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中考复习 第十二章 简单机械  

2015-04-01 12:36:58|  分类: 默认分类 |  标签: |举报 |字号 订阅

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【转载】

2014-02-21 08:04:21|  分类: 教育教学 |  标签: |举报 字号大中小


本文转载自物理《中考复习 第十二章 简单机械》

中考复习  第十二章   简单机械

课标解读

中考考点清单

            考点一 杠杆

            考点二 滑轮

            考点三 机械效率

常考类型剖析

            类型一 杠杆的分类

            类型二  杠杆平衡条件的应用

            类型三  画力臂

            类型四 简单机械的特点

            类型五 有用功、总功和机械效率的计算

实验突破

        实验一 探究杠杆的平衡条件

        实验二 探究斜面的机械效率

 课标解读(2011修订版)

1.知道简单机械.通过实验,探究并了解杠杆的平衡条件.

2.知道机械效率.了解提高机械效率的途径和意义.

3.了解人类使用机械的历程.了解机械的使用对社会发展的作用.

 中考考点清单

考点一 杠杆

1.杠杆

(1)一根硬棒,在力的作用下能绕①固定点 O转动,这根硬棒就是杠杆.

(2)杠杆的五要素如图1:

支点:杠杆可以绕其转动的点O

动力:使杠杆转动的力F1

阻力:阻碍杠杆转动的力F2

动力臂:从支点O到动力F1作用线

        的距离L1

阻力臂:从支点O到阻力F2作用线的距            离L2 

2.杠杆的平衡条件:

 动力 ×动力臂=阻力×阻

力臂或写为 F1L1=③F2L2如图2中.

 

 

 3.生活中的杠杆

 

 考点二 滑轮

1.定滑轮和动滑轮

 

等臂杠杆 省力 改变力的方向 动力臂是阻 改变力的方向 力臂二倍的 省力

 2.滑轮组

(1)把定滑轮和动滑轮组合在一起,构成滑轮组.

(2)特点:既能省力又能改变力的方向,但是要费距离.

(3)省力特点:使用滑轮组提起重物时,如果忽略动滑轮的自重,动滑轮上有几段(股)绳子承担物重,提起重物所用的力就是物重的几分之一,即F=⑦G,其中F为提起重物所用的力,G为物重,n为承受物重的绳子段( 股)数,即绕在动滑轮上的绳子段( 股)数.

 3.其他简单机械

    轮轴和斜面,都可以省力,轮轴的应用如轻轻转动门把手,就可以把门锁打开;司机用不大的力转动方向盘,在轴上就能产生较大的力使汽车转弯;斜面的应用如盘山公路.

考点三 机械效率

1.有用功和额外功

(1)无论是否使用机械,必须要做的功,叫做有用功,用W有表示.

(2)使用机械时,并非我们需要又不得不做的功,叫做额外功,用W额表示.

(3)有用功与额外功之和叫做总功,用W总表示.

(4)总功、有用功和额外功之间的关系为:W总=W有 +W额.

2.机械效率

(1)物理学中,将①有用功跟②总功的比值叫做机械效率, 用符号③η表示.

(2)公式:④.

(3)使用任何机械都不可避免地要做额外功,有用功总是⑤小于总功,所以机械效率总是小于1的.机械效率通常用⑥百分数表示.

(4)提高机械效率的主要方法是改进结构,使它更合理,更轻巧.在使用中按照技术规程经常保养,使机械处于良好的状态.

 常考类型剖析

类型一 杠杆的分类(分析近三年湖南真题知, 此类多以选择题为主,考查时多会结合四幅图求判断省力杠杆或费力杠杆,在以填空题形式考查时会结合杠杆的平衡条件考查)(备选例题 备课素材)

例1(’13邵阳) 杠杆在生活中应用非常广泛.下列各图中,属于费力杠杆的是                (  C )

      【解析】 使用杠杆时,若动力臂小于阻力臂,则此杠杆为费力杠杆.B中使用镊子时, 动力作用点在支点和阻力作用点的中部,即动力臂小于阻力臂.

【名师点拨】 常见杠杆分类举例

杠杠种类

生活中的实例

力臂

省力杠杠

用羊角锤起钉子     用起子起瓶盖

用撬棒撬物体      用钢丝钳切钢丝

 L1>L2

F1<F2

费力杠杠

用钓鱼竿钓鱼    用镊子夹物体

用船桨划船

  L1<L2

F1>F2

等臂杠杠

天平 定滑轮

 L1=L2

F1=F2

 

 

     变式题1(’13常德) 如图所示的各种用具在使用中,属于省力杠杆的是                ( B  )

 

【解析】区分省力杠杆和费力杠杆的方法就是比较动力臂和阻力臂的长短,如果动力臂大于阻力臂的就是省力杠杆,动力臂小于阻力臂的就是费力杠杆,如果两者相等则为等臂杠杆.根据这一方法逐一判断出:天平的动力臂等于阻力臂为等臂杠杆,钢丝钳的动力臂大于阻力臂为省力杠杆,镊子和钓鱼竿的动力臂小于阻力臂为费力杠杆,故选B.

类型二  杠杆平衡条件的应用

例2 (’13邵阳) 下列方案能使图1中轻质杠杆保持平衡的是  ( C  )

A.在a处挂9个质量相同的钩码   B.在b处挂8个质量相同的钩码

C.在c处挂6个质量相同的钩码   D.在d处挂2个质量相同的钩码

 

 【解析】杠杆左侧的第六格处有4个钩码,为了使杠

杆平衡可在右侧的第3个格 c 处挂六个质量相同的

钩码.

【技巧点拨】将杠杆的格数作为力臂的大小,钩

码的个数作为作用力的大小,应用杠杆平衡条件来

判断.

 

类型三  画力臂(备选例题)

    例3 (’13 怀化) 如图3所示,是一个杠杆示意图,图中0 是支点F1为动力,L1为动力臂,F2为阻力,请画出阻力臂L2.

【解析】 力臂是支点到力的作用线的距离,本题中的阻力与杠杆垂直,所以阻力臂与杠杆 0B 重合.

 

 

 

 

 

【名师点拨】力臂作图的方法及步骤:

1.根据杠杆的定义, 明确哪一部分是杠杆;

2.根据支点的特点(固定不动,绕它转动)找出杠杆的支点;

3.根据动力(使杠杆转动的力)和阻力(阻碍杠杆转动的力)的特点,确定动力、阻力的作用点、方向、画出动力、阻力的作用线;

4.从支点向力的作用线引垂线.

5.作出支点到垂足的距离就是力臂.记忆口诀:找支点,画力的作用线,从点到线引垂线,力臂就是此线段.

【作图规范】作图规范要求:

1、作图必须用直尺、圆规(量角器)、铅笔;

2、力用带有箭头的线段表示,线段的长度表示力的大小,箭头表示力的方向;3、用黑心实点表示力的作用点;

4、并在线段的末端标上字母 F 表示所受的力.

 变式题 3 如图 4 所示,工人用撬棍撬起石块, 0 为支点.画出阻力 F2 的力臂 L2 和工人在 A 点施加的最小动力 F1 的示意图.

 【解析】过支点0 向阻力F2 的作用线作垂线,支点到垂足的距离就是阻力臂,如答图所示:动力最小,即动力臂最长,由图知 0A 最长,所以 0A  作动力臂,过 A 点与 0A 垂直向下作垂线就得到动力 F1 的方向,如答图所示:

 

 类型四 简单机械的特点(备选例题)

例4  如图 5 所示,工人师傅将重为600 N 的物体提升到离地面 2 m 处(滑轮重量不计),则工人师傅所用的拉力为200N,绳子自由端移动的距离是6 m.

 变式题4 (’13 深圳) 小明在东湖边看到以下四个画面,其中哪一组用到省力的机械       (  C  )

 

 A.①②     B.②④     C.③④      D.①③   

类型五 有用功、总功和机械效率的计算(备选例题 )

例5(’12株洲) 如图 6 所示,用20 N的拉力F 通过滑轮组将40 N 的重物在2 s内匀速提升1 m,在此过程中,拉力做功为60 J 拉力的功率是30W.

【解析】题图中承担物体重力的绳子有3股,故拉力移动的距离s=nh=1 m×3=3 m,拉力做功 W =Fs=20 N×3 m=60 J,拉力的功率P=

 【名师点拨】

         简单机械

  物理量             

 

 

有用功

物体重力G上升的高度为h ,所做的功W有=Gh

物体G上升高度为h,所做的功W有=Gh

总功

拉力(推力)F移

动s所做的功

W总=Fs

拉力F移动s所

做的功W总=Fs(s=nh,n为动

滑轮上绳子承担的段数)

 机械效率

 

 

 A.W有= 500J   η=62.5%     B.W有= 500J   η=80% 

 C.W有= 800J   η=62.5%     D.W有= 800J   η=80% 

 

 实验突破

实验一 探究杠杆的平衡条件(2013年张家界考查,2012年岳阳、湘潭、长沙考查,2011年长沙、常德考查) 

    命题点:

    1.杠杆的平衡调节(调节平衡螺母,左高左调,右高右调)

    2.杠杆平衡条件的应用(F1L1=F2L2)

    3.要求杠杆水平平衡的目的(方便测出力臂)

    4.选择杠杆中间为支点的原因(减少杠杆自重对实验的影响)

5.实验应进行多次测量的目的(一次实验数据具有偶然性,多次实验结论才具有普遍性)    6.实验数据的处理       

实验结论:动力×动力臂=阻力×阻力臂,写成公式F1L1=F2L2,也可写成:       例1(’12长沙)如图所示,小红在探究“杠杆的平衡条件”的实验中所用的器材有:杠杆、支架、刻度尺、细线和若干个质量相同的钩码.   

(1)实验前,将杠杆中点置于支架上,当杠杆静止时,发现杠杆左端下沉,则应将平衡螺母向右(选填“左”或“右”)调节,使杠杆在水平位置平衡.

(2)杠杆调节平衡后,小红在杠杆上A点处挂4个

钩码,为使杠杆重新平衡,应在B点挂 6 个钩码.

(3)如果再在A、B两处各加挂一个钩码,杠杆的左 端将会下沉.  此后,小红又经过多次实验,得出的杠杆的平衡条件是动力×动力臂=阻力×阻力臂(或F1L1=F2L2)

【解析】(1)杠杆左端下沉右端轻了,需要把平衡螺母向右调来增加右侧的力臂;(2)根据杠杆平衡条件可知:A处3格4个钩码,B处2格需要6个钩码才能平衡;(3)当左右各增加一个钩码时,A处是3格5个钩码,B处是2格7个钩码,所以杠杆的左端会下沉.杠杆的平衡条件是动力×动力臂=阻力×阻力臂(或F1L1=F2L2).

针对训练1(’13大连)在“探究杠杆平衡条件”实验

中,利用在杠杆两端挂钩码的方法做实验,实验装置如图2所示. 

(1)调节杠杆在水平位置平衡时,发现杠杆右端下沉.应把杠杆右端

的平衡螺母向 左(选填“左”或“右”)调节.

(2)实验时仍然使杠杆在水平位置平衡,这样做有什么好处?                          便于直接读出力臂 .

(3)记录的实验数据如下表.

实验

次数

动力

F1/N

动力臂

L1/cm

阻力

F2/N

阻力臂

L2/cm

1

3.0

10

2.0

15

2

2.5

20

2.5

20

3

1.0

30

1.0

30

 

        根据表中的信息,得出“F1L1=F2L2”的结论.

这个结论是否具有普遍性? 不具有 ,原因是:多次测量的数据没有变化,具有偶然性    .

 【解析】本题考查探究杠杆的平衡条件.(1)调节杠杆在水平位置平衡时,发现杠杆右端下沉,说明右端力与力臂乘积大些,故应把杠杆右端的平衡螺母向左调.(2)实验时仍然使杠杆在水平位置平衡,这样做便于直接读出力臂.(3)根据表中的信息,得出“F1L1=F2L2”的结论.这个结论是不具有普遍性的,这是因为多次测量的数据没有变化,具有偶然性.(4)如果用杠杆一端挂钩码另一端用弹簧测力计竖直向下拉的方法做实验,用这种方法做实验的好处是力的大小具有任意性.

 

 实验二 探究斜面的机械效率(2013年衡阳、张家界考查,2011年长沙、岳阳、湘潭考查) 

    命题点:

    1.影响斜面机械效率的因素(与斜面的粗糙程度、斜面的坡度有关,与斜面的长度、物体的重力等因素无关)

2.斜面机械效率大小的判断

3.控制变量法的应用(探究机械效率与物体重力的关系时,控制斜面的倾斜程度和粗糙程度不变;探究机械效率与斜面粗糙程度的关系时,控制斜面的倾斜度和物体的重力不变;探究机械效率与斜面倾斜程度的关系时,控制斜面的粗糙程度和物体的 重力不变)

    4.机械效率、总功的计算

    5.斜面在生活中的应用(如楼梯、盘山公路等)

实验结论:在其他条件一定时,斜面越光滑,机械效率越高;在其他条件一定时,斜面越倾斜,机械效率越高;斜面的机械效率与斜面的长度、物体的

重力无关.

例2(’11长沙)如图3所示是小明同学做“探究斜面的机械效率”的实验装置.

(1)请计算斜面坡度为60°时的机械效率77.8%

(2)请你根据实验数据推导下列的结论:

 

 结论1:沿粗糙程度相同的斜面向上匀速拉动同一物体时,斜面坡度越小,拉力越小.

结论2:在粗糙程度相同的条件下,斜面坡度越大,机械效率越大.

(3)如果你是一位建筑设计师,需要设计一幢老年人俱乐部的大楼,受上述实验的启发,在设计楼梯时,你会把楼梯设计得较 缓(选填“缓”或“陡”)些.

 77.8%,求得斜面此时的机械效率;由表中的数据可看出拉动同一物体时,斜面坡度越小,拉力越小;坡度越大,机械效率越大;设计一幢老年人俱乐部的大楼,为了便于老年人行走,根据上面的结论,楼梯设计得(较)缓一些.

针对训练2(’12张家界)小华同学对“斜面的机械效率跟什么因素有关”这一课题提出了一些值得探究的猜想:斜面的机械效率跟:A.斜面的倾斜程度有关;B.斜面的粗糙程度有关;C.斜面的长度有关;D.物体的重力有关.他为了证实其中的部分猜想是否正确,自己设计了如图4所示的装置,并将实验记录在下面表格|(小华拉着物体在斜面上每次做的都是匀速直线运动):

 

 

(1)在第2次实验中,拉力做的总功是6J斜面的机械效率是58.3 %.

(2)通过对比实验1、2、3的数据,可验证猜想B(填写字母).

(3)通过对比实验2、4或 3、5的数据,可以得出的探究结论是:当斜面的粗糙程度一定时,斜面的倾斜程度越大,斜面的机械效率越高 .

(4)若要验证猜想D,应控制斜面的倾斜程度和斜面的粗糙程度 不改变.

(5)实验还发现,斜面材料相同时,斜面的倾角越小,越省力 .(选填“省力”或“费力”)

【解析】(1)第2次实验中,拉力做的总功为W=Fs=6 N×1 m=6 J,机械效率为

 

 备选例题

类型一  杠杆平衡条件的应用

【解析】在船桨的使用过程中,动力臂小于阻力臂,所以船桨属于费力杠杆,故A不符合题意;我们在使用剪铁皮的剪子时,目的是为了省力,并且在使用的过程中动力臂大于阻力臂,属于省力杠杆,故B符合题意;起重机的吊臂在工作时,动力臂小于阻力臂,

属于费力杠杆,故C不符合题意;人在端茶杯时,若把前臂看成杠杆,支点在肘关节的位置,肱二头肌收缩抬起前臂是动力,茶杯作用在手上产生的力是阻力.端茶杯的过程中,动力臂小于阻力臂,属于费力杠杆,故D不符合题意.故选B.

例2   如图所示,0为杠杆的支点,F1的力臂长为60 cm,F2的力臂长为20 cm,若F1=300 N,为使杠杆平衡,F2的大小等于100  N(杠杆本身重力不计)

 

 

 【解析】由图可知,F1的力臂L1=20 cm,F2的力臂L2=60 cm,∵杠杆平衡,∴F1L1=F2L2,即:300 N×20 cm=F2×60 cm,∴F2=100 N.

类型二  力臂作图

 

 

 

 

 

【解析】OA是最长的力臂,过A点做OA的垂线,为使杠杆平衡,力的方向应垂直于杆向上.

 类型三  简单机械的特点

例1    如图所示,在水平拉力F作用下,使重40 N的物体A匀速移动1 m,物体A受到地面的摩擦力为15 N,不计滑轮、绳子的重力及滑轮与绳子间的摩擦,则拉力F的大小为   N,拉力F前进的距离为   m.

例2    如图所示,用下列装置提升同一重物,若不计滑轮自重及摩擦,则最省力的是       (  )

 

 

 

 

 

 

 

 

 

类型四  有用功、总功和机械效率的计算

例1    如图所示,一个工人用滑轮组提起200 N的货物,所用的拉力是125 N.绳子自由端被拉下10 m.则有用功是         J.机械效率是    

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

例2  如图所示,小强同学用动滑轮将重400 N的物体匀速提升2 m,已知动滑轮的机械效率是80%,则小强同学做的有用功是    J,绳子末端的拉力是   N

 

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