第13讲 简单机械

1、安徽省物理 简单机械简单机械 第十三讲1知道什么是杠杆(要求能正确作出力臂)、什么是杠杆平衡。2能对探究“杠杆平衡条件”实验的过程作出正确说明，以及如何得出正确的结论等。3能利用杠杆平衡条件的关系式F1l1F2l2进行简单的计算。4知道使用定滑轮和动滑轮施加力的特点，能根据具体要求组装滑轮组。一、杠杆1杠杆：在力的作用下能够绕固定点转动的硬棒叫_，它包含有五要素：_、_、_、_、_，力臂是指支点到力的作用线的距离。杠杆的平衡条件：_。2杠杆种类：省力杠杆，动力臂l1_阻力臂l2，优点是_；费力杠杆，l1_l2，优点是_；等臂杠杆，l1_l2，不省力也不费力。杠杆支点O动力F1阻力F2动力臂l1

2、阻力臂l2F1l1F2l2省力省距离二、滑轮3定滑轮：轴固定不动的滑轮叫_，其特点是_，其实质是一个_杠杆。4 动 滑 轮 ： 滑 轮 随 物 体 一 起 移 动 的 滑 轮 叫 _ _ _ _ _ _ _ _ ， 其 特 点 是_，其实质是一个_杠杆。5滑轮组：将定滑轮和动滑轮组合成滑轮组，可以达到既_，又可以_，动滑轮和重物由n段绳子承担，拉力就是总重G的_，用式子表示为F_，绳子末端拉出的长度s是重物通过距离h的_，用式子表示为s_。6其他简单机械(1)使用轮轴特点：_力，_距离。(2)使用斜面特点：_力，_距离；高度相同，斜面越长越_力。定滑轮不省力但可以改变用力方向等臂动滑轮省一半力

3、但不能改变用力方向动力臂是阻力臂2倍的省力改变力的方向几分之一G总n倍nh省费省费省3(2013，安徽)如图，轻质杠杆AB可以绕O点转动，在A点用细线悬挂一重物，在B点施加一竖直向下的动力，使杠杆在水平位置保持平衡。若将动力的方向改为沿虚线方向，仍使杠杆在水平位置保持平衡，则(D)A动力臂增大，动力增大B动力臂增大，动力减小C动力臂减小，动力减小 D动力臂减小，动力增大 4(2009，芜湖毕业考试)我们都做过“探究杠杆平衡条件”的实验。(1)实验前没有挂钩码时，若杠杆向左端下倾，则应将右端的平衡螺母向_右_(选填“左”或“右”)调节，使杠杆在水平位置平衡，实验前使杠杆水平平衡的目的是_使杠杆的

4、自重对杠杆平衡不产生影响_(2)实验中，用如图所示的方式悬挂钩码，杠杆也能水平平衡(杠杆上每格等距)，但老师却往往提醒大家不要采用这种方式。这主要是因为该种方式(D)A一个人无法独立操作B需要使用太多的钩码C力臂与杠杆不重合D力和力臂数目过多(3)图中，不改变支点O右侧所挂的两个钩码及其位置，保持左侧第_2_格的钩码不动，将左侧另外两个钩码改挂到它的下方，杠杆仍可以水平平衡。 6(安徽课改区)程跃要提起重800 N的物体，但是他的最大拉力只有300 N，于是，他找来了一些滑轮，想利用滑轮组提起这个重物。已知每个滑轮重20 N，程跃想站在地上向下拉绳，他最好选择图中_c_(选填“a”“b”或“c

5、”)滑轮组来提起重物。请在所选的图中画出正确的绕绳方法。 杠杆 【变式题1】(2014，马鞍山模拟)开瓶时使用的开瓶器(图甲)，可以简化成不计重力的省力杠杆(图乙)，O为支点。若动力F1和阻力F2都与杠杆垂直，且AO6 cm，BO1 cm，F125 N，则F2_150_N。 【例2】如图所示的三个滑轮中，属于动滑轮的是_。若滑轮的自重和摩擦不计，当分别沿力F1、F2和F3方向匀速提起同一物体时，则F1、F2、F3的大小关系是_。【解析】轴固定不动的滑轮是定滑轮，所以甲、丙都是定滑轮，使用定滑轮可以改变用力的方向，但不能省力；随物体一起移动的滑轮是动滑轮，所以乙是动滑轮，若滑轮的自重和摩擦不计，

6、使用动滑轮可以省一半力，因此F1、F2和F3的大小关系是F1F32F2(或F1F3F2)。【答案】滑轮 乙F1F32F2(或F1F3F2)【变式题2】定滑轮在使用时相当于一个杠杆。如图所示，某人用绳子沿着倾斜方向通过定滑轮拉住钩码，已知人手的拉力为F，钩码重力为G。(1)请在图中标出这只“杠杆”的支点O。画出拉力F、钩码重力G及它们的力臂(保留作图痕迹)；(2)若不计摩擦、滑轮重和绳重。请用杠杆平衡条件推证：FG。解：(1)、(2)答案略 探究杠杆的平衡条件(1)实验前调节杠杆两端的平衡螺母，使杠杆在水平位置平衡，目的是使杠杆的重心在支点位置，避免杠杆自重对实验的影响；(2)实验时，在杠杆两边

7、挂不同数量的钩码并移动钩码的位置，使杠杆在水平位置平衡，目的是便于直接从杠杆上读出力臂；(3)选取不同数量的钩码挂在杠杆两端，调节钩码的位置使杠杆水平平衡，并且多做几次，这是为了使实验结论具有普遍规律，避免偶然性。【例3】(2014，鄂州)小明在探究“杠杆的平衡条件”实验中。 (1)实验前他应先调节杠杆在水平位置平衡，其目的是_。(2)杠杆平衡后，小明在如图甲所示的A位置挂上两个钩码，可在B位置挂上_个钩码，使杠杆在水平位置平衡。(3)他改用弹簧测力计在如图乙所示C位置斜向下拉，若每个钩码重1 N，当杠杆在水平位置平衡时，测力计的示数将_(选填“大于”“等于”或“小于”)1 N。【解析】(1)

8、实验前要调节杠杆的平衡螺母使其在水平位置平衡，目的是使杠杆的重心落在支点上，从而消除杠杆的重力对平衡的影响；(2)左边A位置离支点2个格，挂两个钩码，根据杠杆的平衡条件知，右边B位置离支点1个格，应挂4个钩码；(3)若测力计竖直向下拉时，根据杠杆的平衡条件F1l1Gl2知，FG2 N1 N，由题图可知，当测力计斜拉时，力臂变小，力变大，故测力计的示数大于1 N。【答案】 (1)消除杠杆自重对实验的影响(2)4 (3)大于一、方法技巧1怎样正确地画出杠杆上各力的力臂：首先要明确力臂的概念力臂是从支点到力的作用线的垂直距离，这是解决杠杆问题的关键。再按照下述步骤完成即可。(1)首先在杠杆的示意图上

9、，确定支点O。(2)画出动力作用线及阻力作用线，必要时要用虚线将力的作用线延长。(3)再从支点O向力的作用线引垂线，则从支点到垂足的距离就是力臂，力臂用实线或虚线表示并用大括号勾出，在旁边标上字母l1或l2，分别表示动力臂或阻力臂。2确定绳子段数n的方法：在动滑轮和定滑轮之间画一条虚线，数与动滑轮相接触的绳子段数就是承受重物的绳子段数。二、常见易错现象认为支点到力的作用点之间的距离是力臂(应该是从支点向力的作用线引垂线，支点到垂足之间的距离)；不会利用杠杆平衡条件求最小动力(要想所用的动力最小，动力臂就应该最大，即在杠杆上找一点，使这一点到支点的距离最远)；判断滑轮组承担绳子的段数易错(只看与

10、动滑轮接触的绳子有几段，就有几段绳子承担重物)；判断拉力移动的距离s和物体移动距离h的关系易错(确定了绳子的段数n，则snh)。 【例4】如图所示，在课桌的C点用最小的力把桌腿B抬离地面，在抬起时桌腿A没有滑动。请在C点画出这个力的示意图，并标出它的力臂l。【解析】在抬起桌子的过程中，可以把桌子看做一个杠杆，此时A是支点，阻力和阻力臂不变，要在C点用最小的力把桌腿B抬离地面，根据杠杆的平衡条件可知，在C点施加的力的力臂需最长，在图中最大的动力臂就是支点与力的作用点的连线，与该力臂垂直的力最小。【答案】如图乙所示【例5】如图甲所示，用此滑轮组使重力为60 N的物体A在水平桌面上匀速向左滑动，若A与桌面间的摩擦力f是15 N，则F为_N。【解析】物体A因受水平向右的摩擦力和绳子拉力，由于力的作用是