資源簡介

第8章 機械與人
第1節(jié) 簡單機械(2~3分)
【知識清單】
考點1杠桿
1.定義:在力的作用下能　　　　的硬棒。
2.杠桿的五要素(如圖所示)。
(1)支點:杠桿可以繞著轉動的點O。
(2)動力:使杠桿轉動的力F1。
(3)阻力:阻礙杠桿轉動的力F2。
(4)動力臂:從　　　　到　　　　作用線的距離L1。
(5)阻力臂:從　　　　到　　　　作用線的距離L2。
3.杠桿的平衡條件
(1)杠桿平衡:當杠桿在動力和阻力的作用下靜止時,我們就說杠桿平衡了。
(2)平衡條件:　　　　,或寫為F1L1=F2L2。
考點2杠桿的分類和應用
省力杠桿 費力杠桿 等臂杠桿
示意圖
力臂 關系 L1①　　　　L2 L1③　　　　L2 L1⑤　　　　L2
力的 關系 F1②　　　　F2 F1④　　　　F2 F1⑥　　　　F2
特點 省力費距離 費力省距離 不省力也不費距離
應用舉例 撬棍、羊角錘、鋼絲鉗、手推車 釣魚竿、筷子、鑷子、縫紉機腳踏板 天平、蹺蹺板、定滑輪
考點3滑輪
定滑輪、動滑輪和滑輪組(不計滑輪重和摩擦)
定滑輪 動滑輪 滑輪組
示意圖
定義 使用過程中,軸①　　　　的滑輪 使用過程中,軸④　　　　的滑輪 定滑輪和動滑輪的組合
實質 等臂杠桿 動力臂為阻力臂⑤　　　　倍的省力杠桿 \
特點 ②　　　　省力,③　　　　改變力的方向 省力,不能改變力的方向 既能省力又能改變力的方向
F與G的關系 F1=G F2=G F3=G
s與h的關系 s=h s=2h s=nh
考點4其他簡單機械
斜面:與水平面成一定角度的平面。　　　　力　　　　距離,斜面高度不變時,斜面越　　
　　越省力。
2.輪軸:
(1)定義:由具有公共轉軸的大輪和小輪們組成。通常把大輪叫輪,小輪叫軸。輪軸可以看成是　　
　　的變形。
(2)實例:門把手、汽車方向盤、扳手。
【核心突破】
核心一　杠桿力臂的畫法
如圖所示,拉桿旅行箱靜止在水平地面上,請畫出拉力F的力臂L。
1.(教學情境)為了更好地開展網上直播教學,物理老師自制了“手機支架”來錄制在本子上書寫的解題過程。如圖所示,將手機放在水杯上,用鐵鎖壓在手機右端,防止手機掉落。如果把手機看作一個杠桿,O為支點,請畫出阻礙手機掉落的力的示意圖和該力的力臂。
核心二　作杠桿最小動力
下圖是羊角錘的示意圖,請畫出用羊角錘撬鐵釘時的最小動力F1的示意圖。
2.(生活中的杠桿)一個電熱水壺的簡易圖如圖所示,請在圖中畫出它所受重力的示意圖(B為重心);用力作用在壺蓋上的A點時,可將壺蓋打開,請在A點畫出所需最小力F的示意圖(O為支點)。
核心三　杠桿動態(tài)平衡分析
如圖,用一個始終水平向右的力F,把杠桿OA從圖示位置緩慢拉至水平的過程中,力F的大小將 (　　)
A.變大
B.不變
C.變小
D.不能確定
“四步法”畫杠桿力臂
求杠桿最小動力的方法
1.根據F1= 可知,當L1最大時,動力F1最小。
2.找到杠桿上離支點最遠的點,作為動力作用點,其到支點的距離即為最大動力臂,對應的動力最小。
利用杠桿的平衡條件分析問題時,要找出不同情況的瞬間,分別畫出動力臂和阻力臂,再根據題目的已知條件找出四個量中不變的量和變化的量,最后再根據杠桿的平衡條件判斷需要分析的物理量的變化情況。
3.如圖所示,在探究杠桿平衡條件的實驗中,杠桿處于水平平衡狀態(tài)。若在杠桿兩端的鉤碼上分別加掛一個完全相同的鉤碼,則 (　　)
A.杠桿不能水平平衡,左端上升
B.杠桿不能水平平衡,右端上升
C.杠桿仍能處于水平平衡狀態(tài)
D.以上說法都不正確
核心四　滑輪及滑輪組分析
工人用如圖所示的裝置運送砂石,下列說法正確的是 (　　)
A.滑輪組中的定滑輪能改變拉力的大小
B.圖中動滑輪相當于一個省力杠桿
C.繩子自由端下拉1 m,桶上升2 m
D.質量為65 kg的工人利用該滑輪組能提起150 kg的砂石
4.如圖所示,G=80 N,在力F的作用下,滑輪以0.4 m/s的速度勻速上升,不計摩擦及滑輪重,則物體的速度和力F的大小分別是 (　　)
A.0.8 m/s,160 N B.8 m/s,40 N
C.0.4 m/s,160 N D.2 m/s,40 N
定滑輪實質是等臂杠桿,能改變力的方向,但不能改變力的大小;動滑輪實質是動力臂等于阻力臂二倍的杠桿,屬于省力杠桿;由圖知, n=2,拉力端移動距離s=2h;工人提供的最大拉力等于自身重力;利用該滑輪組能提起的最大物重G最大=2F最大,利用G=mg求提升最大質量。
真題精粹——福建8年真題精選及拓展
考向1一材多點情境分析
1.(2023·福建節(jié)選)如圖所示,民間有“做白粿迎新春”的傳統(tǒng)習俗。制作白粿時,先將浸泡過的米放在木桶中蒸熟,再放入石臼中用木棰捶打,最后搓揉成形。據此回答問題。
(3)捶打時,木棰相當于一個　　　　杠桿。白粿被搓揉成圓條形,說明力可以改變物體的　　　　。
考向2杠桿的分類　(8年2考)
2.(2024·福建節(jié)選)木雕是工匠智慧和藝術修為的價值體現,鋸木、刨料、風干、雕刻、開榫、組裝、打磨、油漆,每一環(huán)節(jié)都講究科學的工藝流程。結合上述材料回答問題。
如圖,雕花時,正在挑起木屑的刻刀屬于　　　　杠桿。刻刀要磨鋒利使用,是為了增大　　　　。
(2019·福建)如圖,這是我國古代勞動人民在工地上運送巨木的情景。架在支架上的橫桿屬于　　　　(選填“省力”“費力”或“等臂”)杠桿;支架下面墊有面積較大的石塊,是為了　　
　　(選填“增大”或“減小”)對地面的壓強。
4.(2017·福建)如圖所示,撬起瓶蓋的起瓶器屬于　　　　(選填“省力”“費力”或“等臂”)杠桿,其支點是圖中　　　　點。
考向3杠桿平衡條件的應用　(8年2考)
5.(2018·福建)《墨經》最早記述了秤的杠桿原理。圖中“標”“本”表示力臂,“權”“重”表示力。以下說法符合杠桿平衡原理的是 (　　)
A.“權”小于“重”時,A端一定上揚
B.“權”小于“重”時,“標”一定小于“本”
C.增大“重”時,應把“權”向A端移
D.增大“重”時,應換用更小的“權”
6.(2022·福建)如圖,用大小相同的力,分別在不同位置按圖示方向開門,最容易的是 (　　)
A B C D
【導向分析】關注教材素材,并以多種角度進行分析。
考向4杠桿的相關作圖　(8年3考)
7.(2021·福建)請在圖中畫出使用鍘刀時,動力F的力臂l。
【熱點預測】
1.如圖所示,用力打開夾子過程中,標注的夾子支點、動力、阻力正確的是 (　　)
A　　　B
C　　　D
【考向分析】 本題結合生活中的小物件考查杠桿模型的匹配和應用,符合課標中對于物理走向生活的課程導向。
2.小明去超市買了兩款不同品牌的牙膏,如圖甲和乙,細心的小明發(fā)現圖甲牙膏蓋刻有很多細長條紋,而圖乙牙膏蓋卻沒有條紋,比較光滑。請你用學過的物理知識解釋上述兩種牙膏蓋的不同設計原理,并指出哪種設計更加環(huán)保
【考向分析】 生活中的真實情境改編,關注生活用品展示的物理現象,并用物理原理進行解釋。
實驗探究——學科核心素養(yǎng)提升
【實驗導航】
實驗:探究杠桿的平衡條件
實驗裝置圖: 實驗器材:杠桿、鉤碼、彈簧測力計等 實驗操作: (1)實驗前,讓支點處于杠桿中央,調節(jié)杠桿在水平位置平衡的目的:避免杠桿①　　　　對實驗的影響。 (2)實驗中,調節(jié)杠桿在水平位置平衡的目的:便于直接讀取②　　　　。 (3)杠桿的調節(jié):實驗前平衡螺母左高③　　　　調,右高④　　　　調。杠桿平衡后,實驗過程中不能再調節(jié)平衡螺母
杠桿的平衡條件:動力×動力臂=阻力×阻力臂,即⑤　　　　
【實驗母題】
某實驗小組的同學利用如圖所示裝置進行杠桿平衡條件的探究,每個鉤碼均重0.5 N。
設計實驗與制訂計劃
(1)在杠桿上掛鉤碼前,杠桿靜止在甲圖中的位置,此時杠桿　　　　(選填“平衡”或“不平衡”)。
(2)實驗中,首先要調節(jié)杠桿兩端的平衡螺母,其作用是使杠桿在　　　　位置平衡,在該位置平衡的目的是　　　　。
進行實驗與收集證據
(3)在調節(jié)杠桿平衡時發(fā)現如圖甲所示的情況,那么要將右端的平衡螺母向　　　　(選填“左”或“右”)調節(jié)。
(4)請你設計記錄實驗數據的表格。
(5)某同學根據表格記錄的數據得出杠桿平衡的條件為“動力+動力臂=阻力+阻力臂”,該結論違背了不同物理量間不能　　　　(選填“加減”或“乘除”)的原則。
分析論證
(6)分析實驗數據可知,杠桿平衡的條件為　　　　　　　　。
評估
(7)圖乙中,他用彈簧測力計在B處豎直向上拉杠桿到水平位置平衡,將杠桿調至水平平衡的目的是便于測量　　　　,此時測力計的示數為　　　　N。若他將測力計沿圖中虛線方向拉,仍使杠桿在水平位置平衡,測力計的示數將　　　　(選填“變大”“不變”或“變小”)。
(8)此實驗多次改變鉤碼的數量和懸掛位置以及彈簧測力計的位置,收集杠桿平衡時多組動力、動力臂、阻力和阻力臂的數據,其目的是　　　　。
(9)完成上述實驗后,這位同學繼續(xù)利用杠桿平衡條件來測量杠桿自身的質量:
①如圖丙,將杠桿的C點掛在支架上,在C點的右側掛質量為m的鉤碼,左右移動鉤碼的位置,使杠桿在水平位置平衡;
②用刻度尺測出此時鉤碼懸掛位置D點到C點的距離L3和　　　　點到C點的距離L4;
③根據杠桿平衡條件,可以計算出杠桿的質量m杠桿=　　　　(用題目中所給物理量符號表示)。
【參考答案】
知 識 講 堂
知識清單
考點1:
1.繞固定點轉動
2.(4)支點O　動力F1　(5)支點O　阻力F2
3.(2)動力×動力臂=阻力×阻力臂
考點2:
①>　②<　③<　④>　⑤=　⑥=
考點3:
①固定不動　④隨物體一起移動　⑤2　②不能　③可以
考點4:
1.省　費　 長
2.(1) 杠桿
核心突破
例題1　如圖所示。
變式訓練
1.如圖所示。
解析:阻礙手機掉落的力是鐵鎖對手機的壓力,其作用點在手機右端,方向垂直于手機向下;由圖知,O為支點,由O點向鐵鎖對手機的壓力F的作用線作垂線,垂線段長即為其力臂L。
例題2　如圖所示。
變式訓練
2.如圖所示。
解析:重力作用點是重心B,從B點豎直向下畫一帶箭頭的線段表示重力G;為使打開壺蓋的力最小,根據杠桿平衡條件可知,動力臂要最長;壺蓋上的O點為支點,OA為最長的動力臂,過A點作垂直于OA斜向上的動力F。
例題3　A
變式訓練
3.B　解析:設一個鉤碼的重為G,一個格為L,若在杠桿兩端的鉤碼上分別加掛一個完全相同的鉤碼,則F1'=3G,F2'=5G,則F1'l1=3G×4L=12GL,F2'l2=5G×2L=10GL,比較可知F1'l1>F2'l2,所以杠桿左端下沉,右端上升。
題4　B
變式訓練
4.A
真 題 精 粹
1.(3)費力　形狀
2.費力　壓強
3.省力　減小
解析:由圖知,架在支架上的橫桿在使用過程中,動力臂大于阻力臂,是省力杠桿;支架下面墊有面積較大的石塊,是在壓力一定時,通過增大受力面積來減小對地面的壓強。
4.省力　A
解析:根據起瓶器的使用可知,支點是A點,動力作用在手與起瓶器的接觸點,阻力作用在B點,所以起瓶器在使用過程中,動力臂大于阻力臂,屬于省力杠桿。
5.C　解析:根據杠桿平衡條件知,權×標=重×本。“權”小于“重”時,“本”確定,但“標”是可以改變的,所以A端不一定上揚,故A錯誤;“權”小于“重”時,由權×標=重×本知,“標”一定大于“本”,故B錯誤;增大“重”時,“權”和“本”不變,由權×標=重×本知,“標”會增大,所以把“權”向A端移,故C正確;增大“重”時,“本”不變,由權×標=重×本知,可以增大“標”,或增大“權”,故D錯誤。
6.C　解析:從杠桿的角度分析,C選項中的動力臂最大,打開門需要的力最小。
7.如圖所示。
解析:延長動力作用線,由支點作動力作用線的垂線,則垂線段的長就是動力臂l。
熱點預測
1.A
2.牙膏蓋是輪軸,相當于省力杠桿,因為甲牙膏蓋的動力臂小于乙牙膏蓋的動力臂,所以甲比乙需要更大的動力來旋開牙膏蓋;甲牙膏蓋刻有條紋,增大接觸面的粗糙程度從而增大摩擦力,便于旋開牙膏蓋。甲用的材料較少,比較環(huán)保。
實 驗 探 究
實驗導航
①自身重力　②力臂　③左　④右　⑤F1L1=F2L2
實驗母題
母題　(1)平衡　(2)水平　便于測量力臂　(3)右
(4)如表所示。
實驗 序號 動力F1/N 動力臂 L1/cm 阻力 F2/N 阻力臂 L2/cm
1
2
3
(5)加減　(6)F1L1=F2L2　(7)力臂　1.5　變大
(8)求得普遍規(guī)律,避免偶然性
(9)O　

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