内容正文:
专题19 简单机械
【思维导图】
【知识点回顾】
一、杠杆
考点1 指认杠杆的支点、动力、阻力、动力臂和阻力臂
1.杠杆的定义:在力的作用下,能绕固定点转动的硬棒叫做杠杆。杠杆可以是直的、也可以是弯的。
2.杠杆的五要素:________、动力、阻力、动力臂、阻力臂。
3.动力和阻力的方向不一定相反,但作用效果一定相反。
1.力臂是________的距离,而不是支点到力的作用点的距离。
2.作力臂的步骤
a.找出支点O的位置;
b.画出动力作用线和阻力作用线;
c.从支点分别作动力作用线和阻力作用线的垂线段即为________和________。
1.杠杆保持________或________状态,称为杠杆平衡。
2.杠杆平衡的条件
动力×动力臂=阻力×阻力臂,即________。
杠杆类型
力臂关系
平衡时力的关系
优缺点
应用
省力杠杆
l1>l2
________
省力,费距离
撬棒、瓶盖起子等
费力杠杆
l1<l2
F1>F2
________,省距离
镊子、火钳等
等臂杠杆
l1=l2
F1=F2
不省力,不省距离
天平、定滑轮等
1.人的头颅——等臂杠杆
抬头时,可以在颈部找到杠杆,杠杆的支点在脊柱之顶,支点后的肌肉收缩提供动力,头颅的重量是阻力。这个杠杆几乎是个________杠杆。
2.人的手臂——费力杠杆
肘关节是支点,肱二头肌肉所用的力是________力,手拿的重物的重力是________力,显然我们的前臂是一种________力杠杆。虽然费力,但是可以省距离(少移动距离),提高工作效率。
3.走路时的脚——省力杠杆
脚掌前部是支点,人体的重力就是________力,腿肚肌肉产生的拉力就是________力。这种杠杆可以克服较大的体重。
二、滑轮
1.定滑轮:工作时轴固定不动的滑轮,如图甲。
2.动滑轮:工作时轴发生移动的滑轮,如图乙。
实质
力的关系
(F,G)
距离的关系
(s,h)
作用
定滑轮
等臂杠杆
F=G
s=h
改变力的方向
动滑轮
动力臂是阻力臂两倍的杠杆
F=G
s=________
省力
滑轮组
F=
________
s=nh
既可以省力,也可以改变力的方向
1.滑轮组:由定滑轮跟动滑轮组成的滑轮组。
2.特点:既能改变用力的________,也能________。
考点9 使用滑轮组(限于两个滑轮的滑轮组)解决简单的问题
使用滑轮组时,滑轮组用n段绳子拉物体,拉物体所用的力F就是物重的n分之一,即F=________,n表示拉物体绳子数。
考点1 2.支点
考点2 1.支点到力的作用线 2.动力臂 阻力臂
考点3 1.静止 匀速转动 2.F1l1=F2l2
考点4 F1<F2 费力
考点5 1.等臂 2.动 阻 费 3.阻 动
考点7 2h G
考点8 2.方向 省力
考点9 G/n
【例题精析】
例1.(2021•温州)停放自行车时,若要从如图四点中选择一点施加竖直向上的力,将后轮略微提起。其中最省力的点是( )
A.A点 B.B点 C.C点 D.D点
【解答】解:根据杠杆平衡的条件,F1×L1=F2×L2,在杠杆中的阻力、阻力臂一定的情况下,要使所用的动力最小,必须使动力臂最长.若要从如图四点中选择一点施加竖直向上的力,将后轮略微提起,是围绕前轮与地面的接触点转动,分别作出在A、B、C、D四点施加竖直向上的力并延长,再支点作出垂线,即力臂,如图所示:
由图可知最省力的点是D。
故选:D。
例2.(2021•金华)生活中处处有科学。下列日常工具在使用时属于费力杠杆的是( )
A.独轮车 B.开瓶器
C.钓鱼竿 D.大铡刀
【解答】解:A、独轮车在使用过程中,动力臂大于阻力臂,是省力杠杆,故A不合题意;
B、开瓶器在使用过程中,动力臂大于阻力臂,是省力杠杆,故B不合题意;
C、钓鱼竿在使用时,动力臂小于阻力臂,是费力杠杆,故C符合题意;
D、大铡刀在使用过程中,动力臂大于阻力臂,是省力杠杆,故D不合题意。
故选:C。
例3.(2020•宁波)现有一根形变不计、长为L的铁条AB和两根横截面积相同、长度分别为La、Lb的铝条a、b,将铝条a叠在铁条AB上,并使它们的右端对齐,然后把它们放置在三角形支架O上,AB水平平衡,此时OB的距离恰好为La,如图所示。取下铝条a后,将铝条b按上述操作方法使铁条AB再次水平平衡,此时OB的距离为Lx.下列判断正确的是( )
A.若La<Lb<L,则La<Lx成立
B.若La<Lb<L,则Lx成立
C.若Lb<La,Lx<La成立
D.若Lb<La,则Lx成立
【解答】解:由题意可知,将铝条a叠在铁条AB上,并使它们的右端对齐,然后把它们放置在三角