第19课时 简单机械

第二篇物质科学(一)第19课时简单机械(学用P91页)一、杠杆考点1指认杠杆的支点、动力、阻力、动力臂和阻力臂a(1)杠杆的定义：在力的作用下，能绕固定点转动的硬棒叫做杠杆。杠杆可以是直的、也可以是弯的。(2)杠杆的五要素：____、动力、阻力、动力臂、阻力臂。(3)动力和阻力的方向不一定相反，但作用效果一定相反。考点2绘制杠杆的动力臂和阻力臂图示b(1)力臂是__________________的距离，而不是支点到力的作用点的距离。支点支点到力的作用线(2)作力臂的步骤a．找出支点O的位置；b．画出动力作用线和阻力作用线；c．从支点分别作动力作用线和阻力作用线的垂线段即为_________和_________。考点3概述杠杆的平衡条件b(1)杠杆保持_______或_________状态，称为杠杆平衡。(2)杠杆平衡的条件动力×动力臂＝阻力×阻力臂，即___________。动力臂阻力臂静止匀速转动F1L1＝F2L2考点4应用杠杆的平衡条件解决简单的问题c杠杆类型力臂关系平衡时力的关系优缺点应用省力杠杆l1>l2F1<F2省力，费距离撬棒、瓶盖起子等费力杠杆l1<l2F1>F2费力，省距离镊子、火钳等等臂杠杆l1＝l2F1＝F2不省力，不省距离天平、定滑轮等1．(2014•丽水、衢州)如图所示，杠杆OAB能绕O点转动，在A点挂一重物G，为保持杠杆在水平位置平衡，在B点分别作用的四个力中最小的是

(

)A．F1

B．F2

C．F3

D．F4C(学用P92页)2．(2014•湖州)“竹抻面”是我国传统面点美食。如图甲，在制作面团的过程中，让一段毛竹的一端固定在绳扣中，人坐在另一端可以上下跳动，面团在毛竹不断挤压下变得更有韧性。如图乙是它的原理图，可以把毛竹视为一根杠杆。关于此杠杆的叙述中，正确的是

(

)A．B是支点B．杠杆在B点受到向下的力C．杠杆在B点受到的力大于F1D．A点移动的距离小于B点移动的距离C3．(义乌中考)如图，一块厚度、密度均匀的长方形水泥板放在水平地面上，用一竖直向上的力，欲使其一端抬离地面。则

(

)

A．F甲>F乙，因为甲方法的动力臂长B．F甲<F乙，因为乙方法的阻力臂长C．F甲>F乙，因为乙方法的阻力臂短D．F甲＝F乙，因为动力臂都是阻力臂的2倍D【解析】两次抬起水泥板时的情况如图所示：

在上述两种情况下，动力克服的都是水泥板的重力，对于形状规则质地均匀的物体，其重心都在其几何中心上，所以阻力臂都等于动力臂的二分之一。根据杠杆的平衡条件

所以前后两次所用的力相同。4．(2013•金华、丽水)如图是农村曾用的舂米工具的结构示意图。杆AB可绕O点转动，杆右端均匀柱形物体的长度与杆右侧的OB相等，杆AB的重力不计，柱形物体较重。(1)若作用在A点的动力F方向始终竖直向下，则杆从水平位置缓慢转动10°角的过程中，动力F大小的变化是____。(2)若作用在A点的动力F方向始终与杆垂直，则杆从水平位置缓慢转动45°角的过程中，动力F大小的变化是__________________。增大先增大后减小【解析】(1)作用在A点的动力F方向始终竖直向下，则杆从水平位置缓慢转动10°角的过程中，动力臂减小，阻力臂增大，阻力不变，由杠杆平衡条件可知，动力F增大。(2)当杠杆在水平位置时，阻力臂为L，杠杆从水平位置缓慢转动45度的过程中，当杠杆上升的高度为L/2时，阻力臂最大，而杠杆转动45度时，杠杆上升高度为

因此阻力臂先变大后变小，由杠杆平衡可知，动力F先增大后减小。二、滑轮考点5辨认定滑轮、动滑轮和滑轮组a1．定滑轮：工作时轴固定不动的滑轮。2．动滑轮：工作时轴发生移动的滑轮。考点6知道定滑轮和动滑轮的特点a实质力的关系(F，G)距离的关系(s，h)作用定滑轮等臂杠杆F＝Gs＝h改变力的方向动滑轮动力臂是阻力臂二倍的杠杆s＝2h省力滑轮组s＝nh既可以省力，也可以改变力的方向考点7知道滑轮组的特点(限于两个滑轮的滑轮组)a(1)滑轮组：由定滑轮跟动滑轮组成的滑轮组。(2)特点：____________________，也能______。考点8使用滑轮组(限于两个滑轮的滑轮组)解决简单的问题b使用滑轮组时，滑轮组用n段绳子拉物体，拉物体所用的力F就是物重的n分之一，即F＝_______，n表示拉物体绳子数。既能改变用力的方向省力G/n5．(2014•金华、义乌)如图，用同一滑轮匀速提升同一重物(不计摩擦)。图中F1、F2、F3、F4之间的关系正确的是

(

)A．F1＝F2

B．F3＝F4C．F1＝

F3

D．F2＝

F4B(学用P93页)6．(2014•嘉兴、舟山)使用机械可以极大地减轻人们的劳动强度，提高工作效率。(1)如图甲，工人在铺设电缆时，要在转弯处安装一组导向轮。这组导向轮属于______(填“动滑轮”或“定滑轮”)。

(2)如图乙，尖嘴钳是常用的电工工具，刀刃部分靠近转动轴，这是为了______________，从而在使用时更加省力。定滑轮减小阻力臂7．(衢州中考)滑轮是工农业生产中常用的一种简单机械。甲同学用定滑轮进行了如图所示的三个实验。

(1)甲同学研究的问题是_________________________________________________________。(2)研究该问题时，弹簧测力计的操作方法可以是_____。(填序号)①拉着重物保持静止；②匀速向下拉动重物；③随意拉动重物。

使用定滑轮提升同一重物时，拉力的大小与拉力的方向是否有关①②高频点1认识杠杆例1(2014•十堰)下图所列的杠杆中，属于费力杠杆的是

(

)

【答案】B【解析】A.铁皮剪刀在使用过程中，动力臂大于阻力臂，是省力杠杆；B.理发剪刀在使用过程中，动力臂小于阻力臂，是费力杠杆；C.树枝剪刀在使用过程中，动力臂大于阻力臂，是省力杠杆；D.钢丝钳在使用过程中，动力臂大于阻力臂，是省力杠杆。1．(2013•株洲)室内垃圾桶平时桶盖关闭不使垃圾散发异味，使用时用脚踩踏板，桶盖开启，根据室内垃圾桶的结构示意图，可确定桶中有两个杠杆在起作用，两杠杆支点为O1、O2。则对应的杠杆分别为

(

)A．省力杠杆省力杠杆B．省力杠杆费力杠杆C．费力杠杆费力杠杆D．费力杠杆省力杠杆

B【解析】如图所示，用脚踩踏板时，O1点是支点，动力作用在A点，阻力作用在B点。脚踩下踏板时，动力臂大于阻力臂，属于省力杠杆；桶盖开启时，支点是O2，动力作用在C点，阻力作用在D点。在打开盖子的过程中，动力臂小于阻力臂，属于费力杠杆。高频点2杠杆平衡条件的应用例2(2014•安顺)如图甲所示，长1.6m、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

(

)A．5N

B．10NC．20N

D．40N【答案】B【解析】金属杆重心在中心上，力臂为L1＝0.8m，取图像上的一点F＝20N，L2＝0.4m，根据杠杆的平衡条件：动力×动力臂＝阻力×阻力臂GL1＝FL2，G×0.8m＝20N×0.4m解得：G＝10N。2．(2014•绍兴)安全阀常作为超压保护装置。如图是利用杠杆原理设计的锅炉安全阀示意图，阀的横截面积S为6厘米2，OA∶AB＝1∶2，若锅炉能承受的最大压强为5.81×105帕，大气压强为1.01×105帕，则在B处应挂____牛的重物。若锅炉承受的最大压强减小，为保证锅炉安全，应将重物向____(填“左”或“右”)移动。96右高频点3杠杆的动态平衡分析例3(2013•自贡)如图所示，一根粗细均匀的铁棒AB静止在水平地面上，现用力F将铁棒从水平地面拉至竖直立起。在这个过程中，力F作用在B端且始终与铁棒垂直，则用力F将

()A．逐渐变大B．逐渐变小C．保持不变D．先变小后变大【答案】B【解析】在抬起的过程中，阻力F2不变，F与铁棒始终垂直，所以动力臂L1不变，由于铁棒的位置的变化，导致了阻力F2的阻力臂L2在变小，根据杠杆的平衡条件FL1＝F2L2可知，L1、F2都不变，L2变小，所以F也在变小。

(学用P94)3．(宜宾中考)如图所示，一根铁棒在水平拉力F的作用下，以O点为转轴，由竖直逆时针匀速转向水平位置的过程中，动力F与动力臂L的大小变化

(

)A．F增大，L增大

B．F减小，L减小C．F增大，L减小

D．F减小，L增大【解析】①当杠杆竖直时，动力F、阻力G、动力臂L1、阻力臂L2如下图所示：由于重力的方向也竖直向下，C因此重力的作用线穿过支点，因此阻力臂L2为零；动力臂为整个杠杆的长度，如图中L1所示；②当杠杆被拉到水平位置时，动力F′、阻力G、动力臂L1′、阻力臂L2′如图所示；由图可见，阻力臂变成了L2′，变大了；动力水平，动力作用线穿过支点，动力臂L1′为零。③杠杆由竖直被拉到水平时，阻力不变，阻力臂增大，动力臂减小，根据杠杆平衡条件：动力×动力臂＝阻力×阻力臂，因此动力增大。高频点4动、定滑轮的特点例4(2014•河南)把质量相等的A、B两物体挂在如图滑轮组下面，不计绳子、滑轮的重力和摩擦，放手后()A．A上升B．A下降C．A、B均静止D．无法判断【答案】B【解析】B所在的滑轮为动滑轮，动滑轮省一半的力，A所在的滑轮为定滑轮，定滑轮不省力；A与B质量相等，重力相等，将B拉起只需A重力的一半即可，所以A下降，B上升。4．如图所示为一种手摇升降晾衣架示意图。它由4个定滑轮和两个动滑轮组成，绳子的尾端绕在一个固定在墙壁的旋轮上，旋转摇柄可以使晾衣架升降。假设在升降过程中衣架横梁保持水平，请回答下列问题：(1)假设衣服和晾衣架(含动滑轮)等的总重是50N，则静止时绳子拉力是________N。(各种摩擦力忽略不计)(2)要使衣架横梁上升1m，则绕进旋轮上的绳子长度是____m。(3)通过增加滑轮，可以使此装置更省力，请你提出正确的绕线方法。_________________12.54增加动滑轮的个数【提醒】此题为杠杆动态变化和做功的综合题，考查了学生对杠杆动态变化过程中的力臂与力大小的理解，及在不同情况下做功大小的比较。例5(杭州中考)如图所示，质量分布均匀的长方体砖，平放在水平地面上，第一次用竖直向上的力F1只作用于ab的中点，第二次用竖直向上的力F2作用于bc的中点，都使它们在竖直方向上慢慢向上移动h(h＜ab＜bc)，则在上述过程中F1_____F2(填“大于”、“小于”或“等于”)；F1所做的功_____F2所做的功(填“大于”、“小于”或“等于”)；第一次克服重力所做的功________第二次克服重力所做的功(填“大于”、“小于”或“等于”)。【答案】等于等于等于【解析】F1和F2向上拉物体时，动力臂的长度均为阻力臂长度的2倍，则动力的大小也均为阻力大小的一半，即长方体砖重力大小的一半。F1和F2在竖直方向上均移动h，由W＝Fs得，F1和F2所做的功大小相等。在两次移动过程中，重心移动的高度也相等，重力大小不变。则两次克服重力所做的功也相等。【提醒】考查对杠杆平衡条件的掌握和运用，根据题意知道阻力和动力臂不变是本题的关键。例6(2014•南宁)如图所示，有一质量不计的长木板，左端可绕O点转动，在它的右端放一重为G的物块，并用一竖直向上的力F拉着，当物块向左匀速滑动时，木板始终在水平位置保持静止，在此过程中，拉力F()A．变小B．变大C．不变D．先变大后变小【答案】A【解析】如图，长木板长为L，则动力臂为L，杠杆受到物体的压力(阻力)F′＝G，阻力臂为L2，∵杠杆平衡，∴F×L＝F′×L2＝G×L2，∴由此可知，当物块向左匀速滑动时，L2变小，F变小。例7(2013•湖州)如图装置为某学生在科技创新大赛时发明的可以直接测量液体密度的“密度天平”。其制作过程和原理如下：选择一根长1米的杠杆，调节两边螺母使杠杆在水平位置平衡。在左侧离中点10厘米的A位置用细线固定一个质量为150克、容积为80毫升的容器，右侧用细线悬挂一质量为50克的钩码(细线的质量忽略不计)，测量时往容器中加满待测液体，移动钩码使杠杆在水平位置平衡，在钩码悬挂位置直接读出液体的密度。(1)该“密度天平”的“零刻度”应标在右端离支点O______厘米处。(2)该“密度天平”的量程为多大？(3)若将钩码的质量适当增大，该“密度天平”的量程将________(填“增大”、“减小”或“不变”)。【答案】(1)30(2)该“密度天平”的量程为0～1.25g/cm3(3)增大【解析】(1)根据杠杆的平衡条件公式F1L1＝F2L2得，150g×10cm＝50g×L2，解得，L2＝30cm。(2)根据题意钩码移动至最右端，该“密度天平”达到最大量程，设OA为L1′，O点距最右端的距离为L2′，容器的质量为m1，钩码的质量为m2，容器中加满液体的质量为m，由F1L1＝F2L2得，(m1＋m)gL1′＝m2gL′2，已知：m1＝150g，m2＝50g，L′1＝10cm，L′2＝50cm，代入上式解得，m＝100g，(3)当钩码的质量适当增大时，说明杠杆一侧的力增大，在力臂关系相同的情况下，另一侧的力也会增大，即该“密度天平”的量程将增大。1．(2014•泉州)如图所示的生活用具，在使用中属于费力杠杆的是

(

)D2.如图所示，不计滑轮及绳重，以及滑轮与绳之间的摩擦，水平拉力为F，物体的重力为G，且在水平面上匀速向右滑动，物体所受的摩擦力的大小等于

(

)A．F

B．GC．G/2

D．F/2

D第2题图(学用P95页)3．(凉山州中考)如图所示，杠杆AOB用细线悬挂起来，当A端挂重物G1，B端挂重物G2时，杠杆平衡，此时OA恰好处于水平位置，AO＝BO，杠杆重力不计，则(

)A．G1<G2

B．G1>G2C．G1＝G2

D．都有可能A第3题图【解析】根据杠杆的平衡条件F1L1＝F2L2可知，力与相应的力臂成反比关系，它们的杠杆示意图如图，∵AO＝BO，∴LOA＞L′OB，所以物体的重力G1＜G2。4．(眉山中考)如图甲所示，长1m的粗细均匀的光滑金属杆可绕O点转动，杆上有一光滑滑环，用竖直向上的测力计拉着滑环缓慢向右移动，使杆保持水平状态，测力计示数F与滑环离开O点的距离s的关系如图所示，则杆重

(

)

A．500N

B．50N

C．100N

D．10NC第4题图【解析】读图可知，当s＝OA＝1m时，动力臂是阻力臂的二倍，根据杠杆平衡的条件F1L1＝F2L2可知，此时的动力就是阻力的二分之一。读图乙可知，此时的动力F＝50N，则杆重G＝2F＝2×50N＝100N。

5．(2014•泰安)如图为吊车从图示位置向上起吊货物的工作示意图，利用伸缩撑杆可使吊臂绕O点缓慢转动，伸缩撑杆为圆弧状，伸缩时伸缩撑杆对吊臂的支持力始终与吊臂垂直。下列说法正确的是

(

)A．匀速缓慢顶起吊臂的过程中，伸缩撑杆的支持力大小保持不变B．匀速缓慢顶起吊臂的过程中，伸缩撑杆的支持力渐渐变小C．匀速缓慢顶起吊臂的过程中，伸缩撑杆的支持力渐渐变大D．吊臂是一个省力杠杆B第5题图6．(2014•泰州)如图所示的滑轮组，每个滑轮重为20N，绳重及摩擦不计。用它匀速提升重为100N的物体，所用的拉力F是

(

)A．50N

B．60NC．70N

D．120N【解析】图中绳子股数n＝2，不计绳重及摩擦，所以拉力为：B第6题图7．(2014•烟台)如图所示，一根质地均匀的木杆可绕O点自由转动，在木杆的右端施加一个始终垂直于杆的作用力F，使杆从OA位置匀速转到OB位置的过程中，力F的大小将

(

)A．一直是变大的B．一直是变小的C．先变大，后变小D．先变小，后变大C第7题图8．(2014•常德)搬运砖头的独轮车的有关尺寸如图所示，车箱和砖头总重G＝1000N，推车时，人手向上的力F＝____N，使用它可以_______(填“省力”或“省距离”)。【解析】由FL1