物理中考复习专题简单机械备考指南+知识详单+易错警示+知识精讲.docx
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物理中考复习专题简单机械备考指南+知识详单+易错警示+知识精讲
物理中考复习专题
简单机械
考点分布
考查频率
考点内容
命题趋势
1.杠杆
★★★
1.知道杠杆的分类、杠杆平衡条件及杠杆的一些应用。
2.了解定滑轮和动滑轮、滑轮组的特点。
3.会使用简单机械改变力的大小和方向。
4.知道有用功、额外功和总功的含义以及三者之间的关系。
5.理解机械效率的概念,并能计算简单机械的效率。
本章常考内容有:
杠杆平衡条件,力、力臂,计算滑轮省力情况,斜面的有用功、机械效率、牵引力做的功,计算有用功和功率(利用P=Fv计算F)机械效率、功、公式P=Fv应用,2018年仍然考功、功率计算、实验题,或与机械、压强、浮力综合计算,杠杆平衡条件及运用和滑轮组力、距离、效率,分值约8分。
2.滑轮
★★★★
3.机械效率
★★★★
知识点一:
杠杆及杠杆平衡条件
1.杠杆
(1)定义:
在力的作用下能绕着固定点转动的硬棒叫杠杆。
①形状:
可直可曲,形状任意。
②在力的作用下不易发生形变。
(2)五要素(如图所示)
①支点(O):
杠杆绕着转动的点。
②动力(F1):
使杠杆转动的力。
③阻力(F2):
阻碍杠杆转动的力。
④动力臂(l1):
从支点到动力作用线的距离。
⑤阻力臂(l2):
从支点到阻力作用线的距离。
动力、阻力都是杠杆受到的力,所以作用点在杠杆上;它们使杠杆的转动的方向相反。
(3)画力臂方法:
(1)找支点O;
(2)画力的作用线(虚线);(3)画力臂(实线,过支点垂直力的作用线作垂线);(4)标力臂
2.研究杠杆的平衡条件
(1)杠杆平衡是指杠杆静止或匀速转动。
(2)杠杆的平衡条件(或杠杆原理)是动力×动力臂=阻力×阻力臂。
用公式表示是F1l1=F2l2。
3.杠杆的种类
A.省力杠杆:
动力臂l1大于阻力臂l2,优点是省力;
B.费力杠杆:
l1小于l2,优点是省距离;
C.等臂杠杆:
l1等于l2,不省力也不费力。
知识点二:
滑轮
1.三种不同滑轮的对比
定滑轮
动滑轮
滑轮组
示意图
定义
中间的轴固定不动的滑轮
和重物一起移动的滑轮
定滑轮、动滑轮组合成滑轮组
实质
等臂杠杆
动力臂为阻力臂2倍的杠杆
省力杠杆
特点
不能省力但是能改变动力的方向
能省一半的力,但不能改变动力的方向
既能省力又能改变动力的方向
动力与阻力及移动距离的关系
F1=F2
s=h
F1=
F2
s=2h
n段绳子承担总重F=
G,S=nh
知识点三:
斜面
(1)定义:
一个与水平面成一定夹角的倾斜平面。
(2)特点:
省力机械。
如图:
用F表示力,s表示斜面长,h表示斜面高,物重为G。
理想情况下,根据功的原理,得W=Fs=Gh,变形得F=Gh/s,当h一定时,斜面越长越省力;例盘山公路。
螺旋线可以看做是绕着圆柱上的斜面;例:
饮料瓶瓶盖、螺旋千斤顶等。
知识点四:
机械效率
1.使用机械时,人们对机械做的功是总功,机械克服有用阻力做的功是有用功,克服额外阻力做的功是额外功,有用功和额外功之和,叫做总功。
2.机械效率:
有用功与总功的比值叫机械效率,公式η=
。
它没有单位,其大小总是小于(选填“大于”或“小于”)1。
3.提高机械效率的方法:
影响机械效率的因素有机械自重、摩擦,提高机械效率的方法:
①减轻机械自重使机械更合理轻巧;②经常保养润滑。
4.常见几种简单机械的机械效率
种类
杠杆
斜面
滑轮
图例
理想情况(不考虑机械自重及摩擦)
η=1
Fs=G物h
η=1
Fs=G物h
η=1
Fs=Gh
非理想情况(考虑机械自重及摩擦)
η<1
η=
η<1
η=
η<1
η=
=
5.注意:
机械效率具有可变性:
由公式η=
=
可知,使用同一机械,在W额一定时,W有用越大,η也越大。
使用不同的机械,在W有一定时,W额越大,η越小。
易错点1 对于实际生活中的杠杆,对其支点、动力、阻力的分析错误。
典例1:
(2018•峨眉山市二模)关于杠杆,下列说法中正确的是( )
A.杠杆一定是一根直的硬棒
B.杠杆的支点一定在杠杆上,且在杠杆的中间位置
C.力臂可能在杠杆上也可能不在杠杆上
D.作用在杠杆上的动力一定与杠杆的阻力相反
【错解】选D,理由:
作用在杠杆上的动力一定与杠杆的阻力相反
【析错】杠杆可以是直棒,也可以是弯曲的;从力的大小来分类,有省力杠杆、费力杠杆和等臂杠杆;作用在杠杆上的两个力可以在支点的同侧,也可以在异侧;省力杠杆一定费距离,费力杠杆一定省距离,等臂杠杆既不省力也不省距离。
【正解】选C,理由:
A、杠杆的形状不是固定的,例如滑轮、剪刀、筷子等都是杠杆,该选项说法不正确;B、支点指杠杆在转动过程中固定不变的点,不一定在杠杆的中间位置,该选项说法不正确;C、只有杠杆在水平位置平衡时,力臂才在杠杆上,该选项说法正确;D、当支点位于一侧时,动力和阻力的方向相反,当支点位于中间时,动力和阻力方向相同,该选项说法不正确。
故选C。
易错点2 动态杠杆中的力与力臂变化的分析出错。
典例2:
(2018•沂水县二模)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F逐渐变大D.动力F保持不变
【错解】选B,理由:
让棒缓慢转到图中虚线所示位置,阻力臂逐渐变小。
【析错】先确定阻力臂、动力臂的变化,然后根据杠杆平衡的条件(动力乘以动力臂等于阻力乘以阻力臂)分析动力的变化。
【正解】选C,理由:
(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;
(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;根据杠杆平衡的条件可得,阻力与阻力臂的乘积增大,而动力臂减小,所以动力逐渐增大,故D错误,C正确;故选C。
易错点3 使用滑轮组,人站在吊篮里时绳子段数的判定出错。
典例3:
(2018•苏州模拟)如图所示,吊篮重400N,动滑轮的总重为50N,定滑轮重40N,人的重力为600N,人在吊篮里拉着绳子不动时,人需用力( )
A.218 NB.220 NC.210 ND.236 N
【错解】无答案,理由:
将人、吊篮、动滑轮看作一个整体,由于他们处于静止状态,受力平衡.则人的拉力
.
【析错】此题可用整体法来进行分析,把动滑轮、人和吊篮作为一个整体,当吊篮不动时,整个系统处于平衡状态,那么5段绳子所承受的拉力正好是人、动滑轮和吊篮的重力和。
可据此求解。
【正解】C,理由:
将人、吊篮、动滑轮看作一个整体,由于他们处于静止状态,受力平衡。
则人的拉力
。
故选C。
易错点4 误认为做功多的机械功率一定大或效率就高。
典例4:
(2018•东营)对物理概念的理解是学好物理的关键。
关于功、功率和机械效率,下列说法正确的是( )
A.通过改进机械的性能可以使机械效率达到100%
B.做功多的机械,功率一定大
C.功率大的机械,做功一定快
D.做功快的机械,机械效率一定高
【错解】选B,理由:
做功多的机械功率一定大。
【析错】
(1)机械效率反映了机械的性能优劣,是有用功与总功的比值,与做功快慢没有关系;使用任何机械不可避免地做额外功,所以机械效率一定小于100%;
(2)功率是描述物体做功快慢的物理量,它等于单位时间内所做的功,功率大则做功快。
【正解】选C,理由:
A、使用任何机械都要做额外功,所以总功一定大于有用功,即有用功与总功的比值一定小于1,也就是机械效率小于100%.故A错误;B、功率是做功多少与所用时间的比值。
做功多,时间不确定,功率大小不能确定。
故B错误;C、功率反映做功的快慢,功率大则做功快,功率小,则做功慢。
故C正确;D、机械效率与做功快慢没有关系。
故D错误。
故选C。
易错点5误认为物体沿斜面匀速上升时,拉力与摩擦力大小相等。
典例5:
(2018•武昌区一模)在斜面上匀速拉一个重4.5N的物体到高处,如图所示,沿斜面向上的拉力为1.8N,斜面长1.2m、高0.3m。
下列说法正确的( )
A.提升物体做的有用功是2.16J
B.斜面的机械效率是62.5%
C.物体受到的滑动摩擦力是1.8N
D.增大斜面的倾斜程度,斜面的机械效率不变
【错解】选C,理由:
物体沿斜面匀速上升时,拉力大小等于摩擦力。
【析错】
(1)已知物体的重力和提升的高度(斜面高),根据公式W=Gh可求重力做功,即提升物体所做的有用功;
(2)已知拉力的大小和拉力移动的距离(斜面长),根据公式W=Fs可求拉力对物体做的总功,斜面的机械效率等于有用功与总功之比;(3)额外功等于总功与有用功之差,利用W=fs求摩擦力;(4)当斜面的倾角变大时,物体对斜面的压力逐渐变小,在接触面粗糙程度不变时,压力变小,受到的滑动摩擦力变小,额外功变小,据此分析。
【正解】选B,理由:
已知物重G=4.5N,拉力F=1.8N,斜面长s=1.2m,高h=0.3m,A、提升物体做的有用功为:
W有用=Gh=4.5N×0.3m=1.35J,故A错误;B、拉力F做的总功为:
W总=Fs=1.8N×1.2m=2.16J;斜面的机械效率:
,故B正确;C、克服摩擦力所做的额外功:
W额=W总-W有用=2.16J-1.35J=0.81J,由W额=fs可得物体受到的滑动摩擦力:
,故C错误;D、当斜面的倾斜程度变大,斜面高不变时,物体对斜面的压力逐渐变小,接触面的粗糙程度不变,压力变小,受到的滑动摩擦力变小,额外功变小,有用功不变,总功变小,则斜面的机械效率变大,故D错。
故选B。
易错点6 误认为同一机械的机械效率始终不变。
典例6:
关于用同一滑轮组提升重物时的机械效率,以下说法正确的是()
A.额外功越大,机械效率一定越小
B.功率越大,机械效率一定越大
C.提升的物体越重,机械效率越大
D.同一机械的机械效率是恒定不变的
【错解】选D,理由:
同一机械的机械效率始终不变。
【析错】(4)同一滑轮组,物体越重,滑轮组的机械效率越高.
【正解】选C,理由:
A.由
可知,机械效率大小取决于有用功与总功的比值,不是由额外功决定的,故A错误;B.功率越大,表示做功越快,机械效率表示机械性能的好坏,机械效率与功率之间没有直接联系,故B错误;C.同一滑轮组的机械效率与被提升的物重有关,同一滑轮组提升的物体越重,机械效率越大,C正确,D错误;故选C;
知识点一:
杠杆分类
典例1:
(2018•齐齐哈尔)如图所示的用具,在正常使用的过程中,属于费力杠杆的是( )
A.B.C.D.
【考查方向】杠杆的分类.
【名师点睛】结合图片和生活经验,先判断杠杆在使用过程中,动力臂和阻力臂的大小关系,再判断它是属于哪种类型的杠杆。
【答案】C
【解析】A、图示剪刀,在使用过程中,动力臂大于阻力臂,是省力杠杆;B、钢丝钳在使用过程中,动力臂大于阻力臂,是省力杠杆;C、图示剪刀,动力臂小于阻力臂,是费力杠杆;D、独轮车在使用过程中,动力臂大于阻力臂,是省力杠杆。
故选C。
典例2:
(2018•贵阳)人们应用不同的简单机械来辅助工作,正常使用下列简单机械时说法正确的是( )
A.筷子可以省距离B.所有剪刀都一定省力
C.定滑轮可以省力D.撬棒越短一定越省力
【考查方向】杠杆的分类.
【名师点睛】结合图片和生活经验,先判断杠杆在使用过程中,动力臂和阻力臂的大小关系,再判断它是属于哪种类型的杠杆。
从而判断选项正误。
【答案】A
【解析】A、用筷子夹菜时,动力臂小于阻力臂,所以是一个费力杠杆,费力但省距离,故A正确;B、剪铁皮用的剪刀,在使用过程中,动力臂大于阻力臂,是省力杠杆;理发用的剪刀,在使用过程中,动力臂小于阻力臂,是费力杠杆;
所以,剪刀有省力的,也有费力的,故B错误;C、定滑轮在使用过程中,动力臂等于阻力臂,是等臂杠杆,不省力,故C错误;D、撬棒在使用过程中,动力臂大于阻力臂,是省力杠杆;在其它条件不变时,省力的多少取决于动力臂的长短,撬棒越短动力臂越小,越费力,故D错误。
故选A。
知识点二:
杠杆力臂作图
典例3:
(2018•广东)如图所示,轻质杠杆OA可绕O点转动,请在图中画出杠杆OA的动力臂L。
【考查方向】力臂的画法.
【名师点睛】已知支点和动力的方向,过支点作力的作用线的垂线段(即力臂)。
【答案】
【解析】由图知,杠杆所受动力作用在A端,动力的方向向上,过支点O作动力作用线的垂线段,即为杠杆OA的动力臂L.如图所示:
典例4:
(2018•咸宁)过去农村用的舂米工具是一个杠杆,如图所示是它的结构示意图。
O为固定转轴,在A端连接着石球,脚踏B端可以使石球升高,抬起脚,石球会落下打击稻谷。
请在图中画出动力F1的力臂和石球所受重力G的示意图。
【考查方向】力臂的画法.
【名师点睛】
(1)做重力的示意图,首先找出重心,然后用一条带箭头的线段表示重力,重力的方向是竖直向下的;最后标出重力G;
(2)力臂的画法:
①首先根据杠杆的示意图,确定杠杆的支点;②确定力的作用点和力的方向,画出力的作用线;③从支点向力的作用线作垂线,支点到垂足的距离就是力臂。
【答案】
【解析】
(1)石球的重心在球心,过重心沿竖直向下的方向画一条带箭头的线段,在线段的末端标上箭头和符号G,即为石球所受重力的示意图;
(2)从支点O向力F的作用线作垂线,支点到垂足的距离就是F的力臂L.如图所示:
知识点三:
探究杠杆的平衡条件
典例5:
(2018•黄冈)用如图所示的器材保究杠杆的平衡条件。
(1)实验前调节杠杆上的____________,使杠杆在不挂钩码时,保持水平静止,这是为了____________。
(2)在已经平衡的杠杆的左侧钩码下加挂钩码,为了使杠杆尽快平衡,下列做法正确且合理的是____________。
A.只把右侧钩码向右移 B.只把左侧钩码向左移
C.把左右两侧钩码同时向左移动 D.把左右两侧钩码同时向右移动
(3)杠杆在两个力的作用下平衡时,F1L1=F2L2,此时动力作用的效果与阻力作用的效果互相抵消。
据此,如果杠杆受到动力F1、F2和阻力F3三个力的作用,杠杆的平衡条件是什么呢?
请你提出猜想:
____________(用公式表达)。
【考查方向】探究杠杆的平衡条件实验.
【名师点睛】
(1)杠杆右端下沉,说明杠杆的重心在支点右侧,调节平衡螺母应使杠杆重心左移,这一调节过程的目的是为了使杠杆的自重对杠杆平衡不产生影响;杠杆在水平位置平衡时,力的方向与杠杆垂直,力臂的长度可以直接从杠杆上读出来;
(2)为了使杠杆平衡,同时调节两侧使杠杆尽快平衡;(3)无论两侧挂几组钩码,每一组都有自己的力与力臂,因此,求出每一个力与相应力臂的乘积,再相加,就是整个这一侧的结果,同样表示出另一侧,看两者是否平衡。
【答案】
(1)平衡螺母便于测量力臂
(2)D(3)F1L1+F2L2=F3L3
【解析】
(1)杠杆重心左移,应将(左端和右端的平衡螺母调节方向一致)向左调节,直至重心移到支点处,使杠杆重力的力臂为零,这样就可忽略杠杆的自重对实验的影响;力臂等于支点到力的作用线的距离,当杠杆在水平位置平衡时,力的方向与杠杆垂直,力臂可以从杠杆标尺刻度上直接读出来;
(2)在已经平衡的杠杆的左侧钩码下加挂钩码,为了使杠杆尽快平衡,同时调节两侧钩码,使杠杆尽快平衡下列做法正确且合理的是D;(3)根据杠杆平衡条件可知,杠杆的动力动力臂乘积之和,F1L1+F2L2;杠杆阻力与阻力臂的乘积F1L1,杠杆平衡时左侧等于右侧,故杠杆的平衡条件提出的猜想F3L3+F2L2=F1L1。
知识点四:
测滑轮组的机械效率
典例6:
(2018•绵阳)某小组同学测量滑轮组的机械效率。
实验步骤有:
(i)按照如图所示安装滑轮组,测钩码重力G并记钩码和绳端的位置
(ii)用弹簧测力计缓慢拉动绳端,使钩码上升,读出拉力F的值,并测出钩码上升的高度h和绳端移动的距离s;
(iii)记录实验数据填入表格中(表格略);
(iv)多次改变钩码的数量,重复上述实验;
(v)用动滑轮质量不同的两个滑轮组吊相同的钩码,分别测机械效率;
(vi)分析测量结果,讨论影响机械效率的因素
回答以下问题:
(1)除了如图所示器材和弹簧测力计外,还需要的器材是___________。
(2)滑轮组机械效率的计算公式是η=___________(用直接测得的物理量符号表示)。
(3)关于影响滑轮组机械效率的因素,该小组同学讨论后得到以下认识,你认为正确的有___________(填序号,可能不止一项正确)。
A.在相同情况下,摩擦越大,机械效率越小
B.在相同情况下,摩擦越大,机械效率越大
C.忽略摩擦,定滑轮质量相同,则机械效率相同
D.忽略摩擦,动滑轮质量相同,则机械效率相同
E.忽略摩擦,动滑轮质量相同,所吊重物质量越大,则机械效率越大
F.忽略摩擦,动滑轮质量相同,所吊重物质量越大,则机械效率越小
【考查方向】滑轮(组)机械效率的测量实验.
【名师点睛】
(1)
(2)滑轮组是用绳子把定滑轮和动滑轮组装而成的机械装置,根据滑轮组的机械效率公式
分析探究所需要测量的工具以及测量的量、表达式;(3)滑轮组机械效率与物体重力、动滑轮的重力,以及摩擦力的大小有关,在有用功不变的情况下,所做的额外功越多,滑轮组的机械效率越低。
【答案】
(1)刻度尺;
(2)
;(3)ADE。
【解析】
(1)由图可知,除了滑轮,弹簧测力计外,还需要测量高度的刻度尺;
(2)由滑轮组的图上可知,n=3滑轮组做的有用功为W有=Gh,总功为W总=Fs,
(3)AB、在相同情况下,摩擦越大,所做的额外公功越多,机械效率越小,故A正确,B错误;CD、忽略摩擦,滑轮组的机械效率,与定滑轮的质量无关,动滑轮质量相同,重力相同,额外功相同,则机械效率相同,故C错误、D正确;EF、忽略摩擦,动滑轮质量相同,所吊重物质量越大,所做的有用功越多,则机械效率越大。
故E正确、F错误。
故选ADE。
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