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上传人:闰土 2023/3/27 文件大小:310 KB

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简单机械.pdf

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考点点拨19
简单机械
【考点聚焦】


、动滑轮、滑轮组的作用。

【呈现形式】
上述考点常以填空、选择、作图、实验和计算题型出现。例如画出力臂那么以作图题
的形式出现,组装滑轮组那么以实验题的形式出现。
【知识结构】
一、杠杆
一根硬棒,在力的作用下如果绕着固定点转动,这根硬棒叫做杠杆
:
〔1〕支点:杠杆绕其转动的点,一般用字母O表示该点。
〔2〕动力:使杠杆转动的力,一般用字母F1表示。
〔3〕阻力:阻碍杠杆转动的力,一般用字母F2表示。
〔4〕动力臂:从支点到动力作用线的距离,一般用L1表示。
〔5〕阻力臂:从支点到阻力作用线的距离,一般用字母L2表示
:从支点到力的作用线的距离。

〔1〕杠杆平衡是指杠杆处于静止或匀速转动的状态。
〔2〕杠杆的平衡条件:动力×动力臂=阻力×阻力臂,即F1·L1=F2·L2
二、滑轮
:定滑轮实质上是一个等臂杠杆,所以使用定滑轮不省力,但能改变动力
的方向,在不少情况下,改变力的方向会给工作带来方便。
:动滑轮实质是动力臂为阻力臂二倍的杠杆,动滑轮省一半力,但费距
离,且动滑轮不能改变力的方向。
:滑轮组是由定滑轮和动滑轮组合而成,可以到达既省力又改变力的作用
方向的目的,在忽略滑轮组与轴之间的摩擦和绳重的情况下,使用滑轮组时,重物和动滑
轮总重由几段绳子承当,提起重物所用的力就等于总重的几分之一。
【方法提示】
一、正确画出力臂
画力臂时,要先找到杠杆的支点及力所在的那条直线,即力的作用线,再从支点向力
的作用线〔或反向延长线〕作垂线,支点到垂足间的距离就是该力的力臂。
【例题1】如图1甲所示,轻质杆OA可绕O点转动,B处悬挂重物,图1A端用细绳通过
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简单机械
顶部定滑轮被拉住时〔定滑轮质量及摩擦不计〕,整个系统静止,请在图中画出杆OA所受
各力的力臂。
【解析】
力臂是从支点到力的作用线的距离,先找到支点的位置,可让杠杆试着运动看它绕哪
一点转动,这一点即为该杠杆的支点〔图中O点〕.力的作用线是通过力的作用点沿力的方
向所画的直线,但作力臂时,应根据实际情况来确定是否需要画力的作用线及应沿力的方
向还是逆力的方向画力的作用线,以此题为例,就不需要画力的作用线,由图示可以看
出:轻质杆共受两个力的作用,即绳对杆斜向左上方的拉力F1,其大小等于F,其方向沿
绳向左上方;另一个是物体对杆向下的拉力F2,其大小等于G,方向自B点竖直向下,故
从支点到垂足的距离,分别是动力F1和阻力F2的力臂L1和L2。如图1乙所示。
二、杠杆平衡条件的应用
利用杠杆的平衡条件解题,首先要分析作用在杠杆上的各个力的大小及方向,确立支
点及各力的力臂,明确每个力将使杠杆如何转动,区分动力和阻力,然后应用平衡条件。
利用平衡条件解题步骤:
〔1〕确立杠杆支点的位置
〔2〕分析杠杆受到的各个力,排除作用在支点上的力,明确每个力的大小及方向,
作出力的示意图。
〔3〕确定各个力的力臂,正确运用几何知识判断力臂的长短。
〔4〕根据力使杠杆的转动将力区分为动力和阻力。
〔5〕应用杠杆的平衡条件,代入相应的力和力臂,解方程,并适当进行讨论。
【例题2】某同学从市场买了一条6kg的鱼,他想粗略验证鱼的质量,他手中只有一
支量程为20N的弹簧测力计和一根均匀直尺,在保证鱼的完整的情况下,请你设计一种验
证方法。
【解析】
运用杠杆平衡条件,如图2所示,将直尺当杠杆,把
直尺的一端放在桌子的边缘当支点,在直尺的另一端挂上
弹簧测力计,在直尺的适当位置挂上鱼,调节鱼的位置,
使杠杆平衡,利用杠杆的平衡条件可验证。
读出此时鱼的力臂L1和弹簧测力计拉力F的力臂L2
根据杠杆平衡条件可得:mgL1=FL2图2
m=FL2/GL1
三、浮力与杠杆平衡条件的综合运用
【例题3】将体积相同的铜块和铁块,分别挂在杠杆的两端,如图3所示,调节杠杆
使杠杆处于平衡状态,假设将两金属块同时浸没在水中时,那么杠杆将
〔〕
,A端下降
【解析】
铜块和铁块的体积相同,铜的密度大,铜块的重力大于
铁块的重力,由图知FA>FB,由杠杆的平衡条件可知LA<
LB,同时浸没在水中时,由阿基米德原理可知,受到的浮力
图3
相等,〔FA-F浮〕LA将大于〔FB-F浮〕LB,杠杆的A端下沉。答案B。
四、定滑轮与动滑轮的判断
在使用滑轮时,滑轮的轴是否随物体移动,是识别定滑轮和动滑轮的依据,判别时,
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简单机械
要先确定滑轮轴的位置,分析它是与某个固定不动的物体连在一起,还是随物体一起移
动,如果滑轮与固定物体连在一起,不随重物移动,那么为定滑轮,如果滑轮与运动的物
体相连接,随物体一起移动,这个滑轮就是动滑轮。
【例题4】如图4所示,不计滑轮及绳重,以及滑轮与绳之间的摩擦,水平拉力为
F,
物体的重力为G,且在水平面上匀速向右滑动,物体所受的摩擦力的大小等于〔〕
/2
【解析】
通常我们使用动滑轮时,动力作用在绳子未端,阻力作用
在轴上,此时使用动滑轮省
一半力。此题中动力加在轴上,相当于前面的阻力,而此时作用
在绳子上的力与地面对物体的摩擦力相等,这个力相当于一般情况图4
下的动力,因此可得关系f=F/2。
解决此类问题时,一定要认清动滑轮的实质及受力的特点,须根据物体的运动特点及
滑轮情况具体分析哪些力之间存在具体的关系,而不能误认为使用动滑轮时,所加的力F
总等于物体重量的二分之一,即F=G/2.
五、组装和设计滑轮组
(1)利用F=G总/n。求出承当总重的绳子段数n,假设n不是整数,那么小数点
后“只
入不舍〞使它取为整数。
〔2〕判定绳子固定端位置:n为偶数,采用“上结法〞,即绳子固定在定滑轮上;n
为奇数,采用“下结法〞,即绳子固定在动滑轮上,又称“奇动偶定〞。
〔3〕确定定、动滑轮的个数:
①不改变力的方向,需〔n-1〕个滑轮。n为奇数,定、动滑轮各半,假设n为偶
数,动滑轮比定滑轮多一个。
②改变动力方向,需n个滑轮。假设n为偶数,定、动滑轮各半,假设n为奇数,
定滑轮比动滑轮多一个。
〔4〕假设使用的动滑轮个数为N,且使用时动力最小,即最省力,那么绳子应结在
动滑轮上,此时承当物重的绳子段数n=2N+1
【例题4】要用滑轮组将陷在泥中的汽车拉出来,试
在图5中画出最省力的绕绳方法。
【解析】
使用滑轮组时,要使加在绳子末端的力最小,即最省图5
力,在阻力一定的情况下,就需承当总阻力的绳子段数最
多,题中只有一个动滑轮,绳子应结在动滑轮上,此时承当
阻力的绳子段数最多为3段。答案如图6所示。
【例题5】根据图7所示的要求,画出滑轮组的绕法图6
〔忽略动滑轮重和摩擦〕
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图7图8
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【解析】
绕制滑轮组时,应确定承当重物绳子的股数n的值,对于甲图n=2、乙图n=3、丙
图n=4、丁图n=5,然后根据“奇动偶定〞的原那么确定绳头的位置进行绕线。各滑轮组
的绕法如图8所示。
【对应训练】
,费力的是〔〕

,错误的选项是〔〕
,也可以是弯的
、阻力使杠杆转动方向相反,但他们的方向不一定相反
,也可以在力的作用线之间

。把一把米尺,在O点支起,两边分别挂相同砝码
各4个和2个,以下情况下,哪种情况还能保持平衡〔〕





,O为支点,在A端用
力使杠杆平衡。以下表达正确的选项是〔〕


,也可能是费力杠杆;

图10
,O为一根轻质杠杆的支点,OA=2m,OB=,
A点处挂着重100N的物体。假设在B端施加一个竖直方向的力,使杠杆在水平
位置上保持静止,那么这个力的大小和方向是〔〕
,,竖直向下
,,竖直向下
,那么〔〕
图11
;
,不计滑轮
重量和摩擦的情况下,G1和G2之比为( )
::1 ::1

法,你看哪种方法更省力?()


图13
,拉起重物所用力大小决定于〔〕
.
.
,既能省力又能改变力的
方向的装置是〔〕

,绕某一_________转动的图14

棒叫杠杆。杠杆的五个要素是_______、
________、________、________、_________。从
支点到____________________的距离
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图15
简单机械
叫动力臂。

力,这个杠杆阻力臂跟动力臂之比L2∶L1=_______。
“研究杠杆平衡条件〞的实验中,要调节
杠杆两端的螺母,使杠杆在水平位置
平衡,这样做的目的是为了便于___________的测量。
,在中点支起,如图16所示。当在
B处挂300N的钩码时,在A处应挂___________N的钩码,杠杆才能平
衡,杠杆平衡后,如果再在杠杆两侧钩码的下面同时挂100N的钩码,
那么A端将向___________转动。〔填“顺时针〞或“逆时针〞〕 图16

图17

如图18所示,请你挑选一
下,哪一种最适合?

轮不能省力,但可以改变
__________;使用____滑轮
可以省一半力。就杠杆的力
臂长短关系来看,定滑轮实
际上就是___________杠杆,而动滑
轮是______________________的杠杆。图18
,假设动滑轮重
和摩擦不计,动滑
轮和重物被n股绳子吊起,所用的力就
是___________,其关系是
___________。
,物体重
G=500N,滑轮重10N,当物体G匀速上
升时,那么挂钩B承受拉力为
__________N,挂钩A承受_______N的图19
拉力,拉力F为_________N,假设绳子图20
,那么物体向上
移动________m。
,在两根光滑木棒或竹竿上绕上几圈如图20所示,小朋友用力
一拉,两位大力士竟撞在一起了。你信不信?试一试,并说明其中的道理。
【参考答案】

:

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