杠桿和滑輪(解析版)

1、專題09杠桿和滑輪知識網(wǎng)絡(luò)定義五要素杠桿O平衡條件分類實(shí)質(zhì)定滑輪Or-特點(diǎn)實(shí)質(zhì)滑輪動(dòng)滑輪Op特點(diǎn)滑輪組O特點(diǎn)重難點(diǎn)突破知識點(diǎn)一杠桿1、泄義：在力的作用下能繞著固泄點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)的硬棒2、五要素：（1）支點(diǎn)：杠桿繞著轉(zhuǎn)動(dòng)的點(diǎn)（0）（2）動(dòng)力：使杠桿轉(zhuǎn)動(dòng)的力（/7,）（3）阻力：阻礙杠桿轉(zhuǎn)動(dòng)的力（只）（4）動(dòng)力骨：支點(diǎn)到動(dòng)力作用線的距離（C）（5）阻力臂：支點(diǎn)到阻力作用線的距離（/,）3、杠桿平衡條件：杠桿平衡時(shí)，動(dòng)力X動(dòng)力臂=阻力X阻力臂4、分類：（1）省力杠桿：省力，費(fèi)距離（2）費(fèi)力杠桿：費(fèi)力、省距離（3）等臂杠桿：不?。ㄙM(fèi)）力（距離）【注意】： 杠桿是動(dòng)力和阻力的受力物體，動(dòng)力和阻力的方向不一定相反

2、 力臂是支點(diǎn)到力的作用線的距離，而不是支點(diǎn)到力的作用點(diǎn)的距離 杠桿平衡的標(biāo)志：水平靜止、勻速轉(zhuǎn)動(dòng) 杠桿平衡條件反應(yīng)的是物理意義是力與力臂的乘積相等 杠桿可以省力，可以省距離，也可以改變力的方向；但既省力，又省距離的杠桿是不存在的 生活中常見的斜而、輪軸等都屬于省力杠桿典例1（2019-貴陽）如圖所示是吊車正在起吊貨物的示意圖。該裝置通過液壓伸縮撐桿推動(dòng)吊臂并使吊臂繞O點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)，從而通過鋼繩將貨物緩慢吊起。假設(shè)撐桿對吊臂的作用力始終與吊臂垂直，僅通 過轉(zhuǎn)動(dòng)吊臂提升貨物的過程中，則下列分析正確的是（）A. 撐桿對吊臂的作用力不斷増大B. 鋼繩對吊臂的作用力不斷増大C. 撐桿對吊臂的作用力的力臂不斷增

3、大D. 鋼繩對吊臂的作用力的力臂不斷減小【答案】D【解析】（1）伸縮撐桿對吊臂的支持力的作用點(diǎn)在吊臂上，方向垂直丁吊臂向上，過支持力的作用點(diǎn), 沿支持力的方向畫一條有向線段，用F表示，然后從支點(diǎn)O向力的作用線做垂線段，垂線段L即為其 力臂，如圖所示：（2） Ifri車吊起貨物的過程中，阻力為重力，重力不變，阻力不變；阻力臂減??；動(dòng)力臂不變，動(dòng)力減小，所以支持力逐漸變小，故ABC錯(cuò)誤，D正確。故選：DO典例2 （2019A貢）如圖所示，輕質(zhì)杠桿的A點(diǎn)掛一重物G,繩受的拉力為F2, 0為杠桿的支點(diǎn)。 請?jiān)诟軛U的端點(diǎn)B處畫出使杠桿保持靜止的最小的力FI的示意圖，并作出F2的力臂l2o【解析】由圖可知

4、，力Fl作用在B點(diǎn)時(shí)，以O(shè)B為動(dòng)力臂時(shí)Ll最大，此時(shí)力Fl最小，力Fl示意圖如 圖所示：過支點(diǎn)作力F2作用線的垂線段，即可做出力臂L2,如圖所示。知識點(diǎn)二滑輪1、定滑輪（1）立義：軸固龍不動(dòng)的滑輪（2）實(shí)質(zhì)：動(dòng)力臂等于阻力臂的等臂杠桿（3）特點(diǎn)：不省力，但可以改變力的方向2、動(dòng)滑輪（1）左義：軸會(huì)隨物體一起運(yùn)動(dòng)的滑輪（2）實(shí)質(zhì)：動(dòng)力臂是阻力臂2倍的省力杠桿（3）特點(diǎn)：可以省一半的力（不計(jì)滑輪重、繩重和摩擦），即F=-Gt但不能改變力的方向23、滑輪組（1）左義：把泄滑輪和動(dòng)滑輪組合在一起（2）特點(diǎn)：用滑輪組提拉物體，動(dòng)滑輪上有幾段繩子繞著，所用的拉力就是物重的積分之一（不計(jì)滑輪重、繩重和 摩擦

5、）,即F Jg物（3）用滑輪組提拉物體，一左可以省力，但不一立能改變力的方向【注意】： 若考慮動(dòng)滑輪自身重，那么用動(dòng)滑輪提升重物時(shí)，所用拉力F =丄(+G.J ；用滑輪組提升重物時(shí)，2所用拉力F = i(G物+G動(dòng)) 若滑輪組中動(dòng)滑輪上有n段繩子繞著，被提拉物體移動(dòng)距離為h,移動(dòng)的速度為物；繩端移動(dòng)的距離為s,移動(dòng)的速度為，貝1J5 = nh , %=處物。典例1如圖所示，用三個(gè)滑輪分別拉同一個(gè)物體，沿同一水平面做勻速直線運(yùn)動(dòng)。所用的拉力分別是Fx F2. F3,比較它們的大小應(yīng)是，不計(jì)滑輪重和繩子與滑輪之間的摩擦，()A. F1F2F3B. FlF2F1F3 D. F2VF1F3【答案】D【

6、解析】不計(jì)滑輪重和繩子與滑輪之間的摩擦，用三個(gè)滑輪分別拉同一個(gè)物體，沿同一水半面做勻速 直線運(yùn)動(dòng)，根據(jù)影響摩擦力大小的因素可知，物體受到的摩擦力大小不變，設(shè)物體與地面的摩擦力為 f,左滑輪為定滑輪，由定滑輪的特點(diǎn)可知，拉力Fi =f：中滑輪為動(dòng)滑輪，F(xiàn)?作用在繩端，由動(dòng)滑輪 的特點(diǎn)可知，拉力p2= 右滑輪為動(dòng)滑輪,F3作川在動(dòng)滑輪的軸上,滑輪受到向左的拉力眄等于2向右的力2f,即F3=2f:所以可得：F2FiF3;故選：DO典例2如圖所示的滑輪組，每個(gè)滑輪重50N,用這個(gè)滑輪組把質(zhì)量為40kg的重物在2s內(nèi)勻速提升2m,不計(jì)繩重和摩擦，下列說法中不正確的是(g= 10Nkg)()A. 作用在繩

7、口由端的拉力F為150NB. 重物的速度是lm/sC. 繩子口由端移動(dòng)的距離為6mD. 繩子口由端的速度是2ms【答案】D【解析】A.重物的重G=nig=40kg 1 ON/kg=400N,由圖可知，n=3,不計(jì)繩重和摩擦，作用在繩Ijll 拉力：F=丄（G+G.0 =丄（400N+50N） =150N,故 A正確;B.重物的速度：v= n3t=lns,故B正確;C.繩子自由丿J的距離:s=nh = 3x2m=6m,故C正確；D.繩子白|12s的速?： Vr=3ns,故D錯(cuò)誤。故選：DOt 2s同步練習(xí)1（2019-萊蕪區(qū)）如圖所示的生活用具，在使用中屬丁省力杠桿的是（）C.扳手D.食品夾【答

8、案】C【解析】A、筷子在使用過程中，動(dòng)力臂小丁阻力臂，屬丁費(fèi)力杠桿：B、釣魚竿在使用過程中，動(dòng)力 臂小丁阻力臂，屬丁費(fèi)力杠桿：C、扳手在使用過程中，動(dòng)力臂大丁阻力臂，屬丁省力杠桿：D.食 品夾在使用過程中，動(dòng)力臂小丁阻力臂，屬丁費(fèi)力杠桿。故選：CO2.如圖用滑輪把重力相同的物體勻速提升，不計(jì)摩擦和滑輪重，所用拉力最小的是（）F=評B、使用的是定滑輪,【答案】C【解析】由題知，不計(jì)摩擦和動(dòng)滑輪重；A、使用的是動(dòng)滑輪，則拉力則拉力F=G； C、使用的是滑輪組，n=3,則拉力F=吉G： D、使用的是滑輪組，n=2,則拉力F=IL物體的巫力相等，根據(jù)上述分析可知，所用拉力最小的是C裝置C故選：Ce 3

9、用如圖所示的瓶蓋起子開啟瓶蓋時(shí)，可將其抽象為一杠桿，若不計(jì)起子口重，圖中能正確表示它在開啟瓶蓋時(shí)兩個(gè)力（其中Fl是開啟的作用力）作用示意圖的是（FlF2BCA可蓋FIQD【答案】B【解析】用開瓶器開啟瓶蓋時(shí)，支點(diǎn)是開瓶器與瓶蓋上方的接觸點(diǎn)，即圖中杠桿的左端0,阻力為瓶 蓋對開瓶器豎直向下的作用力F2,動(dòng)力為手對開瓶器右側(cè)豎直向上的作用力Fh因?yàn)閯?dòng)力臂大丁阻力臂，所以開瓶器為省力杠桿，即FiF2,故ACD錯(cuò)誤，B正確。故選：Ba4. 小馬用一動(dòng)滑輪向上提升一質(zhì)量為Iokg物體，動(dòng)滑輪重力是20N,所需要的力至少為多少牛A. 40NB. 50NC 60ND 70N【答案】C【解析】物體的重力：G=

10、mg= 10kgxl0Nkg= IOON,不考慮摩擦和繩重時(shí)繩端的拉力最小，動(dòng)滑輪 繩子的有效股數(shù)為2,則繩端的最小拉力：F=丄(G+G., )=丄(IoON+20N) =60No故選：CCn25如圖所示的釣魚竿可以看成一個(gè)杠桿，關(guān)于釣魚竿下列說法正確的是()BA. 釣魚竿是省力杠桿，B點(diǎn)是支點(diǎn)B. A點(diǎn)是支點(diǎn)，使用釣魚竿可以省功C. 釣魚竿是費(fèi)力杠桿，它的好處是可以省距離D. 釣魚竿是省力杠桿，增大兩只手之間的距離能更省力【答案】C【解析】如圖所示的釣魚竿，釣魚時(shí)魚竿繞A點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)，A為支點(diǎn)，B為動(dòng)力作用點(diǎn)，C為阻力作用點(diǎn), 動(dòng)力臂小于阻力臂，屬于費(fèi)力杠桿，好處是可以省距離，但不省功；若增大兩只

11、手之間的距離，即增 大動(dòng)力臂，能更省力，故ABD錯(cuò)誤、C正確。故選：CO6.如圖，利用輕質(zhì)滑輪組勻速拉動(dòng)水平地面上重為200N的物體，水平拉力F的大小為20N.若不計(jì) 繩子與滑輪組之間的摩擦，則物體受到的摩擦力大小為()A. IONB. 40NC. IOOND. 400N【答案】B【解析】由圖知，由2段繩子與動(dòng)滑輪相連，n=2,若不計(jì)繩子與滑輪組之間的摩擦，11物體在水平 地面上做勻速運(yùn)動(dòng)，則F=丄f,所以地面對物體的摩擦力：f=2F=2x20N=40N,故B正確。故選：7已知作用在某杠桿上的動(dòng)力是4N,阻力是IoN,阻力臂長是8cm,為使杠桿半衡，則動(dòng)力臂長為 cm；若將阻力增大5N,不改變

12、力臂的長短，動(dòng)力應(yīng)增大N?！敬鸢浮?0 2【解析】(1)根據(jù)杠桿平衡條件FiLi=F2L2,因此4NL = 10N8cm,故求得動(dòng)力臂L=20cma (2)現(xiàn)將阻力增大5N, F2= 10N+5N= 15N,不改變力臂長短，根據(jù)杠桿 平衡條件FiTi=F2T2,即：Fr20cm=15N8cm,所以Fr=6N,動(dòng)力應(yīng)增大2N。8.如圖，用一個(gè)動(dòng)滑輪把重600N的物體勻速提起2m時(shí)，不計(jì)摩擦和動(dòng)滑輪重，人對繩子的拉力為N,繩子自由端移動(dòng)m,動(dòng)滑輪的掛鉤受到的拉力為NO【答案】300 4 600【解析】由圖知，只有一個(gè)丸 A重物,在不計(jì)摩擦和戍淆輪巫時(shí),繩子自由端的拉力為:F=丄2G=600N=30

13、0N；繩子自由端移動(dòng)的距離為：s=2h=22m=4nu動(dòng)滑輪掛鉤受到的拉力和物體2的重力大小相等，為600N。9根據(jù)要求畫圖：如圖所示，O是支點(diǎn)，請畫出門手柄受到的圧力F的力臂L。F【答案】【解析】支點(diǎn)如圖中O點(diǎn)所示，延長力的作用線，然后過支點(diǎn)O向力F的作用線作垂線，就是力F的 力臂，如下圖中L所示。10. （2019-銅仁市）一個(gè)工人站在地面上，使用如圖所示的滑輪組將重物從地面提升到樓頂，要求繩 子的口由端要向下拉，請你用筆畫代替繩子，畫出滑輪組最省力的繞繩方法?！敬鸢浮俊窘馕觥克Ｊ够喗M最省力，盂耍承擔(dān)物重的繩子段數(shù)最多，所以耍從動(dòng)滑輪繞起，依次繞過上而的 定滑輪、下面的動(dòng)滑輪。11（20

14、19-宿遷）以下為“探究杠桿平衡條件”實(shí)驗(yàn)：甲乙丙（1）如圖甲，把杠桿放在支架上并置于水平桌而，靜止時(shí)發(fā)現(xiàn)杠桿左低右高，為了使杠桿在水平位置平衡，應(yīng)將右端的平衡螺母向調(diào)節(jié)。（2）如圖乙，在己經(jīng)調(diào)節(jié)好的杠桿左端A處掛4個(gè)鉤碼，要使杠桿仍在水平位置平衡，應(yīng)在杠桿右邊離支點(diǎn)4格的B處掛個(gè)相同的磁碼。（3）如圖丙，在杠桿左邊離支點(diǎn)4格的C處，用彈簧測力計(jì)與水平方向成30。角斜向上拉，也可使杠桿在水平位置平衡，則彈簧測力計(jì)示數(shù)為N （每個(gè)鉤碼重0.5N） o【答案】（1）右（2） 2 （3） 2【解析】（1）把杠桿放在支架上并置丁水平桌面后，發(fā)現(xiàn)杠桿左低右高，為了使杠桿在水半位置半衡, 應(yīng)將右端平衡螺母向右調(diào)節(jié)：（2）設(shè)杠桿的一個(gè)小格為L, 一個(gè)鉤碼的重為G,乙圖，設(shè)在B處懸 掛鉤碼的個(gè)數(shù)為n,由杠桿平衡條件得：4Gx2L=nGx4L,解得：n=2,即應(yīng)在杠桿右邊B處掛2個(gè):（3）當(dāng)彈簧測力計(jì)在C點(diǎn)斜向（與水平方向成對