1、第12讲 简单机械 本讲涉及的知识点有：杠杆的平衡条件和种类,滑轮的特点和用途,各种简单机械在实际生活中的应用,机械效率的概念、公式及综合计算。考查的题型有填空题、选择题、实验题、计算题。杠杆平衡条件的应用、力和力臂的作图、机械效率与压强、浮力的综合计算、测机械效率的探究实验是考查的重点,分值约57分。考点1 杠杆 1.杠杆的五要素和平衡条件 定义 一根在力的作用下绕着_转动的硬棒叫做杠杆 图示固定点O 五要素 支点 如图所示，杠杆_的点，用字母_表示 动力 如图所示，使杠杆_的力，用字母_表示 阻力 如图所示，_杠杆转动的力，用字母_来表示 动力臂 如图所示，从支点到_的_，用字母l1表示
2、阻力臂 如图所示，从支点到_的_，用字母l2表示 绕着转动 O 转动 F1 阻碍 F2 动力作用线 距离 阻力作用线 距离【注意】(1)动力、阻力都是杠杆受到的力,作用点在杠杆上。(2)动力、阻力的方向不一定相反,但它们使杠杆转动的方向相反。(3)杠杆可以是直的,也可以是弯曲的。杠杆平衡条件平衡定义杠杆平衡是指杠杆_或_ 平衡原理动力动力臂阻力阻力臂用公式表示为_ 静止 匀速转动 F1l1F2l2 2.杠杆的分类 力臂关系 力的关系 特点 实例 省力杠杆 l1_l2 F1_F2 省力、_ 撬棒、铡刀、羊角锤、起子等 费力杠杆 l1_l2 F1_F2 _、省距离 钓鱼竿、镊子、筷子、船桨 等臂杠
3、杆 l1_l2 F1+_F2 不省力，不费力 天平、定滑轮等 费距离 费力 图片示例如图所示，工人师傅用独轮车运送砖头。独轮车相当于一个1_(选填“省力”或“费力”)杠杆。要使手向上的力减小，他应该采取2_。省力 手向后移或将砖块向前移 图片示例 如图所示，人在划船时，船桨属于3_杠杆。船桨在水中移动的距离4_手移动的距离。如图所示为各式各样的剪刀，它们都可以看成是5_(选填“杠杆”或“滑轮”)，其中可以省力的是6_。费力 大于 杠杆 甲、丙 考点2 滑轮 定滑轮 动滑轮 滑轮组 示意图 定义 中间的轴7_的滑轮 轴随重物一起8_的滑轮 定滑轮、动滑轮组合成滑轮组 固定不动 移动 实质 9_杠
4、杆 动力臂是阻力臂0_倍的杠杆-_杠杆 特点 不能省=_但能改变Q_方向 能省W_，但不能改变E_方向 既能R_又能改变T_方向 动力与阻力及移动距离的关系 F1F2sh F1Y_F2sU_h n段绳子承担总重FG总，snh，v绳nv物 等臂 2 省力 力 用力 力 用力 省力 用力 122 图片示例 如图甲所示，旗杆顶部的滑轮为I_滑轮，它可以O_，如图乙所示，电动起重机吊钩处的滑轮为_滑轮，它可以_。定 改变力的方向 动 省一半的力【特别关注】判断滑轮组绳子段数n的方法：可以在定滑轮与动滑轮之间画一条虚线,数一下与动滑轮相连的绳子的段数是几段,则n就是几。如图甲、乙所示。考点3 斜面和轮轴
5、 斜面 轮轴 示意图 定义 一个与水平面成一定夹角的倾斜平面 由_和_组成，能绕共同轴线转动的_叫做轮轴；半径较大的是轮，半径较小的是轴 轮 轴 简单机械 特点 省力机械 能够连续转动的_，动力作用在轮上能省_ 应用 螺旋、楼梯、盘山公路等 方向盘、水龙头、扳手 图片示例 如图所示的盘山公路相当于简单机械中的_，在上面行驶时可以_。杠杆 力 斜面 省力 重难点 简单机械的作图【例1】(2020娄底)如图所示，质地均匀的圆柱形细木棒放在地面上，另一端与支点O连接，在图中画出木棒所受重力的示意图及重力的力臂l。【方法指导】作力臂的方法 步骤方法一找点首先在杠杆的示意图上确定支点O二画线用虚线画出动
6、力作用线和阻力作用线的延长线三作垂线段从支点O向力的作用线引垂线,作出垂足,则从支点到垂足的距离就是力臂四标长和短最后用双箭头标出力臂,在中间标上字母l1或l2,分别表示动力臂或阻力臂变式训练1(2021通辽)如图所示是一种抽水马桶水箱自动上水装置的示意图。当水箱内的水达到一定高度时，浮标带动杠杆AOB压住入水口，停止上水。请在图中画出动力F1、阻力F2和动力臂L1。【例2】(2021苏州)图中利用羊角锤撬钉子，在锤柄上画出所施加的最小动力F和其力臂l。【方法指导】确定最小力的方法：找点：在杠杆上找一点(力的作用点),使其到支点的距离最远；确定最长的力臂：连接该点与支点,即为最长动力臂；确定最
7、小力：过力的作用点且垂直于力臂；力的方向：动力使杠杆转动的方向与阻力使杠杆转动的方向相反。2.(2020扬州)如图，在撬棒AD上作出撬起“石块1”的最小力F及对应的力臂l。重难点2杠杆平衡条件的应用及动态杠杆【例3】(2021黑龙江)如图所示，OAB为一可绕O点自由转动的轻质杠杆，OA垂直于AB，且OA长度为40 cm，AB长度为30 cm，在OA中点C处挂一质量为1 kg的物块，要求在端点B处施加一个最小的力F，使杠杆在图示位置平衡，则力F的力臂应是_cm，最小的力F是_N。(g取10 N/kg)50 4【方法指导】应用杠杆平衡条件计算时,一定要先找准力及对应的力臂,明确已知量与未知量,再利
8、用公式计算。变式训练 A.F1G B.F2G C.F3G D.F4G3.(2020巴中)如图所示，物重为G的物体在不同简单机械中均处于平衡状态(不计机械自重和摩擦)，拉力大小错误的是()C1213124.(2020永州)如图所示，一轻质杠杆左端A处用轻绳挂一实心小球，小球浸没在水中，右端B处施加一个竖直向下的拉力F，此时杠杆水平平衡。已知OA20 cm，OB30 cm，F2 N，小球的体积为100 cm3，则小球所受浮力的大小为_N，绳子对杠杆A端拉力的大小_N，小球的质量为_kg；若烧断A端的细绳，小球将_(选填“上浮”“悬浮”或“下沉”)。(忽略轻质杠杆和细绳的重力，g取10 N/kg，水
9、1.0103 kg/m3)130.4下沉实验：探究杠杆的平衡条件【命题点】1.让支点处于杠杆中央的目的：减小杠杆自重对实验造成的影响。2.杠杆平衡螺母的调节：左高左调、右高右调。3.实验时应调节钩码的悬挂位置使杠杆在水平位置静止,目的是_。4.本实验多次测量的目的是_。便于测量力臂避免实验的偶然性，得出普遍规律5.用弹簧测力计代替杠杆一侧所挂钩码,当测力计由竖直方向拉变成倾斜拉,要使杠杆仍保持平衡,测力计的示数会变_,因为拉力的力臂变_。6.实验数据分析。7.实验结论：_。大小动力动力臂阻力阻力臂(F1l1F2l2)【例】(2020天门)利用图中的装置探究杠杆平衡的条件，每个钩码的质量相等，杠
10、杆上的刻度均匀。(1)如图甲，不挂钩码时，出现杠杆右端下沉，应向_(选填“左”或“右”)调节平衡螺母，直至杠杆在水平位置平衡；挂上钩码，移动钩码位置使杠杆在水平位置再次平衡，此时也要选择在水平位置平衡的目的是_。左可以直接读出力臂(或便于测量力臂)(2)图甲中，杠杆在水平位置已经平衡，若将杠杆两侧所挂的钩码各取下一个，杠杆会_(选填“顺时针”或“逆时针”)转动。(3)三次实验数据见下表，分析数据可知，杠杆的平衡条件是_。逆时针F1l1F2l2(4)如图乙，用弹簧测力计代替右侧钩码，沿与水平方向成60角斜向下拉杠杆，保持杠杆在水平位置平衡。若把左侧钩码的拉力作为阻力，右侧弹簧测力计的拉力作为动力
11、，此时的杠杆是_(选填“省力”“费力”或“等臂”)杠杆；请在乙图中画出此时拉力F的力臂l。省力【补充设问】(5)实验中,小明发现用如图所示的悬挂钩码的方式,杠杆也能在水平位置平 衡,但 老 师 往 往 提 醒 大 家 不 要 采 用 这 种 方 式,这 是 因 为_。力和力臂数目较多，不易于得出结论命题点1 杠杆1(2021怀化)下列情境中的杠杆属于费力杠杆的是()C 2(2021衡阳)在我国古代墨经最早记述了秤的杠杆原理，如图所示，有关它的说法正确的是()A“标”“本”表示力，“权”“重”表示力臂B图中的B点为杠杆的支点C“权”小于“重”时，A端一定上扬D增大“重”时，应把“权”向A端移D
12、3(2021荆州)2021年1月30日，荆州沙市机场正式通航，为荆州640万人口出行带来极大便利。某游客来机场乘机，他所用的拉杆旅行箱示意图如图所示。装有物品的旅行箱整体可视为杠杆，O为支点，B为重心，A为拉杆的端点。在A点沿图示方向施加拉力F使旅行箱保持静止。下列说法中正确的是()A旅行箱受到的重力与水平地面对它的支持力是一对平衡力B其他条件不变时，仅缩短拉杆的长度，拉力F减小C其他条件不变时，使拉力F的方向沿顺时针改变10，拉力F增大D箱内物体下滑，重心位置由B变至B，拉力F增大C 4(2021宜昌)小勇在探究“杠杆的平衡条件”实验中，所用的实验器材有杠杆、支架、细线、质量相同的钩码若干。
13、(1)实验装置如图甲所示静止在桌上，此时杠杆_(选填“是”或“不是”)平衡状态，为了调节杠杆在水平位置平衡，他应将两侧的平衡螺母向_边调。是 左(2)小勇在水平平衡的杠杆两边挂上钩码后如图乙所示，他应该在下列方法中选择_使杠杆重新在水平位置平衡。A向左调节平衡螺母B将左侧钩码向左移动C增加右侧钩码个数B(3)进行正确操作后测出力和力臂记录在如下表格中。小勇根据表中记录的多次实验数据分析得出如下结论：动力动力臂阻力阻力臂。小华说他得出的结论是错误的，小华判断的依据是_。实验次数动力F1/N动力臂L1/cm阻力F2/N 阻力臂L2/cm 134432455435665将不同的物理量进行了加法运算 命题点2 滑轮5(2021岳阳)A中的杠杆和物体处于静止状态，B、C、D中的物体被匀速吊起，所有物体重力均为G，不计动滑轮重力、绳重和一切摩擦，则所用拉力F最小的是()D 命题点3 简单机械作图6(2021娄底)如图所示，OA是均匀的轻质杆，在拉力F的作用下，杆处于水平状态，画出拉力F的力臂。7.(2020鄂州)如图所示，甲图是正在使用的核桃夹，上、下两部分都是杠杆，乙图是上半部分杠杆的示意图。请在A点画出最小动力F1的示意图，在B点画出阻力F2的示意图及其力臂l2。
