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簡(jiǎn)單機(jī)械和功在中考中占的分值較大.涉及的題型有選擇題、填空、作圖、實(shí)驗(yàn)探究和計(jì)算題.從試題的內(nèi)容看,作圖題?剂Ρ、滑輪、滑輪組的繞線;計(jì)算題的知識(shí)點(diǎn)主要有功、功率、滑輪組的機(jī)械效率的計(jì)算;實(shí)驗(yàn)探究題涉及的內(nèi)容主要是探究杠桿的平衡條件、影響機(jī)械的機(jī)械效率等.這類試題的特點(diǎn)是把知識(shí)放在生活實(shí)際的情景中考查.主要有杠桿的分類、滑輪和滑輪組的特點(diǎn)分析以及相關(guān)的應(yīng)用實(shí)例,探究影響簡(jiǎn)單機(jī)械的機(jī)械效率因素等等.而這些領(lǐng)域不少同學(xué)又存在思維誤區(qū),解題錯(cuò)誤率很高,下面將針對(duì)這些問(wèn)題進(jìn)行探討.
一、理解力臂的概念、滑輪的特點(diǎn)并規(guī)范作圖
例1 如圖1是釣魚竿釣魚的示意圖,O為支點(diǎn),F(xiàn)1是手對(duì)魚竿的作用力,請(qǐng)畫出:
(1)F1的力臂;
(2)魚受到重力的示意圖.
解析 先找到支點(diǎn)O,再找到F1所在的直線叫力的作用線,從支點(diǎn)O向F1所在的線作垂線,垂線段l1就是F1的力臂;先標(biāo)出魚的重心,從重心處豎直向下作一定長(zhǎng)度的直線段,并在線段末端畫上箭頭表示力方向,然后標(biāo)出重力符號(hào)G.答案:如圖2.
點(diǎn)評(píng) (1)作杠桿的力臂是一項(xiàng)重要的技能,在歷年的中考試題中出現(xiàn)較多,特別是取材于生活實(shí)際中的杠桿.力臂是點(diǎn)到線的距離,作圖具體做法可歸結(jié)為:一找點(diǎn),二找線,點(diǎn)線之間作垂線,所作垂線段就是對(duì)應(yīng)力的力臂.
(2)錯(cuò)因透視:考生對(duì)力臂概念的理解不清楚:力臂是支點(diǎn)到力的作用線的距離,考生容易理解為支點(diǎn)到力的作用點(diǎn)的距離,若作用點(diǎn)不變,力的方向改變,力臂就改變,同時(shí)作圖不規(guī)范.
例2 如圖3甲是滑輪組,物重G=90N,
滑輪質(zhì)量、摩擦、繩重不計(jì),用30N的力勻速提升重物,在圖中畫出繩的繞法.
解析 滑輪組能省多少力,取決于滑輪組繩子的股數(shù),本題物重G=90N,滑輪質(zhì)量不計(jì),要求用力為30N,用三分之一的力,設(shè)計(jì)“一定一動(dòng)”的滑輪組就可以了,需要繞3股繩子,繩子末端通過(guò)動(dòng)滑輪,但不能改變力的方向.答案:如圖3乙所示.
點(diǎn)評(píng) (1)滑輪組繞線是中考?嫉淖鲌D題之一,要求考生明確繩子股數(shù)、繩子終端的作用.最佳繞法是在確定繩子終端通過(guò)定滑輪或動(dòng)滑輪后,從終端向始端繞,從外圍向內(nèi)部繞,這樣可避免死記“奇動(dòng)偶定”等繞法.
(2)錯(cuò)因透視:①不能確定繩子股數(shù);②對(duì)動(dòng)滑輪和定滑輪的特點(diǎn)不清,對(duì)動(dòng)滑輪能省一半力生搬硬套,如果在動(dòng)滑輪質(zhì)量、摩擦、繩重不能忽略的情況下,必須增加滑輪和繩子股數(shù);③不知道繩子起始端該從定滑輪還是動(dòng)滑輪開(kāi)始繞;④繞線不規(guī)范等.
二、根據(jù)杠桿的特點(diǎn)對(duì)杠桿進(jìn)行分類
例3 如圖4賽艇運(yùn)動(dòng)員用很長(zhǎng)的船槳?jiǎng)澊挥檬种苯觿澦?原因是使用船槳能( ).
A.省力
B.省距離
C.獲得較大的動(dòng)力
D.受到更大的阻力
解析 船槳的動(dòng)力臂小于阻力臂,是費(fèi)力杠桿,根據(jù)杠桿的平衡條件可知,費(fèi)力杠桿可以省距離,所以選B.
點(diǎn)評(píng) (1)杠桿的分類是中考試題中的熱點(diǎn)題目,多以選擇題、填空題出現(xiàn),試題的內(nèi)容源于生產(chǎn)或生活實(shí)際中應(yīng)用的簡(jiǎn)單工具,如鑷子、剪子、鉗子等,這就要求考生要準(zhǔn)確理解杠桿的平衡條件,多關(guān)注生活實(shí)際,熟悉生活中的簡(jiǎn)單機(jī)械的應(yīng)用.
(2)錯(cuò)因透視:對(duì)生活中的杠桿認(rèn)識(shí)不足,學(xué)習(xí)中不能夠緊密聯(lián)系生活、物理、社會(huì),不能夠正確判斷省力杠桿或費(fèi)力杠桿及其特點(diǎn);本題易判斷為A、C.
三、杠桿平衡條件的探究
例4 如圖5甲所示,小明在探究“杠桿的平衡條件”實(shí)驗(yàn)中所用的實(shí)驗(yàn)器材有:杠桿、支架、彈簧測(cè)力計(jì)、刻度尺、細(xì)線和質(zhì)量相同的鉤碼若干個(gè).
(1)實(shí)驗(yàn)前,將杠桿中點(diǎn)置于支架上,當(dāng)杠桿靜止時(shí),發(fā)現(xiàn)杠桿右端下沉.此時(shí),應(yīng)把杠桿兩端的平衡螺母向 (選填“左”或“右”)調(diào)節(jié),使杠桿在不掛鉤碼時(shí),保持 并靜止,達(dá)到平衡狀態(tài).這樣做的好處是:便于在杠桿上直接測(cè)量 .
(2)杠桿調(diào)節(jié)平衡后,小明在杠桿上A點(diǎn)處掛4個(gè)鉤碼,在B點(diǎn)處掛6個(gè)鉤碼杠桿恰好在原位置平衡.于是小明便得出了杠桿的平衡條件為: .他這樣得出的結(jié)論是否合理? 為什么? .
(3)實(shí)驗(yàn)結(jié)束后,小明提出了新的探究問(wèn)題:“若支點(diǎn)不在杠桿的中點(diǎn)時(shí),杠桿的平衡條件是否仍然成立?”于是小組同學(xué)利用如圖乙所示裝置進(jìn)行探究,發(fā)現(xiàn)在杠桿左端的不同位置,用彈簧測(cè)力計(jì)豎直向上拉使杠桿處于平衡狀態(tài)時(shí),測(cè)出的拉力大小都與杠桿平衡條件不相符.其原因是:
.
解析 杠桿平衡調(diào)節(jié)一般采用將平衡螺母向下沉的反方向調(diào)節(jié)的方法,即哪邊輕向哪邊調(diào),所以向左邊調(diào);杠桿在水平位置平衡,這樣可避免杠桿自身重力對(duì)杠桿平衡的影響,同時(shí)動(dòng)力和阻力都是豎直向下的,力臂落在杠桿上便于測(cè)量力臂;在探究杠桿平衡條件時(shí)應(yīng)該多測(cè)幾組數(shù)據(jù),使實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)具有普遍性,更具有可靠性;杠桿的平衡條件是F1l1=F2l2;如果支點(diǎn)不在杠桿的重心上,杠桿的重力就會(huì)對(duì)杠桿的平衡造成影響,所以不符.本題答案:(1)左 水平 力臂;(2)F1l1=F2l2 不合理 結(jié)論具有偶然性(結(jié)論沒(méi)有普遍性);(3)杠桿自重的影響.
點(diǎn)評(píng) (1)探究杠桿平衡條件的實(shí)驗(yàn)是中考實(shí)驗(yàn)題的高頻考點(diǎn),將知識(shí)、方法、能力(數(shù)據(jù)處理能力、分析結(jié)論、評(píng)估能力)融于一體.具體內(nèi)容包括:①杠桿平衡的調(diào)節(jié)方法;②杠桿水平平衡的意義;③實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的可靠性,普遍性討論等.
(2)錯(cuò)因透視:①杠桿平衡的調(diào)節(jié)方法不清,易混淆調(diào)節(jié)方向;②不理解杠桿為什么要水平平衡的原因和重心在支點(diǎn)上的意義;③多數(shù)考生死記硬背杠桿的平衡條件,而不能夠用科學(xué)的態(tài)度對(duì)實(shí)驗(yàn)過(guò)程進(jìn)行評(píng)估等,這些都是丟分的重要原因.
四、做功條件的辨析
例5 下列實(shí)例中,力對(duì)物體沒(méi)有做功的是( ).
A.起重機(jī)吊起重物
B.馬拉車,車未動(dòng)
C.跳水運(yùn)動(dòng)員從跳臺(tái)跳下
D.舉重運(yùn)動(dòng)員,將杠鈴舉起
解析 做功的兩個(gè)必要條件是:作用在物體上的力F和在力的方向上通過(guò)的距離s.起重機(jī)吊起重物,重物受到拉力,并在拉力方向上通過(guò)了距離;跳水運(yùn)動(dòng)員從跳臺(tái)跳下,運(yùn)動(dòng)員受到重力,并在重力的方向上通過(guò)了距離;舉重運(yùn)動(dòng)員將杠鈴舉起,杠鈴受到運(yùn)動(dòng)員舉杠鈴的力,并在力的方向上通過(guò)了距離,故A、C、D中力均對(duì)物體做功;馬拉車,車未動(dòng),車受到馬的拉力,但未在拉力的方向上通過(guò)距離,所以拉力不做功,故選B.
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