内容正文:
PART FIVE
第五部分 九年级·上册
简单机械
考点一 指认杠杆的支点、动力、阻力、动力臂和阻力臂[a]。绘制杠杆的动力臂和
阻力臂图[b]。概述杠杆的平衡条件[a]。应用杠杆平衡条件解决简单的问
题[c]。指认人体中的杠杆[a]
知识考点聚焦
1. 杠杆是指一根 ,在 下,能够绕着 转动。
2. 杠杆的五要素,如图31-1所示:
(1)杠杆转动时绕着的固定点叫 ;
(2) 的力叫动力;
(3) 的力叫阻力;
(4)从 的距离叫动力臂;
(5)从 的距离叫阻力臂。
硬棒
力的作用
一个固定的支点
支点
使杠杆转动
阻碍杠杆转动
支点到动力作用线
支点到阻力作用线
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3. 研究杠杆的平衡条件:
(1)杠杆平衡是指杠杆处于 状态或者 状态。
(2)实验前,应调节杠杆两端的 ,使杠杆在 平衡。这样做的目的是 。
(3)结论:杠杆的平衡条件(或杠杆原理): 。
4. 根据使用杠杆时的用力情况,我们可以把杠杆分为 杠杆、 杠杆及 杠杆。平常所使用的工具中,理发师用的剪刀属于 杠杆,剪断钢筋用的钳子属于
杠杆,而在实验室中用来测量物体质量的天平则属于 杠杆。
静止
匀速转动
平衡螺母
水平位置
方便从杠杆上量出力臂
F1l1=F2l2 (动力×动力臂=阻力×阻力臂)
省力
费力
等臂
费力
省力
等臂
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考点二 辨认定滑轮、动滑轮和滑轮组[a]。知道定滑轮和动滑轮的特点[b]。知道滑
轮组的特点(限于两个滑轮的滑轮组)[b]。使用滑轮组(限于两个滑轮的滑轮
组)解决简单的问题[c]
知识考点聚焦
1. 定滑轮实质是一个 杠杆,定滑轮的特征是滑轮的轴 物体移动,使用定滑轮时不能 ,但能改变 。
2. 动滑轮实质是一个 的杠杆,动滑轮的特征是滑轮的轴 物体移动,使用动滑轮时能 力,但费 。
3. 滑轮组由定滑轮和动滑轮组合而成。使用滑轮组既可以 ,又可以 ;
使用滑轮组时,滑轮组由几段绳子吊着物体,提起物体所用的力就是物体和动滑轮总重的几分之一。
等臂
不随
省力
力的方向
动力臂是阻力臂二倍
随
省
距离
省力
改变力的方向
热点考向探究
探究一 杠杆
例1 图31-4是一种新型开瓶器,借助它可单手轻易开启啤酒瓶盖,该开瓶器可看作一个杠杆。下列各示意图中能正确表示该开瓶器工作时的支点O、动力F1和阻力F2的是( )
图31-4
D
热点考向探究
例2 “竹升面”是我国传统面点美食,如图31-5甲所示,在制作面团的过程中,让一段毛竹的一端固定在绳扣中,人坐在另一端可以上下跳动,面团在毛竹不断挤压下变得更有韧性,如图乙所示是它的原理图,可以把毛竹视为一根杠杆,下列对此杠杆的叙述中,正确的是 ( )
图31-5
A. B是支点
B. 杠杆在B点受到向下的力
C. 杠杆在B点受到的力大于F1
D. A点移动的距离小于B点移动的距离
C
热点考向探究
例3 如图31-6所示,一块厚度、密度均匀的长方形水泥板放在水平地面上,用一竖直向上的力,欲将其一端抬离地面。则下列说法正确的是 ( )
图31-6
A. F甲>F乙,因为甲方法的动力臂长
B. F甲<F乙,因为乙方法的阻力臂长
C. F甲=F乙,因为动力臂都是阻力臂的二倍
D. F甲>F乙,因为乙方法的阻力臂短
C
热点考向探究
例4 轻质杠杆每小格的长度相等,O为支点。在杠杆左侧挂一物体甲,若在杠杆右侧挂一物体乙,并在物体乙的下方拴接一个弹簧,如图31-7所示,当杠杆在水平位置时,整个装置处于平衡状态。已知物体乙的重力为800 N,弹簧对物体乙的作用力为200 N。下列说法正确的是 ( )
图31-7
A. 物体甲的重力一定为500 N
B. 物体甲的重力可能为300 N
C. 物体乙下面的弹簧一定处于压缩状态
D. 物体乙受到绳子的拉力可能为900 N或500 N
B
热点考向探究
例5
图31-8
如图31-8所示,重力不计的杠杆OAB,可绕O点在竖直平面内转动。重力为100 N的物体挂在OA的中点处。已知OA=40 cm,AB=30 cm,OA垂直于AB,杠杆与转动轴间的摩擦忽略不计。要使杠杆平衡,且OA段处于水平位置,那么作用于B端的最小力的力臂等于 cm,最小力的大小等于 N。
50
40
【解析】当力臂为OB时,力臂最长,此时最省力。连接OB,作用在B点的最小力应垂直于OB向上。根据杠杆的平衡条件可计算出最小力的大小。
热点考向探究
例6 教室内的日光灯一般都是由两条竖直平行的吊链吊在天花板上的(图31-9甲所示),两条吊链竖直平行除了美观外,还蕴含着科学道理。
图31-9
(1)甲图中,a、b是挂日光灯的吊链,若以吊链a的固定点O作为支点,F甲作为拉力时,可将灯视作
(选填“省力”“费力”或“等臂”)杠杆。
(2)比较甲图、乙图两种悬挂方式,甲图吊链受到的拉力大小为F甲,乙图吊链受到的拉力大小为F乙,则F甲
(选填“>”“=”或“<”)F乙。
(3)若甲图中b吊链突然断开后日光灯将绕O点转动,此时日光灯的重力势能将 (选填“增大”“减小”或“不变”)。
省力
<
减小
热点考向探究
探究二 滑轮
【答案】B
[点拨] 定滑轮只能改变力的方向,不省力;而动滑轮省力,但是会费距离。
热点考向探究
例8 如图31-11所示,光滑的地面上有一足够长的木板,在木板的右端固定着一个滑轮(不计绳与滑轮间的摩擦),木板上面放置一个小木块,小木块一端连接着弹簧测力计。当拉力F为5 N时,木板向右做匀速直线运动,当把拉力增大到10 N时,下列分析正确的是 ( )
图31-11
A. 弹簧测力计的示数为20 N
B. 弹簧测力计的示数为0 N
C. 木板仍向右做匀速直线运动
D. 小木块将保持静止
D
热点考向探究
例9 如图31-12所示的装置,在水平拉力F的作用下,物体M沿水平地面做匀速直线运动,已知弹簧测力计示数为10牛,物体M的运动速度为1米/秒(若不计滑轮与绳子质量、绳子与滑轮间的摩擦、滑轮与轴间摩擦),那么在此过程中 ( )
图31-12
A. 物体M与地面间的摩擦力为5牛
B. 物体M与地面间的摩擦力为10牛
C. 水平拉力F做功的功率为20瓦
D. 1秒内滑轮对物体M做的功为10焦
C
热点考向探究
例10如图31-13所示,用10 N的力F沿水平方向拉滑轮,可使物体A以0. 2 m/s的速度在水平面上做匀速直线运动。弹簧测力计的示数恒为2 N(不计滑轮、弹簧测力计、绳子的重力,滑轮的转轴光滑)。下列说法正确的是( )
图31-13
A. 物体A受到地面的摩擦力是3 N,水平向左
B. 在2 s内,绳子对A做的功为4 J
C. 滑轮移动的速度是0. 4 m/s
D. 拉力F做功功率为1 W
D
热点考向探究
例11 如图31-14所示,物体B放在水平桌面上,物体A通过滑轮组拉着物体B,此时物体B保持静止状态。当用竖直向下3 N的力F1拉重为1 N的物体A时,能使物体B以0. 6 m/s的速度匀速向右运动,若只用水平向左的力F2拉物体B时,能使物体A以0. 3 m/s的速度匀速上升,不计滑轮重、绳重及滑轮间的摩擦。下列判断正确的是 ( )
图31-14
A. 物体B受到的摩擦力为4 N
B. 拉力F2大小为8 N
C. 拉力F2的功率为1. 2 W
D. 拉力F1的功率为5. 4 W
D
热点考向探究
探究三 有关杠杆平衡条件的探究实验
例12 如图31-15所示是小李和小王利用刻度均匀的轻质杠杆探究“杠杆平衡条件”的实验装置。
图31-15
(1)实验前没挂钩码时,杠杆静止的位置如图甲所示,此时应将平衡螺母向 调节,使杠杆在水平位置平衡。
右
热点考向探究
(2)杠杆平衡后,小李在左右两侧分别挂上钩码,如图乙所示,杠杆的 端会下沉,要使杠杆重新在水平位置平衡,在不改变钩码悬挂点的位置和改变较少钩码的前提下,只需将 即可。
(3)小李和小王又分别设计了两种实验方案,小李的方案如图丙所示,小王的方案如图丁所示。你认为
的实验方案更好,请说明你的理由 。
(4)实验中小王发现:如果在杠杆的O点用弹簧测力计施加一个向上的力,这个力在探究实验时是否会影响到杠杆的平衡?答: ;理由: 。
左
左侧的钩码去掉一个
小李
方便从杠杆上直接读出力臂
不会
该力的力臂为零
图31-1
5. 人体中的杠杆:
图31-2
例7 如图31-10所示,用同一滑轮匀速提升同一重物(不计摩擦)。图中F1、F2、F3、F4之间的关系正确的是 ( )
图31-10
A. F1=F2 B. F3=F4
C. F1=F3 D. F2=F4
【解析】图甲中是一个动滑轮,能够省力,故F1=(G物+G动);当拉力与竖直方向有夹角,夹角越大,拉力越大,所以F2>F1;图乙中是定滑轮,只能改变力的方向,不省力也不费力,故F3=F4=G物。
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