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(共41张PPT)
第十二章　简单机械
第1节　杠杆　滑轮(5分)
考点清单
杠杆
考点 1
◎通过实验探究，知道杠杆的平衡条件；了解杠杆的应用。
1. 杠杆的基本知识
定义 在力的作用下能绕①______转动的 一根硬棒
图示
固定点
五要素 ②______ 杠杆可以绕其转动的点(如图中的 O点)
③______ 使杠杆转动的力(如图中的F 1)
④______ ⑤________杠杆转动的力(如图中 的F2 )
动力臂 从支点O到⑥____________的距离(如图中的l1 )
阻力臂 从支点O到⑦____________的距离(如图中的l2 )
支点
动力
阻力
障碍
动力F1作用线
阻力F2作用线
2. 杠杆的平衡条件
(1)杠杆平衡：当杠杆在动力和阻力作用下⑧______时，我们就认为杠杆平衡了。
(2)杠杆的平衡条件：⑨__________________________，即F1l1＝F2l2。
静止
动力×动力臂＝阻力×阻力臂
3. 杠杆分类及应用
名称 力臂 力 特点 应用举例
省力杠杆
l1⑩___ l2
F1＜F2 省力， ______ 撬棒，铡刀、动滑轮、羊角锤、钢丝钳、手推车、花枝剪刀等
费力杠杆
l1 ___ l2 F1 __ F2 费力， ______ 船桨，起重臂、理发的剪刀、钓鱼竿、筷子、镊子等
11
14
＞
费距离
<
＞
省距离
名称 力臂 力 特点 应用举例
等臂杠杆 l1 ____ l2 F1 __ F2 不省力， ____
____ 天平、定滑轮、跷跷板等
17
注：既省力又省距离的杠杆是不存在的。
＝
＝
不省
距离
考点 2
滑轮
◎通过实验探究，会使用简单机械改变用力的大小和方向。
定滑轮 定滑轮 滑轮组
图示
定义 轴固定不动的滑轮 轴可以随被吊物体一起运动的滑轮 由定滑轮和动滑轮组合而成的装置
实质 等臂杠杆 动力臂是阻力臂2倍的省力杠杆 ——
动力F和阻力G的关系
F＝ ____
F＝ ____
F＝ ____
特点 改变力的方向，但不省力 省力，但 _____改变力的方向 既可以省力，又可以改变力的方向
拉力移动距离s与阻力移动距离h的关系
s＝ ____
s＝ ____
s＝ ____
21
22
23
24
G
不能
h
2h
2h
考点 3
斜面和轮轴
1. 斜面：斜面是一种省力、 _______的简单机械．如盘山公路。
2. 轮轴：由具有共同转动轴的大轮和小轮组成．如门轴、水龙头、汽车方向盘等。
25
费距离
教材图片解读
命题点：杠杆类型的判断、大或减小
摩擦力的方法
1.如图所示为我国古代建造宫殿移动大木料的情景，左边的人所使用的撬棒相当于________杠杆；大木料下放置小圆木是为了________摩擦。
省力
减小
命题点：滑轮的特点
2.如图所示是小明帮爷爷吊重物的情景，图中使用的是___(选填“定”或“动”)滑轮，孩子被提起，他的重力势能______(选填“变大”、“变小”或“不变”)．如果爷爷要小明把重200 N的重物拉到三楼，不考虑绳重和摩擦，则小明所用的拉力为_____ N。
定
变大
200
命题点：定滑轮与动滑轮的特点
3.滑轮在生活中有着广泛的应用．如图甲所示，升国旗时，旗杆顶端使用的是______(选填“定滑轮”或“动滑轮”)，它可以改变力的 ______(选填“方向”或“大小”)，如图乙所示，电动起重机吊钩处使用的是______(选填“定滑轮”或“动滑轮”)，它可以改变力的______(选填“方向”或“大小”)。
定滑轮
方向
动滑轮
大小
命题点：斜面及其特点
4.如图所示，山区的公路一般都修成盘山公路，这是因为盘山公路相当于简单机械中的______，使用它可以省______。
斜面
力
杠杆
常考类型剖析
类型 一
考向1　杠杆作图
例1　 如图所示的撬棒，O为支点，P为石头的重心，请画出动力F的力臂l和石头所受重力G的示意图。
例1题图
【解析】过石头的重心沿竖直向下的方向画一条带箭头的线段，并标出符号G；过支点作垂直于动力作用线的垂线段，即为动力臂l，如答图所示。
例1题答图
G
l
例2　 如图所示，硬质杠杆AOB上挂一重物G，O为支点，请你在杠杆AOB上作出使重物在图示位置静止时的最小力F及力臂L。
例2题图
F
L
1．画已知力的力臂
(1)找点：首先在杠杆的示意图上确定支点O；
(2)画线：从支点O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；
(3)最后用箭头标出力臂长度，在旁边标上字母l1或l2，表示动力臂或阻力臂。
导
方
法
指
2．画最小力
(1)动力作用点要选在杠杆上距支点最远处；
(2)连接动力作用点和支点(用虚线) ；
(3)以动力作用点为垂足，作动力作用点与支点连线的垂线；
(4)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。
考向2　杠杆平衡条件相关计算
例3　 小金将长为0.6米、质量可忽略不计的木棒搁在肩上，棒的后端A挂一个40牛的物体，肩上支点O离后端A为0.2米，他用手压住前端B使木棒保持 水平平衡，如图所示，小金的质量为50千克， 则此时手压木棒的力大小为______牛，肩对 木棒的支持力大小为______牛，人对地面的 压力大小为______牛(g＝10牛/千克)。
例3题图
【解析】 根据题意可知杠杆支点在人的肩膀上，杠杆受到的阻力F2＝40 N，阻力臂长L2＝0.2 m，动力臂L1＝L－L2＝0.6 m－0.2 m＝0.4 m．根据杠杆平衡条件F1L1＝F2L2，可得手压木棒的力F1＝20 N；木棒受到物体和人的总压力为F压＝F1＋F2＝40 N＋20 N＝60 N，肩膀对木棒的支持力与木棒对肩膀的压力为相互作用力，即支持力F支＝F压＝60 N；人的总重力G＝mg＝50 kg×10 N/kg＝500 N，人对地面的压力为F人＝G＋F物＝500 N＋40 N＝540 N.
【答案】　20　60　540
考向3　动态杠杆分析
例4　如图所示，杠杆处于平衡状态且刻度均匀，各钩码的质量相等，如果在杠杆两侧挂钩码处各增加一个质量相等的钩码，杠杆会(　　)
A. 右端下沉　　　　　　B. 左端下沉
C. 处于平衡状态 D. 无法判断
例4题图
B
变式题1　(移动距离问题)如例4题图所示，杠杆处于平衡状态且刻度均匀，各钩码的质量相等，若使杠杆两边钩码同时向远离杠杆支点的方向移动相同距离，杠杆会 (　　)
A. 右端下沉 B. 左端下沉
C. 处于平衡状态 D. 无法判断
A
例5　如图所示，用方向不变的力F，将杠杆从A位置匀速提升到B位置的过程中，F的大小变化情况是(　　)
A. 逐渐变大
B. 逐渐变小
C. 保持不变
D. 无法判定
例5题图
C
1．支点在中间的杠杆
当支点两边的力臂与力的乘积发生变化后，乘积大的那边下沉．
2．支点在一侧的动态杠杆
用杠杆提升重物时，利用杠杆平衡条件F＝ G 和控制变量法，抓住不变的量，分析变量之间的关系。
导
方
法
指
滑轮组相关计算
类型 二
例6　如图所示，用甲、乙两滑轮匀速向上提升两重物，物重均重为600 N，不计动滑轮重及摩擦，绳子的拉力F甲为________N；F乙为________N。若将重物提高1 m，则甲滑轮绳子的自由端移动的距
离为________m；乙滑轮绳子的
自由端移动的距离为________m。
例6题图
200
300
3
2
变式题2　如图所示，用F＝10 N水平拉力，使重为100 N的物体A向左移动4 m，已知物体受地面的摩擦力为物重的0.2倍，则物体所受摩擦力的大小为________N，拉力做功为________J。
变式题2图
20
80
1．滑轮组中绳子股数n的确定：n可以通过“隔离法”来确定，如下图所示，在动滑轮和定滑轮之间画一条虚线，有几段绳子通过动滑轮(或者有几段绳子与动滑轮相连)，n就等于几。
导
方
法
指
2．竖直方向拉力与物重的关系：不计摩擦及机械自重时F＝ G；忽略绳重及摩擦时F＝ (G＋G动)。
3．水平方向拉力与摩擦力的关系：F＝ f。
实验突破
实 验
探究杠杆的平衡条件
1. 杠杆平衡状态的判断(杠杆处于静止状态就说其平衡，与力臂是否水平无关)
2. 实验前杠杆平衡的调节 (左高左调，右高右调。注意：实验过程中不能再调节平衡螺母)
点
命
题
3. 实验开始需调节杠杆在水平位置平衡的目的
(1)使杠杆重心落在支点上，排除杠杆自重对杠杆平衡产生的影响
(2)方便读出力臂
4. 弹簧测力计的使用和读数
5. 弹簧测力计从竖直拉杠杆变成倾斜拉杠杆，测力计示数的变化(拉力力臂变小，弹簧测力计示数变大)
6. 实验数据分析
7. 根据杠杆平衡条件分析计算
(1)在杠杆平衡时，两边增减钩码后杠杆是否平衡以及杠杆再平衡的条件
(2)计算力或力臂的大小
8. 多次实验的目的(使实验结论具有普遍适用性)
9. 生活中杠杆的应用以及杠杆类型的判断
实验结论：
杠杆平衡的条件，动力乘以动力臂等于阻力乘以阻力
臂，用公式表示为：F1l1＝F2l2。
例　 在探究“杠杆平衡条件”的实验中，采用了如图甲所示的实验装置：
例题图
(1)实验前，小明同学发现实验装置处于如图甲所示的状态，使用时，首先应将杠杆两端的平衡螺母向_____(选填“左”或“右”)调节，使杠杆在水平位置平衡，这样做的好处是________________；
【解析】(1)如图甲，杠杆的右端上翘，无论左端或右端的平衡螺母都要向上翘的右端移动；实验时调节杠杆使其在水平位置平衡的好处是便于测量力臂；
右
便于测量力臂
(2)一实验小组在正确操作过程中，得出的实验数据如表所示．小明同学分析实验数据后认为杠杆平衡的条件是：动力＋动力臂＝阻力＋阻力臂；小华同学分析实验数据后认为杠杆平衡的条件是：动力×动力臂＝阻力×阻力臂．两个同学都认为自己是对的，对方是错误的。那么你认为他们中正确的应该是_______同学。原因是_____________；
动力F1/N 动力臂l1/cm 阻力F2/N 阻力臂l2/cm
2 5 5 2
3 6 6 3
4 2 2 4
3 4 2 6
3 6 9 2
4 4 2 8
【答案】小华　后3组实验数据与小明的结论不符，但所有数据与小华的结论相符　
(3)把图乙中A点的钩码取下，在A点用弹簧测力计施加一个竖直向下的拉力F时，杠杆仍能在水平位置平衡，如图丙所示．当拉力F向左倾斜时，要保持杠杆仍在水平位置平衡，则拉力F将________(选填“变大”、“变小”或“不变”)；
【解析】(3)如改变弹簧测力计拉力的方向，使之斜向左下方，阻力和阻力臂不变，动力臂减小，动力要增大，所以弹簧测力计示数变大，才能使杠杆仍然在水平位置平衡；
变大
(4)小红同学采用了图丁所示的装置进行探究，发现当杠杆水平平衡时，与其他同学得出的正确的杠杆平衡条件不相符，其可能的原因是__________________________
【解析】(4)利用如图丁所示装置进行探究，杠杆的重心没有通过支点，杠杆的自重对杠杆平衡有影响。
杠杆的自重对杠杆平衡有影响
(1)得到实验结论后，利用图1所示的装置，只借助杠杆上的刻度线，右侧只使用弹簧测力计，左侧只悬挂重物。若弹簧测力计的量程是0～5 N，当杠杆在水平位置平衡时，通过计算可知，悬挂的重物
最重可达_______N。
问
拓
展
设
拓展设问题图1
25
(2)当弹簧测力计处于图2中的虚线位置时，若使杠杆在水平位置平衡且弹簧测力计示数仍等于F，应将钩码向________移动适当距离。
拓展设问题图2
右

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