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甘肅省 物理 第十二講簡單機械 1 杠桿 在力的作用下能夠繞固定點轉(zhuǎn)動的硬棒叫 它包含有五要素 力臂是指支點到力的作用線的距離 杠桿的平衡條件 2 杠桿種類 省力杠桿 動力臂l1 阻力臂l2 優(yōu)點是 費力杠桿 l1 l2 優(yōu)點是 等臂杠桿 l1 l2 不省力也不費力 杠桿 支點O 動力F1 阻力F2 動力臂l1 阻力臂l2 F1l1 F2l2 省力 省距離 3 定滑輪 軸固定不動的滑輪叫 其特點是 其實質(zhì)是一個 杠桿 4 動滑輪 滑輪隨物體一起移動的滑輪叫 其特點是 其實質(zhì)是一個 杠桿 5 滑輪組 將定滑輪和動滑輪組合成滑輪組 可以達到既 又可以 動滑輪和重物由n段繩子承擔 拉力就是總重G的 用式子表示為F 繩子末端拉出的長度s是重物通過距離h的 用式子表示為s 定滑輪 不省力但可以改變用力方向 等臂 動滑輪 省一半力但不能改變用力方向 動力臂是阻力臂2倍的 省力 改變力的方向 幾分之一 n倍 nh 6 其他簡單機械 1 使用輪軸特點 力 距離 2 使用斜面特點 力 距離 高度相同 斜面越長越 力 省 費 省 費 省 1 2014 蘭州 如圖所示 利用滑輪組勻速提升重物 經(jīng)過10s 重物被提升了3m 則繩子自由端移動的速度是 m s 0 6 2 2013 慶陽 工人只用一只動滑輪將重400N的木箱勻速向上提升 不計摩擦和滑輪重 在此過程中 工人所用的拉力大小為 N 木箱的重力勢能 選填 增大 減小 或 不變 200 增大 3 2015 蘭州 工人用如圖所示滑輪組將重為500N的物體在4s內(nèi)勻速提升了2m 若每個滑輪重40N 不計繩重和摩擦 則在此過程中 下列說法正確的是 A 繩端的拉力F為270NB 拉力F的功率為270WC 額外功為160JD 有用功為1080J B 4 2013 慶陽 園藝師傅使用如圖所示的剪刀修剪樹枝時 常把樹枝盡量往剪刀軸O靠近 這樣做的目的是為了 A 增大阻力臂 減小動力移動的距離B 減小動力臂 減小動力移動的距離C 增大動力臂 省力D 減小阻力臂 省力 D 5 2015 慶陽 用如圖所示的滑輪或滑輪組 將同一物體勻速提高h 最省力的是 滑輪重不計 D 6 2015 蘭州 左下圖是一種抽水馬桶的水箱自動上水裝置示意圖 當水箱內(nèi)的水達到一定深度時 浮標帶動杠桿壓住入水口 停止上水 請在圖中作出力F1 F2的力臂L1 L2 O為支點 7 2015 聯(lián)考 如圖所示在用羊角錘拔釘子時 若O為支點 畫出在A點施加的最小力F的示意圖及其力臂L 8 2015 慶陽 在探究杠桿平衡條件的實驗中 1 實驗前沒有掛鉤時 發(fā)現(xiàn)杠桿右端高 要使杠桿在水平位置平衡 應(yīng)將杠桿左端的螺母向 調(diào)節(jié) 2 如圖甲 在杠桿的左邊A處掛四個相同鉤碼 要使杠桿在水平位置平衡 應(yīng)在杠桿右端B處掛同樣鉤碼 個 3 如圖乙 用彈簧測力計在C出豎直向上拉 當彈簧測力計逐漸向右傾斜時 要使杠桿仍在水平位置平衡 則彈簧測力計的示數(shù)將 選填 變大 變小 或 不變 其原因是 右 3 變大 其力臂變小 例1 2015 廣東 如圖 請在杠桿A處畫出把物體拉起時的最小拉力F1 并畫出拉力F1的力臂L1 解析 根據(jù)杠桿的平衡條件 動力F1最小時 其力臂最長 即從支點到動力作用點的距離OA最長 在A點做力臂OA的垂線 方向向上 即為最小動力F1 OA的長度即為該力的力臂 答案 變式題1 如圖所示 請畫出杠桿AB在圖示位置靜止時作用在B點的最小力F及其力臂L 例2 嘉興中考 如圖所示的三個滑輪中 屬于動滑輪的是 若滑輪的自重和摩擦不計 當分別沿力F1 F2和F3方向勻速提起同一物體時 則F1 F2 F3的大小關(guān)系是 解析 軸固定不動的滑輪是定滑輪 所以甲 丙都是定滑輪 使用定滑輪可以改變用力的方向 但不能省力 隨物體一起移動的滑輪是動滑輪 所以乙是動滑輪 若滑輪的自重和摩擦不計 使用動滑輪可以省一半力 因此F1 F2和F3的大小關(guān)系是F1 F3 2F2 或F1 F3 F2 答案 乙F1 F3 2F2 或F1 F3 F2 變式題2 2014 桂林 小明利用如圖所示的簡單機械移動物體A時 當沿不同方向分別用F1 F2 F3的力 以不同速度勻速拉動物體時 忽略繩子與滑輪的摩擦 下列說法中正確的是 A F1 F2F2 F3D F1 F2 F3 D 變式題3 在物理綜合實踐活動中 小華設(shè)計了如圖所示的機械模型 推動硬棒CD或EF 使它們在水平面內(nèi)繞軸O轉(zhuǎn)動 即可將繩逐漸繞到軸O上 提升重物G 硬棒CD是 杠桿 滑輪B 選填 能 或 不能 改變力的大小 在重物上升的過程中 軸O上增加的繩長 重物上升的高度 省力 不能 等于 實驗探究杠桿的平衡條件1 實驗前調(diào)節(jié)杠桿兩端的平衡螺母 使杠桿在水平位置平衡 目的是使杠桿的重心在支點位置 避免杠桿自重對實驗的影響 2 實驗時 在杠桿兩邊掛不同數(shù)量的鉤碼并移動鉤碼的位置 使杠桿在水平位置平衡 目的是便于直接從杠桿上讀出力臂 3 選取不同數(shù)量的鉤碼掛在杠桿兩端 調(diào)節(jié)鉤碼的位置使杠桿水平平衡 并且多做幾次 這是為了使實驗結(jié)論具有普遍規(guī)律 避免偶然性 例3 小明在探究 杠桿的平衡條件 實驗中 1 實驗前他應(yīng)先調(diào)節(jié)杠桿在水平位置平衡 其目的是 2 杠桿平衡后 小明在如圖甲所示的A位置掛上兩個鉤碼 可在B位置掛上 個鉤碼 使杠桿在水平位置平衡 3 他改用彈簧測力計在如圖乙所示C位置斜向下拉 若每個鉤碼重1N 當杠桿在水平位置平衡時 測力計的示數(shù)將 選填 大于 等于 或 小于 1N 一 方法技巧1 怎樣正確地畫出杠桿上各力的力臂 首先要明確力臂的概念 力臂是從支點到力的作用線的垂直距離 這是解決杠桿問題的關(guān)鍵 再按照下述步驟完成即可 1 首先在杠桿的示意圖上 確定支點O 2 畫出動力作用線及阻力作用線 必要時要用虛線將力的作用線延長 3 再從支點O向力的作用線引垂線 則從支點到垂足的距離就是力臂 力臂用實線或虛線表示并用大括號勾出 在旁邊標上字母l1或l2 分別表示動力臂或阻力臂 2 確定繩子段數(shù)n的方法 在動滑輪和定滑輪之間畫一條虛線 數(shù)與動滑輪相接觸的繩子段數(shù)就是承受重物的繩子段數(shù) 二 常見易錯現(xiàn)象 認為支點到力的作用點之間的距離是力臂 應(yīng)該是從支點向力的作用線引垂線 支點到垂足之間的距離 不會利用杠桿平衡條件求最小動力 要想所用的動力最小 動力臂就應(yīng)該最大 即在杠桿上找一點 使這一點到支點的距離最遠 判斷滑輪組承擔繩子的段數(shù)易錯 只看與動滑輪接觸的繩子有幾段 就有幾段繩子承擔重物 判斷拉力移動的距離s和物體移動距離h的關(guān)系易錯 確定了繩子的段數(shù)n 則s nh 例4 如圖所示 在課桌的C點用最小的力把桌腿B抬離地面 在抬起時桌腿A沒有滑動 請在C點畫出這個力的示意圖 并標出它的力臂l 解析 在抬起桌子的過程中 可以把桌子看做一個杠桿 此時A是支點 阻力和阻力臂不變 要在C點用最小的力把桌腿B抬離地面 根據(jù)杠桿的平衡條件可知 在C點施加的力的力臂需最長 在圖中最大的動力臂就是支點與力的作用點的連線 與該力臂垂直的力最小 答案 如圖乙所示 例5 如圖甲所示 用此滑輪組使重力為60N的物體A在水平桌面上勻速向左滑動 若A與桌面間的摩擦力f是15N 則F為 N 解析 物體A因受水平向右的摩擦力和繩子拉力 由于力的作用是相互的 滑輪受到向右繩子的拉力F1 f 而對動滑輪來說 除受F1外還受到與它相連接的三段繩子均施加以水平向左的大小為F的拉力 如圖乙所示 因物體和動滑輪勻速運動 所以動滑輪受到的力是平衡的 從而有3F F1 15N 所以F 5N 一旦力的關(guān)系確定 還可以知道繩子的自由端移動的距離s和物體移動的距離h的關(guān)系s 3h 答案 5