專題13簡單機(jī)械（講義）（解析版）目錄考情分析TOC\o"13"\h\u 3知識建構(gòu) 3考點一杠桿 4夯基·必備基礎(chǔ)知識梳理 4提升·必考題型歸納 8考向01杠桿、杠桿五要素與杠桿作圖 8考向02杠桿平衡條件 9考向03杠桿平衡條件的應(yīng)用 11考向04杠桿分類 14考點二滑輪 16夯基·必備基礎(chǔ)知識梳理 16提升·必考題型歸納 18考向01定滑輪與動滑輪 18考向02滑輪組及其繞繩方式 21考向03滑輪組的計算 23考向04斜面與輪軸 25

一、課標(biāo)考點分析考點內(nèi)容課標(biāo)要求命題預(yù)測杠桿及其應(yīng)用了解人類使用機(jī)械的歷程，了解機(jī)械的使用對社會發(fā)展的作用，知道簡單機(jī)械，會使用簡單機(jī)械改變力的大小和方向，通過實驗探究并了解杠桿的平衡條件《簡單機(jī)械》是人類社會在生產(chǎn)生活中所經(jīng)常使用的工具，對本單元的學(xué)習(xí)和考查應(yīng)立足于社會實踐。所以，考題也會從社會實踐中對這些工具的使用入手。本單元?？碱}型有：選擇題、填空題、作圖題、實驗探究題、計算題和綜合題等。主要命題點有：杠桿及其應(yīng)用、杠桿作圖、探究杠桿的平衡條件、滑輪與滑輪組、滑輪組的應(yīng)用與計算、斜面等杠桿作圖杠桿的分類探究杠桿的平衡條件定滑輪、動滑輪與滑輪組滑輪組的應(yīng)用滑輪組的相關(guān)計算斜面及其應(yīng)用二、考情分析《簡單機(jī)械》是力學(xué)的重點內(nèi)容，也是必考內(nèi)容。本單元考題在中考試卷中所占分值一般在26分之間。對本單元的考查，從出現(xiàn)概率看，主要有：杠桿及其應(yīng)用、杠桿作圖、探究杠桿的平衡條件、滑輪組的應(yīng)用與計算、滑輪與滑輪組、斜面等。一、杠桿1.認(rèn)識杠桿概念釋義杠桿一根硬棒，在力的作用下能繞著固定點O轉(zhuǎn)動，這根硬棒就是杠桿硬棒成為杠桿的條件（1）要有力的作用；例如，撬棒在沒有使用時只是一根硬棒，而不是一個杠桿；（2）能繞固定點轉(zhuǎn)動。杠桿在力的作用下，是繞固定點轉(zhuǎn)動的，不是整體向某個方向運(yùn)動的；（3）是硬的。受力不發(fā)生形變或不易發(fā)生形變杠桿五要素支點：杠桿繞著轉(zhuǎn)動的點，用“O”表示動力：使杠桿轉(zhuǎn)動的力，用“F1”表示阻力：阻礙杠桿轉(zhuǎn)動的力，用“F2”表示動力臂：從支點到動力作用線的距離，用“l(fā)1”表示阻力臂：從支點到動力作用線的距離，用“l(fā)2”表示2.對杠桿五要素的理解3.杠桿作圖（1）力臂的畫法步驟畫法圖示第一步：確定支點O先假設(shè)杠桿轉(zhuǎn)動，則杠桿上相對靜止的點即為支點第二步：確定動力和阻力的作用線從動力、阻力作用點沿力的方向分別畫直線或反向延長線即動力、阻力的作用線第三步：畫出動力臂和阻力臂，并標(biāo)注從支點向力的作用線作垂線段，在垂線段旁標(biāo)注力臂的名稱（2）畫杠桿的力臂時需要注意的事項①力臂是支點到力的作用線的距離，是支點到力的作用線的垂線段，不能把力的作用點到支點的距離作為力臂，不要出現(xiàn)如圖所示的錯誤。②如圖所示，當(dāng)表示力的線段比較短時，過支點無法直接作出垂線段，可將力的作用線延長，然后過支點作延長線的垂線段，即為力臂。注意延長部分要用虛線表示，相當(dāng)于數(shù)學(xué)作圖中的輔助線。（3）已知力臂畫力步驟畫法圖示第一步：確定力的作用線根據(jù)動力作用線必然經(jīng)過動力臂的末端點(支點O是動力臂的起始端點)并且與動力臂垂直，畫一條經(jīng)過動力臂末端點且垂直于動力臂的直線，這就是動力作用線第二步：確定力的作用點動力必然作用在杠桿上，所以動力作用線與杠桿的交點就是動力作用點第三步：畫出力的方向，并標(biāo)注動力與阻力使杠桿轉(zhuǎn)動的方向相反，而該杠桿的阻力F?使杠桿逆時針轉(zhuǎn)動,則動力F?應(yīng)使杠桿順時針轉(zhuǎn)動,即F?的方向向下二、杠桿平衡條件1.杠桿平衡：當(dāng)杠桿處于靜止?fàn)顟B(tài)或勻速繞支點轉(zhuǎn)動狀態(tài)時，說明杠桿處于平衡狀態(tài)。2.實驗探究：杠桿的平衡條件實驗?zāi)康?1)知道什么是杠桿的平衡；(2)通過實驗得出杠桿的平衡條件；(3)體驗利用歸納法得出杠桿平衡條件的過程提出問題在學(xué)習(xí)二力平衡時，如果作用在物體上的幾個力相互平衡，物體就處于平衡狀態(tài)。因為杠桿會轉(zhuǎn)動，所以杠桿在動力和阻力作用下靜止時，與二力平衡的情況是不同的，杠桿平衡不僅與力的大小有關(guān)，還可能與力的作用位置有關(guān)猜想與假設(shè)一般情況下，當(dāng)杠桿靜止或勻速轉(zhuǎn)動時，我們就說此時杠桿處于平衡狀態(tài)，對杠桿處于平衡狀態(tài)時，動力、動力臂、阻力、阻力臂之間存在的關(guān)系，我們可作出如下猜想：A.動力+動力臂=阻力+阻力臂B.動力動力臂=阻力阻力臂實驗設(shè)計杠桿是否平衡是由動力、阻力、動力僻和阻力臂共同決定的。為了探究其平衡條件,可以在杠桿處于靜止?fàn)顟B(tài)時,分別測出動力F?、阻力F?、動力臂l1和阻力臂l?,然后經(jīng)過大量數(shù)據(jù)的對比、分析、歸納得出杠桿的平衡條件實驗步驟(1)調(diào)節(jié)杠桿兩端的平衡螺母,使杠桿在不掛鉤碼時，在水平位置保持平衡；(2)在支點兩側(cè)掛上不同數(shù)量的鉤碼，移動鉤碼的位置，使杠桿再一次在水平位置平衡，如圖所示。這時杠桿兩側(cè)受到的作用力分別等于兩側(cè)鉤碼所受的重力，力臂為懸掛點到支點的距離；(3)設(shè)右側(cè)鉤碼對杠桿施加的力為動力F?,左側(cè)鉤碼對杠桿施加的力為阻力F?,測出杠桿平衡時的動力臂l?和阻力臂l?,把F?、F?、l?、l?的數(shù)值填入表格中。實驗序號動力F?/N動力臂l?/cm動力×動力臂/(N·cm)阻力F?/N阻力臂l?/cm阻力×阻力臂/(N·cm)11.010100.5201022.015301.5203034.010402.02040…(4)改變鉤碼個數(shù)和位置,多做幾次實驗（避免偶然性）,將實驗得到的數(shù)據(jù)填入表格中實驗結(jié)論分析實驗數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)每次杠桿平衡時，動力與動力臂的乘積總是等于阻力與阻力臂的乘積，即動力×動力臂＝阻力×阻力臂，或F?l?=F?l?4.杠桿平衡條件的應(yīng)用(2)應(yīng)用杠桿平衡條件時需注意的問題①應(yīng)用公式計算時，單位要統(tǒng)一，即動力和阻力的單位要統(tǒng)一，動力臂和阻力臂的單位要統(tǒng)一；②當(dāng)杠桿平衡且力和力臂的乘積一定時，動力和動力臂的大小成反比，即動力臂越長，越省力。5.杠桿最小力作圖在求解最小力問題時，我們不能受思維定式的影響，只想到F要作用在AO段，出現(xiàn)如圖丙所示的錯誤。實際上，在討論杠桿中的最小力問題時，如果力的作用點沒有預(yù)先設(shè)定，可以在杠桿上任意處選擇。三、杠桿平衡條件杠桿的分類：根據(jù)動力臂與阻力臂的關(guān)系，可將杠桿分為三類——省力杠桿、費(fèi)力杠桿、等臂杠桿。不同的杠桿可以滿足人們不同的需求。省力杠桿費(fèi)力杠桿等臂杠桿示意圖力臂的大小關(guān)系力的大小關(guān)系杠桿轉(zhuǎn)動時力所移動距離的大小關(guān)系動力F1移動的距離大于阻力F2移動的距離動力F1移動的距離小于阻力F2移動的距離動力F1移動的距離等于阻力F2移動的距離特點省力但費(fèi)距離費(fèi)力但省距離即不省力也不省距離，既不費(fèi)力也不費(fèi)距離應(yīng)用撬棒、開酒瓶的起子、扳手、鋼絲鉗等釣魚竿、鑷子、筷子、理發(fā)剪子等。托盤天平、蹺蹺板考向01杠桿、杠桿五要素與杠桿作圖（1）（1）支點是杠桿繞固定點轉(zhuǎn)動的點，所以判斷支點位置關(guān)鍵是看杠桿繞著哪個點轉(zhuǎn)動；（2）力臂作圖（畫力臂的方法）：1）找到支點，確定力的作用點和方向；2）作出力的作用線；3）從支點向力的作用線作垂線段；4）標(biāo)出力臂。（3）最小力作圖：找最長動力臂的方法：根據(jù)杠桿平衡條件畫出最小力的實質(zhì)是尋找最長力臂。1)如果動力作用點已經(jīng)給出，則支點到動力作用點的距離就是可作出的最長的動力臂；2)如果動力作用點沒有確定，則選擇杠桿上離支點最遠(yuǎn)的點作為動力作用點，支點到動力作用點的距離即為可作出的最長的動力臂?！纠?】如圖所示，開瓶器開啟瓶蓋時，可看作是（）。A．以A為支點的費(fèi)力杠桿B．以A為支點的省力杠桿C．以B為支點的費(fèi)力杠桿D．以B為支點的省力杠桿【答案】B?！窘馕觥拷?jīng)驗告訴我們，開啟瓶蓋時，瓶蓋中的B點被撬起，故B點是阻力的作用點；在開啟的過程中，開瓶器繞A點轉(zhuǎn)動，故A是支點。在整個過程中，動力臂大于阻力臂，故它是省力杠桿，因此開瓶器開啟瓶蓋時，可看作是以A為支點的省力杠桿，故ACD不符合題意，B符合題意。故選B?！咀兪?1】請在圖中畫出使杠桿ABC保持平衡的最小動力F1及其力臂l1的示意圖?！窘馕觥肯却_定最長的力臂，即連接OA，則最長的動力臂為l1，然后過動力作用點A，做垂直于l1的作用力F1，如圖所示：【變式12】用一根鋼棒撬動地面上的一塊大石頭，如圖所示，請你在圖中作出最省力時的動力方向F并標(biāo)出相應(yīng)支點O的位置?！窘馕觥坑蓤D可知，當(dāng)杠桿與地面的接觸點為支點時，作用在O點的動力力臂最大，此時動力最小為F，力垂直于杠桿向上，如圖所示：考向02杠桿平衡條件探究杠桿平衡條件考向：探究杠桿平衡條件考向：（1）試驗前杠桿不平衡應(yīng)如何調(diào)節(jié)：調(diào)節(jié)兩端平衡螺母；（2）橫梁不在水平位置，左端翹起：平衡螺母左移；（3）杠桿的支點在中間位置目的：為了消除杠桿自重影響；（4）兩側(cè)掛上鉤碼后判斷是否平衡：根據(jù)平衡條件判斷；（5）力或力臂的計算：根據(jù)杠桿平衡條件進(jìn)行計算；（6）讓杠桿處于靜止?fàn)顟B(tài)：方便進(jìn)行實驗?！纠?】如圖是小李和小王利用刻度均勻的輕質(zhì)杠桿探究“杠桿的平衡條件”實驗。（1）實驗前沒掛鉤碼時，杠桿靜止的位置如圖甲所示，此時應(yīng)將螺母向_____調(diào)節(jié)，使杠桿在水平位置平衡；（2）杠桿平衡后，小李在左右兩側(cè)分別掛上鉤碼，如圖乙所示，松手后杠桿的______端會下沉；（3）接著，小李和小王又分別設(shè)計了兩種實驗方案，小李的方案如圖丙所示，小王的方案如圖丁所示。你認(rèn)為______的實驗方案更好，請說明你的理由______；（4）實驗中小王發(fā)現(xiàn)：如果在杠桿的O點用彈簧測力計施加一個向上的力，這個力在探究實驗時是否影響到杠桿的平衡？請說明理由______。【答案】右；左；小李；圖丙中彈簧測力計的力與力臂垂直，力臂在杠桿上便于測量；見解析?！窘馕觥浚?）杠桿右端偏高，平衡螺母應(yīng)向上翹的右端移動，使杠桿在水平位置平衡，這樣力臂在杠桿上，便于測量力臂大小，同時消除杠桿自重對杠桿平衡的影響。（2）設(shè)杠桿每個格的長度為L，每個鉤碼的重力為G，根據(jù)杠桿的平衡條件有4G×2L>2G×3L左端大，故左端下沉；要使杠桿重新在水平位置平衡，如果不改變鉤碼總個數(shù)和懸掛點位置，只需要將左側(cè)的鉤碼去掉一個即可平衡。（3）由圖可知，彈簧測力計在圖丙的力與杠桿垂直，力臂在杠桿上便于測量，圖丁的力不與杠桿垂直，力臂不方便測量，故圖丙好。（4）杠桿在O點施加一個向上的力，這個力過杠桿的支點，力臂為零，這個力在探究杠桿平衡時不會影響到杠桿的平衡?！咀兪?1】在“探究杠桿平衡條件”實驗中：（1）如圖甲所示，應(yīng)調(diào)節(jié)杠桿兩端的___________，使杠桿在水平位置平衡。（2）如圖乙所示，在A點懸掛4個鉤碼，在B點用彈簧測力計豎直向下拉杠桿，使杠桿再次水平平衡，此時測力計示數(shù)為_______N。（3）如圖丙所示，在杠桿左邊C點掛3個鉤碼，要使杠桿再次水平平衡，應(yīng)在杠桿右邊D點掛____個鉤碼。（實驗中所用鉤碼均相同）【答案】平衡螺母；2；2。【解析】（1）杠桿在使用之前應(yīng)該進(jìn)行調(diào)平，此時甲圖中杠桿未在水平位置平衡，則需要通過調(diào)節(jié)平衡螺母，使杠桿在水平位置平衡。（2）如圖乙，彈簧測力計分度值為0.1N，此時讀數(shù)為2N。（3）設(shè)每個鉤碼重力均為G，在D點懸掛n個鉤碼，則由杠桿平衡條件可得3G×lCO=nG×lDO解得n=2即應(yīng)在杠桿右邊D點掛2個鉤碼?！咀兪?2】在：“探究杠桿平衡條件”的實驗中：（1）為方便測量力臂，實驗前應(yīng)先調(diào)節(jié)杠桿兩端的平衡螺母，使之在______位置平衡；（2）如圖1，此時杠桿處于平衡狀態(tài)，如果在杠桿兩端各掛一個相同的鉤碼，杠桿將______（選填“保持平衡”“順時針轉(zhuǎn)動”或“逆時針轉(zhuǎn)動”）；（3）如圖2是一個加寬的杠桿裝置，此時杠桿處于平衡狀態(tài)。若只將左側(cè)的鉤碼改掛到A點正上方的B點，力臂是線段______（選填“OA”“OB”或“AB”），此時杠桿______（選填“仍能”或“不能”）保持平衡?！敬鸢浮克?；順時針轉(zhuǎn)動；OA；仍能?！窘馕觥浚?）[1]實驗前應(yīng)先調(diào)節(jié)杠桿兩端的平衡螺母，使其在水平位置平衡，以便于測量力臂。（2）[2]由于左邊的力臂小于右邊的力臂，加上相同的鉤碼后，左邊力臂與鉤碼重力之積小于右邊力臂與鉤碼重力之積，故杠桿順時針轉(zhuǎn)動。（3）[3][4]力臂仍然為OA，因為力臂是支點到力臂的作用線的距離，故力臂是OA；由于力臂大小不變，鉤碼重力不變，右邊的力臂和鉤碼的重力之積不變，故仍然平衡?？枷?3杠桿平衡條件的應(yīng)用利用杠桿平衡條件解決實際問題的步驟：利用杠桿平衡條件解決實際問題的步驟：（1）轉(zhuǎn)化：分析受力情況，找出支點，然后找出動力和阻力、動力臂和阻力臂，將實際物體轉(zhuǎn)化成杠桿模型；（2）標(biāo)量：畫出杠桿模型示意圖，在圖中標(biāo)明動力、阻力、動力臂、阻力臂；（3）計算：根據(jù)已知條件，利用杠桿平衡條件分析求解?！纠?】如圖甲所示，AB為輕質(zhì)杠桿，AC為輕質(zhì)硬棒且與力傳感器相連，圖乙是物體M從A點開始向右勻速運(yùn)動過程中力傳感器讀數(shù)大小與時間的關(guān)系圖像，則物體M的質(zhì)量大小為________g；已知OA的長度為30cm，OB足夠長，AC能承受的最大彈力大小為15N，若要桿不斷，物體從A點開始運(yùn)動時間最長為___________s（g=10N/kg）?！敬鸢浮?000；12.5?！窘馕觥縖1]從圖乙可以看到，一開始時，力傳感器讀數(shù)大小是10N，由于AB為輕質(zhì)杠桿，AC為輕質(zhì)硬棒，不考慮它們的質(zhì)量，不考慮它們的重力，那么這個力傳感器讀數(shù)大小就是等于物體M的重力大小，則根據(jù)可知，物體M的質(zhì)量物體M的質(zhì)量是1000g。[2]從圖乙可以看到，物體從A點開始運(yùn)動，到第5s時，力傳感器讀數(shù)大小是零，即A端沒有壓力，那么物體M就應(yīng)該是在O點，這時物體M對輕質(zhì)杠桿AB壓力的力臂大小是零，運(yùn)動時間是5s，這段時間通過的路程則物體M勻速運(yùn)動的速度物體M勻速運(yùn)動的速度是0.06m/s；然后繼續(xù)向右運(yùn)動，物體M對輕質(zhì)杠桿AB壓力的力臂在變大，直到AC能承受的最大彈力大小為15N，根據(jù)杠桿的平衡條件可知其中的F是最大彈力15N，lx是物體M相對于O點往右移動的距離，代入數(shù)據(jù)解得那么直到AC能承受的最大彈力大小為15N時，物體M相對于O點往右移動的距離是0.45m，物體M勻速運(yùn)動的速度是0.06m/s，則物體M相對于O點往右移動的時間物體M相對于O點往右移動的時間是7.5s，由上述可知，在OA段移動時，需要的時間是5s，則物體從A點開始運(yùn)動時間最長為；物體從A點開始運(yùn)動時間最長為12.5s。【變式31】“節(jié)約用水，人人有責(zé)”，應(yīng)養(yǎng)成隨手關(guān)閉水龍頭的好習(xí)慣。水龍頭手柄可視為如圖所示杠桿，O為支點，F(xiàn)為阻力，分別用力沿a、b、c、d方向關(guān)閉水龍頭，其中用力最小的是（）。A．AB．BC．CD．d【答案】B?！窘馕觥扛鶕?jù)杠桿平衡的條件，阻力和阻力臂不變，動力的力臂最大時，動力最小，所以用力沿b方向關(guān)閉水龍頭時，動力臂最大，用力最小，故ACD不符合題意，B符合題意。故選B?！咀兪?2】桿秤是人類發(fā)明的各種衡器中歷史最悠久的一種，映射出中國古代勞動人民的聰明才智。如圖是桿秤的示意圖，秤鉤上不掛物體，提起秤紐，當(dāng)秤砣移動到C點時，桿秤剛好水平平衡，C點就是桿秤的________，桿秤上的刻度是________（選填“均勻”或“不均勻”）的。某標(biāo)準(zhǔn)桿秤的秤砣質(zhì)量為1kg，秤和秤鉤的總質(zhì)量為0.5kg，O點為提紐懸點，OC=4cm，OD=10cm，要稱量真實質(zhì)量為2.0kg的物體，則秤砣離O點___________cm。如因長期使用，秤砣磨損，質(zhì)量變?yōu)?.8kg，再測真實質(zhì)量2.0kg的物體時，稱出來的質(zhì)量為___________kg。【答案】0刻度線；均勻；24；2.5?！窘馕觥縖1][2]如圖所示：秤鉤上不掛物體，提起秤紐，當(dāng)秤砣移動到C點時，桿秤剛好水平平衡，此時C點就是桿秤的0刻度線，桿秤、秤鉤的總自重為G0，重心在A點，不掛重物，秤砣在0刻度線位置時，桿秤在水平位置平衡，根據(jù)杠桿的平衡條件得G0×OA=G秤砣×OC①當(dāng)在秤鉤掛重物Gx時，秤砣移動到距離零刻度線l處時，杠桿在水平位置平衡，根據(jù)杠桿的平衡條件得G0×OA+Gx×OD=(OC+l)G秤砣②由①和②得到則l與Gx成正比，故此桿秤刻度是均勻的。[3]秤桿和秤盤的重心為A，當(dāng)杠桿平衡時秤砣放在C點，根據(jù)杠桿的平衡條件可知G秤×OA=G砣×OCm秤g×OA=m砣g×OC，0.5kg×OA=1kg×4cm，OA=8cm使用1kg秤砣（正常情況下），設(shè)秤砣到O點的距離L，根據(jù)杠桿的平衡條件可知m物g×OD+m秤g×OA=m砣g×L2kg×g×10cm+0.5kg×g×8cm=1kg×g×L，L=24cm，即秤砣離O點是24cm。[4]秤砣磨損，質(zhì)量變?yōu)?.8kg，設(shè)秤砣到O點的距離L′，根據(jù)杠桿的平衡條件可知m物g×OD+m秤g×OA=m砣g×L′2kg×g×10cm+0.5kg×g×8cm=0.8kg×g×L′，L′=30cm此桿秤刻度是均勻的，秤砣離O點是24cm，對應(yīng)物體的質(zhì)量是2kg，桿秤1cm對應(yīng)的質(zhì)量為秤砣到O點的距離是30cm，對應(yīng)的質(zhì)量為?？枷?4杠桿分類判斷杠桿種類的方法判斷杠桿種類的方法:(1)通過動力臂和阻力臂的大小關(guān)系判斷：對于較復(fù)雜的杠桿，可先在圖上找到動力臂和阻力臂，然后比較力臂的大小關(guān)系；(2)從應(yīng)用目的上進(jìn)行判斷：省力杠桿一般在阻力很大的情況下使用，以達(dá)到省力的目的，而費(fèi)力杠桿在阻力不大的情況下使用，目的是省距離。【例4】如圖是常用的一些工具，它給我們帶來了很多便利。其中屬于費(fèi)力杠桿的是（）。A．核桃夾B．食品夾C．園藝剪刀D．天平【答案】B。【解析】A．核桃夾在使用過程中，動力臂大于阻力臂，是省力杠桿，故A不符合題意；B．食品夾使用時動力臂小于阻力臂，屬于費(fèi)力杠桿，故B符合題意；C．園藝剪刀在使用過程中，動力臂大于阻力臂，是省力杠桿，故C不符合題意；D．天平在使用過程中，動力臂等于阻力臂，是等臂杠桿，故D不符合題意。故選B?！咀兪?1】學(xué)校舉行升旗儀式時，旗桿上端的滑輪相當(dāng)于一個杠桿，下列工具和它是同一類的是（）。A．釣魚竿B．開瓶器C．天平D．鑷子【答案】C?！窘馕觥可鞎r旗桿上的定滑輪屬于等臂杠桿。A．釣魚竿在使用時動力臂小于阻力臂，是費(fèi)力杠桿，故A不符合題意；B．開瓶器在使用過程中，動力臂大于阻力臂，是省力杠桿，故B不符合題意；C．天平的動力臂等于阻力臂，是等臂杠桿，故C符合題意；D．鑷子在使用時動力臂小于阻力臂，是費(fèi)力杠桿，故D不符合題意。故選C?！咀兪?2】如圖所示，一塊厚度、密度均勻的長方形玻璃板平放在水平地面上，分別用豎直向上的拉力F甲、F乙拉在長短不同的兩端的中央位置，使該端抬離地面，下列說法正確的是（）A．F甲>F乙，因為甲方法的動力臂短B．F甲<F乙，因為乙方法的動力臂長C．F甲>F乙，因為乙方法的阻力臂短D．F甲=F乙，因為動力臂都是阻力臂的2倍【答案】D?！窘馕觥績纱翁鹚喟甯軛U的示意圖如下圖所示：兩種情況下，動力克服的都是水泥板的重力，對于形狀規(guī)則質(zhì)地均勻的物體，其重心都在其幾何中心上，所以阻力臂都等于動力臂的二分之一，根據(jù)杠桿的平衡條件所以前后兩次所用的力相同，故D符合題意，ABC不符合題意。故選D?？键c二滑輪一、定滑輪與動滑輪1.定滑輪和動滑輪的實質(zhì)種類定義實質(zhì)示意圖作用分析定滑輪輪的中心軸不隨物體移動能夠連續(xù)轉(zhuǎn)動的等臂杠桿如圖所示，定滑輪兩邊的力的方向與輪相切，定滑輪的中心為杠桿的支點，動力臂和阻力臂相等,且都等于輪的半徑r,所以使用定滑輪時不省力，但可以改變力的方向動滑輪輪的中心軸隨物體一起移動動力臂是阻力臂二倍的杠桿如圖所示，重物的重力作用線通過滑輪中心軸，滑輪的“支點”位于繩與輪相切的點O,因此動力臂等于直徑(2r),阻力臂等于半徑r,動力臂是阻力臂的二倍，所以理論上動滑輪能省一半的力，但不能改變力的方向2.幾種常見情況中的等量關(guān)系（圖中物體均做勻速直線運(yùn)動，忽略繩重及摩擦）圖示等量關(guān)系定滑輪F=G，s繩=s物，v繩=v物F=f，s繩=s物，v繩=v物（其中，f為物體所受的摩擦力）動滑輪二、滑輪組1.滑輪組：定滑輪和動滑輪組合在一起的裝置。使用滑輪組既可以省力，又可以改變力的方向，但要費(fèi)距離。2.確定承擔(dān)物重繩子段數(shù)n的方法：在動滑輪與定滑輪之間畫一條虛線，將它們隔離開，只計算繞在動滑輪上的繩子段數(shù)，在圖甲中，有兩段繩子吊著動滑輪，n=2，圖乙中有三段繩子吊著動滑輪，n=3。4.費(fèi)距離情況：用滑輪組提升物體時，雖然省了力，但是費(fèi)距離，滑輪組用幾段繩子提起物體，繩子自由端移動的距離就是物體升高距離的幾倍。設(shè)物體升高的距離為h，則繩子自由端移動的距離為s=nh(n表示該擔(dān)物重的繩子段數(shù))。5.滑輪組的組裝(2)滑輪組的繞繩方法：滑輪組繞繩采用“奇動偶定”的原則.即當(dāng)承重繩子的段數(shù)為奇數(shù)時，繩子的固定端在動滑輪上；當(dāng)承重繩子的段數(shù)為偶數(shù)時，繩子的固定端在定滑輪上。三、輪軸與斜面1.輪軸(1)輪軸：由具有共同轉(zhuǎn)動軸的大輪和小輪組成的簡單機(jī)械。通常把大輪叫輪，小輪叫軸。使用輪軸能省力，還能改變力的方向(如圖所示)。(2)輪軸的實質(zhì)：輪軸相當(dāng)于一個可連續(xù)轉(zhuǎn)動的杠桿，支點在輪軸的軸線上，如圖所示。(4)輪軸的特點：當(dāng)動力作用在輪上，阻力作用在軸上時，因l?>l?,故F?<F?,此時使用輪軸省力，費(fèi)距離；當(dāng)動力作用在軸上，阻力作用在輪上時，因l?<l?,故F?>F?,此時使用輪軸費(fèi)力，但省距離。注意：不要錯誤地認(rèn)為使用輪軸一定省力，關(guān)鍵要看動力是施加在輪上還是施加在軸上。2.斜面(1)如圖所示，向車上裝重物時常用木板搭成斜面，把重物推上車。斜面是一種可以省力的簡單機(jī)械，但費(fèi)距離。考向01定滑輪與動滑輪判斷滑輪類型的方法判斷滑輪是定滑輪還是動滑輪，關(guān)鍵看它的軸是否和被拉物體一起移動，若一起移動，則滑輪為動滑輪；若不一起移動，則為定滑輪判斷滑輪類型的方法判斷滑輪是定滑輪還是動滑輪，關(guān)鍵看它的軸是否和被拉物體一起移動，若一起移動，則滑輪為動滑輪；若不一起移動，則為定滑輪。另外，定滑輪常常會固定在其他不動的物體上，我們也可依據(jù)這一特點來判斷滑輪是否為定滑輪?！纠?】關(guān)于動滑輪和定滑輪的特點，下列結(jié)論正確的是（）。A．動滑輪不能改變施力方向B．定滑輪不能改變施力方向C．動滑輪不能省力D．定滑輪能省一半力【答案】A。【解析】AC．動滑輪的動力臂是阻力臂的2倍的杠桿，使用動滑輪能省一半的力，不能改變動力方向，故A正確，C錯誤；BD．使用定滑輪不能省力，是因為定滑輪是等臂杠桿，動力臂等于阻力臂，動力就等于阻力，能改變動力方向，故BD錯誤。故選A。【變式11】如圖，甲、乙實驗可以得出“定滑輪不能省力”這一結(jié)論。小敏想通過一次實驗既得出結(jié)論，又能直接顯示出鉤碼的重力大小，于是在左側(cè)加上一個相同的彈簧測力計（彈簧測力計重力不能忽略、繩和滑輪之間摩擦不計）。下列四套裝置中能實現(xiàn)的是（）。A． B． C． D．【答案】D。【解析】AC．在AC兩圖中，鉤碼掛在拉環(huán)上（即左邊測力計倒置使用），因為彈簧測力計本身有重力，所以此時測力計顯示的示數(shù)等于測力計自身的重力與鉤碼重力之和，則不能直接顯示出鉤碼的重力大小，故AC項不符合題意；B．在B圖中，鉤碼掛在掛鉤上（即左邊測力計正常使用），所以能直接顯示出鉤碼的重力大小，右邊的測力計倒置使用，此時右邊測力計的示數(shù)等于左邊測力計的重力與鉤碼重力之和，而左邊測力計的示數(shù)等于鉤碼的重力，所以兩邊測力計的示數(shù)不相等，不能得出正確結(jié)論，故B項不符合題意；手拉右邊測力計的掛鉤，由力的平衡條件可得，右邊測力計的示數(shù)（即測力計受到向下的拉力）為能得出正確結(jié)論，故D項符合題意。故選D?！咀兪?2】如圖所示，小明在“探究動滑輪工作特點”的實驗中，滑輪第一次受到F1的作用，第二次受到豎直向上F2的作用，物體都被勻速向上提起。已知物體重力為G物。若不計摩擦和繩重，則下列說法正確的是（）。A．該實驗中，需要測量的物理量只有物重G物和測力計示數(shù)F；B．F2=G物；C．F1的力臂為OA；D．F1<F2【答案】C?！窘馕觥緼．應(yīng)測出滑輪與物體的總重，故A錯誤；B．第二次拉力等于滑輪與物體總重的一半，故B錯誤；C．力臂是支點到力的作用線的距離，故C正確；D．F1力臂小于F2力臂，力較大，故D錯誤。故選C?！咀兪?3】如圖所示，升旗桿頂部有一個_____滑輪（“定”或“動”），使用它_____（選填：“能”、“不能”）省力，它的優(yōu)點是_____。【答案】定；不能；改變動力的方向?！窘馕觥縖1]由圖可知，升旗桿頂部的滑輪的位置固定不變，屬于定滑輪；[2][3]定滑輪的動力臂和阻力臂都等于滑輪的半徑，所以定滑輪的實質(zhì)是一個等臂杠桿；不能省力；但能改變動力的方向?？枷?2滑輪組及其繞繩方式【例2】如圖所示，要求通過滑輪組用最小的力提升重物，請用筆畫線組裝滑輪組。【解析】由一個動滑輪和定滑輪組成的滑輪組，最多可以由三段繩子承擔(dān)重物，此時滑輪組用最小的力可以提升重物，如圖所示：【變式21】如圖所示，小寶同學(xué)想把被臺風(fēng)刮倒的甲樹拉正，他把繩子的一端系在乙樹上，然后繞過甲樹用力拉繩子，這樣做有______段繩子拉甲樹。如果不計繩重和摩擦，甲樹受到300牛拉力，則小寶對繩子的拉力為______牛，乙樹受到的拉力為______牛?！敬鸢浮?；150；150?！窘馕觥縖1]他把繩子的一端系在乙樹上，然后繞過甲樹用力拉繩子，如圖所示，這樣相當(dāng)于一個動滑輪，有2段繩子拉甲樹。[2][3]如果不計繩重和摩擦，甲樹受到300牛拉力，由于n=2，則小寶對繩子的拉力為【變式22】用如圖所示的滑輪組勻速提起重1000N的物體，每個滑輪重100N，拉力F為______N；如果要用275N的拉力提升同一個重物，滑輪組承擔(dān)重物的繩子的段數(shù)應(yīng)為______段。（不計摩擦和繩重）【答案】300；5?！窘馕觥縖1]不計摩擦和繩重，由圖可知，滑輪組由4段繩子承擔(dān)物重，則拉力大小[2]如果要用275N的拉力提升同一個重物，滑輪組承擔(dān)重物的繩子的段數(shù)；所以滑輪組承擔(dān)重物的繩子的段數(shù)應(yīng)為5段?？枷?3滑輪組的計算（4）反向滑輪組的受力分析：較復(fù)雜的滑輪組，常常不能直接用滑輪組公式進(jìn)行分析、求解，故需要用受力分析法求解滑輪組中力的大小。此時，一般以滑輪或物體為研究對象，沿豎直方向或水平方向進(jìn)行受力分析，根據(jù)物體受力平衡的條件進(jìn)行求解，如圖所示?！纠?】如圖所示，質(zhì)量為960kg、底面積為0.5m2的石材A放在水平地面上，利用滑輪組水平拉動A，使其在20s的時間內(nèi)勻速向墻靠近了4m，水平拉力F＝500N，不計繩、滑輪組的質(zhì)量以及繩與滑輪組之間的摩擦，（4）反向滑輪組的受力分析：較復(fù)雜的滑輪組，常常不能直接用滑輪組公式進(jìn)行分析、求解，故需要用受力分析法求解滑輪組中力的大小。此時，一般以滑輪或物體為研究對象，沿豎直方向或水平方向進(jìn)行受力分析，根據(jù)物體受力平衡的條件進(jìn)行求解，如圖所示。（1）物體A的重力；（2）物體A的移動速度；（3）物體A對水平地面的壓強(qiáng)?！敬鸢浮浚?）9.6×103N；（2）0.2m/s；（3）1.