1、第七单元 简单机械 功和机械能第 13 讲 简单机械本讲内容在近两年的中考中所占比重较大，主要考查“杠杆的平衡条件”的探究、杠杆的种类，本讲内容几乎在所有题型里考查，学生需高度重视1.通过探究杠杆平衡条件实验，知道杠杆在实际生活中的应用并根据杠杆平衡条件进行简单计算.来源:gkstk.Com2.通过实验知道滑轮及滑轮组的优势和缺点，能将滑轮组应用于实际生活.考试说明来源:学优高考网来源 :学优高考网 来源:gkstk.Com来源:学优高考网3.能对斜面的机械效率进行探究.杠杆五要素和平衡条件1杠杆的五要素和平衡条件定义 一根硬棒，在力的作用下绕着_转动的硬棒叫做杠杆支点 如图所示，杠杆绕着_，
2、用字母_表示动力 如图所示，使杠杆_的力，用字母_表示阻力 如图所示，_杠杆转动的力，用字母_来表示动力臂 如图所示，从支点到_的_，用字母 l1 表示五要素阻力臂 如图所示，从支点到_的_，用字母 l2 表示探究过程实验前调节杠杆两端的平衡螺母，使杠杆在水平位置平衡，目的是消除杠杆自身重力对实验的影响，实验中使杠杆在水平位置平衡，目的是方便从杠杆上直接读出力臂动力动力臂= 阻力阻力臂结论F1l1 = F2l2探究杠杆平衡条件说明 为了消除实验中错误的结论：动力支点到动力作用点的距离=阻力支点到阻力作用点的距离，可用弹簧测力计代替一侧钩码斜拉杠杆【提示】 画力臂：(1)先在杠杆示意图上确定出支
3、点； (2)画出动力作用线和阻力作用线；(3)最后从支点向力的作用线引垂线2杠杆的分类力臂关系 力的关系 距离关系 实例省力杠杆 L1 _ l2 F1 _F2 省力，_ 距离 羊角锤、起子、撬棒等费力杠杆 L1 _l2 F1_ F2 _，省距离 钓鱼竿、起重机的吊臂、镊子等等臂杠杆 L1 _l2 F1 _F2 不省力，不费力 天平、定滑轮等【提示】 省力杠杆必然费距离，费距离杠杆必省力，既省力又省距离的杠杆是不存在的滑轮比较 分类定滑轮 动滑轮 滑轮组示意图定义 中间的轴_的滑轮 和重物一起_的滑轮定滑轮、动滑轮组合成滑轮组实质 _杠杆 动力臂为阻力臂倍的杠杆特点 不能_但是能改变_能省_的力
4、，但不能改变_在不考虑绳子重及滑轮重和摩擦力的情况下，F _.距离的关系_ _ _【提示】 判断滑轮组绳子段数 n 的方法：可以在定滑轮与动滑轮之间画一条虚线，数一下与动滑轮相连的绳子的段数是几段，则 n 就是几如图甲、乙所示斜面与轮轴斜面 轮轴示意图定义 一个与水平面成一定夹角的倾斜平面由_和_组成，能绕共同轴线转动的 _叫做轮轴；半径较大的是轮，半径较小的是轴特点 省力机械 能够连续旋转的_，支点就在_，轮轴在转动时轮与轴有相同的_应用 螺旋、楼梯、盘山公路等 方向盘、水龙头、扳手【提示】 轮轴不一定是省力机械，主要取决于动力作用在轮还是轴命题点 1 杠杆的作图(2015 黔南)如图是一种
5、活塞式抽水机示意图，请在图中画出手柄所受动力 F1 的力臂及阻力 F2.杠杆的五要素：动力、动力臂、阻力、阻力臂、支点题目中往往要求作出力臂或者力作力臂的关键是先找到支点，然后从支点下向力的作用线作垂线，支点到垂足的距离就是力臂1(2014遵义)如图所示为一个电热水壶的简易图，当力 F 作用在壶盖上时，可将壶盖打开请在图中画出 F的力臂 L.2(2014黔东南)如图所示是校长为新装的空调室外机设计的支架，支架可以看作杠杆，以 O 为支点，在支架P 孔处拉一根铁线到墙上固定，要使铁线受到的拉力最小，请从 P 孔处画出铁线到墙的连线，并画出铁线拉力 F的力臂 L.3(2013黔西南)如图所示，用杠
6、杆提起重物 O 是杠杆的支点，请画出拉力 F 的力臂和重物重力的示意图4(2015陕西)如图 O 为支点，请画出路灯所受重力 G 的示意图及其力臂 l.命题点 2 杠杆的平衡条件及分类(2015 毕节)如图所示，所使用的杠杆属于费力杠杆的是( )A.镊子 B.扳手 C.羊角锤拔钉子 D.钢丝钳省力杠杆：动力臂大于阻力臂；等臂杠杆：动力臂等于阻力臂；费力杠杆：动力臂小于阻力臂判断杠杆是哪种类型的杠杆，只需要判断动力臂和阻力臂的大小，根据杠杆平衡条件 F1L1F 2L2，便可作出判断5(2015黔东南)如图所示，下列器件中属于省力杠杆的是( )A.坩埚钳 B.镊子 C.筷子 D.剪刀6(2015遵
7、义)如图所示，在探究杠杆平衡条件的实验中，在支点左侧 30 cm 刻度处挂 2 个钩码，每个钩码重0.5 N，现欲用弹簧测力计沿竖直向上的力拉杠杆，使其在水平位置平衡，则拉力的作用点应在杠杆支点的_(填“右侧”或“左侧 ”)，若该点距杠杆支点 10 cm，此时弹簧测力计示数为_N.7(2015绥化)如图，重为 50 N 的物体挂在杠杆 B 点，OB 0.4 m，OA1 m，在 A 端施加竖直向上的拉力F，当 F_N(杠杆自重忽略不计)时，杠杆在水平位置平衡；测量质量的工具托盘天平也是杠杆，它属于_(填“省力” “费力” 或“等臂”) 杠杆命题点 3 滑轮及滑轮组的应用(2015 六盘水)如图所
8、示，在一水平地面上，木箱重 500 N，用 F150 N 的力拉动木箱做匀速直线运动(不计滑轮重量及绳与滑轮间的摩擦) ，木箱受到的摩擦力为 _N，方向向_竖直方向的滑轮组，理想状态时，若有 n 段绳子和动滑轮直接接触，即 FG/n，snh，v 绳 nv 物 ；若是实际状态，只考虑动滑轮的重，F(G G 动 )/n，若同时考虑绳子的重和摩擦，则 F(GG 动 )/n，但不影响距离和速度的关系分析水平方向上滑轮组时在不计滑轮重、绳重及其之间摩擦的情况下，拉力与物体受到的摩擦力有关，即 Ff/n.8(2015桂林)如图所示，用滑轮拉着一重为 400 N 的物体向上做匀速直线运动，该滑轮为 _(填“
9、动”或“定”) 滑轮，如不计滑轮重及细绳与滑轮间的摩擦，则竖直向上的拉力 F 是_N.9(2015连云港)如图所示，建筑工人用滑轮组匀速提升重物，已知物重 270 N动滑轮重 30 N，不计绳重及摩擦，则拉力大小为_N ，若重物匀速上升 1 m，则此过程中拉力做的功为_J.10(2015铜仁)请在图中画出滑轮最省力的绕法命题点 探究杠杆的平衡条件杠杆的平衡，是指杠杆在动力和阻力的作用下处于静止状态或者匀速转动状态，杠杆的静止不一定是在水平位置静止，这点学生容易理解错误探究杠杆平衡条件之前，要调节杠杆左右的平衡螺母，使杠杆在水平位置平衡，目的是在竖直方向的动力和阻力作用下杠杆再次平衡时好读取力臂
10、的值同时考查学生搜集数据和分析数据的能力(2014 黔东南)研究杠杆平衡条件的实验：a b c(1)杠杆的位置如图 a 所示，此时应调节杠杆两端的螺母使其向_( 填“左”或“右”)移动，使杠杆在水平位置平衡，实验时，施加的动力和阻力的方向都是竖直方向，这样做的好处是_(2)某同学通过多次实验操作及数据分析，得出杠杆平衡的条件是：动力动力作用点到支点的距离阻力阻力作用点到支点的距离，你认为他的结论_( 填“ 可靠”或“不可靠”) ，理由是_.(3)利用如图 c 所示装置进行实验，每个钩码重 0.5 N，杠杆平衡时弹簧测力计的读数应为 _N如果保持弹簧测力计拉力作用点的位置不变，把弹簧测力计沿虚线
11、方向拉，为了保证杠杆在水平位置平衡，其示数将_(填“变大” “不变” 或“变小”) 点拨：(1)实验前，如果杠杆的右端高，螺母向右调节，杠杆左端高，螺母向左调节；动力和阻力方向竖直，就与水平位置平衡的杠杆垂直，便于读取力臂(2)得出“ 动力乘以动力作用点到支点的距离等于阻力乘以阻力作用点到支点的距离” ，是因为动力和阻力都在竖直方向，垂直于杠杆，如果两个力不垂直于杠杆，上述结论不成立(3)根据杠杆平衡条件 F1L1F 2L2，代入数据求出 L1.从图上可以看出，动力臂减小了，为了使杠杆平衡，根据F1L1F 2L2，动力增大(4)若某同学在杠杆左右两侧分别挂上不同数量的钩码，同时调节平衡螺母使杠
12、杆平衡，你认为他们的做法是_(填“正确”或“错误 ”)的(5)该同学先在杠杆两侧挂钩码进行实验探究，再用弹簧测力计取代一侧的钩码继续探究，如图 c，他这样做的最终目的是_(6)本实验需要多次实验的目的是：_.一、选择题1(2015梅州)如图所示，用一根绳子绕过定滑轮，一端拴在钩码上，手执另一端，分别用力 F1、F 2、F 3 匀速拉起钩码忽略绳子与滑轮的摩擦，下列说法中正确的是( )AF 1 较大BF 3 较大CF 1、 F2、F 3 的大小不能确定D将钩码提升相同的高度，力 F1、F 2、F 3 所做的功相等2(2015眉山)如图所示，用开瓶器在 A 处用力开启瓶盖，下列说法正确的是( )A
13、B 点为开瓶器的支点B开瓶器受到的阻力方向为竖直向上C使用开瓶器能省力D使用开瓶器能省功3(2015龙岩)用图所示的指甲剪剪指甲时，以 O 为支点的杠杆 AOB 属于( )A省力杠杆 B费力杠杆 C等臂杠杆 D无法确定4(2014安顺)如图甲所示，长 1.6 m、粗细均匀的金属杆可以绕 O 点在竖直平面内自由转动，一拉力位移传感器竖直作用在杆上，并能使杆始终保持水平平衡该传感器显示其拉力 F 与作用点到 O 点距离 x 的变化关系如图乙所示据图可知金属杆重( )A5 N B10 N C20 N D 40 N5(2015威海)如图是吊车起吊货物的结构示意图，伸缩撑杆为圆弧状，工作时它对吊臂的支持
14、力始终与吊臂垂直，使吊臂绕 O 点缓慢转动，从而将货物提起下列说法正确的是( )A吊臂是一省力杠杆，但要费距离B吊臂是一个费力杠杆，但可以省功C匀速顶起吊臂的过程中，伸缩撑杆支持力的力臂变小D匀速顶起吊臂的过程中，伸缩撑杆支持力渐渐变小6(2014安徽)身高相同的兄弟二人同用一根重力不计的均匀扁担抬起一个 900 N 的重物已知扁担长为 1.8 m，重物悬挂点与哥哥的肩之间的距离 OA0.8 m，如图所示则( )A以哥哥的肩 A 为支点，可计算出弟弟承担的压力为 400 NB以 O 为支点，可计算出兄弟二人承担的压力之比为 49C以 O 为支点，可计算出兄弟二人承担的压力之比为 95D以弟弟的
15、肩 B 为支点，可计算出哥哥承担的压力为 600 N二、填空题7(2014南充)如图所示，物体重 G50 N，OB0.4 m，OA1 m，使杠杆在水平位置平衡时，F 1 的力臂L1_m，F 1_N( 杠杆重忽略不计)8(2014巴中)如图所示，一滑轮下端悬吊一个重 50 N 的物体，在拉力 F 的作用下使物体在 2 s 内上升了 2 m(不计滑轮、绳的重力和摩擦) ，则拉力 F_ N，动滑轮上升的速度是 v_m/s，拉力 F 所做的功W_J.9(2015衢州)如图为水平桌面上的圆形玻璃转盘 (转盘半径为 50 cm)，在水平力作用下能绕转盘中心 O 点自由转动，转动时可视为杠杆甲在 A 点施加
16、一个大小为 20 N 的水平力 FA，想让转盘转动，对面的乙在距 O 点 40 cm 处的 B 点同时施加一个水平力，想让转盘反方向转动，乙应沿图中_(填“F 1”“F2”“F3”或“F 4”)方向施加一个至少为_N 的力，才可能达到目的 (假设只有甲、乙两人对转盘施力，忽略其他力对转动的影响 )10(2015漳州)如图所示，站在小车上的男孩在绳子末端施加 50 N 的水平拉力 F，物体 M 和小车在水平地面上做相向的匀速直线运动，物体 M 速度为 0.2 m/s，小车速度为 0.3 m/s，则地面对物体 M 的摩擦力为_N，2 s 后绳子自由端移动的距离为_m( 不计绳重，滑轮重以及绳与滑轮
17、的摩擦)三、作图题11(2014黔南)以 B 点为作用点，画出使杠杆在如图所示位置静止时最小的拉力 (要求保留画图痕迹)12(2015黔东南)一位同学站在地面上，要利用如图所示的滑轮组将重物提升到 10 m 高的楼上，请你帮他在图中画出符合要求且省力的绳子绕法四、实验探究题13(2014毕节)在“探究杠杆的平衡条件 ”的实验中(1)把支点放在质地均匀的杠杆中间，在没有挂钩码时杠杆的平衡位置如图甲所示为使杠杆在水平位置平衡，应将杠杆左端螺母向_( 填“左”或“右”) 边旋一些(2)调好后，第一组按图乙进行实验，第二组按图丙进行实验，你认为第_组实验更好，理由是：_.(3)某小组通过多次实验，得出
18、以下数据分析数据得出杠杆的平衡条件是：_( 用字母表示)请你应用杠杆的平衡条件，将表格中的数据填完整次数物理量 1 2 3 4L1/m 0.1 0.15 0.2 0.2F1/N 0.5 0.5 1.5 _L2/m 0.05 0.05 0.1 0.1F2/N 1 1.5 3 414.(2013遵义)小明在做“探究杠杆平衡 ”的实验中，所用的器材有规格相同的钩码 6 只，弹簧测力计一只，杠杆( 杠杆上每小格距离相等 )及支架，细线(1)小明将杠杆挂在支架上，发现杠杆左端下倾，若他调节杠杆右端的平衡螺母，应将该平衡螺母向_端调节，直到杠杆在水平位置平衡(2)如图甲所示，小明在已调好的杠杆左端 2 格
19、处挂了 3 只钩码，要使杠杆平衡，除可在杠杆右端第 “2”格挂“3”只钩码外，也可以在右端第_(按“格挂”填写) 只钩码来完成(3)若杠杆右端不挂钩码，改用弹簧测力计在左端第 3 格处拉杠杆使其平衡则最小拉力的方向为 _(4)如图乙，将弹簧测力计挂在杠杆右端第 4 格处向下方拉使杠杆平衡，当拉杠杆的力由向左下方逐渐变为向右下方拉的过程中，拉力的变化情况是以下选项中的_( 填选项符号) A逐渐变大 B逐渐变小C先变大后变小 D先变小后变大五、计算题15(2014黔西南)如图所示，质量不计的光滑木板 AB 长 1.2 m，可绕固定点 O 转动，离 O 点 0.2 m 的 B 端挂一重物 G，板的
20、A 端用一根与水平地面成 30夹角的细绳拉住，木板在水平位置平衡时绳的拉力是 6 N然后在O 点的正上方放一质量为 0.3 kg 的小球，若小球以 25 cm/s 的速度由 O 点沿木板向 A 端匀速运动，问小球至少运动多长时间细绳的拉力减小到零(g 取 10 N/kg，绳的重力不计)16(2015贵阳)杠杆在我国古代早就有了许多巧妙的应用，如捣米的臼、汲水的枯槔等，现今人们利用杠杆原理制造了更多的机械来帮助我们工作如图所示，移动式“塔吊”是现今建筑工地上普遍使用的起重设备，它的机架底安装有类似火车轮形状的轮子，可在水平地面的轨道上短距离移动(图中 A、B 两点为轮子与轨道的接触点) ，从而增
21、大“塔吊”的工作范围，而装配在坚立高塔架上的水平起重架可看成绕固定轴转动的杠杆，轴的两边为起重臂和装有配重的平衡臂(O 点为固定轴所在的位置)请作答下列问题：(1)若吊钩将重物吊升 20 m 的高度，用了 50 s 的时间，求重物上升的平均速度；(2)若要将重量为 103 kg 的重物匀速吊开，求吊钩对重物的拉力 (不计拴货物的钢绳重)；(3)起重臂匀速吊升重物时，如要使起重架平衡，重物 G、起重架自身的重力 G0 与各自力臂的乘积之和(即GlG 0l0)须和配重 Gb 与其力臂的乘积(即 Gblb)相等若起重架自身的重力 G01.210 4 N，l 03 m，l b6 m，l 12 m，当吊
22、钩悬挂 G210 4 N 的重物时，起重架平衡，请计算配重的重力 Gb 是多大参考答案考点解读考点 1 1.固定点 O 转动的点 O 转动 F 1 阻碍 F 2 动力作用线 距离 阻力作用线 距离 2. 费 费力 考点 2 固定不动 移动 等臂 2 省力 省力 动力的方向 一半 动力的方向 G sh 2 n1n考点 3 轮 轴 简单机械 杠杆 轴线 转速各个击破例 1 题组训练 1. 2. 3. 4.例 2 A题组训练 5.D 6.左侧 3 7.20 等臂 8.动 200 9.150 300 10.实验突破例 (1)右 便于读力臂 (2)不可靠 杠杆在水平位置平衡，并且动力和阻力垂直作用在杠杆
23、上，此时动力臂和阻力臂都在杠杆上， “动力支点到动力作用点的距离阻力支点到阻力作用点的距离”成立；当动力和阻力不垂直作用在杠杆上，动力臂和阻力臂小于支点到作用点之间的距离， “动力支点到动力作用点的距离阻力支点到阻力作用点的距离”不成立 (3)2.25 变大拓展训练 (4)错误 (5) 便于提供不同方向的拉力 (6) 得出的结论更具有普遍性整合集训1D 2.C 3.A 4.B 5.D 6.A 7.0.5 40 8.100 0.5 100 9F 2 25 10.150 311. 12.13(1)右 (2)二 第二组实验的动力臂可以直接读，不用测量，误差小 (3)F 1L1F 2L2 2 14.(
24、1)右 (2)3 格挂 2 (3) 竖直向上 (4)D15绳子对 A 的拉力和物体对 B 的拉力使杠杆平衡，根据杠杆平衡条件：F 1L1F 2L2.有 FL1GOB，其中 L1 0.5OA，根据题意有：G 15 N 设小球到达左端离 O 点的距离为 L 时，绳F0.5OAOB 6 N0.51 m0.2 m的拉力为零，根据题意得：G 球 LG OB，则 L 1 m 则拉力变成零时，小球GOBG球 15 N0.2 m0.3 kg10 N/kg运动的时间 t 4 ssv 1 m0.25 m/s16(1)重物上升的平均速度为：v 0.4 m/s；st 20 m50 s(2)吊钩对重物的拉力为：F Gmg 10 3 kg10 N/kg10 4 N；(3)根据杠杆平衡的条件得：GlG 0l0G blb，由此可知配重物 Gb Gl G0l0lb4.610 4 N.2104 N12 m 1.2104 N3 m6 m
