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甘肃省物理第十二讲简单机械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＝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＝____。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n倍nh1nG6．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1．(2014，兰州)如图所示，利用滑轮组匀速提升重物，经过10s，重物被提升了3m，则绳子自由端移动的速度是________m/s.0.62．(2013，庆阳)工人只用一只动滑轮将重400N的木箱匀速向上提升，不计摩擦和滑轮重，在此过程中，工人所用的拉力大小为______N，木箱的重力势能______(选填“增大”“减小”或“不变”)．200增大3．(2015，兰州)工人用如图所示滑轮组将重为500N的物体在4s内匀速提升了2m，若每个滑轮重40N，不计绳重和摩擦，则在此过程中，下列说法正确的是()A．绳端的拉力F为270NB．拉力F的功率为270WC．额外功为160JD．有用功为1080JB4．(2013，庆阳)园艺师傅使用如图所示的剪刀修剪树枝时，常把树枝尽量往剪刀轴O靠近，这样做的目的是为了()A．增大阻力臂，减小动力移动的距离B．减小动力臂，减小动力移动的距离C．增大动力臂，省力D．减小阻力臂，省力D5．(2015，庆阳)用如图所示的滑轮或滑轮组，将同一物体匀速提高h，最省力的是(滑轮重不计)()D6．(2015，兰州)左下图是一种抽水马桶的水箱自动上水装置示意图．当水箱内的水达到一定深度时，浮标带动杠杆压住入水口，停止上水．请在图中作出力F1、F2的力臂L1、L2，O为支点．7．(2015，联考)如图所示在用羊角锤拔钉子时，若O为支点，画出在A点施加的最小力F的示意图及其力臂L.8．(2015，庆阳)在探究杠杆平衡条件的实验中：(1)实验前没有挂钩时，发现杠杆右端高，要使杠杆在水平位置平衡，应将杠杆左端的螺母向____调节．(2)如图甲，在杠杆的左边A处挂四个相同钩码，要使杠杆在水平位置平衡，应在杠杆右端B处挂同样钩码____个．(3)如图乙，用弹簧测力计在C出竖直向上拉，当弹簧测力计逐渐向右倾斜时，要使杠杆仍在水平位置平衡，则弹簧测力计的示数将_______(选填“变大”“变小”或“不变”)，其原因是_____________.右3变大其力臂变小【例1】(2015，广东)如图，请在杠杆A处画出把物体拉起时的最小拉力F1，并画出拉力F1的力臂L1.【解析】根据杠杆的平衡条件，动力F1最小时，其力臂最长，即从支点到动力作用点的距离OA最长；在A点做力臂OA的垂线，方向向上，即为最小动力F1，OA的长度即为该力的力臂．【答案】【变式题1】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】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】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．省力不能等于实验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】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＝l2l1G＝24×2N＝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