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简单机械第十二讲1．知道什么是杠杆(要求能正确作出力臂)、什么是杠杆平衡。2．能对探究“杠杆平衡条件”实验的过程作出正确说明，以及如何得出正确的结论等。3．能利用杠杆平衡条件的关系式F1l1＝F2l2进行简单的计算。4．知道使用定滑轮和动滑轮施加力的特点，能根据具体要求组装滑轮组。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l2F1l1＝F2l2＞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______，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倍nh省费省费省1．(2013，成都)如图甲所示，小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B3．(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DA5．(2013，安徽)如图，轻质杠杆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)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F1＝F3＝2F2(或F1＝F3＞F2)。【答案】滑轮乙F1＝F3＝2F2(或F1＝F3＞F2)【变式题2】(2014，桂林)小明利用如图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()A．F1＝F2F3B．F1F2F3C．F1F2F3D．F1＝F2＝F3D【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1N，当杠杆在水平位置平衡时，测力计的示数将____(选填“大于”“等于”或“小于”)1N。【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F1l1＝Gl2知，F＝G＝×2N＝1N，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1N。【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①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)；②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，即在杠杆上找一点，使这一点到支点的距离最远)；③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)；④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s＝nh)。【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5】如图甲所示，用此滑轮组使重力为60N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15N，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F1＝f。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3F＝F1＝15N，所以F＝5N，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s＝3h。【答案】5