第19課時(shí) 簡(jiǎn)單機(jī)械

第二篇物質(zhì)科學(xué)(一)第19課時(shí)簡(jiǎn)單機(jī)械(學(xué)用P91頁(yè))一、杠桿考點(diǎn)1指認(rèn)杠桿的支點(diǎn)、動(dòng)力、阻力、動(dòng)力臂和阻力臂a(1)杠桿的定義：在力的作用下，能繞固定點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)的硬棒叫做杠桿。杠桿可以是直的、也可以是彎的。(2)杠桿的五要素：____、動(dòng)力、阻力、動(dòng)力臂、阻力臂。(3)動(dòng)力和阻力的方向不一定相反，但作用效果一定相反?？键c(diǎn)2繪制杠桿的動(dòng)力臂和阻力臂圖示b(1)力臂是__________________的距離，而不是支點(diǎn)到力的作用點(diǎn)的距離。支點(diǎn)支點(diǎn)到力的作用線(2)作力臂的步驟a．找出支點(diǎn)O的位置；b．畫出動(dòng)力作用線和阻力作用線；c．從支點(diǎn)分別作動(dòng)力作用線和阻力作用線的垂線段即為_(kāi)________和_________?？键c(diǎn)3概述杠桿的平衡條件b(1)杠桿保持_______或_________狀態(tài)，稱為杠桿平衡。(2)杠桿平衡的條件動(dòng)力×動(dòng)力臂＝阻力×阻力臂，即___________。動(dòng)力臂阻力臂靜止勻速轉(zhuǎn)動(dòng)F1L1＝F2L2考點(diǎn)4應(yīng)用杠桿的平衡條件解決簡(jiǎn)單的問(wèn)題c杠桿類型力臂關(guān)系平衡時(shí)力的關(guān)系優(yōu)缺點(diǎn)應(yīng)用省力杠桿l1>l2F1<F2省力，費(fèi)距離撬棒、瓶蓋起子等費(fèi)力杠桿l1<l2F1>F2費(fèi)力，省距離鑷子、火鉗等等臂杠桿l1＝l2F1＝F2不省力，不省距離天平、定滑輪等1．(2014?麗水、衢州)如圖所示，杠桿OAB能繞O點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)，在A點(diǎn)掛一重物G，為保持杠桿在水平位置平衡，在B點(diǎn)分別作用的四個(gè)力中最小的是

(

)A．F1

B．F2

C．F3

D．F4C(學(xué)用P92頁(yè))2．(2014?湖州)“竹抻面”是我國(guó)傳統(tǒng)面點(diǎn)美食。如圖甲，在制作面團(tuán)的過(guò)程中，讓一段毛竹的一端固定在繩扣中，人坐在另一端可以上下跳動(dòng)，面團(tuán)在毛竹不斷擠壓下變得更有韌性。如圖乙是它的原理圖，可以把毛竹視為一根杠桿。關(guān)于此杠桿的敘述中，正確的是

(

)A．B是支點(diǎn)B．杠桿在B點(diǎn)受到向下的力C．杠桿在B點(diǎn)受到的力大于F1D．A點(diǎn)移動(dòng)的距離小于B點(diǎn)移動(dòng)的距離C3．(義烏中考)如圖，一塊厚度、密度均勻的長(zhǎng)方形水泥板放在水平地面上，用一豎直向上的力，欲使其一端抬離地面。則

(

)

A．F甲>F乙，因?yàn)榧追椒ǖ膭?dòng)力臂長(zhǎng)B．F甲<F乙，因?yàn)橐曳椒ǖ淖枇Ρ坶L(zhǎng)C．F甲>F乙，因?yàn)橐曳椒ǖ淖枇Ρ鄱藾．F甲＝F乙，因?yàn)閯?dòng)力臂都是阻力臂的2倍D【解析】?jī)纱翁鹚喟鍟r(shí)的情況如圖所示：

在上述兩種情況下，動(dòng)力克服的都是水泥板的重力，對(duì)于形狀規(guī)則質(zhì)地均勻的物體，其重心都在其幾何中心上，所以阻力臂都等于動(dòng)力臂的二分之一。根據(jù)杠桿的平衡條件

所以前后兩次所用的力相同。4．(2013?金華、麗水)如圖是農(nóng)村曾用的舂米工具的結(jié)構(gòu)示意圖。桿AB可繞O點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)，桿右端均勻柱形物體的長(zhǎng)度與桿右側(cè)的OB相等，桿AB的重力不計(jì)，柱形物體較重。(1)若作用在A點(diǎn)的動(dòng)力F方向始終豎直向下，則桿從水平位置緩慢轉(zhuǎn)動(dòng)10°角的過(guò)程中，動(dòng)力F大小的變化是____。(2)若作用在A點(diǎn)的動(dòng)力F方向始終與桿垂直，則桿從水平位置緩慢轉(zhuǎn)動(dòng)45°角的過(guò)程中，動(dòng)力F大小的變化是__________________。增大先增大后減小【解析】(1)作用在A點(diǎn)的動(dòng)力F方向始終豎直向下，則桿從水平位置緩慢轉(zhuǎn)動(dòng)10°角的過(guò)程中，動(dòng)力臂減小，阻力臂增大，阻力不變，由杠桿平衡條件可知，動(dòng)力F增大。(2)當(dāng)杠桿在水平位置時(shí)，阻力臂為L(zhǎng)，杠桿從水平位置緩慢轉(zhuǎn)動(dòng)45度的過(guò)程中，當(dāng)杠桿上升的高度為L(zhǎng)/2時(shí)，阻力臂最大，而杠桿轉(zhuǎn)動(dòng)45度時(shí)，杠桿上升高度為

因此阻力臂先變大后變小，由杠桿平衡可知，動(dòng)力F先增大后減小。二、滑輪考點(diǎn)5辨認(rèn)定滑輪、動(dòng)滑輪和滑輪組a1．定滑輪：工作時(shí)軸固定不動(dòng)的滑輪。2．動(dòng)滑輪：工作時(shí)軸發(fā)生移動(dòng)的滑輪?？键c(diǎn)6知道定滑輪和動(dòng)滑輪的特點(diǎn)a實(shí)質(zhì)力的關(guān)系(F，G)距離的關(guān)系(s，h)作用定滑輪等臂杠桿F＝Gs＝h改變力的方向動(dòng)滑輪動(dòng)力臂是阻力臂二倍的杠桿s＝2h省力滑輪組s＝nh既可以省力，也可以改變力的方向考點(diǎn)7知道滑輪組的特點(diǎn)(限于兩個(gè)滑輪的滑輪組)a(1)滑輪組：由定滑輪跟動(dòng)滑輪組成的滑輪組。(2)特點(diǎn)：____________________，也能______。考點(diǎn)8使用滑輪組(限于兩個(gè)滑輪的滑輪組)解決簡(jiǎn)單的問(wèn)題b使用滑輪組時(shí)，滑輪組用n段繩子拉物體，拉物體所用的力F就是物重的n分之一，即F＝_______，n表示拉物體繩子數(shù)。既能改變用力的方向省力G/n5．(2014?金華、義烏)如圖，用同一滑輪勻速提升同一重物(不計(jì)摩擦)。圖中F1、F2、F3、F4之間的關(guān)系正確的是

(

)A．F1＝F2

B．F3＝F4C．F1＝

F3

D．F2＝

F4B(學(xué)用P93頁(yè))6．(2014?嘉興、舟山)使用機(jī)械可以極大地減輕人們的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高工作效率。(1)如圖甲，工人在鋪設(shè)電纜時(shí)，要在轉(zhuǎn)彎處安裝一組導(dǎo)向輪。這組導(dǎo)向輪屬于______(填“動(dòng)滑輪”或“定滑輪”)。

(2)如圖乙，尖嘴鉗是常用的電工工具，刀刃部分靠近轉(zhuǎn)動(dòng)軸，這是為了______________，從而在使用時(shí)更加省力。定滑輪減小阻力臂7．(衢州中考)滑輪是工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中常用的一種簡(jiǎn)單機(jī)械。甲同學(xué)用定滑輪進(jìn)行了如圖所示的三個(gè)實(shí)驗(yàn)。

(1)甲同學(xué)研究的問(wèn)題是_________________________________________________________。(2)研究該問(wèn)題時(shí)，彈簧測(cè)力計(jì)的操作方法可以是_____。(填序號(hào))①拉著重物保持靜止；②勻速向下拉動(dòng)重物；③隨意拉動(dòng)重物。

使用定滑輪提升同一重物時(shí)，拉力的大小與拉力的方向是否有關(guān)①②高頻點(diǎn)1認(rèn)識(shí)杠桿例1(2014?十堰)下圖所列的杠桿中，屬于費(fèi)力杠桿的是

(

)

【答案】B【解析】A.鐵皮剪刀在使用過(guò)程中，動(dòng)力臂大于阻力臂，是省力杠桿；B.理發(fā)剪刀在使用過(guò)程中，動(dòng)力臂小于阻力臂，是費(fèi)力杠桿；C.樹(shù)枝剪刀在使用過(guò)程中，動(dòng)力臂大于阻力臂，是省力杠桿；D.鋼絲鉗在使用過(guò)程中，動(dòng)力臂大于阻力臂，是省力杠桿。1．(2013?株洲)室內(nèi)垃圾桶平時(shí)桶蓋關(guān)閉不使垃圾散發(fā)異味，使用時(shí)用腳踩踏板，桶蓋開(kāi)啟，根據(jù)室內(nèi)垃圾桶的結(jié)構(gòu)示意圖，可確定桶中有兩個(gè)杠桿在起作用，兩杠桿支點(diǎn)為O1、O2。則對(duì)應(yīng)的杠桿分別為

(

)A．省力杠桿省力杠桿B．省力杠桿費(fèi)力杠桿C．費(fèi)力杠桿費(fèi)力杠桿D．費(fèi)力杠桿省力杠桿

B【解析】如圖所示，用腳踩踏板時(shí)，O1點(diǎn)是支點(diǎn)，動(dòng)力作用在A點(diǎn)，阻力作用在B點(diǎn)。腳踩下踏板時(shí)，動(dòng)力臂大于阻力臂，屬于省力杠桿；桶蓋開(kāi)啟時(shí)，支點(diǎn)是O2，動(dòng)力作用在C點(diǎn)，阻力作用在D點(diǎn)。在打開(kāi)蓋子的過(guò)程中，動(dòng)力臂小于阻力臂，屬于費(fèi)力杠桿。高頻點(diǎn)2杠桿平衡條件的應(yīng)用例2(2014?安順)如圖甲所示，長(zhǎng)1.6m、粗細(xì)均勻的金屬桿可以繞O點(diǎn)在豎直平面內(nèi)自由轉(zhuǎn)動(dòng)，一拉力——位移傳感器豎直作用在桿上，并能使桿始終保持水平平衡。該傳感器顯示其拉力F與作用點(diǎn)到O點(diǎn)距離x的變化關(guān)系如圖乙所示。據(jù)圖可知金屬桿重

(

)A．5N

B．10NC．20N

D．40N【答案】B【解析】金屬桿重心在中心上，力臂為L(zhǎng)1＝0.8m，取圖像上的一點(diǎn)F＝20N，L2＝0.4m，根據(jù)杠桿的平衡條件：動(dòng)力×動(dòng)力臂＝阻力×阻力臂GL1＝FL2，G×0.8m＝20N×0.4m解得：G＝10N。2．(2014?紹興)安全閥常作為超壓保護(hù)裝置。如圖是利用杠桿原理設(shè)計(jì)的鍋爐安全閥示意圖，閥的橫截面積S為6厘米2，OA∶AB＝1∶2，若鍋爐能承受的最大壓強(qiáng)為5.81×105帕，大氣壓強(qiáng)為1.01×105帕，則在B處應(yīng)掛____牛的重物。若鍋爐承受的最大壓強(qiáng)減小，為保證鍋爐安全，應(yīng)將重物向____(填“左”或“右”)移動(dòng)。96右高頻點(diǎn)3杠桿的動(dòng)態(tài)平衡分析例3(2013?自貢)如圖所示，一根粗細(xì)均勻的鐵棒AB靜止在水平地面上，現(xiàn)用力F將鐵棒從水平地面拉至豎直立起。在這個(gè)過(guò)程中，力F作用在B端且始終與鐵棒垂直，則用力F將

()A．逐漸變大B．逐漸變小C．保持不變D．先變小后變大【答案】B【解析】在抬起的過(guò)程中，阻力F2不變，F(xiàn)與鐵棒始終垂直，所以動(dòng)力臂L1不變，由于鐵棒的位置的變化，導(dǎo)致了阻力F2的阻力臂L2在變小，根據(jù)杠桿的平衡條件FL1＝F2L2可知，L1、F2都不變，L2變小，所以F也在變小。

(學(xué)用P94)3．(宜賓中考)如圖所示，一根鐵棒在水平拉力F的作用下，以O(shè)點(diǎn)為轉(zhuǎn)軸，由豎直逆時(shí)針勻速轉(zhuǎn)向水平位置的過(guò)程中，動(dòng)力F與動(dòng)力臂L的大小變化

(

)A．F增大，L增大

B．F減小，L減小C．F增大，L減小

D．F減小，L增大【解析】①當(dāng)杠桿豎直時(shí)，動(dòng)力F、阻力G、動(dòng)力臂L1、阻力臂L2如下圖所示：由于重力的方向也豎直向下，C因此重力的作用線穿過(guò)支點(diǎn)，因此阻力臂L2為零；動(dòng)力臂為整個(gè)杠桿的長(zhǎng)度，如圖中L1所示；②當(dāng)杠桿被拉到水平位置時(shí)，動(dòng)力F′、阻力G、動(dòng)力臂L1′、阻力臂L2′如圖所示；由圖可見(jiàn)，阻力臂變成了L2′，變大了；動(dòng)力水平，動(dòng)力作用線穿過(guò)支點(diǎn)，動(dòng)力臂L1′為零。③杠桿由豎直被拉到水平時(shí)，阻力不變，阻力臂增大，動(dòng)力臂減小，根據(jù)杠桿平衡條件：動(dòng)力×動(dòng)力臂＝阻力×阻力臂，因此動(dòng)力增大。高頻點(diǎn)4動(dòng)、定滑輪的特點(diǎn)例4(2014?河南)把質(zhì)量相等的A、B兩物體掛在如圖滑輪組下面，不計(jì)繩子、滑輪的重力和摩擦，放手后()A．A上升B．A下降C．A、B均靜止D．無(wú)法判斷【答案】B【解析】B所在的滑輪為動(dòng)滑輪，動(dòng)滑輪省一半的力，A所在的滑輪為定滑輪，定滑輪不省力；A與B質(zhì)量相等，重力相等，將B拉起只需A重力的一半即可，所以A下降，B上升。4．如圖所示為一種手搖升降晾衣架示意圖。它由4個(gè)定滑輪和兩個(gè)動(dòng)滑輪組成，繩子的尾端繞在一個(gè)固定在墻壁的旋輪上，旋轉(zhuǎn)搖柄可以使晾衣架升降。假設(shè)在升降過(guò)程中衣架橫梁保持水平，請(qǐng)回答下列問(wèn)題：(1)假設(shè)衣服和晾衣架(含動(dòng)滑輪)等的總重是50N，則靜止時(shí)繩子拉力是________N。(各種摩擦力忽略不計(jì))(2)要使衣架橫梁上升1m，則繞進(jìn)旋輪上的繩子長(zhǎng)度是____m。(3)通過(guò)增加滑輪，可以使此裝置更省力，請(qǐng)你提出正確的繞線方法。_________________12.54增加動(dòng)滑輪的個(gè)數(shù)【提醒】此題為杠桿動(dòng)態(tài)變化和做功的綜合題，考查了學(xué)生對(duì)杠桿動(dòng)態(tài)變化過(guò)程中的力臂與力大小的理解，及在不同情況下做功大小的比較。例5(杭州中考)如圖所示，質(zhì)量分布均勻的長(zhǎng)方體磚，平放在水平地面上，第一次用豎直向上的力F1只作用于ab的中點(diǎn)，第二次用豎直向上的力F2作用于bc的中點(diǎn)，都使它們?cè)谪Q直方向上慢慢向上移動(dòng)h(h＜ab＜bc)，則在上述過(guò)程中F1_____F2(填“大于”、“小于”或“等于”)；F1所做的功_____F2所做的功(填“大于”、“小于”或“等于”)；第一次克服重力所做的功________第二次克服重力所做的功(填“大于”、“小于”或“等于”)?！敬鸢浮康扔诘扔诘扔凇窘馕觥縁1和F2向上拉物體時(shí)，動(dòng)力臂的長(zhǎng)度均為阻力臂長(zhǎng)度的2倍，則動(dòng)力的大小也均為阻力大小的一半，即長(zhǎng)方體磚重力大小的一半。F1和F2在豎直方向上均移動(dòng)h，由W＝Fs得，F(xiàn)1和F2所做的功大小相等。在兩次移動(dòng)過(guò)程中，重心移動(dòng)的高度也相等，重力大小不變。則兩次克服重力所做的功也相等?！咎嵝选靠疾閷?duì)杠桿平衡條件的掌握和運(yùn)用，根據(jù)題意知道阻力和動(dòng)力臂不變是本題的關(guān)鍵。例6(2014?南寧)如圖所示，有一質(zhì)量不計(jì)的長(zhǎng)木板，左端可繞O點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)，在它的右端放一重為G的物塊，并用一豎直向上的力F拉著，當(dāng)物塊向左勻速滑動(dòng)時(shí)，木板始終在水平位置保持靜止，在此過(guò)程中，拉力F()A．變小B．變大C．不變D．先變大后變小【答案】A【解析】如圖，長(zhǎng)木板長(zhǎng)為L(zhǎng)，則動(dòng)力臂為L(zhǎng)，杠桿受到物體的壓力(阻力)F′＝G，阻力臂為L(zhǎng)2，∵杠桿平衡，∴F×L＝F′×L2＝G×L2，∴由此可知，當(dāng)物塊向左勻速滑動(dòng)時(shí)，L2變小，F(xiàn)變小。例7(2013?湖州)如圖裝置為某學(xué)生在科技創(chuàng)新大賽時(shí)發(fā)明的可以直接測(cè)量液體密度的“密度天平”。其制作過(guò)程和原理如下：選擇一根長(zhǎng)1米的杠桿，調(diào)節(jié)兩邊螺母使杠桿在水平位置平衡。在左側(cè)離中點(diǎn)10厘米的A位置用細(xì)線固定一個(gè)質(zhì)量為150克、容積為80毫升的容器，右側(cè)用細(xì)線懸掛一質(zhì)量為50克的鉤碼(細(xì)線的質(zhì)量忽略不計(jì))，測(cè)量時(shí)往容器中加滿待測(cè)液體，移動(dòng)鉤碼使杠桿在水平位置平衡，在鉤碼懸掛位置直接讀出液體的密度。(1)該“密度天平”的“零刻度”應(yīng)標(biāo)在右端離支點(diǎn)O______厘米處。(2)該“密度天平”的量程為多大？(3)若將鉤碼的質(zhì)量適當(dāng)增大，該“密度天平”的量程將________(填“增大”、“減小”或“不變”)?！敬鸢浮?1)30(2)該“密度天平”的量程為0～1.25g/cm3(3)增大【解析】(1)根據(jù)杠桿的平衡條件公式F1L1＝F2L2得，150g×10cm＝50g×L2，解得，L2＝30cm。(2)根據(jù)題意鉤碼移動(dòng)至最右端，該“密度天平”達(dá)到最大量程，設(shè)OA為L(zhǎng)1′，O點(diǎn)距最右端的距離為L(zhǎng)2′，容器的質(zhì)量為m1，鉤碼的質(zhì)量為m2，容器中加滿液體的質(zhì)量為m，由F1L1＝F2L2得，(m1＋m)gL1′＝m2gL′2，已知：m1＝150g，m2＝50g，L′1＝10cm，L′2＝50cm，代入上式解得，m＝100g，(3)當(dāng)鉤碼的質(zhì)量適當(dāng)增大時(shí)，說(shuō)明杠桿一側(cè)的力增大，在力臂關(guān)系相同的情況下，另一側(cè)的力也會(huì)增大，即該“密度天平”的量程將增大。1．(2014?泉州)如圖所示的生活用具，在使用中屬于費(fèi)力杠桿的是

(

)D2.如圖所示，不計(jì)滑輪及繩重，以及滑輪與繩之間的摩擦，水平拉力為F，物體的重力為G，且在水平面上勻速向右滑動(dòng)，物體所受的摩擦力的大小等于

(

)A．F

B．GC．G/2

D．F/2

D第2題圖(學(xué)用P95頁(yè))3．(涼山州中考)如圖所示，杠桿AOB用細(xì)線懸掛起來(lái)，當(dāng)A端掛重物G1，B端掛重物G2時(shí)，杠桿平衡，此時(shí)OA恰好處于水平位置，AO＝BO，杠桿重力不計(jì)，則(

)A．G1<G2

B．G1>G2C．G1＝G2

D．都有可能A第3題圖【解析】根據(jù)杠桿的平衡條件F1L1＝F2L2可知，力與相應(yīng)的力臂成反比關(guān)系，它們的杠桿示意圖如圖，∵AO＝BO，∴LOA＞L′OB，所以物體的重力G1＜G2。4．(眉山中考)如圖甲所示，長(zhǎng)1m的粗細(xì)均勻的光滑金屬桿可繞O點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)，桿上有一光滑滑環(huán)，用豎直向上的測(cè)力計(jì)拉著滑環(huán)緩慢向右移動(dòng)，使桿保持水平狀態(tài)，測(cè)力計(jì)示數(shù)F與滑環(huán)離開(kāi)O點(diǎn)的距離s的關(guān)系如圖所示，則桿重

(

)

A．500N

B．50N

C．100N

D．10NC第4題圖【解析】讀圖可知，當(dāng)s＝OA＝1m時(shí)，動(dòng)力臂是阻力臂的二倍，根據(jù)杠桿平衡的條件F1L1＝F2L2可知，此時(shí)的動(dòng)力就是阻力的二分之一。讀圖乙可知，此時(shí)的動(dòng)力F＝50N，則桿重G＝2F＝2×50N＝100N。

5．(2014?泰安)如圖為吊車從圖示位置向上起吊貨物的工作示意圖，利用伸縮撐桿可使吊臂繞O點(diǎn)緩慢轉(zhuǎn)動(dòng)，伸縮撐桿為圓弧狀，伸縮時(shí)伸縮撐桿對(duì)吊臂的支持力始終與吊臂垂直。下列說(shuō)法正確的是

(

)A．勻速緩慢頂起吊臂的過(guò)程中，伸縮撐桿的支持力大小保持不變B．勻速緩慢頂起吊臂的過(guò)程中，伸縮撐桿的支持力漸漸變小C．勻速緩慢頂起吊臂的過(guò)程中，伸縮撐桿的支持力漸漸變大D．吊臂是一個(gè)省力杠桿B第5題圖6．(2014?泰州)如圖所示的滑輪組，每個(gè)滑輪重為20N，繩重及摩擦不計(jì)。用它勻速提升重為100N的物體，所用的拉力F是

(

)A．50N

B．60NC．70N

D．120N【解析】圖中繩子股數(shù)n＝2，不計(jì)繩重及摩擦，所以拉力為：B第6題圖7．(2014?煙臺(tái))如圖所示，一根質(zhì)地均勻的木桿可繞O點(diǎn)自由轉(zhuǎn)動(dòng)，在木桿的右端施加一個(gè)始終垂直于桿的作用力F，使桿從OA位置勻速轉(zhuǎn)到OB位置的過(guò)程中，力F的大小將

(

)A．一直是變大的B．一直是變小的C．先變大，后變小D．先變小，后變大C第7題圖8．(2014?常德)搬運(yùn)磚頭的獨(dú)輪車的有關(guān)尺寸如圖所示，車箱和磚頭總重G＝1000N，推車時(shí)，人手向上的力F＝____N，使用它可以_______(填“省力”或“省距離”)?！窘馕觥坑蒄L1