2024中考物理二輪專題6簡單機械作圖課件

專題6講義簡單機械作圖專題概述：簡單機械作圖包含杠桿五要素示意圖作圖、滑輪及滑輪組作圖。對于杠桿五要素作圖而言，作力臂或者根據(jù)力臂作動力、阻力以及最小力作圖，是主要考查點；對于滑輪及滑輪組而言，滑輪的杠桿示意圖以及滑輪組的繞制，特別是后者，是考查熱點。類型一、杠桿示意圖的畫法1.杠桿：在力的作用下能繞著

轉(zhuǎn)動的硬棒，這根硬棒就叫

。(1)“硬棒”泛指有一定長度的，在外力作用下

的物體。(2)杠桿可以是直的，也可以是任何形狀的。固定點杠桿不變形2.杠桿的要素：(1)支點：杠桿繞著轉(zhuǎn)動的固定點，用字母“O”表示。它可能在棒的某一端，也可能在棒的中間，在杠桿轉(zhuǎn)動時，支點是相對

；(2)動力：使杠桿

的力叫動力，用“F1”表示；(3)阻力：

杠桿轉(zhuǎn)動的力叫阻力，用“F2”表示；(4)動力作用點：動力在杠桿上的

；(5)阻力作用點：阻力在杠桿上的

；(6)動力臂：從支點到動力作用線的

，用“

”表示；(7)阻力臂：從支點到阻力作用線的

，用“

”表示。固定轉(zhuǎn)動阻礙作用點作用點垂直距離垂直距離注意：無論動力還是阻力，都是作用在杠桿上的力，但這兩個力的作用效果正好相反。一般情況下，把人施加給杠桿的力或使杠桿按照人的意愿轉(zhuǎn)動的力叫做

，而把阻礙杠桿按照需要方向轉(zhuǎn)動的力叫

。動力阻力【例1】如圖，壓指甲刀時，會出現(xiàn)3個杠桿構(gòu)件。分析作用情況時，可一一分離出來抽象成杠桿模型。請你在方框內(nèi)根據(jù)大拇指按壓那一塊構(gòu)件的杠桿示意圖，標(biāo)出支點O和動力F1?！窘馕觥看竽粗赴磯簳r構(gòu)件繞著與下方構(gòu)件接觸的點轉(zhuǎn)動，即為杠桿的支點O；大拇指按壓構(gòu)件的力為動力，大拇指與構(gòu)件接觸點為其作用點，大拇指垂直于構(gòu)件向下用力，即為動力的方向，所以支點O和動力F1如圖所示：【分析】在做杠桿的題目中，確定支點是突破口；理解動力、阻力的定義是關(guān)鍵。杠桿的支點是指杠桿圍繞轉(zhuǎn)動的固定點，因此，找到在杠桿轉(zhuǎn)動時，那個不動的點尤為重要；大拇指按壓時，大拇指按壓構(gòu)件的力為動力，分析大拇指的作用點和用力方向即可作出F1。力臂是點到線的距離，而不是支點到力的

的距離。力的作用線通過支點的，其力臂為

，對杠桿的轉(zhuǎn)動不起作用。作用點零3.作力臂的一般步驟:①找到支點O;②確定力的作用線(注意力的作用線延長或反向延長時要畫成虛線);③過支點作力的作用線的垂線;④支點到力的作用線的距離即為力臂,用相應(yīng)的符號標(biāo)出力臂“l(fā)1”“l(fā)2”，

“l(fā)1”“l(fā)2”分別表示動力臂和阻力臂?！纠?】如圖，輕質(zhì)杠桿平衡，請作出動力F1的力臂l1和杠桿所受阻力F2的示意圖?！窘馕觥坑蓤D可知支點是O點，從O點向動力F1的作用線作垂線，支點到垂足的距離就是動力臂l1。阻力F2是物體A對杠桿的拉力，作用點在杠桿上，方向豎直向下，如圖所示：【總結(jié)】會確定物體受力的方向，會用力的示意圖表示物體受力情況，知道力臂的正確畫法，并且能夠畫出正確的力臂?！纠?】如圖所示是一種抽水馬桶水箱自動上水裝置的示意圖。當(dāng)水箱內(nèi)的水達到一定高度時，浮標(biāo)帶動杠桿AOB壓住入水口，停止上水。請在圖中畫出動力F1、阻力F2和動力臂L1。【解析】由圖和題意可知，O為支點，水對浮標(biāo)的向上作用力為動力，入水口對B端的向上作用力為阻力；過杠桿B點作豎直向上的力即為阻力F2；過浮標(biāo)重心作豎直向上的力即為動力F1，過支點O作動力F1作用線的垂線段即為動力臂L1。如圖所示：【分析】根據(jù)杠桿原理分析出杠桿所示動力的作用點和方向；力臂是支點到力的作用線的距離，支點為點O，分別作出支點到力的作用線的垂線段即可?！纠?】請在圖中畫出：①支點O和物體重力示意圖；②拉力F的力臂L?！窘馕觥竣俣ɑ喛梢岳@中間軸轉(zhuǎn)動，所以支點O為定滑輪的軸；重物受到的重力作用在它的重心（幾何中心），由重心開始畫一條豎直向下的有向線段，并標(biāo)出符號G，即為其重力示意圖；②圖中拉力F是斜向下的，從支點O作拉力F作用線的垂線段，即為拉力F的力臂L。如圖所示：4.根據(jù)力臂畫力根據(jù)力與力臂垂直的關(guān)系進行作圖，即過支點作動力作用線的垂線段，即為力臂；過力臂的末端作垂直于杠桿的作用力F，作用點為力的作用線與杠桿的交點。【例5】如圖中已作出動力F1和阻力臂L2，請畫出對應(yīng)的動力臂L1和阻力F2?！窘馕觥窟^支點O作垂直于F1作用線的垂線段即為阻力臂L1；過L2的末端做垂直于力臂的阻力作用線，與杠桿的交點即為阻力作用點，由于動力F1向下，為使杠桿平衡，動力F2方向是斜向下的，如圖所示：【總結(jié)】明確力臂的概念，從支點向力的作用線畫垂線，即可找出力臂的位置，阻力是阻礙杠桿轉(zhuǎn)動的力，明確了這些基本概念便不難解決。5.作最小動力的方法:①在杠桿上找出離支點最遠的點,即為最小動力的作用點;②連接支點和最小動力的作用點,即為最小動力的力臂;③過力的作用點作力臂的垂線,再根據(jù)杠桿平衡時的轉(zhuǎn)動特點確定力的方向。注意：①根據(jù)使杠桿轉(zhuǎn)動的方向相反來判斷動力和阻力的方向，支點在中間，兩力方向相同，支點在一側(cè)，兩力方向相反；②畫力臂時，一定是支點到力的作用點的垂線，標(biāo)出垂直符號，畫力的作用線的延長線時，要用虛線。③標(biāo)注字母及下腳標(biāo)?！纠?】如圖所示，輕質(zhì)杠桿的A點掛一個重物G，繩的拉力為F2，O為杠桿的支點。請在杠桿B端畫出最小的動力F1并畫出其力臂L1，使杠桿在圖中位置平衡?！窘馕觥坑蓤D可知，力F1作用在B點且垂直于OB時，OB為最長力臂L1，再過B點做動力臂L1的垂線即為最小動力Fl，如圖所示；【總結(jié)】本題考查了作最小力示意圖及作力臂問題，熟練應(yīng)用杠桿平衡條件、由圖示確定最大力臂是正確解題的關(guān)鍵。類型二、滑輪組的組裝1.根據(jù)

的關(guān)系，求出動滑輪上繩子的段數(shù)n；2.確定動滑輪的個數(shù)，一般情況下，動滑輪個數(shù)n與承擔(dān)重物的繩子段數(shù)之間存在著2n或2n+1的關(guān)系；3.根據(jù)施力方向的要求，確定定滑輪個數(shù)。確定定滑輪個數(shù)的原則是：一個動滑輪應(yīng)配置一個定滑輪，當(dāng)動滑輪上為偶數(shù)段繩子時，可減少一個定滑輪，但若要求改變力的作用方向時，則應(yīng)在增加一個定滑輪。在確定了動、定滑輪個數(shù)后，繩子的連接應(yīng)遵循“奇拴動、偶拴定”的規(guī)則，由內(nèi)向外纏繞滑輪。【例7】用滑輪組將放在水平地面上的重物G提起，在圖中畫出重物G所受重力的示意圖和滑輪組最省力的繩子繞法?！窘馕觥繌闹匚颎的重心開始，沿豎直向下的方向畫一條有向線段，并用G表示，即為其所受重力示意圖；圖中滑輪組有兩種繞線方法，一種是由兩根繩子承擔(dān)重物，一種是由三根繩子承擔(dān)重物，要想最省力，應(yīng)選用三根繩子承擔(dān)的繞法，即從動滑輪開始纏繞，如圖所示：【分析】（1）畫重力應(yīng)選明確力的大小、方向和作用點，再按作圖的要求畫出這個力；（2）滑輪組最省力，就是用盡可能多的繩子的段數(shù)來承擔(dān)物重?！纠?】如圖所示，要想用最小的力將汽車拖出來，請給滑輪組繞繩?！窘馕觥恐挥幸粋€動滑輪，要求最省力，繩子先系在動滑輪的固定掛鉤上，然后繞過左邊的定滑輪，再繞過動滑輪，如下圖：【總結(jié)】省力多少和繩子的繞法，決定與動滑輪相連的繩子段數(shù)，繩子段數(shù)越多、越省力?！纠?】如圖，有三個滑輪，請在圖中畫出最省力且又能改變動力方向的繩子繞法?！窘馕觥坑捎谝蠹瓤梢允×τ挚梢愿淖兞Φ姆较颍岳K子自由端拉力的方向必須向下，則繩子從動滑輪上面的掛鉤開始繞起，如圖所示：【總結(jié)】此題主要考查滑輪組承擔(dān)物重繩子股數(shù)，滑輪組的繞線方法不同，達到省力程度不同，拉力的方向也不同?；喗M繩子的繞法有兩種：一是繩子先系在定滑輪的固定掛鉤上，然后再繞過下面的動滑輪再向上繞到定滑輪上，依次反復(fù)繞，這種繞法有偶數(shù)段繩子承擔(dān)物重；二是繩子先系在動滑輪的固定掛鉤上，然后再繞過上面的定滑輪再向下，依次反復(fù)繞，這種繞法有奇數(shù)段繩子承擔(dān)物重。【例10】給滑輪組繞線。（不計動滑輪重和摩擦）【解析】①圖中有一個動滑輪和一個定滑輪，要求F

G，所以繩子始端拴在動滑輪的上掛鉤上，然后依次繞過定滑輪、動滑輪。繞繩方法如下：②圖中有兩個動滑輪和兩個定滑輪，要求F

G，所以繩子始端拴在定滑輪的下