2022年[中考物理]初中物力简单机械例题分类全解析 .pdf

初中物理简单机械例题分类全解析有关杠杆的例题【例 1】 画出渔民扳鱼网的杠杆示意图（图1）。【分析】 人拉鱼网的力沿拉绳方向，是动力。竹杆支在河岸随拉绳而抬高将鱼网提出水面，因此竹杆的支点在河岸处。鱼网及鱼是阻碍竹杆扳起的，是阻力。【解答】 根据图 1 所示实验情况，画出的杠杆示意图如图2 所示。【说明】 力臂是支点到力的作用线的距离，而不是支点到力的作用点的距离。在杠杆的示图上画力臂的方法是：先找出支点，再画出力的作用线，然后用直角三角板画出力臂。【例 2】若图 13-3 中，动力臂 80cm，阻力臂 2m，当人作用力是 200N 时，鱼网及鱼总重多少？（不计竹杆的质量）。【分析】 题中已知动力、动力臂、阻力臂，可直接应用杠杆平衡公式求出阻力。【解】 由 F1L1=F2L2，得【答】 鱼网及鱼总重 80N。精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 1 页，共 15 页 - - - - - - - - - - 【说明】 应用杠杆平衡的公式时，两边相应量的单位要一致，并不一定要使用国际单位。【例 3】一根扁担长 1.4m，前后两筐内分别装有300N 和 400N 的货物。问：人肩挑处离前筐多远才能平衡？（不计扁担及筐的质量）【分析】 人肩挑处应看作支点。应用杠杆平衡公式即可得解。【解】 设前筐重力 G1，肩到前筐距 l1，后筐重力 G2，肩到后筐距 l2。由 G1l1=G2l2，即 G1l1=G2(1.4m l1)，【答】 肩挑处应离前筐 0.8m 处，扁担平衡。【讨论】 原来平衡的杠杆，当力或力臂发生变化时，判断平衡是否破坏时应考虑两边力乘力臂 的大小变化是否相等，不能单纯根据两个力的变化或两个力臂的变化作出结论。【例 4】一根杠杆长 1 米，支点 O 在它的最左端，现将一G 为 90 牛顿的重物放在距 O 点 20 厘米处，若使杠杆处于水平静止状态，则动力作用在杠杆最右端时，应向_时，动力最小，且动力的大小是_牛顿。【分析】 根据题意画出示意图，如图5 所示。根据杠杆平衡条件。阻力阻力臂 =动力动力臂精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 2 页，共 15 页 - - - - - - - - - - 设 F1=G=90N L1=0.2m F1L1=900.2(Nm)=18(Nm) 要使动力最小，则动力臂应最大由图中可知，只有当F 竖直向上时，动力臂最大L2=OB=1m F1L1=F2L2【解答】 竖直向上， 18 【例 5】杠杆两端各挂有重力不相等的两块同种材料做成的实心金属块A、B，已知GAGB ，此时杠杆平衡，如图4 所示。当把 A、B 金属块都浸没在水中时，杠杆将 A失去平衡， A端向下倾斜B失去平衡， B 端向下倾斜C仍然保持平衡D条件不足，无法判断【分析】 这都一类杠杆平衡条件与浮力的综合问题。题目涉及两个物理过程：物体A、B 浸没水中前与物体 A、B 浸没水中后，这两个过程的主要变化是当A、B 浸没精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 3 页，共 15 页 - - - - - - - - - - 水中后，杠杆 A 端、B 端受力的大小发生了改变。当A、B 物体浸没水中后，杠杆A、B 两端受的力 FA 与 FB 与物体 A、B 浸没在水中所受拉力F 拉 A 与 F 拉 B 相等。【解答】 A、B 物未浸入水前：杠杆平衡，见图5 所示。FAOA=FBOB FA=GA FB=GBGAOA=GBOB 当 A、B 物体浸没水中后， F 抇 A=F拉A，F 抇 B=F拉B，所以先对浸没水中的A、B 物体进行受力分析找出F 拉 A与GA、F浮 A；F拉 B与GB、F浮 B的关系。见图6。F拉 B=GB-F浮 B=GB- 水gVBA、B 是同一种材料制成， A=B=精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 4 页，共 15 页 - - - - - - - - - - 对杠杆 A 端：GAOA=GBOB FAOA=FBOBQ杠杆仍保持平衡，答案应选：C。【说明】 综合题较为复杂，应分清包括哪些物理过程，涉及哪些物理概念和规律，相互关联的物理量是什么。通过解综合题培养分析的习惯，加深对知识的掌握和应用，提高解题的能力。有关杠杆应用的例题【例 1】 下列图 7 工具中省力杠杆是（）；费力杠杆是（）；等臂杠杆是（）。精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 5 页，共 15 页 - - - - - - - - - - 【分析】 动力臂大于阻力臂的杠杆，是省杠杆。动力臂小于阻力臂的杠杆，是费力杠杆。动力臂等于阻力臂的杠杆，是不省力也不费力的杠杆。精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 6 页，共 15 页 - - - - - - - - - - 【解答】 省力杠杆： (1)(3)(6)(7)(8)(9)(10) 费力杠杆： (2)(5) 等臂杠杆： (4) 【说明】 判断杠杆的种类常用两种方法。一种是用另一种是若阻力作用点在中间时，是省力杠杆。若动力作用在中间时，是费力杠杆。【例 2】一把杆秤不计自重，提纽到秤钩距离是4cm，秤砣质量 250g。用来称质量是 2kg 的物体，秤砣应离提纽多远，秤杆才平衡？若秤杆长60cm，则这把秤最大能称量多少千克的物体？【分析】 杆秤也是一个杠杆。若将秤砣重力看作动力，秤砣离提纽距离是动力臂；则被称物重力就是阻力，物体离提纽距离是阻力臂；提纽处即杠杆支点。【解】 由 F1L1=F2L2，得l1=60cm4cm=56cm. 由 F1l1=F2l2，得精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 7 页，共 15 页 - - - - - - - - - - 【答】 称 2kg 物体时秤砣离提纽56cm；秤的最大称量是3.5kg 。有关滑轮的例题【例 1】 如图 8 所示，利用定滑轮，动滑轮及滑轮组匀速向上提升重物。已知作用在绳子自由端的拉力 F甲=F乙=F丙=50 牛顿。则：(1) 不计动滑轮重和绳与滑轮之间摩擦时，提升的物重分别是： G甲=_牛； G乙=_牛；G丙=_牛。(2) 动滑轮重3 牛，不计绳与滑轮之间摩擦，提升的物重分别是： G甲=_牛； G乙=_牛；G丙=_牛。(3) 当物体被提升2 米时。绳子自由端移动的距离分别是： S甲=_米； S乙=_米； S丙=_米。(4) 如果物体被提升的速度都是0.2 米秒时，绳子自由端移动的速度分别是：V甲=_米秒； V乙=_米秒； V丙=_米/秒。【分析】定滑轮的实质是等臂杠杆，它的作用：不省力，但是可以改变用力方向。动滑轮实质是动力臂是阻力臂2 倍的杠杆，它的作用是：省力，但不能改变用力方向。首先分清滑轮是定滑轮还是动滑轮，然后找F 与 G的关系。【解答】 (1)G甲=50 牛； G乙=100 牛； G丙=150 牛。 (2)G甲=47 牛； G乙=97 牛； G丙=147 牛。 (3)S甲=2 米；S乙=4 米； S丙=6 米。 (4)V甲=0.2 米秒； V乙=0.4 米秒； V丙=0.6 米秒。【说明】对于定滑轮，动滑轮和滑轮组明确以下5 个关系对于分析问题是很重要的（以竖直向上提升重物的滑轮、滑轮组为例）。(1) 当不考虑动滑轮重及绳与滑轮之间摩擦时，拉力与被提升的物重有如下关系：(2) 若考虑动滑轮重，不计摩擦时，拉力与被提升物重有如下关系：(3) 若考虑摩擦，则上述关系有如下变化：精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 8 页，共 15 页 - - - - - - - - - - (4) 绳子自由端（即：拉力作用点）移动的距离S与重物被提升的距离h 的关系；S=nh（ n 为向上提升物体绳的段数）(5) 绳子自由端（即拉力作用点）移动速度VF，重物被提升的速度VG关系：【例 2】 如图 9 所示中，通过定滑轮匀速提起重物G时，向三个方向拉动的力分别为F1、F2、F3，则三个力大小关系是 A F1最大 BF2最大CF3最大 D一样大【分析】由于定滑轮支点在轮中心，而轮中心到轮边的各点距离相等（半径），即三个力的力臂都相等且都等于物体重力的力臂。【解答】 D【例 3】 如图 10 所示，若拉力F=900 牛顿，物体A重 1500 牛顿，不计滑轮重和绳与滑轮间摩擦。当绳子自由端移动3 米，则沿水平方向匀速拉动物体A前进时，物体A与地面间摩擦力是_牛顿，物体A移动 _米。【分析】这是一类滑轮组常见的问题。不计滑轮重和绳与滑轮间摩擦，但是物体A与地面间是有摩擦力的。分析可知：有3 段绳子分担了对 A向左的拉条件可知：水平方向上物体A受的拉力与摩擦力大小相等，题中物体A的重力是干扰条件，所以 f=F拉。由此可知：f=3F=3900 牛=2700 牛顿，绳子自由端移动距离S与物体 A移动距离S 间有如下关系：S=3S 所以【解答】本题答案应为：2700,1 【说明】 A 物体处于匀速运动，它水平方向所受的拉力和摩擦力互为平衡力。动滑轮通过绳子拉物体A ，物体 A也通过绳子拉动滑轮，这一对力为作用力与反作用力。在讨论两个以上物体连接时，要注意区分平衡力与作用力、反作用力，前者的受力物体一定是同一物体，作用力与反作用力的受力物体是彼此发生相互作用的两个物体。至于动滑轮，可以省力，但费距离，拉力是重物的几分之一拉力作用点移动的距离就是物体移动距离的几倍。【例 4】 不计滑轮重，用200N的力提升 900N的重物，应至少用几个滑轮了如何安装？【解答】需四个滑轮，两个动滑轮，两个定滑轮，如图1313 所示安装。【说明】因绳子的段数必须整数，所以n 的取值不能根据四舍五入原则，而是应该用“进位”原则。精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 9 页，共 15 页 - - - - - - - - - - 【例 5】 按照图 11 所给的省力要求串绕滑轮组。图中G为动滑轮的重量，F 表示拉力， G表示物重（绳与滑轮之间的摩擦不计）。【分析】图 12 甲为滑轮组的侧面图，图 12 乙为滑轮组的正面图拉力是重力的几分之一，就有几条绳子连接动滑轮。【解答】【说明】滑轮组是定滑轮和动滑轮的组合，分析滑轮组省多少力的关键是判断有几段绳子承担物体与动滑轮的重力。可使动滑轮和定滑轮之间划一条横线，数一数横线下方有几段绳子，那么拉务就是重力的几分之一。【例 6】 使用一滑轮装置，拉动汽车。若汽车的阻力是8.4 104牛顿。在不计滑轮的摩擦的情况下，能拉动汽车所用的最小拉力是多少？【解答】要使拉动汽车的力最小，应人动滑轮开始绕线。数绳子的段数要数动滑轮上的绳子数。动滑轮上有三段绳子承担阻力，所以所用拉力F为阻力的三分之一，即2.8 104 牛顿。【说明】判断滑轮组省力的情况可用两种方法来解决。(1) 一条绳子串绕在滑轮组上以后，绳子就被动滑轮和定滑轮分成了几段，除了手拉出一段需要判断是否承受重力外，其余几段都是承担重力的。手拉的一段如果与动滑轮直接接触，就承担重力；如果与定滑轮直接接触就不承担重力。(2) 在动滑轮与定滑轮之间画一条虚线将它们隔离开来，只查绕在动滑轮上的绳子的段数几，绳子的拉力就是承担物重的几分之一。【例 7】 如图 14 所示装置处于平衡状态，已知：甲=2103千克米3，m甲m乙=14（不计动滑轮重及绳与轮间摩擦），水平桌面对乙的支持力为F，若甲浸没在水中，此装置仍平衡时，水平桌面对乙的支持力为F 。则 FF=_ 【分析】这是滑轮组与浮力的综合问题。对两个平衡状态下的甲乙物体进行受力分析，列出平衡方程，找出各力关系，用阿基米德原理展开即可求解。【解答】甲未浸入水前：由受力分析（如图所示）可得：精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 10 页，共 15 页 - - - - - - - - - - 由式得： F拉乙=2F拉甲2G甲代入式：F=G乙F拉乙=G乙2G甲甲浸没水中后：由受力分析（如图所示）可得：由 式得： F拉乙=2F拉甲由 式得： F 抇拉甲 =G甲- 浮甲F 拉乙 =2（G甲浮甲）F=G 乙-?甲 +2F 浮甲m甲m乙=14 G甲G乙=14G乙=4G甲 甲=2103 千克 / 米3甲浸没水中 V 排甲=V 甲F=2G甲+2水gV甲=2G甲+2103千克 / 米3gV甲=2G甲+G甲=3G甲【说明】对于装置的两种平衡状态，关键是对物体进行正确的受力分析，满足平衡条件。关于轮轴的例题【例 1】 拖拉机起动时的摇把就是一种轮轴。已知摇把手柄长60cm，摇把一端套简直径6cm ，当人用力 100N 摇动时，套筒处受力是多大？【分析】摇把手柄长即轮半径，套筒半径是轴半径。【解答】由 F1R=F2r ，得答：套筒处受力2000N。【例 2】 如图 15 所示两个轮轴使用时，两图中拉力F 大小相等，轮轴的精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 11 页，共 15 页 - - - - - - - - - - 轮半径是轴半径的二倍，则所挂重物G1、G2的重力比是 A1 1 B2l C41 D无法判断【解答】 C【例 3】 图 16 所示为辘轳和滑轮组合的机械装置。辘轳的轴半径r 为 15厘米，摇把到轴心线的距离R为 40 厘米。利用该装置将重800 牛顿的物体匀速提起。若滑轮及绳重均不计，机件间摩擦也不计，试求摇把上至少应加多大的力？【分析】本题是轮轴，滑轮的组合装置根据牛顿第三定律，滑轮和轴之间通过绳子相互的拉力，大小相等，把两个分连接起来【解答】对于滑轮，拉力F 对于轮轴F2=F=400N R=0.40m r=0.15m 【说明】轮轴在实际生活中应用很多，可以把轮轴看成是一个以轮中也有把动力作用在轴上的，所以F2理解为作用在轴上的力，F1理解为作用在轮上的力，不要死背公式。综合性例题【例 1】 身高几乎相同的兄弟二人，用长1.5 米的扁担抬一桶水，水桶挂在距哥哥肩0.5 米处的扁担上，桶和水共重300 牛，问兄弟二人肩上各负担多大的力？（不计扁担重）【分析】兄弟二人抬水时，水桶作用在扁担上的力是阻力，兄弟俩肩头对扁担的作用力都是动力。若要求哥哥肩上负担的力有多大，可把弟弟的肩同扁担接触的那点看作是支点；反之，求弟弟肩上负担的力，只要把哥哥的肩同扁担接触的那点作支点，然后用权多平衡条件来求解。【解答】设扁担长为L，哥哥肩与水桶作用在扁担上的力的作用点的距离为L0。则弟弟肩与水桶作用在扁担上的力的作用点的距离为LL0。以弟弟肩为支点，根据杠杆平衡条件，G(L-L0)=F哥L 以哥哥肩为支点，根据杠杆平衡条件GL0=F弟L 精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 12 页，共 15 页 - - - - - - - - - - 即哥哥负担200 牛的力，弟弟负担100 牛的力。【说明】过支点的作用力，力臂为零，分别把支点选肩头，可以减少未知量，使问题方便解决【例 2】 如图 17 所示，一个体重为G的人将绳子绕过定滑轮，一端系在腰上，用手拉住绳子另一端。要用多大的力才能把他匀速地拉上去？【分析】我们不能一看到使用定滑轮就断定不省力。显然，这个人如果是让站在地上的人把他拉上去，所用的力是与其体重G相等的，是不省力的。现在是自己向上拉自己，可以看出，由于绳的一端系在他的腰上，【说明】人匀速向上运动，仔细想想人受力的情况就不难把问题解决。【例 3】如图 18，滑轮 A上挂一重 10 牛的物体 B，C为固定点（地面），当滑轮A在力 F 的作用下向上匀速上升时，滑轮A的速度为重物B上升时速度的 _倍，力 F 应为_牛（滑轮A和绳重及摩擦均不计）。【分析】 A是一个动滑轮，设重物B上升的高度为h，则动滑轮A 时间 A、B上升时间相同，所以上升高度比为速度比。牛。【说明】本题综合动滑轮、速度等知识来进行发散思维。标清楚A、B物体移动距离的关系非常重要，然后灵活运用所学的速度、动滑轮等基本知识。【例 4】如图 19 所示，浸没在水中的金属块，体积为 2 米3，重 4104牛，用滑轮组向上匀速吊起金属块（金属块始终全部浸没在水中），至少要用多大的拉力F 才行？（动滑轮及摩擦不计）【分析】金属块匀速上升应满足力的平衡条件。金属块受重力、浮力、滑轮组对它向上的拉力满足G=F浮+F拉。金属块受到的浮力由阿基米德原理来计算F浮=水gV排对重物的拉力，由图可知，由 3 股绳子来承担，F拉=3F 【解答】 F浮=水gV排=1103( 千克米 )39.8( 牛千克 ) 2米3=1.96 104牛金属块匀速上升，处于平衡状态，滑轮组对金属块的拉力 F拉=G-F浮=4 104牛-1.96 104牛 = 2.04104牛滑轮组吊起重物是由3 股绳子承担，绳子自由端拉力即是每股绳上受的力。即至少要用9.8 103 牛的拉力才行。【说明】本题综合浮力、力的平衡、滑轮组等知识，对于复杂的综合题应分析包含那几个基本物理过程，应用哪些基本规律。本题应包括三个基本知识要点，第一，对金属块受力分析根据匀精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 13 页，共 15 页 - - - - - - - - - - 速上升，满足力的平衡条件；第二根据阿基米德原理计算浮力；第三滑轮组吊重物，由与动滑轮连接的绳子数来考虑绳子拉力与承担重物的关系。【例 5】二个体积相等的实心铜球和铅球，挂于轻质杠杆两端，当支点O位于某处时，杠杆平衡，如图 20 所示。现将两球慢慢浸没在水中后，要想使杠杆平衡，下述支点O的移动情况中正确的是 A向铜球侧移动 B向铝球侧移动C不需要移动 D无法判断分析由于两球密度不同，质量不同，杠杆平衡时l铝l铜当都浸没在水中后，根据阿基米德原理，两球浮力相等，即相当于两边减少了相等的重力，但铜球一侧减少的“力力臂”少，因此必须将支点向铜球一侧移动。答 A【例 6】 用如图 21 的滑轮组，拉自己匀速上升。已知：吊筐重 200 N ，人重 600 N 。每个滑轮重 40N，求： (1) 人拉绳的力至少多大才能吊起自己向上？(2) 此时人对筐底的压力是多大？分析据题意，动滑轮、筐、人总重840N，共被三段绳子提升，则（不计摩擦）差。解 由 n=3，得N+F=G ，得N=G F=600N 280N=320N. 答 (l)拉力至少是280N；(2) 对筐底的压力是320N。精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 14 页，共 15 页 - - - - - - - - - - 文档编码：KDHSIBDSUFVBSUDHSIDHSIBF-SDSD587FCDCVDCJUH 欢迎下载 精美文档欢迎下载 精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 15 页，共 15 页 - - - - - - - - - -