内容正文:
第十一章 简单机械和功
第21讲 杠杆与滑轮
第一部分 教材整合过关
01
知识体系构建
02
考点分类突破
03
知能达标训练
目
录
1. 在物理学中,将一根在力的作用下可绕 转动的硬棒称作
杠杆。杠杆可以是直的,也可以是 的。
固定点
弯
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(1) 支点:杠杆绕着 的点。用字母O表示。
(2) 动力:使杠杆 的力。用字母F1表示。
(3) 阻力: 的力。用字母F2表示。
(4) 动力臂:从支点到 的距离。用字母l1表示。
(5) 阻力臂:从支点到 的距离。用字母l2表示。
画力臂的方法:① 找支点O;② 画力的作用线;③ 画力臂(过支点作
力的作用线的垂线);④ 标力臂。
转动
转动
阻碍杠杆转动
动力作用线
阻力作用线
2. 杠杆的五要素
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3. 当杠杆在动力和阻力的作用下 时,我们就说此时杠杆处于
平衡状态。杠杆平衡的条件是 。
4. 根据杠杆的结构特点和省力情况,把杠杆分为三类,分别是
杠杆、 杠杆和 杠杆。其中,省力杠杆虽然省力
但 ;费力杠杆虽然费力但 。
静止
F1l1=F2l2
省力
费力
等臂
费距离
省距离
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(1) 定滑轮的实质是一个 杠杆。定滑轮的工作特点是不
能 ,但可以改变施力的 。
(2) 动滑轮的实质是一个动力臂是阻力臂 的省力杠杆(如
图)。使用单个动滑轮最多可以省 力,但不改变施力的方向。
等臂
省力
方向
2倍
一半
5. 滑轮
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6. 滑轮组
(1) 在实际使用中,人们常将 滑轮和 滑轮组合成滑轮
组,这样既可以 ,又可以改变 。
(2) 用滑轮组提升重物时:
① 绳子自由端移动的距离s与绳子段数n、物体上升的高度h之间的关
系:s= 。
② 绳子自由端移动的速度v与绳子段数n、物体上升的速度v物之间的关
系:v= 。
定
动
省力
施力的方向
nh
nv物
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③ 不计滑轮重、绳重和摩擦时,作用在绳子自由端的拉力F与绳子段数
n、物体的重力G的关系:F= 。
④ 不计绳重和摩擦时,作用在绳子自由端的拉力F与绳子段数n、物体
的重力G物、动滑轮重力G动的关系:F= 。
注意:组装滑轮组时,吊在动滑轮上绳子股数为n,若n为奇数时,
则绳子的固定端挂在动滑轮上,若n为偶数时,绳子的固定端挂在定
滑轮上。
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考点一 杠杆的五要素
例1 如图,用钓鱼竿钓起鱼,O为支点,F1是手对鱼竿的作用力,请画出
阻力F2的示意图和F1的力臂l1。
例1图答案
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例2(2025∙南通模拟)如图为我国古代投石机的简化图,O为支点。发
射石弹前用力将A端拉下并放好石弹,发射时撤掉A端外力即可,请在图
中画出装弹前人施加在A端的最小力F1及其力臂l1。
例2图答案
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例3 如图所示,O为支点,杠杆AB平衡时,请画出施加在杠杆上最小动
力F1的示意图。
例3图答案
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考点二 杠杆的平衡条件
例4 如图所示,每个钩码的质量为50g,在均匀杠杆的A处挂2个钩码,B
处挂1个钩码,杠杆恰好水平平衡。如果在A、B两处再各加1个钩码,那
么( C )
C
A. 杠杆仍水平平衡
B. 杠杆的左边向下倾斜
C. 杠杆的右边向下倾斜
D. 将A处的钩码向左移动一格,杠杆仍能水平平衡
例4图
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例5(2024∙镇江)小明用如图所示装置探究杠杆平衡条件,实验中杠杆
始终保持水平平衡。此时弹簧测力计处于竖直方向,他发现弹簧测力计
示数稍稍超过量程。为了完成实验,下列方案可行的是( D )
D
A. 钩码的数量适当增加
B. 钩码的位置适当左移
C. 弹簧测力计转到图中虚线位置
D. 弹簧测力计位置适当向左平移
例5图
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例6 如图所示,作用在杠杆右端的力F(F未画出)将杠杆缓慢地由A位
置拉至B位置。
例6图
(1) 若力F始终与杠杆垂直,则在这个过程中,力F的大小将
(变大/不变/变小)。
(2) 若力F始终竖直向上,则在这个过程中,力F的大小将
(变大/不变/变小)。
变大
不变
(3) 若力F始终水平向右,则杠杆 (能/不能)在B位置保持
平衡,理由是 。
不能
力F的力臂为零
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例7 探究杠杆的平衡条件:
甲(1) 如图甲所示,杠杆在支架上,要使其在水平位置平衡,可将杠
杆左端的平衡螺母向 调节;当杠杆在水平位置平衡时,杠杆重力
的力臂为 cm。
例7图
右
0
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(2) 如图乙所示,在杠杆右边用弹簧测力计竖直向下拉,使杠杆在水
平位置平衡,这样做的好处是 。若杠杆左边所挂钩码
离支点20cm,每个钩码重为0.5N,右边所挂弹簧测力计离支点15cm,
则此时弹簧测力计示数应为 N。
便于测量力臂
2
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(3) 如图丙所示,与图乙相比,当杠杆在水平位置平衡时弹簧测力计
示数将 (变大/不变/变小)。
(4) 先在杠杆两端挂钩码进行实验,再用弹簧测力计取代右侧的钩码
继续探究,这样做的最终目的是便于 (填字母)。
A. 直接读出拉力大小
B. 改变拉力方向
C. 正确认识力臂
D. 测量力臂大小
变大
C
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考点三 杠杆的应用
例8(2025∙长沙)下列属于费力杠杆的是( C )
C
A. 钢丝钳 B. 独轮车 C. 船桨 D. 托盘天平
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例9“小小秤碗压千斤”,可生活中没见过能称“千斤”的杆秤,小明
对此存在疑惑。于是国庆假期他邀请物理老师去动物园,用自制“杆
秤”称大象的质量。器材有铁笼、长钢管、卷尺、测力计、起重机等,
g取10N/kg。步骤如下:
(1) 如图所示,先将空铁笼挂在钢管的B点,左右移动吊钩到O点,直
到钢管水平静止,目的是 。
例9图
消除钢管、铁笼重力对杠杆平衡的影响
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(2) 将大象引入铁笼,保持O、B点位置不变。用测力计竖直向下拉住
钢管上A点,使之 静止,目的是便于
。
(3) 测得F1=200N,OB=8cm,OA=8m,则大象质量为 kg。
(4) 经过活动,小明理解了“小小秤碗压千斤”的原理是 。
在水平位置
从杠杆上直接读
出力臂
2000
杠杆原理
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(5) 小明想用现有器材称出更重些的大象,做法是将O点向右移动,
减小阻力臂从而增加所测质量,老师觉得不对,原因是
。
没有考虑钢
管、铁笼的重力对杠杆平衡条件的影响
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考点四 滑轮和滑轮组
例10(2025∙烟台)为了响应国家体重管理年的号召,小明为家人制作
了如图所示的简易拉力器,关于图中的滑轮分析正确的是( C )
例10图
C
A. 是定滑轮,可以省力
B. 是动滑轮,可以省力
C. 是定滑轮,可以改变力的方向
D. 是动滑轮,可以改变力的方向
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例11 分别使用下列四种装置匀速提升同一重物,不计滑轮重、绳重和摩
擦,最省力的是( A )
A
A B C D
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例12(2025∙苏州)如图,地上的人用滑轮组提升重物,画出最省力的
绳子绕法。
例12图答案
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1. (2025∙河南)如图,在植树活动中,两名同学用竹竿抬水。水桶挂
在水平竹竿的P处,与前、后同学的距离分别为PM、PN,水桶对竹竿
的作用力为F,其中PM、PN及F的大小均已知,竹竿的重力忽略不计。
若要分析前面同学抬水的力F1的大小,下列建构的杠杆示意图正确的是
( A )
第1题
A
A B C D
1
2
3
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2. (2025∙自贡)如图,O1、O2均是杆秤称量时的支点。当使用O1称量
时,调整秤砣至A点位置,使秤杆处于水平平衡状态(忽略绳重和杆
重),已知秤砣质量为5kg,O1A=110cm,O1B=10cm。下列说法正确
的是( B )
A. 所称物体质量是50kg
B. 换称质量较小的物体时,秤砣应向A点左边移动
C. 改用O2称量物体时,会使该杆秤的称量范围变小
D. 当秤砣在A点时,使用O1称量的物体质量比使用O2称量的物体质量大
第2题
B
1
2
3
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3. 小明和小杰握住两根较光滑的木棍,小华将绳子的一端系在其中一
根木棍上,然后如图所示依次将绳子绕过两根木棍,小明和小杰相距一
定的距离握紧木棍站稳后,小华在图A处拉绳子的另一端,用很小的力
便能拉动他们,两根木棍和绳子组成的机械相当于 ,小明受
到的拉力 (大于/等于/小于)小杰受到的拉力。
滑轮组
小于
第3题
1
2
3
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