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机械与人复习(一)


第十章

机械与人

第一部分 简单机械

要点聚焦
本课时涉及的知识点有:认识杠杆并会画力臂, 杠杆的平衡条件,杠杆的应用,定滑轮、动滑轮和 滑轮组的作用。 从中考命题看,上述考点常以填空、选择、作 图、实验和计算题型出现。

本课知识与浮力、压强、运动和力、功与能等 都有密切的联系,考

查学生综合分析能力。

课前热身
支点 1.在图6-1-1所示的杠杆中,O是____,若设F1是动力,则F 2 阻力 动力臂 阻力臂 是____,OA是______,OB是______.

图6-1-1

定滑轮 动滑轮 2.旗杆顶端的小轮是______,起重机吊钩上的铁轮是______ , 缝纫机脚踏板是____.(填“杠杆”、“定滑轮”或“动滑轮”) 杠杆

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3.如图6-1-2所示杠杆,在杠杆B点挂上一个重为8 N的物体, 4 要使杠杆平衡,在A 端至少要加__N的力,力的方向是 竖直向下 ________.

图6-1-2 4.使用定滑轮时,沿不同方向拉绳子的自由端,所用拉力 相等 相等 大小____,这 是因为它的力臂____.由此可见定滑轮特点 不改变力的大小但可改变力的方向 等臂杠杆 是_______________________________,实质是________.

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100 5.如图6-1-3所示,若人手拉力F=50 N,则货物重____ 50 N(不考虑动滑 轮和摩擦),A钩所受的拉力为__ N,B钩所 100 受的拉力为____N.

图6-1-3

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6.某个动滑轮重20N,用它提着一个重为180N的物体匀 100 速上升,则绳子自由端的拉力为___ N.(不考虑摩擦) 7.如图6-1-4所示,物重为250 N,每个滑轮重50 N,当物 100 体被匀速提起时,加在绳子自由端的拉力F为___ N,当 物体上升2 m,则绳子自由端在竖直方向移动了 __m. 6

图6-1-4

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8.下列关于杠杆说法中,正确的是( D) A.杠杆只可以是直的 B.杠杆的支点可以不在杠杆上 C.杠杆的长度等于动力臂和阻力臂之和 D.以上答案都不对 9.关于滑轮组的叙述,较全面的是(C ) A.一定省力,又能改变力的方向 B.一定省力,但不能改变力的方向 C.有时既能省力,又能改变力的方向,有时可以省力,但 不能改变力的方向 D.肯定可以改变力的方向,省力与否要具体分析

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10.在“研究杠杆的平衡条件”实验中: 水平 ①实验前要调节杠杆两端的平衡螺母,使杠杆在____位置 从杠杆上方便地读出或测量出力臂 平衡,这样做是 为了______________________________. 若发现杠杆左端低、右端高,这 时应将两端的螺母都向 右 __移. ②杠杆的支点通过杠杆的重心,这样做的目的是 使重力作用线通过支点,力臂为0 ,不影响杠杆平衡条件 ________________________________________________。 ③实验中,我们是根据测得的数据,通过计算 动力×动力臂和阻力×阻力臂 ___________________________才归纳出杠杆的平衡条件 是_________________________________________。 动力 ×动力臂=阻力×阻力臂(F1L1=F2L2 )

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11.在图6-1-5中画出各力的力臂.

课前热身
12.使用一滑轮组吊起重物,若拉绳子的力为200 N,重物 1000 提起1 m,绳子的自由 端移动5 m,那么物重为____ N。 请画出该滑轮组的装配图。要求拉力方向向上。(滑轮重、 绳重和摩擦均不计)

实验表明,使用滑轮组吊重物时,若动滑轮重和磨擦不计,动滑 轮被几股绳子吊起,所用力就是物重的几分之一即 F= 1 G n 思考题: 在左图所示的滑轮组中,

分析:图中吊起动滑轮的绳子股数为5
(a)若动滑轮重G/不计,拉力F是多少?

F G/

1 F= 5 G (b)若动滑轮重G/不能忽略,那么图中的拉

力F应等于多少?
G
1 F= 5 (G+G/)

典型例题解析
【例1】如图6-1-6所示,前后两人抬一个大而均匀的重木箱上 楼. 图6-1-6

①作出木箱的受力示意图 ②以木箱重心为支点,画出每个力的力臂.比较两人用力 F前 < F后. ③要使两人用力相等,应怎样抬? 【答案】①见图6-1-7 ②见图6-1-7,F前<F后 ③抬成水平状 态 图6-1-7

典型例题解析
【例2】如图6-1-11所示,一个直杠杆可绕轴O转动,在直杆的 中点挂 一重物,在杆的另一端施加一个方向始终保持水平的力 F,将直杆从竖直位置慢慢抬起 到水平位置过程中,力F大小 的变化情况是( A) A.一直增大 B.一直减小 C.先增大后减小 D.先减小后增大

图6-1-11

*【例3】如图6-1-12所示,O 为杠杆AB的 支点,OA:OB=2:3.物块甲和乙分别挂在 杠杆AB两端,杠杆平衡。已知物块甲、乙 体积之比为2:1, 物块甲的密度ρ甲=6.0×103kg/m3 . 则物块乙的密度ρ乙= kg/m3 .
A O B 6-1-12 甲 乙

答案: 8.0×103kg/m3 .

方法小结
在认识杠杆的基础上,重点理解力臂的概念,会画杠杆 的力臂。 作力臂的一般程序是:确定支点、动力和阻力;画两个 力的作用线(必要时作用线可用虚线延长);从支点向两力的 作用 线作垂线(标明垂足),用大括号标注出相应的力臂。 力臂可在杠杆上,也可不在杠杆上,通 过支点的力的力 臂为0。

杠杆平衡是指杠杆在力的作用下保持静止或匀速转动状 态,杠杆平 衡时需满足的条件是:F1L1=F2L2。 L1、L2分别是动力臂和阻 力臂,找准力臂是解决杠杆平 衡条件的关键。 根据杠杆平衡条件可将杠杆进行分类:省力杠杆、费力 杠杆、等臂杠杆。

方法小结
滑轮 可分为定滑轮和动滑轮,它们都是变形杠杆。 定滑轮实质是等臂杠杆,特点是不省力但可改变力的方 向;动滑轮实质是动力臂是阻力臂2倍的省力杠杆,特点是 可省一半力,但不能改 变力的方向。
将定滑轮和动滑轮组合起滑轮组既可省力又可改变力的 方向。 F 省力的特点是: F动= n ,距离特点是:S绳=nS物。


在 解决杠杆和滑轮问题时,经常会与压强、浮力、运动、 功和能等知识来联系,要求学生平时训练中加强 综合分析能 力的培养。

课时训练
动力臂是阻力臂2倍的省力杠杆 1.动滑轮实质上是_____________________________,使 用动滑轮的优点是 可以省一半力 _____________,缺点是 不可改变施力方向 _________________.

定滑轮 2.起重机吊物体上升所用的滑轮中,既有_______又有 动滑轮 滑轮组 ______,统称为_______.
3.如果使用杠杆是为了省力,那么l1> 2;如果为了省 距 __l 离,则F1> 2.由此可见,不论使用哪种杠杆都不能既 __F 省力 省距离 ____又______.

课时训练
4.在下列机械中,①羊角锤②钓鱼竿③天平④钢丝钳⑤筷 子⑥理发剪刀⑦普通剪刀⑧铁匠剪刀⑨缝纫机的脚踏板⑽ 铡草用的铡刀 ⑾镊子⑿铁锹⒀道钉撬⒁定滑轮⒂动滑轮, 它们中属于省力杠杆的是 ①④⑧ ⑽ ⒀ ⒂ 属于费力杠杆 ③⑦ ⒁ 的是 ②⑤⑥⑨ ⑾ ⑿ 属于等臂杠杆的是 . 5.如图6-1-13所示,轻质杠杆OA可绕O点转动,OA=0.3 m, OB=0.2 m, 在A点处挂一个质量为2 kg的物体G,在B点处 加一个竖直向上的力F,杠杆 在水平位置平衡,则物体G 的重力大小为____19.6 N,F大小为____29.4 N.

图6-1-13

课时训练
6.如图6-1-14所示是自卸车的示意图,车厢部分可视为杠杆, 则下列分析正确的是( ) C A.B点是支点,液压杆施加的力是动力,货物重力是阻力 B.B点是支点,物体A放在车厢前部可省力 C.C点是支点,物体A放在车厢后部可省力 D.C点是支点,物体A放在车厢前部可省力

图6-1-14

课时训练
7.如图6-1-15所示,水平桌面上放一重100 N的物体A,A与桌面 的摩擦力为40 N, 当用力F拉绳子的自由端使A匀速运动时,拉 力F的大小为(不计滑轮摩 擦及重力)(A) A. 20 N B. 50 N C. 60 N D. 70 N

图6-1-15

课时训练
8.如图6-1-16所示,滑轮重、绳重、摩擦力均忽略不计,利用 两个滑轮提升同一重物,哪种组合最省力( C)

图6-1-16

课时训练
9.如图6-1-17所示,杠杆处于平衡状态,若在两边的钩码下面, 再各挂一个同样的钩码, 则( B ) A.杠杆仍保持平衡 B.杠杆B端下降 C.杠杆A端下降 D.无法判断

图6-1-17

课时训练
10.一杠杆在阻力F1与动力F2作用下平衡.如图6-1-18所示,若 F1和 F2大小及方向均保持不变, 将它们的作用点向支点移动相同的距离,则( B ) A.杠杆仍保持平衡 B.杠杆向右倾斜 C.杠杆向左倾斜 D.不能确定

图6-1-18

课时训练
11.一根直杆可绕轴O转动,在直杆的中点挂一重物,在杆的另 一端施加一个方向始终 杠杆垂直的力F,如图6-1-19所示,当 直杆从竖直位置慢慢抬到水平位置的过程中,力 F的大小变化 情况应是( A ) A.一直增大 B.一直减小 C.先增大后减小 D.不变

图6-1-19

课时训练
12.如图6-1-20所示,杠杆OA可绕支点O转动,B处挂一重物 G,A处用 一 竖直力F.当杠杆和竖直墙之间夹角逐渐增大时, 为了使杠杆平衡,则( D ) A. F大小不变,但F<G B. F大小不变,但F>G C. F逐渐减小,但F>G D. F逐渐增大,但F<G

图6-1-20

课时训练
13.请画出图6-1-21和图6-1-22中杠杆所受力的力臂.

图6-1-21

15.下列杠杆中,属于省力杠杆的是 A 天平 B 镊子 C 钓鱼竿

( D ) D 铡刀

课时训练
15.做“研究杠杆平衡条件”实验前,发现杠杆左端低于右端, 右 右 应将杠杆左端的螺母向__移动,右端的螺母向__移动,才能 使杠杆在水平位 置平衡,当在A处挂2个钩码后(见图6-1-22), 4 欲使杠杆平衡,应在B处挂 __个钩码;若拿掉B处钩码,改在 竖直向上 C处用弹簧测力计沿________ 方向拉,当弹簧测力计示数为 ____N才能使杠杆平衡.(所有钩码 质量均匀50 g) 2.94

图6-1-22

课时训练
*16.有一根1 m长的均匀木棍,左端挂6 kg的物体,右端挂8 kg 的物体①要使木棍平衡,支点应选在什么位置?②如果两端 再各加2 kg的物体,应怎样移动支点的位置?

【答案】①距左端0.57 m②向左移动约0.014 m


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