1、1 数据链接 真题试做2 数据聚集 考点梳理a3 数据剖析 题型突破第17讲 简单机械 目 录 4 数据透视 实验剖析数据链接 真题试做 命题点 1 杠杆的平衡条件及其分类 命题点 2 滑轮及滑轮组 杠杆的平衡条件及其分类 命题点11.(2021 河北,10)生活中的下列做法合理的是()A.雷雨天在大树下避雨 B.将霉变食物高温蒸熟后食用 C.发现天然气泄漏,立即关闭阀门并开窗通风 D.两名同学玩跷跷板时,质量小的同学离支点近些 返回子目录 数据链接 真题试做 1 C 2.（2019 河北,38）如图所示,一轻质杠杆AB,长1 m,支点在它的中点O,将重力分别为10 N和2 N的正方体M、N用
2、细绳系于杠杆的B点和C点,已知OCOB=12,M的边长l=0.1 m。（1）在图中画出N受力的示意图。返回子目录 G=2N F=2N（2）求此时M对地面的压强。返回子目录 解：设B端受到细绳的拉力为FB,由杠杆平衡条件得,GNOC=FBOB,已知OCOB=12,则有FB=GN=2 N=1 N;根据力的作用是相互的可知,细绳对M的拉力为F=FB=1 N,此时M对地面的压力为F压=F支=GM-F=10 N-1 N=9 N,M与地面的接触面积为S=l2=(0.1 m)2=0.01 m2,则此时M对地面的压强为p=压=.=900 Pa。（3）若沿竖直方向将M左右两边各切去厚度为h的部分,然后将C点处系
3、着N的细绳向右移动h时,M对地面的压强减小了60 Pa,求h为多少。返回子目录 解：若沿竖直方向将M两边各切去厚度为h后,剩余M的底面积为S=l =l(l-h),剩余M的体积为V=Sl=l2(l-h),剩余M的密度不变,则剩余部分的重力与原来重力的比值为=()=,所以剩余M的重力为GM=GM=.10 N,剩余的物体M对地面的压强为p=p-p=900 Pa-60 Pa=840 Pa,剩余M的底面积为S=l(l-h)=0.1 m(0.1 m-h),地面对剩余的物体M的支持力为F支=F压=pS=840 Pa0.1 m(0.1 m-h),沿竖直方向将M两边各切去厚度为h后,将C点处系着N的细绳向右移动
4、h，返回子目录 设此时B 端受到细绳的拉力为FB,由杠杆平衡条件得GN(OC-h)=FBOB,则有FB=()=(.).,即细绳对剩余M的拉力为F=FB=(.).,对剩余M 进行受力分析,由力的平衡条件得F支+F=GM,将式代入式得840 Pa0.1 m(0.1 m-h)+(.).=.10 N,解得h=0.05 m。返回子目录 3.(2018 河北,33)探究杠杆的平衡条件。（1）杠杆两端的螺母的作用是 。（2）小明用如图甲所示的装置进行实验并收集了下表中的数据,分析数据可知,杠杆的平衡条件是 。实验次数 动力/N 动力臂/m 阻力/N 阻力臂/m 1 0.5 0.2 1.0 0.1 2 1.0
5、 0.15 1.5 0.1 3 3.0 0.1 2.0 0.15（3）小明又用如图乙所示的装置进行实验,请在图中画出拉力F的力臂,弹簧测力计的读数应是 N。(一个钩码重0.5 N)调节杠杆在水平位置平衡 动力动力臂=阻力阻力臂 2 返回子目录（4）如图丙所示,小红实验时在一平衡杠杆的两端放上不同数量的相同硬币,杠杆仍在水平位置平衡。她用刻度尺测出l1和l2,则2l1 (选填“”“”或“=”)3l2。【拓展】探究了杠杆的平衡条件后,小红对天平上游码的质量进行了计算,她用刻度尺测出l1和l2(如图丁所示),则游码的质量为 g。返回子目录 4.(2016 河北,13)下列分类正确的是()A.陶瓷、石
6、墨、食盐水溶液都是导体 B.空气、蒸馏水、不锈钢都属于混合物 C.扳手、钳子、剪铁皮的剪子都是省力杠杆 D.台秤、天平、弹簧测力计都是测量质量的工具 C 返回子目录 5.(2015 河北,37)如图所示,将边长为10 cm的正方体合金块,用细绳挂在轻质杠杆的A点处,在B点施加力F1=30 N时,杠杆在水平位置平衡,合金块对水平地面的压强恰好为0。撤去F1,在B点施加F2时,合金块对地面的压强为1.2103 Pa。(OB=3OA,g取10 N/kg)(1)画出F2的力臂。(2)求合金块的质量。解：在B点施加力F1=30 N时,杠杆在水平位置平衡,合金块对水平地面的压强恰好为0。根据杠杆平衡条件F
7、1l1=F2l2,可得 GOA=F1OB,即GOA=30 N3OA,解得G=90 N,合金块的质量为m=/=9 kg。返回子目录（3）求F2的大小。解：由图可知,OBC为直角三角形,而直角三角形30角对应的直角边等于斜边的一半,故拉力F2的力臂为l2=OB,撤去F1,在B点施加F2时,合金块对地面的压强为1.2103 Pa,对合金块进行受力分析可知,此时合金块受重力G、绳子向上的拉力FA及地面对它的支持力FN,即FA+FN=G,FN=pS=1.2103 Pa0.1 m0.1 m=12 N,FA=G-FN=90 N-12 N=78 N。根据杠杆平衡条件,可得F2l2=FAOA,即F2OB=78
8、NOA,解得F2=52 N。返回子目录 6.(2014河北,37)小明做俯卧撑时(如图所示),可将其视为一个杠杆,重心在O点。他将身体撑起时,地面对两脚尖的支持力为250 N,两脚尖与地面的接触面积为60 cm2,双手与地面的接触面积为300 cm2。(1)画出以B为支点时重力的力臂l。l返回子目录（2）如果小明的两脚尖对地面的压强与双手对地面的压强之比为52,地面对双手的支持力为多少?解：物体间力的作用是相互的,支持力和压力是一对相互作用力,因此F脚=F脚支=250 N,F手=F手支,则两脚尖对地面的压强为p脚=脚脚,双手对地面的压强为p手=手手,因为p脚p手=52,所以脚脚手手=52,则F
9、手=手脚脚=500 N。返回子目录(3)小明在1 min内做了30个俯卧撑,每次肩部上升的距离都为0.36 m,则他1 min内克服重力所做的功为多少?解：做一个俯卧撑时,支持力对人做的功为W=F手h=500 N0.36 m=180 J,因此做30个俯卧撑做的功为W=30180 J=5 400 J。返回子目录 7.(2013 河北,20)如图所示的工具中属于费力杠杆的一组是()A.B.C.D.C 8.(2018 河北,14)分析如图所示实验现象得出的结论中,合理的是()返回子目录 D 滑轮及滑轮组 命题点2A.甲:烧杯内壁有水珠生成,说明甲烷中含有碳元素和氢元素 B.乙:摩擦后的塑料梳子能吸引
10、碎纸屑,说明纸屑与梳子带同种电荷 C.丙:试管中无明显现象,说明CO2与NaOH溶液没有发生化学反应 D.丁:弹簧测力计读数相同,说明使用定滑轮不省力但可以改变力的方向 数据聚集 考点梳理 考点 1 杠杆五要素和平衡条件 考点 2 滑轮与滑轮组 考点 3 斜面与轮轴 杠杆的五要素和平衡条件 考点1返回子目录 定义 一根硬棒,在力的作用下绕着固定点转动,这根硬棒叫做杠杆 示意图 数据聚集 考点梳理 2 1.杠杆的五要素和平衡条件 返回子目录 五要素 支点 如图所示,杠杆绕着转动的点,用字母O 表示 动力 如图所示,使杠杆转动的力,用字母 表示 阻力 如图所示,阻碍杠杆转动的力,用字母 表示 动力
11、臂 如图所示,从支点到动力作用线的距离,用字母 表示 阻力臂 如图所示,从支点到阻力作用线的距离,用字母 表示 杠杆平衡条件 动力动力臂=阻力阻力臂,即 续表 F1F2l1l2F1l1=F2l2返回子目录 分类 力臂关系 力的关系 距离关系 实例 省力杠杆 l1 l2 F1 F2 省力,费距离 羊角锤、起子、撬棒等 费力杠杆 l1 l2 F1 F2 ,省距离 钓鱼竿、起重机的吊臂、镊子等 等臂杠杆 l1=l2F1=F2 不省力,不费力 天平、定滑轮等 2.杠杆的分类 费力滑轮与滑轮组 考点2返回子目录 定滑轮 动滑轮 滑轮组 示意图 比较 分类 返回子目录 实质 杠杆 动力臂为阻力臂 倍的杠杆
12、 特点 不能 但是能改变 能省 的力,但不能改变力的方向 在不考虑绳重和摩擦的情况下,F=动力臂与阻力臂 _ _ _ 等臂续表 2省力力的方向一半(G物+G动)s=hs=2hs=nh斜面与轮轴 考点3返回子目录 项目 斜面 轮轴 示意图 特点 若不计摩擦,FL=Gh F1R=F2r 应用 螺旋、楼梯、盘山公路等 方向盘、水龙头、扳手 数据剖析 题型突破 题型 一 杠杆平衡条件的应用 题型 二 滑轮组相关计算 杠杆平衡条件的应用（5年考5次）题型一知识解读:杠杆平衡条件为F1l1=F2l2;杠杆的分类为省力杠杆、费力杠杆、等臂杠杆。命题方向:考查杠杆类型的判断;与杠杆平衡条件有关的计算。方法总结
13、:首先确定杠杆的支点、动力、阻力及对应的动力臂和阻力臂,再根据杠杆的平衡条件F1l1=F2l2进行分析和计算。返回子目录 数据剖析 题型突破 3 返回子目录 1.(2021 河北模拟)如图所示,轻质杠杆的A点挂一重物G,绳受的拉力为F2,O为杠杆的支点。请在杠杆的端点B处画出使杠杆保持静止的最小的力F1的示意图,并作出F2的力臂l2。L2返回子目录 2.(2021 石家庄桥西区模拟)如图所示,轻杆OA可绕O点自由转动,用细线将15 N的重物挂在A处,在B处用竖直向上的拉力提住轻杆处于水平,OB和BA的长度之比为35,轻杆始终在水平位置处于平衡。(1)此杠杆类型与 (选填“钓鱼竿”或“羊角锤”)
14、相同。(2)拉力大小为 N。(3)若拉力方向变为图中虚线所示方向,则拉力将变 。钓鱼竿40大返回子目录 3.(2021 唐山迁西一模)如图所示是起重机将货物吊起的情景。(1)请在图中作出F2的力臂l2。(2)该杠杆是 (选填“省力”或“费力”)杠杆。(3)在某次作业中,起重机将质量为9 t的货物从地面匀速 吊起6 m的高度,起重机对货物做了 J的功。费力杠杆5.4105l2 4.(2021 唐山古冶一模)如图所示的杠杆每小格的长度相等,质量不计,O为支点,物体A是边长0.1 m的正方体。当杠杆右侧挂一个重4 N的物体B时,杠杆在水平位置平衡。此时物体A对水平桌面的压强为300 Pa,下列说法正
15、确的是()A.物体A受的支持力为2 N B.物体A受的重力为5 N C.物体B向右移动1小格,物体A受到的拉力减小1 N D.物体B向右移动1小格,物体A受到的支持力减小2 N B返回子目录 5.(2021 石家庄十八县)(多选)如图所示的杠杆,AB=l1,OB=l2,且l1l2,物体重力为G,拉力F与杠杆成30角,杠杆处于水平位置平衡,不计 杠杆自身重力,则下列说法正确的是()A.此时的杠杆为费力杠杆 B.此时的拉力F=C.保持杠杆水平平衡,拉力F从实线转到虚线位置过程中,F将逐渐变小 D.保持杠杆水平平衡,拉力F从实线转到虚线位置过程中,F的最小值为+返回子目录 ABC滑轮组相关计算（5年
16、考5次）题型二知识解读:使用滑轮组时,绳端移动的距离s=nh,若不计绳重和摩擦,绳端拉力F=(G物+G动)。(n为承担物重的绳子的段数,h为物体升高的距离)命题方向:利用滑轮组的特点求出F、s,进而计算功和功率。方法总结:解答此类题的关键是先要认清与动滑轮相连的绳子的段数,然后利用F=(G物+G动)、s=nh解题。返回子目录 1.(2021 保定模拟)(多选)如图是一位同学组装的提升重物的装置,他在5 s内将一个重力为200 N的物体向上匀速提升2 m,拉力为100 N,则此过程中()A.他做的总功为600 J B.他做的有用功为200 J C.该滑轮组的效率为66.7 D.他对滑轮组做功的功
17、率为120 W 返回子目录 ACD2.(2021 乐山沙湾区模拟)如图所示,F1=4 N,F2=3 N,此时物体A相对于地面静止,物体B以0.1 m/s的速度在物体A表面向左做匀速直线运动(不计弹簧测力计、滑轮和绳子的自重及滑轮和绳子之间的摩擦)。下列说法错误的是()A.F2的功率为0.6 WB.弹簧测力计读数为9 NC.物体B对物体A的摩擦力向左,大小为6 ND.如果增大F2,物体A可能向左运动D返回子目录 3.(2021 承德平泉一模)(多选)工地上,工人用滑轮组吊起一堆重500 N的砖块(如图所示),若将砖块匀速拉升20 m,拉力F的功率为250 W,滑轮组的机械效率为80%,不计绳重和
18、摩擦,则()A.动滑轮重125 N B.砖块上升的速度为0.4 m/s C.拉力所做的有用功为5103 J D.若吊起重800 N的物体,其机械效率将变小 AB返回子目录 4.(2021 石家庄桥西区模拟)(多选)铁路的输电线,无论冬、夏都需要绷直,以保障列车电极与输电线的良好接触。如图所示为输电线的牵引装置工作原理图。钢绳通过滑轮组悬挂30个相同的坠砣,每个坠砣配重为150 N,若某段时间内坠砣串下降了20 cm,不计滑轮和钢绳自重及摩擦,下列说法正确的是()A.滑轮A为定滑轮,B为动滑轮 B.输电线P端向左移动了10 cm C.坠砣对钢绳的拉力做功为450 J D.输电线P端受到的拉力大小
19、为9103 N BD返回子目录 5.(2021 河北模拟)(多选)如图所示,物体M在大小为10 N的拉力F作用下,以 0.3 m/s的速度向右匀速运动(不计所有绳重及各个滑轮的摩擦),若物体M与桌面间的摩擦力为7 N。已知动滑轮重1 N,下列说法正确的是(g取10 N/kg)()A.物体M受到的重力和支持力是一对相互作用的力 B.物体M运动1 s,克服摩擦所做的功是2.1 J C.若去掉力F,物体M将保持静止 D.去掉F后,仍保持物体M静止,物体N的重力可以增加到21 N BC返回子目录 数据透视 实验剖析 实验 探究杠杆的平衡条件 探究杠杆的平衡条件 实验【命题方向】1.让支点处于杠杆中央的
20、目的:减小杠杆自重对实验造成的影响。2.杠杆两端螺母的作用:调节杠杆使其在水平位置平衡。3.杠杆平衡螺母的调节:左高向左调、右高向右调。(平衡后的实验过程中不能再调节平衡螺母)4.调节杠杆在水平位置平衡的目的:便于测量力臂。返回子目录 数据透视 实验剖析 3 5.将钩码换成弹簧测力计的好处:能直接测出拉力的大小,实验操作更方便。6.弹簧测力计的使用和读数。7.本实验多次测量的目的:避免实验的偶然性,得出普遍规律。8.用弹簧测力计代替杠杆一侧所挂钩码,当弹簧测力计由竖直方向拉变成倾斜拉,要使杠杆仍保持平衡,弹簧测力计的示数会变大,是因为拉力的力臂变小了。9.利用杠杆平衡条件分析、计算:(1)在杠
21、杆平衡时,两边增减砝码后杠杆是否平衡以及杠杆再平衡的条件。(2)计算力或力臂的大小。10.生活中杠杆类型的判断。实验结论:动力动力臂=阻力阻力臂(F1 l1=F2 l2)。返回子目录【典型示例】1.(2021 张家口桥东区一模)小明利用刻度均匀的轻质杠杆进行探究“杠杆的平衡条件”实验,已知每个钩码重0.5 N。(1)实验前,将杠杆的中点置于支架上,当杠杆静 止时,发现杠杆左端下沉,这时应将平衡螺母 向 (选填“左”或“右”)调节,直到杠 杆在水平位置平衡。你认为实验中让杠杆在水平位置平衡的好处 是 。返回子目录 右 便于测量力臂（2）图甲中的A点悬挂4个钩码,要使杠杆仍保持水平位置平衡,需在B
22、点悬挂 个钩码。（3）如图乙所示,取走悬挂在B点的钩码,改用弹簧测力计在C点竖直向上拉,仍使杠杆水平位置平衡,测力计的拉力为 N；若在C点改变弹簧测力计拉力的方向,使之斜向右上方,杠杆仍然水平位置平衡,则测力计的读数将 (选填“变大”“变小”或“不变”),若此时斜向右上方的测力计与竖直方向间的夹角为60,杠杆在水平位置平衡时,测力计的读数为 N。返回子目录 2 1 变大 2 2.(2021 邢台、邯郸模拟)在“探究杠杆的平衡条件”实验中,实验器材有杠杆(杠杆上每小格均相等),支架,刻度尺,细线,钩码(质量相同)若干。（1）若杠杆在使用前出现如图所示的情况,要使它在水平位置平衡,应将杠杆上的平衡
23、螺母向 (选填“左”或“右”)调节至天平在水平位置平衡。返回子目录 左（2）下列实验步骤中:调节杠杆两端的平衡螺母,使杠杆在水平位置平衡。计算每次实验中F1l1和F2l2的大小,根据计算结果得出杠杆的平衡条件。改变所挂钩码的个数和位置,重复实验。记下动力F1、动力臂l1、阻力F2和阻力臂l2的大小,将数据填入表格中。将钩码挂在杠杆上支点的两边,先改变动力或动力臂的大小,然后调节阻力或阻力臂的大小,使杠杆在水平位置重新平衡。正确的操作顺序是 。(填写序号)返回子目录 返回子目录 F1l1=F2l2（3）下表是某同学记录的实验数据。分析表中数据,可得出杠杆的平衡条件是 (填写数学表达式)。（4）瓶起子、镊子、船桨、克丝钳等在使用过程中,属于省力杠杆的是 (填序号)。次数 F1/N l1/cm F2/N l2/cm 1 2 8 4 4 2 4 8 2 16 3 4 12 6 8 返回子目录 40【拓展】如图2是利用杠杆原理的自动控制装置。AOB 为一轻质杠杆,OAOB=12,A端用细线挂一个质量为5.4 kg空心铝球。当铝球浸没在水中,在B端施加竖直向下的拉力F为7 N时,杠杆恰好在水平位置平衡。则铝球受到的浮力为 N。铝球空心部分的体积为 cm3。(铝=2.7103 kg/m3,g取10 N/kg)2103
