專題一 滑輪杠桿問題（考點(diǎn)卡片）2021年中考科學(xué)復(fù)習(xí)專題知識點(diǎn)突破

考點(diǎn)卡片滑輪杠桿問題1．杠桿的平衡條件【知識點(diǎn)的認(rèn)識】（1）杠桿平衡：杠桿靜止不動或勻速轉(zhuǎn)動都叫做杠桿平衡，注意：我們在實(shí)驗(yàn)室所做的杠桿平衡條件的實(shí)驗(yàn)是在杠桿水平位置平衡進(jìn)行的，但在實(shí)際生產(chǎn)和生活中，這樣的平衡是不多的。在許多情況下，杠桿是傾斜靜止，這是因?yàn)楦軛U受到平衡力作用。所以說杠桿不論處于怎樣的靜止，都可以理解成平衡狀態(tài)，（2）杠桿平衡條件的表達(dá)式：動力×動力臂＝阻力×阻力臂，即＝（3）公式的表達(dá)式為：F1l1＝F2l2，即：＝?！久}方向】誰最早提出了杠桿原理，什么狀態(tài)下是杠桿平衡，以及杠桿平衡條件的含義（動力臂是阻力臂的幾倍，動力就是阻力的幾分之一）都是命題方向。例1：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處靠近，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，省力分析：把樹枝盡量往剪刀軸處靠近，減小了阻力臂，在阻力、動力臂一定的情況下，由杠桿的平衡條件可知，減小了動力，將更省力。解：把樹枝盡量往剪刀軸處靠近，減小了阻力臂L2，而動力臂L1和阻力F2不變，由F1L1＝F2L2，得F1＝將變小，即省力。故選D。點(diǎn)評：靈活運(yùn)用杠桿的平衡條件分析有關(guān)杠桿的實(shí)際做法，多積累，能恰當(dāng)?shù)氖褂煤酶軛U（省力或省距離）。例2：俗話說“小小秤砣壓千斤”，這可以根據(jù)杠桿平衡條件（或“杠桿原理”）來解釋。只要秤砣對秤桿作用的力臂比所掛物對秤桿作用的力臂大得多（選填“大得多”或“小得多”），那么“小小秤砣壓千斤”是完全可以實(shí)現(xiàn)的。分析：杠桿平衡的條件是，動力×動力臂＝阻力×阻力臂，若動力臂與阻力臂的比足夠大，則動力與阻力的比也較大。解，根據(jù)杠桿平衡的條件動力×動力臂＝阻力×阻力臂，秤砣對秤桿作用的力臂比所掛物對秤桿作用的力臂大的多，則用較小的秤砣可以使掛較重物體的杠桿平衡。故答案：杠桿平衡條件（或“杠桿原理”）；大得多。點(diǎn)評：杠桿平衡的條件：動力與阻力的比等于阻力臂與動力臂的比?！窘忸}方法點(diǎn)撥】理解杠桿平衡條件的含義是解決好此知識點(diǎn)的關(guān)鍵：動力臂是阻力臂的幾倍，動力就是阻力的幾分之一。2．杠桿的分類【知識點(diǎn)的認(rèn)識】（1）人類發(fā)明各種杠桿應(yīng)用于生活，其目的有三：省力、省距離和改變用力的方向．因此我們把杠桿分為三類：省力杠桿（動力臂大于阻力臂，省力費(fèi)距離）、費(fèi)力杠桿（動力臂小于阻力臂，費(fèi)力省距離）和等臂杠桿（動力臂等于阻力臂，不省力不費(fèi)力，不省距離不費(fèi)距離）．（2）天平是等臂杠桿．關(guān)于天平的使用，我們已學(xué)過，天平是支點(diǎn)在中間的等臂杠桿，它是根據(jù)物體的重力跟質(zhì)量成正比和杠桿平衡條件來工作的，天平平衡時(shí)，砝碼加游碼的總質(zhì)量等于被稱物體的質(zhì)量．〔3）秤是用來稱量物體的質(zhì)量的工具，它是根據(jù)杠桿平衡條件制成的，使用時(shí)，可以是等臂杠桿，也可以是不等臂杠桿．（4）生活中常見的省力杠桿：羊角錘頭撬釘子、手推獨(dú)輪車、剪樹枝的剪刀、瓶蓋起子、核桃夾等．生活中常見的費(fèi)力杠桿：人的前臂、釣魚竿、裁縫用的剪刀、筷子、鑷子等．【命題方向】判斷生活中的杠桿式什么杠桿是命題的關(guān)鍵，例如：人體的運(yùn)動系統(tǒng)相當(dāng)復(fù)雜，但最基本的運(yùn)動形式是，骨骼在肌肉提供的動力作用下繞關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)動．如圖所示是手端起茶杯的情景，其前臂骨骼相當(dāng)于杠桿，肱二頭肌收縮提供動力．由圖可以看出，這是一個(gè)杠桿．例1：如圖所示的器具，屬于省力杠桿的是（）A．B．鑷子獨(dú)輪車C．D．托盤天平筷子分析：結(jié)合圖片和生活經(jīng)驗(yàn)，先判斷杠桿在使用過程中，動力臂和阻力臂的大小關(guān)系，再判斷它是屬于哪種類型的杠桿．解：A、鑷子在使用過程中，動力臂小于阻力臂，是費(fèi)力杠桿，故A錯(cuò)誤；B、獨(dú)輪車動力臂大于阻力臂，是省力杠桿，故B正確；C、天平在使用過程中，動力臂等于阻力臂，是等臂杠桿，故C錯(cuò)誤；D、筷子在使用過程中，動力臂小于阻力臂，是費(fèi)力杠桿，故D錯(cuò)誤．故選：B．點(diǎn)評：此題考查的是杠桿的分類主要包括以下幾種：①省力杠桿，動力臂大于阻力臂；②費(fèi)力杠桿，動力臂小于阻力臂；③等臂杠桿，動力臂等于阻力臂．例2：如圖所示，一直桿可繞O點(diǎn)轉(zhuǎn)動，杠桿下端掛一重物，為了提高重物，用一個(gè)始終跟杠桿垂直的力使杠桿由豎直位置慢慢轉(zhuǎn)到水平位置，在這個(gè)過程中直桿（）A．始終是省力杠桿B．始終是費(fèi)力杠桿C．先是省力的，后是費(fèi)力的D．先是費(fèi)力的，后是省力的分析：本題主要考查兩個(gè)方面的知識：（1）力臂的概念：從支點(diǎn)到力的作用線的距離叫做力臂．（2）運(yùn)用杠桿的平衡條件F1l1＝F2l2分析動力的大小變化．解；由圖可知?jiǎng)恿1的力臂始終保持不變，物體的重力G始終大小不變，在杠桿從豎直位置向水平位置轉(zhuǎn)動的過程中，重力的力臂逐漸增大，在L2＜L1之前杠桿是省力杠桿，在L2＞L1之后，杠桿變?yōu)橘M(fèi)力杠桿．故選C．點(diǎn)評：能否正確分析重力的阻力臂與動力臂的大小關(guān)系是本題的解題關(guān)鍵．【解題方法點(diǎn)撥】解題的關(guān)鍵是要看動力臂與阻力臂之間的大小關(guān)系．要與生活實(shí)際相聯(lián)系，例如上面的例題由于人的前臂相當(dāng)于杠桿，動力臂和阻力臂已經(jīng)固定，且阻力臂大于動力臂，是一個(gè)費(fèi)力杠桿．根據(jù)杠桿平衡條件可知：在動力臂和阻力臂確定的情況下，手托起的物體越重，肌肉提供的動力越大，感覺越累．11．力臂的畫法【知識點(diǎn)的認(rèn)識】力臂的畫法：（1）首先在杠桿的示意圖上，確定支點(diǎn)O．（2）畫好動力作用線及阻力作用線，畫的時(shí)候要用虛線將力的作用線適當(dāng)延長．（3）在從支點(diǎn)O向力的作用線作垂線，在垂足處畫出直角，從支點(diǎn)到垂足的距離就是力臂．用三角板的一條直角邊與力的作用線重合，讓另一條直角邊通過交點(diǎn)，從支點(diǎn)向力的作用線畫垂線，作出動力臂和阻力臂，在旁邊標(biāo)上字母，l1和l2分別表示動力臂和阻力臂．【命題方向】力臂的畫法，判斷是什么力臂都是命題方向．例1：如圖是列車上售食品的手推車，當(dāng)前輪遇到障礙物時(shí)，售貨員向下按扶把，使手推車前輪向上翹起，請畫出售貨員所用的最小動力及其力臂．分析：首先應(yīng)找到本題的支點(diǎn)在后輪的著地點(diǎn)；其次知道使手推車前輪向上翹起，阻力為手推車的重力，阻力臂為支點(diǎn)到重力作用線的距離，阻力與阻力臂的乘積是定值；最后能根據(jù)杠桿平衡條件，會用數(shù)學(xué)方法分析出動力臂最長時(shí)動力最小，能突破：支點(diǎn)到動力的作用點(diǎn)的距離為動力臂時(shí)力臂最長．解：支點(diǎn)在后輪的著地點(diǎn)如圖，動力的作用點(diǎn)在手握車把的地方，連接支點(diǎn)與動力的作用點(diǎn)，為最長的動力臂，用大括號標(biāo)出，標(biāo)上字母符號L；在動力作用點(diǎn)處垂直動力臂斜向下畫出動力，標(biāo)上字母符號F，如圖所示：點(diǎn)評：本題常見的錯(cuò)誤是將動力畫得豎直向下，沒有細(xì)致分析此時(shí)的動力臂并不是最大，解決此類問題的關(guān)鍵點(diǎn)是：支點(diǎn)與動力作用點(diǎn)的距離為最長的動力臂．例2：如圖所示的杠桿中，動力的力臂用l表示，圖中所標(biāo)力臂l正確的是（）A．B．C．D．分析：根據(jù)力臂的畫法進(jìn)行分析，即過支點(diǎn)作動力作用線的垂線段．解：因?yàn)閯恿Φ牧Ρ鄣淖龇ㄊ沁^支點(diǎn)作動力作用線的垂線段，而AB選項(xiàng)中線段與動力作用線不垂直，所以A、B選項(xiàng)錯(cuò)誤；又因?yàn)镃選項(xiàng)中，表示力臂的不是支點(diǎn)到動力作用線的垂線段，故C選項(xiàng)錯(cuò)誤，D選項(xiàng)正確．故選D．點(diǎn)評：考查學(xué)生對力臂的畫法掌握情況．【解題方法點(diǎn)撥】畫杠桿示意圖時(shí)應(yīng)注意：（1）阻力作用點(diǎn)應(yīng)畫在杠桿上．有部分同學(xué)認(rèn)為阻力由石頭的重力產(chǎn)生，所以阻力作用點(diǎn)應(yīng)畫在石頭重心上，這是錯(cuò)誤的．（2）確定阻力方向．當(dāng)動力使杠桿繞支點(diǎn)順時(shí)針轉(zhuǎn)動時(shí)，阻力一定使杠桿逆時(shí)針轉(zhuǎn)動．（3）力臂不一定在杠桿上．力臂可用虛線畫出并用大括號標(biāo)明，也可用實(shí)線畫出．3．杠桿的動態(tài)平衡分析【知識點(diǎn)的認(rèn)識】杠桿動態(tài)平衡是指構(gòu)成杠桿的某些要素發(fā)生變化，而杠桿仍處于靜止?fàn)顟B(tài)或勻速轉(zhuǎn)動狀態(tài)，分析杠桿的動態(tài)平衡時(shí)，一般是動中取靜，根據(jù)杠桿平衡條件，分析比較，得出結(jié)論．【命題方向】杠桿動態(tài)平衡問題是初中物理力學(xué)中的重點(diǎn)和難點(diǎn)題型之一，該題型主要考查學(xué)生對杠桿平衡條件的理解和分析推理能力．由于此類題型構(gòu)思新穎，變化靈活，注重對學(xué)生能力和思維品質(zhì)的培養(yǎng)，符合當(dāng)前素質(zhì)教育的主旋律，已成為各地大型選拔性考試的熱門題型．第一類：阻力一定，判斷動力的變化情況如圖所示，輕質(zhì)杠桿可繞O轉(zhuǎn)動，在A點(diǎn)始終受一垂直作用于杠桿的力，在從A緩慢轉(zhuǎn)動A’位置時(shí)，力F將（）A．變大B．變小C．先變大，后變小D．先變小，后變大分析：此題考查力矩的動態(tài)平衡，只需找到F力矩和重力力矩平衡，而重力不變，找到力臂的變化即可求解．解：在轉(zhuǎn)動過程中，力F的力矩克服重力力矩而使杠桿運(yùn)動，可認(rèn)為二力矩相等，重力不變，而重力的力矩在杠桿水平時(shí)最大，力矩最大，所以說從A到A′過程中重力力矩先變大后變小，而F的力臂不變，故F先變大后變?。蔬xC．點(diǎn)評：如果杠桿的轉(zhuǎn)動速度不大，可以認(rèn)為杠桿處于一轉(zhuǎn)動平衡狀態(tài)，可以用力矩平衡分析．第二類：動力與阻力不變，動力臂與阻力臂變化如圖所示，用一細(xì)線懸掛一根粗細(xì)均勻的輕質(zhì)細(xì)麥桔桿，使其靜止在水平方向上，O為麥桔桿的中點(diǎn)．這時(shí)有兩只大肚皮的螞蟻同時(shí)從O點(diǎn)分別向著麥桔桿的兩端勻速爬行，在螞蟻爬行的過程中麥桔桿在水平方向始終保持乎衡，則（）A．兩螞蟻的質(zhì)量一定相等B．兩螞蟻的爬行速度大小一定相等C．兩螞蟻的質(zhì)量與爬行速度大小的乘積一定相等D．兩螞蟻對麥桔桿的壓力一定相等分析：螞蟻爬行過程中，杠桿始終平衡，說明兩側(cè)始終滿足：動力×動力臂＝阻力×阻力臂．解：根據(jù)杠桿平衡條件：F1L1＝F2L2螞蟻爬行時(shí)滿足：G1L1＝G2L2得：m1gv1t＝m2gv2t∴m1v1＝m2v2故選C．點(diǎn)評：根據(jù)平衡條件，用順推的方法得到答案，排除錯(cuò)誤選項(xiàng)，為解題節(jié)省時(shí)間．第三類：動力臂與阻力臂不變，動力與阻力改變?nèi)鐖D所示的輕質(zhì)杠桿，AO小于BO．在A、B兩端懸掛重物G1和G2后杠桿平衡，若將G1和G2同時(shí)向支點(diǎn)O移動相同的距離，則（）A．杠桿仍保持平衡B．杠桿的A端向下傾斜C．杠桿的B端向下傾斜D．無法判斷分析：杠桿原來處于平衡狀態(tài)，利用圖示杠桿的力臂大小關(guān)系，根據(jù)杠桿平衡條件得到物體A、B的質(zhì)量大小關(guān)系；利用現(xiàn)在的力臂和力分別表示出杠桿作用兩邊的力矩：力和力臂的乘積．比較力矩的大小，即可確定杠桿是否平衡．解：原來杠桿在水平位置處于平衡狀態(tài)，此時(shí)作用在杠桿上的力分別為G1和G2，其對應(yīng)的力臂分別為OA、OB，根據(jù)杠桿的平衡條件可得：G1?OA＝G2?OB，由圖示可知，OA＜OB．所以：G1＞G2，當(dāng)向支點(diǎn)移動相同的距離△L時(shí)，兩邊的力臂都減小△L，此時(shí)左邊的力矩為：G1（OA﹣△L）＝G1OA﹣G1△L，右邊的力矩為：G2（OB﹣△L）＝G2OB﹣G2△L，由于G1＞G2，所以G1△L＞G2△L；所以：G1OA﹣G1△L＜G2OB﹣G2△L，因此杠桿將向右端傾斜．綜上分析故選C．點(diǎn)評：根據(jù)杠桿第一次處于平衡狀態(tài)，利用杠桿的平衡條件，確定G1和G2，大小關(guān)系；然后根據(jù)現(xiàn)在作用在杠桿上的力和力臂表示出兩者力矩，利用推導(dǎo)出物體的重力關(guān)系，和力臂關(guān)系，得出兩個(gè)力矩的大小關(guān)系，從而確定杠桿的偏轉(zhuǎn)方向．這是此題的解題思路．【解題方法點(diǎn)撥】（1）杠桿平衡時(shí)，力和力臂的大小成反比，即動力臂是阻力臂的幾倍，動力就是阻力的幾分之一．（2）杠桿只要是靜止或勻速轉(zhuǎn)動，無論在什么位置都屬于平衡狀態(tài)．如用手慢慢抬起木棒的一端時(shí)，整個(gè)過程都處于平衡狀態(tài)．4．杠桿中最小力的問題【知識點(diǎn)的認(rèn)識】古希臘學(xué)者阿基米德總結(jié)出杠桿的平衡條件：動力×動力臂＝阻力×阻力臂．據(jù)此，他說出了“只要給我一個(gè)支點(diǎn)，我就可以撬動地球“的豪言壯語．地球的質(zhì)量大約是6×1024kg，人產(chǎn)生的推力約為588N，我們設(shè)想要撬起地球這個(gè)龐然大物，又找到了合適的支點(diǎn)，根據(jù)杠桿平衡條件，所用動力臂與阻力臂的比值為1023：1，當(dāng)然要找到這樣長的杠桿確實(shí)非常困難，但這個(gè)假想的實(shí)驗(yàn)包含了科學(xué)家對物理知識的深刻理解：只要?jiǎng)恿Ρ叟c阻力臂的比值足夠大，動力與阻力之比也就足夠小，這樣使用杠桿也就最省力．【命題方向】畫出使輕質(zhì)杠桿保持平衡的最小的力F的示意圖一般是命題方向．例1：如圖所示，試畫出作用在杠桿A端使杠桿在圖示位置平衡的最小動力的示意圖并畫出該力的力臂．分析：根據(jù)杠桿平衡的條件，F(xiàn)1×L1＝F2×L2，在杠桿中的阻力、阻力臂一定的情況下，要使所用的動力最小，必須使動力臂最長．而在通常情況下，連接杠桿中支點(diǎn)和動力作用點(diǎn)這兩點(diǎn)所得到的線段最長，據(jù)此可解決此題．解：連接OA就是最長的動力臂，根據(jù)杠桿平衡的條件，要使杠桿平衡動力方向向上，據(jù)此可畫出最小的動力；故答案：點(diǎn)評：要做出杠桿中的最小動力，可以按照以下幾個(gè)步驟進(jìn)行1、確定杠桿中的支點(diǎn)和動力作用點(diǎn)的位置2、連接支點(diǎn)與動力作用點(diǎn)，得到最長的線段3、經(jīng)過動力作用點(diǎn)做出與該線段垂直的直線4、根據(jù)杠桿平衡原理，確定出使杠桿平衡的動力方向．例2：如圖所示，要將一圓柱體重物推上臺階，最小的作用力應(yīng)是（）分析：此題是求杠桿最小力的問題，已知點(diǎn)A是動力作用點(diǎn)，那么只需找出最長動力臂即可，可根據(jù)這個(gè)思路進(jìn)行求解．解：如圖，若在A端施力F，當(dāng)F的方向與杠桿垂直時(shí)動力臂最大，此時(shí)最省力，即：最小的作用力為F3．故選C．點(diǎn)評：找到動力作用點(diǎn)A到支點(diǎn)O的最長動力臂（動力的方向垂直于OA連線）是解決問題的關(guān)鍵．【解題方法點(diǎn)撥】求最小動力問題，可轉(zhuǎn)化為找最長力臂問題．找最長力臂，一般分兩種情況：（1）在動力的作．用點(diǎn)明確的情況下，支點(diǎn)到力的作用點(diǎn)的連線就是最長力臂；（2）在動力作用點(diǎn)未明確時(shí)，支點(diǎn)到最遠(yuǎn)的點(diǎn)的距離是最長力臂．【易錯(cuò)點(diǎn)辨析】根據(jù)杠桿平衡條件F1l1＝F2l2可知，當(dāng)阻力和阻力臂一定時(shí)，動力臂越長越省力，即當(dāng)動力臂最長時(shí)，所用的動力是最小的．而部分同學(xué)判斷最小動力的方向時(shí)，總認(rèn)為豎直方向的力最小．解答此類問題的方法在通常情況下，連接杠桿的支點(diǎn)和動力作用點(diǎn)所得到的線段就是最長的動力臂，然后垂直于動力臂做出力的作用線最后判斷出力的方向即可．5．杠桿的應(yīng)用【知識點(diǎn)的認(rèn)識】類型力臂的大小關(guān)系力的大小關(guān)系特點(diǎn)應(yīng)用省力杠桿l1＞l2F1＜F2省力、費(fèi)距離撬棒、鍘刀、動滑輪、輪軸、羊角錘、鋼絲鉗、手推車、花枝剪刀費(fèi)力杠桿l1＜l2F1＞F2費(fèi)力、省距離縫紉機(jī)踏板、起重臂人的前臂、理發(fā)剪刀、釣魚桿等臂杠桿l1＝l2F1＝F2既不省力也不省距離，既不費(fèi)力也不費(fèi)距離天平，定滑輪【命題方向】判斷一個(gè)杠桿（生活中一些工具、機(jī)械）屬于什么杠桿是命題的主要方向，把一些杠桿機(jī)械歸類．或者正確畫出杠桿示意圖，找出杠桿的支點(diǎn)、動力、阻力．例1：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處靠近，這樣做是為了（）A．增大動力臂，減小動力移動的距離B．減小阻力臂，省力C．減小動力臂，減小動力移動的距離D．增大動力臂，省力分析：剪樹枝時(shí)，用剪刀口的中部，而不用剪刀尖，減小了阻力臂，就減小了動力，在阻力、動力臂一定的情況下，根據(jù)杠桿的平衡條件知道減小了動力、更省力．解：用剪刀口的中部，而不用剪刀尖去剪樹枝，減小了阻力臂L2，而動力臂L1和阻力F2不變，∵F1L1＝F2L2，∴F1＝將變小，即省力．故選B．點(diǎn)評：靈活運(yùn)用杠桿的平衡條件分析有關(guān)杠桿的實(shí)際做法，多積累，能恰當(dāng)?shù)氖褂煤酶軛U（省力或省距離）．例2：如圖所示為家庭電路常用的兩種墻壁開關(guān)，其按鈕可繞面板內(nèi)某軸轉(zhuǎn)動．根據(jù)你的生活經(jīng)驗(yàn)，你認(rèn)為甲較易損壞，這是因?yàn)榘磩舆@種開關(guān)的力臂較小，按動需要的力較大．分析：按動開關(guān)時(shí)，開關(guān)會繞面板內(nèi)的軸轉(zhuǎn)動，所以開關(guān)屬于杠桿．那么哪個(gè)容易損壞呢？一般開關(guān)損壞的原因是由于受力過大造成的．根據(jù)杠桿平衡條件可知，動力臂小的需要的力較大．解：甲乙兩種開關(guān)均可在力的作用下繞軸轉(zhuǎn)動，符合杠桿原理，因甲力臂小，根據(jù)杠桿原理可知力臂越小作用力越大，因此損壞的越快，所以甲較易損壞．故答案為：甲；力臂．點(diǎn)評：根據(jù)題中的信息，用杠桿知識去進(jìn)行分析．因?yàn)閮煞N開關(guān)均可在力的作用下繞軸轉(zhuǎn)動，符合杠桿原理，力臂越小越用力因此損壞的越快．【解題方法點(diǎn)撥】學(xué)會利用模型法解題，模型法：通過模型來揭示原型的形態(tài)、特征和本質(zhì)的方法稱為模型法．模型法借助于與原型相似的物質(zhì)模型或抽象反映原型本質(zhì)的思想模型，間接地研究客體原形的性質(zhì)和規(guī)律．利用其特點(diǎn)解題：省力杠桿費(fèi)距離l1＞l2，F(xiàn)1＜F2；費(fèi)力杠桿省距離l1＜l2，F(xiàn)1＞F2；等臂杠桿l1＝l2，F(xiàn)1＝F2．6．探究杠桿的平衡條件實(shí)驗(yàn)【知識點(diǎn)的認(rèn)識】提出問題：當(dāng)杠桿受力平衡時(shí)將保持靜止或勻速轉(zhuǎn)動狀態(tài)．那么杠桿平衡應(yīng)滿足什么條件呢．實(shí)驗(yàn)步驟：（l）實(shí)驗(yàn)前要調(diào)節(jié)杠桿的平衡螺母使其在水平位置平衡，其目的是使杠桿的重心落在支點(diǎn)上，從而消除杠桿的重力對平衡的影響．在實(shí)驗(yàn)過程中，不允許再旋動兩端的螺母（2）在已調(diào)節(jié)平衡的杠桿兩端掛上不同數(shù)量的鉤碼，移動鉤碼的位置，使杠桿平衡．支點(diǎn)兩邊的鉤碼重力分別是動力FI和阻力F2，用刻度尺量出杠桿平衡時(shí)的動力臂L1和阻力臂L2．改變力和力臂的數(shù)值，多次實(shí)驗(yàn)，并將實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)填入表格說明：實(shí)驗(yàn)中使杠桿在水平位置平衡是為了方便測力臂．使杠桿在傾斜位置平衡也可得出杠桿的平衡條件，只是實(shí)驗(yàn)操作比較麻煩．實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)：序號F1/NL1/cmF2/NL2/cm1150.51021100.52031.510115得出結(jié)論：通過分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，可知杠桿的平衡條件是動力×動力臂＝阻力×阻力臂，可寫作F1L1＝F2L2，用比例式表示為＝【命題方向】根據(jù)杠桿平衡條件進(jìn)行實(shí)驗(yàn)是主要的命題方式，主要以解答題為主例：物理實(shí)驗(yàn)小組的同學(xué)，利用如圖所示的裝置，在杠桿支點(diǎn)的兩邊分別掛上鉤碼來探究杠桿的平衡條件．（1）如圖甲所示，為使杠桿在水平位置平衡，應(yīng)將右端的平衡螺母向右（選填“左”或“右”）移動，將杠桿調(diào)在水平位置的目的是為了方便測量力臂．（2）實(shí)驗(yàn)中測得的數(shù)據(jù)如表所示，表格中漏填的數(shù)據(jù)為1N．測量序號動力F1/N動力臂l1/cm阻力F2/N阻力臂l2/cm①120210②2151.520③3515（3）有的同學(xué)按現(xiàn)有方案得出如下結(jié)論：“動力×支點(diǎn)到動力作用點(diǎn)的距離＝阻力×支點(diǎn)到阻力作用點(diǎn)的距離”．這個(gè)結(jié)論與杠桿平衡條件不符，原因是實(shí)驗(yàn)過程中B（填字母）．A．沒有改變力的大小B．沒有改變力的方向C．沒有改變力的作用點(diǎn)D．實(shí)驗(yàn)次數(shù)較少，結(jié)論具有偶然性．分析：（1）由圖知，杠桿左端下傾，說明杠桿的重心在支點(diǎn)左側(cè)，調(diào)節(jié)平衡螺母應(yīng)使杠桿重心右移，這一調(diào)節(jié)過程的目的是為了直接從杠桿上讀出力臂；（2）由前兩組可以得到杠桿的平衡條件：動力×動力臂＝阻力×阻力臂．第三組已知?jiǎng)恿蛣恿Ρ?、阻力臂，所以可以得到阻力；?）從支點(diǎn)到動力作用線的垂直距離叫動力臂；從支點(diǎn)到阻力作用線的垂直距離叫阻力臂．解：（1）杠桿重心左移應(yīng)將平衡螺母向右調(diào)節(jié)，直至重心移到支點(diǎn)處；由于力臂是支點(diǎn)到力的作用線的垂直距離，調(diào)節(jié)杠桿在水平位置平衡時(shí)，可以方便的讀出力臂；（2）第三組的阻力為F2＝＝＝1N；（3）“動力×支點(diǎn)到動力作用點(diǎn)的距離＝阻力×支點(diǎn)到阻力作用點(diǎn)的距離”是在杠桿在水平位置平衡且動力和阻力的方向都是豎直向下的條件下得出的，也就是實(shí)驗(yàn)過程中沒有改變動力或阻力的方向．故選項(xiàng)A、C、D錯(cuò)誤，選項(xiàng)B正確．故答案為：（1）右；力臂；（2）1；（3）B．點(diǎn)評：探究杠桿平衡條件時(shí)，使杠桿在水平位置平衡，此時(shí)力與杠桿垂直，力臂的長度可以直接從杠桿上讀出來．【解題方法點(diǎn)撥】利用科學(xué)探究的要素（提出問題；猜想與假設(shè)；制定計(jì)劃與設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)；進(jìn)行實(shí)驗(yàn)與收集證據(jù)；分析與論證；評估；交流與合作．）去探究．7．定滑輪及其工作特點(diǎn)【知識點(diǎn)的認(rèn)識】（1）定滑輪使用時(shí)，滑輪的位置固定不變；定滑輪實(shí)質(zhì)是等臂杠桿，不省力也不費(fèi)力，但可以改變作用力方向．（2）定滑輪的特點(diǎn)：通過定滑輪來拉鉤碼并不省力．通過或不通過定滑輪，彈簧測力計(jì)的讀數(shù)是一樣的．可見，使用定滑輪不省力但能改變力的方向．在不少情況下，改變力的方向會給工作帶來方便．（3）定滑輪的原理：定滑輪實(shí)質(zhì)是個(gè)等臂杠桿，動力臂L1、阻力臂L2都等于滑輪半徑．根杠桿平衡條件也可以得出定滑輪不省力的結(jié)論．【命題方向】利用定滑輪的特點(diǎn)解題是命題的方向．例1：在日常生活中，用10N的拉力不能提起重15N的物體的簡單機(jī)械是（）A．一個(gè)定滑輪B．一個(gè)動滑輪C．杠桿D．斜面分析：不計(jì)機(jī)械自重和摩擦的情況下；定滑輪不省力，動滑輪可以省一半的力，使用杠桿可以省力，也可以費(fèi)力，使用斜面一定省力，省力情況取決于斜面的長度與高度的比值．解：因?yàn)?0N的拉力要提起重15N的物體，使用的機(jī)械一定是能省力的機(jī)械，而在動滑輪、定滑輪、杠桿和斜面中，只有定滑輪不能達(dá)到省力的目的，所以用10N的拉力不能提起重15N的物體．故選A．點(diǎn)評：此題主要考查了動滑輪、杠桿、斜面的省力特點(diǎn)，注意使用定滑輪一定不能省力，但可以改變動力方向．例2：如圖所示，用一根繩子繞過定滑輪，一端拴在鉤碼上，手執(zhí)另一端，分別用力F1、F2、F3勻速拉起鉤碼．忽略繩子與滑輪的摩擦，下列說法中正確的是（）A．F1較小B．F2較大C．F1、F2、F3的大小不能確定D．如果將鉤碼提升相同的高度，那么力F1、F2、F3做的功相等分析：定滑輪的工作特點(diǎn)是：使用定滑輪只能改變力的方向，不能省力．根據(jù)公式W＝FS可判斷拉力做功的大小．解：由圖可知，圖中滑輪是定滑輪，定滑輪不能省力，所以F1、F2、F3都與物體重力相等，所以三種拉法所用拉力一樣大，故ABC錯(cuò)誤；如果將鉤碼提升相同的高度，由W＝FS可知，力F1、F2、F3做的功相等，故D正確．故選D．點(diǎn)評：本題考查了定滑輪及工作特點(diǎn)，屬于基本內(nèi)容，比較簡單．知道定滑輪和動滑輪的定義及其特點(diǎn)是關(guān)鍵．【解題方法點(diǎn)撥】（1）定滑輪是一個(gè)等臂杠桿．如圖1所示，定滑輪兩邊的力與輪相切，中心軸為杠桿的支點(diǎn)，輪的直徑可以看做是一根硬棒，動力和阻力作用在直徑的兩端，動力臂等于阻力臂．用定滑輪提升重物時(shí)，動力移動的距離等于重物升高的距離．（2）對于定滑輪來說，無論朝哪個(gè)方向用力，定滑輪都相當(dāng)于一個(gè)等臂杠桿，所用拉力都等于物體受到的重力（不計(jì)繩重和摩擦）．如圖2所示，F(xiàn)1＝F2＝F3＝G．8．動滑輪及其工作特點(diǎn)【知識點(diǎn)的認(rèn)識】（1）動滑輪使用時(shí)，滑輪隨重物一起移動；動滑輪實(shí)質(zhì)是動力臂為阻力臂二倍的杠桿，省力多費(fèi)1倍距離．（2）動滑輪的特點(diǎn)：使用動滑輪能省一半力，費(fèi)距離．這是因?yàn)槭褂脛踊啎r(shí)，鉤碼由兩段繩子吊著，每段繩子只承擔(dān)鉤碼重的一半．使用動滑輪雖然省了力，但是動力移動的距離大于鉤碼升高的距離，即費(fèi)了距離．（3）動滑輪的原理：動滑輪實(shí)質(zhì)是個(gè)動力臂（L1）為阻力臂（L2）二倍的杠桿．【命題方向】利用定滑輪的特點(diǎn)解題是命題的方向，或者結(jié)合定滑輪的特點(diǎn)出題．例1：如圖所示，物體G在豎直向上的拉力F的作用下，勻速上升0.2m．已知G＝18N，F(xiàn)＝10N．這一過程中，不能得到的結(jié)論是（）A．繩子自由端上升0.4mB．拉力F做功4JC．動滑輪重為2ND．該動滑輪的機(jī)械效率為90%分析：由圖示可知，承重繩子的有效股數(shù)n＝2，由滑輪組公式、功的公式、效率公式分析答題．解：由圖示可知，滑輪承重繩子的有效股數(shù)n＝2，A、繩子自由端上升的高度s＝nh＝2×0.2m＝0.4m，故A正確；B、拉力的功W＝Fs＝10N×0.4m＝4J，故B正確；C、如果不考慮摩擦力，則F＝，則G滑輪＝nF﹣G＝2×10N﹣18N＝2N，實(shí)際上滑輪是存在摩擦的，因此滑輪的重力小于2N，故C錯(cuò)誤；D、有用功W有＝Gh＝18N×0.2m＝3.6J，滑輪的效率η＝×100%＝×100%＝90%，故D正確；本題選擇錯(cuò)誤的，故選C．點(diǎn)評：由圖示求出繩子的有效股數(shù)，熟練應(yīng)用滑輪組公式、功的公式、效率公式即可正確解題．例2：如圖所示的三個(gè)滑輪中，屬于動滑輪的是乙，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F1＝F3＞F2．分析：定滑輪的輪軸是固定的，使用定滑輪不能省力，但可以改變力的方向；動滑輪的輪軸與物體一起運(yùn)動，使用動滑輪可以省力．解：不計(jì)摩擦和動滑輪重；用F1的力提升重物時(shí)，用的是定滑輪；根據(jù)定滑輪不省力，故F1＝G．用F2的力提升重物時(shí)，用的是動滑輪；根據(jù)動滑輪能夠省一半的力，故F2＝．用F3的力提升重物時(shí)，用的是定滑輪；根據(jù)定滑輪不省力，但可以改變力的方向，故F3＝G．故答案為：乙；F1＝F3＞F2．點(diǎn)評：本題通過比較作用力的大小考查了定滑輪和動滑輪的特點(diǎn)，屬于基礎(chǔ)題目．【解題方法點(diǎn)撥】動滑輪是一個(gè)動力臂為阻力臂二倍的杠桿．如圖所示，動滑輪由于一邊懸于固定點(diǎn)，重物的重力作用線通過滑輪中心軸，滑輪的“支點(diǎn)”位于繩與輪相切的地方．過“支點(diǎn)”的輪的直徑相當(dāng)于杠桿，重物的重力為作用在杠桿上的阻力，人施加的力為動力，因此動力臂是直徑，阻力臂是半徑，動力臂是阻力臂的二倍．9．滑輪組及其工作特點(diǎn)【知識點(diǎn)的認(rèn)識】（1）定滑輪和動滑輪組合在一起的裝置叫做滑輪組．使用滑輪組既可以省力，又可以改變力的方向，但要費(fèi)距離．（2）使用滑輪組時(shí)，滑輪組用幾段繩子吊著物體，提起物體所用的力就是物重的幾分之一，即動力F＝若忽略滑輪重，則有F＝．其中n為承擔(dān)物重的繩子的段數(shù)．（3）用滑輪組提升物體時(shí)，雖然省了力，但是費(fèi)了距離，滑輪組有幾段繩子吊著物體，繩子自由端移動的距離就是重物升高距離的幾倍．設(shè)物體升高的距離為h，則繩子自由端移動的距離為s＝nh（n表示承擔(dān)物重的繩子的段數(shù)）（4）確定承擔(dān)物重的繩子的段數(shù)n的方法在動滑輪與定滑輪之間畫一條虛線，將它們隔離開，只計(jì)算繞在動滑輪上的繩子段數(shù)．如圖甲所示，有兩段繩子吊著動滑輪，n＝2，F(xiàn)1＝G，圖乙有三段繩子吊著動滑輪，n＝3，F(xiàn)2＝G【命題方向】利用滑輪組的特點(diǎn)、用途及關(guān)系式解題是命題一個(gè)方面，滑輪組的繞法也是命題關(guān)鍵，例1：如圖所示的簡單機(jī)械，忽略各種摩擦及杠桿和滑輪的重力，當(dāng)提起相同重物時(shí)，最省力的是（）A．B．C．D．分析：（1）杠桿達(dá)到平衡，動力臂是阻力臂的幾倍，動力就是阻力的幾分之一．在使用杠桿時(shí)，為了省力，就應(yīng)該用動力臂比阻力臂長的杠桿．（2）定滑輪的優(yōu)點(diǎn)是改變力作用的方向，使用一個(gè)動滑輪的優(yōu)點(diǎn)是可以省一半的力，而它們匹配成滑輪組，可以達(dá)到既省力又改變力作用方向的目的．解：使用的簡單機(jī)械，在忽略各種摩擦及杠桿和滑輪的重力的條件下；A、由杠桿的平衡條件F1?L1＝F2?L2，得：F1＝＝＝．B、使用的是一個(gè)定滑輪，改變力作用的方向，但不省力，F(xiàn)2＝G．C、使用的是一個(gè)動滑輪，可以省一半的力，則F3＝．D、使用的是一個(gè)定滑輪和一個(gè)動滑輪組成的滑輪組，動滑輪被兩根繩子承擔(dān)，繩子的拉力就是物重的二分之一．即F4＝．比較各機(jī)械使用時(shí)繩子的拉力可知：A圖中的機(jī)械最省力．故選A．點(diǎn)評：本題考查杠桿、動滑輪、定滑輪和滑輪組的工作特點(diǎn)，比較拉力大小時(shí)，需逐個(gè)計(jì)算后再比較．例2：請你在如圖中畫出用滑輪組提升重物的最省力的繞繩方法．分析：要使滑輪組省力，就是使最多的繩子段數(shù)來承擔(dān)動滑輪的拉力，根據(jù)此特點(diǎn)可解此題．（1）最省力時(shí)繩子段數(shù)n與滑輪個(gè)數(shù)n'的關(guān)系是：n＝n'+1；（2）若n為偶數(shù)，繩子固定端在定滑輪上；若n為奇數(shù)，繩子固定端在動滑輪上；即：“奇動偶定”．解；動滑輪被幾根繩子承擔(dān)，拉力就是物體和動滑輪總重的幾分之一，由圖知：滑輪個(gè)數(shù)n'＝2，所以繩子段數(shù)n＝3，根據(jù)“奇動偶定”的方法，繩子從定滑輪開始繞，每個(gè)滑輪只能繞一次，如圖所示：此題最多可由3段繩子承擔(dān)動滑輪的重．故答案為：如圖．點(diǎn)評：要使滑輪組省力，就是使最多的繩子段數(shù)來承擔(dān)動滑輪的拉力，圖中滑輪組由一個(gè)動滑輪和一個(gè)定滑輪組成，有兩種繞線方法．若n為偶數(shù)，繩子固定端在定滑輪上；若n為奇數(shù)，繩子固定端在動滑輪上；即：“奇動偶定”．【解題方法點(diǎn)撥】（1）求繩子的“段數(shù)”：求解方法有兩種，一是根據(jù)省力情況（公式F＝G）去求，當(dāng)G不能被F整除時(shí)，要采用“只入不舍”的方法來處理小數(shù)位；二是根據(jù)移動距離的關(guān)系s＝nh來求．（2）確定動滑輪的“個(gè)數(shù)”：根據(jù)求出的繩子的段數(shù)n來確定．當(dāng)n為奇數(shù)時(shí)，動滑輪的個(gè)數(shù)N＝；當(dāng)N為偶數(shù)時(shí)，動滑輪的個(gè)數(shù)N＝．（3）找繩子的”起點(diǎn)“：可依據(jù)“奇動偶定”的原則，即當(dāng)n為奇數(shù)時(shí)，繩子的起始端在動滑輪的掛鉤上；當(dāng)n為偶數(shù)時(shí)，繩子的起始端在定滑輪的掛鉤上．（4）畫繞線：畫裝配圖時(shí)，根據(jù)“一動一定”的原則，．從內(nèi)向外繞線，同時(shí)根據(jù)要求確定定滑輪的個(gè)數(shù)，最后得到符合要求的裝配圖．