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1、杠杆和滑轮,第十二章简单机械,一、杠杆 1杠杆：在力的作用下能够绕固定点转动的硬棒叫_，它包含有五要素：_、_、_、_、_，力臂是指支点到力的作用线的距离。杠杆的平衡条件：_。 2杠杆种类：省力杠杆，动力臂l1_阻力臂l2，优点是_；费力杠杆，l1_l2，优点是_；等臂杠杆，l1_l2，不省力也不费力。,杠杆,支点O,动力F1,阻力F2,动力臂l1,阻力臂l2,F1l1F2l2,省力,省距离,二、滑轮 3定滑轮：轴固定不动的滑轮叫_，其特点是_，其实质是一个_杠杆。 4动滑轮：滑轮随物体一起移动的滑轮叫_，其特点是_，其实质是一个_杠杆。 5滑轮组：将定滑轮和动滑轮组合成滑轮组，可以达到既_，
2、又可以_，动滑轮和重物由n段绳子承担，拉力就是总重G的_，用式子表示为F_，绳子末端拉出的长度s是重物通过距离h的_，用式子表示为s_。 6其他简单机械 (1)使用轮轴特点：_力，_距离。 (2)使用斜面特点：_力，_距离；高度相同，斜面越长越_力。,定滑轮,不省力但可以改变用力方向,等臂,动滑轮,省一半力但不能改变用力方向,动力臂是阻力臂2倍的,省力,改变力的方向,几分之一,G总/n,n倍,nh,省,费,省,费,省,7机械效率的计算公式是_，机械效率总是_1.减小机械自重及机械摩擦可以提高机械效率 8.轮轴、斜面等也是简单的机械。,W有/W总100%,小于,1(2013，成都)如图甲所示，小
3、明在用杠杆撬一块大石头，他使用的是_(选填“省力”“费力”或“等臂”)杠杆。如图乙所示，使用定滑轮可以_(选填“省力”“省距离”或“改变动力方向”)。 2(2014，漳州)如图所示属于费力杠杆的是( ),省力,改变动力的方向,B,3(2013，河南)如图所示，小华用苹果和桔子来玩跷跷板。她将苹果、桔子分别放在轻杆的左、右两端，放手后，杆马上转动起来。使杆逆时针转动的力是( ) A苹果的重力 B桔子的重力 C杆对桔子的支持力 D苹果对杆的压力 4(2012，烟台)在你学过的简单机械里既可以省力又可以费力的机械是( ) A杠杆 B定滑轮 C动滑轮 D滑轮组,D,A,5(2013，安徽)如图，轻质杠
4、杆AB可以绕O点转动，在A点用细线悬挂一重物，在B点施加一竖直向下的动力，使杠杆在水平位置保持平衡。若将动力的方向改为沿虚线方向，仍使杠杆在水平位置保持平衡，则( ) A动力臂增大，动力增大 B动力臂增大，动力减小 C动力臂减小，动力减小 D动力臂减小，动力增大 6(2012，桂林)如图所示，用滑轮组提升重物。请在图中画出最省力的绕线方法。,D,【例1】(2013，重庆)如图甲所示，请在A点画出能使杠杆OA在图示位置保持平衡的最小拉力的示意图。 【解析】根据杠杆原理，力臂越长，作用力越小，先确定最长的力臂，在所有的力臂中，OA长为最长。 【答案】如图乙所示,杠杆,【变式题1】(2013，德州)
5、如图所示，请画出杠杆AB在图示位置静止时作用在B点的最小力F及其力臂l。,【例2】(嘉兴中考)如图所示的三个滑轮中，属于动滑轮的是_。若滑轮的自重和摩擦不计，当分别沿力F1、F2和F3方向匀速提起同一物体时，则F1、F2、F3的大小关系是_。 【解析】轴固定不动的滑轮是定滑轮，所以甲、丙都是定滑轮，使用定滑轮可以改变用力的方向，但不能省力；随物体一起移动的滑轮是动滑轮，所以乙是动滑轮，若滑轮的自重和摩擦不计，使用动滑轮可以省一半力，因此F1、F2和F3的大小关系是F1F32F2(或F1F3F2)。 【答案】,滑轮,乙 F1F32F2(或F1F3F2),【变式题2】(2014，桂林)小明利用如图
6、所示的简单机械移动物体A时。当沿不同方向分别用F1、F2、F3的力，以不同速度匀速拉动物体时，忽略绳子与滑轮的摩擦，下列说法中正确的是( ) AF1F2F2F3 DF1F2F3,D,【变式题3】(2013，盐城)在物理综合实践活动中，小华设计了如图所示的机械模型。推动硬棒CD或EF，使它们在水平面内绕轴O转动，即可将绳逐渐绕到轴O上，提升重物G，硬棒CD是_杠杆，滑轮B_(选填“能”或“不能”)改变力的大小。在重物上升的过程中，轴O上增加的绳长_重物上升的高度。,省力,不能,等于,探究杠杆的平衡条件 (1)实验前调节杠杆两端的平衡螺母，使杠杆在水平位置平衡，目的是使杠杆的重心在支点位置，避免杠
7、杆自重对实验的影响； (2)实验时，在杠杆两边挂不同数量的钩码并移动钩码的位置，使杠杆在水平位置平衡，目的是便于直接从杠杆上读出力臂； (3)选取不同数量的钩码挂在杠杆两端，调节钩码的位置使杠杆水平平衡，并且多做几次，这是为了使实验结论具有普遍规律，避免偶然性。,【例3】(2014，鄂州)小明在探究“杠杆的平衡条件”实验中。 (1)实验前他应先调节杠杆在水平位置平衡，其目的是_。 (2)杠杆平衡后，小明在如图甲所示的A位置挂上两个钩码，可在B位置挂上_个钩码，使杠杆在水平位置平衡。 (3)他改用弹簧测力计在如图乙所示C位置斜向下拉，若每个钩码重1 N，当杠杆在水平位置平衡时，测力计的示数将_(
8、选填“大于”“等于”或“小于”)1 N。,【解析】(1)实验前要调节杠杆的平衡螺母使其在水平位置平衡，目的是使杠杆的重心落在支点上，从而消除杠杆的重力对平衡的影响；(2)左边A位置离支点2个格，挂两个钩码，根据杠杆的平衡条件知，右边B位置离支点1个格，应挂4个钩码；(3)若测力计竖直向下拉时，根据杠杆的平衡条件F1l1Gl2知，FG2 N1 N，由题图可知，当测力计斜拉时，力臂变小，力变大，故测力计的示数大于1 N。 【答案】,(1)消除杠杆自重对实验的影响 (2)4 (3)大于,一、方法技巧 1怎样正确地画出杠杆上各力的力臂：首先要明确力臂的概念力臂是从支点到力的作用线的垂直距离，这是解决杠
9、杆问题的关键。再按照下述步骤完成即可。 (1)首先在杠杆的示意图上，确定支点O。 (2)画出动力作用线及阻力作用线，必要时要用虚线将力的作用线延长 (3)再从支点O向力的作用线引垂线，则从支点到垂足的距离就是力臂，力臂用实线或虚线表示并用大括号勾出，在旁边标上字母l1或l2，分别表示动力臂或阻力臂。 2确定绳子段数n的方法：在动滑轮和定滑轮之间画一条虚线，数与动滑轮相接触的绳子段数就是承受重物的绳子段数。,二、常见易错现象 认为支点到力的作用点之间的距离是力臂(应该是从支点向力的作用线引垂线，支点到垂足之间的距离)；不会利用杠杆平衡条件求最小动力(要想所用的动力最小，动力臂就应该最大，即在杠杆
10、上找一点，使这一点到支点的距离最远)；判断滑轮组承担绳子的段数易错(只看与动滑轮接触的绳子有几段，就有几段绳子承担重物)；判断拉力移动的距离s和物体移动距离h的关系易错(确定了绳子的段数n，则snh)。,【例4】如图所示，在课桌的C点用最小的力把桌腿B抬离地面，在抬起时桌腿A没有滑动。请在C点画出这个力的示意图，并标出它的力臂l。 【解析】在抬起桌子的过程中，可以把桌子看做一个杠杆，此时A是支点，阻力和阻力臂不变，要在C点用最小的力把桌腿B抬离地面，根据杠杆的平衡条件可知，在C点施加的力的力臂需最长，在图中最大的动力臂就是支点与力的作用点的连线，与该力臂垂直的力最小。 【答案】如图乙所示,【例
11、5】如图甲所示，用此滑轮组使重力为60 N的物体A在水平桌面上匀速向左滑动，若A与桌面间的摩擦力f是15 N，则F为_N。 【解析】物体A因受水平向右的摩擦力和绳子拉力，由于力的作用是相互的，滑轮受到向右绳子的拉力F1f。而对动滑轮来说，除受F1外还受到与它相连接的三段绳子均施加以水平向左的大小为F的拉力，如图乙所示，因物体和动滑轮匀速运动，所以动滑轮受到的力是平衡的，从而有3FF115 N，所以F5 N，一旦力的关系确定，还可以知道绳子的自由端移动的距离s和物体移动的距离h的关系s3h。 【答案】,5,实验探究： 在探究“滑轮组机械效率”时，小强利用两组滑轮组进行了4次测量，用一个动滑轮和一个定滑轮测得前3组数据，用两个动滑轮和两个定滑轮测得第4组数据，如下表： 根据表中前3次实验数据，画出甲图中滑轮组的绕绳方法。 在实验中，测量绳端拉力F时，应尽量 匀速向上拉动弹簧测力计，读出乙图中弹簧测力计的示数为 N，第3次实验时滑轮组的机械效率为 。 由表中第 组数据可知，同一滑轮组的机械效率与物重有关。 由表中第3、4组数据可知，同一滑轮组的机械效率与摩擦和 有关，请计算出第3组实验中克服摩擦所做的额外功 J 。,
