简单机械教法建议、复习与例题

1、简单机械教法建议、复习与试题一、教法建议【抛砖引玉】本章内容包括杠杆、滑轮和轮轴三种简单机械。自远古以来人们就使用各种各样的简单机械来做机械。三千年前古埃及修建金字塔时，就用杠杆来搬动沉重的大石块，并能把这些大石块搬到很高的高处。我国古代修建宫殿等宏伟高大的建筑物时，也经常使用斜面来把沉重的木料和石块滚到或拉到高处，有时也用杠杆或滑轮来提高重物。现在，人们在日常生活上和生产劳动中，经常要用到简单机械，例如用起子打开啤酒瓶盖；用滑轮组来举起重物。人们在生产中使用机器，既省力又方便，还可以提高生产效率。把杠杆、滑轮、轮轴、斜面等简单机械组合起来，能够组成各种复杂的现代化机械。了解了简单机械的工作原

2、理，就容易弄清楚复杂机器的构造。教师在课上能注意联系有关知识在古代和现代生活和生产中的应用，是可以提高学生的学习兴趣的。【指点迷津】学生在学习本章时要重点掌握杠杆平衡条件。力臂的概念是学习的难点。本章的知识内容是适合进行探索性实验教学的。例如设定 “研究杠杆平衡条件 ”、 “研究定滑轮 ”、 “研究动滑轮 ”等题目并发给学生实验装置、交给方法，指导学生通过实验来探索新知识。二、学海导航【思维基础】填空题1一根硬棒，在力的作用下如果能绕着固定点转动，这根硬棒就叫。2杠杆能绕着转动的点，叫做；使杠杆转动的力，叫做；阻碍杠杆转动的力，叫做；从支点到动力作用线的距离，叫做；从支点到阻力作用线的距离，叫

3、做。3杠杆的平衡条件是：，公式写作：。4动力臂大于阻力臂的杠杆，是，但它省了力，却费了。5动力臂小于阻力臂的杠杆，是。但它费了力，即省了。6定滑轮实质是个。用动滑轮不省；动滑轮实质是个动力臂为阻力臂的杠杆。7定滑轮力；动滑轮力。8使用滑轮组时，滑轮组用几段绳子吊着物体，提起物体所用的力就是物重的。思维基础参考答案1杠杆。2支点，动力，阻力，动力臂，阻力臂。3动力动力臂=阻力阻力臂，F1l1=F2l24省力杠杆，距离。5费力杠杆，距离。6等臂杠杆，力；二倍。7不省，能省一半。8几分之一。【学法指要】在力的作用下，能绕固定点转动的硬棒叫做杠杆。图 13 1 是用牛角锤起钉子的示意图。牛角锤是一根弯

4、的杠杆。用力F1 拉锤柄的一端使其绕固定点O转动，锤子另一端就克服钉子阻碍它转动的力F2，把钉子起出来。F1 是动力， F2 是阻力， O是支点， l1 是动力臂，l2 是阻力臂。动力臂和阻力臂是表示从支点到力的作用线的垂直距离。不要把支点到力的作用点间的距离当作力臂。通过实验，我们得出的杠杆平衡条件是：动力动力臂=阻力阻力臂即 F1l1=F2l2为了省力，我们应该用动力臂比阻力臂长的杠杆，为了省距离，应该用动力臂比阻力臂短的杠杆。例题 1AC=1.2米，这时重力G 的力臂是在图 13 2 中，拉力米；如果重力为10F 作用在杠杆牛，则拉力是AC的中点B 上，牛。分析：重力臂AC=1.2 米，

5、 B 为 AC 的中点，动力臂AB=0.6 米，根据杠杆平衡条件F AB=GAC答：此题应填1.2 ， 20。例题 2如图 13 3 所示，杠杆AB的支点在O 点，距竖直方向成60角， F2 与竖直方向成30角， F1 为牛。A、 B 两端分别是 2.0 60 牛。要使杠杆平衡，米、 3.0 米。 F1 与F2 应该是分析：见图13 4， F1 的力臂l1=AO sin30 =2.0米 0.5=1.0米F2 的力臂l2=BO cos30 =3.0米 0.866=2.6米根据杠杆平衡条件F1l1=F2l2答：此题应填23。例题 3下列工具或仪器中，属于等臂杠杆的是：（ A）钳子（ B）镊子（ C

6、）天平（ D）瓶盖起子分析：钳子和瓶盖起子是动力臂大于阻力臂的省力杠杆；镊子是动力臂小于阻力臂的费力杠杆。只有天平是等臂杠杆。答：此题应选（C）。例题4 如图衡。如果用力135 中F2 代替O为杠杆的支点，杠杆在重物G和 F1 的作用下处于水平位置并且平F1 使杠杆仍在图中位置保持平衡，下面关系中正确的是：（ A） F1 F2（ B） F1 F2（ C） F1 F2（ D） F1 F2 G分析：根据杠杆平衡条件，在力F1 作用杠杆上使其平衡时有（见图13 6（ 1）F1 OC=G OA在改用F2 代替 F1 重新使杠杆平衡时有（见图13 6（ 2）F2 OB=G OA由式与知OA OBF2 G

7、且有OB OCF1 F2此题选项（A）和（ D）是正确的。答：此题应选（A）、（ D）。例题 5如图 13 7 所示， O 为杠杆AB的支点， OA : OB=2 : 3。物块甲和乙分别挂在杠杆AB两端，杠杆平衡。已知物块甲、乙的体积之比是3，则物块乙的密度乙 =千克 / 米 3。2 : 1，物块甲的密度甲 =6 103 千克 / 米分析：设甲物块质量为m甲、体积为V 甲；乙物块的质量为m乙、体积为V 乙。根据杠杆平衡条件有下式成立甲 g OA=m乙 g OB 由式可得出由密度的计算公式有由与式有答：此题应填8 103。滑轮是周边有槽，可以绕着装在框子里的轴转动的小轮。滑轮是杠杆的变形。定滑轮

8、实质是个等臂杠杆，使用定滑轮不省力，但是能改变动力的方向；动滑轮实质是个动力臂是阻力臂二倍的杠杆，使用动滑轮可以省一半力。定滑轮和动滑轮组合成滑轮组。这可以既省力又能改变动力的方向。使用滑轮组时，滑轮组用几段绳子吊着物体，提起物体所用的力就是物重的几分之一。例题6如图13 8所示，要拉起G=600 牛的重物。则F1 至少应是牛， F2 至少是牛。分析：图中（ A）的情况，三个滑轮的轴固不动，都是定滑轮，所以不能省力。图中（况，左边的滑轮能和重物一起移动，是动滑轮，所以使用这个滑轮组拉起重物可以省一半的力。匀速拉起重物时， F1=600 牛， F2=300 牛。B）的情答：此题应填600 ， 3

9、00 。例题 7如图 13 9 所示，滑轮怎样绕线时最省力，画出绕线图来。分析：把绳的一端系在动滑轮框子的钩上，再把绳先后绕过定滑轮和动滑轮，如图13 10所示。这种绕线方法最省力。例题 8牛， F2=如图13 11 所示，有牛， F3=4 个滑轮组，如果分别用来把 60 牛的重物 G 提起，则 F1= 牛， F4= 牛。（滑轮，绳子受到的重力和摩擦力均不计）分析：解题时主要依据公式 F=G。式中 n 为与动滑轮联接的绳子的股数（注意：若绳子自由端只与定滑轮联接的，就不要计算在内）答：此题应填30， 12， 20， 15。例题 9如图 13 12 所示， A、 B 两个物体通过细绳挂在定滑轮两

10、端，两物体的密度A= B=3 103千克 / 米 3。当 B 物体浸没在水中时，整个装置处于平衡状态，不计摩擦和绳重，求：（ 1）两物体的体积VA与VB之比。（ 2）若将 A 物体浸在水中，而将B 物体浸在另一种液体中，且物体B 有1/16的体积露出液面时，整个装置仍处于平衡状态，这种液体的密度多大？分析：（ 1）定滑轮实质是个等臂杠杆。所以定滑轮不省力。依照图体 B 所受重力GB减去它所受水的浮力FB 应等于左边物体A 所受重力1312 GA。的情况可知石边物（ 2）依图 13 13 所示，先设物体 B 在另一种液体中浸入 5/6 体积时所受浮力为浸没在水中所受浮力为 FA，然后依据平衡条件

11、 GB FB=GA FA 即可得解。FB，A物体解：（1）根据杠杆平衡条件GB FB=GA即 BgVB= 水 =gVB=A=gVA将 A=B=3103 千克 / 米 3， 水 =1 103 千克 / 米3 代入上式可得出VA=VB（ 2）根据杠杆平衡条件有下式GB F B=GA FA即 BgVB 液 g VB=AgVA 水 gVA把式结果代入式并加以整理得出3(B 液 )=2( A 水 )即 3(3 103 千克 / 米 3 液 )=2(3 103 千克 / 米 3 1 103 千克 / 米 3)由上式可以解另一种液体的密度液 =2 103 千克 / 米 3答：（ 1） VA/VB=2/3 ，

12、（ 2） 液 =2 103 千克 / 米 3。轮轴是杠杆的变形，是一种省力的机械。轮半径为 R，轴半径是 r ，轮轴就是半径不同的轮与轴的组合体。可以看成是一种能连续转动的杠杆。使用轮轴时仍能满足平衡条件。F1R=F2r或写作例题10 图线的距离为13 14 所示是一个提水的辘轳的示意图。辘轳的轴的直径为50 厘米。要从井中提588 牛的一桶水，至少在摇把上作用40 厘米，摇臂到轴牛的力。分析：使用轮轴时，如果动力作用在轮上可以省力。如动力作用在轴上，阻力作用在轮上，则可加快提起重物的速度，但这种情况是要费力的。此题属于使用轮轴可以省力的情况。轴半径r=20 厘米，轮半径R=50 厘米，系水桶

13、的绳子的拉力F2=588 牛，设作用在摇把上的力为 F，则根据杠杆平衡条件有答：此题应填 2.4 102。【思维体操】例题 图 13 15 所示的杠杆，要使它在水平位置，可将右端的螺母向调节。杠杆平衡后，若把重为 6 牛的物体挂在 A 点，则在杠杆右端牛的物体，杠杆才会重新平衡。（填 “左 ”或 “右 ”）点，挂上一个分析：若使图中的杠杆调节到平衡，显然应将右端的螺线向右调节。杠杆平衡后，在A 点挂上6 牛的重物后，那么在右端a 点挂 12 牛或 b 点挂 6 牛，在 c 点挂 4 牛， d 点挂 3 牛的物体都可重新使杠杆平衡。答：此题应填右，a， 12。（或 b， 6 等）此题为一题多解。

14、三、智能显示【心中有数】本章知识内容包括杠杆、滑轮和轮轴三种简单机械。学习时要重点杠杆平衡条件，力臂的概念是本章的难点。历年中考试题中都有相关知识的命题。有时多达3、 4 个小题。例题 1下列简单机械中，属于省力杠杆的是：（ A）瓶盖起子（ B）镊子（ C）天平（ D）定滑轮分析：只有瓶盖起子是动力臂大于阻力臂的省力杠杆。镊子是动力臂小于阻力臂的费力杠杆。天平和定滑轮是等臂杠杆。答：此题应选（A）。例题 2如图 13 16 所示， AB是一个质量不计的杠杆，支点为O，在杠杆A、 B 两端分别挂有甲、乙两个物体，杠杆平衡。已知甲物体的质量为1.5 千克，乙物体的质量为4.5 千克， AB长 2

15、米，则支点O应距 A点米。分析：根据杠杆平衡条件应有mAg AO=mBg BO因 mA=1.5 千克， mB=4.5 千克， BO=2米 AO，代入式可得1.5千克 AO=4.5 千克 (2 米 AO)解上式得支点O距 A点为AO=1.5米答：此题应填1.5 。例题 3如图 13 17 所示，在滑轮组的作用下，物体A 沿水平地面以0.2 米 / 秒的速度匀速前进了 2 米，已知物体A 重为 300 牛，拉力F 的功率为12 瓦，不计绳和滑轮重，则拉力F=牛。分析：这是一道利用动滑轮在水平方向克服物体与水平面摩擦力做功的问题。解题时要明确，在题目所给的物理过程中，有两个力做功，一是动滑轮的拉力拉

16、物体 A 做功，二是拉力 F 拉绳子做功。由物体A 的速度和前进距离知做功的时间因物体 A 若向右前进 2 米，则力 F 必拉绳端向右前进 3 2 米 =6 米（三根绳都要缩短 2 米）。即 F 力向右前进的距离 SF=6 米。 F 力拉绳端的速度拉力 F 的大小可由公式P=F求出答：此题应填20。【智能显示】填空题1杠杆的动力臂是指从杠杆的点到的距离。省力杠杆的动力臂阻力臂。2动滑轮实质上是的杠杆，使用动滑轮可以，但不能的方向。3天平是杠杆，它是利用原理来称量的工具。4作用在杠杆上的动力是4 牛，阻力是12 牛，当杠杆平衡时，动力臂与阻力臂之比是。5杠杆的平衡条件是 ，轮轴的支点是 。动滑轮

17、相当于阻力臂是动力臂的杠杆。6定滑轮相当于一个杠杆。选择题1下列工具或仪器中，属于费力杠杆的是：（ A）天平（ B）铡刀（ C）镊子（ D）剪刀2 AB是一个质量可忽略不计的杠杆，在其A、 B 两端分别挂有甲、乙两个物体，O是杠杆的支点。已知甲物体的质量是150 克， OA=3OB，为使直杆在水平位置保持平衡，则乙物体的质量应是：（A）50 克（B）75 克（C） 100 克（D） 450 克3一直棒的两端分别挂上实心铁球和实心铅球，且两球等重。如果把这直棒悬挂起来，且悬点 O 位于棒的中点。这时，棒处于水平状态。如果将两球同时浸没水中，正确的说法是：（图13 15）（ A）棒仍保持水平（ B）棒的左端比右端低（ C）棒的左端比右端高（ D）不能确定4图 13 16 所示，杠杆处于平衡状态。A、 B 两物体体积相等，则两物体的密度之差B A等于：（A）1103 千克 / 米 3（C）3103 千克 / 米 3（B） 2103 千克 / 米 3（ D） 4103 千克 / 米3作图题：1在图2在图13 17 中， O是杠杆的支点，画出力13 18 中， O是杠杆的支点，画出力F 的力臂，并用字母标明。F 的力臂，并用字母L 表示。智能显示参考答案填空题1支，动力作用线，大于。2动