专题四力和机械专题复习.doc

专题四 简单机械【教学内容与目的要求】1、理解力臂的概念2、理解杠杆的平衡条件3、理解定滑轮、动滑轮、滑轮组的作用4、常识性了解轮轴的作用【重点与难点】1、理解力臂的概念，正确地在图上画出力臂，或根据题目所给条件判断那一个是力臂。2、杠杆的平衡条件及应用3、定滑轮、动滑轮及滑轮组的作用【方法指导与教材延伸】1、什么是杠杆 物理学上定义的杠杆是一根在力作用下能绕固定点转动的硬棒。所谓硬棒，就是要求在使用时棒不会变形，至于棒的形状则并非一定要求是直的，比如滑轮、轮轴等都可看作是杠杆。在生产劳动和日常生活中，常接触到杠杆，如买菜使用的杆秤，实验室使用的天平。常用的剪刀、镊子、羊角锤等实际都是杠杆的变形。2、正确理解力臂的概念 力臂是指从支点到力的作用线的距离，力对支点的转动效果不仅与力的大小有关，还与支点到作用线的垂直距离有关。支点到动力作用线的距离叫动力臂，支点到阻力作用线的距离叫做阻力臂。力的大小相同时，力臂是影响杠杆转动的物理量。如图甲所示，若分别在杠杆的A点和B点作用竖直向上的力F1和F2，使杠杆缓缓绕O点转动，当然用力F2较小，因为F2的力臂较大。如图乙中，若先后在杠杆同一点A作用垂直于杠杆的力F1和斜向下的力F2，使杠杆缓缓绕O转动，我们发现用力F1较小，原因同样在于F1的力臂较大。应用中必须留心力臂的画法。千万不要把转动轴到力作用点的连线误认为是力臂。图乙中我们还可以看到，若作用点不变，力的方向发生改变，那么力臂也会随着改变，F1的力臂是l1，F2的力臂是l2，而且力臂不一定在杠杆上（如l2）。3、杠杆平衡表示什么意思：平衡条件是什么。当有两个力或几个力作用在杠杆上，能使杠杆分别按两个不同方向（比如顺时针或逆时针）转动，若杠杆保持静止不动或匀速转动时，则我们说杠杆平衡了。根据实验可确定杠杆平衡的条件是：即动力与动力臂的乘积等于阻力与阻力臂的乘积。应该注意所谓动力与阻力并无严格区别，比如天平测量物体质量时，被测物对底盘的压力与砝码对底盘的压力根本无需分清哪个是动力，哪个是阻力，它们在这里的区别仅在于使杠杆转动的方向不同而已。4、滑轮的实质是什么滑轮实质是变形的，可连续转动的杠杆。定滑轮的支点是转动轴，动力臂和阻力臂都等于滑轮的半径，由杠杆的平衡条件可知，定滑轮是等臂杠杆，故使用定滑轮不能省力；动滑轮的支点是那段上端固定的绳子与动滑轮相切的点，动力臂是滑轮的直径，阻力臂是滑轮的半径，由杠杆的平衡条件可知，动滑轮的动力臂是阻力臂的2倍，动力就是阻力的，所以动滑轮能省一半力。5、怎样判断滑轮组的用力情况？使用滑轮组提重物时，若忽略滑轮和轴之间的摩擦以及绳重，则重物和动滑轮由几段绳子承担，提起重物的力就等于总重量的几分之一，即F=。因此判断用力情况的关键是弄清几段绳子承担动滑轮和重物的总重。用“隔离法”，把重物和动滑轮从滑轮组中“隔离”出来，就很容易弄清直接与动滑轮连接的绳子的根数n，在图甲中我们用虚线把重物和动滑轮从滑轮组隔离，以重物和动滑轮为研究对象，有四根绳子承担动滑轮及重物，所以用力F=。同理，分析乙图可知，提起重物及动滑轮的力F=。从上面还可以看出，同一个滑轮组，绳子的绕法不同，省力的情况也不同，绳端固定在动滑轮上比固定在定滑轮上更省力。专题训练一、选择题：1.如图所示，杠杆AOB的A端挂重为G。的物体，B端挂重为G的物体，杠杆平衡时AO处于水平位置，若AO=BO，杠杆自重不计，则GA和GB的大小关系是： （ ）A、GAGB B、GA=GB C、GAGB D无法比较2.如图所示，图中的甲、乙两个物体处于静止状态。甲乙两个物体的密度比甲：乙2：1，质量比m甲：m乙4：5。则下列说法正确的是（不计绳重、轮重和摩擦）：（ ）A、滑轮组静止时，甲乙物体受到的合力为零。B、甲乙两物体的体积比为8：5。C、乙对水平地面的压力和甲的重力之比为4：3。D、乙对水平地面的压力和乙的重力之比为3：4。3.如图所示，滑轮下挂重500N的物体G，滑轮重40N，绳和杠杆都是轻质的。要在图示位置使杠杆平衡，在杠杆的A点所加的竖起向上的力F应是（杠杆上标度的间距相等）( )A270NB360NC540ND720N4.用下列简单机械，使重量同为G的物体都处于静止状态，其中用力最大的是(均不计摩擦)( )5.均匀木棒AB长为1m，水平放置在O、O两个支点上。已知AO、OB长度均为 0.25m。若把B端竖直向上稍微抬起一点距离，至少需要用力20N；若把B端竖直向下稍微压下一点距离，则至少需要用力（ ）20N 40N 60N 8ON6.如图6所示，绳子OO悬吊着质量忽略不计的杆，在杆的a点挂上重物G，在O右侧某点b处挂上钩码重物G的质量及a到O的距离不变，要使杆保持水平，b点挂的钩码个数（各个钩码质量相同）和b到O的距离的关系是图7中哪一幅图（ ）图177.在图17中，要将一圆柱体重物推上台阶，最小的作用力应是【 】 CAF1 BF2CF3 DF48.如图1，一根重木棒在水平动力(拉力)F的作用下以O点为轴，由竖直位置逆时针匀速转到水平位置的过程中，若动力臂为L，动力与动力臂的乘积为M，则（ ）A.F增大,L减小，M增大 B.F增大,L减小，M减小图1C.F增大,L增大，M增大 D.F减小,L增大，M增大9.某人将一根木棒的一端抬起，另一端搁在地上；在抬起的过程中（棒竖直时除外），所用的力始终竖直向上，则用力的大小：（ ）A、保持不变； B、逐渐增大； C、逐渐减小； D、先减小后增大。10.如图，一直杆可绕0点转动，为提高重物，用一个始终跟直杆垂直的力下使直杆由竖直位置漫漫转动到水平位置，在这个过程中这个直杆（ ） A始终是省力杠杆 B始终是费力杠杆C先是省力的，后是费力的 D先是费力的，后是省力的11.在处于平衡状态的杠杆上再加一力，杠杆仍处于原平衡状态，则（ ） A.这力通过支点 B.这力在阻力一侧 C.这力在动力一侧 D.题设条件不可能存在12杆秤原来很准确，但跟它的秤砣掉了一小块，再用它称量物体时，称量结果将 （ ） A、偏大 B、偏小 C、不变 D、无法确定13如图所示，杠杆在物体A和力F作用下处于平衡，现在将力F方向改为沿虚线方向，要使杠杆仍保持平衡，必须是（ ） A、F减小 B、F大小不变 C、F变大 D、F小于物体重力14如图所示，轻质杠杆可绕O转动，在A点始终受一垂直作用于杠杆的力，在从A转动A/ 位置时，力F将（ ） A、变大 B、变小 C、先变大，后变小 D、先变小，后变大 15一把粗细均匀的杠杆AB，在端点A、B处分别作用竖直向下的力F1、F2时，杠杆在水平位置处于平衡。若使力F1、F2同时各减少2N，则杠杆失去平衡，且A端上升，B端下降，由此可以判断杠杆AB的支点位置是（ ） A. 在杠杆的中点 B.不在杠杆的中点，而且靠近B端C.不在杠杆的中点，而且靠近A端 D.无法确定16.如图所示的轻质杠杆，AO小于BO在A、B两端悬挂重物G1和G2后杠杆平衡若将G1和G2同时向支点O移动相同的距离，则（ ）A. 杠杆仍保持平衡 B. 杠杆的A端向下倾斜 C. 杠杆的B端向下倾斜 D. 无法判断17.如图所示，杠杆OA的B点挂着一个重物，A端用细绳吊在圆环M下，此时OA恰成水平且A点与圆弧形架PQ的圆心重合，那么当环M从P点逐渐滑至Q点的过程中，绳对A端的拉力大小将（ ）A、保持不变 B、逐渐增大 C、逐渐减小 D、由大变小再变大18.如图所示，一个直杠杆可绕轴O转动，在直杆的中点挂 一重物，在杆的另一端施加一个方向始终保持水平的力F，将直杆从竖直位置慢慢抬起 到水平位置过程中，力F大小的变化情况是( )A.一直增大 B.一直减小 图4C.先增大后减小 D.先减小后增大二、填空题：1、指出图4中所列工具分别属于那种简单机械，剪刀；扳手；钻头。2.2008年5月12日，四川波川发生8.0级地震救援队员利用各种器材展开抢险救灾工作 (1)利用如图所示的钢丝钳，救援队员把钢筋剪断，钢丝钳是 省力费力）杠杆 (2)使用撬棒，救援队员把滚落在公路上的石块撬起，如图所示，若救援队员在撬棒D点沿DM方向用力撬起石块1,撬棒的支点是 点；若救援队员在撬棒D点沿DN方向用力撬起石块1,撬棒的支点是 点图13.小红所在的科技小组利用所学知识自制一杆秤(自重不计)，其照片如图所示秤砣的质量m0为1kg，根据照片估算此杆秤最大测量值为_kg；若要增大该杆秤的测量范围，可采用_(写一种方法)；已知秤杆上05kg和25kg的两根刻度线相距10cm，则秤钩连接点A与提钮O点的距离是_cm4.图1是小明用滑轮组提升水中物体A的示意图。当物体A完全在水面下被匀速提升的过程中，物体A所受浮力为80N，小明对绳子竖直向下的拉力为F1，水平地面对小明的支持力为N1。当物体A有1/2的体积露出水面且静止时，小明对绳子竖直向下的拉力为F2，水平地面对小明的支持力为N2。已知动滑轮所受重力为120N，小明所受重力为600N，N1:N2=13:12。不计绳重、滑轮与轴的摩擦以及水的阻力，则物体A所受重力为N。5如图所示，轻质杠杆OA的中点悬挂一重G60N的物体，在A端施加一竖直向上的力F，杠杆在水平位置平衡，则FN。保持F的方向不变，在将杠杆从A位置匀速提到B位置的过程中，力F将（变大/不变/变小）6.利用定滑轮提起重物，沿着如图所示方向的F1、F2、F3来施力拉绳子时拉力大小的关系是F1_ F2_ F3(以上两空选填“”或“”)，这是因为F1、F2、F3的力臂_(选填“相等”或“不等”)三、作图题：1.图16为用螺丝刀撬图钉的示意图，在图中画出动力F1的力臂l1和阻力F2的示意图2.如图12是一种门锁把手的示意图，O点是把手的转轴，请画出作用力F的力臂L3.如图所示，不计重力的杠杆OB可绕O点转动，重为6N的重物P悬挂在杠杆的中点A处，拉力F1与杠杆成30角，杠杆在水平位置保持平衡，请在图中画出拉力 F1 的力臂，并可求出拉力的大小F1= N 。4.如图10所示，陈师傅想用最省力的方法把一个油桶推上台阶，请你帮他在图中画出这个力。5.用右下图示所示的滑轮组提升重物，若拉力F将绳子的自由端移动1. 5m时，重物升高0.5m,请你在图中画出绳子绕法。6.上图是使用道钉撬的示意图，请在图中画出最省力的力的示意图，并作出相应的力臂。四、实验探究题：1.实验台上有如下实验器材：一个带支架的杠杆、一个量程为05N的弹簧测力计、六个质量均为100g的钩码和两段细绳。请利用上述实验器材设计一个实验。证明“在杠杆平衡时，如果动力臂和阻力臂保持不变，则动力跟阻力成正比”。（1）在你所设计的实验中，如果用点A表示钩码作用在杠杆上的位置，用点B表示弹簧测力计作用在杠杆上的位置，请在图中的杠杆上标出A点和B点。（2）请写出主要实验步骤。2.在探究杠杆的平衡条件的实验中：小明将杠杆放在水平桌面上，发现杠杆右端下倾，那么他应该将杠杆左端的螺母向（选填“左”或“右”）调节，使杠杆在水平位置平衡实验时只有8个相同的钩码，现已在左端A点挂有4个钩码，如图所示，为使杠杆平衡，钩码应挂在何处？（请设计两种方案，在下图中画出）五、综合应用题：1.如图所示，工人师傅用一个滑轮组在40s内将重600N的木箱从地面匀速吊上4m高的阳台，所用的拉力为220N，不计绳重和摩擦求：(1)木箱匀速上升的速度；(2)动滑轮的重力2.如图13是举重运动员小宇自制的训练器械，轻杆AB长15m，可绕固定点O在竖直平面内自由转动，A端用细绳通过滑轮悬挂着体积为0015m3的沙袋，其中OA=1m，在B端施加竖直向上600N的作用力时，轻杆AB在水平位置平衡，试求沙子的密度。（g取10Nkg，装沙的袋子体积和质量、绳重及摩擦不计）图263.图26是小刚设计的一个通过简单机械自动拉开开关的装置示意图。该装置主要由滑轮组、配重C、D以及杠杆AB组成，配重C通过细绳与动滑轮相连，配重C、D分别通过支架固连在杠杆AB两端，支架与杠杆垂