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1、第十三讲简单机械【例例1】(2018临沂临沂)图甲所示的杠杆是水平平衡的。如果在支点两侧的物体下图甲所示的杠杆是水平平衡的。如果在支点两侧的物体下方分别加挂一个等重的物体方分别加挂一个等重的物体，如图乙所示。则杠杆如图乙所示。则杠杆( )A右端下沉右端下沉B左端下沉左端下沉C要保持平衡应将左端的物体向右移动要保持平衡应将左端的物体向右移动 D要保持平衡应在右端再加挂一个物体要保持平衡应在右端再加挂一个物体A【针对训练针对训练1】(2018金华金华)如图如图，用刻度均匀的匀质杠杆进行用刻度均匀的匀质杠杆进行“杠杆平衡条件杠杆平衡条件”的实验的实验(每个钩码重为每个钩码重为0.5牛牛)。下列说法正
2、确的是。下列说法正确的是( ) A实验前出现图甲所示情况实验前出现图甲所示情况，应将杠杆的平衡螺母向左调应将杠杆的平衡螺母向左调B图乙图乙，在在AB处各增加一个钩码处各增加一个钩码，杠杆仍然能保持平衡杠杆仍然能保持平衡C图丙图丙，弹簧测力计从弹簧测力计从a位置转到位置转到b，为保持杠杆在水平位置平衡为保持杠杆在水平位置平衡，其示数需其示数需变大变大D图丁图丁，用弹簧测力计在用弹簧测力计在c点向上拉杠杆点向上拉杠杆，为保持杠杆在水平位置平衡为保持杠杆在水平位置平衡，其其示数小于示数小于3牛牛 C【方法归纳方法归纳】判定杠杆是否处于平衡状态：判定杠杆是否处于平衡状态：(1)若若F1l1F2l2，则
3、杠杆能保持平衡。则杠杆能保持平衡。(2)若若F1l1F2l2，则杠杆不能保持平衡则杠杆不能保持平衡，杠杆向力与力臂乘积较大的一边转动。杠杆向力与力臂乘积较大的一边转动。【例例2】如图所示的两个滑轮中如图所示的两个滑轮中，属于动滑轮的是属于动滑轮的是_(选填选填“甲甲”或或“乙乙”)，若滑轮的自重和摩擦不计若滑轮的自重和摩擦不计，当分别用当分别用F1、F2匀速提起同一物体时匀速提起同一物体时，则则F1、F2的大小关系是：的大小关系是：F1_F2。乙乙大于大于【针对训练针对训练2】(1)(2018娄底娄底)如图是用滑轮组提升物体如图是用滑轮组提升物体A的示意图的示意图，物体物体A受受到的重力大小为
4、到的重力大小为GA 100 N。在匀速竖直提升物体。在匀速竖直提升物体A的过程中的过程中，物体物体A上升的上升的速度大小为速度大小为 v0.4 m/s，滑轮质量、绳重及一切摩擦均可忽略不计。滑轮质量、绳重及一切摩擦均可忽略不计。绳子自由端的拉力大小绳子自由端的拉力大小F_ N；拉力拉力F做功的功率做功的功率P_ W；物体物体A的机械能的机械能 _(选填选填“增加增加”“”“减少减少”或或“不变不变”)。 5040增加增加(2)如图所示，在A处或B处的虚线框内添加一个滑轮，利用三个滑轮组成滑轮组，要求使用时最省力。添加滑轮并完成滑轮组绕法。【方法归纳】定滑轮的轮轴是固定的，使用定滑轮不能省力，但
5、可以改变力的方向；动滑轮的轮轴与物体一起运动，使用动滑轮可以省力，不能改变用力的方向。动滑轮和重物由几股绳子承担，提起物体所用的力等于总重的几分之一。【例3】如图所示是使用简单机械匀速提升同一物体的四种方式(不计机械自重和摩擦)，其中所需动力最小的是( )D【针对训练3】用如图所示的几种简单机械提起相同重物G，机械自重不可忽略且相等，不考虑摩擦，则最小的力是( )B【方法归纳】考查了功的原理、杠杆的平衡条件应用、定滑轮和动滑轮的特点，应用相应的关系式可以确定各图力的大小，从而比较力的大小。【例4】(2018襄阳)如图所示，画出图中力F的力臂并用字母L表示。【针对训练4】(2018德州)手机自拍
6、已成一种时尚。如图所示是使用自拍杆辅助手机进行自拍时的示意图，将自拍杆看作一个轻质杠杆，O点是支点。请在图中画出：(1)施加在A点最小的动力F1；(2)力F2的力臂L2。【方法归纳】1.力臂的作图步骤2最小力作图：(1)找最大动力臂：动力作用点确定时，支点到动力作用点的距离即为最大动力臂；动力作用点没确定时，杠杆上距离支点最远的点到动力作用点的距离即为最大动力臂。(2)作最小动力：过动力作用点作最大动力臂的垂线。(3)确定力的方向：使杠杆转动的方向。实验探究杠杆的平衡条件实验探究杠杆的平衡条件(必做实验必做实验)【实验装置实验装置】【实验设计】(1)实验前调节平衡螺母使杠杆在水平位置平衡：哪边
7、翘起，向哪边调。注意：实验中不能调节平衡螺母(2)力和力臂力和力臂力：杠杆受到的作用力等于所挂钩码的重力；力：杠杆受到的作用力等于所挂钩码的重力；力臂：支点到所挂钩码位置间的距离；力臂：支点到所挂钩码位置间的距离；(3)分析实验数据：计算力和相应力臂的乘积分析实验数据：计算力和相应力臂的乘积，比较其大小关系比较其大小关系，得出结论。得出结论。【实验结论实验结论】动力动力动力臂阻力动力臂阻力阻力臂阻力臂，即即F1 l1F2 l2。【评估交流评估交流】(1)支点处于杠杆中央的目的：减小杠杆自重对实验的影响；支点处于杠杆中央的目的：减小杠杆自重对实验的影响；(2)调节杠杆在水平位置平衡的目的：方便读
8、出杠杆的力臂；调节杠杆在水平位置平衡的目的：方便读出杠杆的力臂；(3)弹簧测力计拉力方向由竖直变倾斜其示数将变大弹簧测力计拉力方向由竖直变倾斜其示数将变大，原因是拉力的力臂变小。原因是拉力的力臂变小。【例例】在探究在探究“杠杆的平衡条件杠杆的平衡条件”实验中：实验中：1)实验前实验前，将杠杆的中点置于支架上将杠杆的中点置于支架上，当杠杆静止时当杠杆静止时，发现杠杆右端下沉发现杠杆右端下沉，这这时应将平衡螺母向时应将平衡螺母向_(选填选填“左左”或或“右右”)端调节端调节，直到杠杆在水平位置平直到杠杆在水平位置平衡。衡。左左(2)杠杆的平衡状态是指杠杆处于杠杆的平衡状态是指杠杆处于_或匀速转动状
9、态。实验前应先调节杠或匀速转动状态。实验前应先调节杠杆在水平位置平衡杆在水平位置平衡，目的是目的是 _。当支点两侧挂。当支点两侧挂钩码后钩码后，可以通过增减钩码或改变钩码的位置使杠杆在水平位置平衡可以通过增减钩码或改变钩码的位置使杠杆在水平位置平衡，此此时杠杆在水平位置保持平衡的目的是：时杠杆在水平位置保持平衡的目的是：_。(3)杠杆平衡后杠杆平衡后，小明同学在图甲所示的小明同学在图甲所示的A位置挂上两个钩码位置挂上两个钩码，可在可在B位置挂位置挂上上_个钩码个钩码，使杠杆在水平位置平衡。杠杆水平平衡后使杠杆在水平位置平衡。杠杆水平平衡后，小明在杠杆左小明在杠杆左右两边钩码下同时加一个相同的钩
10、码右两边钩码下同时加一个相同的钩码，这时杠杆将这时杠杆将_(选填选填“保持保持水平平衡水平平衡”“”“顺时针转动顺时针转动”或或“逆时针转动逆时针转动”)。静止静止消除杠杆自重带来的影响消除杠杆自重带来的影响能直接从杠杆上读出力臂的值能直接从杠杆上读出力臂的值4逆时针转动逆时针转动(4)某同学通过以上实验操作及数据分析某同学通过以上实验操作及数据分析，得出杠杆的平衡条件是：动力得出杠杆的平衡条件是：动力动力动力臂阻力臂阻力阻力臂。你认为他的结论阻力臂。你认为他的结论_(选填选填“可靠可靠”或或“不可靠不可靠”)，理由是理由是_。(5)在探究杠杆平衡条件的实验时在探究杠杆平衡条件的实验时，先在杠
11、杆两侧挂钩码进行实验探究先在杠杆两侧挂钩码进行实验探究，再用再用弹簧测力计取代一侧的钩码继续探究弹簧测力计取代一侧的钩码继续探究，如图乙所示。这样做的最终目的是如图乙所示。这样做的最终目的是( )A便于直接读出拉力的大小便于直接读出拉力的大小B便于提供不同方向的拉力便于提供不同方向的拉力C便于正确认识力臂便于正确认识力臂D便于测量力臂的大小便于测量力臂的大小不可靠不可靠根据一组实验数据得出结论根据一组实验数据得出结论，实验结论不具有普遍性实验结论不具有普遍性B(6)小明改用弹簧测力计在图乙中的小明改用弹簧测力计在图乙中的C位置斜下拉位置斜下拉，若弹簧测力计使用前指针如图所示若弹簧测力计使用前指
12、针如图所示，则测量时则测量时，首先应该进行的操作首先应该进行的操作是是_。若每个钩码重。若每个钩码重1 N，当杠杆在水平位置平衡时当杠杆在水平位置平衡时，测力计示数测力计示数F将将_(选填选填“大于大于”“”“等于等于”或或“小于小于”)1 N；原因是：原因是：_，_。同学们讨论后一致认为弹簧测力计沿竖立方向拉更。同学们讨论后一致认为弹簧测力计沿竖立方向拉更合理合理，理由是理由是_。调节指针在零刻度线处调节指针在零刻度线处大于大于测力计斜向下拉时的动力臂变小测力计斜向下拉时的动力臂变小，为保持杠杆平衡为保持杠杆平衡测力计的示数将变大测力计的示数将变大拉力与杠杆垂直拉力与杠杆垂直，便于测量力臂便
13、于测量力臂(7)请在图乙中画出力请在图乙中画出力F的力臂。的力臂。(8)某同学在杠杆左右两侧分别挂上不同数量的钩码某同学在杠杆左右两侧分别挂上不同数量的钩码，同时调节平衡螺母使同时调节平衡螺母使杠杆平衡杠杆平衡，你认为他们的做法是你认为他们的做法是_(选填选填“正确正确”或或“错误错误”)的。的。(9)如图丙所示如图丙所示，把钩码挂在杠杆左侧把钩码挂在杠杆左侧A点点，为使为使OB成为力臂成为力臂，应在应在B点沿点沿着着_的方向拉动弹簧测力计的方向拉动弹簧测力计，使杠杆在水平位置平衡使杠杆在水平位置平衡，若每个钩码若每个钩码重重1 N，这个拉力的大小为这个拉力的大小为_N。错误错误竖直向上竖直向
14、上5(10)实验中实验中，用如图丁的方式悬挂钩码用如图丁的方式悬挂钩码，杠杆也能在水平位置平衡杠杆也能在水平位置平衡(杠杆上每杠杆上每格等距格等距)，但老师建议同学不宜采用这种方式但老师建议同学不宜采用这种方式，该种方式的不足主要是因为该种方式的不足主要是因为_。A一个人无法独立操作一个人无法独立操作B力臂与杠杆不重合力臂与杠杆不重合C力和力臂数目过多力和力臂数目过多，不易得出结论不易得出结论D杠杆受力不平衡杠杆受力不平衡C(11)小红调节好平衡后小红调节好平衡后，在杠杆两端挂上钩码在杠杆两端挂上钩码，杠杆的状态如右图所示杠杆的状态如右图所示，为为此此，小红又调节两端的平衡螺母小红又调节两端的
15、平衡螺母，使杠杆重新回到水平平衡位置使杠杆重新回到水平平衡位置，然后正确然后正确记录下钩码重、动力臂记录下钩码重、动力臂OA和阻力臂和阻力臂OB的值的值，分析实验数据后发现得不到教分析实验数据后发现得不到教材中的材中的“杠杆的平衡条件杠杆的平衡条件”，小红的哪一步操作导致了实验结果与教材中的小红的哪一步操作导致了实验结果与教材中的结论不一致？结论不一致？答：答：_。杠杆上挂钩码后杠杆上挂钩码后，小红又调节了平衡螺母小红又调节了平衡螺母(12)小明在实验中记录了三次实验数据如下表：由实验数据可得杠杆的平衡条件是：_。动力动力臂阻力阻力臂(13)测量多组数据的目的是：_(选填“减小实验误差”或“便于得到普遍规律”)。便于得到普遍规律(14)小明提出新的探究问题：“若支点不在杠杆的中点时，杠杆的平衡条件是否仍然成立？”于是小明利用如图所示装置进行探究。在杠杆D点处挂上2个钩码，用弹簧测力计在C点处竖直向上拉使杠杆在水平位置处于平衡状态，此时弹簧测力计的示数如图所示，则弹簧测力计的拉力是_N。以弹簧测力计的拉力为动力F1，钩码重力为阻力F2，多次调整力和力臂的大小进行测量，发现：F1和L1的乘积总是大于F2和L2的乘积，其原因主要是_。3.3受杠杆自重作用的影响
