甘肅省 物理 第十二講簡(jiǎn)單機(jī)械 1 杠桿 在力的作用下能夠繞固定點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)的硬棒叫 它包含有五要素 力臂是指支點(diǎn)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(dòng)力臂l1 阻力臂l2 優(yōu)點(diǎn)是 費(fèi)力杠桿 l1 l2 優(yōu)點(diǎn)是 等臂杠桿 l1 l2 不省力也不費(fèi)力 杠桿 支點(diǎn)O 動(dòng)力F1 阻力F2 動(dòng)力臂l1 阻力臂l2 F1l1 F2l2 省力 省距離 3 定滑輪 軸固定不動(dòng)的滑輪叫 其特點(diǎn)是 其實(shí)質(zhì)是一個(gè) 杠桿 4 動(dòng)滑輪 滑輪隨物體一起移動(dòng)的滑輪叫 其特點(diǎn)是 其實(shí)質(zhì)是一個(gè) 杠桿 5 滑輪組 將定滑輪和動(dòng)滑輪組合成滑輪組 可以達(dá)到既 又可以 動(dòng)滑輪和重物由n段繩子承擔(dān) 拉力就是總重G的 用式子表示為F 繩子末端拉出的長(zhǎng)度s是重物通過(guò)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(dòng)滑輪 省一半力但不能改變用力方向 動(dòng)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(jiǎn)單機(jī)械 1 使用輪軸特點(diǎn) 力 距離 2 使用斜面特點(diǎn) 力 距離 高度相同 斜面越長(zhǎng)越 力 省 費(fèi) 省 費(fèi) 省 1 2014 蘭州 如圖所示 利用滑輪組勻速提升重物 經(jīng)過(guò)10s 重物被提升了3m 則繩子自由端移動(dòng)的速度是 m s 0 6 2 2013 慶陽(yáng) 工人只用一只動(dòng)滑輪將重400N的木箱勻速向上提升 不計(jì)摩擦和滑輪重 在此過(guò)程中 工人所用的拉力大小為 N 木箱的重力勢(shì)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(gè)滑輪重40N 不計(jì)繩重和摩擦 則在此過(guò)程中 下列說(shuō)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(yáng) 園藝師傅使用如圖所示的剪刀修剪樹枝時(shí) 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(dòng)力移動(dòng)的距離B 減小動(dòng)力臂 減小動(dòng)力移動(dòng)的距離C 增大動(dòng)力臂 省力D 減小阻力臂 省力 D 5 2015 慶陽(yáng) 用如圖所示的滑輪或滑輪組 將同一物體勻速提高h(yuǎn) 最省力的是 滑輪重不計(jì) D 6 2015 蘭州 左下圖是一種抽水馬桶的水箱自動(dòng)上水裝置示意圖 當(dāng)水箱內(nèi)的水達(dá)到一定深度時(shí) 浮標(biāo)帶動(dòng)杠桿壓住入水口 停止上水 請(qǐng)?jiān)趫D中作出力F1 F2的力臂L1 L2 O為支點(diǎn) 7 2015 聯(lián)考 如圖所示在用羊角錘拔釘子時(shí) 若O為支點(diǎn) 畫出在A點(diǎn)施加的最小力F的示意圖及其力臂L 8 2015 慶陽(yáng) 在探究杠桿平衡條件的實(shí)驗(yàn)中 1 實(shí)驗(yàn)前沒(méi)有掛鉤時(shí) 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(gè)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(gè) 3 如圖乙 用彈簧測(cè)力計(jì)在C出豎直向上拉 當(dāng)彈簧測(cè)力計(jì)逐漸向右傾斜時(shí) 要使杠桿仍在水平位置平衡 則彈簧測(cè)力計(jì)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(qǐng)?jiān)诟軛UA處畫出把物體拉起時(shí)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(dòng)力F1最小時(shí) 其力臂最長(zhǎng) 即從支點(diǎn)到動(dòng)力作用點(diǎn)的距離OA最長(zhǎng) 在A點(diǎn)做力臂OA的垂線 方向向上 即為最小動(dòng)力F1 OA的長(zhǎng)度即為該力的力臂 答案 變式題1 如圖所示 請(qǐng)畫出杠桿AB在圖示位置靜止時(shí)作用在B點(diǎn)的最小力F及其力臂L 例2 嘉興中考 如圖所示的三個(gè)滑輪中 屬于動(dòng)滑輪的是 若滑輪的自重和摩擦不計(jì) 當(dāng)分別沿力F1 F2和F3方向勻速提起同一物體時(shí) 則F1 F2 F3的大小關(guān)系是 解析 軸固定不動(dòng)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(dòng)的滑輪是動(dòng)滑輪 所以乙是動(dòng)滑輪 若滑輪的自重和摩擦不計(jì) 使用動(dòng)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(jiǎn)單機(jī)械移動(dòng)物體A時(shí) 當(dāng)沿不同方向分別用F1 F2 F3的力 以不同速度勻速拉動(dòng)物體時(shí) 忽略繩子與滑輪的摩擦 下列說(shuō)法中正確的是 A F1 F2F2 F3D F1 F2 F3 D 變式題3 在物理綜合實(shí)踐活動(dòng)中 小華設(shè)計(jì)了如圖所示的機(jī)械模型 推動(dòng)硬棒CD或EF 使它們?cè)谒矫鎯?nèi)繞軸O轉(zhuǎn)動(dòng) 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(guò)程中 軸O上增加的繩長(zhǎng) 重物上升的高度 省力 不能 等于 實(shí)驗(yàn)探究杠桿的平衡條件1 實(shí)驗(yàn)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(diǎn)位置 避免杠桿自重對(duì)實(shí)驗(yàn)的影響 2 實(shí)驗(yàn)時(shí) 在杠桿兩邊掛不同數(shù)量的鉤碼并移動(dòng)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(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)中 1 實(shí)驗(yàn)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(gè)鉤碼 可在B位置掛上 個(gè)鉤碼 使杠桿在水平位置平衡 3 他改用彈簧測(cè)力計(jì)在如圖乙所示C位置斜向下拉 若每個(gè)鉤碼重1N 當(dāng)杠桿在水平位置平衡時(shí) 測(cè)力計(jì)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(diǎn)到力的作用線的垂直距離 這是解決杠桿問(wèn)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(diǎn)O 2 畫出動(dòng)力作用線及阻力作用線 必要時(shí)要用虛線將力的作用線延長(zhǎng) 3 再?gòu)闹c(diǎn)O向力的作用線引垂線 則從支點(diǎn)到垂足的距離就是力臂 力臂用實(shí)線或虛線表示并用大括號(hào)勾出 在旁邊標(biāo)上字母l1或l2 分別表示動(dòng)力臂或阻力臂 2 確定繩子段數(shù)n的方法 在動(dòng)滑輪和定滑輪之間畫一條虛線 數(shù)與動(dòng)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(jiàn)易錯(cuò)現(xiàn)象 認(rèn)為支點(diǎn)到力的作用點(diǎn)之間的距離是力臂 應(yīng)該是從支點(diǎn)向力的作用線引垂線 支點(diǎn)到垂足之間的距離 不會(huì)利用杠桿平衡條件求最小動(dòng)力 要想所用的動(dòng)力最小 動(dòng)力臂就應(yīng)該最大 即在杠桿上找一點(diǎn) 使這一點(diǎn)到支點(diǎn)的距離最遠(yuǎn) 判斷滑輪組承擔(dān)繩子的段數(shù)易錯(cuò) 只看與動(dòng)滑輪接觸的繩子有幾段 就有幾段繩子承擔(dān)重物 判斷拉力移動(dòng)的距離s和物體移動(dòng)距離h的關(guān)系易錯(cuò) 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(diǎn)用最小的力把桌腿B抬離地面 在抬起時(shí)桌腿A沒(méi)有滑動(dòng) 請(qǐng)?jiān)贑點(diǎn)畫出這個(gè)力的示意圖 并標(biāo)出它的力臂l 解析 在抬起桌子的過(guò)程中 可以把桌子看做一個(gè)杠桿 此時(shí)A是支點(diǎn) 阻力和阻力臂不變 要在C點(diǎn)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(diǎn)施加的力的力臂需最長(zhǎng) 在圖中最大的動(dòng)力臂就是支點(diǎn)與力的作用點(diǎn)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(dòng) 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(duì)動(dòng)滑輪來(lái)說(shuō) 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(dòng)滑輪勻速運(yùn)動(dòng) 所以動(dòng)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(dòng)的距離s和物體移動(dòng)的距離h的關(guān)系s 3h 答案 5