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第十一讲简单机械★常考点一：杠杆★常考点二：滑轮※重点摘要※第十一讲简单机械★常考点一杠杆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：、、、、力臂是指到力的作用线的距离．杠杆的平衡条件：．[帮你归纳]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距离，这是解决杠杆问题的关键，可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，画的时候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，在旁边标上字母或，分别表示动力臂或阻力臂．杠杆支点O动力F1阻力F2动力臂L1阻力臂L2F1L1＝F2L2支点L1L2[易错警示]画力臂时，千万不要把支点到力的作用点的连线误认为是力臂．2．杠杆种类[帮你归纳]应根据实际情况来选择杠杆，当需要较大的力才能解决问题时，应选择省力杠杆；当为了使用方便要省距离时，应选择费力杠杆．分类特点省力杠杆L1＞L2，省力但不省距离举例__橇、钢丝钳、羊角锤、手推车、动滑轮、起子等__费力杠杆L1＜L2，省距离但费力举例__钓鱼竿、镊子、筷子、船桨、理发剪刀、扫帚等__等臂杠杆L1＝L2，既不省力也不省距离举例__天平、跷跷板、定滑轮等__★常考点二滑轮1．定滑轮：轴固定不动的滑轮叫，其特点是，其实质是一个．2．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．定滑轮不省力但可以改变用力方向等臂杠杆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3．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＝．[帮你归纳]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的绳子段数．4．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．省费省费省省力改变力的方向几分之一1nG总n倍nh典例1★杠杆的分类例1[2014南京，4]如图所示的器具中，属于省力杠杆的是()解析：镊子在使用过程中，动力臂小于阻力臂，是费力杠杆，故A错误；独轮车动力臂大于阻力臂，是省力杠杆，故B正确；天平在使用过程中，动力臂等于阻力臂，是等臂杠杆，故C错误；筷子在使用过程中，动力臂小于阻力臂，是费力杠杆，故D错误，故选B.【方法点拨】结合图片和生活经验，先判断杠杆在使用过程中，动力臂和阻力臂的大小关系，再判断它是属于哪种类型的杠杆．B典例2★力臂的画法例2[2014黔东南州，15]如图所示是校长为新装的空调室外设计的支架，支架可以看作杠杆，以O为支点，在支架P孔处拉一根铁线到墙上固定，要使铁线受到的拉力最小，请从P孔处画出铁线到墙的连线，并画出铁线拉力F的力臂L.例2图例2答图解析：在阻力与阻力臂一定时，由杠杆平衡条件可知，动力臂越大，动力越小．由图示可知，连接OP，即为力臂L1，过P点做垂直于OP的作用力F就是最小的力，如答图所示．【方法点拨】熟练应用杠杆平衡条件，掌握力臂的画法即可正确解题，支点与力的作用点的连线为最长的力臂．典例3★杠杆的平衡条件例3[2014济宁，7]小梦在做探究杠杆平衡条件的实验时，先在杠杆两侧挂钩码进行实验探究，再用弹簧测力计取代一侧的钩码继续`探究，如图所示，他这样做的最终目的是()A．便于直接读出拉力的大小B．便于提供不同方向的拉力C．便于正确认识力臂D．便于测量力臂的大小例3图C解析：从支点到力的作用线的距离叫力臂，在杠杆两侧挂钩码，由于重力的方向是竖直向下的，力臂在杠杆上可以直接读出，当用弹簧测力计拉，若弹簧测力计倾斜时，拉力不再与杠杆垂直，这样力臂会发生变化，相应变短，根据杠杆的平衡条件，力会相应增大，才能使杠杆仍保持平衡，这样做实验可以加深学生对力臂的正确认识，故选C.【方法点拨】合理运用杠杆平衡条件进行分析，同时明确拉力倾斜时力臂会变小，这也是我们在实验中应该注意的细节．典例4★滑轮和滑轮组例4[2014泰州，10]如图所示的滑轮组，每个滑轮重为20N，绳重及摩擦不计．用它匀速提升重为100N的物体，所用的拉力F是()A．50NB．60NC．70ND．120N解析：图中绳子股数n＝2，不计绳重及摩擦，所以拉力，故选B.【方法点拨】弄清楚绳子的股数是解决此题的关键．BF＝12×(G＋G动)＝12×(100N＋20N)＝60N例4图学生随堂巩固1．[教材拓展题]下列简单机械中，属于省力杠杆的是()C2．[教材拓展题]学校国旗杆的顶端装有定滑轮，如图所示．定滑轮的作用是()A．省力B．省距离C．省力省距离D．可以改变力的方向第2题图D3．工人们为了搬运一个笨重的机器进入厂房，他们设计了如图所示的四种方案(机器下方的小圆表示并排放置的圆形钢管的横截面)．其中最省力的方案是()解析：在以上四种情况中，BCD都将物体与地面之间的滑动摩擦变为滚动摩擦，减小了物体与地面之间的摩擦力，而A没有，所以首先可以排除A.在B中使用的是定滑轮，只能改变力的方向不能省力，其所用力的大小与D是一样的，都等于物体与地面之间的滚动摩擦力．在C中使用的是动滑轮，动滑轮能够省一半的力，所以，此时的拉力等于物体与地面之间滚动摩擦力的一半，所以此时所用的力最小，即最省力，故选C.C4．如图是使用简单机械匀速提升同一物体的四种方式(不计机械重和摩擦)，其中所需动力最小的是()解析：不计机械重和摩擦，A图中，由图知，,所以；B图中，滑轮组由三段绳子承担，所以；C图中，由图知，是定滑轮，不省力，所以；D图中，根据杠杆的平衡条件：，所以.由以上分析得D最省力．故选D.DF1×4m＝G×2mF1＝G2F2＝G3F3＝GF4×(L＋3L)＝G×LF4＝G45．[教材拓展题]李爷爷用一根撬棒撬石头，如图所示，他使用的杠杆是一个选填“省力”、“费力”或“等臂”)杠杆，在用力方向不变的情况下李爷爷想用更小的力撬起石头，那么他的手应该向选填“远离”或“靠近”)支点O方向移动．第5题图省力远离6．盘山公路修得弯弯曲曲，宛如盘龙，如图所示，从物理模型角度看，盘山公路可看作是，与直线上山的公路相比，盘山公路的特点是．第6题图斜面省力费距离7．(1)如图甲是果农修剪树枝的情景，图乙是图甲明亮部分的简化图，F1是剪刀受到的动力，B是阻力的作用点．请在图乙中标出支点O的位置，并作出阻力F2和动力臂L1.(2)请画出利用如图所示的滑轮组提升重物时的两种绕线方法．第7题图1第7题图2如答图所示解析：(1)确定支点O，从支点向动力作用线引垂线，垂线段的长度即为动力臂；动力使杠杆向顺时针方向转动，所以阻力应使其向逆时针方向转动，由于阻力臂比动力臂短，所以阻力大于动力，的线段要长一些，如答图1所示．(2)将绳子的一端固定在动滑轮的挂钩上，然后将绳子绕在滑轮组上；将绳子的一端固定在定滑轮的挂钩上，然后将绳子绕在滑轮组上，如答图2所示．F2第7题答图1第7题答图2实验强化过关实验探究杠杆的平衡条件★命题角度：1.杠杆平衡螺母的调节.2.支点处于杠杆中间.3.调节杠杆在水平位置静止.4.测量多组数据的目的.5.测力计从竖直拉杠杆变成倾斜拉杠杆，测力计的示数变化.6.分析数据，总结平衡条件.7.利用平衡条件调节杠杆平衡．例[2014黔东南州，19]研究杠杆平衡条件的实验．例题图(1)杠杆的位置如图a所示，此时应调节杠杆两端的螺母使其向选填“左”或“右”)移动，使杠杆在水平位置平衡，实验时，施加的动力和阻力的方向都是竖直方向，这样做的好处是．(2)某同学通过多次实验操作及数据分析，得出杠杆平衡的条件是：动力×动力作用点到支点的距离＝阻力×阻力作用点到支点的距离．你认为他的结论(选填“可靠”或“不可靠”)；理由是右便于测量力臂不可靠杠杆在水平位置平衡，并且动力和阻力垂直作用在杠杆上，此时动力臂和阻力臂都在杠杆上，“动力×支点到动力作用点的距离＝阻力×支点到阻力作用点的距离”成立；当动力和阻力不垂直作用在杠杆上，动力臂和阻力臂小于支点与作用点之间的距离，“动力×支点到动力作用点的距离＝阻力×支点到阻力作用点的距离”不成立(3)利用如图c所示装置进行实验，每个钩码重0.5N，杠杆平衡时弹簧测力计的读数应为N．如果保持弹簧测力计拉力作用点的位置不变，把弹簧测力计沿虚线方向拉，为了保证杠杆在水平位置平衡，其示数将(选填“变大”、“不变”或“变小”)．2.25变大解析：(1)杠杆左端下沉，为了使它在水平位置平衡，应将杠杆两端的平衡螺母向右调节；实验前先要调节杠杆在水平位置平衡，这是为使杠杆所受的重力通过支点，从而可以不考虑杠杆的重力对其转动的影响；调节好以后，仍要使杠杆在水平位置平衡，是为了便于测量力臂的长度；(2)他的结论不可靠．杠杆在水平位置平衡，并且动力和阻力垂直作用在杠杆上，此时动力臂和阻力臂都在杠杆上，“动力×支点到动力作用点的距离＝阻力×支点到阻力作用点的距离”成立；当动力和阻力不垂直作用在杠杆上，动力臂和阻力臂小于支点和作用点之间的距离，“动力×支点到动力作用点的距离＝阻力×支点到阻力作用点的距离”不成立；(3)设一格的长度为L，杠杆在水平位置平衡，则力F1的方向应竖直向上，由F1L1＝F2L2得，0.5N×3×6L＝F1×4L，解得，F1＝2.25N；从c图中可以看出，弹簧测力计的作用力最长的力臂为4L，即杠杆的长度，当力的方向发生改变时，力臂将减小，因此作用力将变大．