第14讲简单机械杠杆五要素和平衡条件1．杠杆的五要素和平衡条件定义一根硬棒，在力的作用下绕着______转动的硬棒叫做杠杆五要素支点如图所示，杠杆绕着_____，用字母____表示动力如图所示，使杠杆______的力，用字母____表示阻力如图所示，_____杠杆转动的力，用字母____来表示动力臂如图所示，从支点到_______的_____，用字母l1表示阻力臂如图所示，从支点到_______的_____，用字母l2表示探究杠杆平衡条件探究过程实验前调节杠杆两端的平衡螺母，使杠杆在水平位置平衡，目的是消除杠杆自身重力对实验的影响，实验中使杠杆在水平位置平衡，目的是方便从杠杆上直接读出力臂结论动力×动力臂=阻力×阻力臂F1l1=F2l2说明为了消除实验中错误的结论：动力×支点到动力作用点的距离=阻力×支点到阻力作用点的距离，可用弹簧测力计代替一侧钩码斜拉杠杆【提示】画力臂：（1）先在杠杆示意图上确定出支点.（2）画出动力作用线和阻力作用线；（3）最后从支点向力的作用线引垂线.2.杠杆的分类力臂关系力的关系距离关系实例省力杠杆L1___l2F1____F2省力，____距离羊角锤、起子、撬棒等费力杠杆L1____l2F1______F2_____，省距离钓鱼竿、起重机的吊臂、镊子等等臂杠杆L1____l2F1____F2不省力，不费力天平、定滑轮等【提示】省力杠杆必然费距离，省距离杠杆必费力，既省力又省距离的杠杆是不存在的.滑轮比较分类定滑轮动滑轮滑轮组11\n示意图定义中间的轴________的滑轮和重物一起_______的滑轮定滑轮、动滑轮组合成滑轮组实质_______杠杆动力臂为阻力臂倍的杠杆特点不能__________但是能改变_________能省_________的力，但不能改变________在不考虑绳子重及滑轮重和摩擦力的情况下，F＝__________.距离的关系_____________________________________【提示】判断滑轮组绳子段数n的方法：可以在定滑轮与动滑轮之间画一条虚线，数一下与动滑轮相连的绳子的段数是几段，则n就是几.如图甲、乙所示.斜面与轮轴斜面轮轴示意图定义一个与水平面成一定夹角的倾斜平面由____和_____组成，能绕共同轴线转动的_________叫做轮轴；半径较大的是轮，半径较小的是轴特点省力机械能够连续旋转的______，支点就在______，轮轴在转动时轮与轴有相同的___________应用螺旋、楼梯、盘山公路等方向盘、水龙头、扳手【提示】轮轴不一定是省力机械，主要取决于动力作用在轮还是轴. 11\n命题点1 杠杆 (2022·雅安)请作出图中：①物体A所受重力G的示意图；②力F的力臂l.画力臂是力学作图题中的一个难点，但做力臂也是有一定的规律可循，即一定点(支点)，二画线(力的作用线)，三从支点向线引垂线． 1．(2022·巴中)如图所示，杠杆处于平衡状态，如果在物体A和B下端同时挂一个相同质量的钩码，下列判断正确的是（）A．杠杆不能平衡，左端下沉B．杠杆不能平衡，右端下沉C．杠杆仍能平衡D．无法判断2．(2022·南充)如图所示，物体重G＝50N，OB＝0.4m，OA＝1m，使杠杆在水平位置平衡时，F1的力臂L1＝________m，F1＝________N．(杠杆重忽略不计)3．(2022·泸州)如图所示，足够长的均匀木板已调节到水平平衡状态．在支点O的两边分别有做相向匀速直线运动的甲、乙两玩具电动小车，当重为4N的甲车位于支点右边距支点3m处时，为保持木板平衡，重为6N的乙车应在支点左边距支点________m处，如果甲车速度为0.15m/s，则乙车的速度应为________m/s才能保持木板平衡始终不被破坏．(车未到支点O前)4．如图所示为钓鱼竿钓鱼的示意图，O为支点，F1表示手对钓鱼竿的作用力，F2表示鱼线对钓鱼竿的拉力，请在图中画出力F1、F2的力臂L1、L2.命题点2 杠杆的分类 (2022·宜宾)如图所示，以下杠杆中属于费力杠杆的是（）11\n A．活塞式抽水机抽水 B．拦道木升起 C．手推车 D．羊角锤拔钉子根据杠杆平衡条件，要判断杠杆是否省力，关键在于动力臂和阻力臂的长短关系．首先应找准支点，并明确动力和阻力，然后过支点作动力臂和阻力臂，最后再根据动力臂和阻力臂的长短关系判断是省力杠杆还是费力杠杆，即动力臂比阻力臂长的为省力杠杆，动力臂比阻力臂短的为费力杠杆．5．室内垃圾桶平时桶盖关闭防止垃圾发出异味，使用时用脚踩踏板，桶盖开启．根据室内垃圾桶的结构示意图(如图所示)可确定（）A．桶中只有一个杠杆在起作用，且为省力杠杆B．桶中只有一个杠杆在起作用，且为费力杠杆C．桶中有两个杠杆在起作用，且都是省力杠杆D．桶中有两个杠杆在起作用，且一个是省力杠杆，一个是费力杠杆6．(2022·广安)如图所示是一种新型圆规，它一脚的末端装有吸盘，使用时利用________的作用可将其固定在黑板上．作图时，转动手柄便可在黑板上画出漂亮的圆，圆规在使用过程中相当于简单机械中的________(填“省力杠杆”或“费力杠杆”)．命题点3 滑轮 (2022·汕尾)如图所示，用下列装置提升同一重物，若不计滑轮自重及摩擦，则最省力的是（）点拨：对动滑轮或物体进行受力分析，可得如下示意图，则有2F1＝G、F2＝G、3F3＝G、2F4＝G，可见，F3最小．11\n滑轮组的计算技巧：先对动滑轮进行受力分析，再找出动力与阻力之间的关系，最后利用平衡力的知识求解．7．(2022·遂宁)用如图所示的四种简单机械，将同一物体从低处匀速搬到高处，在不计机械自重及摩擦的情况下，最省力的是（）8．(2022·泸州)如图所示，水平桌面的右端固定一定滑轮，轻质小盘通过一根绕过定滑轮的细绳与桌面上重为4N的木块相连．当小盘内放有重为0.5N的砝码时，木块保持静止状态，这时木块受到的摩擦力大小为________N；当小盘内放有重为0.6N的砝码时，木块正好做匀速直线运动；当小盘内放上重为0.7N的砝码时，木块受到的摩擦力大小为________N．木块的运动状态________(填“会”或“不会”)发生改变．(不计绳重及绳与滑轮的摩擦)9．(2022·巴中)根据题中所给出的滑轮，请在图中用画线方法画出绕法．(要求所给的滑轮都利用)命题点 探究杠杆的平衡条件探究杠杆平衡条件实验是简单机械中的一个重要探究实验，是中考考查的重点内容，其主要考点为：杠杆水平调节的方法和目的、实验结论的得出、杠杆平衡条件的应用等． (2022·攀枝花)在探究“杠杆平衡条件”的实验中：(1)将杠杆的中点挂在支架上，调节杠杆两端螺母使杠杆在水平位置平衡，目的是________________．(2)杠杆平衡后，小英同学在图甲所示的A位置挂上两个钩码，可在B位置挂上________个钩码，使杠杆在水平位置平衡．11\n(3)如图乙所示，取下B位置的钩码，改用弹簧测力计拉杠杆的C点，使杠杆在水平位置平衡．当弹簧测力计由位置1转至位置2的过程中，杠杆在水平位置始终保持平衡，测力计示数将________________．(4)完成实验后，小英利用杠杆的平衡条件来测量杠杆的质量：①如图丙所示，将杠杆的B位置挂在支架上，在B的右侧挂质量为m的钩码，前后移动钩码的位置，使杠杆在水平位置平衡．②用刻度尺测出此时钩码悬挂位置E到B的距离L1和________的距离L2.③根据杠杆的平衡条件，可以计算出杠杆的质量m杆＝________(用题目中所给物理量表示)．(1)杠杆的平衡条件：动力×动力臂＝阻力×阻力臂，公式表达为：F1l1＝F2l2；(2)调节杠杆在水平位置平衡的目的：①可以直接从杠杆上读出力臂的大小，便于测量力臂；②还可以消除杠杆重力对实验的影响或使杠杆自重的力臂为零；(3)在探究杠杆的平衡条件时，实验数据至少测量三组，这样才能够使实验结论具有说服力，不具有偶然性．(5)小明通过实验探究得出了杠杆的平衡条件是：动力乘以支点到动力作用点的距离等于阻力乘以支点到阻力作用点的距离．请利用图中的实验器材证明小明的观点是错误的．写出简要的实验步骤及实验现象．一、选择题1．(2022·邵阳)如图所示，下列工具属于费力杠杆的是（）A.开瓶起子 B.镊子C.钢丝钳 D.独轮车2．(2022·乐山)重为G的均匀木棒竖直悬于O点，在其下端施一水平拉力F，让棒缓慢转到如图中虚线所示位置．在转动的过程中（）A．动力臂逐渐变大B．阻力臂逐渐变小C．动力F逐渐变大D．动力F逐渐减小11\n 3．如图所示，一根轻质硬木杆，A端通过细绳竖直地挂有一重50N的物体，该物体放在水平地面上；在B点施加了一个竖直向下的力F.已知OA＝15cm，OB＝5cm，F＝30N．则重物对水平地面的压力为（）A．80NB．60NC．40ND．20N4．(2022·广元)如图甲所示，一个平衡的杠杆，左端挂有充足气的篮球和套扎在气针尾端的气球，右端为钩码．将气针头插入篮球中，气球膨胀，此时杠杆如图乙所示，下列分析不正确的是（）A．图甲中，杠杆左右两边所受拉力的力臂相等B．图乙中，气球的体积越大，它受到的浮力也越大C．图乙中，杠杆的左端上翘是因为气球受到的浮力增大D．实验过程中，杠杆左端所挂物体的总重始终不变5．(2022·雅安)工人们为了搬运一个笨重的机器进入厂房，他们设计了如图所示的四种方案(机器下方的小圆表示并排放置的圆形钢管的横截面)．其中最省力的方案是（）6．(2022·巴中)如图所示，O为杠杆MN的支点，OM∶ON＝3∶4，物块A和B分别挂在M、N两端，杠杆恰好平衡，已知物块A、B的体积之比为2∶1，则A、B两物体物质的密度之比是（）A．3∶2B．4∶3C．2∶3D．3∶4 7．(2022·凉山)如图所示，杠杆处于平衡状态，如果将物体A和B同时向靠近支点的方向移动相同的距离，下列判断正确的是（）A．杠杆仍能平衡11\nB．杠杆不能平衡，左端下沉C．杠杆不能平衡，右端下沉D．无法判断二、填空题8．(2022·内江)使用动滑轮可以________，但不能改变动力的方向；使用定滑轮不能省力，但可以改变动力的________．9．(2022·绵阳)如图所示的杠杆是________(填“省力”或“费力”)杠杆，图中O为支点，F1的力臂l1，F2的力臂l2，当杠杆平衡时，F1与F2定量关系式为________． 10．(2022·攀枝花)如图所示，物体A重5N，放在水平桌面上，通过绳子和滑轮连接重为4N的物体B，此时物体A恰能向右匀速运动．若物体A上加一个水平向左的拉力F，使物体A沿桌面水平向左匀速运动，则所加拉力的大小为________N．(不计绳子、滑轮的质量以及绳子与滑轮间的摩擦)11．(2022·攀枝花)如图，在水平拉力F的作用下，物体匀速向右运动的距离为L，水平面对物体的摩擦力为f，则额外功表达式为________． 三、作图题12．(2022·凉山)如图所示的杠杆中，已知动力F1和阻力臂L2，请你作出动力臂L1和阻力F2.13．(2022·铜仁)请在图中画出滑轮组最省力的绕法．四、实验探究题14．(2022·南充)如图是利用铁架台、带有刻度的匀质杠杆、细线、数量足够且每个重力均为1N的钩码等实验器材探究“杠杆平衡条件”的实验．11\n(1)实验前，将杠杆的中点置于支架上，当杠杆静止时，发现杠杆左端较低，这时应将平衡螺母向________(填“左”或“右”)端调节，直到杠杆在水平位置平衡．(2)在A点悬挂三个钩码，要使杠杆在水平位置平衡，需在B点悬挂________个钩码；取走悬挂在B点的钩码，改用弹簧测力计在C点竖直向下拉，当杠杆在水平位置平衡时，弹簧测力计的拉力为________N；若弹簧测力计仍在C点，改变拉力的方向，斜向右下方(如图虚线方向)拉弹簧测力计，使杠杆仍在水平位置平衡，则弹簧测力计的示数将________(填“大于”“等于”或“小于”)1N.15．(2022·扬州)“低头族”长时间低头看手机，会引起颈部肌肉损伤．当头颅为竖直状态时，颈部肌肉的拉力为零，当头颅低下时，颈部肌肉会产生一定的拉力．为了研究颈部肌肉的拉力与低头角度大小的关系，我们可以建立一个头颅模型来模拟实验．如图甲所示，把人的颈椎简化成一个支点O，用1kg的头颅模型在重力作用下绕着这个支点O转动，A点为头颅模型的重心，B点为肌肉拉力的作用点．将细线的一端固定在B点，用弹簧测力计拉着细线模拟测量肌肉的拉力，头颅模型在转动过程中，细线拉力的方向始终垂直于OB，如图乙所示，让头颅模型从竖直状态开始转动，通过实验记录出低头角度θ及细线拉力F的数据，如下表：低头角度θ/°015304560细线拉力F/N07.314.020.225.0(1)设头颅质量为8kg，当低头角度为60°时，颈部肌肉实际承受的拉力是________N.(2)在图乙中画出细线拉力的示意图．(3)请解释：为什么低头角度越大，颈部肌肉的拉力会越大？答：________________________________________________________________________.(4)请你就预防和延缓颈椎损伤提出一个合理化的建议：________________________________________________________________________.五、计算题16．(2022·临沂)如图所示是某建筑工地用吊车提升大理石板的示意图．已知大理石的密度是2.8×103kg/m3，每块大理石板的规格为50cm×50cm×2cm，升降机吊框的重力是600N．不计滑轮和钢丝绳的重力，不计摩擦，g取10N/kg.则：(1)一块大理石板平放在水平地面上时对地面的压强是多少？11\n(2)如果该吊车钢丝绳能承受的最大拉力是10000N，则该吊车一次最多能匀速提升多少块大理石板？(3)在某次提升作业中，吊车钢丝绳的拉动速度是0.1m/s，则在2min内吊车能将大理石板提升多高？第七单元 简单机械 功与功率 机械效率第14讲 简单机械考点解读考点1 1.固定点O 转动的点 O 转动 F1 阻碍 F2 动力作用线 距离 阻力作用线 距离 2.＞ ＜ 费 ＜ ＞ 费力 ＝ ＝ 考点2 固定不动 移动 等臂 2 省力 省力 动力的方向 一半 动力的方向 G s＝h s＝2h s＝nh考点3 轮 轴 简单机械 杠杆 轴线 转速各个击破例1 例2 B 例3 C题组训练 1.B 2.0.5 40 3.2 0.14. 5.D 6.大气压 费力杠杆 7.D 8.0.5 0.6 会 9.11\n实验突破例 (1)便于测量力臂 (2)3 (3)先变小后变大 (4)O到B 拓展训练 (5)实验步骤：在杠杆左端某处挂3个钩码；用弹簧测力计竖直向上拉动杠杆，记下弹簧测力计的示数F1；弹簧测力计斜向上拉动杠杆，记下弹簧测力计的示数F2，实验现象：F2＞F1.整合集训1．B 2.C 3.C 4.A 5.C 6.C 7.C 8.省力 方向 9.省力 F1l1＝F2l2 10.4 11.4FL－fL 12. 13. 14.(1)右 (2)2 1 大于 15.(1)200 (2) (3)人低头的角度越大，G的力臂越大 (4)尽量减小低头的角度(或不要长时间低头做事，低头时间久了要抬头休息) 16.(1)大理石板的体积V＝50cm×50cm×2cm＝5000cm3＝5×10－3m3.大理石板的底面积S＝50cm×50cm＝2500cm2＝0.25m2.每块大理石的质量m＝ρV＝2.8×103kg/m3×5×10－3m3＝14kg.一块大理石板对水平地面的压力F＝G＝mg＝14kg×10N/kg＝140N．一块大理石平放在水平地面上对地面的压强p＝F/S＝＝560Pa.(2)升降机一次能提起的大理石块数n＝＝＝210块．(3)大理石上升的速度v大理石＝＝＝m/s.在2min内吊车将大理石板提升的高度h＝v大理石t＝m/s×2×60s＝4m.11
