第06讲 简单机械作图专题（暑假预习讲义）新九年级物理新教材苏科版

第06讲 简单机械作图专题 概｜念｜构｜建 深｜研｜精｜炼 1.杠杆概念 （1）杠杆：在力的作用下能绕着固定点转动的硬棒叫做杠杆。 （2）支点：杠杆绕着转动的固定点；支点一定在杠杆上，是杠杆上唯一不动的点。 （3）动力：使杠杆转动的力；作用点必须在杠杆上。 （4）阻力：阻碍杠杆转动的力；作用点必须在杠杆上；动力和阻力使杠杆转动的方向相反。 （5）动力臂：从支点到动力作用线的垂直距离。 （6）阻力臂：从支点到阻力作用线的垂直距离。 （7）易错提醒：力臂是 “点到线” 的距离，不是 “点到点” 的距离；力臂不一定在杠杆上。 2.力臂作图四步口诀 （1）一找支点：确定杠杆的支点。 （2）二画力的作用线：沿力的方向用虚线延长。 （3）三作垂直垂线：从支点向力的作用线作垂线。 （4）四标注符号：标注垂直符号，标出力臂。 3.滑轮概念 （1）滑轮定义：周边有槽、能绕中心轴转动的轮子，是一种变形的简单机械。 （2）定滑轮定义：轴的位置固定不动的滑轮。 （3）动滑轮定义：轴的位置随被拉物体一起运动的滑轮。 （4）滑轮组定义：由定滑轮和动滑轮组合而成的简单机械装置。 4.滑轮组绕线解题四步 （1）步骤 1：定段数，根据题意确定所需绳子段数，结果向上取整。 （2）步骤 2：定起点，根据“奇动偶定”原则，确定绳子固定端的挂钩。 （3）步骤 3：绕滑轮，从固定端开始，由内向外依次绕过每个滑轮，避免交叉。 （4）步骤 4：标方向，标注拉力方向，检查是否符合“改变 / 不改变方向”的要求。 5.简单机械作图的相关类型 （1）画杠杆力臂类 ①已知力；②画力臂。 （2）画力类 ①已知力臂；②根据力与力臂的关系，画力。 （3）画最小力类 ①支点与力的作用点连线是最长力臂；②不知道最小力的作用点时，杠杆上离支点最远的点是最小力的作用点。 （4）滑轮组绕线拉力方向确定类 在竖直方向上，如果拉力方向和物体移动方向相同，从动滑轮挂钩开始；如果拉力方向和物体移动方向相反，从定滑轮挂钩开始。 （5）滑轮组绕线水平方向类 根据水平方向要求，确定开始绕线的滑轮。 （6）滑轮组绕线动滑轮上绳子段数可知类 如果能够通过计算能够确定动滑轮上绳子段数，然后按照奇动偶定绕线即可。 （7） 滑轮组绕线定动滑轮个数不等类 如果定动滑轮个数不等，从个数少的滑轮开始绕线。 一、画杠杆力臂类 1．请在图中画出拉力F的力臂。 2．小王在体育课上做俯卧撑，若将他的身体看作杠杆，脚尖作为支点，简化模型如图所示，点为重心，请画出的力臂。 3．如图所示为钓鱼竿钓鱼的示意图，O为支点，请画出的力臂； 二、画力类 4．如图，作出杠杆动力臂l1对应的动力F1和阻力F2的示意图。 5．如图所示，根据动力臂和阻力画出杠杆的动力的示意图和阻力臂。 6．按要求作图（请保留作图痕迹）：请在图中作出杠杆静止时对应的力和的力臂。 三、画最小力类 7．如图所示用杠杆OA提升重物G，为使杠杆OA在图示位置能保持静止，请画出作用在A点的最小力F及其力臂l。 8．ABC是一硬棒，在硬棒B点挂一个重物G，要求施加一个最小的力F，使硬棒在如图所示位置平衡。请在图中画出该力F的示意图（保留作图痕迹）。 9．如图所示，在A点挂一小球G，要求在B点施加一个最小的力，使杠杆AOB在图示位置平衡，请在图中画出最小力F和小球的重力G。 四、滑轮组绕线拉力方向确定类 10．如图工人用滑轮组提升材料按要求完成作图； 11．工人向下拉绳来提升重物。请用笔画线代替绳子画出滑轮组的绕线方法。 12．请按要求作图：如图所示，站在地面上的工人利用滑轮组向下拉绳提起物体，请在图中画出最合理的绳子绕法。 五、滑轮组绕线水平方向类 13．站在地面上的人正在使用滑轮组向右拉动物体，在图中画出最省力的绕线方法。 14．拉鱼的车子陷入泥中，司机利用滑轮组将车从泥中拉出。请在图中画出最省力的绕法。 15．如图所示的滑轮组，要用最小的拉力拉动水平地面上的重物，请用笔画线代替绳子画出正确的绕绳方法。 六、滑轮组绕线动滑轮上绳子段数可知类 16．作图：用滑轮组提升重45N的物体，绳子能够承受的最大拉力为20N，假设动滑轮重、摩擦均不计。 17．用如图的滑轮组使重物升高1m时，自由端可移动3m的距离。画出该滑轮组的绕绳方式。    18．如图所示，要使拉力为物体重的一半，请在图中画出绳子的正确绕法。（滑轮重、绳重、摩擦不计）    七、滑轮组绕线定动滑轮个数不等类 19．用如图所示的滑轮组将一个物体用最省力的方法匀速提升，请在图中画出最省力的滑轮组的绕绳方法。 20．在建筑工地上，小鹏想用如图所示的滑轮组，用最省力的方式将重物从地面提升到楼顶，请你用笔画线代替绳子，画出绳子的绕法。 21．如图所示，请画出利用滑轮组以最省力的方式提升重物的绕线方法。 2 / 14 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一、画杠杆力臂类 1．请在图中画出拉力F的力臂。 【答案】 【解析】从支点O向F的作用线作垂线，用虚线表示，O点到垂足之间的垂线段就是拉力F的力臂l，在该垂线段旁标注字母l。 2．小王在体育课上做俯卧撑，若将他的身体看作杠杆，脚尖作为支点，简化模型如图所示，点为重心，请画出的力臂。 【答案】 【解析】力臂是支点到力的作用线的垂直距离，过支点作作用线的垂线，到垂足之间的垂线段就是所求的力臂，标注该垂线段为即可。 3．如图所示为钓鱼竿钓鱼的示意图，O为支点，请画出的力臂； 【答案】 【解析】沿​竖直向下的方向，延长得到的作用线，过支点向的作用线作垂线，支点到垂足之间的垂线段，就是​的力臂，最后标注垂直符号与即可。 二、画力类 4．如图，作出杠杆动力臂l1对应的动力F1和阻力F2的示意图。 【答案】 【解析】阻力是重物对杠杆的拉力，作用点在杠杆上，方向竖直向下；由动力臂的右端，作垂直于动力臂的直线，与杠杆的交点为力的作用点，方向斜向右上方，据此作图。 5．如图所示，根据动力臂和阻力画出杠杆的动力的示意图和阻力臂。 【答案】 【解析】解：力臂是支点到力的作用线的距离，如L2所示为F2的力臂；过L1的下端点作L1的垂线，与杠杆的交点为动力作用点，根据杠杆平衡，动力F1方向向下，如图所示： 6．按要求作图（请保留作图痕迹）：请在图中作出杠杆静止时对应的力和的力臂。 【答案】 【解析】过支点O做力作用线的垂线段，则线段为力的力臂；过力臂末端，作垂直于直线，与杠杆OA的交点为力作用点，方向斜向右上方，如图： 三、画最小力类 7．如图所示用杠杆OA提升重物G，为使杠杆OA在图示位置能保持静止，请画出作用在A点的最小力F及其力臂l。 【答案】 【解析】根据杠杆平衡条件 可知，当阻力和阻力臂不变时，动力臂越长，动力越小。 支点为，动力作用在点，因此支点到作用点的连线是最长的动力臂，连接，标记为，就是所求力臂。 重物使杠杆绕顺时针转动，因此动力需要阻碍杠杆转动，方向垂直于向上。过点作的垂线，箭头向上，标记该力为，即为所求最小力。 8．ABC是一硬棒，在硬棒B点挂一个重物G，要求施加一个最小的力F，使硬棒在如图所示位置平衡。请在图中画出该力F的示意图（保留作图痕迹）。 【答案】 【解析】根据杠杆平衡条件可知，当阻力（重物的拉力）和阻力臂固定时，动力臂越长，动力越小，因此要找最长动力臂得到最小力。 本题中硬棒绕固定点A转动，A为支点，杠杆上离A最远的点是C点，因此最长动力臂就是A到C的连线AC；重物G使杠杆绕A顺时针转动，动力需要阻碍杠杆转动，因此在C点作垂直于AC、斜向上方的力，就是所求的最小力F。 9．如图所示，在A点挂一小球G，要求在B点施加一个最小的力，使杠杆AOB在图示位置平衡，请在图中画出最小力F和小球的重力G。 【答案】 【解析】杠杆在图示位置平衡，阻力G与阻力臂OA一定，由杠杆平衡条件可知，在阻力与阻力臂一定时，动力臂越大，动力越小，由图示可知，OB是最大动力臂，与OB垂直斜向下的动力F最小；小球受到的重力的方向总是竖直向下的，作用在小球的重心（中心）。 四、滑轮组绕线拉力方向确定类 10．如图工人用滑轮组提升材料按要求完成作图； 【答案】 【解析】人站在高台上向下拉绳子，可以借助自身的体重（身体微微下蹲或后仰）来帮助施力，感觉更轻松、更稳定。因此将绳子起点固定在定滑轮挂钩，依次绕过动滑轮、定滑轮，即可得到符合要求的绕线。 11．工人向下拉绳来提升重物。请用笔画线代替绳子画出滑轮组的绕线方法。 【答案】 【解析】由图可知使用该滑轮组是为了省力和改变力的方向。工人站在地面上向下拉绳来提升重物，所以由2段绳子承担物重，是最省力的绕绳方法，根据“奇动偶定”原则绕绳方法如下图所示 。 12．请按要求作图：如图所示，站在地面上的工人利用滑轮组向下拉绳提起物体，请在图中画出最合理的绳子绕法。 【答案】 【解析】对由一个动滑轮和一个定滑轮组成的滑轮组，可绕线方法有两股和三股两种，两种方法都达到了省力的目的，但拉力的方向不同，有三股绕线的方法拉力方向向上；有两股绕线的方法拉力方向向下，根据题意要用向下的力提升重物可知，是用两股绕线的这种方法。绳子由定滑轮下端开始，绕过动滑轮，再绕过定滑轮，另一端在人的手中。如图所示： 五、滑轮组绕线水平方向类 13．站在地面上的人正在使用滑轮组向右拉动物体，在图中画出最省力的绕线方法。 【答案】 【解析】滑轮组的省力情况取决于承担动滑轮拉力的绳子的段数，段数越多越省力，如图所示为最省力绕线方法： 14．拉鱼的车子陷入泥中，司机利用滑轮组将车从泥中拉出。请在图中画出最省力的绕法。 【答案】 【解析】图中只有一个动滑轮，要求最省力，绳子先系在动滑轮的固定挂钩上，然后绕过左边的定滑轮，再绕过动滑轮。如图所示： 15．如图所示的滑轮组，要用最小的拉力拉动水平地面上的重物，请用笔画线代替绳子画出正确的绕绳方法。 【答案】 【解析】如图所示的滑轮组，要用最小的拉力拉动水平地面上的重物，则动滑轮上绳子的段数要最多，一定一动组成的滑轮组，动滑轮上最多可绕3段绳子，绳子先系在动滑轮的右挂钩上，然后绕过右边的定滑轮，再绕过动滑轮，如图所示： 六、滑轮组绕线动滑轮上绳子段数可知类 16．作图：用滑轮组提升重45N的物体，绳子能够承受的最大拉力为20N，假设动滑轮重、摩擦均不计。 【答案】 【解析】根据题意，动滑轮重、绳重和摩擦均不计时，承担物重的绳子段数为 故需要三段绳子提升；n=3为奇数，根据“奇动偶定”的原则，绳子起始端应系在动滑轮的挂钩上，然后再向定滑轮绕线，如下图所示： 17．用如图的滑轮组使重物升高1m时，自由端可移动3m的距离。画出该滑轮组的绕绳方式。    【答案】   【解析】重物升高1m时，绳子自由端可移动3m的距离，说明与动滑轮相连的绳子股数 故先从动滑轮上面的钩子上开始绕绳，向上经过动滑轮后再绕过动滑轮，作图如下：    18．如图所示，要使拉力为物体重的一半，请在图中画出绳子的正确绕法。（滑轮重、绳重、摩擦不计）    【答案】   【解析】根据题意，使拉力为物体重的一半，说明用两段绳子承担物重，从定滑轮的下挂钩开始绕起，依次绕过下面的动滑轮、上面的定滑轮，滑轮组绕法如图所示：    七、滑轮组绕线定动滑轮个数不等类 19．用如图所示的滑轮组将一个物体用最省力的方法匀速提升，请在图中画出最省力的滑轮组的绕绳方法。 【答案】 【解析】【小题1】由图可知，该滑轮组由上方的定滑轮组（包含两个滑轮）和下方的动滑轮组组成。在使用滑轮组提升重物时，承担物重的绳子段数越多，拉力就越小，也就越省力，根据滑轮组的规律可知，n最多为3，从动滑轮开始连接。 20．在建筑工地上，小鹏想用如图所示的滑轮组，用最省力的方式将重物从地面提升到楼顶，请你用笔画线代替绳子，画出绳子的绕法。 【答案】 【解析】要使滑轮组最省力，需要承担物重的绳子段数最多。该滑轮组由两个定滑轮和一个动滑轮组成，人站在左边定滑轮的下面拉绳子，为了达到最省力的效果，绳子的起始端应固定在动滑轮上。这样绕线后，承担物重的绳子段数为3段，是此滑轮组能达到的最多段数，从而实现最省力的提升方式。绕法如下：将绳子一端系在动滑轮的挂钩上，然后依次绕过右边的定滑轮、动滑轮、左边的定滑轮，最后由人向下方拉动绳子。如图所示： 21．如图所示，请画出利用滑轮组以最省力的方式提升重物的绕线方法。 【答案】 【解析】以最省力的方式提升重物，需要动滑轮上绳子股数最多。观察滑轮组可以发现动滑轮数量比定滑轮多一个，因此为了完美利用上两个动滑轮，应从定滑轮开始绕线，如图所示： 2 / 14 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $