杠杆、滑轮、斜面的原理与应用
本次主题 2024中考物理复习专题讲座：杠杆、滑轮、斜面的原理与应用 1、知道杠杆的平衡条件及应用，会用杠杆的平衡条件进行计算。 本次课涉及 2、知道滑轮的省力原理及应用 知识点 3、了解斜面的省力原理及常见的应用。 罗列 亲爱的同学们，在初中物理的知识架构中，简单机械与功的综合应用是一个较难的板块，不论是大考还是小考，所占得分值都不少；但这部分内容较多，我们只有把简单机械放在前面讲解，下一讲中才讨论功与机械联合的问题，会涉及到综合应用的问题 。本单元在考卷中的分值在10分左右，甚至还会更高一下些；比如可以把探究杠杆的平衡条件作为实验题来考查，还可以把滑轮组的有关计算作为计算题或压轴题来考查，这个板块为必考内容，下面我们来分步讲解，同学们可要留心哟。 特别说明：烦请各位老师，在把本学案打印给学生之前，删除答案部分，谢谢。 一、 基础点睛 （一）杠杆 1、杠杆的定义：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。杠杆可以是直的硬棒，如撬棒等；也可以是弯的，如下图所示羊角锤、啤酒瓶瓶盖的扳手等，都是曲臂杠杆。 2、明确杠杆的九要素 何为杠杆的九要素呢？可以简单记忆为：三点两臂两力加两线，解释如下： 三点----动力作用点、阻力作用点和支点。 两力----动力和阻力。 两臂----动力臂、阻力臂。 两线----动力作用线、阻力作用线。 3、理解杠杆的平衡 在力的作用下，杠杆处于静止或匀速转动状态时，都属于杠杆的平衡状态。 如右图所示，小朋友玩跷跷板的过程中，不论 是静止还是处于匀速运动状态，都叫杠杆的平衡。 4、探究杠杆的平衡条件 在什么条件下，杠杆才会平衡呢？下面我们用 实验进行探究。 右图是常用的探究杠杆平衡条件的装置图，共分为四步，先调节杠杆的平衡，接着改变钩码的个数和 力臂的大小连续两次实验，再在左侧改为用测力计斜拉代替钩码，经过几次的实验数据对比，可以得出杠杆的平衡条件： 动力×动力臂=阻力×阻力臂，或写为：F1L1= F2L2 注意：这个平衡条件就是阿基米德发现的杠杆原理。杠杆的平衡不是单独由力或力臂决定的，而是由它们的乘积来决定的。 5、使用杠杆的目的 （1）省力：当动力臂大于阻力臂时属于省力的杠杆，如上图中的撬杠。 （2）、省距离：当动力臂小于阻力臂时属于费力杠杆，我们用它的目的就是为了省距离，例如人在钓鱼时的钓鱼竿，属于费力杠杆。 需要注意的是，即省力又省距离的杠杆是没有的。 6、曲臂杠杆 在实际当中，杠杆好多都是曲臂的，这时我们要 注意找准它的力臂。如右图所示的刹车的脚踏板， 常用的指甲剪刀，都是曲臂的杠杆，请你找出 它们的动力臂与阻力臂好吗？ （二）滑轮 1、滑轮的定义与形状 滑轮是轮边有槽，可以绕中心轴转动的轮子，可以组装成动滑轮与定滑轮及滑轮组，如右图所示。 图1为动滑轮，可以省力；图2为 定滑轮，可以改变用力方向；图3为 滑轮组，有3段绳子承受重力，图4 也是滑轮组，有2段绳子承受重力，但可以改变用力方向。 2、滑轮的省力规律： 如右图所示，定滑轮实质 是一个等臂杠杆，它的动力 臂等于阻力臂，在不计摩擦 的情况下是不省力的；如乙 图所示，动滑轮的实质是 一个动力臂为阻力臂2倍 的杠杆，在不计摩擦和轮子自重的情况下，可以省力一半；在初中，最多只能遇见两动两定组成的滑轮组，如上图所示，在不计轮重、绳子重和摩擦的情况下，动力等于物种的1/5，同时，绳子自由端拉伸的距离，也为货物上升高度的5倍 ，请同学们记住这个规律，接下来还会用到。 （三）斜面 简单机械中还有一类就是斜面，也是常见的 省力工具，如右图所示。 可以这样理解，在不计摩擦的情况下，斜面长若是高的n倍，动力F就是物重的 1/n,可见，在公路有上坡时，α角越小时，斜面的长与高的比值就越大，因此越省力，我们想一想，你在实际当中遇见或用过斜面吗？ 还有一种可以省力的简单机械----轮轴，比如 去用来打井水的辘轳，我们只作为了解，不去详 细讨论，如右图所示，它实际是一个可以连续 转动的杠杆。 二、夯实小练 同学们，我们上面讨论了几种常见的简单机械，你对简单机械的基础知 识可能把握透彻呢？本讲的知识点可是重点哟，下面我们来上几题，让你们小练一把吧。 1、如图所示，轻质杠杆的支点在O点，在杠杆A点用力F1竖直向上拉。请画出拉力F1的力臂和作用在杠杆上阻力F2的示意图。 1题图 2、如图所示的杠杆中，动力正确的是（ ） 的力臂用L表示，图中所画力臂 答案：D；此题考查我们对力臂理解，从支点到力的作用线的垂直距离。 3、如图所示，物体M放在水平桌面上。现通过一动滑轮（质量和摩擦均不计）在绳子自由端施加一拉力F，拉着M向左做匀速直线运动，此时弹簧测力计（质量可忽略）示数为10N．若在M上加放一物块m，要保持M向左继续做匀速直线运动，需在绕过动滑轮绳子的自由端施加一拉力F′，则（ ） A. M运动时受到向左的摩擦力 B. 加放m前，M受到20N的摩擦力 C. 加放m前，M受到10 N的摩擦力 D. 加放m后，力F′保持10N不变 答案B；解析：力F通过一个动滑轮拉着M向左匀速运动时，F的大小等于弹簧测力计的示数，并且M受到向左2×10N＝20N的拉力作用，而M受到向右的摩擦力与向左的力为平衡力，因此加放m前M受到20N的摩擦力，故AC错误，B正确； 若在M上加放一个物体m，在绳自由端施加力F′使M和m向左匀速运动，此时物体m不受摩擦力作用，由于物体对地面的压力增大，所以M受到地面的压力增大，故力F′大于10N，故D错误。 4、.如图所示，现将重为5N的物体A沿长1.2m，高0.6m的斜面匀速从底端拉到顶端，在此过程中，F的大小为（ ）牛。（不计摩擦） 解答：利用斜面上的省力规律： 1.2:0.6=F:G 解得：F=2.5N （注：图中的3牛是考虑摩擦是的实际用力） 三、经典呈现： 为了让广大考生对本次课程所涉及到的知识点进一步了解，我们收集了近两年的经典题目，主要是考卷中的压轴题，展示给广大考生，开拓我们的视野，训练我们的发散思维能力，以便轻松应对考试。 1.重为G的均匀木棒竖直悬于O点，在其下端施一水平拉力F，让棒缓慢匀速转到图中虚线所示位置。在转动的过程中（ ） A.动力臂逐渐变大 B.阻力臂逐渐变小 C.动力和动力臂的乘积逐渐变大 D.阻力阻力臂的乘积逐渐减小 答案：C;解析：（1）杠杆在转动的过程中符合杠杆平衡的条件，即阻力为硬棒的重力，大小不变，硬棒在竖直位置时，重力的力臂为0，转过θ角后，重力力臂（阻力臂）逐渐增大，故B错误； （2）当硬棒在竖直位置时，F的力臂是杠杆的长度，且力臂最长，当杠杆转过θ后，力与杠杆不再垂直，所以动力臂变小，故A错误； 根据杠杆平衡的条件可得，阻力与阻力臂的乘积增大，故动力动力臂的乘积也逐渐变大，故C正确，D错误。 2.如图所示的均匀木条AOB，AO＝OB，在O点系一绳并挂起，先使AO保持水平，然后放手，则在刚放手的瞬间，木条将会（ ） A.A端向上运动 B.A端向下运动 C.保持平衡不动 D.不能确定 答案：B; 解析：两边木条的重力产生了转动力矩，两重力相等，由图可知，OA边的力臂要大，故OA边的力矩也大，A端将向下运动。 3.同学们共同研究滑轮和滑轮组的特点：
2024中考物理专题复习讲座3《杠杆滑轮斜面的原理与应用》试题（含答案）
