中考物理复习方法指导第六章简单机械和机械效率典例点拨Word格式.docx

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石景山一模）小梅在“探究杠杆平衡条件”的实验中，进行了如下操作：

（1）将杠杆悬挂在支点O上，如图6.1-2甲所示，要使杠杆在水平位置平衡，需将杠杆左端的平衡螺母向___________（选填“左”或“右”）调节。

（2）调节平衡后，在杠杆左侧A点挂3个钩码，如图6.1-2乙所示，为使杠杆在水平位置重新平衡，需在杠杆右侧B点挂___________个钩码。

甲乙

图6.1-2

（3）在

（2）基础上，若撤去杠杆B点的钩码，在C点用弹簧测力计沿不同方向施加拉力，当杠杆水平平衡时，拉力大小不同，根据这个现象，提出一个可探究的科学问题：

_________________________________。

【思路分析】平衡螺母向翘起方向调节；

利用杠杆平衡条件计算；

明确自变量是力臂，因变量是拉力的大小。

【答案】

（1）左

（2）2（3）拉力的大小和其力臂有什么关系

考点3杠杆平衡条件的归纳结论（高频考点）

【例3】（2014·

北京中考）小华通过实验探究杠杆平衡时动力和动力臂的关系。

实验过程中，保持阻力、阻力臂不变，当杠杆水平平衡时，测出每一组动力臂和动力的数据，并利用实验数据绘制了与的关系图像，如图6.1-3所示。

请根据图像推算，当为0.1m时，为___________N。

图6.1-3

【思路分析】根据杠杆平衡条件明确动力和动力臂的乘积是定值，从图像中找到定值的大小，带入杠杆平衡条件公式计算即可。

【答案】6考点4实验探究的设计（高频考点）

【例4】（2016·

怀柔二模）实验桌上有一个带支架的杠杆、如图6.1-4所示（杠杆的支点为O，杠杆上每一刻度间距均为5cm）一个量程满足要求的弹簧测力计、质量为200g的钩码一个和两段细绳。

请利用上述实验器材设计一个实验证明：

“在杠杆平衡时，如果阻力和阻力臂保持不变，动力臂越大则动力越小”。

（1）在你所设计的实验中，如果用点A表示钩码作用在杠杆上的位置，用点B、C和D表示弹簧测力计作用在杠杆上的位置，请在图6.1-4中的杠杆上标出点A、B、C和D的位置；

图6.1-4

（2）写出主要实验步骤；

（3）画出实验数据记录表格。

【思路分析】明确实验次数3次，明确钩码作为阻力，OA距离作为阻力臂，实验中动力是弹簧的拉力，保证拉力竖直向上拉动到杠杆水平平衡，这样动力臂就是OB、OC、OD。

【自主解答】

（1）如图6.1-5所示

图6.1-5

（2）实验步骤：

①在A、B两点分别把两段细线系好，调节杠杆水平平衡，把质量为200g的钩码挂在A点，在B点用弹簧测力计竖直向上拉杠杆。

当杠杆水平平衡时，读出动力臂L和弹簧测力计的拉力F，把L和F记录在数据表格中。

②在A、C两点分别把两段细线系好，调节杠杆水平平衡，把质量为200g的钩码挂在A点，在C点用弹簧测力计竖直向上拉杠杆。

当杠杆水平平衡时，读出动力臂L和弹簧测力计的拉力F，把L和F记录在数据表格中。

③在A、D两点分别把两段细线系好，调节杠杆水平平衡，把质量为200g的钩码挂在A点，在D点用弹簧测力计竖直向上拉杠杆。

（3）实验数据记录表：

基础训练

一、单项选择题

1．（2016·

北京中考，高频考题）图6.1-6所示的工具中，在使用时属于费力杠杆的是（）

A.天平B.瓶盖起子C.食品夹D.钳子

图6.1-6

答案：

C

2.（2016·

朝阳一模）如图6.1-7所示，绳子OO′悬吊着质量可以忽略不计的杆，在杆的a点挂着重物G，在O点右侧某点b处挂上钩码。

重物G的质量及a点到O点的距离不变。

要使杆保持水平平衡，图6.1-8中能描述b点挂的钩码（各个钩码质量相同）个数和b点到O点的距离关系的图像是（）

图6.1-7

ABCD

图6.1-8

B

二、实验探究题

3．（2016·

北京中考，高频考题）如图6.1-9所示，OB是以O点为支点的杠杆，F是作用在杠杆B端的力。

图中线段AB与力F的作用线在一条直线上，且OA⊥AB。

线段___________（选填“OA”“AB”或“OB”）表示力F的力臂。

图6.1-9

OA

4.（2016·

通州一模）关于探究“杠杆的平衡条件”的实验。

（1）将如图6.1-10甲所示的装置放在水平桌面上，发现杠杆的左端高于右端，则应调节杠杆两端的螺母向___________（选填“左”或“右”）移动，直到杠杆水平平衡。

（2）杠杆平衡后，若在图6.1-10乙中的B位置挂2个钩码，则应在A位置挂___________个相同的钩码，才能使杠杆保持在水平位置平衡。

（3）如图6.1-10丙所示，在B位置仍挂2个钩码，改用弹簧测力计在C位置竖直向上拉，使杠杆保持水平平衡。

若此时将弹簧测力计改为向右上方斜拉，要使杠杆仍然保持水平平衡，拉力F的大小将___________（选填“变大”“变小”或“不变”）。

甲乙丙

图6.1-10

（1）左

（2）4（3）变大

5．（2016·

顺义二模）实验台上有如下实验器材：

一个带支架且有刻度的杠杆如图6.1-11所示，一个量程为0～5N的弹簧测力计、6个质量均为50g的钩码和两段细线。

请利用上述实验器材设计一个实验，证明“当杠杆在水平位置平衡时，如果阻力臂和动力臂保持不变，则动力与阻力成正比”。

图6.1-11

（1）本实验的因变量是___________；

应控制不变的量是___________。

（2）本实验改变自变量的方法是___________。

（1）动力阻力臂和动力臂

（2）改变钩码个数

6．（2016·

房山一模）工人用扳手拧松工件上一个紧固的螺栓，尽管他使出了浑身力气，却没能成功，如图6.1-12甲所示。

于是他想出了一个新点子：

在其他条件不变的情况下，取来一根绳子，将绳的一头拴在扳手柄的上端，再次使出浑身力气拉绳的另一头，如图6.1-12乙所示。

可还是没能扳动螺栓，这是为什么呢?

请分析其中的原因。

说出你认为可行的一种办法？

甲乙

图6.1-12

前后两种做法力臂没有改变，所以力的作用效果没有改变，故不能扳动螺栓。

可行做法是：

换用长把扳手，增加力臂，可将螺栓拧松。

（或给扳手套上一截较长的钢管，或增加滑轮组等设施。

）

拓展提高

丰台一模）图6.1-13是抽水马桶水箱进水自动控制的结构原理图，AOB为一可绕固定点O转动的轻质杠杆，已知OA∶OB=1∶2，A端用细线挂一空心铝球，质量为2.7kg。

当铝球一半体积浸在水中，在B端施加3.5N的竖直向下的拉力F时，杠杆恰好在水平位置平衡。

（＝,g取10N/kg）下列结果正确的是（）

图6.1-13

A．该铝球空心部分的体积为

B．该铝球的体积为

C．该铝球受到的浮力为20N

D．该铝球受到的浮力为40N

朝阳二模）为了探究杠杆的平衡条件，物理老师带来了一个自制杠杆AB。

在杠杆上找一点C用支架支起来，在B点挂一个重物，如图6.1-14所示，小阳依次在杠杆上的、、A三点施加向下的力，当杠杆水平平衡时，发现用力越来越小。

根据这一实验现象提出一个可以探究的科学问题：

________________________________

图6.1-14

杠杆平衡时，用力的大小与用力的这一点到支点的距离是否有关？

西城一模）利用图6.1-15所示的实验装置探究“杠杆的平衡条件”。

请按要求完成下列问题。

（1）将杠杆安装在支架上，发现杠杆右端下沉，此时应将杠杆右侧的平衡螺母向调___________（选填“左”或“右”），使杠杆在水平位置平衡。

（2）如图6.1-15甲所示挂钩码，杠杆在水平位置平衡，若将杠杆左右两侧各去掉一个相同的钩码，则杠杆___________（选填“左”或“右”）端将下沉。

（3）如图6.1-15乙所示，用弹簧测力计在杠杆C处竖直向上拉时，若杠杆能在水平位置平衡，则悬挂在A处的钩码总质量为___________kg。

（g取10N/kg）

甲乙

图6.1-15

（1）左

（2）右（3）0.2

海淀二模）图6.1-16是利用液压起重机提升重物的示意图，起重机工作过程中在几个支脚M的作用下使车轮离开水平地面。

在某次提升重物A的过程中，可绕D点自由转动的吊臂BD始终保持水平方向，柱塞E始终保持竖直方向且作用于吊臂的C点。

已知起重机质量为8000kg，支脚对地面的作用总面积S=0.2，CD=2m，BD=8m，=2000kg，物体A竖直匀速上升速度v=0.45m/s。

忽略吊臂、滑轮、钢丝绳的质量，不计摩擦，g取10N/kg，求：

图6.1-16

（1）起重机提升重物A的功率；

（2）起重机提升重物A的过程中，起重机对地面的压强p；

（3）起重机柱塞E对吊臂BD的支持力F；

解:

=2000kg×

10N，

N×

0.45W。

=8000kg×

10N/kgN，

p==Pa。

×

BD=F×

CD

F==N。

实战演练

门头沟一模）在图6.1-17所示的四种用具中，正常使用时属于费力杠杆的是（）

A.修树剪子B.核桃夹子C.取碗夹子D.羊角锤

图6.1-17

石景山一模）请在图6.1-18中作出力F的力臂，并用L表示。

图6.1-18

略

延庆一模）小华通过实验探究杠杆平衡时动力臂和动力的关系。

（1）实验中保持杠杆在水平位置平衡，目的是可以直接从杠杆上读出___________。

（2）实验过程中，保持阻力、阻力臂不变，在杠杆水平平衡时，测出每一组动力臂和动力的数据，并利用实验数据绘制了与的关系图像，如图6.1-19甲所示。

请根据图像推算，当为0.6m时，为___________N。

（3）若A点是动力作用点，OA为动力臂，在图6.1-19乙中作出力的示意图。

图6.1-19

（1）力臂

（2）0.5（3）如图6.1-20所示

图6.1-20

房山二模）如图6.1-21所示，小明利用弹簧测力计、大烧杯、足量的水、轻质细绳和轻质杠杆测量一石块的密度。

以下是小明设计的实验步骤，请你按照他的实验思路，完成问题。

（1）将石块用细绳系好悬挂在杠杆B点，测力计通过绳套在A端施加竖直向上的拉力，杠杆在水平位置平衡，如图6.1-21甲所示。

读出此时弹簧测力计的示数，将记录在表格中。

（2）在大烧杯内装入适量的水，石块的位置不变，将石块浸没在水中（石块不接触容器），测力计通过绳套在A端施加竖直向上的拉力，杠杆在水平位置平衡，如图6.1-21乙所示。

（3）已知水的密度为，利用测量出的物理量和计算石块的密度ρ=___________，并将计算结果记录在表格中。

图6.1-21

课时2滑轮

1．定滑轮：

定滑轮实质上是一个等臂杠杆，所以使用定滑轮不省力，但能改变力的方向。

2.动滑轮：

动滑轮实质是动力臂是阻力臂2倍的杠杆，动滑轮省一半力，但费距离，且动滑轮不能改变力的方向。

3．滑轮组：

滑轮组是由定滑轮和动滑轮组合而成的，可以达到既省力又可以改变力的方向的目的，在忽略滑轮组与轴之间的摩擦和绳重的情况下，使用滑轮组提升重物时，所用的力F与物重及的表达式为F=；

绳子自由端移动距离s与物体被提升的高度h的表达式为s=nh。

（有n段绳与动滑轮接触）

考点1定滑轮、动滑轮及滑轮组的省力关系（高频考点）

【例1】用如图6.2-1所示的装置提升同一物体，在滑轮重及摩擦不计的情况下最省力的是（）

ABCD

图6.2-1

【思路分析】通过受力分析得出F与G的关系。

【答案】C

考点2滑轮组的距离、速度关系（高频考点）

【例2】如图6.2-2所示的滑轮组，不计绳子质量及滑轮转动摩擦。

重物G=130N，每一个滑轮重20N。

当物体匀速竖直上升时，绳自由端竖直向上拉力F大小为___________N。

若重物G上升0.1m，则绳自由端向上运动的距离为___________。

若重物G能以0.2m/s的速度匀速上升，则绳自由端向上运动速度为___________m/s。

图6.2-2

【思路分析】确立研究对象为动滑轮和物体，受力分析得出，得出F=50N；

根据s=3h得出s=0.3m；

根据，得出=0.6m/s。

【答案】500.30.6

考点3侧放滑轮的力、速度关系（高频考点）

【例3】如图6.2-3所示的装置中，用200N的力F拉着物体A在水平面上匀速前进。

若A与滑轮相连的绳C上拉力大小是120N，不计滑轮和绳的重力以及绳与滑轮之间的摩擦，求：

图6.2-3

（1）A、B各受地面的摩擦力为多大？

（2）若A运动的速度为0.3m/s，则B运动的速度为多大？

【思路分析】确立研究对象为A，得出=80N；

确立研究对象为B，得出=60N；

=0.6m/s。

（1）80N60N

（2）0.6m/s

考点4归纳滑轮组拉力与物重关系（此考点是中考高频考点）

【例4】小钢利用滑轮组及相关器材进行实验，记录的实验数据如下表所示。

请根据表中数据归纳出拉力F与重力G的关系：

F=___________。

【思路分析】利用数学知识进行解答。

【答案】0.4G+0.1N

1．如图6.2-4所示，用三个力沿不同的方向拉绳子,则（）

图6.2-4

A．最大

B．

C．最大

D．一样大

D

2.使用如图6.2-5所示的装置来提升重物时，既能省力又能改变力的方向的装置是（）

甲乙丙丁

图6.2-5

A．甲B．乙C．丙D．丁

3．工人们为了搬运一个笨重的机器进入厂房,他们设计了如图6.2-6所示的四种方案（机器下方的小圆表示并排放置的圆形钢管的横截面）。

其中最省力的方案是（）

ABCD

图6.2-6

4.使用滑轮组时，拉起重物所用力的大小取决于（）

A．定滑轮的个数

B．动滑轮的个数

C．定滑轮和动滑轮的个数

D．连接动滑轮绳子的段数

5．如图6.2-7所示，物重为G，在水平拉力F的作用下匀速前进，速度为v，这时物体受到的摩擦力的大小和物体运动的速度分别为（）

图6.2-7

A．，2vB．2F，

C．F，vD．G，2v

A

6．在图6.2-8所示的装置中，不计滑轮的重力和摩擦，若拉力F=4N，则两弹簧测力计的示数（）

图6.2-8

A．甲为8N，乙为12N

B．甲为12N，乙为8N

C．甲为8N，乙为8N

D．甲为12N，乙为12N

二、作图题

7.如图6.2-9所示，利用动滑轮来提升一个物体，拉力F竖直向上。

动滑轮其实就是一个变形的杠杆，请在图中标出它的支点O，并画出F的力臂L。

图6.2-9

8.工人站在楼下，利用图6.2-10所示的滑轮组把桶提升到楼上，请在图中画出滑轮组的绕绳方法。

图6.2-10

三、计算题

9．装卸工人用如图6.2-11所示的滑轮组匀速提升质量为100kg的货物，动滑轮重60N，绳子自由端被拉下2m。

在此过程中，求：

图6.2-11

（1）物体的重力为多少牛顿？

（2）所用拉力F为多少牛顿？

（3）物体上升多少米？

（g取10N/kg，不计绳重及滑轮摩擦）

（1）1000N

（2）530N（3）1m

10.如图6.2-12所示，用滑轮组从H=15m深的水中匀速提起底面积为0.02、高为2m的实心圆柱体，该物体的密度为，如果动滑轮挂钩用钢丝绳与物体相连，绕在滑轮上的绳子能承受的最大拉力为400N，不计滑轮重与摩擦，取g=10N/kg。

求：

当物体以0.2m/s的速度被匀速提起时，经多长时间绳子被拉断？

图6.2-12

解：

因为不计摩擦及滑轮重和绳重，所以滑轮组对圆柱体的拉力=2F。

当绳中拉力达到400N时，绳子恰好被拉断，设此时圆柱体下表面到水面高度为h′，则=G，即，×

10N/kg×

0.02×

h′+2×

400×

2m，解得h′=1m。

圆柱体上升的高度s=H-h′=15m-1m=14m，

所以t===70s。

答：

当物体以0.2m/s的速度匀速提起时，经过70s绳子被拉断。

1．装置如图6.2-13所示，已知物体在拉力F作用下处于静止状态，不计滑轮重，若弹簧测力计示数为10N，则拉力F=___________N。

图6.2-13

5

2.如图6.2-14所示，A物体质量为2kg，在力F的作用下沿水平地面做匀速直线运动，运动速度为2cm/s，弹簧测力计读数为5N，力F的大小为___________N，绳子自由端运动速度为_______cm/s。

图6.2-14

54

3．如图6.2-15所示，不计轮与轴的摩擦和滑轮的重力，物体处于平衡状态时（）

图6.2-15

A．＝B．＝

C．＝D．＝

4．如图6.2-16所示，水平桌面上的物体A重30N，在力F的作用下做匀速运动，此时弹簧测力计的示数为2N。

若滑轮组重及滑轮与绳间的摩擦均不计，则作用力F=___________N，物体A受到的摩擦阻力f=___________N。

图6.2-16

24

（2016·

顺义一模）图6.2-17是用滑轮组打捞水中物体的示意图，已知物体A的质量为80kg，体积为。

当卷扬机加在绳子自由端竖直向下的拉力F为400N时，物体A在水中以0.1m/s的速度匀速竖直上升。

（物体A始终未露出水面。

不计绳重和摩擦，g取10N/kg）求：

图6.2-17

（1）物体A在水中（未露出水面）时受到的浮力；

（2）物体A在水中匀速竖直上升时，拉力F的功率P；

（3）动滑轮所受的重力。

（1）物体A在水中受到的浮力

×

10=200N。

（2）绳端的速度=2×

0.1m/s=0.2m/s，

拉力F做功的功率=400N×

0.2m/s=80W。

（3）A浸没在水中时绳上拉力为T，则

+T，所以=80kg×

10N/kg-200N=600N。

所以=2F－T=2×

400N－600N=200N。

课时3机械效率

1．利用机械工作时对人们有用的功叫有用功。

对人们没有用，但又不得不做的功叫额外功。

有用功与额外功的总和叫总功。

2.有用功与总功的比值叫机械效率，即有用功占总功的百分比。

公式是η＝。

有用功总小于总功，所以机械效率总小于1。

3．用一个动滑轮把重200N的货物匀速提高2m，所用的拉力是125N,则有用功是400J，总功是500J，这个动滑轮的机械效率是80%。

4.提高机械效率的方法：

有用功一定时，尽量减小额外功；

额外功一定时，尽可能增大有用功。

减小额外功通常可以减小机械自重或减小摩擦力。

5．测量滑轮组机械效率的原理公式η＝，需要测量的物理量有物重G、拉力F、物体上升高度h、绳自由端移动距离s，需要的测量工具有弹簧测力计、刻度尺。

考点1滑轮组绕法、计算有用功、总功、机械效率（高频考点）

【例1】建筑工地上，工人师傅将如图6.3-1所示的滑轮装配成最省力的滑轮组，利用它站在地面上向下拉绳提升重物。

图6.3-1

（1）请在图6.3-1中画出滑轮组的绕线；

（2）利用此滑轮组，工人用500N的力将1200N的重物匀速提升4m，求滑轮组的机械效率。

【思路分析】明确人站在地上这一关键点，再者是绕制成最省力的滑轮组，选择从人手开始画起，向上绕过最大的定滑轮，再连接到动滑轮，依此绕下去，完成滑轮组的绕制。

计算机械效率时注意绳子自由端移动距离是物体上升距离的3倍即可。

【自主解答】

（1）滑轮组绕线如图6.3-2

图6.3-2

（2）机械效率η======80%。

考点2提高机械效率途径（高频考点）

【例2】每个动滑轮重力为2N，用如图6.3-3两种滑轮组来提升相同的重物G，哪些功是有用功？

哪些功是总功？

哪个滑轮组机械效率高？

为什么？

（不计绳重和摩擦）

甲乙

图6.3-3

【思路分析】提升重物G升高h，这一部分功为有用功，＝Gh；

绳子末端在力F作用下通过距离s，这个功是总功。

两个滑轮组的相同。

总功分别为＝，＝。

其中乙滑轮组要提升的动滑轮数量更多，做的额外功也较多，所以甲滑轮组机械效率较高。

【自主解答】甲图：

有用功为提升重物G所做的功,即Gh;

总功为力F所做的功，即。

乙图：

有用功为提升重物G所做的功，即Gh；

甲滑轮组机械效率高，因为乙滑轮组要提升的动滑轮数量更多，做的额外功也较多。

考点3探究滑轮组机械效率的影响因素（高频考点）

【例3】（2015·

北京中考）实验桌上有带横杆的铁架台、刻度尺、弹簧测力计、细绳，另外还有钩码一盒，质量不等的滑轮2个，滑轮的轮与轴之间的摩擦很小，可忽略不计。

请选用上述实验器材证明：

动滑轮的机械效率与动滑轮所受重力有关。

（1）写出实验步骤；

（2）画出实验数据记录表格。

【思路分析】明确自变量是动滑轮所受重力，做到会变、会测、会记录；

因变量是动滑