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1、简单机械水果湖一中 黄海山【知识框架】1杠杆的定义：一根硬棒，在力的作用下如果绕着固定点转动，这根硬棒叫做杠杆（1）支点：杠杆绕其转动的点，一般用字母 O 表示该点。（2）动力：使杠杆转动的力，一般用字母 F1表示。2、杠杆的五要素：（3）阻力：阻碍杠杆转动的力，一般用字母 F2表示。（4）动力臂：从支点到动力作用线距离，一般用 L1表示（5）阻力臂：从支点到阻力作用线的距离，一般用字母 L2表示。（1）杠杆平衡是指杠杆处于静止或匀速转动的状态。3杠杆平衡条件 （2）杠杆的平衡条件：动力动力臂阻力阻力臂，即 F1L1 F2L2（1）省力杠杆：L 1L 2，此杠杆为省力杠杆，但费距离。4杠杆的类
2、型 （2）费力杠杆：L 1L 2，此杠杆为费力杠杆，但省距离。（3）等臂杠杆：L 1L 2 ，此杠杆为等臂杠杆，既不省距离也不费距离。5总结：任何杠杆都不能又省力又省距离。1滑轮的定义：周边有凹槽，能够绕着轴心旋转的轮子，叫滑轮（1）定义：在旋转的时候滑轮的轴心不动的滑轮叫定滑轮。2定滑轮： （2）实质： 等臂杠杆，（3）作用：不省力，但能改变动力方向（1）定义：在旋转的时候滑轮的轴心随着物体的运动而变3动滑轮： 化的滑轮叫动滑轮（2）实质：L 1=2L2 的省力杠杆，（3）作用：省一半的力，但不能改变动力方向。（1）定义 ：由动滑轮和定滑轮构成的组合叫做滑轮组。4.滑轮组 （2）规律：使用滑
3、轮组时，滑轮组用几段绳子吊着物体，提起物体所用的力就是物重的几分之一。F =G/n斜面长是斜面高的几倍，推力就是物重的几分之几。斜面计算公式即 F= LhG简单机械一杠杆二、滑轮 三、斜面：图 1图 2图 3图 4【中考例解】例题 1：如图 1 甲所示，轻质杆 OA 可绕 O 点转动， B 处悬挂重物， A 端用细绳通过顶部定滑轮被拉住时（定滑轮质量及摩擦不计） ，整个系统静止，请在图中画出杆 OA 所受各力的力臂解析：力臂是从支点到力的作用线的距离，先找到支点的置，可让 杠杆试着运动看它绕哪一点转动，这一点即为该杠杆的支点（图中 O 点）.力的作用线是通过力的作用点沿力的方向所画的直线，但作
4、力臂时，应根据实际情况来确定是否需要画力的作用线及应沿力的方向还是逆力的方向画力的作用线，以本题为例，就不需要画力的作用线，由图示可以看出：轻质杆共受两个力的作用，即绳对杆斜向左上方的拉力 F1，其大小等于 F，其方向沿绳向左上方；另一个是物体对杆向下的拉力 F2，其大小等于 G，方向自 B 点竖直向下，故从支点到垂足的距离，分别是动力 F1和阻力 F2的力臂 L1和 L2。如图 1 乙所示。例题 2：某同学从市场买了一条 6kg 的鱼，他想粗略验证鱼的质量，他手中只有一支量程为 20N 的弹簧测力计和一根均匀直尺，在保证鱼的完整的情况下，请你设计一种验证方法。解析：运用杠杆平衡条件，如图 2
5、 所示，将直尺当杠杆，把直尺的一端放在桌子的边缘当支点，在直尺的另一端挂上弹簧测力计，在直尺的适当位置挂上鱼，调节鱼的位置，使杠杆平衡，利用杠杆的平衡条件可验证。读出此时鱼的力臂 L1 和弹簧测力计拉力 F 的力臂 L2根据杠杆平衡条件可得： mgL1 FL2 m FL2/GL1例题 3：将体积相同的铜块和铁块，分别挂在杠杆的两端，如图 3 所示，调节杠杆使杠杆处于平衡状态，若将两金属块同时浸没在水中时，则杠杆将 A.仍保持平衡 B.失去平衡，A 端下降C.失去平衡，B 端下降 D.无法判断解析：铜块和铁块的体积相同，铜的密度大，铜块的重力大于铁块的重力，由图知 FA FB，由杠杆的平衡条件可
6、知 LA LB，同时浸没在水中时，由阿基米德原理可知，受到的浮力相等， （ FA F 浮 ）LA将大于（ FB F 浮 ） LB，杠杆的 A 端下沉。答案：B。例题 4：如图 4 所示，不计滑轮及绳重，以及滑轮与绳之间的摩擦，水平拉力为 F，物体的重力为 G，且在水平面上匀速向右滑动，物体所受的摩擦力的大小等于 A.F B.G C.G/2 D.F/2解析：通常我们使用动滑轮时，动力作用在绳子未端，阻力作用在轴上，此时使用动滑轮省一半力。此题中动力加在轴上，相当于前面的阻力，而此时作用在绳子上的力与地面对物体的摩擦力相等，这个力相当于一般情况下的动力，因此可得关系 f F/2。解决此类问题时，一
7、定要认清动滑轮的实质及受力的特点，须图 5图 6图 7 图 8图 9图 10根据物体的运动特点及滑轮情况具体分析哪些力之间存在具体的关系，而不能误认为使用动滑轮时，所加的力 F 总等于物体重量的二分之一，即 F=G/2.答案：C例题 5：要用滑轮组将陷在泥中的汽车拉出来，试在图 5 中画出最省力的绕绳方法。解析 ：使用滑轮组时，要使加在绳子末端的力最小，即最省力，在阻力一定的情况下，就需承担总阻力的绳子段数最多，题中只有一个动滑轮，绳子应结在动滑轮上，此时承担阻力的绳子段数最多为 3 段。答案：如图 6 所示。例题 6：根据图 7 所示的要求，画出滑轮组的绕法（忽略动滑轮重和摩擦）解析：绕制滑
8、轮组时，应确定承担重物绳子的股数 n 的值，对于甲图 n2、乙图 n3、丙图n4、丁图 n5，然后根据“奇动偶定”的原则确定绳头的位置进行绕线。答案：各滑轮组的绕法如图 8 所示。【能力训练】1. 下列应用杠杆原理工作的工具中, 费力的是 A铡刀 B汽水瓶起盖器的使用C 钓鱼杆 D剪铁皮的剪子2. 下列关于杠杆的说法中，错误的是 杠杆可以是直的，也可以是弯的 B动力、阻力使杠杆转动方向相反，但他们的方向不一定相反支点可以在杠杆的端点，也可以在力的作用线之间杠杆的长度等于动力臂和阻力臂之和3. 如图 9 所示。把一把米尺，在 O 点支起，两边分别挂相同砝码各4 个和 2 个，下列情况下，哪种情况
9、还能保持平衡（ ）A两边砝码组各向支点处移近一个格B两边砝码组各向支点处移远一个格C两边钩码组各减少一个钩码D两边钩码组各减少一半钩码4. 如图 10 所示的轻质杠杆 OA 上悬挂着一重物 G，O 为支点，在 A 端用力使杠杆平衡。下列叙述正确的是（ ）A此杠杆一定是省力杠杆B沿竖直向上方向用力最小图 11图 16图 17图 14图 15图 12 图 13C此杠杆可能是省力杠杆，也可能是费力杠杆；D沿杆 OA 方向用力也可以使杠杆平衡5. 图 11 中，O 为一根轻质杠杆的支点，OA=2m，OB=2 5m，A 点处挂着重 100N 的物体。若在 B 端施加一个竖直方向的力，使杠杆在水平位置上保
10、持静止，则这个力的大小和方向是 A20N，竖直向上 B20N，竖直向下C80N，竖直向上 D80N，竖直向下6. 如图 12 用三个力沿不同的方向拉绳子, 则 A F1最大 B F2 C F3最大； D一样大7. 如图 13 所示的装置处于静止状态, 不计滑轮重量和摩擦的情况下, G1和 G2之比为 ( )A1:2 B1:1C2:1 D4:18. 图 14 是用滑轮组把陷入沟里的汽车拉出来的两种方法，你看哪种方法更省力？ ( ) A甲图的方法 B乙图的方法 C两图的方法一样 D无法比较9.使用滑轮组时，拉起重物所用力大小决定于（ ） A 定滑轮的个数 B动滑轮的个数C定滑轮和动滑轮的个数 D连
11、接动滑轮绳子的条数10. 使用如图 15 所示的装置来提升重物时，既能省力又能改变力的方向的装置是 A.甲 B乙 C丙 D丁11. 在力的作用下，绕某一_转动的硬棒叫杠杆。 杠杆的五个要素是_ _、_、_、_、 _。 从支点到_的距离叫动力臂。12. 用某杠杆匀速提起重物可以省五分之二的力，这个杠杆阻力臂跟动力臂之比 L2 L1=_。13. 在“研究杠杆平衡条件”的实验中，要调节杠杆两端的螺母，使杠杆在水平位置平衡，这样做的目的是为了便于_的测量。14. 一个带有刻度的均匀杠杆，在中点支起，如图 16 所示。当在 B 处挂300N 的钩码时，在 A 处应挂_N 的钩码，杠杆才能平衡，杠杆平衡后
12、，如果再在杠杆两侧钩码的下面同时挂 100N 的钩码，则A 端将向_转动。（填“顺时针”或“逆时针”） 15. 使用_滑轮不能省力，但可以改变_；使用_滑轮可以省一半力。就杠杆的力臂长短关系来看，定滑轮实际上就是_杠杆，而动滑轮是_的杠杆。图 20图 19图 20图 2116. 使用滑轮组时，若动滑轮重和摩擦不计，动滑轮和重物被 n 股绳子吊起，所用的力就是_ ，其关系是_。17. 如图 17 所示，物体重 G=500N，滑轮重 10N，当物体 G 匀速上升时，则挂钩 B 承受拉力为_N，挂钩 A 承受_N 的拉力，拉力 F 为_N，若绳子自由端向上拉动 0.5m，则物体向上移动_m。18.
13、画出图 18 杠杆示意图中的动力臂和阻力臂。19. 若有三种独轮车如图 19 所示，请你挑选一下，哪一种最适合？20. 用一根结实的绳子，在两根光滑木棒或竹竿上绕上几圈如图 20 所示，小朋友用力一拉，两位大力士竟撞在一起了。你信不信？试一试，并说明其中的道理。21. 杠杆在生活及生产中无处不在，有省力的杠杆，也有省距离的杠杆.请你说出几种你家厨房中的杠杆模型，并判断它们是省力杠杆，还是费力杠杆. 22. 古代护城河上有座吊桥，它的结构原理如图 21 所示。把桥面看成是长为 10 米，所受重力为 3000 牛的均匀杆 OA ，可以绕转轴 O 点在竖直平面内转动，在O 点正上方 10 米处固定一
14、个定滑轮，绳子通过定滑轮与杆的另一端 A 相连，用力拉动绳子就可以将杆从水平位置缓图 18慢向上拉起。杆即将离开水平位置时，绳子的拉力为 F1 。当士兵们把吊桥拉起到与水平面的夹角为 300 时，绳子的拉力为 F2，所用的时间是 0.5 分钟（忽略绳子重力、滑轮半径和摩擦） ，则：( l ) F1：F 2= 。（2）士兵们对吊桥所做功的平均功率是 瓦。23. 小柯积极参加体育锻炼。（1）图甲所示为小柯初学俯卧撑时的姿势，图 22 所示为他经练习后的俯卧撑姿势。图乙中小柯双手所受的支持力 （填“” 、 “=”或“ （2）体重 Gmg50 千克10 牛/千1克500 牛 根据杠杆平衡条件 F1l1F 2l2得：地面对双手的支持力F1F 2l2/l1=Gl2/l1（500 牛0.8 米）/（0.4 米0.8 米）333.3 牛（或 333.33 牛、333 牛、1000/3 牛）克服重力做功 WFs333.3 牛0.4 米133.3 焦（或 133.2 焦、133 焦、400/3焦）241000g
