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1、2018年秋九年级科学-第3章能量的转化与守恒第4节简单机械练习课件新版浙教版常考透视常考透视常考常考1 1 知道杠杆的五要素，会画杠杆的示意图，并能对生活中常见的杠杆进行分类。知道杠杆的五要素，会画杠杆的示意图，并能对生活中常见的杠杆进行分类。第 4 节 简单机械【考试热度考试热度】例例1 如图如图3-4-11所示是人们用木棒撬石块的示意图。撬石块有所示是人们用木棒撬石块的示意图。撬石块有两种方法：第一种是以两种方法：第一种是以B点为支点，在点为支点，在C点用与棒垂直的力点用与棒垂直的力F1向下撬；第二种是以向下撬；第二种是以A点为支点，在点为支点，在C点用与棒垂直的力点用与棒垂直的力F向向
2、上撬。上撬。(木棒自重不计木棒自重不计)2021/5/222第 4 节 简单机械例例1 如图如图3-4-11所示是人们用木棒撬石块的示意图。撬石块有两所示是人们用木棒撬石块的示意图。撬石块有两种方法：第一种是以种方法：第一种是以B点为支点，在点为支点，在C点用与棒垂直的力点用与棒垂直的力F1向下向下撬；第二种是以撬；第二种是以A点为支点，在点为支点，在C点用与棒垂直的力点用与棒垂直的力F向上撬。向上撬。(木棒自重不计木棒自重不计)（1）在图中画出力）在图中画出力F1的力臂。的力臂。答案答案解析解析 （1 1）找准支点是关键，当在）找准支点是关键，当在C C点用与棒垂直的力点用与棒垂直的力F F
3、1 1向下撬时，以向下撬时，以B B为支点，连为支点，连接接BCBC，则，则BCBC即为力即为力F F1 1的力臂的力臂L L1 1。2021/5/223第 4 节 简单机械例例1 如图如图3-4-11所示是人们用木棒撬石块的示意图。撬石块有两所示是人们用木棒撬石块的示意图。撬石块有两种方法：第一种是以种方法：第一种是以B点为支点，在点为支点，在C点用与棒垂直的力点用与棒垂直的力F1向下向下撬；第二种是以撬；第二种是以A点为支点，在点为支点，在C点用与棒垂直的力点用与棒垂直的力F向上撬。向上撬。(木棒自重不计木棒自重不计)（2）若石块压在棒上的）若石块压在棒上的D点正好是点正好是AB的中点，你
4、认为第的中点，你认为第_种种方法更省力一些，理由是方法更省力一些，理由是_。二二根据杠杆的平衡条件，两种方法中的阻力根据杠杆的平衡条件，两种方法中的阻力与阻力臂的乘积相等，第二种方法动力臂较长，所以更省力与阻力臂的乘积相等，第二种方法动力臂较长，所以更省力2021/5/224第 4 节 简单机械解析解析 （2 2）若）若D D点正好是点正好是ABAB中点，当以中点，当以B B点为支点时，动力臂为点为支点时，动力臂为BCBC，阻力臂为，阻力臂为DBDB；当；当以以A A点为支点时，动力臂为点为支点时，动力臂为ACAC，阻力臂为，阻力臂为DADA。因阻力臂相同（。因阻力臂相同（DA=DBDA=DB
5、），但第二种撬），但第二种撬法的动力臂法的动力臂ACAC比第一种撬法的动力臂比第一种撬法的动力臂BCBC长一些，所以第二种撬法更省力一些。长一些，所以第二种撬法更省力一些。2021/5/225方法透视方法透视由杠杆的平衡条件知：当阻力、阻力臂的乘积一定由杠杆的平衡条件知：当阻力、阻力臂的乘积一定时，动力臂越长越省力，因此解答此题的关键是找出最长力时，动力臂越长越省力，因此解答此题的关键是找出最长力臂。（臂。（1 1）会根据力臂的画法，准确作出动力臂，要求作图）会根据力臂的画法，准确作出动力臂，要求作图规范。（规范。（2 2）知道确定最小力的方法（力臂越长作用力越小）知道确定最小力的方法（力臂越
6、长作用力越小）。【试题链接试题链接】小试身手小试身手 1、3 第 4 节 简单机械2021/5/226常考常考2 2 能够设计实验探究杠杆的平衡条件，并能用杠杆的平衡条件解决一能够设计实验探究杠杆的平衡条件，并能用杠杆的平衡条件解决一 些简单的实际问题。些简单的实际问题。【考试热度考试热度】第 4 节 简单机械例例2 图图3-4-13甲是小明根据甲是小明根据“杠杆平衡条件杠杆平衡条件”制作的只需要一个制作的只需要一个砝码的天平，横梁可绕轴砝码的天平，横梁可绕轴O在竖直平面内转动，左侧为悬挂在固在竖直平面内转动，左侧为悬挂在固定位置定位置P的置物盘，右侧所用砝码是实验室里常见的钩码，用细的置物盘
7、，右侧所用砝码是实验室里常见的钩码，用细线挂在右侧带刻度线的横梁上。线挂在右侧带刻度线的横梁上。2021/5/227第 4 节 简单机械2021/5/228第 4 节 简单机械（1）下面是小明测量物体质量的几个主要步骤，最合理的顺序是）下面是小明测量物体质量的几个主要步骤，最合理的顺序是（只填写序号）：（只填写序号）：_。A将悬挂钩码的细线移到右侧横梁的零刻线将悬挂钩码的细线移到右侧横梁的零刻线Q处处B将天平放在水平台面上将天平放在水平台面上C将待测物体放在天平左侧的置物盘中将待测物体放在天平左侧的置物盘中D调整横梁右侧的平衡螺母使横梁上悬挂的重垂线对准底座上的调整横梁右侧的平衡螺母使横梁上悬
8、挂的重垂线对准底座上的 标记标记E移动悬挂钩码的细线使横梁上悬挂的重垂线对准底座上的标记移动悬挂钩码的细线使横梁上悬挂的重垂线对准底座上的标记F由细线在横梁上的位置对应的刻度值直接得出物体的质量由细线在横梁上的位置对应的刻度值直接得出物体的质量BADCEF2021/5/229第 4 节 简单机械解析解析 （1 1）简易天平的使用步骤：）简易天平的使用步骤：B B将天平放在水平台面上；将天平放在水平台面上；A A将悬挂钩码将悬挂钩码的细线移到右侧横梁的零刻线的细线移到右侧横梁的零刻线 Q Q 处（相当于游码回零）；处（相当于游码回零）；D D调整横梁右侧调整横梁右侧的平衡螺母使横梁上悬挂的重垂线
9、对准底座上的标记（相当于移动平衡螺母的平衡螺母使横梁上悬挂的重垂线对准底座上的标记（相当于移动平衡螺母使指针指到分度盘的中央位置）；使指针指到分度盘的中央位置）；C C将待测物体放在天平左侧的置物盘中将待测物体放在天平左侧的置物盘中（相当于左盘放物体）；（相当于左盘放物体）；E E移动悬挂钩码的细线使横梁上悬挂的重垂线对准移动悬挂钩码的细线使横梁上悬挂的重垂线对准底座上的标记（相当于增减砝码或移动游码使天平重新平衡）；底座上的标记（相当于增减砝码或移动游码使天平重新平衡）；F F由细线在由细线在横梁上的位置对应的刻度值直接得出物体的质量。横梁上的位置对应的刻度值直接得出物体的质量。2021/5
10、/2210第 4 节 简单机械（2）调节天平至水平位置平衡）调节天平至水平位置平衡后，刚把待测物体放在天平左侧后，刚把待测物体放在天平左侧的置物盘中时，横梁上悬挂的重的置物盘中时，横梁上悬挂的重垂线将对准底座上标记的垂线将对准底座上标记的 _（填（填“左左”或或“右右”）侧。）侧。左左 例例2 图图3-4-13甲是小明根据甲是小明根据“杠杆平衡条件杠杆平衡条件”制作的只需要一个制作的只需要一个砝码的天平，横梁可绕轴砝码的天平，横梁可绕轴O在竖直平面内转动，左侧为悬挂在固在竖直平面内转动，左侧为悬挂在固定位置定位置P的置物盘，右侧所用砝码是实验室里常见的钩码，用细的置物盘，右侧所用砝码是实验室里
11、常见的钩码，用细线挂在右侧带刻度线的横梁上。线挂在右侧带刻度线的横梁上。2021/5/2211第 4 节 简单机械解析解析（2 2）调节天平至水平位置平衡时，横梁上悬挂的重垂线将对准底座上的）调节天平至水平位置平衡时，横梁上悬挂的重垂线将对准底座上的标记；把待测物体放在天平左侧的置物盘中时，横梁上悬挂的重垂线将对准标记；把待测物体放在天平左侧的置物盘中时，横梁上悬挂的重垂线将对准底座上标记的左侧。底座上标记的左侧。2021/5/2212第 4 节 简单机械（3）若某次测量最终达到平衡时）若某次测量最终达到平衡时钩码位于右侧横梁上的钩码位于右侧横梁上的N处，如图处，如图乙所示，已知乙所示，已知O
12、P=a，OQ=b，ON=c，钩码质量为，钩码质量为m，则待测物，则待测物体的质量体的质量M=_。m（c-b）/a例例2 图图3-4-13甲是小明根据甲是小明根据“杠杆平衡条件杠杆平衡条件”制作的只需要一个制作的只需要一个砝码的天平，横梁可绕轴砝码的天平，横梁可绕轴O在竖直平面内转动，左侧为悬挂在固在竖直平面内转动，左侧为悬挂在固定位置定位置P的置物盘，右侧所用砝码是实验室里常见的钩码，用细的置物盘，右侧所用砝码是实验室里常见的钩码，用细线挂在右侧带刻度线的横梁上。线挂在右侧带刻度线的横梁上。2021/5/2213第 4 节 简单机械解析解析（3）当置物盘中没有放物体时，钩码位于）当置物盘中没有
13、放物体时，钩码位于 Q 处，根据杠杆平衡条件得：处，根据杠杆平衡条件得：m 盘盘 gOP=mgOQ，某次测量最终达到平衡时钩码位于右侧横梁上的，某次测量最终达到平衡时钩码位于右侧横梁上的 N 处，处，根据杠杆平衡条件得：（根据杠杆平衡条件得：（m 盘盘 g+Mg）OP=mgON，综合以上两式得：，综合以上两式得：MgOP=mg（ON-OQ），已知），已知 OP=a，OQ=b，ON=c，钩码质量为，钩码质量为 m，所以，所以物体的质量为物体的质量为 M=m（c-b）/a.2021/5/2214第 4 节 简单机械方法透视方法透视 调节杠杆水平平衡的方法是调节杠杆水平平衡的方法是“左倾右调，右倾左
14、调左倾右调，右倾左调”。【试题链接试题链接】小试身手小试身手 2、6，创新培优，创新培优 82021/5/2215第 4 节 简单机械常考常考3 3 知道定滑轮、动滑轮和滑轮组的特点和实质，理解有用功、额外功、知道定滑轮、动滑轮和滑轮组的特点和实质，理解有用功、额外功、总功及机械效率，并能进行简单计算总功及机械效率，并能进行简单计算【考试热度考试热度】例例3 如图如图3-4-14所示，物体所示，物体A是正方体铁块，边长是是正方体铁块，边长是20 cm，当水平，当水平拉力拉力F=80 N 时，物体时，物体A恰好做匀速直线运动。已知恰好做匀速直线运动。已知铁铁=7.8103 kg/m3，物体，物体
15、A运动时受到地面的阻力是物重的运动时受到地面的阻力是物重的0.3，试，试求：（求：（g取取10 N/kg）（1）物体）物体A的质量。的质量。答案答案V=a3=（0.2 m）3=810-3m3，=m/V，则则 m=V=7.8103kg/m3810-3m3=62.4kg。2021/5/2216第 4 节 简单机械答案答案 G=mg=62.4 kg10 N/kg=624 N，f=0.3G=0.3624 N=187.2 N，=W 有用有用/W 总总100%=（f s）/（F ns）100%=187.2 N/（80 N3）100%=78%。例例3 如图如图3-4-14所示，物体所示，物体A是正方体铁块，
16、边长是是正方体铁块，边长是20 cm，当水平，当水平拉力拉力F=80 N 时，物体时，物体A恰好做匀速直线运动。已知恰好做匀速直线运动。已知铁铁=7.8103 kg/m3，物体，物体A运动时受到地面的阻力是物重的运动时受到地面的阻力是物重的0.3，试，试求：（求：（g取取10 N/kg）（2）该滑轮组的机械效率。）该滑轮组的机械效率。解析解析 本题综合考查了质量和密度的计算、机械效率的计算。使用滑轮组水本题综合考查了质量和密度的计算、机械效率的计算。使用滑轮组水平拉动物体时，需要克服物体和地面间的摩擦力。平拉动物体时，需要克服物体和地面间的摩擦力。2021/5/2217挑战自我挑战自我小试身手
17、小试身手第 4 节 简单机械1.如图如图 3-4-15 所示，这款图钉来自一位初中生的创意，翘起部分为所示，这款图钉来自一位初中生的创意，翘起部分为我们预留出施力空间。图钉作为杠杆，其支点是（）我们预留出施力空间。图钉作为杠杆，其支点是（）AA 点点 BB 点点CC 点点 DD 点点C解析解析 根据图示可知，当撬起根据图示可知，当撬起A A端时，整个图钉绕端时，整个图钉绕C C点点顺时针转动，所以此时杠杆的支点为顺时针转动，所以此时杠杆的支点为C C点。点。2021/5/2218第 4 节 简单机械2.下列杠杆平衡的是（杆重和摩擦均不计）（）下列杠杆平衡的是（杆重和摩擦均不计）（）C解析解析
18、设杠杆每一个格长为设杠杆每一个格长为L L，A A中力和力臂的乘积：左边中力和力臂的乘积：左边10 N310 N3L L，右，右边边10 N210 N2L L，因为，因为10 N310 N3L L10 N210 N2L L，所以左边下沉；，所以左边下沉；B B中力中力F F和物和物体对杠杆的作用效果一致，使杠杆沿逆时针转动，此时杠杆不能平衡；体对杠杆的作用效果一致，使杠杆沿逆时针转动，此时杠杆不能平衡；C C中力和力臂的乘积：左边中力和力臂的乘积：左边10 N10 N3 3L L，右边，右边15 N215 N2L L，因为，因为10 N10 N3 3L L15 N215 N2L L，所以杠杆平
19、衡；，所以杠杆平衡；D D中力中力F F和物体对杠杆的作用效果一致，使和物体对杠杆的作用效果一致，使杠杆沿逆时针转动，此时杠杆不能平衡。杠杆沿逆时针转动，此时杠杆不能平衡。2021/5/2219第 4 节 简单机械3.如图如图 3-4-16 所示，一直杆可绕所示，一直杆可绕 O 点转动，杠杆下端挂一重物。为点转动，杠杆下端挂一重物。为了提高重物，用一个始终跟杠杆垂直的力使杠杆由竖直位置慢慢转了提高重物，用一个始终跟杠杆垂直的力使杠杆由竖直位置慢慢转到水平位置，在这个过程中直杆（）到水平位置，在这个过程中直杆（）A始终是省力杠杆始终是省力杠杆B始终是费力杠杆始终是费力杠杆C先是省力杠杆，后是费力
20、杠杆先是省力杠杆，后是费力杠杆D先是费力杠杆，后是省力杠杆先是费力杠杆，后是省力杠杆C2021/5/2220第 4 节 简单机械 4.如图如图 3-4-17 所示，用滑轮组提升重物，用笔画线代替绳子在所示，用滑轮组提升重物，用笔画线代替绳子在图中画出最省力的绳子绕法。图中画出最省力的绳子绕法。答案答案略略2021/5/2221第 4 节 简单机械5.如图如图 3-4-18 所示的滑轮组中，绳的重力及绳与滑轮的摩擦所示的滑轮组中，绳的重力及绳与滑轮的摩擦忽略不计。忽略不计。（1）如果滑轮的自重不计，物重）如果滑轮的自重不计，物重 G=3 N，要使物体匀速上升，拉力要使物体匀速上升，拉力 F 为多
21、大？为多大？（2）在物体匀速上升过程中，如果物体上）在物体匀速上升过程中，如果物体上升的速度为升的速度为 v1，绳子自由端向上拉动的速度，绳子自由端向上拉动的速度为为 v2，那么，那么 v1=_v2。1 N1/32021/5/2222第 4 节 简单机械5.如图如图 3-4-18 所示的滑轮组中，绳的重力及绳与滑轮的摩擦所示的滑轮组中，绳的重力及绳与滑轮的摩擦忽略不计。忽略不计。（3）假如每个滑轮的自重为）假如每个滑轮的自重为 G0，物重为，物重为 G。当物体匀速上升时，当物体匀速上升时，a、b 两根细绳受到的两根细绳受到的拉力分别为拉力分别为Fa、Fb，当，当Fa=2Fb时，时，G 0 G=
22、_。4 5解析解析 (3)Fa 2G0，FbG，Fa2Fb，则，则 2 G02G，则，则G0 G4 5。2021/5/2223第 4 节 简单机械 6.随着智能手机的普及，低头看手机的随着智能手机的普及，低头看手机的“低头族低头族”越来越多。那么，越来越多。那么，颈椎承受的压力跟低头的角度有什么关系？科研人员进行了研究：制颈椎承受的压力跟低头的角度有什么关系？科研人员进行了研究：制作了头部模型，如图作了头部模型，如图 3-4-19 所示，头部可绕支点所示，头部可绕支点 O（颈椎）转动，转（颈椎）转动，转动角度通过固定在上面的量角器测量，将一个小球挂在模型内，其重动角度通过固定在上面的量角器测量
23、，将一个小球挂在模型内，其重为为 5 N，模拟头部的重力，头部后面绑一根绳子模拟肌肉，绳子上系一，模拟头部的重力，头部后面绑一根绳子模拟肌肉，绳子上系一测力计。支点（颈椎）承受的压力约为头部重力和绳子拉力之和，实测力计。支点（颈椎）承受的压力约为头部重力和绳子拉力之和，实验数据如下表：验数据如下表：低头角度低头角度绳子拉力绳子拉力/N 颈椎承受的压力颈椎承受的压力/N00015510309144513.518.56017.522.52021/5/2224第 4 节 简单机械（1）分析表中数据，可得出的结论是）分析表中数据，可得出的结论是_。颈椎承受的压力随着低头角度的颈椎承受的压力随着低头角度
24、的增大而增大增大而增大解析解析 (1)(1)由表格数据可知，低头角度越大，颈椎承受的压力越大。由表格数据可知，低头角度越大，颈椎承受的压力越大。2021/5/2225第 4 节 简单机械（2）该头部模型相当于绕）该头部模型相当于绕 O 点转动的杠杆，当低头角度增大时，点转动的杠杆，当低头角度增大时，头部重心向左移动，拉力头部重心向左移动，拉力 F 的力臂变小，请分析拉力的力臂变小，请分析拉力 F 变大的原变大的原因因_。根据杠杆平衡条件可知：根据杠杆平衡条件可知：Gl1Fl2，当低头角度增大时，当低头角度增大时，l1增大，增大，G不变，不变，l2减减小，故小，故F增大增大解析解析(2)(2)由
25、图知，根据杠杆平衡条件：由图知，根据杠杆平衡条件：GlGl1 1FlFl2 2，由于重力是竖直向下，由于重力是竖直向下的，当低头角度变大时，重力的力臂变大，又由于的，当低头角度变大时，重力的力臂变大，又由于l l2 2变小，故力变小，故力F F变大。变大。2021/5/2226第 4 节 简单机械（3）下列措施中，有利于保护颈椎的是）下列措施中，有利于保护颈椎的是_。A不要长时间低头看手机不要长时间低头看手机 B 适当抬高手机屏幕，减小低头角度适当抬高手机屏幕，减小低头角度C 低头看书久了应适当抬头，以缓解颈椎承受的压力低头看书久了应适当抬头，以缓解颈椎承受的压力ABC解析解析(3)(3)由于
26、低头会使颈椎所受压力变大，且低头角度越大，颈椎所受由于低头会使颈椎所受压力变大，且低头角度越大，颈椎所受压力越大，所以要保护颈椎，不能长时间低头看手机，可适当抬高手机压力越大，所以要保护颈椎，不能长时间低头看手机，可适当抬高手机屏幕，减小低头角度，且低头看书久了应适当抬头，以缓解颈椎承受的屏幕，减小低头角度，且低头看书久了应适当抬头，以缓解颈椎承受的压力，故压力，故A A、B B、C C均正确。均正确。2021/5/2227创新培优创新培优第 4 节 简单机械7.如图如图 3-4-20 所示，光滑的地面上有一足够长的木板，在木板所示，光滑的地面上有一足够长的木板，在木板的右端固定着一个滑轮（不
27、计绳与滑轮间的摩擦），木板上面的右端固定着一个滑轮（不计绳与滑轮间的摩擦），木板上面放置一个小木块，小木块一端连接着弹簧测力计。当拉力放置一个小木块，小木块一端连接着弹簧测力计。当拉力 F 为为 5 N 时，木板向右做匀速直线运动，然后把拉力增大到时，木板向右做匀速直线运动，然后把拉力增大到 10 N 时，时，下列分析正确的是（）下列分析正确的是（）A弹簧测力计的示数为弹簧测力计的示数为 20 NB弹簧测力计的示数为弹簧测力计的示数为 0 NC木板仍向右做匀速直线运动木板仍向右做匀速直线运动D小木块将保持静止小木块将保持静止D2021/5/2228第 4 节 简单机械解析解析 当拉力当拉力F
28、F为为5 N5 N时，木板向右做匀速直线运动，此时木板所受摩擦时，木板向右做匀速直线运动，此时木板所受摩擦力为力为10 N10 N，方向向左。因地面光滑，故这时木块所受摩擦力是，方向向左。因地面光滑，故这时木块所受摩擦力是10 N10 N。当拉力增大到当拉力增大到10 N10 N时，木板所受拉力为时，木板所受拉力为20 N20 N，向右做加速直线运动。，向右做加速直线运动。木块对木板的压力未变，接触面的粗糙程度也未变，故木块所受摩擦木块对木板的压力未变，接触面的粗糙程度也未变，故木块所受摩擦力还是力还是10 N10 N，木块受到平衡力而保持静止。，木块受到平衡力而保持静止。2021/5/222
29、9第 4 节 简单机械8.如图如图 3-4-21 所示是农村曾用的舂米工具的结构示意图。杆所示是农村曾用的舂米工具的结构示意图。杆 AB 可绕可绕 O 点转动，杆右端均匀柱形物体的长度与杆右侧的点转动，杆右端均匀柱形物体的长度与杆右侧的 OB 相等，杆相等，杆 AB 的重力不计，柱形物体较重。的重力不计，柱形物体较重。（1）制作舂米工具时，为了使作用在）制作舂米工具时，为了使作用在 A 点点的力的力 F 更小，在其他条件相同时，只改变更小，在其他条件相同时，只改变支点支点O的位置，应将的位置，应将O点更靠近点更靠近_（填（填“A”或或“B”）端。）端。（2）若作用在）若作用在 A 点的动力点的动力 F 方向始终与杆方向始终与杆垂直，则杆从水平位置缓慢转动垂直，则杆从水平位置缓慢转动 45 角的过角的过程中，动力程中，动力 F 大小的变化是大小的变化是_。B先增大后减小先增大后减小2021/5/2230谢谢观赏谢谢观赏