《课时简单机械》PPT课件.ppt

第二篇 物质科学(一),第19课时 简单机械,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,F1L1F2L2,考点4 应用杠杆的平衡条件解决简单的问题 c,F1F2,费力,考点5 指认人体中的杠杆 a 1.人的头颅等臂杠杆 抬头时，可以在颈部找到杠杆，杠杆的支点在脊柱之顶，支点后的肌肉收缩提供动力，头颅的重量是阻力。这个杠杆几乎是个_杠杆。,等臂,2人的手臂费力杠杆 肘关节是支点，肱二头肌肉所用的力是_力，手拿的重物的重力是_力，显然我们的前臂是一种_力杠杆。虽然费力，但是可以省距离(少移动距离)，提高工作效率。,动,阻,费,3走路时的脚省力杠杆 脚掌根是支点，人体的重力就是_力，腿肚肌肉产生的拉力就是_力。这种杠杆可以克服较大的体重。,阻,动,1.(2015厦门)用细绳系住厚度不均匀的木板的O处，木板恰好处于静止状态，且上表面保持水平，如图所示，两玩具车同时从O点附近分别向木板的两端匀速运动，要使木板在此过程始终保持平衡，必须满足的条件是 ( ) A两车的质量相等 B.两车的速度大小相等 C.质量较小的车速度较大 D.两车同时到达木板两端,C,2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 ( ) AF甲F乙，因为甲方法的动力臂长 BF甲F乙，因为乙方法的阻力臂短 DF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FGL阻/L动 G，所以前后两次所用的力相同。,3(2015衢州)如图为水平桌面上的圆形玻璃转盘(转盘半径为50cm)，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点施加一个大小为20N的水平力FA，让转盘转动；对面的乙在距O点40cm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“F1”、“F2”、“F3”或“F4”)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)。,F2,25,二、滑轮 考点6 辨认定滑轮、动滑轮和滑轮组 a 1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7 知道定滑轮和动滑轮的特点 a,2h,考点8 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：既能改变用力的_，也能_。 考点9 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。,方向,省力,G/n,4(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 ( ) AF1F2 BF3F4 CF1 F3 DF2 F4,B,5.(2015台州)使用简单机械可以给人们的生活带来便利。 (1)如图甲，旗杆的顶端安装着一个_滑轮，用来改变拉力的方向。 (2)如图乙，把被剪物体尽量靠近剪刀的转动轴，可减小_臂，剪断物体更省力。,定,阻力,6.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) 拉着重物保持静止；匀速向下拉动重物；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,高频点1 认识杠杆 例1 (2015潍坊)下列图示的工具中，属于等臂杠杆的是 ( ) 【解析】杠杆由动力臂和阻力臂的大小关系可以分为省力杠杆、费力杠杆和等臂杠杆；A、B、C三个工具的动力臂都比阻力臂长，都是省力杠杆；天平的动力臂和阻力臂相等，属于等臂杠杆，故应选D。,D,1.(2015滨州)根据工作需要选择合适的工具是劳动者的基本技能。要剪断铁丝等较硬的物体，下图中的4种剪刀应选择 ( ),D,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 ( ) A5N B10N C20N D40N,B,【解析】金属杆重心在中心上，阻力臂为L10.8m，取图像上的一点F20N，L20.4m，根据杠杆的平衡条件：动力动力臂阻力阻力臂，GL1FL2，G0.8m20N0.4m，解得：G10N。,2(2015广州)AC硬棒质量忽略不计，在棒的B、C两点施加力F1、F2，F2的方向沿OO线，棒在如图所示位置处于平衡状态，则 ( ) A.F1F2 B C.F1力臂小于s1 DF2方向沿OO线向下,C,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,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FL1F2L2可知，L1、F2都不变，L2变小，所以F也在变小。,3(2015玉林)如图所示，重力为G的均匀木棒竖直悬于O点，在其下端施一始终垂直于棒的拉力F，让棒缓慢转到图中虚线所示位置，在转动的过程中 ( ) A.动力臂逐渐变大 B.阻力臂逐渐变大 C.动力F保持不变 D.动力F逐渐减小,B,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 ( ) AA上升 BA下降 CA、B均静止 D无法判断,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。_,12.5,4,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 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(habbc)，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”)。,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WFs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,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)FG，阻力臂为L2， 杠杆平衡， FLFL2GL2， FGL2/L， 由此可知，当物块向左匀速滑动时，L2变小，F变小。,例7 (2015金华)小柯在测量某铁块的重力时，发现铁块的重力超出了弹簧测力计的量程，一时又找不到其他测量工具，为了测出该铁块的重力，他找来木棒、细铁丝等物品进行如下改进： 步骤一：将细线系在木棒的A位置，在木棒左端绕上适量的细铁丝，使木棒处于水平位置平衡，如图甲； 步骤二：用手指勾住弹簧测力计的B处，对弹簧测力计进行调零，如图乙；,步骤三：在木棒左端挂上铁块，右端用弹簧测力计竖直向下拉，如图丙。 (1)步骤一中“在木棒的左端绕上适量的细铁丝，使木棒处于水平位置平衡”是为了防止_对测量结果的影响。 (2)步骤三中，当木棒处于水平位置平衡时，弹簧测力计的示数如图丁所示，则该铁块的重力是_牛。,木棒自身重力,6.6,【解析】(1)在木棒左端绕上适量的细铁丝，使木棒处于水平位置平衡，是为了防止木棒自身重力对测量结果的影响；(2)由图丁知，测力计的分度值为0.2N，示数为2.2N；根据杠杆的平衡条件： 解得G3F32.2N6.6N。,(友情提示：本栏目建议午休时间完成) 1.(2015常德)下图所示的工具中，属于费力杠杆的是 ( ),D,2.(2015漳州)如图所示，可绕O点转动的轻质杠杆，在D点挂一个重为G的物体M，用一把弹簧测力计依次在A、B、C三点沿圆O相切的方向用力拉，都使杠杆在水平位置平衡，读出三次的示数分别为F1、F2、F3，它们的大小关系是 ( ) A.F1F2F3G B.F1F2F3G C.F1F2F3G D.F1F2F3G,C,第2题图,3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，AOBO，杠杆重力不计，则 ( ) AG1G2 CG1G2 D都有可能,A,第3题图,【解析】根据杠杆的平衡条件F1L1F2L2可知，力与相应的力臂成反比关系，本题中杠杆示意图如图，AOBO，LOALOB，所以物体的重力G1G2。,4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 ( ) A500N B50N C100N D10N,C,第4题图,【解析】读图可知，当sOA1m时，动力臂是阻力臂的二倍，根据杠杆平衡的条件F1L1F2L2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F50N，则杆重G2F250N100N。,5. (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,D,第5题图,【解析】吊臂的动力臂小于阻力臂，所以吊臂是一个费力杠杆，所以A错；费力杠杆，可以省距离，但不能省功，所以B错；由于在起吊的过程中动力臂不变，而阻力的力臂越来越小，所以根据杠杆的平衡条件可知，阻力乘以阻力臂的积变小，动力臂不变，所以动力要变小，所以C错误，D正确，应选D。,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 ( ) A50N B60N C70N D120N,B,第6题图,【解析】图中绳子股数n2，不计绳重及摩擦，所以拉力为： F (GG动) (100N20N)60N。,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.(2015株洲)如图是用高枝剪修剪树枝的情景。仔细观察高枝剪头部的结构和使用情况，发现高枝剪头部有_和滑轮组两类简单机械。当园林工用30N的力向下拉绳时，因拉绳而使图中A处受到的作用力大约增加_N。,第8题图,杠杆,90,9.(2015湖州)小明家有个木衣架，有一次放学回家他把书包挂在衣架A处，衣架倒了下来，小明是个聪明的孩子，他分析了衣架倒下来的原因后，测量了如下的数据：书包质量5千克；木衣架 质量3千克；圆底盘直径30厘米； 其他数据如图，衣架受到重力的 作用线经过圆底盘的圆心。 (1)请你通过计算，解释衣架倒 下来的原因。 (2)为了防止衣架倒下来，小明 提出了改进意见适当增大圆底盘 直径，请你再说出一种其他方法。 【答案】(1)F1L150N10cm，F2L230N15cm，F1L1大于F2L2，所以衣架易倾倒 (2)减小挂衣钩的长度或在对侧挂衣钩挂物件或圆盘底座用更重的材质,第9题图,10.(2015丽水)随着智能手机的普及，低头看手机的“低头族”越来越多。那么，颈椎承受的压力跟低头的角度有什么关系？科研人员进行了研究：制作头部模型，如图甲，头部可绕支点O(颈椎)转动，转动角度通过固定在上面的量角器测量，将一个小球挂入模型内，其重为5牛模拟头部重力，头部后面绑一根绳子模拟肌肉，绳子上系一测力计。支点(颈椎)承受的压力约为头部重力和绳子拉力之和，实验数据如下表：,第10题图,(1)分析表中数据，可得出的结论是 _；,颈椎承受的压力随着低头角度的增大而增大,(2)该头部模型相当于绕O点转动的杠杆，如图乙，当低头角度增大时，头部重心向左移动，拉力F的力臂变小，请分析拉力F变大的原因_ _ _； (3)下列措施中，有利于保护颈椎的是_。 A.不要长时间低头看手机 B.适当抬高手机屏幕，减小低头角度 C.低头看书久了应适当抬头，以缓解颈椎承受的压力,根据杠杆平衡条件可知：Gl1Fl2，当低头角度增大时，l1增大，G不变，l2减小，故F增大,ABC,11. (2015扬州)“低头族”长 时