第19课 简单机械

第19课简单机械专题一杠杆考点1:指认杠杆的支点、动力、阻力、动力臂、阻力臂〔a〕【基础盘点】1．杠杆的定义：一根________能够在________的作用下围绕着一个________转动，这样的硬棒称为杠杆。2．杠杆的五要素：_______O，_______F1，________F2，________L1，________L2。(1)支点O：杠杆绕着转动的固定点。(2)动力F1：促使杠杆转动的力。(3)阻力F2：阻碍杠杆转动的力。(4)动力臂L1：从支点到动力________的垂直距离。(5)阻力臂L2：从支点到阻力________的垂直距离。硬棒力固定点支点动力阻力动力臂阻力臂作用线作用线【深化理解】1．下列关于杠杆的几种说法中不正确的是()A．杠杆可以是直的，也可以是弯的B．杠杆的支点一定在杠杆上C．支点可以在杠杆上的任何位置D．动力臂与阻力臂之和一定等于杠杆长度D解析杠杆不一定都是直的。动力臂和阻力臂不一定在杠杆上，且动力臂、阻力臂指的是动力、阻力作用线到支点的垂直距离，因此D错误。2．(2012厦门)在如图所示的四种剪刀中，正常使用时，动力作用点在阻力作用点和支点之间的是()D解析由图可知，A、B、C三种剪刀的支点位于中间轴上，动力作用点和阻力作用点分别位于支点的两侧，故均不符合题意。D中的剪刀支点位于相连的尾端，动力作用点位于中间位置，阻力作用点位于剪刀头部，故D符合题意。专题一杠杆考点2:绘制杠杆的动力臂和阻力臂图示〔b〕【基础盘点】1．作力臂的步骤：(1)找出支点；(2)沿动力、阻力的作用方向将力的作用线画出；(3)从支点作动力、阻力作用线的垂线，则________到________的距离即为力臂。支点垂足【深化理解】3．(2012盐城)如图所示，O点为杠杆的支点，画出力F1的力臂。解析过支点O向动力F1的作用线作垂线，则垂线段即为力臂L。专题一杠杆考点3：描述杠杆平衡的条件〔b〕【基础盘点】1．杠杆平衡条件________×________＝________×________，即：F1·L1＝F2·L2比例形式：F1/F2＝L2/L12．当杠杆达到平衡时，动力臂是阻力臂的几倍，动力就是阻力的__________。动力动力臂阻力阻力臂几分之一【深化理解】4．(2012德州)如图是小龙探究“杠杆平衡条件”的实验装置，用弹簧测力计在C处竖直向上拉，杠杆保持平衡。若弹簧测力计逐渐向右倾斜，仍然使杠杆保持平衡，拉力F的变化情况是()A．变小B．变大C．不变D．无法确定B解析根据杠杆平衡条件，F1L1＝F2L2，取钩码重力为F1，B点到转轴的距离为L1，在弹簧测力计逐渐向右倾斜时，L2减小，所以F2增大。专题一杠杆考点4：应用杠杆的平衡条件解决简单的问题〔c〕【基础盘点】1．________杠杆：当L1＝L2，F1＝F2，不省力也不省距离。2．________杠杆：当L1＞L2，F1＜F2，可以省力，但要________移动距离。3．________杠杆：当L1＜L2，F1＞F2，可以省距离，但要费力。等臂省力多费力【深化理解】5．(2010广州)60kg的人站在跷跷板某一位置时，跷跷板处于如图所示的平衡状态。由此可估测球的质量约为()A．20kgB．30kgC．60kgD．120kgB解析观测人离支点的距离和球离支点的距离，可以发现，人到支点的距离约为球到支点的距离的1/2，则根据杠杆平衡，结合重力与质量的关系知识可知，人的质量约为球的质量的两倍。专题一杠杆考点5：举例说出人体中的杠杆〔a〕【基础盘点】1．人体中的手臂、头、腿、脚等都可以看作杠杆。【深化理解】6．在人体中有许许多多杠杆，甚至踮一下脚尖都是人体杠杆在起作用。如图所示，人以________(填字母)为支点，通过小腿腓肠肌用力，踮起脚尖，按杠杆的分类，这是一个________杠杆(填“省力”或“费力”)。小明体重为600N，当小明踮起脚尖时，假设体重落在“杠杆”中心，则两腿肌肉共用力至少________N。O省力300专题二滑轮考点6：辨认定滑轮、动滑轮、滑轮组〔a〕【基础盘点】1．滑轮：周边有________，能绕________转动的轮子，是一种变形的________。槽固定转轴杠杆2．滑轮的类型(1)定滑轮(图甲)：使用时，滑轮的位置固定不变。(2)动滑轮(图乙)：使用时，转轴随物体一起运动。【深化理解】7．使用如图所示的装置匀速提起重物所用的拉力中()A．F1最大B．F2最大C．F3最大D．F1、F2、F3一样大D解析因为该滑轮是定滑轮，它可以改变用力方向，但力大小不变。专题二滑轮考点7：知道定滑轮和动滑轮的特点〔a〕【基础盘点】1．定滑轮的特点：使用时既不省力也不费力，但能改变________。2．定滑轮的实质：是一个________杠杆，其支点在轴上，力臂等于半径。3．动滑轮的特点：使用动滑轮可以________一半力(不计摩擦和动滑轮重)，但不能改变力的方向。4．动滑轮的实质：动力臂为阻力臂________倍的杠杆，其支点在动滑轮边缘与悬绳相切的一点。动力臂和阻力臂分别等于轮的________和________。力的方向等臂省2直径半径【深化理解】8．如图是滑轮的两种用法，以下说法中正确的是()A．甲是动滑轮，使用时不能省力B．乙是动滑轮，使用时可以省力C．甲是定滑轮，使用时可以省力D．乙是定滑轮，使用时不能省力B解析甲是定滑轮，使用时可以改变用力方向但不能省力；乙是动滑轮，使用时可以省力但不能改变用力方向。9．如图，要用滑轮组将陷入泥潭的汽车拉出，请在图中画出最省力的绳子绕法。解析图略专题二滑轮考点8：知道滑轮组的特点（限于两个滑轮的滑轮组）〔a〕【基础盘点】1．滑轮组：是由________和________组合而成的。2．滑轮组的特点：使用滑轮组可以________，同时也可以________________。动滑轮定滑轮省力改变力的方向专题二滑轮考点9：使用滑轮组（限于两个滑轮的滑轮组）解决简单的问题〔b〕【基础盘点】1．使用滑轮组用力大小的影响因素：不计摩擦，使用滑轮组时，重物和动滑轮的总重由n股绳子承担，提起重物所用的力就是总重的________。绳子末端通过的距离是物体移动距离的n倍。n分之一【深化理解】10．物体做匀速直线运动，拉力F＝60牛，则物体受到的摩擦力是()A．60牛B．120牛C．20牛D．180牛D解析绳子股数是3，所以绳子末端的拉力F＝1/3f，物体和地面之间的摩擦力f＝3F＝3×60N＝180N。11.电气化铁路的高压输电线，无论冬夏都要绷直，才能使高压线与列车的电极接触良好，这就必须对高压线施加恒定的拉力。为此，工程师设计了一个恒拉力系统，原理图如图所示。则图中的A、B滑轮为________(定滑轮/动滑轮)。若水泥块的总重为7800N，则滑轮组对高压线的拉力为________N。定滑轮23400解析A、B轴固定不动，所以A、B是定滑轮。由图知，此滑轮组由3股绳子承担物重，水泥块在绳端，根据G水泥＝1/3F2，F2＝3G水泥＝3×7800N＝23400N。知识网络热点一认识杠杆【提示】要求学生在实际应用中找出杠杆的五要素，绘制杠杆的动力臂和阻力臂，并能举例说明生活中的杠杆。解题过程中找支点是一个难点，要注意观察杠杆转动过程固定不变的位置，从而找出支点。画力臂时，也要注意力臂必须经过支点，并且与力的作用线垂直。【例1】下列仪器或工具在使用过程中，利用了杠杆原理的一组是()①剪刀；②托盘天平；③量筒；④烧杯；⑤弹簧秤；⑥试管夹A．①②⑥B．①③⑤C．①②③D．①⑤⑥解析仔细了解常见器具是否利用杠杆原理，分析是否符合杠杆的条件，以及是否具备杠杆五要素。A对点训练1．下列关于杠杆的说法中，正确的是()A．杠杆必须是一根直棒B．杠杆一定要有支点C．杠杆只能是直的，不可以是弯的D．作用在杠杆上的两个力总是使杠杆向相反方向转动B解析杠杆具有五要素：支点、动力、阻力、动力臂、阻力臂。因此杠杆一定要有支点。热点二杠杆平衡条件的应用【提示】通过杠杆平衡条件，可以知道所使用的杠杆在使用时，如果动力臂大于阻力臂，动力小于阻力，省力，但费距离；如果动力臂小于阻力臂，动力大于阻力，费力，但省距离；如果动力臂等于阻力臂，动力等于阻力，不省力，也不费距离，但可以改变力的方向。另外可以通过关注力臂、动力、阻力中的某个量的变化，推测其它量的变化。【例2】如图所示，作用在杠杆一端且始终与杠杆垂直的力F，将杠杆缓慢地由位置A拉至位置B，力F在这个过程中()A．变大B．变小C．不变D．先变大后变小A解析在杠杆缓慢由A到B的过程中，动力臂OA的长度没有变化，阻力G的大小没有变化，而阻力臂L却逐渐增大；由杠杆的平衡条件知：F·OA＝G·L，当OA、G不变时，L越大，那么F越大；因此拉力F在这个过程中逐渐变大。2．如图所示，每个钩码质量相等，且杠杆处于平衡状态，若在两边钩码下各再挂上一个相同的钩码，这时()A．杠杆仍在水平位置平衡B．杠杆右端下降C．杠杆左端下降D．杠杆右端上升对点训练B解析设钩码质量为m，左侧杠杆长为L1，右侧杠杆长为L2，因处于平衡状态，则有2mgL1＝mgL2，则L2＝2L1，两端增加钩码后，左侧力矩为3mgL1，右侧力矩为2mgL2＝4mgL1，则右端力矩大，杠杆右端下降。对点训练3．(2010金华)如图所示，下列器件中属于省力杠杆的是()B解析该剪刀动力臂比阻力臂大，所以是省力杠杆。对点训练4．下列机械或工具，其中属于费力杠杆的是()B解析判断杠杆是省力杠杆还是费力杠杆，主要是比较动力臂与阻力臂的长短，动力臂长则省力，反之则费力。由图可见，火钳、开瓶器、拔钉子的羊角锤的动力臂都长于阻力臂，是省力杠杆。而镊子的阻力臂大于动力臂，是费力杠杆。对点训练5．两小孩坐在跷跷板上恰好水平平衡，此时()A．两小孩的重力一定相等B．两小孩到支点的距离一定相等C．两小孩的力臂一定相等D．两小孩的重力与各自到支点的距离的乘积相等D解析根据杠杆平衡条件：动力×动力臂＝阻力×阻力臂，因为跷跷板上恰好水平平衡，所以两边乘积应相等。热点三滑轮组的应用【提示】滑轮组在使用时，重物和动滑轮的总重由几根绳子承担的确定是难点，要注意最后一根如果是绕过定滑轮的是不能计算在内的。【例3】如图所示，物体重50牛，不计滑轮自重及轴心摩擦，用F＝10牛的拉力将物体沿水平面匀速拉动，则物体受到地面的摩擦力为多大？解析利用滑轮组沿水平方向拉动物体时，所克服的不是重力，而是地面的摩擦力。此时有几股绳子与动滑轮相连接，则动力就是摩擦力的几分之一，即F＝f/n。由图可知，n＝3，所以摩擦力f＝3F＝30牛。对点训练6．(2010桂林)如图所示，在用滑轮将同一物体沿相同水平地面匀速移动时，拉力分别为F甲、F乙、F丙、F丁，比较它们的大小(不计滑轮重及滑轮与细绳间的摩擦)，正确的是()A．F甲＞F乙B．F乙＝F丙C．F丙＜F丁D．一样大B解析乙、丙是定滑轮，所以不能省力；甲、丁是动滑轮，可以省力。因此B正确。实验探究【例4】下表为研究杠杆平衡条件实验中得到的数据记录表。哪一组数据肯定有错误？如果动力与阻力测量正确，那么产生错误的原因可能是什么？实验次数F1(牛)L1(米)F1L1(牛·米)F2(牛)L2(米)F2L2(牛·米)12.00.20.44.00.10.426.00.10.63.00.20.633.00.30.96.00.21.2解析本题考查的科学探究的方法有：区别与预测结果不一致的现象，并作出简单的解释。通过前两组实验数据的分析，可归纳出F1L1＝F2L2，由此可以看出第三组实验数据有误。由题意知，动力与阻力的大小测量都正确，因此错误的原因就集中在动力臂和阻力臂上。因为F1L1比F2L2的值小，所以可能是动力臂记录偏小或阻力臂记录偏大。答案第3组动力臂记录偏小或阻力臂记录偏大对点训练7．在“探究杠杆的平衡条件”实验中，应先调节杠杆两端的平衡螺母，使杠杆在________位置平衡，这样做是为了便于测量________；如发现杠杆左端偏高，则可将右端的平衡螺母向__