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(共46张PPT)
第十二讲　简单机械
第1课时　杠杆　滑轮
必备知识 夯根基
实验探究 提素养
重点难点 释疑难
聚焦湖南中考 模拟
思维导图 建体系
思维导图 建体系
必备知识 夯根基
一、杠杆
1.杠杆:在________的作用下能绕着____________转动的一根硬棒。
2.五要素:
(1)支点:杠杆可以绕其转动的点O。
(2)动力:使杠杆__________的力F1。
(3)阻力:__________杠杆转动的力F2。
(4)动力臂:从支点到________________的距离l1。
(5)阻力臂:从支点到________________的距离l2。
3.平衡状态:杠杆__________或__________转动。
4.杠杆的平衡条件:_____________。
　力　
　固定点　
　转动　
　阻碍　
　动力作用线　
　阻力作用线　
　静止　
　匀速　
　F1l1=F2l2　
5.生活中的三类杠杆:
杠杆 力臂 力 特点 应用举例
等臂杠杆 l1=l2 F1=F2 不省力也不费力 天平
省力杠杆 l1>l2 F1开瓶器
费力杠杆 l1F2 ________________ 筷子、船桨、
扫帚、食品夹、镊子
　省力费距离　
　费力省距离　
二、滑轮
种类 定滑轮 动滑轮 滑轮组
图形
定义 轴固定不动 轴随物体运动 动滑轮和定滑轮的组合
种类 定滑轮 动滑轮 滑轮组
实质 __________杠杆 ____________________ ______杠杆 ——
特点 可以_______________, 但不能__________ 可以__________,但不能__________________ 可以__________和
改变_____________
s与h 的关系 _________ __________ __________
　等臂　
　动力臂是阻力臂2倍
的　
　改变力的方向
　省力　
　省力　
　改变力的方向　
　省力　
　力的方向　
　s=h　
　s=2h　
　s=nh　
【教材图片解读】
1.【画一画】杠杆的力臂
画出自行车的刹车手柄的动力的力臂。
答:
2.【填一填】杠杆综合
如图是建筑工人常用的独轮车,独轮车使用时是一个__________杠杆;若车厢和砖头所受的重力G=1 000 N,由图可知人手向上的力至少为_________N才能使车的支撑脚离开地面;为了更省力,可以将砖块放在离人________(选填“远”或“近”)一些的位置。
　省力　
　300　
　远　
3.【辨一辨】滑轮
A装置是________滑轮,使用它的目的是____________________。
B装置是________滑轮,使用它的目的是______________。
C装置中,若不计绳重与摩擦,物重G=10 N,动滑轮重为2 N,则拉力F=_______N;若重物G升高0.2 m,则绳端移动的距离为________m。
　定　
　改变用力的方向　
　动　
　可以省力　
　4　
　0.6　
实验探究 提素养
主题　探究杠杆的平衡条件
核心解读
【实验装置】
【考点解读】
1.实验中选择杠杆的中点作为支点,其目的是消除______________对实验的影响。
2.实验前调平衡:杠杆左侧高时,平衡螺母向________调,右侧高时,平衡螺母向________调。
3.使杠杆在水平位置平衡,目的是便于__________________________。
4.实验需要多次改变钩码的个数和挂钩的位置,其目的是______________(选填“减小误差”或“寻找规律”),使结论更具__________性。
5.结论:杠杆平衡时,动力×____________=阻力×____________,用字母表示为
_____________。
6.如图中,当F1l1>F2l2时,杠杆_______端会下沉,当杠杆右端上升时,则F1l1______F2l2 。
　杠杆自重　
　左　
　右
　直接在杠杆上读出力臂　
　寻找规律　
　普遍　
　动力臂　
　阻力臂　
　F1l1=F2l2　
　右　
　<　
【示范案例】在探究“杠杆平衡的条件”实验中,所用的实验器材有:杠杆(每小格均等长)、铁架台、刻度尺、细线和若干个重为1 N的钩码。
[基础探究]
(1)若将如图甲所示调节杠杆在水平位置平衡,应将平衡螺母适当往________(选填“左”或“右”)调。
(2)实验前调节杠杆在水平位置平衡,目的是便于______________。
　右　
　测量力臂　
(3)杠杆调节好后,进行了三次实验,实验情景如图乙、丙、丁所示,以两边钩码的重力分别为动力F1和阻力F2,对应的力臂为l1和l2,实验数据如表,由此分析可得杠杆的平衡条件为:_______________________________________。
实验中进行多次实验的目的是_______(选填“A”或“B”)。
A.取平均值减小误差
B.使实验结论具有普遍性
实验序号 F1(N) l1(cm) F2(N) l2(cm)
乙 2 15 1 30
丙 2 15 3 10
丁 3 20 2 30
　F1l1=F2l2(动力×动力臂=阻力×阻力臂)　
　B　
(4)将如图丁所示杠杆两边的钩码各撤掉1个,则杠杆______________(选填“保持平衡”“左端下沉”或“右端下沉”)。
(5)如图所示是某个学生利用弹簧测力计做的某次实验情景,已知杠杆每格长
5 cm,请将弹簧测力计的示数填入表中。
上述实验数据不符合杠杆平衡条件,出现问题的原因是_____________________
__________。
实验 序号 动力 F1/N 动力臂 l1/m 阻力 F2/N 阻力臂
l2/m
1 ________ 0.15 3.0 0.10
　3.8　
　弹簧测力计没有竖直
向下拉　
　左端下沉　
[创新拓展]
(6) 如图所示,用细绳竖直向上拉,使杠杆在水平位置平衡,则拉力F为_______N;保持杠杆平衡,将细绳转到虚线位置时,拉力F大小将__________(选填“变大”“不变”或“变小”)。
　1　
　变大　
(7)某同学将此装置改装成了一个杠杆液体密度计,该装置可测量小桶内液体的密度。如图所示,将容积为20 mL的小桶挂在M点,调节平衡螺母使杠杆水平平衡,已知OM=OA=5 cm,则杠杆密度计的“0刻度”线应在______(选填“O”或“A”)点,将待测液体倒满小桶,在杠杆右端挂上重物并调节至N点位置时,杠杆刚好水平平衡。重物质量为10 g,ON=15 cm,N点位置应标注的密度刻度值是_______g/cm3,改装后杠杆右端的密度刻度线_______(选填“是”或“不是”)均匀分布的。(g取10N/kg)
　O　
　1.5　
　是　
重点难点 释疑难
考点1　杠杆的相关作图
【示范题1】(2025·遂宁中考)如图(a),拉行李箱时,可将行李箱视为杠杆,图(b)是其简化图,O为支点,A为行李箱的重心。请在图(b)中画出重力的示意图以及拉力F的力臂l。
答:
【提分必备】
(1)杠杆力臂的画法
(2)找杠杆“最小力”的方法
①原理:根据F1=知,在F2、l2一定时,要使F1最小,应使l1最大。
②找最大动力臂:动力作用点确定时,支点和动力作用点的连线为最大动力臂;动力作用点没有确定时,杠杆上距离支点最远的点和支点的连线为最大动力臂。
③作最小动力:过动力作用点作最大动力臂的垂线即为动力作用线,动力和阻力使杠杆绕支点转动的方向相反,据此确定动力方向。
【失分盲点】
(1)力臂要用大括号或箭头表示出来,并标注符号,不能有遗漏。
(2)画力时,不要漏画力的方向。
【变式训练】(2025·湖南模拟)如图甲是按压式订书机,其中ABO可视为一个杠杆,简化示意图如图乙,O点为支点,B点为阻力点,请在图中画出装订时作用在A点的最小动力FA及其力臂lA的示意图。
答:
考点2　杠杆平衡条件的应用
【示范题2】(2025·湖北中考)如图为坐式推肩训练器。健身杆能绕O点处的轴上下转动,配重片可增减,人在座椅上双手紧握把手竖直向上推杆以锻炼肩部肌肉。下列说法正确的是( )
A.此健身杆是费力杠杆
B.手推N处时,配重越重用力越小
C.配重相同时,推N处比推M处费力
D.若改变M处推力方向,力臂始终不变
C
【提分必备】
1.杠杆的动态平衡:根据杠杆平衡条件,当力和力臂中一个量或两个量发生变化时,F1l1=F2l2始终成立,据此分析其他量的变化情况。
2.计算动力或阻力:根据F1l1=F2l2,已知其中的三个量,计算第四个物理量。
3.判断杠杆是否平衡:
若F1l1=F2l2,杠杆平衡;
若F1l1≠F2l2,杠杆向力与力臂乘积大的方向偏转。
【变式训练】
1. (2025·扬州中考)如图是兄弟二人抬水的场景,扁担相当于杠杆,若以哥哥的肩为支点,弟弟对扁担的作用力是动力,哥哥将水桶悬挂点向自己移动一段距离,动力臂__________,阻力臂__________,弟弟对扁担的作用力__________(填变化情况)。
　不变　
　变小　
　变小　
2.(2024·安徽中考)如图甲所示,用核桃钳夹核桃时,用力握紧手柄即可夹碎核桃。将上部的手柄ABC简化为如图乙所示的杠杆,若F1=20 N,l1=10 cm,l2=4 m,忽略杠杆自身的重力,则F2的大小为________N。
　50　
考点3　滑轮和滑轮组
【示范题3】(2025·湖南模拟)高速铁路的输电线都绷得直直的,以保障列车电极与输电线的良好接触。如图为输电线的牵引装置工作原理图,钢绳通过滑轮组悬挂配重为4 000 N的坠砣,若某段时间内坠砣下降了20 cm,不计滑轮和钢绳自重、摩擦,则( )
A.A、B都是动滑轮
B.A是动滑轮,B是定滑轮
C.输电线P端向左移动了10 cm
D.输电线P端受到的拉力为2 000 N
C
【变式训练】(2024·湖南模拟)如图所示的滑轮为________(选填“动”或“定”)滑轮;若不计滑轮重及细绳和滑轮间的摩擦,用竖直向上的拉力F=________N,可以匀速提升滑轮下重为100 N的物体。
　动　
　50　
聚焦湖南中考 模拟
基础达标
题组1　杠杆的相关作图
1.(2024·长沙中考) 为撬起大石头,小明以O为支点架好撬棒,如图所示。他在A点用最小的力撬起大石头,请画出这个力的示意图。
答:
2.(2023·衡阳中考)桔槔是中国古代用于灌溉或汲水的一种器具,是杠杆的一种应用,如图甲所示。图乙是桔槔的简化示意图,请在图乙中作出水桶所受重力示意图,并画出动力的力臂l1。
答:
3.(2025·娄底二模)如图甲是《水浒传》中风雪山神庙的情节,林冲用长枪挑着酒葫芦在雪中行走,其简化图如图乙所示。O为肩膀处的支点,A为左手握枪处,请在图乙中画出作用在A点的最小动力F1及酒葫芦受到的重力。
答:
题组2　杠杆的分类
4.(2025·长沙中考)下列属于费力杠杆的是( )
C
5. (2025·长沙二模)如图所示是常用的核桃夹,当用力摁住C点夹核桃时,可把____
点看作支点,此时核桃夹可看作__________杠杆。
　A
　省力　
6.(2023·湘潭中考)(1)如图,轻质杠杆保持平衡,O为支点。请在图中画出力F的力臂l;
(2)这是一个__________(选填“省力”或“费力”)杠杆。
答:
　省力　
题组3　杠杆平衡条件的应用
7. (2025·娄底三模)如图是吊车起吊货物的结构示意图,伸缩撑杆为圆弧状,工作时它对吊臂的支持力始终与吊臂垂直,使吊臂绕O点缓慢转动,从而将货物提起。下列说法正确的是( )
A.吊臂是一个省力杠杆
B.使用这种吊车,好处是可以少做功
C.匀速顶起吊臂的过程中,伸缩撑杆的支持力大小保持不变
D.匀速顶起吊臂的过程中,伸缩撑杆的支持力渐渐变小
D
8.(2023·株洲中考)图甲为多人赛艇。划桨时,桨可绕侧舷上的固定轴转动,从而使赛艇运动。图乙为划桨时桨的简化平面图,其中O为固定轴,AB为赛艇的运动方向,桨上OC长为0.8 m,OD长为2 m,F1为人划桨的力,F2为水对桨的作用力。
(1)划桨时,桨对水的作用力大小__________(选填“大于”“等于”或“小于”)水对桨的作用力大小。
(2)桨为__________(选填“省力”或“费力”)杠杆。请写出一种与桨类型相同的杠杆:__________。
(3)已知图乙中F2为200 N,F1与CD的夹角θ=30°,F1、F2均与AB平行。要划动桨,
F1至少为_________N。(sin30°=0.5,不考虑桨的重力)
　等于　
　费力　
　筷子　
　500　
题组4　滑轮和滑轮组
9.(2023·常德中考)如图所示,小明组装了甲、乙两种滑轮,用来提升同一物体,G物=200 N(不计绳重、轮重和摩擦),要使物体竖直匀速提升2 m。下列说法中正确的是( )
A.F甲=200 N,并向上移动4 m
B.F甲=100 N,并向上移动2 m
C.F乙=200 N,并向上移动1 m
D.F乙=400 N,并向上移动1 m
D
10.(2025·湘西州模拟)某同学利用滑轮组提升一重物,请在图中画出绳子最省力的绕法。
答:
11.(2023·长沙中考)如图,小明用一个动滑轮和几个相同的杠铃片自制了一个健身器,已知动滑轮的质量为5 kg,每个杠铃片的质量为10 kg。不计绳重和摩擦,g取10 N/kg,小明通过握杆竖直向上匀速拉动绳子提升杠铃片的过程中,求:
(1)杠铃片在0.5 s内上升0.2 m,杠铃片的速度;
(2)动滑轮下挂着两个杠铃片,握杆对绳子拉力的大小;
(3)动滑轮下挂着四个杠铃片,杠铃片上升了0.1 m,在此过程中
握杆对绳子的拉力做的功。
解:(1)杠铃片上升的速度
v===0.4 m/s;
(2)每个杠铃片的重力
G=mg=10 kg×10 N/kg=100 N,
每个动滑轮的重力
G动=m动g=5 kg×10 N/kg=50 N,
不计绳重和摩擦,当动滑轮下挂两个杠铃片,握杆对绳子的拉力F=(2G+G动)
=×(2×100 N+50 N)=125 N;
(3)不计绳重和摩擦,动滑轮下挂着四个杠铃片,杠铃片上升了0.1 m,在此过程中握杆对绳子的拉力做的功W=4Gh+G动h=4×100 N×0.1 m+50 N×0.1 m=45 J。
题组5　探究杠杆的平衡条件
12.(2024·湖南中考)小明和小洁一起做“探究杠杆的平衡条件”实验,实验室提供了如图所示杠杆(支点为O)、支架、10个钩码(每个重0.5 N)。
(1)如图甲所示,实验开始前,应向_______端调节平衡螺母,使杠杆在水平位置平衡;挂上钩码后,每次都要让杠杆在水平位置平衡,这样做是为了便于直接读取_____________;
(2)小明取2个钩码,挂在支点左侧某处,再取4个钩码挂在支点的________侧进行实验,使杠杆在水平位置平衡后,记录下数据;
　右　
　力臂的大小
　右　
(3)完成三次实验后分析数据,他们得出了杠杆的平衡条件。表格中主要呈现了第3次实验数据。小明在第3次实验的基础上,在支点左侧20.0 cm处继续加钩码直到F1为3.5 N,如图乙所示,但发现此时用剩下的3个钩码无法让杠杆再次在水平位置平衡。小洁想利用现有器材帮助小明完成F1为3.5 N的第4次实验,她应该通过___________________
___________________________________________________________, 使杠杆再次在水平位置平衡(请结合具体数据进行说明,可保留一位小数)。
实验次数 动力F1/N 动力臂l1/cm 阻力F2/N 阻力臂l2/cm
1 … … … …
2 … … … …
3 2.5 20.0 2.0 25.0
　调节左侧钩码的位
置大约在10.7 cm,右侧钩码数量为3个,右侧钩码的位置在25.0 cm　
能力提升
13.(2025·湖南中考)某兴趣小组了解到人长时间过度低头易对颈椎肌肉造成伤害,为研究颈椎肌肉产生的拉力大小与人低头角度变化之间的规律,设计并组装了一套如图甲所示的装置。印有头颈部照片的内盘与有刻度的固定外盘圆心均在O点,内盘可绕O点转动,以O点为支点,将整个头颈部简化为杠杆模型。θ表示人低头的角度,在A点通过细线悬挂一个重为2 N的物体模拟头颅重力,用细线垂直OB对B点施加的拉力F1模拟颈椎肌肉产生的拉力,细线对A点的拉力大小为F2。实验中通过拉力传感器测出内盘上的头颈部在不同位置平衡时F1的大小,实验数据如表所示。
物体的重力/N 2
θ的大小/° 0 15 30 45 60
拉力传感器 的示数/N 0 3.22 6.22 8.80 10.78
(1)请画出图乙中F2的力臂l(保留作图痕迹)。
答:
(2)分析表格中的数据可知,颈椎肌肉产生的拉力随人低头的角度增大而_______,
对颈椎肌肉的影响就越大。
(3)若某中学生头颅的重力为50 N,请根据表格中的数据,计算该学生低头角度为45°时,颈椎肌肉产生的拉力大小是_________N。
(4)请你结合以上分析,从保护颈椎肌肉的角度提出一条合理建议:____________
______________。
　增大
　220　
　减少低头的
时间和角度　
本课结束

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