第1讲 杠杆 滑轮-2022秋九年级物理初三上学期同步讲解提优《知识提炼 能力训练》苏科版

第1讲 杠杆 滑轮 1、 知识导航 1．杠杆的定义 物理学中，将在力的作用下可绕一固定点转动的硬棒就叫杠杆。 一个物体可以成为杠杆，必须满足两个条件：① 受到力的作用；② 能绕固定点转动。 杠杆的形状是任意的且是硬棒。 2．杠杆五要素 （1）支点：杠杆绕着转动的点（0）. （2）动力：使杠杆转动的力（F1）. （3）阻力：阻碍杠杆转动的力（F2）. （4）动力臂：从支点到动力作用线的距离（l1）. （5）阻力臂：从支点到阻力作用线的距离（l2）. · 动力、阻力的方向不一定相反，但它们一定使杠杆转动的方向相反. · 力臂：支点到力的作用线的距离，不是支点到力的作用点的距离. 3． 力臂的画法 · 简记为“一找二画三作四标” 一、找点：首先在杠杆的示意图上，确定支点O； 二、画线：画出力的作用线，即过力的作用点，沿力的方向，画一条直线，力的作用线用虚线画出； 三、作垂线段：从支点O向力的作用线作垂线，并标上垂直符号； 四、标力臂：力臂用实线或虚线表示，则从支点到垂足的距离就是力臂，如用虚线表示，则用大括号标出支点到垂足的距离，如用实线表示，则支点和垂足分别用箭头标出；在旁边标上字母l1和l2，分别表示动力臂和阻力臂。 4．杠杆平衡条件（杠杆原理） 杠杆的平衡：杠杆静止或匀速转动，我们就说此时杠杆处于平衡状态. 杠杆平衡条件：动力×动力臂=阻力×阻力臂。用字母表示： · 实验注意事项：① 使杠杆在水平位置静止的目的：实验前：消除杠杆自身重力对实验的影响。实验时：便于测量力臂的大小。 · ② 多次实验的原因：只做一次实验，获得的结论具有偶然性，不能反映普遍规律，所以要多次实验。 · ③ 不同物理量之间不能进行加、减运算。 · 根据杠杆平衡条件判断杠杆平衡的方法： ① 计算动力与动力臂的乘积、计算阻力与阻力臂的乘积； ② 比较两个乘积的大小，若相等则杠杆平衡；若不相等，则杠杆不平衡，杠杆将向乘积较大的一方偏转。 5．杠杆的分类（方法：比较力臂长短） （1）省力杠杆：l1＞l2,平衡时F1＜F2。特点是省力，但费距离。（如剪铁剪刀，铡刀） （2）费力杠杆：l1＜l2,平衡时F1＞F2。特点是费力，但省距离。（如钓鱼杆，理发剪刀） （3）等臂杠杆：l1=l2,平衡时F1=F2。特点是既不省力，也不费力。（如天平、定滑轮） 6．利用杠杆平衡条件求最小力的方法 · 解决杠杆平衡时动力最小问题：此类问题中阻力×阻力臂为一定值，要使动力最小，必须使动力臂最大。 · 找最大力臂的方法： 1 如果动力作用点已经给出，那么支点到动力作用点的连线是最大力臂。 2 如果动力作用点没有确定，则选择杠杆上离支点最远的点为动力作用点，以支点与动力作用点的连线所作力臂是最大力臂。 · 确定动力方向：抓住动力阻力使杠杆转动方向相反入手，确定动力方向。 7．杠杆动态平衡问题 杠杆动态平衡是指构成杠杆的某些要素发生变化时，杠杆仍处于平衡状态。分析杠杆的动态平衡时，一般是动中取静，根据杠杆平衡条件，分析比较，得出结论。 · 利用杠杆平衡条件判断力的大小变化的方法是： ① 找出杠杆的支点和作用在杠杆上的力及力臂； ② 依据题意，确定力和力臂中哪些量的大小不变，哪些量大小变化； ③ 应用判断出力的变化。 8．滑轮 滑轮组 · 由图1和图2可以总结出定滑轮和动滑轮的实质以及特点： （1）定滑轮特点：不省力，但能改变动力的方向。（实质是个等臂杠杆） （2）动滑轮特点：省力，但不能改变动力方向，要费距离。(实质是动力臂为阻力臂二倍的杠杆) （3）滑轮组：将定滑轮和动滑轮组合在一起的组合装置称为滑轮组。 （4）滑轮组特点：既可以省力，又可以改变施力的方向。用滑轮组起吊重物时，若不考虑绳重、摩擦和动滑轮重，滑轮组用几段绳子吊物体，提起物体的力就是物重的几分之一。 · 判断滑轮组中绳子段数n的方法：与动滑轮连接的绳子段数是多少，n就是多少。 用“隔离法”，把重物和动滑轮从滑轮组中“隔离”出来，就很容易弄清直接与动滑轮连接的绳子的段数n，在图甲中我们用虚线把重物和动滑轮从滑轮组中隔离，以重物和动滑轮为研究对象，有4段绳子承担动滑轮及重物，不考虑绳重和摩擦，所用力。同理，分析乙图可知，所用力。 · 滑轮组中的省力情况： ① 若不考虑绳重、动滑轮重及摩擦，则拉力 ② 若不考虑绳重和摩擦，而考虑动滑轮重，则拉力 · 绳子自由端移动距离s与物体上升高度h的关系：。 绳子自由端移动的速度与物体上升的速度的关系： · 滑轮组的设计与组装：两钩用一，偶从定始，奇从动始，动定交替。 二、典例剖析 考点1 杠杆概念 例题1关于杠杆，下列说法正确的是（ ） A．杠杆必须是一根直棒