2024年中考物理（苏科版）二轮复习高频考点突破：简单机械和功 (共46张PPT)

(共46张PPT)
　简单机械和功



考点一杠杆平衡条件的运用
典例1　（2022·宁夏）生活中有很多小妙招，如图甲所示，用钢勺很轻松就可以打开饮料瓶盖，模型如图乙所示，它是以 　　　　 （A/B）为支点的省力杠杆，手在 　　　　 （C/D）点向下压时会更省力.
解析：如图乙所示，用钢勺撬动瓶盖，以点B为支点，动力作用在勺柄上，瓶盖对勺头的阻力作用在点A，方向向下，此时动力臂大于阻力臂，根据杠杆的平衡条件可知，动力小于阻力，是省力杠杆.手作用在D点时的动力臂大于作用在C点时的动力臂，这样在阻力和阻力臂不变时，动力更小，更省力.
答案：B　D
方法归纳
判断杠杆种类的一般方法
　　根据图示，分别找出每个工具的支点，明确每个工具的动力和阻力，画出每个工具的动力臂和阻力臂，通过比较每个工具的动力臂和阻力臂间的大小关系，即可判断各个工具属于杠杆的哪一类.

1. 如图所示为一把开瓶盖的新型起子，要打开瓶盖，用力方向应为 　F2　 （F1/F2），从起子的使用情况看，这是一个 　省力　 （省力/费力）杠杆.
F2　
省力　
典例2　如图所示，一根木棒在水平动力（拉力）F的作用下以O点为轴，由竖直位置按逆时针方向匀速转到水平位置的过程中，若动力臂为l，动力与动力臂的乘积为M，则 （　　）
A. F增大，l增大，M增大
B. F增大，l减小，M减小
C. F增大，l减小，M增大
D. F减小，l增大，M增大
解析：木棒由竖直位置转到水平位置的过程中，动力臂l逐渐减小，而重力不变，重力的力臂lG逐渐增大.由杠杆平衡条件可得，M＝Fl＝GlG，则水平动力F＝.因此该过程中，M增大，l减小，F增大，C正确.
答案：C
方法归纳
公式分析法在杠杆动态题中的应用
　　对于杠杆动态题，一般可先根据杠杆平衡条件等知识，推导出待求量和已知量之间的关系式，再根据这个关系式进行分析、判断、验证或求解.

2. （2022·百色）如图所示，轻质细杆可绕竖直墙上的O点转动，末端挂一个重为150N的物体，拉力F沿水平方向，当θ＝45°时，拉力F＝ 　150　 N.若保持拉力沿水平方向，让细杆顺时针缓慢旋转到图中虚线位置，则拉力将 　变大　 （变大/变小）.
150　
变大　
典例3　密度是物质的重要属性，生产、生活中常常需要测量各种液体的密度.某同学在综合实践活动中自制了测量液体密度的杠杆密度计，可以从杠杆上的刻度直接读出液体密度的数值，受到了老师的肯定和表扬，结构如图所示.
所用器材：轻质杠杆（自身重力忽略不计）、两种规格的空桶（100mL和200mL）、质量为m的物体A、细线.
（1） 将杠杆在O点悬挂起来，空桶悬挂在B点，质量为m的物体A悬挂在C点时，杠杆水平平衡.测出B点到O点的距离为l，C点到O点的距离为l0，此时C点的密度刻度线应标注为 　　　　 .
（2） 在B点的空桶内注满液体，空桶容积为V，移动物体A至C1位置，使杠杆在水平位置平衡.C1点到O点的距离为l1，此时C1点对应的密度值为 　　　　 （用题中所给的字母表示）.
（3） 已知密度为1.0×103kg/m3的刻度线与零刻度线之间的距离为4cm，则密度为0.8×103kg/m3的刻度线与零刻度线之间的距离为 　　　　 cm.
设计过程如下：
（4） 若要使制作的杠杆密度计测量精度更高一些，则应选择 　　　 （100mL/200mL）规格的空桶.
解析：（1） 据题意，此时桶中无液体，C点的密度刻度线应标注为0.（2） 据杠杆的平衡条件和题意，桶中无液体时：G桶l＝mgl0　①，桶中注满液体时：G桶l＋ρ液gVl＝mgl1　②，将①代入②并整理可得：ρ液＝.（3）据ρ液＝和题意：1.0×103kg/m3＝　③，0.8×103kg/m3＝　④，由 可得：l1'－l0＝0.8×4cm＝3.2cm. （4） 由ρ液＝变形可得：l1－l0＝，因为在ρ液相同时，l1－l0与V成正比，所以要使制作的杠杆密度计测量精度更高一些，应选择200mL规格的空桶.
答案：（1） 0　（2） 　（3） 3.2　（4） 200mL
方法归纳
方程组法在杠杆平衡题中的应用
　　杠杆平衡条件实际上是一个状态方程，若题中杠杆在多个状态下保持平衡，则通常可通过联立方程组求解.

3. （2022·金华）项目学习小组在使用密度计时发现由于刻度不均匀，估读时误差较大，由此准备制作一个刻度均匀的密度计.
【小组讨论】
液体密度计是根据排开液体的体积变化判断密度大小的；根据密度公式ρ＝，想到是否可以通过密度与质量之间的关系来制作刻度均匀的密度计.经过查阅资料及深入讨论最后确定了制作方案.
【查阅资料】
杆秤是我国古老的质量称量工具（如图甲），刻度是均匀的.使用时先把被测物体挂在秤钩处，提起秤纽，移动秤砣，当秤杆在水平位置平衡时，秤砣悬挂点对应的数值即物体的质量.
（1） 杆秤的工作原理是 　杠杆的平衡条件　 .
杠杆的平衡条件　
【产品制作】
器材：木棒、塑料杯、细线、刻度尺、金属块（代替秤砣）.
步骤：① 模仿杆秤结构，用杯子代替秤钩，先自制一根无刻度“密度秤”.
② 杯中不加液体，提起秤纽，移动秤砣，当秤杆在水平位置平衡时（如图乙），将此时秤砣的悬挂点A标记为“0”刻度.
③ 杯中加水至a处，提起秤纽，移动秤砣，当秤杆在水平位置平衡时，将此时秤砣的悬挂点B标记为某刻度（单位：g/cm3）.
④ 以AB两点之间长度的为标准，在整根秤杆上均匀地标上刻度.
(第3题)
（2） 在制作过程中，秤杆出现左低右高现象（如图丙），要调至水平位置平衡，秤砣应往 　右　 侧移动.
（3） 步骤③中，秤砣悬挂点B标记的刻度值应为 　1　 .
右　
1　
(第3题)
【产品检验】
用多种密度已知的液体对“密度秤”刻度准确度进行检验.
【产品升级】
（4） 为了制作出精确度更高的“密度秤”，下列改进措施可行的是 　AB　 .
A. 把秤纽位置往远离杯子一侧移动
B. 减小秤砣的质量
C. 减少加入杯中的液体体积
D. 换用更细的秤杆
AB　
考点二滑轮组受力情况的分析与求解
典例4　如图甲所示，质量为50kg的人站在质量为30kg的吊篮内，他至少用 　　　　 N的拉力拉住绳子才能使自己和吊篮在空中保持静止.（g取10N/kg，不计滑轮重和摩擦）
解析：如图乙，设人的拉力至少为F，分析下方滑轮的受力情况可知，绕过上方滑轮绳子的拉力为2F.将人和吊篮看成一个整体，据力的平衡条件有2F＋F＋F＝G人＋G篮，故F＝＝200N.
答案：200
方法归纳
隔离法和整体法在滑轮组平衡题中的应用
　　在分析滑轮组平衡题中的受力情况时，通常要把隔离法和整体法结合起来运用.所谓隔离法，就是把研究对象从它周围的物体中隔离出来，分析周围哪些物体对它施加了力的作用；所谓整体法，就是把几个物体中的一部分或全部视作一个整体，整体内部的作用力就不必考虑（因为内力不会改变整体的运动状态），只需考虑整体周围的物体对整体的作用力.

4. 如图所示，小丽用三个重为10N的滑轮组成的滑轮组匀速起吊重为470N的物体，物体上升5m，不计绳的重力及一切摩擦.绳的拉力F＝ 　125　 N，绳子自由端移动的距离为 　20　 m.
125　
20　
考点三功率大小的比较
典例5　如图甲所示，木块放在水平地面上，用弹簧测力计沿水平方向拉木块使其做直线运动，两次拉动木块得到的s－t图像分别是图乙中的图线①、②，两次对应的弹簧测力计示数分别为F1、F2，两次拉力的功率分别为P1、P2，则F1 　　　　 F2，P1 　　　　 P2.（＞/＝/＜）
解析：据v＝、s－t图像和题意可知，木块在水平地面上两次都沿水平方向做匀速直线运动，v1＞v2.因为滑动摩擦力的大小只与压力的大小和接触面的粗糙程度有关，与物体运动速度的大小无关，所以木块两次运动过程中受到的滑动摩擦力相同，设为f；因为木块在水平方向上做匀速直线运动，所以它在水平方向上受到的拉力F与滑动摩擦力f 二力平衡，F1＝f，F2＝f，故F1＝F2.据P＝Fv和上述解析可知，P1＞P2.
答案：＝　＞
方法归纳
比较功率大小的方法
　　① 做功相同，比时间，时间少的功率大；② 时间相同，比做功，做功多的功率大；③ 力相同，比速度，速度大的功率大；④ 速度相同，比力，力大的功率大；⑤ 当功、时间或速度、力均不相同时，运用公式P＝或P＝Fv先计算，再比较.

5. （2022·昆山期末）一重为2N的小球，从水平台面上滚落到地面的过程中，经过A、B、C三个位置，它们的位置关系如图所示.设小球在AB段重力做的功为W1，重力做功的平均功率为P1；在BC段重力做的功为W2，重力做功的平均功率为P2，则：W1＝ 　0.4　 J，P1 　＜　 （＞/＝/＜）P2.
0.4　
＜　
考点四利用机械做功问题的分析与求解
典例6　如图甲所示，长为40cm、重为10N的匀质杠杆可绕着O点转动，作用在杠杆一端且始终与杠杆垂直的力F，将杠杆缓慢地由与水平方向夹角为30°的位置拉至水平位置（忽略摩擦阻力），在这个过程中，力F的大小将 　　　　 （增大/不变/减小），力F所做的功为 　　　　 J.
(典例6图)
解析：如图乙所示，在题述过程中，力F的力臂l1不变，杠杆重力G的力臂l2变大，由F＝可知，力F增大；据几何知识和题意可知，杠杆重心升高的高度 ＝×0.4m＝0.1m，据功的原理和题意可知，力F所做的功W＝Gh＝10N×0.1m＝1J.
答案：增大　1
(典例6图)
方法归纳
等值替代法在求解机械做功问题中的应用
　　在本题的题述过程中，力F的大小和方向都在不断地变化，不能用W＝Fs直接求功.对于此类不能直接求解的问题，通常可运用相关的数学和物理知识，寻找待求量与可求量之间的等量关系，用等值替代法求解.

6. 有一个圆柱形铁块，想用如图甲、乙所示的两种方法使它倒下成图丙状.比较两种方法力和做功的大小关系，正确的是（　D　）
A. F1＞F2，W1＞W2
B. F1＜F2，W1＜W2
C. F1＝F2，W1＝W2
D. F1＜F2，W1＝W2
D
典例7　如图所示为一款健身拉力器的原理图，斜面的倾角为30°，重500N的物块与固定在斜面底端的弹簧相连，小明通过定滑轮拉着物块沿斜面向上匀速运动2m的过程中（此过程弹簧始终处于被拉伸状态），小明对绳的拉力所做的功为1000J，克服弹簧拉力做功300J，则克服物块重力做的功为 　　　　 J，物块与斜面之间摩擦力的大小为 　　　　 N.（忽略绳重、滑轮与轴的摩擦）
解析：已知斜面的倾角为30°，物块沿斜面向上匀速运动2m，则物块上升的高度h＝s＝2m×＝1m，克服物块重力做的有用功W有用＝Gh＝500N×1m＝500J；克服物块与斜面间摩擦做的功Wf＝W总－W有用－W弹＝1000J－500J－300J＝200J，由Wf＝fs可得，物块与斜面之间摩擦力的大小f＝＝＝100N.
答案：500　100

7. 在综合实践活动中，小明制作了如图所示的组合机械来提升重物，其中斜面和水平面的夹角为30°、动滑轮重40N.用该装置将重为1000N的重物匀速提升1m，拉力F的大小为400N，所用的时间为10s，在此过程中，对重物做的有用功为 　1000　 J，拉力F的功率为 　240　 W，若不计绳重和机械内部摩擦，则重物和斜面之间的摩擦力为 　680　 N.
1000　
240　
680　
典例8　（2022·鞍山）建筑工地的工人用如图所示的滑轮组来提升重物.已知重物G＝900N，不计绳重和摩擦，当绳子自由端的拉力F＝400N时，可将重物匀速提升2m.在此过程中，拉力F做功 　　　　 J，滑轮组的机械效率为 　　　　 ；若将该滑轮组的机械效率提高5%，则需要用此滑轮组提升 　　　　 N的重物.
解析：由图可知，提升动滑轮和重物绳子的股数n＝3，在将重物匀速提升h＝2m的过程中，绳子自由端移动的距离s＝nh＝3×2m＝6m，拉力F做的功W总＝Fs＝400N×6m＝2400J，W有用＝Gh＝900N×2m＝1800J，η＝×100%＝×100%＝75%.因为不计绳重和摩擦，所以G动＝3F－G＝3×400N－900N＝300N. 设用此滑轮组提升重为G'的重物时，该滑轮组的机械效率提高5%，则75%＋5%＝×100%，解得G'＝1200N.
答案：2400　75%　1200

8. 一个质量为40kg的重物A放在水平地面上，利用如图所示的装置将它匀速提升0.1m用了1s，此时的机械效率为80%，则有用功为 　40　 J，动滑轮的重力为 　100　 N，拉力的功率为 　50　 W，若再用该滑轮提升多块重物B（规格相同），提升一块重物B和两块重物B时滑轮的机械效率之比η1∶η2＝4∶5，则重物B的重力为 　150　 N.（不计绳重和摩擦，g取10N/kg）
40　
100　
50　
150　

1. （2022·南通启东期末）重为100N的甲物体静止在水平地面上时，对地面的压强为6×105Pa.现将甲物体用细绳挂在轻质杠杆的A端，杠杆的B端悬挂乙物体，乙物体的质量为3kg，杠杆在水平位置平衡时，如图所示，AO∶AB＝2∶7，g取10N/kg.要使甲物体恰好被细绳拉离地面，则（　D　）
A. 甲物体的重力减少20N
B. 甲物体的底面积应小于6×10－5m2
C. 移动支点O的位置，使AO∶AB＝1∶4
D. 杠杆B端所挂物体的质量至少为4kg
D
2. （2022·枣庄）如图甲所示，物体在同一水平面上做匀速直线运动，当物体运动的路程与时间的关系图像如图乙所示时，受到的水平推力为F1；当物体运动的速度与时间的关系图像如图丙所示时，受到的水平推力为F2.两次推力的功率分别为P1、P2.F1∶F2和P1∶P2分别为（　D　）
A. 3∶5　9∶25 B. 3∶5　1∶1
C. 3∶5　3∶5 D. 1∶1　3∶5
D
3. （2022·新疆）如图所示，斜面的长为高的4倍，物体恰能在斜面上匀速下滑，下滑一段距离的过程中，该物体重力做的功和克服阻力做的功相等.若用平行于斜面向上的拉力F将物体匀速拉上斜面时，则斜面的机械效率为（　C　）
A. 20% B. 25% C. 50% D. 75%
C
4. （2021·南通）物理学中把机械对重物施加的力与人对机械施加的力的比值叫作机械效益MA，用于比较不同机械的省力程度，现用如图所示的滑轮组匀速提升重物，不计绳重和摩擦，则下列描述滑轮组的机械效益MA与重物重力G、机械效率η与机械效益MA的关系图线中，可能正确的是（　C　）
C
　
　
5. （2022·镇江）如图甲所示，轻质杠杆可绕O点转动，A点悬挂一重为12N的物体M，B点受到电子测力计竖直向上的拉力F，杠杆水平静止，已知OA＝AB＝BC，则F为 　6　 N.保持杠杆水平静止，将F作用点从B移至C，此过程中F方向保持不变，F的力臂记为l，则F的大小将 　变小　 ，F与的关系图线为图乙中的①；若仅将上述步骤中的M从A移至B，则F与的关系图线为图乙中的 　②　 （填序号）.
6　
变小　
②　
6. 小明用如图所示的健身装置来锻炼腿部和手臂的肌肉.当绳的A端固定不动时，手在B端用力FB拉绳，使总重为G的物体匀速上升，若每个滑轮重G，则FB＝ 　2.5G　 ；若绳B端固定不动，腿在A端用力FA拉绳，仍使该物体匀速上升，则FA＝ 　G　 .（不考虑绳重和摩擦）　
2.5G　
G　
7. 如图甲所示为常用来提升重物的轮轴，它也是一种变形杠杆，图乙是它的杠杆示意图.若图乙中R＝4r，重物的拉力F2＝600N，作用在A点的动力F1＝ 200N，则轮轴的机械效率η＝ 　75%　 .
75%　
8. （2022·遂宁）小超与同学到某工地参观，看到工人操作电动机通过如图所示滑轮组将正方体石料从水池底竖直匀速吊起.他们通过调查得知：石料的棱长为0.2m，密度为2.5×103kg/m3，石料上升时速度恒为0.4m/s，圆柱形水池的底面积为0.2m2，动滑轮重30N.请根据他们的调查数据，求：（不计绳重和摩擦，ρ水＝1.0×103kg/m3，g取10N/kg）
（1） 石料露出水面前受到的浮力.
解：（1） 80N　
（第8题）
（2） 石料的重力.
解：（2） 200N　
（3） 石料露出水面前滑轮组的机械效率.
解：（3） 80%　
（4） 石料从刚露出水面到完全露出水面所用的时间；并推导出该过程中电动机的输出功率P（单位：W）与时间t（单位：s）的函数关系式.
解：（4） 拉出水面后，水面下降的高度Δh＝＝＝0.04m；石料上升的实际距离h'＝L－Δh＝0.2m－0.04m＝0.16m，石料从刚露出水面到完全露出水面的时间t1＝＝＝0.4s；
（第8题）
石料经过t秒上升的高度h1＝vt＝0.4tm，石料的底面积S石＝0.2m×0.2m＝0.04m2，水面下降的高度h2＝＝＝0.1tm，露出水面的高度h露＝h1＋h2＝0.4tm＋0.1tm＝0.5tm，此时排开水的体积V排'＝（L－h露）S石＝[（0.2－0.5t）×0.04]m3＝（－0.02t＋0.008）m3，浮力F浮'＝ρ水gV排'＝[1×103×10×（0.008－0.02t）]N＝（－200t＋80）N，自由端的拉力F拉＝＝N＝（100t＋75）N，自由端的速度v绳＝2v＝2×0.4m/s＝0.8m/s，电动机功率P＝＝＝F拉v绳＝[（75＋100t）×0.8]W＝（80t＋60）W，综上P＝（80t＋60）W（0≤t≤0.4s）