《2025年亮点给力提优课时作业本九年级物理上册苏科版》

11. 新考法 错题分析 (2024·山西)小明在笔记中记录了如下错题,请你帮助他找出错误之处、分析错因并写出正确解答过程.

错题记录
站立地面踏脚跟是中国传统文化“八段锦”的第八式.如图为踏脚跟时右脚的一些相关数据,当脚跟抬离地面时,请你计算小腿肌肉拉力F_1的大小.
解:如图,将右脚看作杠杆,抬脚跟时脚绕支点O转动,动力为F_1,阻力为F_2.根据杠杆的平衡条件可得F_1l_1= F_2l_2,则小腿肌肉拉力$F_1= \frac{F_2l_2}{l_1}= \frac{300N×12cm}{4cm}= 900N.$错题改正
错误之处:______.
错因分析:______.
正确解答:

答案： 动力臂$l_{1}$大小错误 计算动力臂时，找错了支点的位置 见解析 解析：小明的错误之处在于代入的动力臂$l_{1}$大小错误，代成了4cm，可能是错将阻力作用点当成了杠杆的支点.正确解答过程应该是：如图，将右脚看作杠杆，抬脚跟时脚绕支点O转动，动力为$F_{1}$，阻力为$F_{2}$.根据杠杆的平衡条件得$F_{1}l_{1}=F_{2}l_{2}$，则小腿肌肉拉力$F_{1}=\frac {F_{2}l_{2}}{l_{1}}=\frac {300N×12cm}{4cm+12cm}=225N$.

12. (2025·江苏苏州期末)阅读材料,回答问题.
变速自行车
如图是自行车的部分结构示意图,骑行时人在脚踏处施力,通过曲柄带动前齿轮A顺时针转动,再通过链条带动后齿轮B与后轮一起转动.曲柄与齿轮A、后轮与齿轮B,两处都是同轴转动(物体绕同一个中心轴转动,在相同时间转过的圈数相同)的轮轴结构,也可视为杠杆.A、B齿轮通过链条配合工作,在相同时间转过的齿数相同,链条与A、B齿轮间的作用力大小相等.

变速自行车与普通自行车的区别是它的前、后齿轮由多个齿数不同的齿轮组成.变速系统可以调节链条和不同齿数的前、后齿轮配合,即调节齿比$(\frac{前齿数}{后齿数}),$从而改变车速.下表是小明的变速自行车的部分参数.

(1) 后齿轮和后车轮组成一个______杠杆;骑行时,前齿轮A和后齿轮B______(选填“是”或“不是”)同轴转动.
(2) 小明调节自行车齿比为$\frac{45}{15},$当他通过蹬脚踏使前齿轮转动1圈,后轮转动______圈.
(3) 小明调节自行车为最大齿比,此时地面对后轮的摩擦力为20 N,作用在脚踏上的力至少为______N.
(4) 当小明骑自行车爬坡时,为了最省力,应该调整齿比为______.

答案： （1）费力 不是 （2）3 （3）125 （4）$\frac {11}{14}$
解析：（1）由短文可知，自行车的后齿轮和后车轮构成一个轮轴型的杠杆结构，动力是链条对后齿轮的拉力，阻力是地面对后车轮的摩擦力，动力臂是后齿轮半径，阻力臂是后车轮半径，此时动力臂小于阻力臂，因此是一个费力杠杆.骑行时，前齿轮A和后齿轮B不是绕同一个中心轴转动，所以不是同轴转动.（2）自行车齿比为$\frac {45}{15}$，前齿轮齿数是后齿轮齿数的3倍，二者同一链条相连，相同时间转过的齿数相同，则前轮转1圈，后轮转3圈.（3）由表可知，自行车最大齿比为$\frac {45}{12}$，后齿轮和后车轮是轮轴型的杠杆，由杠杆的平衡条件有$F_{链}r_{后}=f×\frac {1}{2}D$ ①；链条对前齿轮的力与链条对后齿轮的力大小相等，前齿轮和脚踏板也是杠杆，由杠杆的平衡条件有$F_{链}r_{前}=F_{蹬}L$ ②；前后齿轮半径之比等于齿数之比，即$\frac {r_{前}}{r_{后}}=\frac {45}{12}$ ③.联立①②③可得，作用在脚踏上的力至少为$F_{蹬}=\frac {r_{前}}{r_{后}}×\frac {D}{2L}×f=\frac {45}{12}×\frac {60cm}{2×18cm}×20N=125N$.（4）由（3）知$F_{蹬}=\frac {r_{前}}{r_{后}}×\frac {D}{2L}×f$，当小明骑自行车爬坡时，后轮受到的摩擦力不变，曲柄长度和轮胎直径不变，为了最省力，应该调整为最小齿比，由表格数据可知，齿比应调整为$\frac {22}{28}=\frac {11}{14}$.