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机械与人 第16页杠杆话题一、辩认杠杆和画力臂的方法方法：用动态转动的方法，观察哪部分在转动，在绕着哪点转动，这个点就是（ ）；再看哪个力使它转动的，这个力就是（ ）；在转动的过程中，哪个物体（或力）阻碍它转动，这个力就是（ ）画出“点“到”线“的距离就是（ ）和（ ）想想数学是怎么画这个距离的！比较（ ）和（ ）的大小，判断杠杆的种类例1、如图所示是简易晾衣架的示意图，请在图中作出绳子拉力F的力臂L1和衣服所受重力的所臂L2. 例1图 例2图例2、夹子是生活中常见的器具，下面是某种夹子使用时的照片用力将夹子张开，画出此时的杠杆示意图，此时夹子属于（ ）杠杆；用夹子夹住物体时，画出此时的杠杆示意图。此时夹子属于（ ）杠杆。张三李四ABCD例3、许多居民楼墙外用铁三脚架搁放空调主机，如下图所示，如果空调机放在B处，请画出此时的杠杆示意图。要使铁架较为牢固、安全，应把主机放在（ ）处填A或B 例3图 例4图 例5图例4、请在图中画出杠杆示意图例5、如图是两个人抬一个大而均匀的木箱上楼时的情景。李四用力抬箱子，画出此时的杠杆示意图张三用的力比李四（ ），要使两个人用力一样大，应怎样抬？（ ）例6、按要求画图工人师傅用吊车搬运集装箱.集装箱重为G ,支撑杆对吊车臂的支持力为F.在图中画出重力G和支持力F对转动点O的力臂.如图所示，画出推车过障碍物时的杠杆示意图。 题图 题图 画出指甲刀的杠杆示意图例7、三类杠杆判断方法:先分析 和 的大小关系,再根据 判断动力与阻力的大小关系,得出结论. 将下图一些装置按上述三种情况进行分类.图9 图10 图11 图12图1 图2 图3 图4图5 图6 图7 图8图13 图14 图15 图16陌生题、电工上水泥杆用的脚扣结构如图，它由一根钢条做成约3/5的弧状，在前后A、B处绑上橡皮，踏脚板D上有一个固定脚的皮带C，A、B不在同一个水平面上，在竖直方向有一个高度差。下列分析错误的是A脚扣可等效一个杠杆，B是支点B在A、B处绑上橡皮是为了减小摩擦力C脚踏板做得宽而大是为了减小脚受到的压强DA、B间有一定高度差是为了保证脚扣对水泥杆产生足够的压力话题二、杠杆的平衡条件的实验探究和计算1、杠杆的平衡指的是（ ）或（ ）。2、研究杠杆的平衡条件四位同学分别对杠杆平衡条件进行了如下猜想：甲：动力+动力臂=阻力+阻力臂 乙：动力动力臂=阻力阻力臂丙：动力/动力臂=阻力/阻力臂 丁：动力动力臂=阻力阻力臂在这四种猜想中明显错误的是（ ），因为（ ）。实验中用到的杠杆如图甲所示，杠杆两端的调节螺母，是起调节杠杆（ 的作用的。实验前先要调节杠杆两端的螺母，使其在水平位置平衡，这是为使杠杆所受的（ ）的作用线通过支点，从而可以不考虑杠杆的（ ）对其平衡状态的影响。如果某同学做实验时发现杠杆左高右低，应将杠杆左端的螺母向（ ）调；或将右端的螺母向（ ）调。挂上钩码后，仍要使杠杆在水平位置平衡，是为了（ ）。如杠杆不在水平位置平衡时，应通过调节钩码的（ ）或（ ）来实现，而不能再调节（ ）。甲图图乙图丙乙某同学根据乙图所示的实验现象得出的杠杆平衡条件是：“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”。为了说明这一结论并不正确，请你在图丙所示的杠杠上画出需要对杠杠施加的力的示意图和这个力的力臂。 某同学进行正确的实验操作后，得到的数据为F1=6N、L1=20cm、F2=4N和L2=30cm。该同学根据这些数据能否得出探究结论? （ ）。理由是：（ ）如果某同学在实验中按下图所示，测量了四组数据2.01.00.040.020.030.080.020.0752.54.00.51.50.020.010.050.080.0050.0750.0252.50.010.0250.50.05这三次实验数据中有一次是错误的，错误数据的实验次数是（ ），由正确实验结果可得杠杆的平衡条件是 （ ）。用表达式可以写成（ ）.使杠杆在倾斜一定角度的位置做实验，也能得出杠杆平衡条件。这种实验方案与杠杆在水平位置做实验的方案相比较，你认为哪种实验方案好?（ ）其理由是（ ）。下表是小华同学探究杠杆平衡条件的实验记录。动力F1/N动力臂L1cm阻力F2/N阻力臂L2cm3443由此她得出“动力+动力臂=阻力+阻力臂”的结论。你认为她的实验结论是否正确（ ），其原因是什么? （ ）。在探究“杠杆的平衡条件”的实验中，当在A处挂了三个钩码时，要使杠杆平衡，应在C处挂（ ）个钩码。（每个钩码的质量相等）。若某次实验中用弹簧测力计竖直向上拉杠杆一端的A点，杠杆平衡时弹簧测力计的示数为Fa,若在A点斜向上拉，杠杆要求在水平位置再次平衡时，弹簧测力计的示数为Fb，则Fa（ ）Fb (填“大于、小于、等于”)。小梅想探究杠杆平衡时动力和动力臂的关系。实验过程中，小梅保持阻力为2N，阻力臂为0.15 m不变，然后改变动力臂L1和动力F1，并保持杠杆水平平衡，分别测量出动力臂L1和动力F1的数据如下表所示。请你根据实验条件和实验数据帮助小梅归纳出动力Fl跟动力臂Ll的关系式：（ ）。甲乙两个实验小组在探究“杠杆的平衡条件”时，分别得到下面两组数据和结论。他们在交流时，甲组发现了自己实验结论的错误和产生错误的原因。你认为甲组产生错误的原因有那些？ （ ）在“研究杠杆平衡条件”实验中：秤盘调零螺丝支点游码槽码秤杆砝码盘丙（1）实验前出现图甲所示情况，为了使杠杆在水平位置平衡，应将杠杆左端的螺母向调（填“左”或“右”） （2）实验过程中出现图乙所示情况，为了使杠杆在水平位置平衡，这时应将右边的钩码向 （填“左”或“右”）移动（ ）格。（3）图乙中杠杆水平平衡后，在杠杆左右两边钩码下同时加一个相同的钩码，这时杠杆将（ ）。（填“保持水平平衡”、“顺时针转动”或“逆时针转动”）（4）如图丙所示的案秤是个不等臂杠杆，请你根据杠杆的平衡条件说明砝码重远小于货物重的道理（ ）。一位同学用如图所示装置做实验。调整左边钩码的个数和悬挂位置，使杠杆平衡，读出弹簧秤的示数F1，钩码重F2，以及由支点到这两个力的作用点的距离OA、OB。他将所得数据直接代入杠杆的平衡条件数学式中，发现F1OA（ ） F2OB（填大于等于或小于）。其原因是（ ）。 不单独出计算题，一般是与其它知识结合在一起出小综合题例1、“塔吊”是建筑工地上常见的起重设备，在汶川地震灾区救援现场，用“塔吊”可将很重的水泥板方便地吊起并安放到工作区域内。(g取10Nkg)(1)现有一“塔吊”如图所示，它有一水平臂AB，AO叫平衡臂，OB叫吊臂。C为可移动的滑轮组，C移动的范围是从O点到B点。已知：AO=10m，OB=50m。若“塔身”的宽度和铁架、滑轮组所受重力及摩擦均不计，在A端所装配重的质量为5t，要想起吊质量为1.25t的水泥板，为安全起吊，C应移动到离O多远的地方?(2)若“塔吊”20s内将质量为1.25t的水泥板匀速提高了4m，那么，“塔吊”提升水泥板的功率是多少?如果机械做的额外功是3104J，“塔吊”的机械效率是多少?例2、如图为冷水自控装置，小水箱与锅炉相连，当杠杆呈水平状态时，浮球一半体积浸入水中，塞子B刚好顶住自来水进口。测得浮球体积500厘米3，OC=25厘米，OD=1厘米，水管横截面积为1厘米2，由此算出自来水压强多大？(不计杠杆、连杆、塞子、浮球质量)例3、如图所示，在建筑工地上有一台塔式起重机，其部分技术参数如下表所示。（1）该起重机一次最多能吊起的建筑材料重力为多少N？吊起的建筑材料达到最大起重量时，建筑材料到竖直塔的距离是近端还是远端？（2）该起重机将重为2104N的建筑材料以最大提升速度吊起6m，起重机对建筑材料做了多少有用功？如果起重机的实际总功率为25 kW，起重机的机械效率是多大？例3、如图所示,轻质杠杆AO长30Cm,O为支点,物体M重30N,在离A端10Cm的B处加37.5N竖直向上的拉力时,物体有1/3体积露出水面,此时杠杆正好在水平位置平衡(g=10N/Kg).求：MABFO(1)作用在A端的拉力 (2)物体受到的浮力 (3)物体的密度.例4、质量相同的铜块和铝块，挂在杠杆AB两端，杠杆在水平位置平衡，如图所示，现把铜块和铝块同时浸没于水中，已知铜铝，杠杆将： A杠杆AB仍保持平衡 B杠杆A端会上升 C杠杆A端会下降 D杠杆是否平衡，无法判断话题三、最小力分析和比较方法：要使某个力最小，基本方法是使这个力的力臂最（ ），最大的力臂就是力的作用点到（ ）的距离。GBOCA1如图所示，轻质杠杆的支点为O，已知AO= 4AB，若物重G=400N，为使杠杆平衡，在A端施加最小力为多少N？ 1题 2题 3题2、如图所示的弯曲杠杆，AC =40cm ， BO=40cm，OC=30 cm，ACCO，BOCO，O为转轴.在B处挂一重为100 N的重物 ，要求在A处作用一个最小的力F使杠杆平衡.请在图上画出这个力的方向并求出这个力的大小.3、如图所示，在杠杆的A点施加一个力能使杠杆处于平衡状态，请准确地画出在A点施加最小的力的示意图.4、如图所示，重力不计的杠杆OAB，可绕O点在竖直平面内转动。重力为100N的物体挂在OA的中点处。已知OA=40cm，AB=30cm，OA垂直于AB，杠杆与转动轴间的摩擦忽略不计。要使杠杆平衡，且OA段处于水平位置，那么作用于B端的最小力的力臂等于 cm，最小力的大小等于 N。5题图6题图4题图5、如图所示，杠杆AC（刻度均匀，不计杠杆重）可绕支点O自由转动，在B点挂一个重为40N的物体，为了用最小的力使杠杆在水平位置平衡，要施加的力应作用在 点，方向 ，大小是 N。6、如上面右图所示，要使杠杆平衡，在A点作用的力分别为Fl、F2、F3，则： F1F2F3F4A.沿竖直方向的力Fl最小 B.沿垂直于杠杆OA方向的力F2最小 C.沿水平方向的力F3最小 D.无论什么方向，用的力一样大 7、在图中，要将一圆柱体重物推上台阶，最小的作用力应是： A F1 BF2 CF3 D F48、一个均匀的圆柱形木柱，直立在水平地面上，其截面如图所示，现欲使木柱的C点稍离地面（以D点为支点），应在木柱上的哪一个点施加力，才能使施加的力最小，请在图上画出这个最小的力。9、甲、乙、丙三个相同的杠杆，所挂的物体受到的重力均为，它们分别在方向如图所示的力、作用下处于平衡状态，那么: ; ;.话题四、杠杆变化专题1、用一根细棉线把一段直铁丝吊起来，让铁丝能在水平位置平衡，再将棉线右边的铁丝对折一下，铁丝还能在水平位置平衡吗？ 你看到的现象是： ；原因是： ；判断的依据是： 。FF/FF/2题 3题2、用一个始终与木头垂直的力将一个粗细均匀的圆木抬起直至竖直的过程中，这个力的大小怎样改变？3、用一个始终竖直向上的力将一个粗细均匀的圆木抬起的过程中，这个力的大小怎样改变？4、如图所示，剪铁皮用的剪力是_杠杆，工人剪铁皮时，有时用两根铁管套在剪手柄上，这是因为_。4题图 5题图 6题图 5、如图所示，一根重木棒在水平动力（拉力）的作用下以 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 ，则（ ）A增大，L增大，增大 B增大，L减小，减小 C增大，L减小，增大 D减小，L增大，增大6、如图所示的吊桥，在拉起的过程中，阻力臂逐渐变 ，阻力和阻力臂的乘积变 ，动力与动力臂的乘积变 。7、如图所示，用撬棒撬起大石头，向上、向下用力都可以，哪一种方式更省力？请你具体说明原因。8、如图是斜拉素桥，可抽象成图乙所示的模型，如果画出桥塔高低不同的两幅图丙和丁。通过比较发现：适当增加塔的高度，可 （选填“增大”或“减小”）钢绳拉力的力臂，从而（选填“增大”或“减小”）斜拉索的拉力。9、用剪纸的剪刀剪一叠较厚的纸，是用剪刀的尖端容易剪断还是用剪刀的中部容易剪断，是什么原因？利用的物理知识是什么？10、如图所示，行李箱的下部装有滚轮，其目的是： ；拉行李箱时拉出拉杆更省力，理由是： 。11、有一个人利用图示方法撬起大石头，但由于石头太重，人的力气不够大，请你帮他想想办法，使他能撬起这个大石头。简述你的方法并画出相应的图示。 11题 12题 13题 12、如图所示，杠杆处于平衡状态，若在两边的钩码下面，再各挂一个同样的钩码， 则：A.杠杆仍保持平衡 B.杠杆B端下降C.杠杆A端下降 D.无法判断13一杠杆在阻力F1与动力F2作用下平衡.如图所示，若F1和 F2大小及方向均保持不变，将它们的作用点向支点移动相同的距离，则( ) A.杠杆仍保持平衡 B.杠杆向右倾斜 C.杠杆向左倾斜 D.不能确定话题五、典型题1、甲、乙两个身高相同的人抬着一个木箱沿斜坡上山，木箱的悬点恰好在抬杠的中央。如图所示，则甲、乙两人所用的力F甲与F乙的关系是：AF甲=F乙 BF甲F乙 CF甲F乙 D已知条件不足，所以无法判断 1题 2题 3题2、轻质等臂杠杆两端分别挂上一个不同的实心金属球，左端为铜球，右端为铝球，将两金属球分别同时浸没到水中，杠杆平衡，如果同时去掉两杯水，则杠杆将会： A左端下沉 B右端下沉 C仍保持平衡 D无法确定3、如图所示，杠杆AO在力F1、F2的作用下处于静止状态，L2是力F2的力臂，在图中画出力F2和F1的力臂L14、图是人们用木棒撬石块的示意图。撬石块有两种方法：第一种是以B点为支点，在C点用与棒垂直的力F1向下撬；第二种是以A点为支点，在C点用与棒垂直的力F2向上撬。(木棒自重不计)若石块压在棒上的D点正好是AB的中点，你认为第 种方法更省力一些，理由是 。 4题 5题 6题5、如图所示，大李和小李用一根均匀的木棒抬重物。大李为了减轻小李的负担，他可以（写出一种合理的做法） ；假如大李要承担3/5的力，那么，小李的肩头到重物挂点O的距离与大李的肩头到重物挂点O的距离之比是 。6、如图，旅游登山时蔓背囊中的物品有轻有重，应该怎样摆放更科学呢:A把重的物品放在背囊下部; B把重的物品放在背囊上部;C从取拿方便考虑，把常用的放上部; D随意摆放都可以.7、如图是自卸车的示意图，车厢部分视为杠杆，则下列分析正确的是AB点是支点，液压杆施的力是动力，货物重是阻力 BB点是支点，物体A放在车厢前部可省力CC点是支点，物体A放在车厢后部可省力8、瞧，图中那个人背了点东西多费劲！你将建议他作下列哪种改进呢： A腰应当直起来；B步子迈得小些；C两手往前移一移； D将棒往前拉一拉，使物体更靠近人些 8题 9题 10题9 、AOB为一杠杆(自重不计)，O为支点(OAP2; BW1W2,P1P2; CW1W2，P1P2; DW1W2,P1P2;13、你思考过“人在水平路面上前进时是否要克服重力做功”这一问题吗？如图所示，小文同学对此进行了研究。有关测量数据记录在表中（表中的步距是指跨出每一步两脚之间的距离；重心升降高度是指跨出每一步时，重心下降或升高的变化值）：你根据上述测量数据进行以下计算分析（g取10N/kg）：（1）站立时，小文双脚与地面的接触面积为400cm2，则行走时小文对地面的压强是多少？ （2）如图所示时小文的脚跟提起后的姿势图。O点是脚尖与地面的接触点，阻力F2的大小等于人的体重，其中AO=16cm，AB=4cm，则排肠肌提起脚跟的动力F1为多大？ （3）小文行走100m克服重力做功的功率多大？ 机械效率专题理解功的原理,明白有用功、总功、额外功的含义及其关系1.功的原理 使用任何机械都( ).A.对于理想机械(指不计摩擦、机械的重、绳重): W人对机械( )W机械对物体( )W手或 W总( )W有.B.对于实际机械:W人对机械(W总) ( )W机械对物体(W有) 或W总( )( ).2.有用功、总功、额外功的含义及各自的计算式.A.有用功(W有)： 指机械克服( )阻力所做的功(对我们有用的功).求有用功W有,要看使用机械的目的. 对于竖直方向上提升重物,目的是克服重力做功,故 W有( )； 对于水平方向匀速拉(推)物体,目的是克服摩擦阻力做功,故 W有( ).B.总功 (W总) 指动力对( )所做的功.其表达式为:W总( )(F为直接作用在机械上的力)C.额外功(W额) 指机械克服( ) (对我们无用但不得不做的)所做的功.对于只计滑轮的重而言,W额( ).(五)怎样理解和应用机械效率1.定义 有用功占总功的比值,即( ).2.物理意义 机械效率是表示机械对总功利用率高低的物理量.若机械效率越大,表示该机械对总功的利用率越( ),即机械做的有用功占它所做的总功的比例越( ),或者说额外功占总功的比例越( ),也说明该机械的性能越( ).3.机械效率为何总小于1?因在使用机械时,不可避免W额( )0.所以由W总W有W额可知:W有( )W总,即( )1.4.计算机械效率的各种变形式.A.用滑轮组竖直提升物体时( ) ( ) ( ) ( )若只计动滑轮的重,则F( ),此公式可变形为( ) ( )机械效率还可等于( )( )，由此可知，( )可以提高机械效率B、用滑轮组水平移动物体时( )( ) (s物为物体移动的距离,s动力为拉力移动的距离)C、用杠杆提升重物时( ) ( )（s为动力移动的距离,h为物体提升的高度)5.如何提高机械效率?由可知:A.当W有一定时,减少W额,可提高效率.比如影响滑轮组效率的因素有:动滑轮和绳重；绳与轮之间的摩擦.所以,我们可以使用轻质材料做动滑轮或尽量减少动滑轮的个数；还可通过加润滑油来减少轴处的摩擦及使用较细的绳子等措施,以此来提高它的效率.B.当W额一定时,增加W有,可适当提高机械效率.比如,对于同一滑轮组(额外功不变),增加所提物体的重, 就会越大,机械效率就会越高.总之,对于滑轮组而言,要提高效率,可增加有用功的同时尽量减小额外功.C.注意事项 机械效率与功率的区别功率是表示机械( ),功率大只表示机械做功( )；机械效率是表示机械对总功( )率高低的物理量,效率高只表示机械对总功的利用率( ).因此,功率大的机械机械效率( )高,如内燃机车的功率是4210W,但它的效率只有3040%；而机械效率高的机械,它的功率( )就大,如儿童玩具汽车的电动机效率可达80%,但功率只有几瓦. 机械效率的高低与机械是否省力( )关，越省力的机械，其机械效率不一定( ).几类抓分的话题话题一、关注基础例1（杠杆）用动力臂是阻力臂2倍的杠杆将重400N的货物抬高20cm，手向下压杠杆的力是220N，这根杠杆的机械效率是多少？ 例2（动滑轮）用一个动滑轮将重500N的重物匀速提高0.5m，在绳子自由端所用的拉力是300N，求动滑轮的机械效率是多少例3（竖用滑轮组）如图所示，一个工人用滑轮组提起600N的货物，所用的拉力是250N，绳自由端被拉下3m，求滑轮组的机械效率FA例4（横用滑轮组）重为500牛的物体与地面间的摩擦力是150牛，为使物体匀速移动，必须在绳端加以60牛的水平拉力，求滑轮组的机械效率是多少？例5（斜面机械效率）在向车上装货物时,常常用木板搭个斜面,把货物推上去,这样可以省很多力。如图所示，工人师傅用F=600N的力沿着长S=4m的斜面，将重G=1200的货物推到高为h=1.5的车上。求：工人师傅做的有用功是多少？工人师傅做的总功是多少？该斜面的机械效率是多少？例6、用一定滑轮和一个动滑轮组成的滑轮组提升重900牛的物体，使物体升高2米，滑轮组的机械效率为90%，动滑轮重90牛，求提升重物过程中克服摩擦做了多少功？ 小结：任何机械都可以求效率，但要认清有用功和总功：人们使用机械要干“啥”，如果是提升物体，有用功就是W有用=（ ），如果是拉着物体走，W有用=（ ）；从手段看，人们利用机械去完成任务，人就必须对机械做功，否则机械就要罢工，人们对机械做的功就是总功，一般地W总=（ ） 话题二、倒着使用公式（反推）例1、用如图所示的滑轮组在10s内将重物提升了10m,绳子自由端的拉力大小为200N,滑轮组的机械效率为85%,不计摩擦,求:(1)拉力的功率；(2)物体的重力；(3)动滑轮的重.例2、一辆汽车不小心开进了泥潭中,司机取来一套滑轮组欲将汽车从泥潭中拉出,如图所示,若车重为8104N,汽车受到的阻力为车重的0.03倍,滑轮组机械效率为80%,问:(1)该司机至少需要用多大的力才能将汽车从泥潭中拉出?(2)若拉动汽车时,汽车前进的速度为0.2m/s,则司机做功的功率是多少?例3、如图所示的电动升降台机械效率是50%，升降台用60s把300kg的重物匀速提升l0m，求这过程中：（1）升降台对重物做的功（2）升降台对重物做功的功率（3）升降台电动机做的总功(g =l0N/kg)例4、某人使用机械效率为80%的动滑轮将某个重物匀速提起，在不计摩擦力的情况下，此人所用的拉力是100N，物重是多少？ 话题三、效率变化题（易错）例1、建筑工人用自制的滑轮组把600N的重物缓慢提升2m，绳自由端的拉力F=250N。（不计摩擦和绳重）求：该滑轮组的机械效率。用这个滑轮组匀速吊起900N的重物，滑轮组的机械效率为多少？例2、在不计绳重和摩擦的情况下，利用一滑轮组匀速提升物体下表是在利用该滑轮组将一物体匀速提升到一定高度时采集到的信息 (1)通过计算确定该滑轮组提起物体的绳子段数，并在右边虚线框中画出该滑轮组的组装示意图(2)用该滑轮组将重为800N的物体匀速提升1m时，拉力做的总功为多少? (解答要求：写出依据的主要公式或变形公式，有数据代入，答案中必须明确写出数值和单位)小结：遇到机械效率改变的试题，求出（ ）是核心 话题四、小综合题例1（与功和功率结合）如图是用滑轮组提起重物的装置示意图，物体重G=6104N，滑轮组的机械效率为80，拉力F的功率为25 kW，要把重物匀速提升1 m，求：(1)有用功和额外功分别是多少?(2)需用的拉力F