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第9课时简单机械研读教材夯实基础考向探究逐个击破考点一杠杆简图定义能绕①转动的硬棒(直棒或曲棒)叫杠杆固定点研读教材夯实基础考向探究逐个击破（续表）五要素支点杠杆绕着转动的点(O)动力使杠杆转动的力(F1)阻力阻碍杠杆转动的力(F2)动力臂从支点到动力作用线的②(L1)阻力臂从支点到阻力作用线的③(L2)说明(1)动力、阻力都是杠杆受到的力,作用点在杠杆上。(2)动力、阻力的方向不一定相反,但它们使杠杆转动的方向相反距离距离研读教材夯实基础考向探究逐个击破（续表）杠杆平衡当杠杆在动力和阻力作用下④或匀速转动时,我们就说杠杆平衡了;杠杆平衡条件的关系式为⑤,这个平衡条件就是阿基米德发现的杠杆原理杠杆的类型和特点⑥杠杆:动力臂⑦阻力臂,⑧力但⑨距离;举例:撬棒、铡刀、羊角锤、起子、独轮车杠杆:动力臂阻力臂,距离但力;举例:理发剪刀、镊子、筷子、船桨杠杆:动力臂阻力臂,既不,也不;举例:定滑轮静止F1×L1=F2×L2省力大于省费费力小于省费等臂等于省力省距离研读教材夯实基础考向探究逐个击破考点二滑轮定滑轮实质:定滑轮的实质是杠杆使用定滑轮不能,但可以改变拉力的;若用一个定滑轮匀速提升一个重为G的物体,使其上升h高度,不考虑摩擦时,拉力F=,绳端移动距离s=等臂省力方向Gh研读教材夯实基础考向探究逐个击破（续表）动滑轮实质:动滑轮的实质是动力臂是阻力臂倍的杠杆使用动滑轮可以,但不能改变。若用一个动滑轮匀速提升一个重为G的物体,使其上升h高度,不考虑滑轮自重及摩擦时,拉力F=;若已知动滑轮重力为G动,仅不考虑摩擦时,拉力F=;绳端移动的距离s=二省力力的方向𝟏𝟐G𝟏𝟐(G+G动)2h研读教材夯实基础考向探究逐个击破（续表）滑轮组利用滑轮组用n股绳子提起重物G,拉力为F,绳子自由端移动的距离为s,物体被提升的高度为h。动滑轮重和摩擦不计:F=;不计摩擦但考虑动滑轮重(G动):F=;s=𝟏𝒏G𝟏𝒏(G+G动)nh研读教材夯实基础考向探究逐个击破[点拨]滑轮组中绳子有效股数n的判断方法:只看动滑轮。即数直接与动滑轮相连的绳子的股数即为n的值。其中绳子自由端方向向上的要数上,如图9-1甲(n=3)、乙(n=4)所示,而自由端方向向下的不要数,如图丙所示(n=4)。甲乙丙图9-1研读教材夯实基础考向探究逐个击破图片解读1.指甲剪是常用的生活用具,它的刀刃做得很薄,目的是通过减小受力面积(选填“增大”或“减小”)压强;当用指甲剪剪指甲时,指甲剪可以看成多个杠杆的组合,图9-2中ABC部分可以看成一个杠杆,DBO部分可以看成一个杠杆,GHO部分可以看成一个杠杆。请在图中画出剪指甲时其中一个杠杆DBO的动力臂L1和阻力F2。图9-2增大省力费力费力如图所示研读教材夯实基础考向探究逐个击破2.搬运砖头的独轮车,车厢和砖头所受的总重力G=1400N,独轮车有关尺寸如图9-3所示。该独轮车是一个杠杆,动力F=。为了更省力,工人师傅可以采取的措施是(写出一条即可)。图9-3省力420N手向后移动(或砖往前移动)研读教材夯实基础考向探究逐个击破探究一杠杆作图1.[2019·瑶海区二模]如图9-4a所示,人在行走中,脚掌的骨骼可看作杠杆。请在图b中画出腓肠肌对此杠杆拉力F1的力臂。图9-4如图所示研读教材夯实基础考向探究逐个击破2.[2019·庐江县一模]2019年1月3日,“嫦娥四号”探测器成功降落于月球背面的预选着陆区,“玉兔二号”在月球背面留下了第一行脚印,如图9-5甲所示。假定在月球车前面有一凸起的石块,当车轮通过石块时,F1为车轮受到的推力,F2为阻力,如图乙所示。请在图乙中分别画出F1与F2的力臂。据此分析可知,石块高度越高(不高于车轮半径),所需推力(选填“越大”或“越小”)。图9-5如图所示越大研读教材夯实基础考向探究逐个击破3.[2019·全椒一模]小明在水平地面上推如图9-6所示的一只圆柱形油桶,油桶高80cm,底部直径为60cm,装满油后总重2000N(装满油的油桶密度均匀分布)。请在图中作出使底部C稍稍离开地面的最小推力F,且F=N。如图所示图9-6600研读教材夯实基础考向探究逐个击破[解析]此时动力为F,阻力为G=2000N,动力臂L1=𝐴𝐶2+𝐶𝐷2=(80cm)2+(60cm)2=100cm,阻力臂L2=12CD=12×60cm=30cm,由F1L1=F2L2可得,最小拉力F=𝐺𝐿2𝐿1=2000N×30cm100cm=600N。研读教材夯实基础考向探究逐个击破探究二杠杆的动态分析4.作用在杠杆右端的力F将杠杆缓慢地由位置A拉到位置B。(1)如图9-7甲所示,若力F始终与杠杆垂直,在这个过程中,力的大小将;杠杆处于位置时,F最大。(2)如图乙所示,若力F的方向始终竖直向上,在拉动过程中,力F的大小将。图9-7先变大后变小水平不变研读教材夯实基础考向探究逐个击破5.[2018·蜀山区一模]如图9-8所示,重为G的均匀木棒竖直悬于O点,在其下端施一水平拉力F,让棒缓慢转到图中虚线所示位置。在转动的过程中()A.动力臂逐渐变大B.阻力臂逐渐变小C.动力F逐渐变大D.动力F保持不变图9-8C研读教材夯实基础考向探究逐个击破6.如图9-9所示,在“探究杠杆的平衡条件”的实验中,若实验时在杠杆的左端悬挂一个物体,右端用弹簧测力计拉着,使杠杆在水平位置保持平衡。若握着弹簧测力计缓慢地沿图中虚线从位置1移动到位置2(杠杆始终在水平位置保持平衡),则弹簧测力计的示数()A.不断增大B.先增大,后减小C.不断减小D.先减小,后增大图9-9研读教材夯实基础考向探究逐个击破[答案]D[解析]弹簧测力计从位置1到位置2的过程中,当施加的动力垂直于杠杆时,动力臂最长,由杠杆平衡条件知,杠杆始终在水平位置保持平衡,阻力和阻力臂一定,此时的动力最小,故弹簧测力计从位置1移动到位置2的过程中,动力F先减小后增大。研读教材夯实基础考向探究逐个击破探究三杠杆的相关计算7.[2019·安徽一模]“平板支撑”是当前流行的一种运动。小新在水平地面上做平板支撑,如图9-10所示,把他的身体看成杠杆,则O为支点,A为重心,地面对双臂的支撑力为动力F1。若他的体重为600N,求动力F1的大小。解:由图知,动力臂L1=1m+0.5m=1.5m,阻力臂L2=1m,由杠杆平衡条件得F1L1=F2L2,且F2=G=600N,则动力F1=𝐹2𝐿2𝐿1=600N×1m1.5m=400N。图9-10研读教材夯实基础考向探究逐个击破8.[2018·安庆一模]如图9-11所示,一轻质杠杆OB可绕O点自由转动,重为G的重物P悬挂在杠杆的中点A处,拉力F与杠杆夹角为θ,杠杆在水平位置保持平衡。(1)请在图中画出拉力F的力臂L。(2)推导:当杠杆在水平位置平衡时,拉力的大小为F=𝐺2sin𝜃。(3)试分析说明:当G大小一定,夹角θ大小发生变化时,拉力F有没有最小值?若有,求出F最小值的大小。若无,说明理由。图9-11解:(1)如图所示研读教材夯实基础考向探究逐个击破8.[2018·安庆一模]如图9-11所示,一轻质杠杆OB可绕O点自由转动,重为G的重物P悬挂在杠杆的中点A处,拉力F与杠杆夹角为θ,杠杆在水平位置保持平衡。(2)推导:当杠杆在水平位置平衡时,拉力的大小为F=𝐺2sin𝜃。图9-11(2)由上图可知,在Rt△OBC中,因为∠OBC=θ,所以OC=sinθ×OB,由题知,OA=12OB,因为杠杆在水平位置平衡,根据杠杆的平衡条件有F×OC=G×OA,即F×sinθ×OB=G×12OB,解得F=𝐺2sin𝜃。研读教材夯实基础考向探究逐个击破8.[2018·安庆一模]如图9-11所示,一轻质杠杆OB可绕O点自由转动,重为G的重物P悬挂在杠杆的中点A处,拉力F与杠杆夹角为θ,杠杆在水平位置保持平衡。(3)试分析说明:当G大小一定,夹角θ大小发生变化时,拉力F有没有最小值?若有,求出F最小值的大小。若无,说明理由。图9-11(3)由F=𝐺2sin𝜃可知,因G大小一定,所以当sinθ最大时,F有最小值,因为sinθ的最大值是1,故F有最小值,Fmin=12G。研读教材夯实基础考向探究逐个击破9.[2018·蚌埠禹会区二模]如图9-12所示,将重力不计的吸盘内部空气排尽后与水平地砖完全贴合,已知贴合的面积为30cm2,大气压强为1×105Pa,AB为轻质杠杆,O为转轴,OA与OB的长度之比为1∶3,保持杠杆水平,某人在B端用竖直向下的拉力F将吸盘沿竖直方向刚好拉离地砖,则吸盘所受大气压力F0为N,人对杠杆的拉力F为N。图9-12研读教材夯实基础考向探究逐个击破[答案]300100[解析]吸盘所受的大气压力F0=p0S=1×105Pa×30×10-4m2=300N。吸盘沿竖直方向刚好被拉离地砖,吸盘所受的拉力与大气对吸盘的压力是一对平衡力,即FA=F0=300N,由杠杆平衡条件可得FA×OA=F×OB,则F=𝐹𝐴×𝑂𝐴𝑂𝐵=300N×𝑂𝐴3𝑂𝐴=100N。研读教材夯实基础考向探究逐个击破探究四滑轮的相关分析与计算10.如图9-13所示,不计摩擦和绳重,用40N的拉力,将重100N的物体匀速提升3m,则绳端移动的距离为m,动滑轮的重力为N。图9-13研读教材夯实基础考向探究逐个击破[答案]920[解析]由题图知,n=3,把物体匀速提升3m,绳子自由端移动的距离是s=3h=3×3m=9m;因不计摩擦和绳重,则根据F=𝐺物+𝐺动𝑛得,G动=nF-G物=3×40N-100N=20N。研读教材夯实基础考向探究逐个击破11.用如图9-14所示的三个滑轮分别拉同一物体沿同一水平地面做匀速直线运动,所用的拉力分别为F1、F2、F3,那么下列关系式中正确的是(不计滑轮重及绳与滑轮间的摩擦)()A.F1F2F3B.F1F2F3C.F2F1F3D.F2F1F3图9-14D研读教材夯实基础考向探究逐个击破12.[2019·蒙城模拟]如图9-15所示,在50N的水平拉力F作用下,重800N的物体A沿水平地面做匀速直线运动,则物体A与地面间的滑动摩擦力为N。若增大拉力F使物体A沿水平地面做加速直线运动,则物体A与地面间的滑动摩擦力将。(不计滑轮自重及滑轮与绳间摩擦)图9-15150不变实验突破能力提升真题回顾把握考向突破探究杠杆的平衡条件【设计和进行实验】1.让支点处于杠杆的中心:消除杠杆自重对实验结论的影响。2.让杠杆在水平位置平衡:便于从杠杆上直接读出力臂。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。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。6.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。实验突破能力提升真题回顾把握考向【数据处理和分析】7.设计实验记录表格(如下表所示),分析可得出:杠杆的平衡条件为动力×动力臂=阻力×阻力臂,表达式为F1L1=F2L2。次数动力F1/N动力臂L1/cm阻力F2/N阻力臂L2/cm123实验突破能力提升真题回顾把握考向【交流、反思与评估】8.实验时注意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”。实验突破能力提升真题回顾把握考向例用如图9-16所示的装置做“探究杠杆的平衡条件”实验。(1)挂钩码前,杠杆在如图甲所示的位置静止,此时杠杆(选填“达到”或“没有达到”)平衡状态,接下来应向(选填“左”或“右”)调节杠杆两端的平衡螺母,使杠杆保持水平并静止。图9-16达到左实验突破能力提升真题回顾把握考向例用如图9-16所示的装置做“探究杠杆的平衡条件”实验。(2)如图乙所示,杠杆调节水平平衡后,小红在杠杆的A处挂4个钩码,为使杠杆重新在水平位置平衡,应在B处挂个钩码。当杠杆平衡后,将A处和B处下方所挂的钩码同时向支点O靠近一格,杠杆会(选填“左侧下降”“右侧下降”或“仍水平平衡”)。(所用钩码质量相同)图9-166左侧下降实验突破能力提升