1、第 9 课时 简单机械,考点一 杠杆,固定点,距离,距离,静止,F1L1=F2L2,省力,大于,省,费,费力,小于,省,费,等臂,等于,省力,省距离,考点二 滑轮,等臂,省力,方向,G,h,二,省力,力的方向,2h,nh,【点拨】 滑轮组中绳子有效股数n的判断方法:只看动滑轮。即数直接与动滑轮相连的绳子的股数即为n的值。其中绳子自由端方向向上的要数上,如图9-1甲(n=3)、乙(n=4)所示,而自由端方向向下的不要数,如图丙所示(n=4)。,甲 乙 丙 图9-1,例1 2018合肥模拟 如图9-2所示为伦敦奥运会女子双人单桨赛艇的照片。赛艇的桨可以理解成是一根杠杆,图中已经画出了此杠杆的支点和
2、动力,请在图中画出阻力F2及阻力臂L2。桨这样设计的优点是 。,探究一 功、功率的相关计算,图9-2,省距离,答案如图所示解析 由图知:运动员施加的动力方向是向后的,支点在O点,所以阻力方向也是向后的。从支点作垂直于阻力的线段,就是阻力臂。划桨时,动力臂小于阻力臂,桨是一个费力杠杆,所以桨这样设计的优点是省距离。,【变式1】 2018全椒县一模 用独轮车搬运砖头(如图9-3所示),请在图中作出抬起车把时最小动力F的示意图。若此时动力臂为阻力臂的3倍,砖头和车总重G为1200 N,则最小动力F为 N。,图9-3,答案如图所示,400,【变式2】 2018安徽模拟 如图9-4所示,OABC为一轻质
3、杠杆,O为支点,OA=BC=0.2 m,AB=0.4 m,将重30 N的物体悬挂在A点,当杠杆在图示位置平衡时,在C点至少需加N的拉力。,图9-4,10.6,例2 2018蜀山区一模 如图9-5所示,重为G的均匀木棒竖直悬于O点,在其下端施一水平拉力F,让棒缓慢转到图中虚线所示位置。在转动的过程中 ( ) A.动力臂逐渐变大 B.阻力臂逐渐变小 C.动力F逐渐变大 D.动力F保持不变,探究二 杠杆动态平衡,图9-5,答案C 解析 (1)杠杆在转动的过程中符合杠杆平衡的条件,即阻力为硬棒的重力,大小不变,硬棒在竖直位置时,重力的力臂为0,转过角后,重力力臂(阻力臂)逐渐增大,B错。 (2)当硬棒
4、在竖直位置时,F的力臂是杠杆的长度,且力臂最长,当杠杆转过角后,动力与杠杆不再垂直,所以动力臂变小,A错。根据杠杆平衡的条件可得,阻力与阻力臂的乘积增大,而动力臂减小,所以动力逐渐增大,故D错误,C正确。,【变式1】 2017金华 在对汽车的发动机做检修时需要将引擎盖抬起,抬起过程应用了杠杆原理。图9-6乙为引擎盖的受力分析示意图,引擎盖可绕O点自由转动,A为引擎盖重心位置。由图乙可知,该杠杆属于 杠杆。在引擎盖抬起过程中,重力G的力臂逐渐 (选填“变长”或“变短”)。,图9-6,省力,变短,【变式2】如图9-7所示,作用在杠杆一端且始终与杠杆垂直的力F,将杠杆缓慢地由位置A拉至位置B。在这个
5、过程中,力F的大小将 ( ) A.不变 B.变小 C.变大 D.先变大后变小,图9-7,答案C 解析 拉力F始终与杠杆垂直,动力臂始终等于杠杆的长度,重物在上升的过程中,重力的大小不变,阻力臂逐渐增大,根据杠杆的平衡条件F1L1=F2L2可知拉力变大。,探究三 杠杆的相关计算,例3 2018安庆一模 如图9-8所示,一轻质杠杆OB可绕O点自由转动,重为G的重物P悬挂在杠杆的中点A处,拉力F与杠杆夹角为,杠杆在水平位置保持平衡。 (1)请在图中画出拉力F的力臂。 (2)推导:当杠杆在水平位置平衡时,拉力的大小为F= 。 (3)试分析说明:当G大小一定,夹角大小发生变化时,拉力F有没有最小值?若有
6、,求出F最小值的大小。若无,说明理由。,图9-8,答案 解:(1)如图所示,(2)推导:当杠杆在水平位置平衡时,拉力的大小为F= 。,(3)试分析说明:当G大小一定,夹角大小发生变化时,拉力F有没有最小值?若有,求出F最小值的大小。若无,说明理由。,【变式1】2017杭州节选 小金将长为0.6 m、质量可忽略不计的木棒搁在肩上,棒的后端A点挂一个重40 N的物体,肩上支点O离后端A点为0.2 m,他用手压住前端B点使木棒保持水平平衡,如图9-9所示,小金的质量为50 kg,则此时手压木棒的压力大小为 N,肩对木棒的支持力大小为 N。,图9-9,解析根据杠杆的平衡条件有FOB=GOA,即F(0.
7、6 m-0.2 m)=40 N0.2 m,所以F=20 N,即手压木棒的压力大小为20 N。肩对木棒的支持力大小为F=F+G=20 N+40 N=60 N。,20,60,【变式2】2018蚌埠禹会区二模 如图9-10所示,将重力不计的吸盘内部空气排尽后与水平地砖完全贴合,已知贴合的面积为30 cm2,大气压强为1105 Pa,AB为轻质杠杆,O为转轴,OA与OB的长度之比为13,保持杠杆水平,某人在B端用竖直向下的拉力F将吸盘沿竖直方向刚好拉离地砖,则吸盘所受大气压力F0为 N,人对杠杆的拉力F为 N。,图9-10,300,100,探究四 滑轮,例4 如图9-11所示,不计摩擦和绳重,用40
8、N的拉力,将重100 N的物体匀速提升3 m,则绳端移动的距离为m,动滑轮的重力为 N。,图9-11,9,20,【变式】用如图9-12所示的三个滑轮分别拉同一物体沿同一水平地面做匀速直线运动,所用的拉力分别为F1、F2、F3,那么下列关系式中正确的是 ( ) A.F1F2F3 B.F1F1F3 D.F2F1F3,图9-12,D,突破 探究杠杆的平衡条件 【考点归纳】 让支点位于杠杆的中心:消除杠杆自重对实验的影响。 让杠杆在水平位置平衡:便于从杠杆上直接读出力臂,且避免杠杆自重对实验的影响。 平衡螺母的调节:左高左调,右高右调;实验开始后,不能再调节平衡螺母。 钩码换成弹簧测力计的好处:能直接
9、测出拉力的大小,可以改变用力的方向。 弹簧测力计由竖直变为倾斜拉杠杆,拉力会变大,因为拉力力臂变小了。 不同的物理量之间不能相加减,不能说“动力+动力臂=阻力+阻力臂”。,实验突破,分析数据总结杠杆的平衡条件:动力动力臂=阻力阻力臂,表达式为F1L1=F2L2。 多次实验的目的:消除实验的偶然性,使实验结论更具有普遍性。 力臂和最小力的作图。 生活中常见的杠杆以及杠杆类型的判断。,实验突破,例用如图9-13所示的装置做“探究杠杆的平衡条件”实验。 (1)实验开始时,杠杆的位置如图甲所示,为使杠杆在水平位置平衡,应将杠杆的平衡螺母向 (选填“左”或“右”)调节。 (2)如图乙所示,在左刻度线“2
10、”处挂2个钩码,在右刻度线“4”处用调好的弹簧测力计竖直向下拉杠杆,杠杆在水平位置平衡时,弹簧测力计的示数为F1,将弹簧测力计斜向左拉,杠杆在水平位置平衡时,其示数F1 F1;再将弹簧测力计斜向右拉,杠杆在水平位置平衡时,其示数F1 F1。(均选填“”“=”或“”),图9-13,右,(3)由实验得到的结论是 。得到实验结论后,利用图乙所示的装置,只借助杠杆上的刻度线,右侧只使用弹簧测力计,左侧只悬挂重物。若弹簧测力计的量程是02.5 N,当杠杆在水平位置平衡时,通过计算可知,悬挂的重物最重可达 N。 【实验拓展】 (4)若用F1表示动力,L1表示动力臂,F2表示阻力,L2表示阻力臂。画出实验数
11、据记录表格。,动力动力臂=阻力阻力臂(或F1L1=F2L2),12.5,答案 (4)如下表所示,(5)实验中一般选取杠杆的中央位置为杠杆的支点,这样做的好处是 。 (6)实验前调节杠杆在水平位置平衡,这样做的好处是。 (7)下列正在使用中的杠杆:用镊子取砝码、用扳手拧螺母、用钉锤拔钉子,其中用到的工具中属于费力杠杆的是 。,消除杠杆自重对实验的影响,便于从杠杆上直接读出力臂,且避免杠杆自重对实验的影响,镊子,1. 2012安徽9(2)题2分 如图9-14所示,利用动滑轮来提升一个物体,拉力F竖直向上。动滑轮其实就是一个变形的杠杆,请在图中标出它的支点O,并画出F的力臂L。,考点一 杠杆作图,图
12、9-14,答案如图所示,2. 2016安徽7题4分 拉杆式旅行箱可看成杠杆,如图9-15所示,已知OA=1.0 m,OB=0.2 m,箱重G=120 N。请画出使箱子在图示位置静止时,施加在端点A的最小作用力F的示意图,且F= N。,考点一 杠杆作图,图9-15,答案如图所示解析 动力臂最长时,动力最小,支点到动力作用点的距离作为动力臂时动力臂最长,力的方向与动力臂垂直,方向斜向上;根据杠杆平衡条件可得:GOB=FOA,即120 N0.2 m=F1.0 m,解得F=24 N。,24,1. 2013安徽14题3分 如图9-16所示,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
13、个竖直向下的动力,使该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平衡,则 ( ) 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,考点二 杠杆动态平衡,图9-16,D,2. 2015安徽2题4分 如图9-17所示,AB为能绕B点转动的轻质杠杆,中点C处用细线悬挂一重物,在A端施加一个竖直向上、大小为10 N的拉力F,使杠杆在水平位置保持平衡,则物重G= N。若保持拉力方向不变,将A端缓慢向上提升一小段距离,在提升的过程中,拉力F将 (选填“增大”“不变”或“减小”)。,图9-17,20,不变,中考真题回顾,1
14、. 2014安徽7题3分 身高相同的兄弟二人同用一根重力不计的均匀扁担抬起一个900 N的重物。已知扁担长为1.8 m,重物悬挂点与哥哥的肩之间的距离OA=0.8 m,如图9-18所示。则 ( ) A.以哥哥的肩A为支点,可计算出弟弟承担的压力为400 N B.以O为支点,可计算出兄弟二人承担的压力之比为49 C.以O为支点,可计算出兄弟二人承担的压力之比为95 D.以弟弟的肩B为支点,可计算出哥哥承担的压力为600 N,考点三 杠杆的相关计算,图9-18,中考真题回顾,2. 2018安徽21题4分 如图9-19甲所示为前臂平伸用手掌托住铅球时的情形。我们可将图甲简化成如图乙所示的杠杆,不计自重。若铅球质量m=3 kg,OA=0.03 m,OB=0.30 m,求此时肱二头肌对前臂产生的拉力F1的大小。(g取10 N/kg),甲 乙 图9-19,答案 解:由图可知,支点是O点, 肱二头肌对前臂产生的拉力F1为动力,铅球对手掌的压力即为阻力F2,F压=G, 则阻力:F2=G=mg=3 kg10 N/kg=30 N, 由图知,L1=OA=0.03 m,L2=OB=0.30 m, 根据杠杆的平衡条件F1L1=F2L2可得: F1OA=F2OB, 即:F10.03 m=30 N0.30 m, 解得F1=300 N。,
