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第9课时简单机械1.杠杆的定义在力的作用下绕转动的硬棒叫杠杆。2.杠杆五要素①支点:杠杆绕着转动的点,一般用字母O表示;②动力:驱使杠杆转动的力,一般用字母F1表示;③阻力:阻碍杠杆转动的力,一般用字母F2表示;④动力臂:从支点到动力作用线的距离,一般用字母l1表示;⑤阻力臂:从支点到阻力作用线的距离,一般用字母l2表示。图9-1考点知识聚焦考点一浮力固定点3.力臂画法①找支点O;②找力的作用线;③画力臂(过支点垂直于力的作用线作垂线);④标力臂(大括号或背向箭头)。[点拨](1)动力、阻力都是杠杆受到的力,作用点在杠杆上。当支点在杠杆中间时,二力同向;当支点在杠杆一端时,二力反向。(2)杠杆可直、可曲。(3)切不可把从动力作用点到支点的距离作为动力臂,或者把从阻力作用点到支点的距离作为阻力臂。(4)如果力的作用线通过支点,这个力就没有力臂。考点知识聚焦考点一杠杆名称力臂关系力的关系特点应用举例省力杠杆l1l2F1F2省力、撬棒、铡刀、羊角锤、钢丝钳费力杠杆l1l2F1F2、省距离理发剪刀、钓鱼竿、镊子等臂杠杆l1l2F1F2不省力、不费力天平、定滑轮4.杠杆的分类考点知识聚焦考点一杠杆费距离费力==[点拨]应根据实际情况选择杠杆,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,省距离时,应选择费力杠杆。文字式:。写成公式为或。考点知识聚焦考点二杠杆的平衡条件动力×动力臂=阻力×阻力臂F1l1=F2l2𝑭𝟏𝑭𝟐=𝒍𝟐𝒍𝟏1.定滑轮(1)定义:中间的轴固定不动的滑轮。(2)实质:定滑轮的实质是杠杆。(3)特点:使用定滑轮不能省,但是能改变动力的。图9-2(4)理想的定滑轮拉力F=G(不计轮轴间摩擦),绳子自由端移动的距离sF(或速度vF)等于重物移动的距离sG(或速度vG)。考点知识聚焦考点三滑轮等臂力方向2.动滑轮(1)定义:中间的轴随重物一起移动的滑轮。(可上下移动,也可左右移动)(2)实质:动滑轮的实质是动力臂为阻力臂倍的省力杠杆。(3)特点:使用动滑轮能省的力,但不能改变动力的。图9-3(4)理想的动滑轮拉力F=12G(不计轴间摩擦和动滑轮重力)或F=12(G物+G动)(只忽略轮轴间的摩擦),绳子自由端移动的距离sF(或速度vF)等于二倍的重物移动的距离sG(或速度vG)。考点知识聚焦考点三滑轮二一半方向3.滑轮组(1)定义:定滑轮、动滑轮组合成滑轮组。(2)特点:使用滑轮组既能省力又能改变动力的方向。(3)理想的滑轮组拉力F=1𝑛G(不计轮轴间的摩擦和动滑轮的重力)或F=1𝑛(G物+G动)(只忽略轮轴间的摩擦),绳子自由端移动的距离sF(或速度vF)等于n倍的重物移动的距离sG(或速度vG)。考点知识聚焦考点三滑轮(4)组装滑轮组的方法:如果定滑轮和动滑轮的个数相等,首先根据公式n=𝐺物+𝐺动𝐹求出绳子的股数,然后根据“奇动偶定”的原则,结合题目的具体要求组装滑轮。如果定滑轮和动滑轮的个数不相等,从滑轮个数少的一边的挂钩上固定绳子,再绕好绳子,此时是最省力的绕绳方法。考点知识聚焦考点三滑轮[点拨]滑轮组绕线时,细线要画直,绕滑轮时要按先小后大的顺序,每个滑轮只能绕一次。考点知识聚焦1.斜面(1)定义:斜面是一种可以的简单机械,但必须多移动。(2)特点:斜面越长越。(3)应用:螺丝钉、楼梯、盘山公路。2.轮轴(1)定义:由轮和轴组成,能绕固定轴转动的简单机械。(2)特点:动力作用在轮上可省力,作用在轴上则费力。(3)应用:方向盘、水龙头、扳手等。考点四其他简单机械省力距离省力例1[2017·白银]图9-4所示为生活中使用的开瓶起子,请在图中画出作用在开瓶起子上的动力F1的力臂和阻力F2的示意图。图9-4热点考向探究探究一杠杆、杠杆的五要素[答案]如图所示【变式1】如图9-5所示,杠杆的支点是,动力F1的力臂是。图9-5热点考向探究OOC热点考向探究【变式2】如图9-6所示,在推油桶上台阶时,油桶()图9-6A.不是杠杆B.是杠杆,支点在A点C.是杠杆,支点在B点D.是杠杆,无法确定支点C例2[2018·赣州模拟]植树造林历来是中华民族的优良传统,同学们参加植树活动时使用铁锹铲土,此时铁锹可以看成(选填“省力”或“费力”)杠杆;铁锹前端做得又薄又尖,是通过的方法来增大对土的压强。热点考向探究探究二杠杆的平衡条件及应用费力减小受力面积【变式1】如图9-7所示,手持弹簧测力计竖直向上拉,使轻质杠杆处于水平平衡状态,弹簧测力计的示数是5N,OA=80cm,AB=20cm,则物体所受的重力是()A.5NB.4NC.20ND.6.25N图9-7热点考向探究B热点考向探究200【变式2】如图9-8所示,林红和小勇用一根均匀轻质直杆抬一袋重60kg的米,小勇想减轻林红的负担,自己要承担23的力量,则林红承担的压力是N,林红的肩头到挂点O的距离与小勇的肩头到挂点O的距离之比是。(g取10N/kg)图9-8[解析]米的重力:G=mg=60kg×10N/kg=600N,根据题意可知,小勇要承担的力:F2=23G=23×600N=400N;林红要承担的力:F1=13G=13×600N=200N;由F1l1=F2l2得:𝑙1𝑙2=𝐹2𝐹1=400N200N=21。2:1例3如图9-9所示是林红同学在探究使用滑轮组时拉力与物重的关系时的情形。每个滑轮的重力为1N,钩码总重为1N,若不计绳重和摩擦,弹簧测力计的示数是N;实验时匀速提升钩码,经过10s,钩码被提升了3m,则绳子自由端移动的速度是m/s。图9-9热点考向探究探究三滑轮、滑轮组1[解析]由题图可知,滑轮组由两股绳子承担物重,n=2;弹簧测力计的示数F=1𝑛(G物+G轮)=12×(1N+1N)=1N;绳子自由端移动的距离s=nh=2×3m=6m,移动的速度v=𝑠𝑡=6m10s=0.6m/s。0.6【变式1】动滑轮是杠杆的变形,请在图9-10中标出支点O并作出动滑轮的动力臂l1和阻力臂l2。图9-10热点考向探究[答案]如图所示【变式2】[2018·吉安模拟]下面是小明研究“定滑轮工作特点”的实验:如图9-11甲所示,小明用调好的弹簧测力计测出钩码的重为1N,再用弹簧测力计通过定滑轮竖直向下匀速拉动钩码,如图乙所示,发现弹簧测力计的示数小于1N,原因是。小红看后建议小明将弹簧测力计正过来,如图丙所示,你认为小红的建议是(选填“错误”或“正确”)的。图9-11热点考向探究弹簧测力计本身有重力错误热点考向探究实验突破突破探究杠杆的平衡条件【考点归纳】(1)让支点处于杠杆的中心:消除杠杆自重对实验的影响。(2)让杠杆在水平位置平衡:便于从杠杆上直接读出力臂,且避免杠杆自重对实验的影响。(3)平衡螺母的调节:左高左调,右高右调;实验开始后,不能再调节平衡螺母。(4)钩码换成弹簧测力计的好处:能直接测出拉力的大小,可以改变用力的方向。热点考向探究(5)弹簧测力计由竖直变为倾斜拉杠杆,拉力会变大,因为拉力力臂变小了。(6)不同的物理量之间不能相加减,不能说“动力+动力臂=阻力+阻力臂”。(7)分析数据总结杠杆的平衡条件:动力×动力臂=阻力×阻力臂,表达式:F1l1=F2l2。(8)多次实验的目的:消除实验的偶然性,使实验结论更具有普遍性。(9)力臂和最小拉力的作图。(10)生活中常见的杠杆以及杠杆类型的判断。热点考向探究例用如图9-12所示的装置做“探究杠杆的平衡条件”实验。图9-12(1)实验开始时,杠杆的位置如图甲所示,为使杠杆在水平位置平衡,应将杠杆的平衡螺母向(选填“左”或“右”)移动。右热点考向探究(2)如图乙所示,在左刻度线“2”处挂2个钩码,在右刻度线“4”处用调好的弹簧测力计竖直向下拉杠杆,杠杆在水平位置平衡时,弹簧测力计的示数为F1,将弹簧测力计斜向左拉,杠杆在水平位置平衡时,其示数F1'F1;再将弹簧测力计斜向右拉,杠杆在水平位置平衡时,其示数F1″F1。(均选填“”“=”或“”)(3)由实验得到的结论是。得到实验结论后,利用图乙所示的装置,只借助杠杆上的刻度线,右侧只使用弹簧测力计,左侧只悬挂重物。若弹簧测力计的量程是0~2.5N,当杠杆在水平位置平衡时,通过计算可知,悬挂的重物最重可达N。动力×动力臂=阻力×阻力臂(或F1l1=F2l2)12.5实验拓展(4)若用F1表示动力,l1表示动力臂,F2表示阻力,l2表示阻力臂。画出实验数据记录表格。(5)实验中一般选取杠杆的中央位置为杠杆的支点,这样做的好处是减小。(6)实验前调节杠杆在水平位置平衡,这样做的好处是。(7)下列正在使用中的杠杆:用镊子取砝码、用扳手拧螺母、用羊角锤拔钉子,其中用到的工具中属于费力杠杆的是。实验次数动力F1/N动力臂l1/m阻力F2/N阻力臂l2/m123…热点考向探究镊子便于从杠杆上直接读出力臂杠杆自重对实验的影响量法