学好简单机械的关键

智浪教育-普惠英才学好简单机械的关键简单机械包括杠杆、滑轮、轮轴和斜面等，重点内容是杠杆、杠杆的平衡条件、滑轮和滑轮组等。掌握以下关键点就能顺利地学好本部分内容。一、杠杆学习杠杆的关键点：（1）支点是杠杆绕着转动的点，同一根杠杆使用方法不同，支点的位置可能不同，要能根据具体情况区分支点。（2）画动力或阻力时应注意力的作用点和方向。动力和阻力都是杠杆受到的力，其作用点都在杠杆上。有同学认为同一根杠杆上动力和阻力的方向一定相同，有同学认为一定不同，这都是错误的。正确的认识是：动力和阻力能使杠杆转动的方向一定是相反的。即一个力能使杠杆向顺时针方向转动，则另一个力一定是能使杠杆向逆时针方向转动。（3）力臂不是支点到力的作用点的距离，而是支点到力的作用线的距离。借用几何用语，力臂不是点到点的距离，而是点到直线的距离。作点到直线的距离必须使用直角三角板的两个直角边。例1（2009成都）小明进行的实验是“探究杠杆的平衡条件”，他在完成教材中的探究任务后，又多加了一个弹簧测力计继续进行探究。他的困惑是：在图1所示杠杆已经平衡的情况下，不知道怎样测弹簧拉力的力臂。请你在图1中帮小明作出弹簧拉力F对支点O的力臂。解析：画力臂可以按“找点、画线、作垂线、标符号”这样的步骤完成。“找点”──找支点。由题意知，杠杆的支点是O；“画线”──画出力的作用线。将F分别向两端延长，变为一条直线，就是力的作用线。“作垂线”──用直角三角板的两条直角边从支点O向力的作用线画垂线，支点到垂足的距离就是力臂。“标符号”──把支点到垂足的距离用大括号或带箭头的线段勾出，在旁边标上字母L。智浪教育-普惠英才答案：如图2所示。二、杠杆平衡条件及应用（1）利用来判断一个杆杆是否平衡，若等式成立杆杆平衡，反之不平衡。（2）利用进行有关计算。先根据杠杆转动的效果，找出动力和阻力；再根据支点的位置，确定每个力的力臂；最后根据杠杆的平衡条件，代入数据计算出结果。（3）三种杠杆的划分：依据是杠杆的平衡条件，即，若L1L2，则F1F2；同理可得出其它结论。三种杠杆的划分与比较见下表。杠杆名称力臂的比较力的比较距离的比较特点省力杠杆动力臂大于阻力臂动力小于阻力动力作用点移动的距离大于阻力点移动的距离能省力但费距离费力杠杆动力臂小于阻力臂动力大于阻力动力作用点移动的距离小于阻力点移动的距离费了力但能省距离等臂杠杆动力臂等于阻力臂动力等于阻力动力作用点移动的距离等于阻力点移动的距离虽不省力但能改变用力的方向例2（2009四川绵阳）杆秤是一种很古老但现在仍然在广泛使用的一种测量质量的工具。小林同学用一杆秤称一实心球的质量，如图3所示。当杆秤在水平位置平衡时，秤砣拉线正好压在4kg的刻度线上。根据秤砣拉线、提纽和称钩所在秤杆的位置之间的距离的粗略关系，可以估测出秤砣的质量大约是（）智浪教育-普惠英才A．10gB．400gC．1000gD．4000g解析：杆秤是利用杠杆的平衡条件工作的，杆秤平衡时满足。此时的F1、F2分别是实心球和秤砣对秤杆的拉力，其大小就等于它们受到的重力。秤砣拉线正好压在4kg的刻度线上，说明实心球的质量为4kg。当杆秤在水平位置平衡时，提纽到称钩所在秤杆位置的距离，及提纽到秤砣拉线的距离分别是L1、L2。根据图3估计L2=4L1。答案：C例3（2009山东潍坊）汶川地震中，滚滚的山石挡住了道路。增援人员要用撬棒撬开山石，分别沿如图所示的四个方向用力，其中最省力的是（）A．沿F1方向B．沿F2方向C．沿F3方向D．沿F4方向分析：题目中撬棒的支点是O，什么时候最省力呢？根据杠杆的平衡条件，在F2、L2不变的情况下，要使F1最小，必须使L1最大。L1的最大值是多少呢？图中L1的最大值就等于O点到手的距离，与之垂直的力就是最小的力。答案：C智浪教育-普惠英才点拨：要作出使杠杆平衡的最小的力，根据杠杆的平衡条件，必须使这个力的力臂最长。一般情况下，这个最长的力臂就是从支点到力的作用点的长度，与之垂直的力就是最小的力。三、定滑轮、动滑轮和滑轮组的比较类型定义特点实质重物提升的高度h与绳子通过的距离s的关系定滑轮使用过程中，滑轮的位置不改变不省力，但可以改变用力方向F＝G物（不计摩擦）等臂杠杆s=h动滑轮使用过程中，滑轮的位置随物体改变能省力，但不能改变用力方向F=（G物+G动）（不计摩擦）动力臂是阻力臂二倍的省力杠杆s=2h滑轮组将定滑轮和动滑轮组合在一起即为滑轮组可以省力，也可以改变用力方向F=（G物+G动）（不计摩擦，n指承担物重的绳子的股数）s=nh（n指承担物重的绳子的股数）例4（2009河南省）如图5所示，不考虑滑轮与轻绳之间的摩擦，米袋总重为800N，而绳上吊着的静止的“绅士”重500N，则米袋对地面的压力为（）智浪教育-普惠英才A．500NB．250NC．300ND．800N解析：从图5判断，图中的滑轮是定滑轮，“绅士”通过定滑轮对米袋向上的拉力等于他的重力，则米袋对地面的压力为800N-500N=300N。答案：C例5（2009福州）用滑轮组将一个重为5N的物体匀速提升10cm，由图6可知，绳端受到的拉力F为N，绳端移动的距离s为cm。解析：绳端受到的拉力可以通过弹簧测力计读出，为2．0N。从滑轮组的绕线可以看出有三股绳子连着动滑轮，所以n=3，则s=nh=3×10cm=30cm。答案：2．030例6（2009浙江丽水）小汉同学在“研究动滑轮特点”的实验时，进行了正确操作，并记录数据如下表，分析数据后发现，实验结果与课本中“使用动滑轮能省一半力”的结论不符。面对这一事实，下列做法中最不可取的是（）智浪教育-普惠英才实验次数物重G/N拉力F/N11．00．6521．50．9032．01．15A．与同学分析可能原因B．实验失败，停止实验C．改进实验条件，重新实验D．查阅资料，了解结论的适用条件解析：对于“使用动滑轮能省一半力”，我们是通过实验探究得出来的。可是小汉同学在进行这个实验时，实验结果却与课本中的结论不符。问题在哪里呢？题目排除了操作错误，记录的数据也正确。实际上，物理中的许多结论都是在忽略某些次要因素的基础上得出的。“使用动滑轮能省一半力”，是在不考虑动滑轮和绳子的重力，并不考虑摩擦的情况下获得的结论。而在进行实验时，这些因素都是存在的。如果把这些因素都考虑进去，势必得不出规律性的东西，得不到正确的结论。怎么办呢？此时就要设法减小以上次要因素的影响，如选用更轻的动滑轮和绳子，进一步减小摩擦，还有尽可能使物体重力更大一些等。答案：B练一练：1．（2009兰州）指出图8中所列工具分别属于那种简单机械：剪刀；扳手；钻头。智浪教育-普惠英才2．（2009湖北恩施）图9所示的曲棒ABC可绕A点转轴转动，请画出要使曲棒ABC在图中位置保持平衡时所需的最小力的示意图。3．（2009山东济宁）图10所示的工具中，属于费力杠杆的是（）4．（2009山东德州）如图11所示的杠杆处于平衡状态，若使弹黄秤的示数变为原来的1/2，杠杆仍然保持平衡状态，可以采取哪些措施？（）智浪教育-普惠英才A．把弹簧秤向左移动一个小格B．减少三个钩码C．把钩码向左移动一个小格D．把钩码向右移动一个小格5．（2009山东烟台）用四只完全相同的滑轮和两根相同的绳子组成如图12所示的甲、乙两个滑轮组，不计绳子与滑轮的摩擦，下列说法正确的是（）A．甲较省力B．乙较省力C．两个滑轮组省力程度相同答案：1．杠杆轮轴（或连续转动的杠杆）斜面2．如图13所示智浪教育-普惠英才3．D4．D5．B