压轴题07 解答题-力学中简单机械、功能关系计算 (教师版)-2025年中考科学压轴题专项训练.docxVIP

压轴题07力学中简单机械、功能关系计算

1、本专题考试中常以杠杆平衡条件，滑轮受力分析形式出现，也会结合机械效率，功的计算、甚至于浮力等综合考察，结合的知识越多，难度也就越大，失分的可能性更大。

2、答好本专题问题先要对杠杆五要素、平衡条件的分析十分熟练，另外滑轮有关的受力分析，绳子股数问题也是，尤其是滑轮做功问题时，动力与绳子股数的联系是不能出错的。

知识点一、杠杆

1.杠杆五要素

五要素

物理含义及表示方法

图示

支点

杠杆绕着转动的点，用“O”表示

动力

使杠杆转动的力，用“F1”表示

阻力

阻碍杠杆转动的力，用“F2”表示

动力臂

从支点到动力作用线的距离，用“l1”表示

阻力臂

从支点到动力作用线的距离，用“l2”表示

知识点二、杠杆平衡条件

1.杠杆平衡

当杠杆处于静止状态或匀速绕支点转动状态时，说明杠杆处于平衡状态。

2.杠杆的平衡条件

杠杆的平衡条件：动力×动力臂=阻力×阻力臂。用字母表示：F?l?=F?l?.

知识点三、定滑轮和动滑轮

2.定滑轮和动滑轮的实质

种类

实质

示意图

作用分析

定滑轮

能够连续转动的等臂杠杆

如图所示，定滑轮两边的力的方向与轮相切，定滑轮的中心为杠杆的支点，动力臂和阻力臂相等,且都等于轮的半径r,所以使用定滑轮时不省力

动滑轮

动力臂是阻力臂二倍的杠杆

如图所示，重物的重力作用线通过滑轮中心轴，滑轮的“支点”位于绳与轮相切的点O,因此动力臂等于直径(2r),阻力臂等于半径r,动力臂是阻力臂的二倍，所以理论上动滑轮能省一半的力

知识点四、滑轮组

1.滑轮组

定滑轮和动滑轮组合在一起的装置。使用滑轮组既可以省力，又可以改变力的方向，但要费距离。

2.滑轮组确定承担物重绳子段数n的方法

在动滑轮与定滑轮之间画一条虚线，将它们隔离开，只计算绕在动滑轮上的绳子段数，在图甲中，有两段绳子吊着动滑轮，n=2，图乙中有三段绳子吊着动滑轮，n=3。

知识点五、三种简单机械的机械效率

装置图

计算公式

杠杆

滑轮组

竖直提升物体

（1）已知拉力、物重及绳子段数时：；

（2）不计绳重及摩擦时：

水平匀速拉动物体

斜面

（1）；（2）

01杠杆平衡条件应用

（2024?杭州二模）如图所示，有一粗细均匀，重为40N，长为4m的长木板AB，置于支架上，支点为O，且AO＝1m，长木板的右端用绳子系住，绳子另一端固定在C处，当长木板AB水平时，绳与水平成30°的夹角，且绳子所能承受的最大拉力为60N．一个质量为5kg的体积不计的滑块M在F＝10N的水平拉力作用下，从AO之间某处以v＝1m/s的速度向B端匀速滑动，求：（g＝10N/kg）

（1）滑块匀速运动时所受的摩擦力的大小；

（2）当滑块匀速运动时拉力F做功的功率；

（3）滑块在什么范围内滑动才能使AB保持水平。

【解答】解：（1）滑块匀速运动时处于平衡状态，水平方向的拉力和受到的摩擦力是一对平衡力，

所以根据二力平衡条件可知：f＝F＝10N；

（2）当滑块匀速运动时拉力F＝10N，v＝1m/s，拉力F做功的功率为：P＝Fv＝10N×1m/s＝10W；

（3）滑块的重力G＝mg＝5kg×10N/kg＝50N，当M在O点左侧离O点L1米，且绳子的拉力T＝0，则

G?L1+GOA?12LOA＝GOB?12LOB，即50N×L1+10N×1

解得：L1＝0.8m；

当M在O点右侧离O点L2米时，且绳子的拉力T＝60N，则

GOA?12LOA＝G?L2+GOB?12LOB﹣T?LOBsin30°，即10N×12×1m＝50N×L2+30N×

解得：L2＝1m，

故滑块在O点左侧0.8m到右侧1m范围内滑动才能使AB保持水平。

答：（1）滑块匀速运动时所受的摩擦力为10N；

（2）当滑块匀速运动时拉力F做功的功率为10W；

（3）滑块在O点左侧0.8m到右侧1m范围内滑动才能使AB保持水平。

02杠杆与浮力的综合

（2024?杭州一模）如图所示，杠杆AD放在钢制水平凹槽BC中，杠杆AD能以B点或C点为支点在竖直平面内转动，BC＝0.2m．细绳的一端系在杠杆的A端，另一端绕过动滑轮固定在天花板上，物体E挂在动滑轮的挂钩上。浸没在水中的物体H通过细绳挂在杠杆的D端，动滑轮的质量m0＝3kg，物体E的质量为15kg．物体H的密度ρ＝1.3×103kg/m3，AD＝1.0m，CD＝0.3m，杠杆、细绳的质量及摩擦均忽略不计，g取10N/kg．求：

（1）杠杆A端受到细绳的拉力为多大？

（2）当AD杆水平平衡时，杠杆D端受到绳子拉力的最大值？

（3）要使AD杆水平平衡，浸没在水中的物体H的体积应满足什么条件？

【解答】解：（1）物体E的重力为G1＝m1g＝15kg×10N/kg＝150N

动滑轮的重力为G0＝m0g＝3kg×10N/kg＝30N

则总重力为G