专题16简单机械的作图

专题16简单机械的作图（解析版）考点直击1、滑轮组的计算技巧:先对滑轮进行行受力分析,再找出动力与阻力之间的关系,最后利用平衡力的知识求解。2、使用滑轮组提升物体，不计摩擦和蝇重时有:(1)W有=G物h。(2)W额=G动h。(3)nF=G物+G动。(4)。典例分析＋变式训练典例分析＋变式训练考点1杠杆力臂的作法1．杠杆的支点、动力作用点和阻力作用点都必须在杠杆上，力臂和力的作用线必须垂直，千万不能把支点到力的作用点的距离当做力臂。2．力臂的画法一般分如下几步：①确定杠杆主体结构，找到支点；②分清杠杆受到的阻力和动力（容易错画为杠杆对其他物体的力），画好动力作用线和阻力作用线；③从支点向力的作用线引垂线（用虚线表示），画出垂足；支点到垂足的距离就是力臂，用大括号标注出来，并用表示动力臂，表示阻力臂。力臂的画法简记为：一找点，二画线，三作垂线段，四标符号。【典例1】如图是一种活塞式抽水机的示意图，其中手柄是一个杠杆。请在图中画出手柄被提起过程中作用在点的动力（用力最小）的力臂，以及作用在点的阻力。【解答】解：由杠杆平衡条件可知，在阻力跟阻力臂的乘积一定时，动力臂越长，动力越小；图中支点在点，动力作用在点，因此作为动力臂时最长，此时动力最小；手柄被提起过程中，动力的方向是向上的，过点垂直于向上作出最小动力的示意图。下面连杆对点的作用力为阻力，方向竖直向上，作用点在点，据此作出阻力的示意图，如图所示。【典例2】如图所示，是小明同学用撬棍撬石头的情景，石头重为，画出石头受到重力的示意图点是力的作用点），画出的力臂。【解答】解：石头重力的作用点在重心，从重心沿竖直向下的方向画一条带箭头的线段，并用符号表示；从支点作垂直于动力作用线的垂线段，即为的力臂，如下图所示：【变式训练1】如图是羊角锤拔钉子时的示意图，请画出用羊角锤拔钉子时阻力，用力的最小力的作用点和方向，并画出最小力的力臂。【解答】解：过钉子与羊角锤的接触点作竖直向下的力，即阻力；力臂越长越省力，最长的力臂即支点与锤柄末端的连线，然后根据力臂的画法作出垂直于力臂的作用力即可。如图所示：【变式训练2】如图所示，杠杆可绕点转动，请作出物体所受重力的示意图和使杠杆在图示位置平衡的最小力的力臂。【解答】解：重力的方向是竖直向下的，从物体的重心画一条带箭头的竖直向下的有向线段，用表示，即为物体所受重力的示意图；由杠杆平衡条件可知，在阻力跟阻力臂的乘积一定时，动力臂越长，动力越小；图中支点在点，动力作用在点，则为最长的动力臂，因此连接，过点作垂直于向上的力，即为最小动力的示意图，如图所示：考点2杠杆最小动力作图最小动力作图此类问题中，一般情况下，“阻力×阻力臂”为一定值，要使动力最小，必须使动力臂最大。最长动力臂的画法：若动力作用点已经给出，那么支点到动力作用点的连线作动力臂就是最长的力臂；若动力作用点没有给出，则选择杠杆上离支点最远的点为动力作用点，二者的连线就是动力臂。作最小动力的方法：①找出最大动力臂后过动力作用点作动力臂的垂线；②根据杠杆平衡的实际情况确定动力的方向，最后标上箭头和字母F或F1。【典例1】如图所示，重力不计的杠杆，可绕点在竖直平面内转动。请在图中画出使杠杆保持平衡的最小动力的示意图。【解答】解：由图示可知，线段是最大的动力臂，此时力最小，过点作线段的垂线即可作出动力，方向斜向上，如图所示：【典例2】作出如图中使杠杆平衡的最小的动力和力臂。【解答】解：由杠杆平衡条件可知，在阻力跟阻力臂的乘积一定时，动力臂越长，动力越小；图中支点在点，因此作为动力臂最长，过点沿垂直于的方向画出动力，由于阻力能使杠杆逆时针转动，所以动力应使杠杆顺时针转动，则动力方向垂直于向上，如下图所示：【变式训练1】如图所示，现将长木板从端抬起一定高度，请你在图中画出所用最小动力、物块受到的重力和摩擦力的示意图。【解答】解：现将长木板从端抬起一定高度，在阻力、阻力臂不变的情况下，动力臂越大，动力越小，当为动力臂时，动力臂是最大的，动力是最小的，的方向是垂直于斜向上；物体受到的重力的方向是竖直向下的；物体处于静止状态，受到沿斜面向上的摩擦力的作用；重力和摩擦力都作用在物体的重心上；如图所示：【变式训练2】如图，作出能使杠杆保持平衡的阻力臂及最小动力的示意图。【解答】解：（1）重物对杠杆的拉力为阻力，从支点作阻力作用线的垂线，支点到垂足的距离为阻力臂，如下图所示：（2）根据杠杆平衡的条件，在阻力、阻力臂一定时，为动力臂时最长、最省力，从点垂直向上画出最小动力，如图所示：。考点3滑轮组组装作图滑轮组作图中，有两点要求：①滑轮组是用一根绳子绕成；②所提供的滑轮要全部用完。结合这两个特点，可总结出如下的绕绳方法。一看：看一下所提供的滑轮中，定滑轮和动滑轮的个数是否相等，如不相等，则绳子的固定端一定连在个数少的滑轮的框架上。二读：如所提供的定滑轮和动滑轮的个数相等，就要读一下题目的要求，看其中有无最省力”或“改变力的方向”的要求.如要求“最省力”，则绳子的固定端一定连在动滑轮的框架上；如要求“改变力的方向”，则绳子的自由端一定从定滑轮绕出，固定端也一定连在定滑轮的框架上.我们将其简化为“省动变定”。三算：如所提供的定滑轮和动滑轮的个数相等，通过阅读题目要求，也没有“最省力”或“改变力的方向”的要求，就要计算了.通过计算算出需要的绳子的段数，然后根据段数的奇偶性确定.如是奇数，则绳子的固定端一定连在动滑轮的框架上;如是偶数，则绳子的定端一定连在定滑轮的框架上.我们将其简化为“奇动偶定”，同样可以采用谐音记忆法，记为：“机”动”或“激'动。【典例1】站在地面上的人想用尽可能小的力提升水桶，请在图中画出滑轮组绳子的绕法。【解答】解：由题意知，站在地面上的人想用尽可能小的力提升水桶，则绳子的拉力方向应向下，所以绳子应从动滑轮的挂钩上开始绕起，如图所示：【典例2】如图所示，要想用最小的力将汽车拖出来，请给滑轮组绕绳。【解答】解：只有一个动滑轮，要求最省力，绳子先系在动滑轮的固定挂钩上，然后绕过左边的定滑轮，再绕过动滑轮，如下图：【变式训练1】画出如图中滑轮组最省力且站在地面向下拉绳的绕法。【解答】解：由图可以看出，人站在地面拉动绳子，因此绳子的拉动方向应向下，因此确定自由端的绳子，然后依次向内绕。如图所示：【变式训练2】给滑轮组绕线。（不计动滑轮重和摩擦）【解答】解：①图中有一个动滑轮和一个定滑轮，要求，所以绳子始端拴在动滑轮的上挂钩上，然后依次绕过定滑轮、动滑轮。绕绳方法如下：②图中有两个动滑轮和两个定滑轮，要求，所以绳子始端拴在定滑轮的下挂钩上，然后依次绕过动滑轮、定滑轮、动滑轮和定滑轮。绕绳方法如下：考点4

其他类型作图题【典例1】如图所示，站在处的小慧用一根绳子和滑轮组拉斜面的物体，请画出滑轮组的正确绕线、物体的重力和物体对斜面的压力的示意图。【解答】解：（1）由图可知，小慧站在处用一根绳子和滑轮组拉斜面的小车，相当于人站在地面上，拉力方向向下，所以从人的手开始，先绕过定滑轮，然后再依次绕过动滑轮和定滑轮的框架钩，如图所示：（2）从物体重心画带箭头的线段，方向竖直向下，符号为，如图所示：（3）在斜面上选取物体与接触面的中点为压力的作用点，从压力作用点画垂直于斜面、带箭头的线段，符号为，如图所示：【典例2】采用如图所示站姿锻炼手臂力量：双脚并拢，脚尖触地，脚后跟踮起，手臂水平，手掌支撑在竖直墙壁上的点，为人体重心所在位置。锻炼时，躯体伸直，手臂弯曲和伸直动作交替进行。（人体可视为杠杆，点为支点）请在图中画出：（1）人所受重力的示意图；（2）墙壁对手掌的支持力的力臂。【解答】解：（1）人受到的重力是竖直向下的，人受重力的作用点在点，由此画出人所受重力的示意图，如图所示：（2）延长支持力画出力的作用线，过支点向力的作用线作垂线段，即为支持力的力臂，如图所示：。【变式训练1】如图所示，用力把杠铃抬起，杠铃处于静止状态。（1）为支点，画出的力臂；（2）如果撤销力，在点施加力，硬杆仍保持同样的静止状态，则（选填“”、“”、“”。【解答】解：（1）过支点做的力的作用线的垂线，该垂线段为的力臂，如图所示：（2）如果撤销力，在点施加力，此时动力的力臂变小，在阻力和阻力臂不变的情况下，根据杠杆的平衡条件可知，动力会变小，所以。【变式训练2】如图所示，站在小车上的男孩在绳子末端施加的水平拉力，物体和小车在水平地面上做相向的匀速直线运动，请在图上画出小男孩拉车的绕线方法。【解答】解：男孩在绳子末端施加的水平拉力，所以可以由绳子自由端由外向内画出滑轮组的绕线，如图所示：能力提升训练能力提升训练一、选择题。1、如图所示的杠杆，在杠杆端挂一重物，要求在点施加一个最小的力，使杠杆在如图所示的位置平衡，请画出需要施加的最小的力的示意图，并标出最小力的力臂。【解答】解：杠杆在图示位置平衡，阻力与阻力臂一定，由杠杆平衡条件可知，在阻力与阻力臂一定时，动力臂越大，动力越小，由图示可知，是最大动力臂，与垂直斜向下的动力最小，如图所示：故答案为：如图所示。2．若用一个定滑轮和两个动滑轮组成滑轮组提升重物，请你用画线代替绳子，画出最省力的绕线方法。【解答】解：连接动滑轮绳子的段数越多就越省力，图中一个定滑轮和两个动滑轮，要组成最省力的滑轮组，连接时可从定滑轮开始，由内向外依次绕线，如图所示：。3．在图中，画出该滑轮的支点、阻力、动力臂。【解答】解：动滑轮的支点在动滑轮左侧和绳子相切的地方，即点。物体挂着动滑轮上，阻碍动滑轮转动，所以作用在动滑轮上的力是阻力。从支点到动力的距离是动力臂，即。故答案为：如上图。4．请在图画出动力最小的力臂是支点）。【解答】解：由杠杆平衡条件可知，在阻力跟阻力臂的乘积一定时，动力臂越长，动力越小；图中支点在点，因此作为动力臂最长，连接，过点作垂直于的力，由图知动力的方向应该向下，如下图所示：5．如图所示为匀速打开垃圾桶盖时的简化图。若动力作用在点上，点为支点，点为桶盖重心位置。请画出：桶盖的受到重力的示意图；作用在点的最小动力的示意图。【解答】解：重力的方向是竖直向下的，图中为桶盖的重心，从画竖直向下的有向线段，用表示，如图所示：由图知，以为动力臂是最长的力臂，根据杠杆平衡条件可知，此时动力最小；过点作垂直于向上的作用力，即最小的动力。如图所示：。6．如图所示，搭在台阶上的长木板，自重不计，中点位置放着一个重物，若要在点用最小的力将重物抬起，请在图中画出最小动力的示意图，及对应的动力臂。【解答】解：由图示可知，将重物抬起时，支点为点，根据杠杆平衡条件可知，当阻力和阻力臂一定时，动力臂越长，动力越小，因此当以为动力臂时，动力臂最长，所需动力最小，过点作垂直于的力，方向向上，即为所求得最小动力。如图所示：7．如图所示，某工人站在地面上使用由三个滑轮组成的滑轮组提升重物，请画出最省力的绕绳方法。【解答】解：要使滑轮组最省力，需要承担物重的绳子段数最多，所以要从动滑轮绕起，依次绕过上面的定滑轮、下面的动滑轮，再绕过上面的另一个定滑轮，如图所示：8．如图所示，杠杆处于静止状态，在图中画出力及的力臂【解答】解：过力臂的左端，作的垂线，与杠杆的交点为力的作用点，方向斜向下，由支点向的作用线作垂线，支点到垂足的距离就是的力臂；如图所示：9．如图所示，是一个形杠杆，请在图中分别画