第十一講簡(jiǎn)單機(jī)械

★?？键c(diǎn)一：杠桿★?？键c(diǎn)二：滑輪※重點(diǎn)摘要※第十一講簡(jiǎn)單機(jī)械★?？键c(diǎn)一杠桿1．杠桿：在力的作用下能夠繞固定點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)的硬棒叫

，它包含有五要素：

、

、

、

、

力臂是指

到力的作用線的距離．杠桿的平衡條件：

．[幫你歸納]怎樣正確地畫(huà)出杠桿上各力的力臂：首先要明確力臂的概念——力臂是從支點(diǎn)到力的作用線的距離，這是解決杠桿問(wèn)題的關(guān)鍵，可按照下述步驟完成即可1．首先在杠桿的示意圖上，確定支點(diǎn)O.2．畫(huà)出動(dòng)力作用線及阻力作用線，畫(huà)的時(shí)候要用虛線將力的作用線延長(zhǎng)．3．再?gòu)闹c(diǎn)O向力的作用線引垂線，則從支點(diǎn)到垂足的距離就是力臂，力臂用實(shí)線或虛線表示并用大括號(hào)勾出，在旁邊標(biāo)上字母或，分別表示動(dòng)力臂或阻力臂．杠桿支點(diǎn)O支點(diǎn)[易錯(cuò)警示]畫(huà)力臂時(shí)，千萬(wàn)不要把支點(diǎn)到力的作用點(diǎn)的連線誤認(rèn)為是力臂．

2．杠桿種類

[幫你歸納]應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況來(lái)選擇杠桿，當(dāng)需要較大的力才能解決問(wèn)題時(shí)，應(yīng)選擇省力杠桿；當(dāng)為了使用方便要省距離時(shí)，應(yīng)選擇費(fèi)力杠桿．

★?？键c(diǎn)二滑輪1．定滑輪：軸固定不動(dòng)的滑輪叫

，其特點(diǎn)是

，其實(shí)質(zhì)是一個(gè)

．2．動(dòng)滑輪：滑輪隨物體一起移動(dòng)的滑輪叫

，其特點(diǎn)是

，其實(shí)質(zhì)是一個(gè)

杠桿．定滑輪不省力但可以改變用力方向等臂杠桿動(dòng)滑輪省一半力但不能改變用力方向動(dòng)力臂是阻力臂2倍的3．滑輪組：將定滑輪和動(dòng)滑輪組合成滑輪組，可以到達(dá)既，又可以，動(dòng)滑輪和重物由n段繩子承擔(dān)，拉力就是總重G的，用式子表示為F＝，繩子末端拉出的長(zhǎng)度s是重物通過(guò)距離h的，用式子表示為s＝．

[幫你歸納]確定繩子段數(shù)n的方法：在動(dòng)滑輪和定滑輪之間畫(huà)一條虛線，數(shù)與動(dòng)滑輪相接觸的繩子段數(shù)就是承受的繩子段數(shù)．4．其他簡(jiǎn)單機(jī)械(1)使用輪軸特點(diǎn)：力，距離．(2)使用斜面特點(diǎn)：力，距離；高度一樣，斜面越長(zhǎng)越力．省費(fèi)省費(fèi)省省力改變力的方向幾分之一n倍nh典例1★杠桿的分類

例1[2021南京，4]如下圖的器具中，屬于省力杠桿的是()解析：鑷子在使用過(guò)程中，動(dòng)力臂小于阻力臂，是費(fèi)力杠桿，故A錯(cuò)誤；獨(dú)輪車動(dòng)力臂大于阻力臂，是省力杠桿，故B正確；天平在使用過(guò)程中，動(dòng)力臂等于阻力臂，是等臂杠桿，故C錯(cuò)誤；筷子在使用過(guò)程中，動(dòng)力臂小于阻力臂，是費(fèi)力杠桿，故D錯(cuò)誤，應(yīng)選B.【方法點(diǎn)撥】結(jié)合圖片和生活經(jīng)歷，先判斷杠桿在使用過(guò)程中，動(dòng)力臂和阻力臂的大小關(guān)系，再判斷它是屬于哪種類型的杠桿．B典例2★力臂的畫(huà)法

例2[2021黔東南州，15]如下圖是校長(zhǎng)為新裝的空調(diào)室外設(shè)計(jì)的支架，支架可以看作杠桿，以O(shè)為支點(diǎn)，在支架P孔處拉一根鐵線到墻上固定，要使鐵線受到的拉力最小，請(qǐng)從P孔處畫(huà)出鐵線到墻的連線，并畫(huà)出鐵線拉力F的力臂L.例2圖例2答圖

解析：在阻力與阻力臂一定時(shí)，由杠桿平衡條件可知，動(dòng)力臂越大，動(dòng)力越?。蓤D示可知，連接OP，即為力臂L1，過(guò)P點(diǎn)做垂直于OP的作用力F就是最小的力，如答圖所示．

【方法點(diǎn)撥】熟練應(yīng)用杠桿平衡條件，掌握力臂的畫(huà)法即可正確解題，支點(diǎn)與力的作用點(diǎn)的連線為最長(zhǎng)的力臂．典例3★杠桿的平衡條件

例3[2021濟(jì)寧，7]小夢(mèng)在做探究杠桿平衡條件的實(shí)驗(yàn)時(shí)，先在杠桿兩側(cè)掛鉤碼進(jìn)展實(shí)驗(yàn)探究，再用彈簧測(cè)力計(jì)取代一側(cè)的鉤碼繼續(xù)`探究，如下圖，他這樣做的最終目的是()A．便于直接讀出拉力的大小B．便于提供不同方向的拉力C．便于正確認(rèn)識(shí)力臂D．便于測(cè)量力臂的大小例3圖C解析：從支點(diǎn)到力的作用線的距離叫力臂，在杠桿兩側(cè)掛鉤碼，由于重力的方向是豎直向下的，力臂在杠桿上可以直接讀出，當(dāng)用彈簧測(cè)力計(jì)拉，假設(shè)彈簧測(cè)力計(jì)傾斜時(shí)，拉力不再與杠桿垂直，這樣力臂會(huì)發(fā)生變化，相應(yīng)變短，根據(jù)杠桿的平衡條件，力會(huì)相應(yīng)增大，才能使杠桿仍保持平衡，這樣做實(shí)驗(yàn)可以加深學(xué)生對(duì)力臂的正確認(rèn)識(shí)，應(yīng)選C.【方法點(diǎn)撥】合理運(yùn)用杠桿平衡條件進(jìn)展分析，同時(shí)明確拉力傾斜時(shí)力臂會(huì)變小，這也是我們?cè)趯?shí)驗(yàn)中應(yīng)該注意的細(xì)節(jié)．典例4★滑輪和滑輪組

例4[2021泰州，10]如下圖的滑輪組，每個(gè)滑輪重為20N，繩重及摩擦不計(jì)．用它勻速提升重為100N的物體，所用的拉力F是()A．50N

B．60N

C．70N

D．120N解析：圖中繩子股數(shù)n＝2，不計(jì)繩重及摩擦，所以拉力，應(yīng)選B.

【方法點(diǎn)撥】弄清楚繩子的股數(shù)是解決此題的關(guān)鍵．B例4圖學(xué)生隨堂穩(wěn)固1．[教材拓展題]以下簡(jiǎn)單機(jī)械中，屬于省力杠桿的是()C2．[教材拓展題]學(xué)校國(guó)旗桿的頂端裝有定滑輪，如下圖．定滑輪的作用是()A．省力B．省距離C．省力省距離D．可以改變力的方向第2題圖D3．工人們?yōu)榱税徇\(yùn)一個(gè)笨重的機(jī)器進(jìn)入廠房，他們?cè)O(shè)計(jì)了如下圖的四種方案(機(jī)器下方的小圓表示并排放置的圓形鋼管的橫截面)．其中最省力的方案是()解析：在以上四種情況中，BCD都將物體與地面之間的滑動(dòng)摩擦變?yōu)闈L動(dòng)摩擦，減小了物體與地面之間的摩擦力，而A沒(méi)有，所以首先可以排除A.在B中使用的是定滑輪，只能改變力的方向不能省力，其所用力的大小與D是一樣的，都等于物體與地面之間的滾動(dòng)摩擦力．在C中使用的是動(dòng)滑輪，動(dòng)滑輪能夠省一半的力，所以，此時(shí)的拉力等于物體與地面之間滾動(dòng)摩擦力的一半，所以此時(shí)所用的力最小，即最省力，應(yīng)選C.C4．如圖是使用簡(jiǎn)單機(jī)械勻速提升同一物體的四種方式(不計(jì)機(jī)械重和摩擦)，其中所需動(dòng)力最小的是(

)解析：不計(jì)機(jī)械重和摩擦，A圖中，由圖知，,所以；B圖中，滑輪組由三段繩子承擔(dān)，所以；C圖中，由圖知，是定滑輪，不省力，所以；D圖中，根據(jù)杠桿的平衡條件：，所以.由以上分析得D最省力．應(yīng)選D.D5．[教材拓展題]李爺爺用一根撬棒撬石頭，如下圖，他使用的杠桿是一個(gè)選填“省力〞、“費(fèi)力〞或“等臂〞)杠桿，在用力方向不變的情況下李爺爺想用更小的力撬起石頭，則他的手應(yīng)該向選填“遠(yuǎn)離〞或“靠近〞)支點(diǎn)O方向移動(dòng)．第5題圖省力遠(yuǎn)離6．盤(pán)山公路修得彎彎曲曲，宛如盤(pán)龍，如下圖，從物理模型角度看，盤(pán)山公路可看作是，與直線上山的公路相比，盤(pán)山公路的特點(diǎn)是．第6題圖斜面省力費(fèi)距離7．(1)如圖甲是果農(nóng)修剪樹(shù)枝的情景，圖乙是圖甲明亮局部的簡(jiǎn)化圖，F(xiàn)1是剪刀受到的動(dòng)力，B是阻力的作用點(diǎn)．請(qǐng)?jiān)趫D乙中標(biāo)出支點(diǎn)O的位置，并作出阻力F2和動(dòng)力臂L1.(2)請(qǐng)畫(huà)出利用如下圖的滑輪組提升重物時(shí)的兩種繞線方法．第7題圖1第7題圖2如答圖所示

解析：(1)確定支點(diǎn)O，從支點(diǎn)向動(dòng)力作用線引垂線，垂線段的長(zhǎng)度即為動(dòng)力臂；動(dòng)力使杠桿向順時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)，所以阻力應(yīng)使其向逆時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)，由于阻力臂比動(dòng)力臂短，所以阻力大于動(dòng)力，

的線段要長(zhǎng)一些，如答圖1所示．(2)將繩子的一端固定在動(dòng)滑輪的掛鉤上，然后將繩子繞在滑輪組上；將繩子的一端固定在定滑輪的掛鉤上，然后將繩子繞在滑輪組上，如答圖2所示．第7題答圖1第7題答圖2

實(shí)驗(yàn)強(qiáng)化過(guò)關(guān)

實(shí)驗(yàn)探究杠桿的平衡條件

★命題角度：1.杠桿平衡螺母的調(diào)節(jié).2.支點(diǎn)處于杠桿中間.3.調(diào)節(jié)杠桿在水平位置靜止.4.測(cè)量多組數(shù)據(jù)的目的.5.測(cè)力計(jì)從豎直拉杠桿變成傾斜拉杠桿，測(cè)力計(jì)的示數(shù)變化.6.分析數(shù)據(jù)，總結(jié)平衡條件.7.利用平衡條件調(diào)節(jié)杠桿平衡．例[2021黔東南州，19]研究杠桿平衡條件的實(shí)驗(yàn)．例題圖(1)杠桿的位置如圖a所示，此時(shí)應(yīng)調(diào)節(jié)杠桿兩端的螺母使其向選填“左〞或“右〞)移動(dòng)，使杠桿在水平位置平衡，實(shí)驗(yàn)時(shí)，施加的動(dòng)力和阻力的方向都是豎直方向，這樣做的好處是．(2)某同學(xué)通過(guò)屢次實(shí)驗(yàn)操作及數(shù)據(jù)分析，得出杠桿平衡的條件是：動(dòng)力×動(dòng)力作用點(diǎn)到支點(diǎn)的距離＝阻力×阻力作用點(diǎn)到支點(diǎn)的距離．你認(rèn)為他的結(jié)論(選填“可靠〞或“不可靠〞)；理由是

右便于測(cè)量力臂不可靠杠桿在水平位置平衡，并且動(dòng)力和阻力垂直作用在杠桿上，此時(shí)動(dòng)力臂和阻力臂都在杠桿上，“動(dòng)力×支點(diǎn)到動(dòng)力作用點(diǎn)的距離＝阻力×支點(diǎn)到阻力作用點(diǎn)的距離〞成立；當(dāng)動(dòng)力和