2024中考物理二轮专题6简单机械作图课件+讲义+习题含答案

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专题概述：简单机械作图包含杠杆五要素示意图作图、滑轮及滑轮组作图。对于杠杆五要素作图而言，作力臂或者根据力臂作动力、阻力以及最小力作图，是主要考查点；对于滑轮及滑轮组而言，滑轮的杠杆示意图以及滑轮组的绕制，特别是后者，是考查热点。
类型一、杠杆示意图的画法1.杠杆：在力的作用下能绕着 转动的硬棒，这根硬棒就叫 。(1)“硬棒”泛指有一定长度的，在外力作用下 的物体。(2)杠杆可以是直的，也可以是任何形状的。
2.杠杆的要素：(1)支点：杠杆绕着转动的固定点，用字母“O”表示。它可能在棒的某一端，也可能在棒的中间，在杠杆转动时，支点是相对 ；(2)动力：使杠杆 的力叫动力，用“F1”表示；(3)阻力： 杠杆转动的力叫阻力，用“F2”表示；(4)动力作用点：动力在杠杆上的 ；(5)阻力作用点：阻力在杠杆上的 ；(6)动力臂：从支点到动力作用线的 ，用“ ”表示；(7)阻力臂：从支点到阻力作用线的 ，用“ ”表示。
注意：无论动力还是阻力，都是作用在杠杆上的力，但这两个力的作用效果正好相反。一般情况下，把人施加给杠杆的力或使杠杆按照人的意愿转动的力叫做 ，而把阻碍杠杆按照需要方向转动的力叫 。
【例1】如图，压指甲刀时，会出现3个杠杆构件。分析作用情况时，可一一分离出来抽象成杠杆模型。请你在方框内根据大拇指按压那一块构件的杠杆示意图，标出支点O和动力F1。
【解析】大拇指按压时构件绕着与下方构件接触的点转动，即为杠杆的支点O；大拇指按压构件的力为动力，大拇指与构件接触点为其作用点，大拇指垂直于构件向下用力，即为动力的方向，所以支点O和动力F1如图所示：【分析】在做杠杆的题目中，确定支点是突破口；理解动力、阻力的定义是关键。
杠杆的支点是指杠杆围绕转动的固定点，因此，找到在杠杆转动时，那个不动的点尤为重要；大拇指按压时，大拇指按压构件的力为动力，分析大拇指的作用点和用力方向即可作出F1。力臂是点到线的距离，而不是支点到力的 的距离。力的作用线通过支点的，其力臂为 ，对杠杆的转动不起作用。
3.作力臂的一般步骤:①找到支点O;②确定力的作用线(注意力的作用线延长或反向延长时要画成虚线);③过支点作力的作用线的垂线;④支点到力的作用线的距离即为力臂,用相应的符号标出力臂“l1”“l2”， “l1”“l2”分别表示动力臂和阻力臂。
【例2】如图，轻质杠杆平衡，请作出动力F1的力臂l1和杠杆所受阻力F2的示意图。【解析】由图可知支点是O点，从O点向动力F1的作用线作垂线，支点到垂足的距离就是动力臂l1。阻力F2是物体A对杠杆的拉力，作用点在杠杆上，方向竖直向下，如图所示：
【总结】会确定物体受力的方向，会用力的示意图表示物体受力情况，知道力臂的正确画法，并且能够画出正确的力臂。
【例3】如图所示是一种抽水马桶水箱自动上水装置的示意图。当水箱内的水达到一定高度时，浮标带动杠杆AOB压住入水口，停止上水。请在图中画出动力F1、阻力F2和动力臂L1。
【解析】由图和题意可知，O为支点，水对浮标的向上作用力为动力，入水口对B端的向上作用力为阻力；过杠杆B点作竖直向上的力即为阻力F2；过浮标重心作竖直向上的力即为动力F1，过支点O作动力F1作用线的垂线段即为动力臂L1。如图所示：
【分析】根据杠杆原理分析出杠杆所示动力的作用点和方向；力臂是支点到力的作用线的距离，支点为点O，分别作出支点到力的作用线的垂线段即可。
【例4】请在图中画出：①支点O和物体重力示意图；②拉力F的力臂L。
【解析】①定滑轮可以绕中间轴转动，所以支点O为定滑轮的轴；重物受到的重力作用在它的重心（几何中心），由重心开始画一条竖直向下的有向线段，并标出符号G，即为其重力示意图；②图中拉力F是斜向下的，从支点O作拉力F作用线的垂线段，即为拉力F的力臂L。如图所示：
4.根据力臂画力根据力与力臂垂直的关系进行作图，即过支点作动力作用线的垂线段，即为力臂；过力臂的末端作垂直于杠杆的作用力F，作用点为力的作用线与杠杆的交点。
【例5】如图中已作出动力F1和阻力臂L2，请画出对应的动力臂L1和阻力F2。【解析】过支点O作垂直于F1作用线的垂线段即为阻力臂L1；过L2的末端做垂直于力臂的阻力作用线，与杠杆的交点即为阻力作用点，由于动力F1向下，为使杠杆平衡，动力F 2方向是斜向下的，如图所示：
【总结】明确力臂的概念，从支点向力的作用线画垂线，即可找出力臂的位置，阻力是阻碍杠杆转动的力，明确了这些基本概念便不难解决。
5.作最小动力的方法:①在杠杆上找出离支点最远的点,即为最小动力的作用点;②连接支点和最小动力的作用点,即为最小动力的力臂;③过力的作用点作力臂的垂线,再根据杠杆平衡时的转动特点确定力的方向。注意：①根据使杠杆转动的方向相反来判断动力和阻力的方向，支点在中间，两力方向相同，支点在一侧，两力方向相反；②画力臂时，一定是支点到力的作用点的垂线，标出垂直符号，画力的作用线的延长线时，要用虚线。③标注字母及下脚标。
【例6】如图所示，轻质杠杆的A点挂一个重物G，绳的拉力为F2，O为杠杆的支点。请在杠杆B端画出最小的动力F1并画出其力臂L1，使杠杆在图中位置平衡。【解析】由图可知，力F1作用在B点且垂直于OB时，OB为最长力臂L1，再过B点做动力臂L1的垂线即为最小动力Fl，如图所示；
【总结】本题考查了作最小力示意图及作力臂问题，熟练应用杠杆平衡条件、由图示确定最大力臂是正确解题的关键。
类型二、滑轮组的组装1.根据 的关系，求出动滑轮上绳子的段数n；2.确定动滑轮的个数，一般情况下，动滑轮个数n与承担重物的绳子段数之间存在着2n或2n+1的关系；3.根据施力方向的要求，确定定滑轮个数。确定定滑轮个数的原则是：一个动滑轮应配置一个定滑轮，当动滑轮上为偶数段绳子时，可减少一个定滑轮，但若要求改变力的作用方向时，则应在增加一个定滑轮。在确定了动、定滑轮个数后，绳子的连接应遵循“奇拴动、偶拴定”的规则，由内向外缠绕滑轮。
【例7】用滑轮组将放在水平地面上的重物G提起，在图中画出重物G所受重力的示意图和滑轮组最省力的绳子绕法。
【解析】从重物G的重心开始，沿竖直向下的方向画一条有向线段，并用G表示，即为其所受重力示意图；图中滑轮组有两种绕线方法，一种是由两根绳子承担重物，一种是由三根绳子承担重物，要想最省力，应选用三根绳子承担的绕法，即从动滑轮开始缠绕，如图所示：
【分析】（1）画重力应选明确力的大小、方向和作用点，再按作图的要求画出这个力；（2）滑轮组最省力，就是用尽可能多的绳子的段数来承担物重。
【例8】如图所示，要想用最小的力将汽车拖出来，请给滑轮组绕绳。【解析】只有一个动滑轮，要求最省力，绳子先系在动滑轮的固定挂钩上，然后绕过左边的定滑轮，再绕过动滑轮，如下图：【总结】省力多少和绳子的绕法，决定与动滑轮相连的绳子段数，绳子段数越多、越省力。
【例9】如图，有三个滑轮，请在图中画出最省力且又能改变动力方向的绳子绕法。
【解析】由于要求既可以省力又可以改变力的方向，所以绳子自由端拉力的方向必须向下，则绳子从动滑轮上面的挂钩开始绕起，如图所示：
【总结】此题主要考查滑轮组承担物重绳子股数，滑轮组的绕线方法不同，达到省力程度不同，拉力的方向也不同。
滑轮组绳子的绕法有两种：一是绳子先系在定滑轮的固定挂钩上，然后再绕过下面的动滑轮再向上绕到定滑轮上，依次反复绕，这种绕法有偶数段绳子承担物重；二是绳子先系在动滑轮的固定挂钩上，然后再绕过上面的定滑轮再向下，依次反复绕，这种绕法有奇数段绳子承担物重。
【例10】给滑轮组绕线。（不计动滑轮重和摩擦）
【解析】①图中有一个动滑轮和一个定滑轮，要求F G，所以绳子始端拴在动滑轮的上挂钩上，然后依次绕过定滑轮、动滑轮。绕绳方法如下：②图中有两个动滑轮和两个定滑轮，要求F G，所以绳子始端拴在定滑轮的下挂钩上，然后依次绕过动滑轮、定滑轮、动滑轮和定滑轮。绕绳方法如下：