人教版八年级物理下册杠杆与滑轮专题

5/5人教版八年级物理下册杠杆与滑轮专题

杠杆与滑轮专题

教学目标：通过学习对杠杆的力臂灵活运用

教学重点：寻找力臂，画力臂

教学难点：综合滑轮问题

一、杠杆：定义：在力的作用下绕着固定点转动的硬棒。

1、五要素——组成杠杆示意图

①支点②动力③阻力④动力臂，从支点到动力作用线的距离；

⑤阻力臂，从支点到阻力作用线的距离；

2、画力臂方法：⑴找支点O；⑵画动力和阻力（实线），如果需要延长力的作用线（虚线）；

⑶画力臂（虚线，过支点垂直力的作用线作垂线）；⑷标力臂（大括号）。

3、研究杠杆的平衡条件：杠杆静止或匀速转动；动力×动力臂＝阻力×阻力臂；F1l1=F2l2

4、杠杆应用

名称结构特征特点应用举例

省力杠杆动力臂大于阻力臂省力、费距离撬棒、铡刀、动滑轮、轮轴、羊角锤、钢丝钳

费力杠杆动力臂小于阻力臂费力、省距离缝纫机踏板、理发剪刀、钓鱼杆

等臂杠杆动力臂等于阻力臂不省力不费力天平，定滑轮

杠杆作图问题：画出下列图中所示的杠杆（支点为O）的力臂

杠杆平衡问题：

实验注意事项：实验前，应调节杠杆两端的螺母，使杠杆在水平位置平衡。（杠杆平衡时动力最小问题）

1、某同学在做单臂俯卧撑运动，如图所示。他的重心在A点，所受重力为520N，他将身体撑起处于平衡状态时，地面对手的支持力为N。

2、要使杠杆处于平衡状态，在A点分别作用的四个力中，最小的是（）

A．F1B．F2C．F3D．F4

2题图3题图4题图

O

A

F

F

F

F

O

F1

l1l

2

F2

O

3、二个体积相等的实心铜球和铝球，挂于轻质杠杆两端，当支点O位于某处时，杠杆平衡，如图所示，现将两球慢慢浸没在水中后，要想使杠杆平衡，下述支点O的移动情况中正确的是（）

A.向铜球侧移动

B.向铝球侧移动

C.不需要移动

D.无法判断

4、如图所示是一弯曲的杠杆，O是支点，OB=CA=4cm，OC=3cm。在B点挂一重物G=10N，在A点加一力，要使杠杆平衡，力F最小值为多大？

二、滑轮

1、定滑轮：定义：中间的轴固定不动的滑轮。实质：等臂杠杆。特点：

使用定滑轮不能省力但是能改变动力的方向。

对理想的定滑轮：（不计轮轴间摩擦）F=G，绳子自由端移动距离SF(或速度vF)

=重物移动的距离SG(或速度vG)

2、动滑轮：定义：和重物一起移动的滑轮。实质：动力臂为阻力臂2倍的

省力杠杆。特点：使用动滑轮能省一半的力，但不能改变动力的方向。

对理想的动滑轮：（不计轴间摩擦和动滑轮重力）F=1

2

G只忽略轮轴间的摩擦

则拉力F=1

2

(G物+G动)绳子自由端移动距离SF(或vF)=2倍的重物移动的距离SG(或vG)

3、滑轮组：定滑轮、动滑轮组合成滑轮组

判断滑轮组的用力情况——“隔离法”：

“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”

5、有一个结构不明的滑轮组，只知道拉力F向下拉绳子时，每拉下12m，重物就上升3m，拉力F=400N，重物为多大，试画出滑轮的结构图。

6、如图甲所示，用F=10N的力，拉着物体在地面上匀速运动，则物体与地面的摩擦力是多大？若物体向前移动1m，绳子要拉过多少m？

6题图7题图

7、如图所示，通过定滑轮匀速提起重物G时，向三个方向拉动的力分别为F1、F2、F3，则三个力大小关系是（）A.F1最大B.F2最大C.F3最大D.一样大

8、如图所示，用三种方法拉动同一物体在相同的水平地面上做匀速直线运动，所用的拉力分别是F1、F2、F3。则（）

A.F1＞F2＞F3

B.F1＜F2＜F3

C.F2＞F1＞F3

D.F2＜F1＜F3

4、轮轴与斜面

F1

l1

F2

l2

轮轴：两个半径不同的轮子固定在同一转轴上的装置叫做轮轴。半径较大的叫做轮，半径较小的叫做轴。

实质：轮轴是一个可以连续转动的杠杆。

特点：由于轮的半径大于轴的半径，因此当动力作用

于轮上时，轮轴为省力杠杆；当动力作用在轴上时，

轮轴为费力杠杆。

斜面：斜面是一种可以省力但是费距离的简单机械。

原理：Gh=Fl。公式可知，斜面越长，越省力。

9、如图所示，简单机械均不计摩擦，图B中R=2r，其中最省力的是（）

9题图10题图

10、如图所示，在竖直向上大小为10N的力F的作用下，重物A沿竖直方向匀速上升.已知重物A上升速度为0.2m/s，不计滑轮重、绳重及绳与滑轮间的摩擦，则物体的重力大小和滑轮上升的速度分别为（）

A．20N0.4m/sB．20N0.1m/sC．5N0.4m/sD．5N0.1m/s

关于滑轮的综合题

一、（一模）如图25所示是起重机的结构示意图。用它把质量为

2×103kg，底面积为1m2的货箱G匀速提起。（取g＝10N/kg）问：

（1）当货箱静止于水平地面时，它对地面的压强是多少？

（2）若把货箱匀速吊起3m，起重机对货箱做了多少功？

（3）吊起货箱时，为使起重机不倾倒，在它右边加挂质量为多大的铁

块？已知：OA＝10m，OB＝5m。（设起重机所受重力的作用线恰好通过O点。）

二、(一模)磅秤上有一个重1500N的木箱，小明站在地上，想用如图29（甲）所示

的滑轮组把这个木箱提升到楼上，可是他竭尽全力也没有提起，此时磅秤的示数为

40kg。于是他改变滑轮组的绕绳方法如图29（乙）所示，再去提这个木箱。当木

箱匀速上升时，小明对地板的压力为100N，不计轴摩擦和绳重，取g＝10N/kg。

求小明的体重和提升木箱时滑轮组的机械效率。

三、（一模）如图30所示，一正方体合金块M的边长为20cm，把它挂在以O为支点的轻质杠杆的A点处，一个重为640N的人在杠杆的B点通过定滑轮用力F1使杠杆在水平位置平衡，此时M对水平地面的压强为1.1×104Pa，人对水平地面的压强为1.45×104Pa；若把M浸没于水中(M与容器底不接触)，人用力F2仍使杠杆在水平位置平衡，此时人对地面的压强为1.15×104Pa；已知人单独站在水平地面上，对地面的压强为1.6×104Pa．（g取10N/kg）求：（1）力F1的大小；（2）合金块M的密度；

（3）当M浸没于水中时，若剪断细绳，合金块M沉于容器底，则M对容器底的压强为多大．

四、（一模）图23是简易电动门式起重机的结构示意图。MN为质量可以不计、长4m的横梁，行走装置可以把提起的重物在横梁上左右移动。提升电动机通过钢丝绳和滑轮组提起重物，滑轮组的结构如图。当提起的重物质量是0.5t，钢丝绳重和轮、轴间摩擦不计时，滑轮组的机械效率是80%。当以0.2m/s的速度匀速竖直向上提起1.125t重物时，滑轮组的机械效率是多少？电动机拉动钢丝绳的功率是多少？

图30

M

O

A

B

滑轮组

重物

行走装置

提升电动机

M

N

图23

若行走装置和提升电动机的总重是2.75×103N，提起重物质量为2t，行走装置使提起的重物沿横梁从中点A移到B点，以M点为轴，N点向上的支持力增加了6×103N，MB的距离是多少？（g取10N/kg）

（2）W=FS=2×103kg×10N/kg×3m=6×104J

（3）G×AO=G0×OB2×103kg×g×10m=m0g×5mm0=4×103kg

2＜答案＞F拉＝G人

木箱和动滑轮受力

G箱＋G轮＝2F拉＋F支＝2G人＋F支＝2G人＋mg

改变绕绳方式后，

重物重分别为G＝mg＝0.5t×10N/kg＝5×103N，G/＝m/g＝2t×10N/kg＝20×103N由滑轮组机械效率η＝W有用/W总＝G物/（G物＋G动），代入数据：

80%＝5×103N/（5×103N＋G动），解出G动=1.25×103N

η/＝G物//（G物/＋G动）＝20×103N/（20×103N＋1.25×103N）≈94%

钢丝绳拉力F=（G物/＋G动）/3=（20×103N＋1.25×103N）/3≈7.1×103N

匀速拉动时，电动机拉动钢丝绳的功率

P＝Fv＝7.1×103N×3×0.2m/s=4.26×103W

〔或P＝（G物/＋G动）v物＝（20×103N＋1.25×103N）×0.2m/s=4.25×103W〕

把横梁MN看成杠杆，以M点为轴，重物在A点和B点时，根据杠杆平衡条件：

（G物＋G行＋G动）·MA＝FA·MN

（G物＋G行＋G动）·MB＝FB·MN

两式相减得：