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第九讲 简单机械
知识精讲
1、杠杆和滑轮
定义：一根硬棒，在力的作用下绕着 转动，这根硬棒叫做杠杆
支点：杠杆可以绕其 （如图中的0点）
动力：使杠杆 的力（如图中的 F1）
阻力： 杠杆转到的力（如图中的F2）
动力臂：从支点到 的距离（如图中的l1）
阻力臂：从支点到 的距离（如图中的l2）
杠杆平衡条件：动力×动力臂=阻力×阻力臂，即F1l1=F2l2
2、杠杆的分类：
杠杆分类 力臂关系 力的关系 特点 实例
省力杠杆 L1 l2 F1 F2 省力，非距离 羊角锤、起子、撬棒等
费力杠杆 L1 l2 F1 F2 费力，省距离 钓鱼竿、起重器的吊臂、镊子、筷子等
等壁杠杆 L1 l2 F1 F2 不省力，不费力 天平、定滑轮等
滑轮
分类 比较 示意图 定义 实质 特点 拉力F与物重G的关系 拉力F移动的距离s与物体上升高度h的关系
定滑轮 轴固定不动的滑轮 等壁杠杆 不能省力但是能改变力的方向
动滑轮 和重物一起移动的滑轮 省力杠杆 能省一半的力，但不能改变力的方向
滑轮组 定滑轮、动滑轮组合成滑轮组 既可以省力又可以改变力的方向
【方法指导】
（1）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.
（2）物体上升距离与绳子自由端移动的距离的关系：
实验——探究杠杆的平衡条件
【常考命题点】
1. 杠杆平衡状态的判断
2. 选择杠杆中点为支点的原因（消除杠杆自重对实验的影响）
3. 实验前，杠杆平衡的调节（杠杆向右倾斜时，向左调节平衡螺母;杠杆向左倾斜时，向右调节平衡螺母）
4. 调节杠杆使其在水平位置平衡的目的（①便于精确地测量力臂;②使杠杆重心落在支点上，消除杠杆自重对杠杆平衡产生的影响）
5. 多次实验的目的（只做一次实验得出的结论往往具有偶然性，不具普遍性）
6. 另一端用弹簧测力计，使弹簧测力计拉力的方向竖直向上或向下的目的（直接可从弹簧测力计上读出拉力的大小，便于测量拉力的力臂）
7. 弹簧测力计的拉动方向的改变与弹簧测力计示数的变化（拉力力臂变小，由杠杆平衡条件知弹簧测力计示数变大）
8. 杠杆两端受力变化时，杠杆再平衡的判断
9. 实验数据的分析
10.力和力臂的大小计算
11.生活中杠杆的应用及杠杆类型的判断
12.实验结论：杠杆的平衡条件：动力×动力臂=阻力× 阻力臂
例1：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.
为了便于测量力臂要将如图甲所示杠杆调节在水平位置平衡，应将平衡螺母适当往 （选填"左"或"右"）调;
（2）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，由此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. 取平均值减少误差 B. 使实验结论具有普遍性
（3）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"）;
（4）如图戊所示，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"）;
（5）在生活、生产中经常应用到杠杆的平衡条件，例如用天平测量物体的质量，某次用天平测量物体质量时，如图己所示，则物体的质量为 g.
重难点1：简单机械作图
【考情分析】简单机械的相关作图命题方向包括以下几种：一是画出杠杆力臂;二是画出杠杆中最小的力；三是滑轮组绳子的绕法.
例1：如图是一种活塞式抽水机的示意图.其中手柄AOB是一个杠杆，杠杆在动力F，的作用下绕O点匀速转动，请在图中画出杠杆在 B点受到阻力的示意图和 F1的力臂.
方法归纳：
（1）画力臂的方法技巧
口诀："一找点，二画线，三作垂线段，四标长和短".
步骤 方法
一找点 首先在杠杆的示意图上，确定支点0
二画线 用虚线画出动力作用线和阻力作用线的延长线
三作锤段线 从支点0向力的作用线引垂线，作出垂足，则从支点到垂足的距离就是力臂
四标长和短 最后用双箭头标出力臂，在中间标上字母l1或l2，分别表示动力臂或阻力臂
（2）画杠杆最小动力的方法技巧
① 寻找最大动力臂的方法∶当动力作用点确定后，支点到动力作用点的线段即为最大动力臂;动力作用点没有规定时，应看杠杆上哪一点离支点最远，则这一点到支点的距离即为最大动力臂.
②作最小动力的方法∶找到最大动力臂后，过作用点作动力臂的垂线段;根据动力和阻力使杠杆移动的方向相反，确定动力的方向，即为最小力的方向.
重难点2：杠杆平衡条件的应用、动态杠杆
【考情分析】杠杆平衡条件，动态杠杆的应用多在选择题、填空题中呈现，有时也会在计算题中涉及，主要是应用杠杆平衡条件进行相关的判断和计算.
例2：如图，用一个始终水平向右的力F，把杠杆OA从图示位置缓慢拉至水平的过程中，力 F的大小将（ ）
A.变大 B.不变 C.变小 D.不能确定
方法归纳
杠杆平衡的判断方法
处于平衡状态的杠杆，如果其中的力或力臂发生变化，往往会导致杠杆失去平衡而转动，而转动的方向朝向哪边呢 可以由杠杆的平衡条件来判断.
当F1l1>F2l2时，杠杆沿 F1 的方向转动;当F1l1l（2）两种情况的动态杠杆分析方法
支点在中间的动态杠杆
当支点两边的力臂发生增大的变化时，增大量大的那边就下沉;当支点两边的力臂发生减小变化时，减小量小的那边就下沉.
支点在一侧的动态杠杆
解答此类题时，主要找特殊点：
①杠杆转到水平位置时，阻力臂达到最大值;
②当动力的作用线经过支点时，动力臂为零，分析时可视为最小值判断.
【真题训练】
1．如图，以下有关于杠杆的说法正确的是（　　）
A．甲：该图是剪铁皮的剪子，它在使用时属于费力杠杆
B．乙：该图是扳手，它在使用时，省力的同时也省距离
C．丙：该图为医用镊子，在使用过程中属于费力杠杆
D．丁：该图是实验前杠杆的状态，要想使杠杆在水平位置平衡，需要将杠杆的右侧平衡螺母向左调节
2．下列关于杠杆的说法中，正确的是（　　）
A．杠杆必是一个直棒 B．杠杆一定要有支点
C．使用杠杆可以省功 D．作用在杠杆上的动力和阻力一定是反方向的
3．下列杠杆能平衡的是（杆重和摩擦均不计）（　　）
A． B．
C． D．
4．如图所示的杠杆始终处于水平平衡状态。在拉着弹簧测力计的提环，从图中的A位置缓慢地移动到B位置的过程中，弹簧测力计的示数会（　　）
A．不断增大 B．不断减小
C．先减小后增大 D．先增大后减小
5．如图，作用在轻质杠杆端且始终与杠杆垂直的动力F，将杠杆从OA位置匀速转到OB位置，在这个过程中（　　）
A．动力臂先变大后变小 B．阻力臂大小始终不变
C．动力先变大后变小 D．动力先变小后变大
6．如图所示，作用在杠杆一端且始终与杠杆垂直的力F，将杠杆缓慢地由位置A拉至位置B，在这个过程中，力F的大小将（　　）
A．不变 B．变小
C．变大 D．先变大后变小
7．如图所示，轻质杠杆OA中点悬挂一重G＝60N的物体，在A端施加一个竖直向上的力F，保持F的方向不变，将杠杆从A位置匀速提到B位置的过程中，力F将（　　）
A．变大 B．不变 C．变小 D．无法确定
8．如图所示，一根铁棒在水平拉力F的作用下，以O点为转轴，由竖直逆时针匀速转向水平位置的过程中，动力F与动力臂L的大小变化（　　）
A．F增大，L增大 B．F减小，L减小
C．F增大，L减小 D．F减小，L增大
9．如图所示，作用在B点的力是600N，要使这个杠杆平衡则加在A点的力的方向和大小应是（　　）
A．竖直向上的150N的力 B．竖直向上的200N的力
C．竖直向下的150N的力 D．竖直向下的450N的力
10．如图所示，要将一圆柱体重物推上台阶，最小的作用力应是（　　）
A．F1 B．F2 C．F3 D．F4
11．如图，弹簧秤挂一个定滑轮，定滑轮的重力是0.1牛顿，用细线拴一个重力是100牛的物体，细线绕定滑轮后在另一端挂一个重力是0.1牛的小球，当静止时弹簧秤的读数是（　　）
A．100.1牛 B．0.2牛 C．0.15牛 D．0.3牛
12．如图所示，不计绳重和摩擦，沿三种不同的方向拉绳使物体匀速上升，所用的力分别是F1、F2、F3，则（　　）
A．F1最大 B．F2最大
C．F3最大 D．三个力一样大
13．如图所示，在水平拉力F作用下，使重40N的物体A匀速移动5m，物体A受到地面的摩擦力为5N，不计滑轮、绳子的重力及摩擦，下列关于拉力F及其拉力做功说法正确的是（　　）
A．拉力为10N B．拉力为20N
C．拉力做的功为50J D．拉力做的功为100J
14．如图所示，在竖直向上大小为10N的力F的作用下，物体A沿竖直方向匀速上升，已知物体A上升速度为0.2m/s，不计滑轮重、绳重与滑轮间摩擦，则物体的重力大小和滑轮上升的速度分别为（　　）
A．20N 0.4m/s B．20N 0.1m/s
C．5N 0.4m/s D．5N 0.1m/s
15．简单机械在我们的生活中应用很广泛。下面是使用简单机械匀速提升同一物体的四种方式（不计机械重和摩擦），其中不省力的是（　　）
A． B． C． D．
16．请在图中画出动力F1的力臂和阻力F2。
17．如图所示杠杆中，O为支点，请画出图中力F1和F2的力臂L1和L2。
18．如图所示，轻质杠杆的A点挂一重物G，绳受的拉力为F2，O为杠杆的支点。请在杠杆的端点B处画出使杠杆保持静止的最小的力F1的示意图，并作出F2的力臂l2。
19．如图所示，小明用羊角锤拔铁钉，请画出在A点施加最小动力F的示意图及其力臂L。
20．如图所示是用杠杆提起重物的示意图，请画出拉力F的力臂。
21．如图所示，小明在地面用滑轮组提升重物，请用笔画线代替绳子在图中画出最省力的绳绕法．

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