力平衡”的知識時(shí)，我們可以把物體受的力都畫在重心上，并未考慮力的作用位置對物體平衡產(chǎn)生的影響而在學(xué)習(xí)杠桿的平衡條件時(shí)，大小、方向都相同的力，作用在杠桿不同的位置上，產(chǎn)生的

2、效果則不同。要理解“力臂”這個(gè)概念，我們要學(xué)會畫力臂。動(dòng)力臂l1：支點(diǎn)到動(dòng)力作用線的距離。阻力臂l2：支點(diǎn)到阻力作用線的距離。2實(shí)際生活中杠桿的分析杠桿平衡條件為：F1l1F2l2，按照力臂的不同，可將杠桿分為：（1）當(dāng)l1l2時(shí)，F(xiàn)1F2，為省力杠桿，如：撬杠、瓶啟子、手推車（2）當(dāng)l1l2時(shí)，F(xiàn)lF2，為費(fèi)力杠桿，如：鐵锨（3）當(dāng)l1l2時(shí)，F(xiàn)lF2杠桿既不省力，也不費(fèi)力如：天平、定滑輪，稱為等臂杠桿。3運(yùn)用杠桿平衡條件分析問題4滑輪組繩子自由端的拉力5功的概念6考查滑輪組的機(jī)械效率7功和功率綜合8機(jī)械能（1）動(dòng)能：物體由于運(yùn)動(dòng)而具有的能叫動(dòng)能，運(yùn)動(dòng)物體的質(zhì)量大，速度越大，它的動(dòng)能就越大。

3、（2）勢能：分為重力勢能和彈性勢能重力勢能：被舉高的物體具有的能，叫做重力勢能物體的質(zhì)越大，舉得越高，它具有的重力勢能就越大。彈性勢能：發(fā)生彈性形變的物體具有的能叫彈性勢能物體的彈形變越大，它具有的彈性勢能就越大。（3）機(jī)械能：動(dòng)能和勢能統(tǒng)稱為機(jī)械能。某一狀態(tài)下，機(jī)械能動(dòng)能勢能。（4）動(dòng)能和勢能之間可以互相轉(zhuǎn)化。例題精析：例1、如圖1（a）所示的杠桿重；不計(jì)，O為支點(diǎn)，AO0.2m，當(dāng)在A點(diǎn)懸吊一重6N的物體，繩子的拉力F3N時(shí)，杠桿在水平位置平衡，在圖中畫出拉力礦的力臂l2，力臂l2為_m（a）（b）圖1如圖1（b），畫出杠桿OAB示意圖，找到支點(diǎn)O，BC為力的作用線，畫出力臂l2根據(jù)杠桿的

4、平衡條件：GOAFl2代入數(shù)值：6N0.2m3Nl2l220.2 m0.4 m答案力臂l2如圖161（b），l2為0.4m例2、如圖2（a）是一個(gè)均勻直杠桿，O為支點(diǎn)，在A點(diǎn)掛一重10N的物體，則在B點(diǎn)用20N的力，可以使杠桿處于水平平衡狀態(tài)問：（1）若在C點(diǎn)仍用20N向下的力，杠桿能否平衡?（圖中每個(gè)格距離相等）（2）若在C點(diǎn)用20N的力，方向不限，討論杠桿是否可能平衡?精析F的力臂大小直接關(guān)系到杠桿能否平衡解（1）力F作用于B點(diǎn)時(shí)，杠桿平衡：GAOFOB當(dāng)力F作用于C點(diǎn)時(shí)：GAO10NAO=10N2OB（a）（b）圖2FOC20 N20 B FOCGAO杠桿不能平衡，C端下沉（2）根據(jù)上面

5、的討論，若C點(diǎn)用力為20N，但方向不限的話，我們可以采取減小力臂的方法，使杠桿重新平衡如圖162（b）當(dāng)F斜著用力時(shí)，力臂減小為l2若此時(shí)F20N，l2OB大小，則杠桿可以再次平衡答案不能平衡，可能平衡 例3、下圖中可視為費(fèi)力杠桿的是（如圖3）（）ABCD圖3精析起重機(jī)，l1l2，F(xiàn)lF2為費(fèi)力杠桿其他：手推車、瓶啟子、撬杠均是l1l2，為省力杠桿。答案A例4、在圖4（a）中，畫出使用滑輪組提升重物時(shí)，繩子最省力的繞法（a）（b）圖4如圖4（b），繩子的繞法為最省力，則應(yīng)從定滑輪開始繞起，最后承擔(dān)物重的繩子根數(shù)為4根如何求滑輪組繩子上的拉力?（1）使用滑輪組豎直提起重物第一種情況，在忽略動(dòng)滑輪

6、重和摩擦及繩重等額外阻力時(shí)，繩子自由端拉力：F如圖4（b），n4，F(xiàn) 第二種情況，不計(jì)摩擦和繩重，但考慮動(dòng)滑輪重拉力：F如圖4（b），若物體重500N，動(dòng)滑輪重100N，則拉力：F150N第三種情況，又要考慮動(dòng)滑輪重，又要計(jì)摩擦等額外阻力，則應(yīng)從機(jī)械效率去考慮求出拉力公式推導(dǎo)：拉力：F，如圖4（b），若物體重500N，滑輪組機(jī)械效率為70%，s4h，則拉力：F178.6N（2）使用滑輪組平拉重物圖5如圖5，用滑輪組勻速拉動(dòng)物體A，這時(shí)拉力F大小和重量無直接關(guān)系在不計(jì)滑輪重，滑輪摩擦等額外阻力時(shí)，拉力：F，其中f表示A與地面的摩力n表示與動(dòng)滑輪連接的繩子根數(shù)設(shè)：A重120N，A與地面摩擦力為30

7、N，則拉力：F10N例6、在下述情況中，若物體重100N，則力對物體做了多功?（1）物體沿著光滑的水平面勻速前進(jìn)了1 m，求推力對物體做的功（2）物體沿水平面勻速前進(jìn)了10m，摩擦力是20N，求拉力做的功（3）物體沿光滑斜面滑下，斜面高1 m，長2m，如圖l610所示，求重力對物體做的功（4）如圖1610，物體從斜面上滑下，求支持力對物體做的功圖6精析初中階段研究力做功，主要指下列幾種情況：第一種：力和物體運(yùn)動(dòng)方向一致，稱為力對物體做功。第二種：力和物體運(yùn)動(dòng)方向相反，可以稱為克服某個(gè)力做功如向上拋出某個(gè)物體，重力方向向下，物體運(yùn)動(dòng)方向向上，可以稱為克服重力做了功。第三種：當(dāng)某個(gè)力和運(yùn)動(dòng)方向垂直

8、，則這個(gè)力對物體做的功為零解（1）水平面光滑，認(rèn)為摩擦力為零。物體勻速前進(jìn)，推力也為零這時(shí)W0。（2）物體勻速直線運(yùn)動(dòng)，推力Ff（摩擦力）20N，s10m，所以：W20N10m200J。（3）物體沿重力方向移動(dòng)的距離為h，重力做的功WGh100N1m100J。（4）如圖6，物體沿斜面運(yùn)動(dòng)，支持力方向與運(yùn)動(dòng)方向垂直，物體沿支持力方向沒有移動(dòng)，W0。答案（1）W0（2）W200 J（3）W100 J（4）W0例7、用動(dòng)滑輪將400N的貨物以0.5m/s的速度勻速提高了2m，繩端的作用力是250N，則有用功的功率是_W。精析題目給了力、距離和速度等多個(gè)數(shù)據(jù)考查學(xué)生面對多個(gè)量，能否正確地挑選出題目所需

9、要的數(shù)值。解有用功率的概念：P有Gv其中G為物體重，v為物體上升速度。P有Gv400N0.5m/s200W擴(kuò)展：如果求總功率，則有：P總Fvv為拉力F提升速度。在此題中，一個(gè)動(dòng)滑輪：s2h，所以v2v1m/sP總Fv250N1m/s250W通過P有和P總，還可以求出這個(gè)動(dòng)滑輪的機(jī)械效率。答案200W例8、跳傘運(yùn)動(dòng)員從空中勻速下落，人和傘的（）A動(dòng)能增加，重力勢能減少，機(jī)械能不變B動(dòng)能不變，重力勢能減少，機(jī)械能減少C動(dòng)能減少，重力勢能增加，機(jī)械能增加D動(dòng)能不變，重力勢能不變，機(jī)械能不變精析從動(dòng)能、重力勢能、機(jī)械能的概念出發(fā)去分析問題勻速下落的跳傘運(yùn)動(dòng)員，質(zhì)量和速度不變，動(dòng)能不變；下落過程中，相對

10、地面的高度減小，重力勢能減少；機(jī)械能動(dòng)能勢能，動(dòng)能不變，勢能減少，機(jī)械能減少答案B例9、一根輕質(zhì)杠桿可繞O點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)，在杠桿的中點(diǎn)掛一重物G，在桿的另一端施加一個(gè)方向始終保持水平的力F，如圖7（a）所示，力F使桿從所示位置慢慢抬起到水平位置的過程中，力F和它的力臂LF、重力G和它的力臂LG的變化情況是（）AF增大，LF減小BF減小，LF增大CG不變，LG減小DG不變，LG增大 （a）（b）圖7精析以O(shè)為支點(diǎn)，杠桿慢慢抬起過程中，重力大小為G，始終不變，重力的力臂為LG，從圖中看出，LG增大了拉力大小為F，從圖中看出，拉力的力臂LF變小了。解設(shè)桿OB與水平線夾角為，如圖7（b）列出杠桿平衡方程：Fl

11、FGlGFOB sinGcosFGcot杠桿抬起過程中，減小，cot增大，F(xiàn)增大答案A、D例10、如圖8中，物體A重50N，物體B重30N，物體A在物體B的作用下向右做勻速直線運(yùn)動(dòng)如果在物體A上加一個(gè)水平向左的力F2拉動(dòng)物體A，使物體B以0.1m/s的速度勻速上升，2s內(nèi)拉力F2所做的功是_J（滑輪和繩子的重以及繩子與滑輪之間的摩擦均不計(jì)）圖8精析拉力的功WFs，要正確求出功，必須求出拉力和拉力移動(dòng)的距離，這就和滑輪組的受力分析綜合起來了。已知：GA50N，GB30N，vB0.1 m/s，t2s求：W解A向右運(yùn)動(dòng)，受向右拉力F1和向左的摩擦力f，A勻速運(yùn)動(dòng)：fFl與B相連的滑輪上方共有3根繩子

12、承擔(dān)物重GBF1GB3010fF110N當(dāng)A向左運(yùn)動(dòng)時(shí)，A受向左的拉力F2和向右的摩擦力f及向右的繩子拉力F1F2fF1（F1=GB10N），f大小不變F210N10N20N在2s內(nèi)，物體上升距離hvBt0.1m/s2s0.2m拉力移動(dòng)距離s3h30.2m0.6m拉力做的功WF2s20N0.6m12J答案12J中考熱身：一、選擇題1、在輕質(zhì)杠桿兩端A、B各掛有體積相同的銅塊和鋁塊（），支點(diǎn)O在如圖9所示的位置時(shí)，杠桿在水平位置保持平衡在下列情況下，杠桿仍然在水平位置保持平衡的是（）圖9A在銅塊和鋁塊上各加一塊質(zhì)量相等的物體B將銅塊和鋁塊同時(shí)浸沒在水中C將銅塊和鋁塊各切去體積相同的一小部分D將銅

13、塊和鋁塊同時(shí)向支點(diǎn)移動(dòng)一小段相同的距離2、下列工具中，屬于費(fèi)力杠桿的是（）A食品夾B撬棒C瓶蓋子D定滑輪3、希望中學(xué)要安裝升旗桿，下列簡單機(jī)械中，適合安裝的旗桿頂端的是（）A杠桿B動(dòng)滑輪C定滑輪D斜面4、一根輕質(zhì)杠桿，在左右兩端分別掛在200牛和300牛的重物時(shí)，杠桿恰好平衡若將兩邊物重同時(shí)減少50牛，則杠桿（）A左端下沉B右端下沉C仍然平衡D無法確定5、關(guān)于滑輪，下列說法錯(cuò)誤的是（）A使用定滑輪不省力，但是能改變動(dòng)力的方向B使用動(dòng)滑輪能省一半力，還能改變動(dòng)力的方向C定滑輪實(shí)質(zhì)是個(gè)等臂杠桿D動(dòng)滑輪實(shí)質(zhì)是個(gè)動(dòng)力臂為阻力臂兩倍的杠桿6、如圖10所示，杠桿上分別放著質(zhì)量不相等的兩個(gè)球，杠桿在水平位置

14、平衡，如果兩球以相同速度同時(shí)勻速向支點(diǎn)移動(dòng)，則杠桿（）圖10A仍能平衡B不能平衡，大球那端下沉C不能平衡，小球那端下沉D無法判斷7、各式各樣的剪刀都是一對杠桿要剪開較硬的物體，使用哪種剪刀最合適?（） A B C D圖118、如圖12所示杠桿中屬于費(fèi)力杠桿的是（）ABCD圖129、如圖13所示，以下簡單機(jī)械中屬于費(fèi)力杠桿的是（）A瓶口起子B鑷子C羊角錘D動(dòng)滑輪圖1310、以下工具：鋼絲鉗；鑷子；扳手；掃帚；鉤魚桿；瓶蓋起子在正確使用情況下屬于省力杠桿的是（）ABCD二、填空題1、如圖14所示，輕質(zhì)杠桿OA可繞O點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)，OA=0.3米，OB=0.2米A點(diǎn)處掛一個(gè)質(zhì)量為2千克的物體G，B點(diǎn)處加一個(gè)

15、豎直向上的力F，杠桿在水平位置平衡，則物體G的重力大小為_牛，力F大小為_牛圖142、如圖15，杠桿每小格的長度相等，質(zhì)量不計(jì)，以O(shè)點(diǎn)為支點(diǎn)，杠桿的右端掛有重物M，支點(diǎn)左邊的A處掛鉤碼時(shí)，杠桿平衡將重物M浸沒在水中，鉤碼移到B處，杠桿又平衡則重物與鉤碼的質(zhì)量之比為_，重物M的密度是_千克/米3圖153、鋼絲鉗是人們?nèi)粘Ｉ钪械囊环N常用工具，它的鉗口刻紋是用增大接觸面的_程度的方法來增大摩擦的，用鋼絲鉗剪斷鐵絲時(shí)，它是_杠桿（選填“省力”、“費(fèi)力”、“不省力也不費(fèi)力”）4、如圖16為手上托著重40牛物體的手臂骨骼與肌肉的生理結(jié)構(gòu)意圖，手、手腕、尺骨和橈骨可以看成一支杠桿，重力不計(jì)，O為支點(diǎn)（1）

16、在方框中畫出此杠桿的動(dòng)力和阻力的示意圖；（2）根據(jù)圖中標(biāo)尺估算出肱二頭肌此時(shí)的收縮力約為_牛圖16三、實(shí)驗(yàn)題1、在研究杠桿平衡條件的實(shí)驗(yàn)中，杠桿的位置如圖17所示，此時(shí)應(yīng)調(diào)節(jié)杠桿左端的螺母使其向_移動(dòng)，或者調(diào)節(jié)杠桿右端的螺母使其向_移動(dòng)，以使杠桿在水平位置平衡圖172、在“測滑輪組的機(jī)械效率”的實(shí)驗(yàn)中，用同一滑輪組進(jìn)行兩次實(shí)驗(yàn)，得到下表數(shù)據(jù)：（1）所用滑輪組中動(dòng)滑輪、定滑輪的最少個(gè)數(shù)分別為：定滑輪：_，動(dòng)滑輪：_（2）第2次實(shí)驗(yàn)得出的機(jī)械效率的大小為：_（g取10牛/千克）（3）在你的周圍，哪個(gè)地方用到了滑輪?用它的好處是什么?_四、計(jì)算題1、一人用如圖18所示的滑輪組勻速提升物重為200牛的物體，此時(shí)人對繩的拉力為120牛，不計(jì)繩重和摩擦求：圖18（1）滑輪組的機(jī)械效率（2