中考物理常考易错点专题八 简单机械

中考物理常考易错点专题八 简单机械

专题八 简单机械 易错清单 ‎1. 力臂 力臂是从支点到力的作用线的距离,即“点到线”的距离,“点”指的是支点,“线”指的是力的作用线,力的作用线就是力所在的直线;不是支点到力的作用点的距离.‎ 如图,支点为O,OA是支点到力的作用点,L是支点到力的作用线的距离.‎ ‎2. 滑轮和滑轮组 实质 力的关 系(F,G)‎ 距离的关 系(s,h)‎ 作用 定滑轮 等臂杠杆 F=G s=h 改变力的方向 动滑轮 动力臂是阻力臂的二倍的杠杆 F=G s=2h 省力 滑轮组 F=G s=nh 既可以省力,也可以改变力的方向 ‎(忽略摩擦,G=G物+G动滑轮)‎ 名师点拨 一、机械效率的计算 ‎(一)滑轮组绳子绕法:‎ ‎1. 确定“n”.根据题意确定由多少段绳子承担动滑轮重力和物体重力.‎ ‎2. 确定动滑轮个数.‎ ‎(1)当n为偶数时,动滑轮的个数是多少?‎ ‎(2)当n为奇数时,动滑轮的个数是多少?‎ ‎3. 确定定滑轮的个数.口诀:“一动配一定,偶数减一定,变向加一定.”‎ ‎(1)在不改变施力的方向时,以动滑轮个数为基数,按“一动配一定,偶数减一定”来确定定滑轮的个数.即:一个动滑轮配一个定滑轮;但当n为偶数时,定滑轮的个数等于“动滑轮的个数减一个”.‎ ‎(2)在需要改变施力的方向时,仍以动滑轮的个数为基数,按“变向加一定”的方法确定定滑轮的个数.即:在“一动配一定,偶数减一定”的基数上,再加上一个定滑轮.‎ ‎4. 组装滑轮组.口诀:“奇动偶定”.‎ 确定好了动滑轮和定滑轮的个数后,再确定绳子的起始点.‎ ‎(1)当n为奇数时,绳子的起始点从动滑轮开始,经定滑轮依次按画螺旋线的方法绕线.‎ ‎(2)当n为偶数时,绳子的起始点从定滑轮开始,经动滑轮依次按画螺旋线的方法绕线.‎ ‎【例1】　某物重为5100N,现有一绳最大只能承担1200N,站在地面把重物向上提升.请设计一个滑轮组,并画出组装示意图.‎ ‎【解析】　①确定n.根据题意n=4.2 在这里n不能四舍五入,n 应为5段绳子.‎ ‎②确定动滑轮个数.n=5为奇数,则动滑轮的个数为=2(个).‎ ‎③确定定滑轮个数.“一动配一定,偶数减一定.” n=5为奇数,定滑轮应为2个.但又根据题意,站在地面把重物和向上提升,需要改变施力的方向,即:“变向加一定”.则应在2个的基础上再加上一个,即定滑轮的个数这时应取3个.‎ ‎④组装滑轮组.按“奇动偶定”,确定绳子的起始点.n=5为奇数,绳子的起始点应从动滑轮的挂钩上开始,经定滑轮依次作螺旋线缠绕.如图所示:‎ ‎(二)机械效率的计算 杠杆 滑轮或滑轮组 斜面 提升重物时 水平匀速拉动物体时 其中:①G为提升重物的重力;②h ‎(1)‎ ‎ (2)不计绳重及摩擦 η=‎ ‎(3)s=nh 其中:①F摩为物体与水平面间的摩擦力;②F为拉力;③S物 ‎(1) ‎ ‎(2)η=‎ 为重物升高的高度;③F为作用在杠杆上的动力;④S为动力作用点移动的距离.‎ ‎(4)V绳=nV物其中①G为提升的物重;②G动 为动滑的总重力;③h为重物上升的高度;④ S为绳子自由端移动的距离;⑤n为承担重物的绳子的段数;⑥V绳为绳子自由端移动的速度;⑦V物为提升物重上升的速度.‎ 为物体移动距离;④S绳为绳子自由端移动的距离;⑤n为承担摩擦力的绳子的段数;⑥n为承担摩擦力的绳子的段数.‎ 其中:①G为物重;②h为斜面高度;③F为拉力;④L为斜面长度;⑤F摩为摩擦力.‎ ‎【例2】　如图所示,已各斜面长5m,高3m,绳端拉力为50N.利用这个滑轮装置将重为100N的物体在5s内从斜面的底端匀速拉到顶端.在此过程中:‎ ‎(1)物体沿斜面向上运动的速度为多少?‎ ‎(2)绳端移动的距离是多少?‎ ‎(3)拉力的功和功率各是多少?‎ ‎(4)拉力的机械效率是多少?‎ ‎【解析】　解:(1)物体沿斜面向上运动的速度: =1m/s.‎ ‎(2)绳端移动的距离:s'=2s=2×5m=10m.‎ ‎(3)拉力的功W总=Fs=50N×10m=500J,‎ 功率: ‎ ‎(4)有用功:W有用=Gh=100N×3m=300J,‎ 拉力的机械效率 ‎【方法指导】一般情况下,使用各种机械的目的如果是将物体举高,则人们克服物体重力所做的功为有用功,克服其他力所做的功为额外功.对有用功与额外功的判定,要视具体情况,因需达到的目的而具体分析,但无论使用哪种简单机械,拉力(动力)对机械所做的功一定是总功.‎ 二、 影响机械效率高低的因素 公式 结论 滑 轮 组 ‎①装置(G动)相同时,物重(G物)越大,滑轮组的机械效率越大;‎ ‎②重物(G物)相同时,动滑轮个数(G动)越少,滑轮组的机械效率越大;‎ ‎③有用功一定时,对绳重及克服摩擦所做的额外功越少,机械效率越高.‎ 斜 面 ‎①在斜面倾角一定时,斜面表面越粗糙,机械效率越低;‎ ‎②在斜面表面粗糙程度一定时,倾角越大,机械效率越高;(θ为斜面倾角;μ为斜面摩擦系数,斜面越粗糙,摩擦系数越大).‎ 提分策略 ‎【趋势总览】‎ ‎　从近三年的各地中考来看,对本部分的考查呈现如下趋势:‎ ‎1. 中考对简单机械部分一般考查画杠杆的力臂、杠杆的平衡条件、杠杆的应用、连接滑轮组等内容,试题以填空题、选择题和画图题为主.‎ ‎2. 中考热点为应用杠杆的平衡条件分析生活中的杠杆和画杠杆的力臂.‎ ‎2015年的中考命题方向预测:仍然保持前几年的趋势,亮点将是“结合最新的生活、生产、科技发展的新材料进行考点的考查”.‎ ‎【锦囊妙计】‎ ‎1. 杠杆力臂的画法 力臂是从支点到力的作用线的距离,所谓力的作用线是沿力的方向所作的直线. 力臂可能在杠杆上,也可能不在杠杆上.‎ 力臂的表示方法:双箭头法、大括号法(如图).‎ 画法:过支点作力的作用线的垂线.‎ ‎2. 使用滑轮组时,有几股绳子承担物体的拉力,在不计绳重和摩擦的情况下,提起物体所用的力就是总重的几分之一,即F=G总=(G+G动). 因此正确确定绳子的股数对于能否正确解题很重要.‎ ‎(1)确定承担对物体拉力的绳子的股数的方法:‎ ‎①首先分清动滑轮和定滑轮,再数一数直接跟动滑轮相连的绳子有几股,就有几股绳子承担物体的拉力.‎ ‎②确定绳子的股数时,出错的主要原因是绳子的最后一股(绳子的自由端)是否计算在内. 可采用以下方法判断,看拉力的方向是否与提升物体的方向相同,如相同就计算在内,不同就不算数. 比如:提起物体的方向向上,而拉绳子自由端的拉力向下,则最后一股没有承担拉力.‎ ‎(2)使用滑轮组提升重物时,动力F与物重G的关系:‎ ‎①若不计动滑轮重、绳重及摩擦(理想情况下),F=G.‎ ‎②若不计绳重及摩擦,F=(G+G动).‎ ‎③实际使用时,由于存在摩擦,F>(G+G动).‎ 其中G动为动滑轮的重力,n为滑轮组中承担重物的绳子的股数.‎ ‎(3)使用滑轮组提升重物时,滑轮组的机械效率:‎ 由η===可知,不同滑轮组提升相同的重物时,动滑轮越重,η越小.‎ 由η===1-=1-,可知使用同一滑轮组时,提升重物越重时,η越大.‎ ‎(4)使用滑轮组时,绳子自由端移动的距离s与重物移动的距离h的关系是:s=nh.‎ 若在等式两边同时除以t,则可得出绳子自由端移动的速度v与重物移动的速度v物的关系:v=nv物. ‎ ‎(5)使用滑轮组来匀速拉动水平面上的物体时,若不计滑轮重、绳重及摩擦时,则绳子拉力F=f,其中f为物体受到的摩擦力.‎ 专项训练 一、 选择题 ‎1. (2014·黑龙江齐齐哈尔·模拟三)如图所示,小阳利用滑轮组先后竖直向上匀速提升物体A和物体B.当提升物体A时,滑轮组的机械效率为75%,小阳对绳子的拉力为F1;当提升物体B时,滑轮组的机械效率为62.5%,小阳对绳子的拉力为F2.已知小阳的质量为65kg,物体A的质量为90kg.假设在拉绳子的过程中,小阳对绳子的拉力与对地面的压力始终竖直向下且在同一直线上,不计绳重和摩擦.g取10N/kg.则下列说法中正确的是(　　).‎ A. F1=500N B. GB=600N C. G动=200N D. 匀速提升物体A时小阳对地面的压力是50N ‎2. (2013·四川雅安·模拟)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(　　).‎ ‎3. (2013·山西·模拟)小明小组利用如图所示装置探究“杠杆平衡条件”时,在杠杆两侧挂上不同个数的钩码,移动钩码使杠杆在水平位置平衡,这样三次实验后得出结论:动力×支点到动力作用点的距离=阻力×支点到阻力作用点的距离. 下列能帮助他得出正确结论的操作是(　　).‎ A. 去掉一侧钩码,换用弹簧测力计竖直向下拉 B. 去掉一侧钩码,换用弹簧测力计斜向下拉 C. 去掉一侧钩码,换用弹簧测力计竖直向上拉 D. 增加钩码个数,再多次实验使结论更具普遍性 二、 填空题 ‎4. (2014·四川成都·模拟)如图所示装置中,均匀木棒AB的A端固定在铰链上,悬线一端绕过一固定定滑轮,另一端用线套套在木棒上使棒保持水平.现使线套逐渐向右移动,但始终使木棒保持水平(棒和悬线足够长),则悬线上的拉力T先　　　　,后　　　　( 填“变大”“变小”或 “不变” ). ‎ 三、 实验探究 ‎5. (2014·福建福州·模拟四)‎ ‎(1)图甲是探究杠杆平衡条件的实验装置. 调节杠杆在水平位置平衡后,在杠杆上的A点挂四个重均为0.5N的钩码,用调好的弹簧测力计竖直向上拉杠杆上的B点,使杠杆水平平衡,测力计的示数是　　　　N;如果将测力计沿图中虚线方向拉,仍使杠杆在水平位置平衡,则测力计的示数将 　　　　(填“变大”“不变”或“变小”). ‎ ‎(2)某同学利用身边的塑料直尺和硬币若干来验证杠杆平衡的条件,如图乙所示,当杠杆在水平位置平衡时,他测出从支点O到硬币边缘的距离作为力臂L1和L2的大小,他测力臂的方法是　　　　(填“正确”或“错误”)的.如果将两边的硬币以相同大小的速度同时做远离支点的匀速移动,则杠杆　　　　 (填“仍平衡”“左端向下倾斜”或“右端向下倾斜”). ‎ ‎(3)某小组同学在探究滑轮组的机械效率与哪些因素有关时,提出了一些猜想.为了验证猜想是否正确,该小组同学们按如图丙所示的A、B、C、D四种情形组装滑轮组.为了验证猜想“两个相同滑轮组成的滑轮组,其机械效率与滑轮组细线的绕法有关”,应选择装配图中的　　　　两组滑轮组做对比实验;按装配图A、B或图C、D两个滑轮组做对比实验,可以验证什么猜想?　　　　　　　. ‎ 甲 乙 丙 ‎6. (2014·湖北黄冈·模拟)小明在学校参加植树活动时,使用如图所示的钢丝钳,剪铁丝固定小树苗.‎ ‎(1)他使用的钳子是省力杠杆还是费力杠杆?‎ ‎(2)在图中画出动力F1的力臂L1和作用在这根杠杆上的阻力F2.‎ ‎(3)剪铁丝时动力臂长为10cm,阻力臂长为2cm,若铁丝被剪断需要1000N的力,小明至少用多大的力才能将铁丝剪断?‎ 参考答案与解析 ‎1. D　[解析]根据当提升物体A时,滑轮组的机械效率 ‎75%;可解得G动=300N,故C错误;小东对绳子的拉力为:所以GB=500N;故B错误;匀速提升物体A时小东对地面的压力F=G人-F1=65kg×10N/kg-600N=50N;故D正确. ‎ ‎2.C　3. B ‎4. 变小　变大 ‎5. (1)1　变大　(2)错误　右端向下倾斜　(3)图A、C或(图B、D)　同一滑轮组,其机械效率与滑轮组提升的物重有关 ‎ ‎6. (1)省力杠杆 ‎(2)如图 ‎(3)根据杠杆平衡条件F1L1=F2L2 ‎ 可得: ‎