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1、 总复习:简单机械(提高)责编:雒文丽【考纲要求】1、知道杠杆定义及杠杆的五要素:支点、动力、阻力、动力臂、阻力臂;2、会画力臂理解杠杆平衡条件,并能区别实际生活中的省力、费力及等臂杠杆;3、理解定滑轮、动滑轮实质,理解滑轮组。【知识网络】 【考点梳理】考点一、杠杆1、杠杆的概念:一根在力的作用下能绕着固定点转动的硬棒就是杠杆。杠杆的五要素是:支点、动力、阻力、动力臂和阻力臂,杠杆可以是直的硬棒,如撬棒等;也可以是弯的,如羊角锤。2、杠杆的五要素(1)支点(O):杠杆绕着转动的点。(2)动力(F1):使杠杆转动的力,一定是其他物体施给杠杆的力。(3)阻力(F2):阻碍杠杆转动的力。一定是其他物
2、体施给杠杆的力。(4)动力臂(L1):从支点到动力作用线的距离。(5)阻力臂(L2):从支点到阻力作用线的距离。 3、杠杆的平衡条件:(1)杠杆在力的作用下保持静止或匀速转动,杠杆就处于平衡状态。(2)杠杆的平衡条件是动力动力臂=阻力阻力臂,用公式表示为F1L1= F2L2要点诠释:杠杆的平衡不是单独由力或力臂决定的,而是由它们的乘积来决定的。4、杠杆分类:(1)省力杠杆:L1L2,F1F2。这类杠杆的特点是动力臂L1大于阻力臂L2,平衡时动力F1小于阻力F2,即用较小的动力就可以克服较大的阻力。但是实际工作是动力移动的距离却比阻力移动的距离大,即要费距离。如撬起重物的撬棒,开启瓶盖的起子、铡
3、草用的铡刀等,都属于这一类杠杆。(2)费力杠杆:L1L2,F1F2。这类杠杆的特点是动力臂L1小于阻力臂L2,平衡时动力F1大于阻力F2,即要用较大的动力才能克服阻力完成工作,但它的优点是杠杆工作时,动力移动较小的距离就能使阻力移动较大的距离。使工作方便,也就是省了距离。如缝纫机踏板、挖土的铁锨、大扫帚、夹煤块的火钳,这些杠杆都是费力杠杆。(3)等臂杠杆:L1=L2,F1=F2。这类杠杆的动力臂L1等于阻力臂L2,平衡时动力F1等于阻力F2,工作时既不省力也不费力,如天平、定滑轮就是等臂杠杆。考点二、滑轮(高清课堂力学4:杠杆和滑轮滑轮)1、定滑轮:如下图甲所示,我们可把一条直径看成杠杆,圆心
4、就是杠杆的支点,因此,定滑轮实质是等臂杠杆。定滑轮的特点是它的转轴(支点)不随货物上下移动。2、动滑轮:如下图乙所示,特点是它的转动轴会随物体上下移动,它实质是动力臂为阻力臂2倍的省力杠杆,它的转动轴是阻力作用点。 3、定滑轮和动滑轮的作用使用定滑轮虽然不能省力,但可以改变用力方向,给工作带来方便。使用动滑轮可以省力,但要多移动距离。4、滑轮组:由定滑轮和动滑轮组装起来的,既可省力又可以改变用力方向,但费距离。所用力F与物重关系为(n为承担吊着物体的绳子段数),物体升高h时,绳子自由端移动的距离为s,则s=nh。绳子自由端移动的速度距离为v,则V自=nV物。我们可以在知道或算出滑轮组承担重物的
5、绳子段数的情况下组装滑轮组,可以根据“奇动偶定”的原则先确定绳子的一端是挂在动滑轮或定滑轮的钩上,再由里向外顺次绕线。【典型例题】类型一、杠杆1、在探究杠杆平衡条件的实验中,如果杠杆右侧高左侧低,则可将左侧的平衡螺母向 调节,使其在水平位置平衡。如图所示,在支点左侧20cm刻度处挂3个重均为0.5N的钩码,在支点右侧15cm刻度处用弹簧测力计拉杠杆,使其水平平衡。要使弹簧测力计示数最小,弹簧测力计的拉力应沿 方向,此时读数为 N。 3030202010100【思路点拨】(1)实验前杠杆右侧高左侧低,原因是右侧的力和力臂乘积小于左侧的力和力臂乘积,根据杠杆的平衡条件可知,可将左侧的平衡螺母向右调
6、节,减小左侧的力和力臂乘积,使杠杆在水平位置平衡;(2)当把支点到作用点的连线作为动力臂(施力方向与连线垂直)时,动力臂最长、最省力(弹簧测力计示数最小);(3)知道阻力、阻力臂和动力臂,利用杠杆的平衡条件求动力。【答案】右;竖直(或竖直向下);2【解析】杠杆在调节过程中右侧高,左侧低,可将左侧的平衡螺母向右调;在阻力和阻力臂及动力作用点一定的条件下,力的作用方向与杠杆垂直时,力臂最大,所用力最小,根据杠杆平衡条件可得F=2N。【总结升华】本题考查探究杠杆平衡条件的实验,要求学生平时重视实验能力的培养,重视自己动手实验,要学会利用杠杆平衡条件解决简单的实际问题。举一反三:【变式】(2015南宁
7、)如图所示,在使用相同的钩码进行“探究杠杆的平衡条件”的实验中,要使调好的杠杆重新在水平位置平衡,应在A处悬挂钩码的个数是()A1个 B2个 C3个 D6个【答案】B2、(高清课堂力学4:杠杆和滑轮例3)用一条长2m的扁担挑物品,前后两端分别挂有300N和200N的箱子。要使扁担保持水平平衡,肩应离扁担前端多远?【思路点拨】人在挑水时以肩为支点,两边水桶形成杠杆的平衡,由平衡的条件可求得答案。【答案与解析】 要使两边平衡则有:G1L1=G2L2-由题意知:L1+L2=2m-联立解得:L1=0.8m【总结升华】扁担是杠杆平衡一典型应用,应明确其原理。举一反三:【变式】如图所示一根质地不均匀的木棒
8、横放在地上,重心为O点,抬起它的左端需要200N,抬起它的右端需要300N,则(1)木棒的OA段重还是OB段重?(2)木棒本身重多少N?【答案与解析】由已知F1200N,如图应作用在A点F2300N,如图应作用在B点,设木棒重为G,作用在O点则抬左端F1ABGOB抬右端F2ABGOA由此故OAOB,应是OB段重由、式,G(OBOA)(F1F2)AB又OBOAAB故GF1F2500N。类型二、滑轮3、如图所示,用水平方向的力F拉绳子的一端P,使物体A以2m/s的速度向左匀速运动,此时弹簧测力计的示数为8N。不计滑轮、绳、弹簧的测力计的重力及绳与滑轮间的摩擦,则物体A与水平面的摩擦力及2秒内P端移
9、动的距离分别为( ) A8N,4m B8N,8m C16N,4m D16N,8m【思路点拨】要解决此题需要搞清此滑轮的种类,是动滑轮。动滑轮由两段绳子承担摩擦力,所以绳端移动距离是物体移动距离的2倍,绳端拉力是物体与地面摩擦力的一半。在此题中还要用到公式s=vt。【答案】D【解析】物体A移动的距离为:s物=v物t=2m/s2s=4m,由图知,这是动滑轮,所以P移动的距离为SP=2s物=24m=8m物体与地面之间的摩擦力为:f=2F=28N=16N。【总结升华】此题主要考查了动滑轮的特点,与以往不同的是使用动滑轮不是克服物体的重力,而是克服物体与地面之间的摩擦。但始终要明确一点,使用动滑轮时,绳
10、端移动距离是物体移动距离的2倍,但绳端的拉力是作用在动滑轮上的拉力的一半。举一反三:【变式】如图所示,用力F将重物匀速提起,滑轮重不计,则重物重力G与力F的关系是() AF=G BF=2G CF= G/2 D无法确定【答案】B4、如图所示,通过滑轮组用100N的拉力在20s内将重为240N的物体匀速提高2m,(不计绳重和摩擦),求: (1)绳子自由端的移动速度为多大?(2)动滑轮重力多大?(3)若重物再增加120N,要使重物匀速上升,作用在绳子自由端的拉力至少多大?【思路点拨】(1)由图示知,动滑轮和物体重由3股绳子承担着,故物体移动2m,绳子自由端移动6m;然后由速度公式求出绳子自由端的速度
11、。(2)由拉力大小和物体重,由平衡条件求出动滑轮的重。(3)由物体的重、动滑轮重、由平衡条件可以求出重物增加时拉力的大小。【答案】作用在绳子自由端的拉力至少140N。【解析】(1)绳子自由端移动的距离:s绳=nh=32m=6m,绳子自由端移动的速度:答:绳子自由端的移动速度是0.3m/s。(2)物体匀速运动,处于平衡状态,动滑轮重:G动=nF-G物=3100N-240N=60N,答:动滑轮重力60N。(3)物体的重力:G物=G物+G=240N+120N=360N,绳子自由端的拉力:【总结升华】计算拉力时要考虑到动滑轮自身的重力,弄清物体重由几股绳子承担是关键。类型三、知识运用5、(2015南通
12、)如图,小明用一轻质杠杆自制简易密度秤的过程中,在A端的空桶内分别注入密度已知的不同液体,改变物体M悬挂点B的位置,当杠杆在水平位置平衡时,在M悬挂点处标出相应液体的密度值。下列关于密度秤制作的说法中,错误的是()A每次倒入空桶的液体体积相同B秤的刻度值向右越来越大C悬点O适当右移,秤的量程会增大D增大M的质量,秤的量程会增大【思路点拨】根据杠杆平衡的条件F1L1=F2L2对各个选项注意分析即可。【答案】C【解析】A、在液体体积相同时,液体的密度越大,质量越大,因此只有每次倒入空桶的液体体积相同,才能通过杠杆平衡条件得出液体质量的大小,从而判断液体密度的情况,故A正确;B、当A端的空桶内的液体
13、密度越大时,根据杠杆平衡的条件可知,在M悬挂点处标出相应液体的密度值越大,故应将M向右移动,故B正确;C、悬点O适当右移,阻力臂减小,根据杠杆平衡的条件F1L1=F2L2,可知秤的量程会减小,故C错误;D、增大M的质量,根据杠杆平衡的条件F1L1=F2L2,秤的量程会增大,故D正确。【总结升华】本题关键是正确运用杠杆的平衡条件,同时在处理方程的时候也要注意技巧。举一反三:【变式】(高清课堂力学4:杠杆和滑轮例5)等臂杠杆的两端各悬挂一个质量相等的实心铜球和铁球,杠杆保持平衡,如图所示。若将两球同时没入水中,杠杆将(铜铁) A. 仍保持平衡 B. 挂铁球的一端下降 C. 挂铜球的一端下降 D.
14、无法确定【答案】C6、杆秤是称量物体质量的工具,由于存在许多弊端不利于公平交易,我国经贸部门已明令禁止在商品交易中使用杆秤,如果物体的实际质量为M,杆秤测得的质量为m,杆秤重G,秤砣重G0,杆秤头、尾铜皮的质量分别为m1,m2。如图所示,试用杠杆原理分析下列情况中M与m的大小关系。 (1)断尾秤(尾部被截短);(2)挖掉秤砣中的配重铅块;(3)用大秤砣G0替换小秤砣G0;(4)缩小刻度间距。【思路点拨】首先明确变化的是什么,然后根据杠杆平衡条件进行分析,要注意题目隐含的条件:所测物体的重力和力臂不变。【答案与解析】 (1)断尾秤:尾部m2被去掉,杆秤重量变轻,要使杆秤平衡,只有增大秤砣与转轴的间距(秤砣向右移)从而使示重m增大,mM;(2)秤砣中的配重铅块被挖掉后,秤砣变轻,要使杆秤平衡,只有秤砣向右移,即示重m增大,mM;(3)用大秤砣G0替换小秤砣G0后,为使杆秤平衡只能将秤砣左移,则示重m减小,mM;(4)缩小刻度间距后,会