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】
[例题1] (2022•绍兴)小敏在做“研究杠杆平衡条件”的实验时,先后出现杠杆右端下降的现象。为使杠杆水平平衡,下列操作正确的是( )
A.图甲中平衡螺母向左调节;图乙中右侧钩码向左移动
B.图甲中平衡螺母向左调节;图乙中右侧钩码向右移动
C.图甲中平衡螺母向右调节;图乙中左侧钩码向左移动
D.图甲中平衡螺母向右调节;图乙中左侧钩码向右移动
【解答】解:由图甲可知,是在探究之前,因此应将平衡螺母向左调节,由图乙可知,是在探究过程中,应将钩码向左移动,故A正确。
故选:A。
[例题2] (2022•丽水)如图是某兴趣小组用轻质杆制作的杆秤,经测试发现量程偏小。下列操作能使杆秤量程变大的是( )
A.将a点向左移
B.将b点向右移
C.换一个质量较小的秤砣
D.将a、b点都向左移等长距离
【解答】解:A、将a点向左移,阻力臂增大,动力臂和动力不变,由杠杆平衡条件可知,阻力变小,称量的最大质量变小,量程变小,故A错误;
B、将b点向右移,阻力臂增大,动力不变,动力臂变小,由杠杆平衡条件可知,阻力变小,称量的最大质量变小,量程变小,故B错误;
C、换一个质量较小的秤砣,阻力臂不变,动力变小,动力臂不变,由杠杆平衡条件可知,阻力变小,称量的最大质量变小,量程变小,故C错误;
D、杆秤使用时,有G物Lab=G砣L砣,将a、b点都向左移等长距离,Lab不变,L砣变大,G砣不变,可见G物变大,则所称量物体的质量变大,量程变大,故D正确。故选:D。
[例题3] (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