2018屆中考物理 基礎(chǔ)知識手冊 第十二章 簡單機械

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1、 第十二章簡單機械 知識網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建 高頻考點透析 序號 考點 考頻 1 杠桿的五要素 ★★ 2 杠桿的平衡條件及應(yīng)用 ★★★ 3 杠桿的分類 ★★★ 4 定滑輪和動滑輪的實質(zhì)和作用 ★★ 5 滑輪組的特點和組裝 ★★ 6 輪軸和斜面的工作原理 ★ 7 機械效率及其計算 ★★★ 8 測滑輪組機械效率的方法 ★★★ 第一講簡單機械 知識能力解讀 知能解讀：(一)杠桿 在力的作用下，能夠繞固定點轉(zhuǎn)動的硬棒(可以是彎曲的)就是杠桿，這個固定點叫支點。 知能解讀：(二)杠桿的五要素 杠桿的五要素指支點、動力、阻力、動力臂、阻力

2、臂(如圖)。 1．杠桿可以繞其轉(zhuǎn)動的點O叫做支點； 2．使杠桿轉(zhuǎn)動的力F1叫做動力； 3．阻礙杠桿轉(zhuǎn)動的力F2叫做阻力； 4．從支點O到動力F1作用線的距離l1叫做動力臂； 5．從支點O到阻力F2作用線的距離l2叫做阻力臂。 知能解讀：(三)力臂 從支點到力的作用線的距離叫力臂。分為動力臂和阻力臂。 注意：不要把從動力作用點到支點的距離作為動力臂，或把從阻力作用點到支點的距離作為阻力臂。 知能解讀：(四)杠桿力臂的畫法—一找點、二畫線、三作垂線段 1．首先在杠桿的示意圖上，確定支點O。 2．畫好動力作用線及阻力作用線，畫的時候要用虛線將力的作用線延長。 3．從支點O

3、向力的作用線引垂線，畫出垂足，則從支點到垂足的距離就是力臂，力臂用虛線(或?qū)嵕€)表示并用大括號標(biāo)明，在旁邊標(biāo)上字母或，分別表示動力臂或阻力臂。 注意：力臂有時在杠桿上，有時不在杠桿上。如果力的作用線恰好通過支點，則力臂為零。若杠桿的作用點不變，但動力或阻力的方向改變，則動力臂或阻力臂一般改變。 知能解讀：(五)杠桿的平衡條件 1．杠桿平衡：杠桿靜止或勻速轉(zhuǎn)動都叫做杠桿平衡，注意：我們在實驗室探究杠桿平衡條件的實驗是在杠桿水平位置平衡進行的，但在實際生產(chǎn)和生活中，這樣的平衡不多，在許多情況下，杠桿傾斜靜止這是因為杠桿受到平衡力作用。所以說杠桿不論處于怎樣的靜止，都可以理解成平衡狀態(tài)。 2

4、．杠桿平衡條件的表達式：動力×動力臂=阻力×阻力臂，即。 3．公式表示為：，即 4．利用杠桿平衡條件來分析和計算有關(guān)問題，一般遵循以下步驟： (1)確定杠桿支點的位置；(2)分清杠桿受到的動力和阻力，明確其大小和方向，并盡可能地作出力的示意圖；(3)確定每個力的力臂；(4)根據(jù)杠桿平衡條件列出關(guān)系式并分析求解。 知能解讀：(六)杠桿的分類 杠桿類型 省力杠桿 費力杠桿 等臂杠桿 示意圖 力臂的大小關(guān)系 動力和阻力的大小關(guān)系 動力與阻力作用點移動距離的大小關(guān)系 動力作用點移動的距離大于阻力作用點移動的距離 動力作用點移動的距離小于阻

5、力作用點移動的距離 動力作用點移動的距離等于阻力作用點移動的距離 特點 省力但費距離 費力但省距離 既不省力也不省距離 應(yīng)用 汽車的剎車板、瓶起子、釘撬、羊角錘、鍘刀等 縫紉機的腳踏板、釣魚竿等 天平 知能解讀：(七)滑輪 滑輪是一個周邊有槽并可以繞軸轉(zhuǎn)動的輪子，滑輪通常分為動滑輪和定滑輪兩種。 1．定滑輪：定滑輪的軸固定不動，使用定滑輪不省力，但是能改變力的方向。定滑輪實質(zhì)是個等臂杠桿，動力作用點移動的距離等于重物移動的距離(如圖)。 2．動滑輪：滑輪的軸和重物一起移動的滑輪。 動力作用在繩上，阻力作用在軸上時，動滑輪實質(zhì)是個動力臂為阻力臂2倍的省力杠桿，此時

6、使用動滑輪能省一半力，但不能改變力的方向，動力作用點移動的距離是重物移動距離的2倍(如圖)。 (八)滑輪組 1．滑輪組：動滑輪和定滑輪組合在一起叫“滑輪組”，如圖所示。 2．滑輪組的特點：因為動滑輪能夠省力，定滑輪能改變力的方向，若將幾個動滑輪和定滑輪搭配組成滑輪組，既可以改變力的大小，又能改變力的方向?；喗M用、段繩子吊著物體，提起物體所用的力就是總重的，即。 3．推導(dǎo)公式：，。 注意：(1)關(guān)于滑輪組有兩個重要關(guān)系：若滑輪組用n段繩子吊著物體，拉力為F，物重為G，動滑輪的重力為G動，動力作用點移動的距離為s，重物上升的高度為h，則有：,。 (2)繩子段數(shù)n確定的方法：

7、先要分清哪些是定滑輪，哪些是動滑輪，再在定滑輪和動滑輪之間畫一條虛線，將滑輪組的繞線“割斷”，那么“割斷”的線有幾段吊著動滑輪和重物，重物就由幾段繩子共同承擔(dān)。 (3)組裝滑輪組的方法：組裝滑輪組時，要會確定繩頭固定端，一般情況下，若n為奇數(shù)，固足端位于動滑輪的框架上，若n為偶數(shù)，固定端位于定滑輪的框架上，可用“奇動偶定”四個字幫助記憶。穿繞繩子時，從固定端出發(fā)，由里向外，逐個繞過滑輪，每個滑輪上只能穿繞一次繩子，不能交又、重復(fù)，最后檢查一下是否像一根繩子一樣通順。 知能解讀：(九)定滑輪、動滑輪、滑輪組的對比(不計動滑輪重和摩擦) 定滑輪 動滑輪 滑輪組 圖形特點(設(shè)提升的物

8、重為G,上升的高度為h ) 力臂的關(guān)系 —— 動力和阻力的大小關(guān)系 （n為承擔(dān)物重的繩子段數(shù)） 動力的方向 改變 不改變 可能改變，也可能不改變 繩端移動的距離 實質(zhì) 等臂杠桿 省力杠桿 —— 注意： 在確定承擔(dān)重物的繩子段數(shù)n時，首先分清哪個是定滑輪，哪個是動滑輪；其次在定滑輪和動滑輪之間畫一條虛線，將它們隔離出來，數(shù)一數(shù)繞在動滑輪上繩子的段數(shù)即為承擔(dān)物重的繩子段數(shù)n，則拉力。 知能解讀：(十)輪軸 1．輪軸：由輪和軸組成的，能繞共同的軸線旋轉(zhuǎn)的簡單機械叫做輪軸。 2．輪軸的實質(zhì)：輪軸相當(dāng)于一 個杠桿，輪和軸的中心

9、O是支點，作用在輪上的力是動力F1，作用在軸上的力是阻力F2，輪半徑OA就是杠桿的動力臂l1，軸半徑OB就是杠桿的阻力臂l2(如圖)。 3．輪軸的特點：因為輪半徑大于軸半徑，即杠桿的動力臂大于阻力臂，所以作用在輪上的動力F1總小于作用在軸上的阻力F2。使用輪軸可省力，可以改變動力的方同，但是動力作用點移動的距離大于用輪軸提升的重物所通過的距離，即費距離。 4．生活和生產(chǎn)中常見的輪軸：螺絲刀、汽車方向盤、轆護、石磨、自行車把等。 知能解讀：(十一)斜面 斜面是簡單機械的一種，可用于克服垂直提升重物的困難。將物體提升到一定高度時，力的作用距離和力的大小都取決于傾角。如物體與斜面間摩擦力

10、很小，則可達到很高的效率。 用F表示力，L表示斜面長，h表示斜面高，物重為G。不計阻力時，則有FL=Gh。斜面傾角越小，斜面越長，則越省力，但越費距離。 日常生活中常見的斜面，如盤山公路、螺絲釘上的螺紋等。 解題方法技巧 方法技巧：(一)怎樣畫力臂 首先確定杠桿的支點，再確定力的作用線，然后使用直角三角板畫出從支點到力的作用線的垂線，垂足要落在力的作用線上，指明哪條線段是力臂，并用字母、標(biāo)注(如圖) 方法技巧：(二)怎樣利用杠桿的平衡條件判斷動力的大小變化 解答時一定要以杠桿平衡條件為依據(jù)，先明確題目中兩個力和它們力臂的大小，再看力和力臂如何變化，由此得出結(jié)論。 方法技巧：

11、(三)關(guān)于杠桿分類問題 判斷省力、費力杠桿的方法：根據(jù)杠桿平衡條件，要判斷一杠桿是否省力，關(guān)鍵在于判斷動力臂和阻力臂的長短關(guān)系，所以首先應(yīng)找準(zhǔn)支點，并明確動力和阻力，然后過支點作動力臂和阻力臂，最后再根據(jù)動力臂和阻力臂的長短關(guān)系判斷是省力杠桿還是費力杠桿。動力臂比阻力臂長的杠桿省力，動力臂比阻力臂短的杠桿費力。 方法技巧：(四)怎樣判斷滑輪和滑輪組的省力情況 首先要弄清楚是定滑輪、動滑輪還是滑輪組，然后根據(jù)它們省力情況的判斷方法進行判斷。判斷時注意：①拉力作用在繩上時，使用動滑輪才能省一半力；②明確題目中是否要求忽略滑輪重及摩擦；③當(dāng)使用滑輪或滑輪組沿水平面勻速拉動物體時，繩子承擔(dān)的不再

12、是物重，而是物體受到的摩擦力。 方法技巧：(五)滑輪組作圖 要根據(jù)省力要求算出繩子段數(shù)。的計算方法 有兩種：(1)已知物重G和拉力F時，用計算； (2)已知物體通過距離h和拉力作用點通過距離s時，用計算。一般情況下，如果段數(shù)是偶數(shù)，繩子的固定端在定滑輪上，如果段數(shù)是奇數(shù)，繩子的固定端在動滑輪上，然后從繩子的固定端開始由里到外讓繩子逐次繞過每個滑輪。同時還要注意題目中是否要求改變力的方向，如果是，那么繩子的最后一段要跨過最上面的定滑輪，若定滑輪個數(shù)不能滿足此要求， 則應(yīng)再加一個定滑輪。 跨越思維誤區(qū) 思維誤區(qū)：不能正確地確定力臂和杠桿的最小動力 力臂是從支點到力的作用線的距離，即

13、點到線的距離。 力臂的畫法可以用下面簡單的順口溜記?。阂欢c(支點)，二畫線(力的作用線)，從點(支點)向線(力的作用線)引垂線，力臂長同此線段(支點到垂足)。 要使力最小，必須使力臂最長。力的作用點確定時，支點到力的作用點的線段長即最大力臂；力的作用點沒有確定時，應(yīng)尋找杠桿上離支點最遠的那一點，則這一點到支點的距離即最大力臂。 物理思想方法 思想方法：理想模型法 所謂理想模型法就是把要研究的問題，在抓住要點的基礎(chǔ)上進行簡化、抽象，建立理想化的模型，幫助解決問題。如本章中學(xué)習(xí)的杠桿、滑輪都是從生活實際的現(xiàn)象中抽象出的物理模型。 中考考點鏈接 考點鏈接：(一)中考考點解讀 本講考

14、查的重點是杠桿的平衡條件、杠桿的分類及力臂作圖?；喖盎喗M省力情況的判斷。一般以選擇題、填空題、作圖題、實驗探究題等形式出現(xiàn)。 考點鏈接：(二)中考典題剖析 1．探究杠桿的平衡條件 2．力及力臂的作圖 3．滑輪組的應(yīng)用 第二講機械效率 知識能力解讀 知能解讀：(一)有用功、額外功和總功 1．有用功：在物理學(xué)中，把完成某項任務(wù)時有實用價值的功，叫做有用功，用W有表示。 2．額外功：把其他無實用價值而又不得不做的功，叫做額外功，用W額表示。 3．總功：有用功與額外功之和是總功，用W總表示，W總=W有+W額。 注意： ①有用功是為了達到目的人們必須做的對人們有用的功，如要想

15、提水上樓，水重乘以提升高度就是有用功，公式為。 ②額外功的產(chǎn)生主要有兩種原因：a．提升物體時，克服機械自重、容器重等所做的功，如用滑輪組提一桶水時，克服動滑輪重和桶重所做的功都是額外功，；b．克服機械的摩擦所做的功是額外功，如使用滑輪組時，克服輪與軸之間的摩擦以及繩與輪之間的摩擦所做的功都是額外功。 ③總功是人們在達到一定目的的過程中，實際做的功，一般指動力F做的功。公式為。 知能解讀：（二）機械效率 1．機械效率：有用功跟總功的比值叫做機械效率。 2．機械效率的計算公式：如果用表示機械效率（常用百分?jǐn)?shù)來表示），那么。 注意：機械效率是有用功與總功之比，它只有大小，沒有單位。由于有

16、用功總小于總功，所以機械效率總小于1，通常用百分?jǐn)?shù)表示。 3．機械效率的意義 (1)機械效率是標(biāo)志機械做功性能好壞的物理量，機械效率越高，這個機械的性能越好。 (2)機械效率的高低并不決定使用機械是省力還是費力，效率高只說明有用功在總功中所占的比例大；省力還是費力是指做一定的有用功時，所用動力的大小比阻力小還是大。機械效率高不一定省力。 知能解讀：(三)影響機械效率高低的因素 1．影響杠桿機械效率的因素：杠桿自身的重力、杠桿與物體之間的摩擦力，物體的重力。杠桿自身的重力越小、杠桿與物體之間的摩擦力越小、物重越大，機械效率越高。 2．影響滑輪組機械效率的因素：動滑輪的重力、繩的重力、

17、滑輪與繩間的摩擦力、滑輪與軸間的摩擦力、物體的重力。動滑輪和繩的重力越小、滑輪與繩間的摩擦力越小、滑輪與軸間的摩擦力越小、物重越大，機械效率越高。 3．影響斜面機械效率的因素：斜面的傾斜程度、斜面的粗糙程度。斜面的傾斜程度越大、斜面越光滑，機械效率越高。 解題方法技巧 方法技巧：(一)常見的三種簡單機械的機械效率的求法 簡單機械 有用功 總功 額外功 機械效率 圖示 杠桿 滑輪組 (或動滑輪) (不計繩重、摩擦) (不計繩重、摩擦) (為承擔(dān)重物的繩 子段數(shù)) (不計繩重、摩擦) 斜面 (為摩擦力)

18、 1．杠桿機械效率的求法 2．滑輪組機械效率的求法 3．斜面機械效率的求法 方法技巧：（二）滑輪組水平拉動物體時的機械效率的計算方法 如圖所示，若用滑輪組拉著重為G的物體沿水平方向做勻速直線運動，則此時克服物體與水平面間的摩擦力f做的功為有用功，則，總功，此時的機械效率。 跨越思維誤區(qū) 思維誤區(qū)：丕理解功、功率和機械效率的概念，誤認(rèn)為功率越大的機械，做功就越多，機械效率就越高，或機械效率越高的機械做功就越多 物理思想方法 思想方法：控制變量法在研究滑輪組機械效率中的應(yīng)用 利用控制變量法研究滑輪組的機械效率與哪些因素有關(guān)，在這個問題中可能影響機械效率的因素有：①物體的

19、質(zhì)量；②物體上升的距離；③不同的滑輪組；④動、定滑輪的質(zhì)量等。在研究中可保持重物質(zhì)量、動滑輪的質(zhì)量不變，改變提升高度來研究滑輪組機械效率與提升高度的關(guān)系；可保持提升高度、動滑輪的質(zhì)量相同，改變重物質(zhì)量來研究滑輪組機械效率與提升重物質(zhì)量的關(guān)系。 中考考點鏈接 考點鏈接：(一)中考考點解讀 中考的重點是機械效率的計算，探究影響機械效率的因素，分析生活中有關(guān)事例，分清有用功、額外功和總功。難點是利用機械效率公式計算有關(guān)綜合性問題。出題類型多以選擇題、填空題、實驗題、計算題等形式出現(xiàn)。 考點鏈接：(二)中考典題剖析 1．機械效率大小的判斷 2．實驗探究影響機械效率的因素 3．機械效率的綜合計算 8