第19课时-简单机械

第第 19 课时课时 简单机械简单机械 一 杠杆一 杠杆 考点考点 1 指认杠杆的支点 动力 阻力 动力臂和阻力臂指认杠杆的支点 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 考考点点2 绘绘制制杠杠杆杆的的动动力力臂臂和和阻阻力力臂臂图图示示 b 1 力臂是 的距离 而不是支点到力的作用点的距离 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 考考点点3 概概述述杠杠杆杆的的平平衡衡条条件件 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 考考点点4 应应用用杠杠杆杆的的平平衡衡条条件件解解决决简简单单的的问问题题 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 l2 省力 费距离 撬棒 瓶盖起子 等 费力杠杆l1F2 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 考考点点5 指指认认人人体体中中的的杠杠杆杆 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 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 3 走路时的脚 省力杠杆 脚掌前部是支点 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 1 2016 绍兴 下列杠杆能平衡的是 杆重和摩擦均不计 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 2 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短 D F甲 F乙 因为动力臂都是阻力臂的 2 倍 3 2016 丽水 在探究杠杆平衡条件的实验中 1 安装好杠杆 调节杠杆两端的平衡螺母 使杠杆在水平位置平衡 把钩码挂在杠杆 A 点如图甲 为方便直接从杠杆上读出力臂 应在 B 点沿着 的方向拉动弹簧测力计 使杠杆在水平位置平衡 2 如图乙 当弹簧测力计由位置 1 转至位置 2 的过程中 杠杆在水平位置始终保持平 衡 测力计示数将 二 滑轮二 滑轮 考考点点6 辨辨认认定定滑滑轮轮 动动滑滑轮轮和和滑滑轮轮组组 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 考考点点7 知知道道定定滑滑轮轮和和动动滑滑轮轮的的特特点点 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 F G 1 2 s 省力 滑轮组F s nh 既可以省力 也可以改变力 的方向 考考点点8 知知道道滑滑轮轮组组的的特特点点 限限于于两两个个滑滑轮轮的的滑滑轮轮组组 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 4 2016 金华 简单机械在我们的生活中应用广泛 请回答下列有关简单机械的问题 1 如图甲 物体处于静止状态 物体的重力为 N 不计摩擦及滑轮和绳子的自 重 2 如图乙是一把剪刀 在使用过程中要达到相对省力的效果 则被剪物体应放在 填字母 A 或 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 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 高高频频点点1 认认识识杠杠杆杆 2016 北京 如图所示的工具中 在使用时属于费力杠杆的是 例1 1 2016 北京 如图所示 OB 是以 O 点为支点的杠杆 F 是作用在杠杆 B 端的力 图 中线段 AB 与力 F 的作用线在一条直线上 且 OA AB 线段 表示力 F 的力臂 填 OA AB 或 OB 高高频频点点2 杠杠杆杆平平衡衡条条件件的的应应用用 2016 漳州 如图所示 质量不计的木板 AB 处于水平位置平衡 且可绕 O 点无 例2 摩擦转动 OA 0 2m OB 0 5m 在 A 端挂一个重 3N 的物体甲 另一重 2 5N 的小滑块 乙在水平拉力作用下 以 0 1m s 的速度从 O 点匀速向右滑动 在此过程中 甲对地面的压 力 填 变大 变小 或 不变 小滑块在木板上水平滑动的时间为 s 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 F1 F2 B F1 F2 s2 s1 C F1力臂小于 s1 D F2方向沿 OO 线向下 高高频频点点3 杠杠杆杆的的动动态态平平衡衡分分析析 2016 遂宁 如图所示 作用在杠杆一端且始终与杠杆垂直的力 F 将杠杆缓慢 例3 地由位置 A 拉至位置 B 在这个过程中 力 F 的大小将 A 不变 B 变小 C 变大 D 先变大后变小 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 高高频频点点4 动动 定定滑滑轮轮的的特特点点 2016 成都 如图所示 古代士兵常用定滑轮把护城河上的吊桥拉起 使用定滑 例4 轮可以 填 省力 省距离 或 改变动力方向 吊桥可以看作杠杆 绳子对它的拉力是动力 吊桥的重力是阻力 在拉起吊桥的过程中 阻力臂大小 填 变大 变小 或 不变 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 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 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 例5 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 提醒 本题考查了平衡力的辨别和杠杆最小力的问题 要注意根据杠杆的平衡条件 F1L1 F2L2可知 在杠杆中的阻力 阻力臂一定的情况下 要使所使用的动力最小 必须使 动力臂最长 而在通常情况下 连接杠杆中支点和动力作用点这两点所得到的线段是最长的 2016 云南 如图所示 高 0 8m 重 1100N 均匀的圆柱形木柱 M 截面半径为 例6 0 3m 将它竖直放在水平地面上时 木柱所受的重力与地面对它的支持力是一对 力 若要使木柱的 a 点离开地面 至少需要 N 的力 2016 扬州 从地面上搬起重物我们的常见做法是弯腰 如图甲 或人下蹲弯曲膝 例7 盖 如图乙 把它搬起来 哪种方法好呢 下面就建立模型说明这个问题 把脊柱简化为杠杆 如图丙所示 脊柱可绕骶骨 轴 O 转动 腰背部复杂肌肉的等效拉力 F1作用在 A 点 其实 际作用方向与脊柱夹角为 12 且保持不变 搬箱子拉力 F2作用在肩关节 B 点 在 B 点挂一 重物代替箱子 用测力计沿 F1方向拉 使模型静止 可测出腰背部复杂肌肉拉力的大小 接着 改变脊柱与水平面的夹角即可改变杠杆与水平面的夹角 多次实验得出结论 1 在丙图中画出 F2力臂 L2 2 当 角增大时 L2 填 变大 不变 或 变小 F1 填 变 大 不变 或 变小 3 如果考虑到人上半身的重力 那么腰背部肌肉的实际拉力将比丙图中 F1要 填 大 或 小 4 对比甲乙两种姿势所对应丙图中的两种状态 由以上分析可得 填 甲 或 乙 图中的姿势比较正确 1 2016 宁夏 如图所示 启瓶器开启瓶盖时 可看作是 第 1 题图 A 以 A 为支点的费力杠杆 B 以 A 为支点的省力杠杆 C 以 B 为支点的费力杠杆 D 以 B 为支点的费力杠杆 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 F1 F2 F3 G B F1 F2 F3 G C F1 F2 F3 G D F1 F2 F3 G 第 2 题图 第 3 题图 3 2016 滨州 在探究杠杆平衡条件的时候 小明在均匀木板中间挖孔 孔中插一金属 杆 固定在铁架台上 木板可以围绕中间自由转动 每个钩码的质量为 200g A B C D E F 为挂钩 已知 AB BO OC CD ABOCD 的连线与 EDF 的连 线垂直 现在 B 处挂两个钩码 D 处挂一个钩码 木板在水平位置平衡 如图所示 下列做 法不能使木板重新平衡的是 A 在 B D 两处各加挂一个钩码 B 在 B 处加挂两个钩码 D 处加挂一个钩码 C B 处挂两个钩码不变 把 D 处的一个钩码挂在 E 处 D B 处挂两个钩码不变 把 D 处的一个钩码挂在 F 处 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 4 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 第 4 题图 A 500N B 50N C 100N D 10N 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 5 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 吊臂是一个省力杠杆 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 第 5 题图 第 6 题图 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 6 升重为 100N 的物体 所用的拉力 F 是 A 50N B 60N C 70N D 120N 第 7 题图 7 2016 邵阳 如图 在探究杠杆平衡条件的实验中 杠杆处于水平平衡状态 若在杠 杆两端的钩码上分别加挂一个完全相同的钩码 则 A 杠杆不能水平平衡 左端上升 B 杠杆不能水平平衡 右端上升 C 杠杆仍能处于水平平衡状态 D 以上说法都不正确 8 2016 湖州 下图是三类不同用途的杠杆模型 这三类杠杆中 一定是省力杠杆的是 第 类 钓鱼竿与第 类杠杆原理相同 第 8 题图 第 9 题图 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 g 取 10N kg 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 10 2016 福州 生活中我们经常使用简单机械 1 图 1 是家用手摇晾衣架 A B 两滑轮中属于动滑轮的是 若衣服和晾衣架 的总重为 120N 不计动滑轮重 绳重及摩擦 静止时绳的拉力 F N 请你提出 一种使用时提高手摇晾衣架机械效率的方法 2 如图 2 所示 已知撬棒 AD 1m CD BC 0 15m 石头垂直作用在棒上的力是 420N 若要撬动石头 则施加在撬棒 A 点的力至少是 N 第 10 题图 第 11 题图 2015 扬州 低头族 长时间低头看手机 会引起颈部肌肉损伤 当头颅为竖直 11 状态时 颈部肌肉的拉力为零 当头颅低下时 颈部肌肉会产生一定的拉力 为了研究颈部 肌肉的拉力与低头角度大小的关系 我们可以建立一个头颅模型来模拟实验 如图甲所示 把人的颈椎简化成一个支点 O 用 1kg 的头颅模型在重力作用下绕着这个支点 O 移动 A 点为头颅模型的重心 B 点为肌肉拉力的作用点 将细线的一端固定在 B 点 用弹簧测力计 拉着细线模拟测量肌肉的拉力 头颅模型在转动过程中 细线拉力的方向始终垂直于 OB 如图乙所示 让头颅模型从竖直状态开始转动 通过实验记录出低头角度 及细线拉力 F 的数据 如表 低头角度 015304560 细线拉力 F N07 314 020 225 0 1 设头颅质量为 8kg 当低头角度为 60 时 颈部肌肉实际承受的拉力是 N 2 在图乙中画出细线拉力的示意图 3 请解释 为什么低头角度越大 颈部肌肉的拉力会越大 答 4 请你就预防和延缓颈椎损伤提出一个合理化的建议 12 2016 淄博 杠杆调平衡后 将两个体积相同的重物分别挂在杠杆两侧的 A B 处 杠杆仍然平衡 如图所示 则 GA GB 若将两重物同时浸没在水中 则杠杆的 端下沉 填 左 或 右 第 12 题图 2016 南平 利用如图所示的装置来探究 杠杆的平衡条件 13 第 13 题图 1 实验前 杠杆如图甲所示 可将杠杆两端的平衡螺母向 填 左 或 右 调节 使杠杆在水平位置平衡 这样做的好处是可以直接从杠杆上读出 2 杠杆平衡后 如图乙所示 在杠杆 B 点挂 3 个相同的钩码 可在杠杆的 D 点挂 个相同的钩码 就可使杠杆重新在水平位置平衡 3 保持 B 点钩码数量和力臂不变 杠杆在水平位置平衡时 测出多组动力臂 l1和动力 F1的数据 绘制了 l1 F1的关系图像 如图丙所示 请根据图